JP4512879B2 - 緩み止め座金装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボルトとナットによる接合部の緩み止めに関し、木材等の被接合部材の収縮等の経年変化による接合部の緩みを、自動的に継続して防止する技術に関する。

木造建築物等におけるボルトとナットを用いる接合部の金物補強の場合、完成後数年間は木材の乾燥収縮が続く為、接合部に緩みが生じてしまい、完成当初の耐震性能を保持することができなかった。

そこで、私は以前に特開２００１−２８０３２８号公報（前発明）において、一対の丸座金の一方を中心に穴を開けた凸レンズ型にし、その球面部と他の一方の面を合わせることにより周囲から中心に向かって狭くなる隙間に、巻き目面に滑り止め加工をしたぜんまいばねを予め蓄えておいた復元力で巻き込ませ、一対の座金同士を離隔させ続ける楔の働きをさせて、木痩せ分を補うことを特徴とする緩み止め座金装置を発明した。

発明が解決しようとする課題

しかし、この前発明は機構上部品点数が多く、しかも、ぜんまいばねの穴あけや突起加工や拡径留めの付勢作業に手間がかかり、コストを上げていた。また、被接合部材の座掘り部分に取り付ける場合、その断面欠損をおさえるために極力薄くて場所を取らない装置が望まれた。

本発明は、上記課題を解決する為のものであり、量産によるコスト削減を狙い機構を単純化して部品を減らし、凸レンズ形座金及びぜんまいばねの付勢手段を改良し、安価で信頼性が高く薄型の緩み止め座金装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

上記目的を達成するために、本発明の緩み止め座金装置の請求項１では、被接合部材の収縮等によるネジの緩みを、被接合部材と座金間を離隔させ、その収縮分を補充することにより防止する装置において、ボルト挿通孔を有する座金の被接合部材との対向面を先端方向に縮径する凸型座金とし、被接合部材と凸型座金間にぜんまいばねを外周に巻き付けた環状弾性体を介装させ、締結時の軸圧力で環状弾性体を拡径膨出させることによりぜんまいばねを内側から拡径させて縮径方向に付勢させることを特徴とする。

請求項２では、被接合部の収縮等によるネジの緩みを、一対の座金間を離隔させ、その収縮分を補充することにより防止する装置において、夫々にボルト挿通孔を有する一対の座金の片方又は両方の対向面を先端方向に縮径する凸型座金とし、該一対の座金間にぜんまいばねを外周に巻き付けた環状弾性体を介装させ、締結時の軸圧力で環状弾性体を拡径膨出させることによりぜんまいばねを内側から拡径させて縮径方向に付勢させることを特徴とする。

請求項３では、被接合部材の収縮等によるネジの緩みを、一対の座金間を離隔させ、その収縮分を補充することにより防止する装置において、一対の座金の片方又は両方をボルト挿通孔を有するドーム型座金とし、その座金球面部と対向する面間の、外周から中心に向けて次第に狭くなる隙間に、ぜんまいばねを外周に巻き付けた環状弾性体を介装させ、締結時の軸圧力で環状弾性体を拡径膨出させることによりぜんまいばねを内側から拡径させて縮径方向に付勢させたものを、復元力で巻き込ませることを特徴とする。

上記請求項１〜請求項３によると、前発明のようなぜんまいばねの加工が不要となり、ぜんまいばねの付勢作業が、ネジ締めにより圧縮された環状弾性体の外周方向への膨出力を利用しているので、現場で行え、装着後の増し締めや付け直しが可能となる。

尚、上記環状弾性体は、一対の座金間を適度な力で離隔させ、被接合部材間の収縮による隙間を取り残さず本装置側に引き寄せる為の、離隔補助用ばねとしての役目も兼ねており、その材質や温度環境によっては早期劣化が懸念されるが、一般的に木材の乾燥収縮は数年間で略止まるとされ、弾性体の劣化が始まる頃にはその役目を終えているので支障はない。

これは、長期に渡り外力に抵抗するのは要のぜんまいばねであるためであり、本装置も前発明同様に地震等の外力を受けた時には、一対の座金間においてぜんまいばねは両側から圧力を受け、ドーム型座金球面部の圧接点である巻き目内側から無理に巻き目をずらして拡径させようとする力が働く、この摩擦力は摩擦面への圧力に比例するので、木痩せに追従する時の内側から順に巻き目を緩めて縮径するスムースさとは逆に、巻き目間への圧迫が起こり強力な摩擦力が生じる。

この作用により、ぜんまいばねが拡径困難な鋼鉄の輪のようになって被接合部材の収縮による座金間の隙間に楔として潜り続けるので、緩み止め座金装置として強力で安定した耐力を長期間保持できる。

請求項４では、本装置を一体とするための筒状連結部材を備えることを特徴とする。これにより、複数の部品からなる座金装置を一体化可能で、運搬等の取り扱い、取り付け作業が容易となる。

請求項５では、本装置をナット付としたことを特徴とする。これにより、装着の手間が削減され作業効率が上がる。

発明の効果

本発明は、上記の通り構成されているので、木材等、被接合部材の収縮等の経年変化による接合部の緩みを自動的に継続して防止可能で、緩み止め座金として、地震等の大きな外力に対しても強力で安定した耐力を長期間保持し続けることができ、前発明同様の信頼性を有することに加え、ドーム型座金としたり凸型座金の内部をくり抜くことによりプレス成型によるコストの低減が図れ、また、ドーム型や凸型座金裏面の凹部側にナットを収め、装置の高さをおさえることで、その分薄型として使うことができるので被接合部材の座掘りを浅くし、断面欠損を低減することができる。

また、付勢手段に膨出力を利用するため、締め付けを任意のトルクで止めた途中状態からでも正常に起動し、増し締めや付け直し等の再度の使用が可能となり、取付前の衝撃等でぜんまいばねが縮径して使用不可となる事が無いので扱い易く、搬送や取付け作業も容易になる、また、製造時におけるぜんまいばねの加工及び付勢作業が不要となる分、コストが下がり安価に提供することができる。更に、本装置の規模や強度及び装着方法を変更し、緩衝装置や免震装置として働かせることが可能である。

発明を実施する為の最良の形態

以下、発明の実施の形態を実施例に基き図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示す分解斜視図であり、ドーム型座金１、座金２、ぜんまいばね３、環状弾性体４により構成されており、これらを、被接合部材１０ａを貫通させたボルト９ａに挿通し、ナット９ｂにより締め付けるようすを、分解して図示したものである。

さらに、本装置の一対の座金の少なくとも片方となるドーム型座金１は、環状弾性体４との連結部の凹陥部１ａと、ぜんまいばね３との接点となる球面部１ｂと、その外周のフランジ部１ｃから成るが、凹陥部１ａは凹みが無く、平面又は球面部１ｂの続きの球面としても良い。

また、環状弾性体４はゴム弾性体であり、天然及び合成ゴム素材等によって所定厚の環状に形成された汎用又は特殊ゴムで、所定硬度と劣化耐久性を有する。

座金２の被接合部材との接触面には、共回り防止手段を備えることが推奨される。具体的には、被接合部材との接触面に適宜数の小突起を設けたり、波型に加工する等すればよい。

また、ぜんまいばね３は、耐久性を考慮してステンレスばねを採用し、平常時での内径は環状弾性体４と略同じかそれ以下であるが、拡径時にはドーム型座金フランジ部１ｃまで移動し、所定数巻かれた状態となり、外形は座金２と略同じになる。

尚、縮径時には、ぜんまいばね３が座金間のＶ型隙間にスムースに入り込めるように、図６に示すように内端部の角３１を斜めに少しカットすることが望ましい。この場合、ぜんまいばね３の内端部は先細りに形成されている。この切欠幅は特に限定されないがぜんまいばね３の内周の１／３から半周程度とすることが望ましい。

図２は、座掘り内における本装置締め付け前の断面図であり、平常時の環状弾性体４の外周部に略平常時のぜんまいばね３を巻き付け、通常は、環状弾性体４を介して両側面にドーム型座金１と座金２をそれぞれ接着又は焼付して、一体に接合させている。

図３は、座掘り内における本装置締め付け時の断面図であり、環状弾性体４は装着時のナット９ｂの回転による軸力を受け、両側を一対の座金に阻止され、弾性変形して外周側へ膨出し、巻きつけられたぜんまいばね３もその膨出力により拡径されてセットされる。
また、環状弾性体４の体積は、ドーム型座金フランジ部１ｃと対向する座金間に介在するぜんまいばね３の幅に合わせ、フランジ部１ｃまで膨出移動を許した所で停止するように設定してあり、この位置でぜんまいばね３が締め付けを妨げるストッパーとして働き、装着が完了する。

また、本装置は、用途に合わせた変位対応幅を、ドーム型座金１の球面半径、及びフランジ部１ｃからの高さ、及びぜんまいばね３の幅で調整し、ばね強度や巻き数及び弾性硬度を変え、それらを組み合わせることにより最適なものを容易に製作することができる。
尚、ぜんまいばね３のばね強度や巻き数によっては、拡径時に生じる巻き目間摩擦によりネジ締めが困難な場合があるが、予め薄い石鹸水溶液や揮発性の潤滑油等をばねに塗布することにより、乾燥までの間一時的に巻き目間の摩擦を軽減し、作業を容易にすることが可能となる。

図４は、座掘り内において、本装置が被接合部材の収縮に追従した時の断面図であり、被接合部材１０ａが収縮により被接合部材１０ｂの所まで進んだ様子を示す。この環状弾性体４は、第２の役目である反発力で弾性変形し、径を縮め厚みを奪回し座金間を収縮分離隔する。また、それに伴いぜんまいばね３も縮径し、ドーム型座金１と座金２の間の新たに生じたＶ形隙間に蛇の様に巻き付きながら楔として食い込むので、外力を強力に受け止めることができる。

図５は、本装置を他の用途で使用したときの実施例断面図であり、一対の座金の両方をドーム型座金１とし、その間に、ぜんまいばね３を巻き付けた環状弾性体４を介装し、また、ドーム型座金１の裏面にはそれぞれに補強座金１３を嵌合し、被接合部材間に装着して振動を受けた時の様子を示す。この場合、ぜんまいばね３との接点は共に球面部１ｂとなり、振動で軸が振れるとぜんまいばね３は両方のドーム型座金１の球心点間（図５Ａ、Ｂ点間）を結ぶ軸を心にして傾きながら球面上の間を滑り、振動を吸収し、振動がおさまるとボルト９ａ及び環状弾性体４の反発弾性による復元力で所定の位置に戻る。

従って、本装置を鋼材やコンクリート等の経年変化の少ない硬質材間に装着して、装置の規模、及び、ボルト９ａやぜんまいばね３や環状弾性体４の弾性強度を調整し、任意のトルクで止め、反発浮上状態で使用することにより緩衝装置や免震装置として働かせることができる。また、ボルト９ａの弾性次第では関節のような結合も可能となる。

また、座金１又は／及び座金２はドーム型にすることが望ましいが、対向面を先端方向に縮径させた凸型であればよく、縮径部の稜線がドーム型の場合の凸円弧状のほか、直線状、凹円弧状、これらの縮径部に適宜に段部を設けた形状等とすることが可能である。また、このような凸型座金は内部をくり抜いて凹部を設けることが推奨される。

本発明の座金装置には、格部材を連結する連結部材を備えることが推奨される。連結部材は座金装置の各部材を一体にするものであり、図６〜８に示されるように、夫々の座金１，２を外周部で接して嵌着する筒状連結部材２２や夫々の座金１，２の内周部即ちボルト挿通孔１ｆ、２ｆに嵌挿して設けた筒状連結部材２３を用いることができる。筒状連結部材２２，２３はプラスチック、ゴム、紙又は金属等を用いたパイプ、筒状フイルム等を使用する。又、座金１，２の対向面に環状突起を設け環状弾性体４のボルト挿通孔に嵌入する構成として環状弾性体４を連結部材としてもよく、接着剤を連結部材とし、座金１，２と環状弾性体４をスポット接着することとしてもよい。

また、図９に示すように、座金１をナット付座金としてもよい。ナット１９の頭部から延設した円筒部１９１を座金１のボルト挿通孔１ｆに挿通し、円筒部１９１先端にフランジ１９２を設けることにより、ナット１９は座金１と一体且つ回転自在に設置されている。ナット１９はボルト挿通孔１ｆに圧入してもよく、ボルト挿通孔１ｆに挿入後にフランジ１９２を形成することとしてもよい。尚、フランジ１９２は環状弾性体４のボルト挿入孔に挿入する構成としてもよいが、挿入しなくてもよい。勿論、ナット１９を座金１に固着してもよく、この場合であって環状弾性体４を用いる時には、座金１と環状弾性体４との間に、座金１の回転力を環状弾性体４に伝えない為の環状の滑りシート等の滑り部材を介在させ、環状弾性体４の捻り損傷を防止することが望ましい。

以上のように、本発明に係る緩み止め座金装置は、建築物等におけるボルトとナットを用いる金物補強の場合の、接合部の緩み防止可能な締結装置として有用であり、特に木材等、被接合部材の収縮等の経年変化による接合部の緩みが発生する部分に適している。

本発明の第１の実施の形態を示す分解斜視図である。 本発明の締め付け前の断面図である。 本発明を締め付けて装着を完了した時の断面図である。 本発明が被接合部材の収縮に追従した時の断面図である。 本発明を他の用途で使用して揺れを受けた時の実施例断面図である。 本発明第２の実施の形態を示す分解斜視図である。 本発明第２の実施の形態を示す断面図である。 本発明第３の実施の形態を示す断面図である。 本発明第４の実施の形態を示す断面図である。

１ ドーム型座金
１ａ 凹陥部
１ｂ 球面部
１ｃ フランジ部
１ｆ ボルト挿通孔
１３ 補強用座金
２ 座金
２ｆ ボルト挿通孔
２１ 座金環状突起部
２２ 筒状連結部材（外側用）
２３ 筒状連結部材（内側用）
３ ぜんまいばね
３１ 内端部の角
４ 環状弾性体
９ａ ボルト
９ｂ ナット
１０ａ 被接合部材（収縮前）
１０ｂ 被接合部材（収縮後）
１９ ナット（連結用）
１９１ 円筒部
１９２ フランジ

Claims (5)

1. 被接合部材の収縮等によるネジの緩みを、被接合部材と座金間を離隔させ、その収縮分を補充することにより防止する装置において、ボルト挿通孔を有する座金の被接合部材との対向面を先端方向に縮径する凸型座金とし、被接合部材と凸型座金間にぜんまいばねを外周に巻き付けた環状弾性体を介装させ、締結時の軸圧力で環状弾性体を拡径膨出させることによりぜんまいばねを内側から拡径させて縮径方向に付勢させることを特徴とする緩み止め座金装置。
2. 被接合部材の収縮等によるネジの緩みを、一対の座金間を離隔させ、その収縮分を補充することにより防止する装置において、夫々にボルト挿通孔を有する一対の座金の片方又は両方の対向面を先端方向に縮径する凸型座金とし、該一対の座金間にぜんまいばねを外周に巻き付けた環状弾性体を介装させ、締結時の軸圧力で環状弾性体を拡径膨出させることによりぜんまいばねを内側から拡径させて縮径方向に付勢させることを特徴とする緩み止め座金装置。
3. 被接合部材の収縮等によるネジの緩みを、一対の座金間を離隔させ、その収縮分を補充することにより防止する装置において、一対の座金の片方又は両方をボルト挿通孔を有するドーム型座金とし、その座金球面部と対向する面間の、外周から中心に向けて次第に狭くなる隙間に、ぜんまいばねを外周に巻き付けた環状弾性体を介装させ、締結時の軸圧力で環状弾性体を拡径膨出させることによりぜんまいばねを内側から拡径させて縮径方向に付勢させたものを、復元力で巻き込ませることを特徴とする緩み止め座金装置。
4. 本装置を一体とするための筒状連結部材を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか１項に記載の緩み止め座金装置。
5. 本装置をナット付としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか１項に記載の緩み止め座金装置。

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