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公開番号2024179731
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098793
出願日2023-06-15
発明の名称摩擦接合構造
出願人公益財団法人鉄道総合技術研究所,日本鋳造株式会社,国立大学法人神戸大学
代理人弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
主分類F16F 15/02 20060101AFI20241219BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】滑り前の摩擦抵抗力の上昇を抑制しつつ、滑り後の摩擦抵抗力を増加させることにより振動エネルギーの吸収性能を向上させることができる摩擦接合構造を提供する。
【解決手段】摩擦接合構造は、主動板と、従動板と、中間部材と、第1貫通孔及び第2貫通孔に挿入されたボルトと、ボルトに螺合したナットと、ボルトが挿通された一対の座金とを有し、主動板、従動板及び中間部材により構成された積層体に一対の座金を介して締結力を導入する結合部材とを備える。中間部材には、ボルトが移動可能な案内部が形成され、主動板を中間部材から離間させる面方向の力が作用した場合、案内部に沿ったボルトの移動に伴い主動板が中間部材と面接触した状態で作用方向に案内され、第1貫通孔及び第2貫通孔はいずれもボルトの軸部よりも大きな径を有し、主動板の作用方向への移動に伴い、従動板の作用方向への移動が開始する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
積層された部材同士が面接触することにより発生する摩擦抵抗力により部材間の相対的な移動が抑制される摩擦接合構造であって、
板厚方向に第１貫通孔が形成された平板状の主動板と、
板厚方向に第２貫通孔が形成された平板状の従動板と、
前記主動板と前記従動板とに挟まれて配置された平板状の中間部材と、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔に挿入されたボルトと、前記ボルトに螺合したナットと、前記ボルトが挿通された一対の座金とを有し、前記主動板、前記従動板及び前記中間部材により構成された積層体に前記一対の座金を介して締結力を導入する結合部材とを備え、
前記中間部材には、前記ボルトが移動可能な案内部が形成され、前記主動板を前記中間部材から離間させる面方向の力が作用した場合、前記案内部に沿った前記ボルトの移動に伴い前記主動板が前記中間部材と面接触した状態で作用方向に案内され、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔はいずれも前記ボルトの軸部よりも大きな径を有し、
前記主動板の前記作用方向への移動に伴い、前記従動板の前記作用方向への移動が開始することを特徴とする摩擦接合構造。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
請求項１に記載の摩擦接合構造であって、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔の内側に配置される緩衝材を更に備え、
前記緩衝材により前記ボルトの軸部の外周が覆われていることを特徴とする摩擦接合構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の摩擦接合構造であって、
前記第２貫通孔は、前記第１貫通孔よりも大きい径を有していることを特徴とする摩擦接合構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の摩擦接合構造であって、
前記案内部は、前記作用方向に沿って互いに平行に延びる一対のスリットを有して構成されていることを特徴とする摩擦接合構造。
【請求項５】
請求項４に記載の摩擦接合構造であって、
前記第１貫通孔は、前記作用方向に沿って複数形成されて第１貫通孔群を構成し、
前記第２貫通孔は、前記作用方向に沿って複数形成されて第２貫通孔群を構成し、
前記第１貫通孔群及び前記第２貫通孔群は、前記一対のスリットのいずれにも平面視で一致した状態で、前記作用方向に直交する方向に２列配置されていることを特徴とする摩擦接合構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦接合構造に関し、特に地震等により発生した振動エネルギーの吸収性能を向上させることができる摩擦接合構造に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、橋梁やトンネル、高層ビル等において、地震等の振動エネルギーを吸収するための制振構造が用いられている。制振構造としては、例えば摩擦力を生じさせる２つの部材を上下に積層し、このうち一方の部材が他方の部材に対して水平方向にずれる（すべる）際に発生する摩擦抵抗力を利用して振動エネルギーを吸収するというものである。振動エネルギーを吸収するためには、摩擦抵抗力を上昇させる他、ボルト接合により上下方向から軸力を増加させることも有効な手法である。（特許文献１－２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、建物架構の振動を効果的に制振するようにしたボルト接合部の制振構造が開示されている。この制振構造は、鉄骨部材に組み込まれた２つの圧接板を互いに重合するとともに、両圧接板間に相対移動を可能にしてボルト軸力を付加し、２つの圧接板間に発生する摩擦抵抗力によって、２つの鉄骨部材間を制振するようにされている。第１圧接板と第２圧接板との間には、摩擦板と滑動板とが対になって挟み込まれており、ボルト接合部が７層構造となっている。このような構成により、常にほぼ一定した摩擦抵抗力を発生させて、安定した制振効果を得ることができる。
【０００４】
また、特許文献２には、制振構造として少ないボルト数でも強力に接合できる高力ボルト摩擦接合構造が開示されている。この高力ボルト摩擦接合構造は、一対の鋼材が接合されてなるものであり、一対の鋼材の接合側の端部には、少なくとも２つの板状端部が重なる配置に設けられ、一方の鋼材の端部の板状端部と他方の鋼材の端部の板状端部とが積層された状態で、高力ボルトにより圧接されている。このような摩擦面を増やすことができる構成により、少ないボルト数でも強力に接合できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０００－３５２１１３号公報
特開２０１９－６０４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献では、いずれも２つの部材間において発生する摩擦抵抗力を利用して振動エネルギーを吸収しようとするものであった。２つの部材間においてすべり後の摩擦抵抗力を上昇させる場合、すべり前の摩擦抵抗力も上昇してしまう。具体的には、すべり前の最大静止摩擦力をＦ
ｆｍａｘ
、すべり後の動摩擦力をＦ
ｆｋｉｎ
、静止摩擦係数をμ、動摩擦係数をμ’、摩擦面数をｍ（当該構造ではｍ＝１）、ボルト本数をｎ、すべり直前のボルト軸力をＮ、すべり後のボルト軸力をＮ’とすると、
Ｆ
ｆｍａｘ
＝μ・ｍ・ｎ・Ｎ・・・（１）
Ｆ
ｆｋｉｎ
＝μ’・ｍ・ｎ・Ｎ’・・・（２）
と表せる。
【０００７】
また、一般に物質の静止摩擦係数μと動摩擦係数μ’の関係はμ＞μ’となり、加えて高力ボルト摩擦接合継手に用いる高力ボルトの軸力Ｎは、すべりが生じると大きく低下する（Ｎ＞Ｎ’となる）傾向がある。つまり、Ｆ
ｆｍａｘ
＞Ｆ
ｆｋｉｎ
となるが、Ｆ
ｆｋｉｎ
が小さくなればなるほどエネルギー吸収性能も低下することとなる。一方で、所定のエネルギー吸収性能を確保するためにボルト本数を増やした場合には、エネルギー吸収性能に寄与するＦ
ｆｋｉｎ
のみならず、Ｆ
ｆｍａｘ
も増加する。Ｆ
ｆｍａｘ
が増加すると、例えば特許文献１に示されている装置を設置する場合において、Ｆ
ｆｍａｘ
に耐えうる固定治具（一般にアンカーボルト等）を橋脚に配置する必要があるため、設置スペースの不足や、橋脚への負荷が増加するという不都合が生じていた。
【０００８】
そこで、本発明は、滑り前の摩擦抵抗力の上昇を抑制しつつ、滑り後の摩擦抵抗力を増加させることにより振動エネルギーの吸収性能を向上させることができる摩擦接合構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に対して、本発明は、積層された部材同士が面接触することにより発生する摩擦抵抗力により部材間の相対的な移動が抑制される摩擦接合構造であって、板厚方向に第１貫通孔が形成された平板状の主動板と、板厚方向に第２貫通孔が形成された平板状の従動板と、前記主動板と前記従動板とに挟まれて配置された平板状の中間部材と、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔に挿入されたボルトと、前記ボルトに螺合したナットと、前記ボルトが挿通された一対の座金とを有し、前記主動板、前記従動板及び前記中間部材により構成された積層体に前記一対の座金を介して締結力を導入する結合部材とを備え、前記中間部材には、前記ボルトが移動可能な案内部が形成され、前記主動板を前記中間部材から離間させる面方向の力が作用した場合、前記案内部に沿った前記ボルトの移動に伴い前記主動板が前記中間部材と面接触した状態で作用方向に案内され、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔はいずれも前記ボルトの軸部よりも大きな径を有し、前記主動板の前記作用方向への移動に伴い、前記従動板の前記作用方向への移動が開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記構成によって、滑り前の摩擦抵抗力の上昇を抑制しつつ、滑り後の摩擦抵抗力を増加させることにより振動エネルギーの吸収性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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