JP2023041500A - レール締結装置及びレール締結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に容易に変更することができるレール締結装置を提供する。【解決手段】レール締結装置１は、支承体２に固定された軸部材４と、支承体２と軸部材４の頭部４ｂとの間に配置されたばね部材５と、軸部材４の軸部４ａを囲むようにばね部材５と頭部４ｂとの間に挿入された枠部材６と、を有する。軸部材４ａは球面部１７を含む。枠部材６は、枠部１４の上面に形成された球面部１８と、枠部１４の両端部の各々にそれぞれ接続された２つのテーパ部１９と、を含む。レール締結装置１は、球面部１８が球面部１７と嵌合されるように、ばね部材５と頭部４ｂとの間に枠部材６が挿入され、ばね部材５によりレール底部３ｂが押圧されることにより、支承体２にレール３を締結する。【選択図】図２

Description

本発明は、支承体にレールを締結するレール締結装置及びレール締結方法に関する。

例えばまくらぎ等の支承体にレールを締結するレール締結装置として、ばね部材である板ばねと、軸部材に含まれる雄ねじと支承体の上面に形成された雌ねじよりなるボルト・ナット締結体と、を用いて支承体にレールを締結する螺締式のレール締結装置が用いられている。

実開平３－８９７０１号公報（特許文献１）には、コンクリートまくらぎ支承体に使用されるレール弾性締結用のＰＣ締結装置用板ばねにおいて、レール底部上面及び同側面に直接密着する部分の板ばねの板幅中央の一部が、締結ボルト用の穴の長径側と連続して穿孔されている技術が開示されている。

特開２００４－３００６９１号公報（特許文献２）には、レールを支持体に締結するレール締結装置において、レールを押さえ付けて締結する締結ばねと、締結ばねを締め付ける締結部材とを備え、締結ばねと締結部材との間に第１の球面部とこの第１の球面部と接触する第２の球面部とを備える技術が開示されている。

実開平３－８９７０１号公報 特開２００４－３００６９１号公報

近年、上記した螺締式のレール締結装置に代えて、無螺締式のレール締結装置が用いられるようになってきている。無螺締式のレール締結装置を用いる場合、支承体にレールを締結した後、ボルト・ナット締結体が緩まないように維持管理する必要がないので、ボルト・ナット締結体が緩まないように維持管理する必要がある螺締式のレール締結装置を用いる場合に比べ、所定の性能を発揮しつつ、保守作業を省力化・低コスト化することができる。

ところが、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に変更する場合、既存の支承体（レール支承体）を、専用の締結機構が設けられたＰＣ（Prestressed Concrete）まくらぎ等の支承体に交換する必要があるか、又は、既存の支承体に専用のインサートを埋め込む必要がある。そのため、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に容易に変更することができなかった。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、レールを締結するレール締結装置において、既存の支承体を交換する必要がなく、既存の支承体に専用のインサートを埋め込む必要がなく、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に容易に変更することができるレール締結装置を提供することを目的とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の一態様としてのレール締結装置は、支承体にレールを締結するレール締結装置である。当該レール締結装置は、軸部と、頭部と、を含み、頭部が軸部よりも上方に配置された状態で、レールの側方で支承体に固定された軸部材と、支承体と頭部との間に配置され、且つ、上下方向に弾性変形するばね部材と、第１上面及び第１下面を有し且つ上面視においてＣ字形状、コ字形状又はＵ字形状を有する枠部を含み、上面視において枠部が軸部を囲むように、ばね部材と頭部との間に挿入された枠部材と、を有する。軸部材は、軸部と頭部との間に形成された第１球面部を含み、ばね部材は、レールの底部を押圧する押圧部を含む。枠部材は、枠部の第１上面に形成され、且つ、第１球面部と嵌合可能な第２球面部と、枠部の両端部の各々にそれぞれ接続され、枠部の中心から離れるにつれて上下方向における第１厚さがそれぞれ薄くなる２つのテーパ部と、を含む。また、当該レール締結装置は、第２球面部が第１球面部と嵌合されるように、ばね部材と頭部との間に枠部材が挿入され、押圧部により底部が押圧されることにより、支承体にレールを締結する。

また、他の一態様として、ばね部材は、ばね部材を上下方向に貫通する貫通孔を含み、貫通孔の内径の最小径は、頭部及び第１球面部のいずれの外径の最大径よりも大きく、枠部材は、ばね部材のうち貫通孔の周縁部に係止されていてもよい。

また、他の一態様として、２つのテーパ部の各々の第２下面は、第１下面と同一面であり、２つのテーパ部の各々の第２上面は、枠部の中心から離れるにつれて第１厚さが薄くなるように、第１上面に対して傾斜していてもよい。

また、他の一態様として、２つのテーパ部の各々は、第２球面部から離れていてもよい。

また、他の一態様として、２つのテーパ部の各々の先端部は、上面視において枠部の中央部を中心とした円弧形状を有してもよい。

また、他の一態様として、枠部は、上面視において枠部の中央部を挟んで２つのテーパ部と反対側に配置された第１側面を有し、第１側面は、平面であってもよい。

また、他の一態様として、第２球面部は、両端部の一方の第１端部から、両端部の他方の第２端部にかけて、一体的に形成されていてもよい。

また、他の一態様として、支承体のうちレールの側方に配置された部分の上面に穴部が形成され、穴部の内周面に螺旋溝が形成され、軸部材は、頭部が軸部よりも上方に配置された状態で、軸部が穴部に挿入され、穴部に挿入されている軸部が穴部に接着されて埋め込まれたことにより、レールの側方で支承体に固定されていてもよい。

また、他の一態様として、軸部は、穴部の内周面に形成された螺旋溝に螺合可能なねじ部であり、軸部材は、頭部がねじ部よりも上方に配置された状態で、ねじ部が螺旋溝に螺合され、螺旋溝に螺合されているねじ部が穴部に接着されて埋め込まれたことにより、レールの側方で支承体に固定されていてもよい。

本発明の一態様としてのレール締結方法は、支承体に第１レールを締結するレール締結方法である。当該レール締結方法は、軸部と、第１頭部と、を含む第１軸部材を、第１頭部が軸部よりも上方に配置された状態で、第１レールの側方で支承体に固定する（ａ）工程と、上下方向に弾性変形する第１ばね部材を、支承体と第１頭部との間に配置する（ｂ）工程と、第１上面及び第１下面を有し且つ上面視においてＣ字形状、コ字形状又はＵ字形状を有する枠部を含む枠部材を、上面視において枠部が軸部を囲むように、第１ばね部材と第１頭部との間に挿入する（ｃ）工程と、を有する。第１軸部材は、軸部と第１頭部との間に形成された第１球面部を含み、第１ばね部材は、第１レールの第１底部を押圧する第１押圧部を含む。枠部材は、枠部の第１上面に形成され、且つ、第１球面部と嵌合可能な第２球面部と、枠部の両端部の各々にそれぞれ接続され、枠部の中心から離れるにつれて上下方向における第１厚さがそれぞれ薄くなる２つのテーパ部と、を含む。（ｃ）工程では、第２球面部が第１球面部と嵌合されるように、第１ばね部材と第１頭部との間に枠部材を挿入し、第１押圧部により第１底部を押圧することにより、支承体に第１レールを締結する。

また、他の一態様として、（ｃ）工程では、上面視において２つのテーパ部が軸部を挟んだ状態で、第１ばね部材と第１頭部との間に２つのテーパ部を挿入し、第１ばね部材と第１頭部との間に２つのテーパ部が挿入された状態から、第１ばね部材と第１頭部との間に枠部が挿入され且つ第２球面部が第１球面部と嵌合された状態まで、第１ばね部材と第１頭部との間に枠部材を押し込んで移動させ、第２球面部が第１球面部と嵌合された状態で、第１押圧部により第１底部を押圧することにより、支承体に第１レールを締結してもよい。

また、他の一態様として、支承体のうち第１レールの側方に配置された部分の上面に穴部が形成され、穴部の内周面に螺旋溝が形成されていてもよい。当該レール締結方法は、更に、（ａ）工程の前に、ねじ部と、第２頭部と、を含む第２軸部材であって、第２頭部がねじ部よりも上方に配置され、第２レールの第２底部を押圧する第２押圧部を含む第２ばね部材が支承体と第２頭部との間に配置された状態で、ねじ部が螺旋溝に螺合され、ねじ部が螺旋溝に螺合された第２軸部材に含まれる第２頭部により第２押圧部を押圧し、第２頭部により押圧された第２押圧部により第２底部を押圧することにより、第２レールが支承体に締結されている、第２軸部材を、撤去する（ｄ）工程と、（ｄ）工程の後、（ａ）工程の前に、第２ばね部材を撤去する（ｅ）工程と、を有してもよい。（ａ）工程では、第１頭部が軸部よりも上方に配置された状態で、軸部を穴部に挿入し、穴部に挿入されている軸部を穴部に接着して埋め込むことにより、第１レールの側方で第１軸部材を支承体に固定してもよい。

また、他の一態様として、（ｂ）工程にて支承体と第１頭部との間に配置された第１ばね部材は、第１レールの幅方向に延在する第１弾性板部と、第１弾性板部よりも上方に配置され、且つ、第１レールの幅方向に延在する第２弾性板部と、第１弾性板部のうち第１レールの幅方向における第１レールの中心側と反対側と、第２弾性板部のうち第１レールの幅方向における第１レールの中心側と反対側と、を接続する第３弾性板部と、を含んでもよい。（ｂ）工程にて支承体と第１頭部との間に配置された第１ばね部材に含まれる第１押圧部は、第２弾性板部のうち第１レールの幅方向における第１レールの中心側の先端部であってもよい。（ｂ）工程にて支承体と第１頭部との間に配置された第１ばね部材に含まれる第２弾性板部は、第１レールの幅方向において第１レールの中心から離れるにつれて高さ位置が低くなるように傾斜した板状部を含んでもよい。（ｂ）工程にて支承体と第１頭部との間に配置された第１ばね部材に含まれる第１押圧部は、第１底部から離れていてもよい。（ｃ）工程では、（ｂ）工程の後、第２弾性板部に含まれる板状部が、第１レールの幅方向において第１レールの中心から離れるにつれて高さ位置が低くなるように傾斜し、第１押圧部が第１底部から離れている状態で、第２弾性板部と第１頭部との間に枠部材を挿入し、第２弾性板部と第１頭部との間に挿入された枠部材により、第１押圧部を下方に押し下げ、下方に押し下げられた第１押圧部により第１底部を押圧することにより、支承体に第１レールを締結してもよい。２つのテーパ部の各々の先端部の上下方向の第２厚さは、（ｃ）工程にて枠部材を挿入する前の第２弾性板部の第１部分であって、第１球面部のうち第１レールの幅方向における第１レールの中心側と反対側の周縁部である第２部分、の直下に配置された第１部分と、第２部分との間の上下方向の第１間隔よりも薄くてもよい。

本発明の一態様を適用することで、レールを締結するレール締結装置において、既存の支承体を交換する必要がなく、既存の支承体に専用のインサートを埋め込む必要がなく、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に容易に変更することができる。

実施の形態１のレール締結装置を示す上面図である。 実施の形態１のレール締結装置を示す断面図である。 実施の形態１のレール締結装置の軸部材を示す側面図である。 実施の形態１のレール締結装置のばね部材を示す上面図及び断面図である。 実施の形態１のレール締結装置の枠部材を示す上面図及び断面図である。 比較例のレール締結装置を示す上面図である。 比較例のレール締結装置を示す断面図である。 実施の形態２のレール締結工程の一部を示すフロー図である。 実施の形態２のレール締結工程を示す断面図である。 実施の形態２のレール締結工程を示す断面図である。 実施の形態２のレール締結工程を示す断面図である。 実施の形態２のレール締結工程を示す断面図である。 実施の形態２のレール締結工程を示す断面図である。 実施の形態２のレール締結工程を示す断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

更に、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチング（網掛け）を省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合もある。

なお、以下の実施の形態においてＡ～Ｂとして範囲を示す場合には、特に明示した場合を除き、Ａ以上Ｂ以下を示すものとする。

（実施の形態１）
＜レール締結装置＞
本発明の一実施形態である実施の形態１のレール締結装置について、比較例のレール締結装置と比較しながら説明する。

図１は、実施の形態１のレール締結装置を示す上面図である。図２は、実施の形態１のレール締結装置を示す断面図である。図３は、実施の形態１のレール締結装置の軸部材を示す側面図である。図４は、実施の形態１のレール締結装置のばね部材を示す上面図及び断面図である。図４（ａ）は上面図を示し、図４（ｂ）は断面図を示す。図５は、実施の形態１のレール締結装置の枠部材を示す上面図及び断面図である。図５（ａ）は上面図を示し、図５（ｂ）は側面図を示す。なお、図２に示す断面図では、レールを中心とした左側において、ばね部材及び埋込栓について側面図を示し、レールを中心とした右側において、ばね部材及び埋込栓について断面図を示している。

図６は、比較例のレール締結装置を示す上面図である。図７は、比較例のレール締結装置を示す断面図である。なお、図７に示す断面図では、レールを中心として左側では、ばね部材及び埋込栓について側面図を示し、レールを中心として右側では、ばね部材及び埋込栓について断面図を示している。

図１乃至図５に示すように、本実施の形態１のレール締結装置１は、レールを支承する支承体２にレール３を締結するレール締結装置である。本実施の形態１のレール締結装置１は、後述する実施の形態２のレール締結方法により支承体２にレール３が締結されたものである。また、本実施の形態１のレール締結装置１は、支承体２にレール３を直接締結する直結型レール締結装置であり、列車が通過する際に発生する振動を吸収する緩衝機能を有する。

レール３は、鉄道車両の車輪を支持し案内してこの鉄道車両を走行させる部材である。レール３は、鉄道車両の車輪と接触するレール頭部３ａと、支承体２に取り付けられる、底部としてのレール底部３ｂと、レール頭部３ａとレール底部３ｂとを繋ぐレール腹部３ｃと、を含む。支承体２は、レール３を支持する部材である。支承体２として、例えばプレストレスコンクリート（Prestressed Concrete：ＰＣ）まくらぎ等の既存のまくらぎを用いることができる。

本実施の形態１のレール締結装置１は、軸部材４と、締結ばねとも称されるばね部材５と、座金の一種である枠部材６と、を有する。軸部材４、ばね部材５及び枠部材６の詳細については、後述する。

支承体２とレール３との間には、軌道パッド７が挿入されている。軌道パッド７は、加硫ゴム又はウレタンよりなり、板状形状を有する弾性体である。軌道パッド７は、列車が通過する際に発生する衝撃荷重を緩和する機能、又は、レール３が長手方向に移動するふく進に対する抵抗力を確保する機能を有する。また、軌道パッド７は、支承体２の表面を保護し、レール底部３ｂと支承体２とを電気的に絶縁する機能を有する。

支承体２とばね部材５との間には、受栓８が挿入されている。受栓８は、ばね部材５を支持するために、支承体２の表面に埋め込まれた、プラスチック等の樹脂よりなる部材であり、支承体２とばね部材５とを電気的に絶縁する機能を有する。

支承体２が、例えばＰＣまくらぎ等の既存のまくらぎよりなる場合、支承体２の上面に形成された埋込穴２ａには、埋込栓９が埋め込まれている。このような場合、支承体２は、例えばＰＣまくらぎ等の既存のまくらぎの上面に形成された埋込穴２ａに埋込栓９が埋め込まれたものである。埋込栓９は、不飽和ポリエステル樹脂又はナイロンよりなる。埋込栓９の上面には穴部９ａが形成され、穴部９ａの内周面には螺旋溝９ｂが形成されている。詳細は後述するものの、穴部９ａには、軸部材４が埋め込まれている。なお、埋込栓９の周囲にはスパイラル鉄線９ｃが設けられ、埋込栓９の下部には、水抜きカラー９ｄが接続されている。また、埋込栓９は、支承体２と軸部材４とを電気的に絶縁する機能を有する。

次に、本実施の形態１のレール締結装置１が有する、軸部材４、ばね部材５及び枠部材６の詳細について説明する。

軸部材４は、軸部４ａと、軸部４ａに接続された頭部４ｂと、を含む。軸部材４は、頭部４ｂが軸部４ａよりも上方に配置され且つ頭部４ｂが支承体２よりも上方に配置された（突出した）状態で、軸部４ａが支承体２のうちレール３の側方に配置された部分に埋め込まれて固定されたことにより、支承体２に支承されているレール３の側方で支承体２に固定されている。

前述したように、支承体２として、例えばＰＣまくらぎ等の既存のまくらぎの上面に形成された埋込穴２ａに埋込栓９が埋め込まれたものを用いることができる。このような場合、埋込栓９の上面には穴部９ａが形成され、穴部９ａの内周面には螺旋溝９ｂが形成されている。従って、支承体２として、支承体２のうちレール３の側方に配置された部分の上面に穴部９ａが形成され、穴部９ａの内周面に螺旋溝９ｂ即ち雌ねじが形成されたものを用いることになる。このような場合、軸部材４は、頭部４ｂが軸部４ａよりも上方に配置され且つ頭部４ｂが支承体２よりも上方に配置された状態で、軸部４ａが穴部９ａに挿入され、穴部９ａに挿入されている軸部４ａが穴部９ａに接着剤ＧＬ１により接着され、埋め込まれて支承体２に固定されたことにより、支承体２に固定されている。図２では、接着剤ＧＬ１の一部のみを図示しているが、接着剤ＧＬ１は、穴部９ａ全体に亘って、軸部４ａと螺旋溝９ｂとの間に介在していてもよい。

なお、前述したように、軸部４ａが支承体２に埋め込まれたことにより、軸部材４が支承体２に固定されていればよく、軸部材４が支承体２に固定される方法は、接着による方法でなくてもよく、特に限定されない。従って、軸部４ａは、穴部９ａの内周面に形成された螺旋溝９ｂに螺合可能なねじ部即ち雄ねじであってもよいが、ねじ部でなくてもよい。但し、軸部４ａがねじ部である場合には、軸部材４は、頭部４ｂがねじ部よりも上方に配置され且つ頭部４ｂが支承体２よりも上方に配置された状態で、ねじ部が螺旋溝９ｂに螺合され、螺旋溝９ｂに螺合されているねじ部が穴部９ａに接着され、埋め込まれて支承体２に固定されたことにより、支承体２に支承されているレール３の側方で支承体２に固定されている。このような場合、軸部４ａがねじ部でない場合に比べて、接着面積を増加させることができるので、軸部４ａを更に強固に接着して埋め込み、軸部４ａを更に強固に固定することができる。

ばね部材５は、支承体２と頭部４ｂとの間に配置され、且つ、上下方向に弾性変形する。また、ばね部材５は、レール３のレール底部３ｂを押圧する押圧部５ａを含む。ばね部材５は、締結ばねとも称される。

ばね部材５は、レール３を押さえ付けて締結するばねである。ばね部材５は、板状のばね鋼を略Ｕ字状に折り曲げて形成した板ばねであり、押さえ金即ちスプリングクリップとして機能する。ばね部材５は、先端部５ｂ及び５ｃと、板状部５ｄ及び５ｅと、屈曲部５ｆと、を含む。先端部５ｂ及び５ｃは、レール底部３ｂの上面を板ばねの弾性力によって押さえ付ける部分である。先端部５ｂは、先端部がフック状に形成されておりレール底部３ｂの上面及び側面を押さえ付ける。先端部５ｃは、先端部５ｂを上部側から押さえ付け、レール底部３ｂの上面を押さえ付ける。板状部５ｄ及び５ｅは、板状に形成された平坦な部分である。板状部５ｄ及び５ｅには、レール３の幅方向における孔径がレール３の長さ方向における孔径よりも長い貫通孔（長孔）５ｇ及び５ｈが形成されている。屈曲部５ｆは、ばね鋼を略Ｕ字状に折り曲げて形成した端部である。

言い換えれば、ばね部材５として、弾性板部１１と、弾性板部１２と、弾性板部１３と、を含むものを用いることができる。弾性板部１１は、先端部５ｂ及び板状部５ｄよりなり、レール３の幅方向に延在する。弾性板部１２は、先端部５ｃ及び板状部５ｅよりなり、弾性板部１１よりも上方に配置され、且つ、レール３の幅方向に延在する。弾性板部１３は、屈曲部５ｆよりなり、弾性板部１１のレール３の幅方向におけるレール３の中心側と反対側の端部と、弾性板部１２のレール３の幅方向におけるレール３の中心側と反対側の端部と、を接続する。このような場合、押圧部５ａは、弾性板部１２のレール３の幅方向におけるレール３の中心側の先端部即ち先端部５ｃであるか、又は、弾性板部１１のレール３の幅方向におけるレール３の中心側の先端部即ち先端部５ｂである。

なお、ばね部材５は、支承体２と頭部４ｂとの間に配置され、且つ、上下方向に弾性変形し、押圧部５ａを含むものであればよく、上記した例には限定されない。

枠部材６は、枠部１４を含む。枠部１４は、上面１４ａ及び下面１４ｂを有し、且つ、上面視において周方向の一部が切り欠かれたＣ字形状、コ字形状又はＵ字形状を有する。枠部材６は、上面視において枠部１４が軸部４ａを囲むように、ばね部材５と頭部４ｂとの間に挿入されている。

言い換えれば、枠部１４は、上面視でレール３の長さ方向において軸部４ａの外径ＤＭ１よりも広い間隔ＩＮ１を空けて配置され且つレール３の幅方向にそれぞれ延在する２つの延在部１５と、２つの延在部１５の各々のそれぞれレール３の幅方向におけるレール３の中心側と反対側の端部である２つの端部ＥＰ１を接続する接続部１６と、を含む。

軸部材４は、球面部１７を含み、枠部材６は、球面部１８と、２つのテーパ部１９と、を含む。球面部１７は、軸部４ａと頭部４ｂとの間に形成され、球面形状を有する。球面部１８は、枠部１４の上面１４ａに形成され、且つ、球面部１７と嵌合可能な球面形状を有する。２つのテーパ部１９は、枠部１４の両端部である２つの端部ＥＰ２の各々にそれぞれ接続され、枠部１４の中心から離れるにつれて上下方向における厚さがそれぞれ薄くなる。また、２つのテーパ部１９は、上面視でレール３の長さ方向において軸部４ａの外径ＤＭ１よりも広い間隔ＩＮ２を空けて配置されている。

軸部４ａと２つの延在部１５のいずれかとの間には隙間ＧＰ１があり、２つの隙間ＧＰ１の平均値を一定の下限値以上一定の上限値以下とすることができる。また、軸部４ａと２つのテーパ部１９のいずれかとの間には隙間ＧＰ２があり、２つの隙間ＧＰ２の平均値を、隙間ＧＰ１の平均値と等しい一定の下限値以上一定の上限値以下とすることができる。隙間ＧＰ１の平均値及び隙間ＧＰ２の平均値が一定の下限値以上の場合、隙間ＧＰ１の平均値及び隙間ＧＰ２の平均値が一定の下限値未満の場合に比べ、ばね部材５と頭部４ｂとの間に、２つのテーパ部１９が軸部４ａを挟んだ状態で、枠部材６を容易に挿入し、挿入された枠部材６を軸部４ａが接続部１６に近づくまで容易に押し込むことができる。隙間ＧＰ１の平均値及び隙間ＧＰ２の平均値が一定の上限値以下の場合、隙間ＧＰ１の平均値及び隙間ＧＰ２の平均値が一定の上限値を超える場合に比べ、ばね部材５と頭部４ｂとの間に挿入された枠部材６の上面視における軸部材４に対する相対位置をずれにくくすることができる。

本実施の形態１のレール締結装置１は、球面部１８が球面部１７と嵌合されるように、ばね部材５と頭部４ｂとの間に枠部材６が挿入され、枠部材６が挿入されることにより押圧部５ａが押し下げられ、押し下げられた押圧部５ａによりレール底部３ｂが押圧されることにより、支承体２にレール３を締結する。言い換えれば、本実施の形態１のレール締結装置１は、球面部１８が球面部１７と嵌合された状態で、ばね部材５と頭部４ｂとの間に枠部材６が挿入され、押圧部５ａによりレール底部３ｂが押圧されることにより、支承体２にレール３を締結する。

本実施の形態１では、球面部１７が下に凸の球面形状を有する凸部であり、球面部１８が下に凸の球面形状を有する凹部である例を例示する。しかし、球面部１７が上に凸の球面形状を有する凹部であり、球面部１８が上に凸の球面形状を有する凸部であってもよい。

一方、図６及び図７に示すように、比較例のレール締結装置１ａは、実施の形態１のレール締結装置１と同様に、支承体２にレール３ｄを締結するレール締結装置であり、軸部材４ｃと、ばね部材５ｉと、を有し、支承体２とレール３ｄとの間には、軌道パッド７が挿入され、支承体２とばね部材５との間には、受栓８が挿入され、支承体２の上面に形成された埋込穴２ａには、埋込栓９が埋め込まれている。一方、比較例のレール締結装置１ａは、実施の形態１のレール締結装置１と異なり、枠部材６（図２参照）を有しない。また、比較例では、ばね部材５ｉがばね部材５と異なる場合がある。

比較例でも、実施の形態１と同様に、軸部材４ｃは、軸部４ａと、軸部４ａに接続された頭部４ｂと、を含む。一方、比較例では、実施の形態１と異なり、軸部４ａは、ねじ部４ｄ即ち雄ねじである。

比較例でも、実施の形態１と同様に、支承体２として、例えばＰＣまくらぎ等の既存のまくらぎの上面に形成された埋込穴２ａに埋込栓９が埋め込まれたものが用いられる。埋込栓９の上面には穴部９ａが形成され、穴部９ａの内周面には螺旋溝９ｂが形成されている。従って、支承体２として、支承体２の上面に穴部９ａが形成され、穴部９ａの内周面に螺旋溝９ｂ即ち雌ねじが形成されたものが用いられる。このような場合、軸部材４は、頭部４ｂがねじ部４ｄよりも上方に配置された状態で、ねじ部４ｄが螺旋溝９ｂに螺合され、ねじ部４ｄが螺旋溝９ｂに螺合されたことにより、支承体２に固定されている。

比較例でも、実施の形態１と同様に、ばね部材５ｉは、支承体２と頭部４ｂとの間に配置され、且つ、上下方向に弾性変形する。また、比較例でも、実施の形態１と同様に、ばね部材５ｉは、レール３ｄのレール底部３ｂを押圧する押圧部５ａを含む。

比較例でも、実施の形態１と同様に、具体的には、ばね部材５ｉとして、弾性板部２１と、弾性板部２２と、弾性板部２３と、を含むものを用いることができる。弾性板部２１は、先端部５ｂ及び板状部５ｄよりなり、レール３ｄの幅方向に延在する。弾性板部２２は、先端部５ｃ及び板状部５ｅよりなり、弾性板部２１よりも上方に配置され、且つ、レール３ｄの幅方向に延在する。弾性板部２３は、屈曲部５ｆよりなり、弾性板部２１のレール３ｄの幅方向におけるレール３ｄ側と反対側の端部と、弾性板部２２のレール３ｄの幅方向におけるレール３ｄ側と反対側の端部と、を接続する。このような場合、押圧部５ａは、弾性板部２２のレール３ｄの幅方向におけるレール３ｄの中心側の先端部即ち先端部５ｃであるか、又は、弾性板部２１のレール３ｄの幅方向におけるレール３ｄの中心側の先端部即ち先端部５ｂである。なお、板状部５ｄ及び５ｅには、貫通孔５ｊ及び５ｋが形成されているものの、実施の形態１における貫通孔（長孔）５ｇ及び５ｈ（図２参照）と異なり、レール３ｄの幅方向における孔径がレール３ｄの長さ方向における孔径と等しい。

一方、比較例では、実施の形態１と異なり、軸部材４ｃは、球面部１７（図２参照）を有しない。また、比較例では、実施の形態１と異なり、頭部４ｂがねじ部４ｄよりも上方に配置され、レール３ｄのレール底部３ｂを押圧する押圧部５ａを含むばね部材５ｉが支承体２と頭部４ｂとの間に配置された状態で、ねじ部４ｄが螺旋溝９ｂに螺合され、ねじ部４ｄが螺旋溝９ｂに螺合された軸部材４ｃに含まれる頭部４ｂにより押圧部５ａを押圧し、頭部４ｂにより押圧された押圧部５ａによりレール底部３ｂを押圧することにより、レール３ｄが支承体２に締結されている。

即ち、比較例のレール締結装置１ａは、ばね部材５ｉである板ばねと、軸部材４ｃに含まれる雄ねじと支承体２の上面に形成された雌ねじよりなるボルト・ナット締結体と、を用いてレール３ｄを支承体２に締結する螺締式のレール締結装置である。なお、ばね部材５ｉと頭部４ｂとの間には、座金４ｅが挿入されている。

ここで、支承体（レール支承体）にレールを締結するレール締結装置及びレール締結方法の問題点を説明する。

従来、日本では、レール締結装置として、比較例のレール締結装置のように、板ばねとボルト・ナット締結体とを用いて、支承体にレールを締結する螺締式のレール締結装置が用いられてきた。一方、近年になり、ボルト・ナット締結体を用いる螺締式のレール締結装置に代えて、ボルト・ナット締結体を用いない無螺締式のレール締結装置が用いられるようになってきている。無螺締式のレール締結装置を用いる場合、支承体にレールを締結した後、ボルト・ナット締結体が緩まないように維持管理する必要がないので、ボルト・ナット締結体が緩まないように維持管理する必要がある螺締式のレール締結装置を用いる場合に比べ、所定の性能を発揮しつつ、保守作業を省力化・低コスト化することができる。

ところが、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に変更する場合、既存の支承体（レール支承体）を、専用の締結機構が設けられたＰＣまくらぎ等の支承体に交換する必要があり、導入コストが高い。このように、導入コストが高いことが、無螺締式のレール締結装置の普及を阻害する要因となっている。即ち、既存の支承体を交換する必要があるために、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に容易に変更することができなかった。

無螺締式のレール締結装置として、板ばねに代えて例えば線ばねを用いるものが用いられている。しかし、線ばねを用いる無螺締式のレール締結装置を用いる場合、既存の支承体（レール支承体）に専用のインサートを埋め込む必要がある。このように、既存の支承体に専用のインサートを埋め込む必要があることが、無螺締式のレール締結装置の普及を阻害する要因となっている。そのため、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に容易に変更することができなかった。

一方、本実施の形態１のレール締結装置は、軸部材４と、ばね部材５と、に加えて、枠部材６を有する。枠部材６は、上面視においてＣ字形状、コ字形状又はＵ字形状を有する枠部１４を含み、上面視において枠部１４が軸部４ａを囲むように、ばね部材５と頭部４ｂとの間に挿入されている。

本実施の形態１では、比較例と異なり、軸部材４は、頭部４ｂが軸部４ａよりも上方に配置された状態で、軸部４ａが支承体２のうちレール３の側方に配置された部分に埋め込まれて固定されたことにより、支承体２に支承されているレール３の側方で支承体２に固定されている。また、軸部材４は、球面部１７を含み、枠部材６は、球面部１７と嵌合可能な球面部１８と、２つのテーパ部１９と、を含み、球面部１８が球面部１７と嵌合されるように、ばね部材５と頭部４ｂとの間に枠部材６が挿入され、押圧部５ａによりレール底部３ｂが押圧されることにより、支承体２にレール３を締結する。

これにより、既存のレール支承体を活用し、疲労耐久性及び耐力に優れる既存のレール締結装置と同様のばね部材である板ばねを使用する無螺締のレール締結装置を実現することができる。また、締結ボルト部に形状変更を施し、レール締結装置の締結方式を、ボルト・ナット締結体を用いた螺締式の締結方式から、ばね部材と軸部材の頭部との間に楔状の部材である枠部材を挿入（インストール）する無螺締式の締結方式に変更することで、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置への変更を容易に実現することができる。

即ち、本実施の形態１によれば、レールを締結するレール締結装置において、既存の支承体を交換する必要がなく、既存の支承体に専用のインサートを埋め込む必要もなく、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に容易に変更することができる。

また、既存ストックである支承体（レール支承体）を交換することなくそのまま利用することができるので、保守コストを削減することができる。また、無螺締化に伴って、ボルト・ナット締結体において避けられない緩みや締め直しといった締結状態管理が不要となり、保守作業の省力化を実現することができる。

枠部材６の先端を薄くしておかないと、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入（インストール）するときに、枠部材６を押し込むきっかけになりにくい。一方、枠部材６が２つのテーパ部１９を有することにより、横から視たときに、枠部材６が楔形状を有する。そのため、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入（インストール）するときに、枠部材６を押し込むきっかけになりやすい。

軸部材４が球面部１７を含まず、枠部材６が球面部１８を含まない場合、上面視における軸部材４に対する枠部材６の相対位置がずれやすいので、支承体２にレール３を締結した後、枠部材６が上面視において所定の位置からずれるか、又は、ばね部材５が上面視において所定の位置からずれるおそれがある。一方、軸部材４が球面部１７を含み、枠部材６が球面部１８を含む場合、球面部１８が球面部１７と嵌合することにより上面視における軸部材４に対する枠部材６の相対位置がずれることが防止され、支承体２にレール３を締結した後、枠部材６が上面視において所定の位置からずれることが防止され、且つ、ばね部材５が上面視において所定の位置からずれることが防止される。

上記特許文献２に記載された技術では、締結ばねと締結部材との間に第１の球面部とこの第１の球面部と接触する第２の球面部とを備える。しかし、上記特許文献２に記載された技術では、第１の球面部と第２の球面部とは、レールの高さを調整して締結ばね及び座金の姿勢が変化しても、球面部において締結ボルトと座金とを略均一に接触させるためのものである。また、上記特許文献２に記載された技術では、第１の球面部と第２の球面部とは、略均一な締付力によって締結ボルトが締結ばねを締め付けるため、適正な押し付け力によってレールを支持体に締結するためのものである。

一方、本実施の形態１における球面部１７と球面部１８とは、球面部１８が球面部１７と嵌合することにより上面視における軸部材４に対する枠部材６の位置がずれることを防止するものであり、上記特許文献２における第１の球面部と第２の球面部とは、目的が異なる。

好適には、ばね部材５は、ばね部材５を上下方向に貫通する貫通孔５ｈを含み、貫通孔５ｈの内径ＤＭ２の最小径は、頭部４ｂ及び球面部１７のいずれの外径ＤＭ３の最大径よりも大きく、枠部材６は、ばね部材５のうち貫通孔５ｈの周縁部に係止されている。また、貫通孔５ｈと同様に、ばね部材５を上下方向に貫通する貫通孔５ｇの内径の最小径も、頭部４ｂ及び球面部１７のいずれの外径ＤＭ３の最大径よりも大きい。即ち、頭部４ｂ及び球面部１７は、貫通孔５ｈ及び５ｇを挿通可能である。なお、外径ＤＭ３が軸部４ａの外径ＤＭ１よりも大きく、軸部４ａが貫通孔５ｈ及び５ｇを挿通可能であることは言うまでもない。

軸部材４を螺入する（ねじ込む）ことによりばね部材５を押圧して締結するものでない場合であって、例えば、先にばね部材５を配置した後、軸部４ａが貫通孔５ｈ及び５ｇを挿通した状態で、軸部４ａが支承体２のうちレール３の側方に配置された部分の上面に形成された穴部９ａに挿入され、穴部９ａに挿入されている軸部４ａが接着されて埋め込まれることにより、支承体２に固定される場合を考える。このような場合には、軸部４ａが接着されて支承体２に固定される間、軸部材４を押圧して支承体２に押し付ける必要がある。

また、鉄道車両がレール３を走行するのに伴って、レール頭部３ａは、摩耗する。そのため、本実施の形態１のレール締結装置１が施工された後も、レール３を定期的に交換する必要があり、本実施の形態１のレール締結装置１が施工された後も、ばね部材５を着脱可能にすることが望ましい。

一方、貫通孔５ｈ及び５ｇの内径ＤＭ２の最小径が、頭部４ｂ及び球面部１７のいずれの外径ＤＭ３の最大径よりも大きい場合、後述する図１２及び図１３を用いて説明するように、実施の形態２のレール締結方法において、支承体２に軸部４ａを固定した後、支承体２と軸部材４の頭部４ｂとの間にばね部材５を配置することができる。これにより、軸部材４を螺入する（ねじ込む）ことによりばね部材５を押圧して締結するものでない場合であっても、軸部４ａが支承体２に固定される前に、ばね部材５を配置する必要がないので、軸部４ａが接着されて支承体２に固定される間、軸部材４を押圧して支承体２に押し付ける必要がない。

また、貫通孔５ｈ及び５ｇの内径ＤＭ２の最小径が、頭部４ｂ及び球面部１７のいずれの外径ＤＭ３の最大径よりも大きい場合、本実施の形態１のレール締結装置１が施工された後も、ばね部材５を着脱可能にすることができ、本実施の形態１のレール締結装置１が施工された後も、レール３を容易に交換することができる。

好適には、２つのテーパ部１９の各々の上面１９ａ及び下面１９ｂは、下面１９ｂが、下面１４ｂと同一面であり、上面１９ａが、枠部１４の中心から離れるにつれて厚さが薄くなるように、上面１４ａに対して傾斜している。

このような場合、枠部材６の下面が平坦になるので、枠部材６をばね部材５上即ち板状部５ｅを含む弾性板部１２上でスライドさせやすくなり、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入即ちインストールしやすくなる。そのため、レール３を敷設する現場における施工作業を更に容易に行うことができる。

好適には、２つのテーパ部１９の各々は、球面部１８から離れている。このような場合、鉄道車両がレール３を走行する際にレール締結装置１に振動が加えられた場合でも、球面部１７と嵌合されている球面部１８の平面位置が、テーパ部１９から球面部１８に向かう方向（レール３の幅方向においてレール３の中心から離れる方向）にずれて、球面部１７が球面部１８から外れることを、確実に防止又は抑制することができる。

なお、球面部１７を容易に形成しつつ、球面部１８の平面位置が、テーパ部１９から球面部１８に向かう方向にずれることを防止する観点からは、２つのテーパ部１９の各々の下面１９ｂが下面１４ｂと同一面である場合には、球面部１７が下に凸の球面形状を有する凸部であり、球面部１８が下に凸の球面形状を有する凹部であることが好ましい。また、球面部１７が球面部１８から外れることを防止する観点からは、球面部１７の球面中心が、上面視において軸部４ａと重なること、即ち球面部１７が軸部４ａを中心として略対称な形状を有することが好ましい。

好適には、２つのテーパ部１９の各々の枠部１４側と反対側（レール３の幅方向におけるレール３の中心側）の先端部は、上面視において枠部１４の中央部を中心とした円弧形状を有する。このような場合、一方のテーパ部１９の先端部のうち、他方のテーパ部１９側が、他方のテーパ部１９側と反対側よりも、枠部１４側と反対側に突出することになるので、一方のテーパ部１９の先端部のうち、他方のテーパ部１９側と反対側が、他方のテーパ部１９側よりも、枠部１４側と反対側に突出する場合に比べて、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入即ちインストールしやすくなる。

好適には、枠部１４は、上面視においてレール３の幅方向におけるレール３の中心側と反対側に枠部１４の中央部を挟んで２つのテーパ部１９と反対側に配置された側面１４ｃを有し、側面１４ｃは、レール３の幅方向と交差好適には直交する平面である。このとき、枠部１４は、上面視においてレール３の幅方向におけるレール３の中心側が開放されたコ字形状を有する。

このような場合、側面１４ｃが平面であるから、枠部１４の側面１４ｃをハンマー等で叩くことにより、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を容易に挿入即ちインサートすることができる。

好適には、球面部１８は、両端部の一方の端部ＥＰ２から、両端部の他方の端部ＥＰ２にかけて、一体的に形成されている。このとき、枠部１４及び球面部１８は、上面視においてレール３の幅方向におけるレール３の中心側で周方向の一部が切り欠かれたＣ字形状又はＵ字形状を有する。

このような場合、球面部１８の面積を増加させることができるので、球面部１８に嵌合されている球面部１７の平面位置がずれて、球面部１７が球面部１８から外れることを、確実に防止又は抑制することができる。

（実施の形態２）
＜レール締結方法＞
次に、実施の形態２のレール締結方法について説明する。本実施の形態２のレール締結方法は、レールを支承する支承体にレールを締結するレール締結方法である。また、前述したように、本実施の形態２のレール締結方法により支承体にレールが締結されたレール締結装置は、実施の形態１のレール締結装置である。

図８は、実施の形態２のレール締結工程の一部を示すフロー図である。図９乃至図１４は、実施の形態２のレール締結工程を示す断面図である。なお、図９乃至図１４に示す断面図では、図２に示した断面図と同様に、レールを中心とした左側において、ばね部材及び埋込栓について側面図を示し、レールを中心とした右側において、ばね部材及び埋込栓について断面図を示している。

本実施の形態２のレール締結方法が行われる前は、前述した図７を用いて説明した、比較例のレール締結装置１ａが用いられているものとする。即ち、ねじ部４ｄと、ねじ部４ｄに接続された頭部４ｂと、を含む軸部材４ｃの頭部４ｂがねじ部４ｄよりも上方に配置され、頭部４ｂが支承体２よりも上方に配置され、且つ、レール３ｄのレール底部３ｂを押圧する押圧部５ａを含むばね部材５ｉが支承体２と頭部４ｂとの間に配置された状態で、ねじ部４ｄが螺旋溝９ｂに螺合され、ねじ部４ｄが螺旋溝９ｂに螺合された軸部材４ｃに含まれる頭部４ｂにより押圧部５ａを押圧し、頭部４ｂにより押圧された押圧部５ａによりレール底部３ｂを押圧することにより、レール３ｄが支承体２に締結されている。

なお、レール３ｄはレール３と同一のレールであってもよいが、レール３ｄがレール３と異なるレールであってもよい。レール３ｄがレール３と異なるレールである場合には、後述するステップＳ２とステップＳ３との間でレールが交換されることになる。

前述したように、ばね部材５ｉとして、弾性板部２１と、弾性板部２２と、弾性板部２３と、を含むものを用いることができる。弾性板部２１は、レール３ｄの幅方向に延在する。弾性板部２２は、弾性板部２１よりも上方に配置され、且つ、レール３ｄの幅方向に延在する。弾性板部２３は、弾性板部２１のうちレール３ｄの幅方向におけるレール３ｄの中心側と反対側の端部と、弾性板部２２のうちレール３ｄの幅方向におけるレール３ｄの中心側と反対側の端部と、を接続する。このような場合、押圧部５ａは、弾性板部２２のうちレール３ｄの幅方向におけるレール３ｄの中心側の先端部即ち先端部５ｃであるか、又は、弾性板部２１のレール３ｄの幅方向におけるレール３ｄの中心側の先端部即ち先端部５ｂである。

本実施の形態２のレール締結方法では、まず、既設の軸部材４ｃ（図７参照）を、撤去する（図８のステップＳ１）。

このステップＳ１では、まず、図９に示すように、軸部材４ｃを回転させ、螺旋溝９ｂに螺合されたねじ部４ｄを回転させることにより、軸部材４ｃを上昇させる。軸部材４ｃが上昇し、押圧部５ａを押し下げていた頭部４ｂが上昇するのに伴って、押圧部５ａ即ち先端部５ｃが上昇してレール３ｄのレール底部３ｂから離れる。更に軸部材４ｃが上昇し、頭部４ｂが更に上昇するのに伴って、頭部４ｂがばね部材５ｉに含まれる弾性板部２２から離れ、座金４ｅからも離れる。

このステップＳ１では、次に、図１０に示すように、軸部材４ｃ（図９参照）を更に回転させ、埋込穴２ａから、即ち穴部９ａから、軸部材４ｃ（図９参照）を撤去する。

次に、図１１に示すように、ばね部材５ｉ（図１０参照）を撤去する（図８のステップＳ２）。

次に、図１２に示すように、軸部４ａと、軸部４ａに接続された頭部４ｂと、を含む軸部材４を、頭部４ｂが軸部４ａよりも上方に配置され且つ頭部４ｂが支承体２よりも上方に配置された状態で、軸部４ａを支承体２のうちレール３の側方に配置された部分に埋め込んで固定することにより、支承体２に支承されているレール３の側方で支承体２に固定する（図８のステップＳ３）。

このステップＳ３では、支承体２は交換しないので、前述したように、具体的には、支承体２として、例えばＰＣまくらぎ等、既存のまくらぎの上面に形成された埋込穴に埋込栓９が埋め込まれたものを用いることができる。埋込栓９の上面には穴部９ａが形成され、穴部９ａの内周面には螺旋溝９ｂが形成されている。従って、支承体２として、支承体２のうちレール３の側方に配置された部分の上面に穴部９ａが形成され、穴部９ａの内周面に螺旋溝９ｂ即ち雌ねじが形成されたものを用いることになる。このような場合、ステップＳ３では、頭部４ｂが軸部４ａよりも上方に配置され且つ頭部４ｂが支承体２よりも上方に配置された状態で、軸部４ａを穴部９ａに挿入し、穴部９ａに挿入されている軸部４ａを穴部９ａに接着剤ＧＬ１により接着して埋め込んで支承体２に固定することにより、支承体２に支承されているレール３の側方で軸部材４を支承体２に固定する。

なお、前述したように、軸部４ａを支承体２に埋め込むことにより、軸部材４を支承体２に固定すればよく、軸部材４を支承体２に固定される方法は、接着による方法でなくてもよく、特に限定されない。従って、軸部４ａは、ねじ部４ｄ（図７参照）即ち雄ねじであってもよいが、ねじ部４ｄでなくてもよい。

また、レール締結装置を新設する場合には、本実施の形態２のレール締結方法として、ステップＳ１及びステップＳ２を省略し、ステップＳ３から始めることができる。

また、図１３に示すように、上下方向に弾性変形するばね部材５を、支承体２と頭部４ｂとの間に配置する（図８のステップＳ４）。

このステップＳ４では、前述したように、具体的には、ばね部材５として、弾性板部１１と、弾性板部１２と、弾性板部１３と、を含むものを用いることができる。ステップＳ４にて支承体２と頭部４ｂとの間に配置されたばね部材５に含まれる弾性板部１１は、レール３の幅方向に延在する。ステップＳ４にて支承体２と頭部４ｂとの間に配置されたばね部材５に含まれる弾性板部１２は、弾性板部１１よりも上方に配置され、且つ、レール３の幅方向に延在する。ステップＳ４にて支承体２と頭部４ｂとの間に配置されたばね部材５に含まれる弾性板部１３は、弾性板部１１のうちレール３の幅方向におけるレール３の中心側と反対側の端部と、弾性板部１２のうちレール３の幅方向におけるレール３の中心側と反対側の端部と、を接続する。このような場合、ステップＳ４にて支承体２と頭部４ｂとの間に配置されたばね部材５に含まれる押圧部５ａは、弾性板部１２のうちレール３の幅方向におけるレール３の中心側の先端部即ち先端部５ｃであるか、又は、弾性板部１１のレール３の幅方向におけるレール３の中心側の先端部即ち先端部５ｂである。

なお、前述したように、ばね部材５は、支承体２と頭部４ｂとの間に配置され、且つ、上下方向に弾性変形し、レール３のレール底部３ｂを押圧する押圧部５ａを含むものであればよく、上記した例には限定されない。

次に、図１４に示すように、上面１４ａ及び下面１４ｂを有し且つ上面視において周方向の一部が切り欠かれたＣ字形状、コ字形状又はＵ字形状を有する枠部１４を含む枠部材６を、上面視において枠部１４が軸部４ａを囲むように、ばね部材５と頭部４ｂとの間に挿入する（図８のステップＳ５）。

軸部材４は、球面部１７を含み、枠部材６は、球面部１８と、２つのテーパ部１９と、を含む。球面部１７は、軸部４ａと頭部４ｂとの間に形成され、球面形状を有する。球面部１８は、枠部１４の上面１４ａに形成され、且つ、球面部１７と嵌合可能な球面形状を有する。２つのテーパ部１９は、枠部１４の両端部である２つの端部ＥＰ２（図５（ａ）参照）の各々にそれぞれ接続され、枠部１４の中心から離れるにつれて上下方向における厚さがそれぞれ薄くなる。

そのため、図２に示したように、ステップＳ５では、球面部１８が球面部１７と嵌合されるように、ばね部材５と頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入し、押圧部５ａによりレール底部３ｂを押圧することにより、支承体２にレール３を締結する。

本実施の形態２のレール締結方法では、ステップＳ５にて、上面視においてＣ字形状、コ字形状又はＵ字形状を有する枠部１４を含む枠部材６を、上面視において枠部１４が軸部４ａを囲むように、ばね部材５と頭部４ｂとの間に挿入する。

本実施の形態２のレール締結方法でも、実施の形態１のレール締結装置と同様に、頭部４ｂが軸部４ａよりも上方に配置され且つ頭部４ｂが支承体２よりも上方に配置された状態で、軸部４ａを支承体２のうちレール３の側方に配置された部分に埋め込んで固定することにより、支承体２に支承されているレール３の側方で軸部材４を支承体２に固定する。また、軸部材４は、球面部１７を含み、枠部材６は、球面部１７と嵌合可能な球面部１８と、２つのテーパ部１９と、を含み、球面部１８が球面部１７と嵌合されるように、ばね部材５と頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入し、枠部材６を挿入することにより押圧部５ａを押し下げ、押し下げられた押圧部５ａによりレール底部３ｂを押圧することにより、支承体２にレール３を締結する。

これにより、実施の形態１のレール締結装置と同様に、既存の支承体を交換する必要がなく、既存の支承体に専用のインサートを埋め込む必要がなく、螺締式のレール締結装置から無螺締式のレール締結装置に容易に変更することができる。

また、実施の形態１と同様に、既存ストックである支承体（レール支承体）を交換することなくそのまま利用することができるので、保守コストを削減することができる。また、無螺締化に伴って、ボルト・ナット締結体において避けられない緩みや締め直しといった締結状態管理が不要となり、保守作業の省力化を実現することができる。

また、実施の形態１と同様に、枠部材６が２つのテーパ部１９を含むことにより、横から視たときに、枠部材６が楔形状を有する。そのため、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入（インストール）するときに、枠部材６を押し込むきっかけになりやすい。

また、実施の形態１と同様に、軸部材４が球面部１７を含み、枠部材６が球面部１８を含む場合、球面部１８が球面部１７と嵌合することにより上面視において軸部材４に対する枠部材６の相対位置がずれることが防止され、支承体２にレール３を締結した後、枠部材６が上面視において所定の位置からずれることが防止され、且つ、ばね部材５が上面視において所定の位置からずれることが防止される。

なお、ステップＳ５では、具体的には、上面視において２つのテーパ部１９が軸部４ａを挟んだ状態で、ばね部材５と頭部４ｂとの間に２つのテーパ部１９を挿入し、ばね部材５と頭部４ｂとの間に２つのテーパ部１９が挿入された状態から、ばね部材５と頭部４ｂとの間に枠部１４が挿入され且つ球面部１８が球面部１７と嵌合された状態まで、ばね部材５と頭部４ｂとの間に枠部材６を押し込んで移動させ、球面部１８が球面部１７と嵌合された状態で、押圧部５ａによりレール底部３ｂを押圧することにより、支承体２にレール３を締結することができる。

好適には、ばね部材５は、ばね部材５を上下方向に貫通する貫通孔５ｈを含み、貫通孔５ｈの内径ＤＭ２（図４（ａ）参照）の最小径は、頭部４ｂ及び球面部１７のいずれの外径ＤＭ３（図４（ａ）参照）の最大径よりも大きく、枠部材６は、ばね部材５のうち貫通孔５ｈの周縁部に係止されている。また、貫通孔５ｈと同様に、ばね部材５を上下方向に貫通する貫通孔５ｇの内径の最小径も、頭部４ｂ及び球面部１７のいずれの外径ＤＭ３の最大径よりも大きい。

このような場合、図１２に示すように、支承体２に軸部材４を固定した後（図８のステップＳ３）、図１３に示すように、支承体２と軸部材４の頭部４ｂとの間にばね部材５を配置することができる（図８のステップＳ４）。即ち、ステップＳ４では、頭部４ｂ及び球面部１７が貫通孔５ｈ及び５ｇを挿通している状態で、ばね部材５が支承体２と頭部４ｂとの間に配置されるまで、ばね部材５を下降させることができる。また、軸部４ａを螺入する（ねじ込む）ことによりばね部材５を押圧して締結するものでない場合であっても、軸部４ａが支承体２に固定される前に、ばね部材５を配置する必要がないので、軸部４ａが接着されて支承体２に固定される間、軸部材４を押圧して支承体２に押し付ける必要がない。

また、貫通孔５ｈ及び５ｇの内径ＤＭ２（図４（ａ）参照）の最小径が、頭部４ｂ及び球面部１７のいずれの外径ＤＭ３（図４（ａ）参照）の最大径よりも大きい場合、本実施の形態２のレール締結方法により実施の形態１のレール締結装置が施工された後も、ばね部材５を着脱可能にすることができ、本実施の形態２のレール締結方法により実施の形態１のレール締結装置が施工された後も、ばね部材５を容易に交換することができる。

なお、ばね部材５は、ばね部材５ｉと異なるものであることが好ましいが、例えばステップＳ３の前にステップＳ４を行う場合には、ばね部材５に代えて、貫通孔５ｈ及び５ｇの内径ＤＭ２（図４（ａ）参照）の最小径が頭部４ｂ及び球面部１７のいずれかの外径ＤＭ３（図４（ａ）参照）の最大径よりも小さいばね部材、例えばばね部材５ｉを用いることもできる。

好適には、２つのテーパ部１９の各々の上面１９ａ及び下面１９ｂ（図５（ｂ）参照）は、下面１９ｂが、下面１４ｂ（図５（ｂ）参照）と同一面であり、上面１９ａが、枠部１４の中心から離れるにつれて上下方向における厚さが薄くなるように、上面１４ａ（図５（ｂ）参照）に対して傾斜している。

このような場合、枠部材６の下面が平坦になるので、枠部材６をばね部材５上即ち板状部５ｅを含む弾性板部１２上でスライドさせやすくなり、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入即ちインストールしやすくなる。そのため、レール３を敷設する現場における施工作業を更に容易に行うことができる。

好適には、２つのテーパ部１９の各々は、球面部１８から離れている。このような場合、鉄道車両がレール３を走行する際にレール締結装置に振動が加えられた場合でも、球面部１７と嵌合されている球面部１８の平面位置が、テーパ部１９から球面部１８に向かう方向（レール３の幅方向においてレール３の中心から離れる方向）にずれて、球面部１７が球面部１８から外れることを、確実に防止又は抑制することができる。

なお、球面部１７を容易に形成しつつ、球面部１８の平面位置が、テーパ部１９から球面部１８に向かう方向にずれることを防止する観点からは、２つのテーパ部１９の各々の下面１９ｂ（図５（ｂ）参照）が下面１４ｂ（図５（ｂ）参照）と同一面である場合には、球面部１７が下に凸の球面形状を有する凸部であり、球面部１８が下に凸の球面形状を有する凹部であることが好ましい。

好適には、２つのテーパ部１９の各々の枠部１４側と反対側（レール３の幅方向におけるレール３の中心側）の先端部は、上面視において枠部１４の中央部を中心とした円弧形状を有する。このような場合、前述したように、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入即ちインストールしやすくなる。

好適には、枠部１４は、上面視においてレール３の幅方向におけるレール３の中心側と反対側に枠部１４の中央部を挟んで２つのテーパ部１９と反対側に配置された側面１４ｃ（図５（ａ）参照）を有し、側面１４ｃは、レール３の幅方向と交差好適には直交する平面である。このとき、枠部１４は、上面視においてレール３の幅方向におけるレール３の中心側が開放されたコ字形状を有する。

このような場合、側面１４ｃが平面であるから、枠部１４の側面１４ｃをハンマー等で叩くことにより、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を容易に挿入即ちインサートすることができる。

好適には、球面部１８は、両端部の一方の端部ＥＰ２（図５（ａ）参照）から、両端部の他方の端部ＥＰ２にかけて、一体的に形成されている。このとき、枠部１４及び球面部１８は、上面視においてレール３の幅方向におけるレール３の中心側で周方向の一部が切り欠かれたＣ字形状又はＵ字形状を有する。

このような場合、球面部１８の面積を増加させることができるので、球面部１８に嵌合されている球面部１７の平面位置がずれて、球面部１７が球面部１８から外れることを、確実に防止又は抑制することができる。

また、ステップＳ４にて支承体２と頭部４ｂとの間に配置されたばね部材５に含まれる弾性板部１２が、レール３の幅方向においてレール３の中心から離れるにつれて高さ位置が低くなるように傾斜した上面を有する板状部５ｅを含み、ステップＳ４にてにて支承体２と頭部４ｂとの間に配置されたばね部材５に含まれる押圧部５ａが、レール３のレール底部３ｂから離れている場合を考える。また、ステップＳ５では、ステップＳ４の後、弾性板部１２に含まれる板状部５ｅの上面が、レール３の幅方向においてレール３の中心から離れるにつれて高さ位置が低くなるように傾斜し、押圧部５ａがレール３のレール底部３ｂから離れている状態で、弾性板部１２と頭部４ｂとの間に枠部材６を挿入し、弾性板部１２と頭部４ｂとの間に挿入された枠部材６により、押圧部５ａを下方に押し下げ、下方に押し下げられた押圧部５ａによりレール底部３ｂを押圧することにより、支承体２にレール３を締結する場合を考える。

このような場合、好適には、２つのテーパ部１９の各々の枠部１４側と反対側（レール３の幅方向におけるレール３の中心側）の先端部の上下方向の厚さＴＨ１（図５（ｂ）参照）は、ステップＳ５にて枠部材６を挿入する前の弾性板部１２の第１部分であって、球面部１７のうちレール３の幅方向におけるレール３の中心側と反対側の周縁部である第２部分、の直下に配置された第１部分と、第２部分との間の上下方向の間隔ＩＮ３（図１３参照）よりも薄い。

このように、厚さＴＨ１が間隔ＩＮ３よりも薄いことにより、ばね部材５と軸部材４の頭部４ｂとの間に枠部材６を更に容易に挿入（インストール）することができる。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、支承体にレールを締結するレール締結装置及びレール締結方法に適用して有効である。

１、１ａ レール締結装置
２ 支承体
２ａ 埋込穴
３、３ｄ レール
３ａ レール頭部
３ｂ レール底部
３ｃ レール腹部
４、４ｃ 軸部材
４ａ 軸部
４ｂ 頭部
４ｄ ねじ部
４ｅ 座金
５、５ｉ ばね部材
５ａ 押圧部
５ｂ、５ｃ 先端部
５ｄ、５ｅ 板状部
５ｆ 屈曲部
５ｇ、５ｈ、５ｊ、５ｋ 貫通孔
６ 枠部材
７ 軌道パッド
８ 受栓
９ 埋込栓
９ａ 穴部
９ｂ 螺旋溝
９ｃ スパイラル鉄線
９ｄ 水抜きカラー
１１～１３、２１～２３ 弾性板部
１４ 枠部
１４ａ、１９ａ 上面
１４ｂ、１９ｂ 下面
１４ｃ 側面
１５ 延在部
１６ 接続部
１７、１８ 球面部
１９ テーパ部
ＤＭ１、ＤＭ３ 外径
ＤＭ２ 内径
ＥＰ１、ＥＰ２ 端部
ＧＬ１ 接着剤
ＧＰ１、ＧＰ２ 隙間
ＩＮ１～ＩＮ３ 間隔
ＴＨ１ 厚さ

Claims (13)

1. 支承体にレールを締結するレール締結装置において、
   軸部と、頭部と、を含み、前記頭部が前記軸部よりも上方に配置された状態で、前記レールの側方で前記支承体に固定された軸部材と、
   前記支承体と前記頭部との間に配置され、且つ、上下方向に弾性変形するばね部材と、
   第１上面及び第１下面を有し且つ上面視においてＣ字形状、コ字形状又はＵ字形状を有する枠部を含み、上面視において前記枠部が前記軸部を囲むように、前記ばね部材と前記頭部との間に挿入された枠部材と、
   を有し、
   前記軸部材は、前記軸部と前記頭部との間に形成された第１球面部を含み、
   前記ばね部材は、前記レールの底部を押圧する押圧部を含み、
   前記枠部材は、
   前記枠部の前記第１上面に形成され、且つ、前記第１球面部と嵌合可能な第２球面部と、
   前記枠部の両端部の各々にそれぞれ接続され、前記枠部の中心から離れるにつれて上下方向における第１厚さがそれぞれ薄くなる２つのテーパ部と、
   を含み、
   前記第２球面部が前記第１球面部と嵌合されるように、前記ばね部材と前記頭部との間に前記枠部材が挿入され、前記押圧部により前記底部が押圧されることにより、前記支承体に前記レールを締結する、レール締結装置。
2. 請求項１に記載のレール締結装置において、
   前記ばね部材は、前記ばね部材を上下方向に貫通する貫通孔を含み、
   前記貫通孔の内径の最小径は、前記頭部及び前記第１球面部のいずれの外径の最大径よりも大きく、
   前記枠部材は、前記ばね部材のうち前記貫通孔の周縁部に係止されている、レール締結装置。
3. 請求項１又は２に記載のレール締結装置において、
   前記２つのテーパ部の各々の第２下面は、前記第１下面と同一面であり、
   前記２つのテーパ部の各々の第２上面は、前記枠部の中心から離れるにつれて前記第１厚さが薄くなるように、前記第１上面に対して傾斜している、レール締結装置。
4. 請求項３に記載のレール締結装置において、
   前記２つのテーパ部の各々は、前記第２球面部から離れている、レール締結装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレール締結装置において、
   前記２つのテーパ部の各々の先端部は、上面視において前記枠部の中央部を中心とした円弧形状を有する、レール締結装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレール締結装置において、
   前記枠部は、上面視において前記枠部の中央部を挟んで前記２つのテーパ部と反対側に配置された第１側面を有し、
   前記第１側面は、平面である、レール締結装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレール締結装置において、
   前記第２球面部は、前記両端部の一方の第１端部から、前記両端部の他方の第２端部にかけて、一体的に形成されている、レール締結装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレール締結装置において、
   前記支承体のうち前記レールの側方に配置された部分の上面に穴部が形成され、
   前記穴部の内周面に螺旋溝が形成され、
   前記軸部材は、前記頭部が前記軸部よりも上方に配置された状態で、前記軸部が前記穴部に挿入され、前記穴部に挿入されている前記軸部が前記穴部に接着されて埋め込まれたことにより、前記レールの側方で前記支承体に固定されている、レール締結装置。
9. 請求項８に記載のレール締結装置において、
   前記軸部は、前記穴部の内周面に形成された前記螺旋溝に螺合可能なねじ部であり、
   前記軸部材は、前記頭部が前記ねじ部よりも上方に配置された状態で、前記ねじ部が前記螺旋溝に螺合され、前記螺旋溝に螺合されている前記ねじ部が前記穴部に接着されて埋め込まれたことにより、前記レールの側方で前記支承体に固定されている、レール締結装置。
10. 支承体に第１レールを締結するレール締結方法において、
    （ａ）軸部と、第１頭部と、を含む第１軸部材を、前記第１頭部が前記軸部よりも上方に配置された状態で、前記第１レールの側方で前記支承体に固定する工程、
    （ｂ）上下方向に弾性変形する第１ばね部材を、前記支承体と前記第１頭部との間に配置する工程、
    （ｃ）第１上面及び第１下面を有し且つ上面視においてＣ字形状、コ字形状又はＵ字形状を有する枠部を含む枠部材を、上面視において前記枠部が前記軸部を囲むように、前記第１ばね部材と前記第１頭部との間に挿入する工程、
    を有し、
    前記第１軸部材は、前記軸部と前記第１頭部との間に形成された第１球面部を含み、
    前記第１ばね部材は、前記第１レールの第１底部を押圧する第１押圧部を含み、
    前記枠部材は、
    前記枠部の前記第１上面に形成され、且つ、前記第１球面部と嵌合可能な第２球面部と、
    前記枠部の両端部の各々にそれぞれ接続され、前記枠部の中心から離れるにつれて上下方向における第１厚さがそれぞれ薄くなる２つのテーパ部と、
    を含み、
    前記（ｃ）工程では、前記第２球面部が前記第１球面部と嵌合されるように、前記第１ばね部材と前記第１頭部との間に前記枠部材を挿入し、前記第１押圧部により前記第１底部を押圧することにより、前記支承体に前記第１レールを締結する、レール締結方法。
11. 請求項１０に記載のレール締結方法において、
    前記（ｃ）工程では、
    上面視において前記２つのテーパ部が前記軸部を挟んだ状態で、前記第１ばね部材と前記第１頭部との間に前記２つのテーパ部を挿入し、
    前記第１ばね部材と前記第１頭部との間に前記２つのテーパ部が挿入された状態から、前記第１ばね部材と前記第１頭部との間に前記枠部が挿入され且つ前記第２球面部が前記第１球面部と嵌合された状態まで、前記第１ばね部材と前記第１頭部との間に前記枠部材を押し込んで移動させ、
    前記第２球面部が前記第１球面部と嵌合された状態で、前記第１押圧部により前記第１底部を押圧することにより、前記支承体に前記第１レールを締結する、レール締結方法。
12. 請求項１０又は１１に記載のレール締結方法において、
    前記支承体のうち前記第１レールの側方に配置された部分の上面に穴部が形成され、
    前記穴部の内周面に螺旋溝が形成され、
    前記レール締結方法は、更に、
    （ｄ）前記（ａ）工程の前に、ねじ部と、第２頭部と、を含む第２軸部材であって、前記第２頭部が前記ねじ部よりも上方に配置され、第２レールの第２底部を押圧する第２押圧部を含む第２ばね部材が前記支承体と前記第２頭部との間に配置された状態で、前記ねじ部が前記螺旋溝に螺合され、前記ねじ部が前記螺旋溝に螺合された前記第２軸部材に含まれる前記第２頭部により前記第２押圧部を押圧し、前記第２頭部により押圧された前記第２押圧部により前記第２底部を押圧することにより、前記第２レールが前記支承体に締結されている、前記第２軸部材を、撤去する工程、
    （ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記（ａ）工程の前に、前記第２ばね部材を撤去する工程、
    を有し、
    前記（ａ）工程では、前記第１頭部が前記軸部よりも上方に配置された状態で、前記軸部を前記穴部に挿入し、前記穴部に挿入されている前記軸部を前記穴部に接着して埋め込むことにより、前記第１レールの側方で前記第１軸部材を前記支承体に固定する、レール締結方法。
13. 請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のレール締結方法において、
    前記（ｂ）工程にて前記支承体と前記第１頭部との間に配置された前記第１ばね部材は、
    前記第１レールの幅方向に延在する第１弾性板部と、
    前記第１弾性板部よりも上方に配置され、且つ、前記第１レールの幅方向に延在する第２弾性板部と、
    前記第１弾性板部のうち前記第１レールの幅方向における前記第１レールの中心側と反対側と、前記第２弾性板部のうち前記第１レールの幅方向における前記第１レールの中心側と反対側と、を接続する第３弾性板部と、
    を含み、
    前記（ｂ）工程にて前記支承体と前記第１頭部との間に配置された前記第１ばね部材に含まれる前記第１押圧部は、前記第２弾性板部のうち前記第１レールの幅方向における前記第１レールの中心側の先端部であり、
    前記（ｂ）工程にて前記支承体と前記第１頭部との間に配置された前記第１ばね部材に含まれる前記第２弾性板部は、前記第１レールの幅方向において前記第１レールの中心から離れるにつれて高さ位置が低くなるように傾斜した板状部を含み、
    前記（ｂ）工程にて前記支承体と前記第１頭部との間に配置された前記第１ばね部材に含まれる前記第１押圧部は、前記第１底部から離れており、
    前記（ｃ）工程では、前記（ｂ）工程の後、前記第２弾性板部に含まれる前記板状部が、前記第１レールの幅方向において前記第１レールの中心から離れるにつれて高さ位置が低くなるように傾斜し、前記第１押圧部が前記第１底部から離れている状態で、前記第２弾性板部と前記第１頭部との間に前記枠部材を挿入し、前記第２弾性板部と前記第１頭部との間に挿入された前記枠部材により、前記第１押圧部を下方に押し下げ、下方に押し下げられた前記第１押圧部により前記第１底部を押圧することにより、前記支承体に前記第１レールを締結し、
    前記２つのテーパ部の各々の先端部の上下方向の第２厚さは、前記（ｃ）工程にて前記枠部材を挿入する前の前記第２弾性板部の第１部分であって、前記第１球面部のうち前記第１レールの幅方向における前記第１レールの中心側と反対側の周縁部である第２部分、の直下に配置された前記第１部分と、前記第２部分との間の上下方向の第１間隔よりも薄い、レール締結方法。
    
    

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