JP3345210B2 - 低ばね定数軌道パッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、剛性を有する板材に弾
性体からなる板状のパッド材を接合してなり、軌道レー
ルと、該軌道レールが取付けられるタイプレート、枕木
等の支承体との間に介設される低ばね定数軌道パッドに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、軌道を列車等が走行する場合にお
ける騒音を防止したり、振動が接地面に伝達されたり、
列車での乗り心地をよくするという観点から、ゴム等の
弾性材料からなる軌道パッドが、レールをタイプレー
ト、枕木等の支承体に取付ける部分において、該レール
の真下に、即ちレールと支承体との間に設置される。

【０００３】そのような軌道パッドａとしては、従来、
例えば図７及び図８に示すように、ゴム板ｂの上下両面
に縦溝部ｃ，…，ｄ，…が形成されたものが主流であっ
た。上下各面において、縦溝部ｃ，…，ｄ，…は、幅方
向において位置がずれるように交互に配列され、各縦溝
部ｃ，…，ｄ，…はレール長手方向の端部となる部分に
おいては開放されている。通常、このような軌道パッド
ａは、そのままレールの真下に介装して使用されるが、
鉄道軌道の種類によっては、上述した如き縦溝部を有す
る軌道パッドの片面に板材（ステンレス鋼板）を接着し
たものを用いる場合もある。

【０００４】そして、上下面の縦溝部ｃ，…，ｄ，…に
より、レールから受ける荷重に対し軌道パッド（弾性材
料）を均一に変形させ、軌道パッドに発生する応力の低
減と適度な弾性を発生することが実現されている。

【０００５】ところが、そのような軌道パッドａにおい
ては、縦溝部ｃ，…，ｄ，…が上下両面にある上、レー
ル長手方向において溝端部が開放される構造となってい
るため、施工後において縦溝部ｃ，…，ｄ，…に砂利等
の異物が侵入し、それによって軌道パッドが損傷した
り、それを原因として軌道パッドが破壊に至るという問
題がある。また、縦溝部ｃ，…，ｄ，…に砂利等の異物
が侵入すると、その異物によって軌道パッドが自由な変
形を妨げられて設計通りに変形せず、上述した観点から
必要とされる適度な弾性を維持できなくなるという問題
もある。さらに、軌道パッドが弾性材料のみから構成さ
れているため、施工後長期間経過した後に軌道パッドを
交換する際に、古い軌道パッドがレールの底面に固着し
てしまっていることから、レールの底面から古い軌道パ
ッドをはがすのに多大の時間と労力を要するという問題
もあった。

【０００６】それに加えて、上述した如き縦溝部ｃ，
…，ｄ，…を有する軌道パッドａは、上下方向の圧縮力
に対し、左右方向（即ち縦溝部ｃ，…，ｄ，…が延びる
方向に対し９０°の角度をなす方向）への変形が主で、
縦溝部が延びる方向への変形が小さいことから、軌道パ
ッドに偏った応力分布をもたらし、局部に高い応力集中
を招きやすいものでもあった。

【０００７】そして、特に、最近においては、軌道パッ
ドは、列車の高速化及び軌道の高架化に伴う騒音の防
止、振動の防止等の環境問題対策及び軌道破壊対策とし
て使用されるようになり、そのため、低ばね定数のもの
が要求される傾向にある。

【０００８】そこで、例えば実開平５−３３０３号公報
に記載されるように、ゴムや合成樹脂からなる弾性板の
全体に貫通する丸孔を配設し、ばね定数を１４．７〜４
９ＭＮ／ｍに作製したものが提案されている。この軌道
パッドによれば、弾性体に多数の貫通孔が配列され、従
来の縦溝部を有する軌道パッドのように接地面から上昇
した部分がないので、弾性板自体の材質を柔らかくして
ばね定数を小さくした場合に、多数の貫通孔を有する弾
性板の貫通孔以外の全面で荷重を受けることになり、低
ばね定数の軌道パッドの振動減衰により望ましい防音、
防振効果が得られ、さらにレール上を走行する列車での
乗り心地をよくすることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな軌道パッドにおいても、多数の貫通孔が配列されて
いるものの、弾性板のみで形成されている点は従来と同
様であり、施工後長期間経過した後に軌道パッドを交換
する際に、レールの底面から古い軌道パッドをはがすの
に多大の時間と労力を要するという点は同じであり、ま
た、通過する列車の荷重が作用した場合に、特に横圧が
作用した場合に、軌道パッドの上下両面共に対向する面
との摩擦係数が大きく、横スリップを起こさないため、
軌道パッドにもろに剪断力が作用し、軌道パッドを損傷
させたり、貫通孔を変形させてばね定数を変化させると
いう問題がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、剛性を有する
板材に弾性体からなる板状のパッド材を接合してなり、
軌道レールと、該軌道レールが取付けられるタイプレー
ト及び枕木等の支承体との間に介設される低ばね定数軌
道パッドを前提とする。

【００１１】そして、請求項１に係る発明は、上記パッ
ド材には複数の段付き孔が形成され、該段付き孔が、上
記板材との接合面側に一端部が開口し他端部が底部を有
する第１開孔部と、該第１開孔部より小径で、一端部が
上記第１開孔部の底部に連通し他端部が上記接合面とは
反対側の自由面に開口する第２開孔部とを有する構成と
する。

【００１２】請求項２に係る発明においては、第１開孔
部は、底部の周囲が面取り部又は湾曲部となっている。

【００１３】請求項３に係る発明においては、さらに、
パッド材には、板材との接合面に段付き孔の第１開孔部
間を相互に連通しかつパッド材の側面に開放される連通
溝部が形成されている。

【００１４】

【作用】請求項１に係る発明によれば、パッド材に複数
の段付き孔が形成され、パッド材の材質を柔らかくして
ばね定数を低くし、パッド材が、圧縮力により容易に変
形するのが可能とされる。また、段付き孔の第１開孔部
が開口する面に、剛性を有する板材が接合され、圧縮力
によりパッド材が均一に変形するようになっていること
から、ばね定数が安定する。よって、レール上を列車が
走行するときの振動が効果的に吸収され、列車の乗心地
が高められる。

【００１５】請求項２に係る発明によれば、第１開孔部
は、底部の周囲が面取り部又は湾曲部となっており、応
力集中が回避される。

【００１６】請求項３に係る発明によれば、パッド材の
板材との接合面において段付き孔の第１開孔部間が連通
溝部によって相互に連通され、第１開孔部において気温
の上昇により熱膨張した空気が外部に確実に開放され
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に
説明する。レール締結装置の概略構成を示す図１及び図
２において、１は低ばね定数軌道パッドであって、剛性
を有する板材２に弾性体からなる板状のパッド材３を接
合してなり、軌道レール４と、該軌道レール４が取付け
られる支承体であるタイプレート５との間に、板材２が
軌道レール４側となるように介設されるものである。６
は高さ調整パッキン、７はレール締結固定具、８はタイ
プレート固定具である。

【００１８】上記板材２としては、金属、樹脂、硬質ゴ
ム等の剛性が高いものが用いられるが、厚さが薄くても
剛性が高く、強度が大きく、耐蝕性に富み、施工後長期
間経過した後であってもレールの底面に固着しないとい
う点で、ステンレス鋼板が最適である。一方、パッド材
３としては、ゴム、ポリウレタン、ポリエステル系エラ
ストマー、ポリアミド系エラストマー等が用いられる
が、柔軟で、圧縮永久歪の小さいウレタンゴムが最適で
ある。また、板材２と弾性体３との接合は、通常、ゴム
系液状接着剤を用いて行われるが、ねじ止め等も可能で
ある。

【００１９】上記パッド材３には、図３及び図４に示す
ように、複数の段付き孔１１，…が規則的に形成されて
いる。この段付き孔１１は、上記板材２との接合面３ａ
側に一端部が開口し他端部に底部を有する第１開孔部１
１ａと、該第１開孔部１１ａより小径で、一端部が上記
第１開孔部１１ａの底部に連通し他端部が上記接合面３
ａとは反対側の自由面３ｂに開口する第２開孔部１１ｂ
とを有する。

【００２０】上記第１開孔部１１ａは、その直径を１０
mm程度とするのが望ましく、その深さがパッド材３の厚
さの５／１０〜９／１０の範囲に設定される。一方、第
２開孔部１１ｂは、直径１．０mm以上で、第１開孔部１
１ａの直径の１／１０〜５／１０の範囲に設定される。

【００２１】第１開孔部１１ａは、第２開孔部１１ｂに
連通する底部の周囲が周回湾曲部１１ｃとなっており、
応力集中を回避するように構成されている。尚、周回湾
曲部１１ｃの径は、第１開孔部１１ａの径の１／１０程
度とするのが望ましく、また、周回湾曲部に代えて、周
回面取り部としても同様な効果を得ることができる。

【００２２】上記のように構成すれば、軌道パッド１
は、パッド材３に多数の段付き孔１１を形成し、圧縮力
によるパッド材３の変形が容易に行われるようにし、ま
た、段付き孔１１の第１開孔部１１ａが開口する接合面
３ａにおいて、剛性を有する板材２に接着させ、パッド
材３が全体に亘って均一に変形するようにしているの
で、安定した低ばね定数を得ることができる。これによ
って、レール上を列車が走行するときの振動が効果的に
吸収され、列車の乗心地の向上に大きく寄与することと
なる。

【００２３】また、従来の縦溝部を設けた軌道パッドの
ように側面部に開放部分（縦溝部の開放部分）がなく、
パッド材３の、板材２との接合面３ａに、第１開孔部１
１ａが開口するようにしているので、段付き孔１１内に
砂利、小石等の異物がが侵入するのを防止することがで
き、その結果、パッド材３が損傷したり、異物によって
パッド材３のゴム変形が妨げられて機能低下を引き起こ
したりするようなことがなくなる。よって、パッド材３
は、異物によって変形が妨げられることがないので、予
め設定した通りの圧縮変形を行うこととなり、目標とす
る低ばね定数を得ることが可能となる。

【００２４】また、軌道パッド１は、同じ形状の段付き
孔１１を規則正しくパッド材３に配置しているので、圧
縮力による、パッド材３の変形が全体に亘って略均一と
なり、パッド材３に発生する最大応力が、従来のものに
比べて、同じ使用条件下で半分程度になる。このように
して、応力の発生を抑制することで、パッド材３の寿命
を延ばすことができる。従って、軌道パッド１の交換を
要する時期を延ばすことができ、軌道パッドの保守・点
検費用の低減を図ることができる。

【００２５】それに加えて、パッド材３の底面である自
由面３ｂは外観上フラットになっているので、その自由
面３ｂが接触するタイプレート５との間で安定した接地
力を得ることができ、また、レール４とタイプレート５
とを電気的に絶縁することも可能となる。

【００２６】また、段付き孔１１の第１開孔部１１ａを
完全な密閉状態になるようにしていると、気温の上昇に
よる空気の熱膨張により、第１開孔部１１ａ内の空気が
膨張してパッド材３の膨張を引き起こすおそれがある
が、第１開孔部１１ａは段付き孔１１の第２開孔部１１
ｂを通じて自由面３ｂに開放され、該第２開孔部１１ｂ
が空気孔として作用することとなるので、気温の上昇に
よるパッド材３の膨張は防止される。それに加えて、第
２開孔部１１ｂのような空気の逃げ道を設けておかない
と、軌道パッド１の圧縮変形時に、内部の空気が空気ば
ねとして働き、軌道パッド１のばね定数を高くしたり、
板材２との接着部分に余分な負荷を与え、接着力低下の
原因となったりするおそれもある。

【００２７】さらに、板材２が軌道レール４側となるよ
うに設けているので（図１参照）、施工後長期間経過し
た後、軌道パッド１を交換する場合においても、軌道パ
ッド１が軌道レール４の底面に固着して、剥がすのが困
難になるようということがないし、軌道レール４を通過
する列車の荷重が作用した場合に、特に横圧が作用した
場合に、軌道レール４と板材２との間の摩擦係数がそれ
ほど大きくないので、軌道レール４と軌道パッド１との
間に横スリップが生じ、軌道パッド１にもろに剪断力が
作用するということもない。

【００２８】上記実施例においては、空気を逃す手段と
して第２開孔部を設けているだけであるが、そのほか、
図５及び図６に示すように、上記パッド材３の、板材２
との接合面３ａに第１開孔部１１ａを相互に連通しかつ
パッド材３の側面に小さく開放される連通溝部３ｄ，…
（大きさ：幅２mm×深さ１mm）を網状に形成し、該連通
溝部を空気の逃げ溝と機能させるようにして軌道パッド
１Ａを構成することもできる。

【００２９】続いて、上述した軌道パッド１，１Ａの具
体例について説明する。 ＜軌道パッド１（図３及び図４参照）＞天然ゴムに対し
カーボンブラック、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤等
を配合してなる練りゴムを、パッド材の逆形状を有する
プレス金型に充填して、加熱加圧して片面に、直径が１
１mm、深さ８mmで、底部周囲の湾曲部の径１mmの第１開
孔部を有し、他面に直径が２mmで深さが２mmの第２開孔
部を有する段付き孔を、所定間隔で９４個有するパッド
材（大きさ：長さ１８０mm×幅１４０mm×厚さ１０mm）
を得た。尚、段付き孔の長さ方向、幅方向のピッチは、
それぞれ、Ｐ1 ＝１５mm、Ｐ2 ＝１４mmで、幅方向に配
列された各列の段付き孔は、幅方向においてＰ3 ＝７mm
ずれて配設されている。

【００３０】このパッド材の第１開孔部が開口している
面に対し、ネオプレン系溶液型接着剤を塗布し、それか
らステンレス鋼板（大きさ：長さ１８２mm×幅１４２mm
×厚さ１．５mm）を重ねて、加熱加圧によりパッド材と
ステンレス鋼板とを接着し、軌道パッドを得た。

【００３１】この軌道パッドを圧縮試験機にセットし、
２回の予備圧縮を行った後、荷重を３００ＫＮまで加
え、求められた荷重−たわみ曲線の１０〜５０ｋＮの間
のたわみ量より、ばね定数を算出したところ、３０ＭＮ
／ｍであった。

【００３２】＜軌道パッド１Ａ（図５及び図６参照）＞
パッド材の、ステンレス鋼板との接合面に、段付き孔の
空気の逃げ溝として連通溝部を設けた点を除き、軌道パ
ッド１の場合と同様にして、軌道パッド１Ａを得た。こ
れのばね定数を、上述した軌道パッド１の場合と同様に
測定したところ、２９ＭＮ／ｍであった。

【００３３】

【発明の効果】請求項１に係る発明は、上記のように、
パッド材に複数の段付き孔を形成しているので、パッド
材の材質を柔らかくしてばね定数を低くくし、パッド材
が、圧縮力により容易に変形するようにでき、また、段
付き孔の第１開孔部が開口する面に、剛性を有する板材
を接合して、圧縮力によりパッド材が均一に変形するよ
うにしているので、低ばね定数を得て、それの安定化を
図ることができる。さらに、第２開孔部が空気孔として
作用するようにしているので、第１開孔部において気温
の上昇により熱膨張した空気を第２開孔部を通じて外部
に開放し、気温の上昇による空気の熱膨張によりパッド
材が膨張するのを防止することができる。よって、レー
ル上を列車が走行するときの振動を効果的に吸収するこ
とができ、列車の乗心地を向上させることが可能とな
る。

【００３４】請求項２に係る発明は、第１開孔部の底部
の周囲を面取り部又は湾曲部としているので、段付き孔
としたことにより発生し易くなる応力集中の発生を回避
することができる。

【００３５】請求項３に係る発明は、さらに、パッド材
の板材との接合面に段付き孔の第１開孔部間を相互に連
通しかつパッド材の側面に開放される連通溝部を形成し
ているので、第１開孔部において気温の上昇により熱膨
張した空気を外部に確実に開放することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レール締結装置の説明図である。

【図２】図１のＡ部詳細図である。

【図３】低ばね定数軌道パッドの平面図である。

【図４】図３のIV―IV線における断面図である。

【図５】他の実施例についての一部平面図である。

【図６】図５のVI―VI線における断面図である。

【図７】従来の軌道パッドの平面図である。

【図８】同縱断面図である。

【符号の説明】

１ 低ばね定数軌道パッド ２ 板材 ３ パッド材 ３ａ 接合面 ３ｂ 自由面 ４ 軌道レール ５ タイプレート（支承体） １１ 段付き孔 １１ａ 第１開孔部 １１ｂ 第２開孔部 １１ｃ 湾曲部 １１ｄ 連通溝部

フロントページの続き (72)発明者 阿部 則次 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 御船 直人 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−37675（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−3303（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−120501（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−6922（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01B 9/68

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 剛性を有する板材に弾性体からなる板状
   のパッド材を接合してなり、軌道レールと、該軌道レー
   ルが取付けられるタイプレート及び枕木等の支承体との
   間に介設される低ばね定数軌道パッドであって、 上記パッド材には複数の段付き孔が形成され、 該段付き孔が、上記板材との接合面側に一端部が開口し
   他端部に底部を有する第１開孔部と、該第１開孔部より
   小径で、一端部が上記第１開孔部の底部に連通し他端部
   が上記接合面とは反対側の自由面に開口する第２開孔部
   とを有することを特徴とする低ばね定数軌道パッド。
2. 【請求項２】 第１開孔部は、底部の周囲が面取り部又
   は湾曲部となっているところの請求項１記載の低ばね定
   数軌道パッド。
3. 【請求項３】 さらに、パッド材には、板材との接合面
   に段付き孔の第１開孔部間を相互に連通しかつパッド材
   の側面に開放される連通溝部が形成されているところの
   請求項１記載の低ばね定数軌道パッド。