JP3623615B2 - まくら木 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、まくら木に関するものであり、特に合成樹脂を素材とするまくら木として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
まくら木は、旧来、木製やＰＣ（Prestressed Concrete) コンクリート製のものが一般に使用されていた。しかし木まくら木は耐用年数が短く、軌道の道床抵抗が小さいといった欠点があるだけでなく、木材資源が枯渇しているので、採用を控える傾向にある。
【０００３】
一方ＰＣまくら木は、曲げ荷重に対して強く、耐用年数が長いものの、重量が大きく、敷設工事が大がかりになる不満がある。
そこで近年、これらのまくら木に代わるものとして、繊維強化樹脂によって作られた合成まくら木が注目されている。合成まくら木は、例えばガラス長繊維と硬質発泡ポリウレタンなどの発泡樹脂とで構成される成形体で作られたものであり、軽くて強度があるだけでなく、耐久性に優れている。
【０００４】
従来技術の合成まくら木は、旧来の木まくら木や、ＰＣまくら木と材質が異なるだけであり、その形状は、旧来のものと同一である。即ち合成まくら木の形状は、四角柱状である。
また合成まくら木は、ガラス長繊維と硬質発泡ポリウレタンなどの発泡樹脂とで構成される繊維強化樹脂の成形体によって作られるが、従来技術においては、合成まくら木は、一本の柱状の成形体を切削加工することにより作られていた。具体的に説明すると次の通りである。
即ち平行に引き揃えた状態で一定の方向に移動するガラス長繊維のロービングに、発泡性の樹脂液を含浸させ、これを成形型内に移動させて樹脂を硬化させ、合成まくら木の素材となる柱状の成形体を連続的に成形する。続いて、この成形体を寸法切りすると共に、４面を適当な形状、および大きさに切削してまくら木の形状に仕上げる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
合成まくら木の重量は、ＰＣまくら木の３分の１程度であり、ＰＣまくら木に比べてはるかに軽く、敷設工事は容易である。
【０００６】
しかしながら、従来技術の合成まくら木は、ＰＣまくら木に比べて軽いとはいうものの、絶対的重量は相当に重い。そこで当業者の間では、より軽いまくら木の開発が嘱望されていた。
また合成まくら木は、前記したように、一本の柱状の成形体を素材とし、これを適当な形に切削することにより作られていた。そのため従来技術の合成まくら木は、材料の歩留りが悪いという問題があった。
更に、従来の木製まくら木及び合成まくら木では、断面形状が単純な長方形であり、道床横抵抗力が十分とはいえなかった。
そこで本発明は、合成まくら木の上記した問題点を解消し、従来の合成まくら木よりも更に軽く、また材料の歩留りも良好で、道床横抵抗力の向上したまくら木の開発を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そして、上記の課題を解決するために、本発明者はまくら木にかかる応力分布を検討した。その結果、まくら木にかかる応力は、主として曲げモーメントに起因するものであることが分かった。またその曲げモーメントの分布は、レールを支点とする中間二点支持ばりにおける等分布荷重の曲げモーメント分布に近似することが分かった。さらに一般的な全長のまくら木であって、通常のレール幅のものであれば、最も曲げモーメントが強い位置はレールの固定部位であり、中間位置についての曲げモーメントは、それよりも弱いものとなることが分かった。
【０００８】
これらの知見に基づく請求項１記載の発明は、上面の両端側の部位でレールを支持して軌道を構成するまくら木において、まくら木の長手方向の両端に樹脂ブロックが配され、両樹脂ブロックのレール取り付け面に対して垂直をなす前後の面間がそれぞれ二枚の縦板型をした板状部材からなる連結材にて連結されており、両端側の部位に前記樹脂ブロックと前記板状部材によって構成されるレール支持部を有し、レールが載置されない中間部の位置は、前後に前記板状部材があるだけで内部は中空となっていることを特徴とするまくら木である。
【０００９】
請求項１記載のまくら木は、レール支持部の断面積を小さくして、全体の重量を低減したものである。請求項１記載のまくら木において、レールが載置されない中間部の位置は、レール支持部同士によって挟まれる中心側であり、発生する中心曲げモーメントが弱いため、断面積が小さくても支障はない。
【００１０】
また上記した発明を具体化した請求項２に記載の発明は、前記中空となっている部分に、桟が梯子状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のまくら木である。
【００１１】
さらに上記した発明を具体化した請求項３記載の発明は、前記樹脂ブロックは、繊維によって補強された合成樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のまくら木である。
【００１２】
さらに上記した発明を具体化した請求項４記載の発明は、前記連結材は、繊維によって補強された合成樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のまくら木である。
【００１３】
本発明では、連結材に繊維によって補強された合成樹脂が採用される。本発明は、特に前記した請求項３記載の発明と併せて実施することが推奨される。即ち、請求項４の発明と、請求項３の発明を併せて実施すると、前記樹脂ブロックと前記連結材の双方が、繊維によって補強された合成樹脂によって構成されるので、両者の接合を接着剤によって行うことができる。
【００１４】
また前記樹脂ブロックと前記連結材は、一体に成形されていても良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下さらに本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。各図面の斜視図は、いずれもまくら木を斜め上から見たものである。
そして図１は、本発明の第１の実施形態におけるまくら木の斜視図である。
図２（ａ）は、本発明の第２の実施形態におけるまくら木の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したまくら木のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
以下に説明するまくら木１は、いずれも両端側近くの部位に樹脂ブロックを構成成分とするレール支持部２が設けられ、樹脂ブロック同士の間を連結材によって連結したものである。また以下に説明するいずれの実施形態においても、レールが載置されない中間部の部分は、レール支持部２よりも断面積が小さい。
【００１７】
以下に説明するまくら木１は、いずれも合成まくら木と称されるものであり、樹脂ブロック及び連結材３の素材は全て繊維で補強された合成樹脂によって作られたものである。ここで樹脂を補強する繊維には、例えばガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維等の無機質繊維や、芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維が活用可能である。また上記した繊維の中でも、強度及び経済性の観点からガラス繊維の採用が最も推奨される。繊維の形態は、ヤーン、クロス、ロービング、ロービングクロス、クロスマット等の長繊維形態のものが好適であり、必要に応じてチップ、ミドルファイバー等の短繊維やシラスバルーン等の中空充填材を併用してもよい。
【００１８】
また樹脂は、熱硬化性樹脂が活用され、特に硬質の発泡体となる樹脂が好適である。具体的な樹脂の種類には、例えば硬質ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
本発明のまくら木の素材として最も好適なものは、硬質ウレタン樹脂をガラス長繊維で補強した発泡体である（例えば商品名エスロンネオランバー ＦＦＵ 積水化学工業株式会社製）。
上記した「商品名エスロンネオランバー」は、平行に引き揃えた状態で一定の方向に移動するガラス長繊維のロービングに、発泡性の樹脂液を含浸させ、これを成形型内に移動させて樹脂を硬化させ、柱状又は板状の成形体を連続的に成形したものである。この発泡体は、合成木材とも称される。
上記した硬質ウレタン樹脂をガラス長繊維で補強した発泡体を、本発明の素材として使用する場合には、ガラス長繊維がまくら木の長手方向に平行になるように使用することが望ましい。
【００１９】
さらに本発明のまくら木１の内、樹脂ブロックについては、注型によって得られた繊維強化樹脂の使用も推奨される。例えば所定の成形キャビティを有する金型にロービングを入れ、この金型に発泡性の樹脂液を注型し、板状の成形体を製造する方法によって得られた成形体も、本発明のまくら木１の素材として利用可能である。さらにチップ状の繊維を予め樹脂液中に混合し、この樹脂液を成形金型に注入したものであってもよい。
【００２０】
また本発明のまくら木１の内、連結材については、前記したガラス長繊維のロービングに、発泡性の樹脂液を含浸させて連続成形したものの他、ガラスクロス、ガラスマット或いはカーボンクロス等を、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂を介して積層した積層体の使用も推奨される。
【００２１】
次に、各実施形態の特徴部分について個別に説明する。
図１に示す第１の実施形態のまくら木１は、四角柱状の樹脂ブロック５によってレール支持部２を構成し、連結材３は、板状部材６によって構成したものである。
本実施形態のまくら木１では、四角柱状の樹脂ブロック５をまくら木の長手方向の両端に配し、その前後の面（レール取り付け面に対して垂直であって、面積のおおきい二面）に二枚の縦板型をした板状部材６を接着して四者を一体化したものである。
樹脂ブロック５と板状部材６の接着は、エポキシ樹脂等の接着剤を使用して行うことが望ましい。本実施形態のまくら木１では、レール８が載置される部位、即ちレール支持部２は、樹脂ブロック５と、二枚の縦板型をした板状部材６によって密に構成されている。その一方、レール８が載置されない中間部の位置は、前後に二枚の縦板型をした板状部材６があるだけであって、内部は中空である。即ち本実施形態においては、レール支持部２は、二枚の縦板形をした連結材３によって連結されている。
従って本実施形態のまくら木は、従来技術の合成まくら木に比べて軽い。本実施形態のまくら木は、並まくら木或いは分岐まくら木としての使用が推奨される。
【００２２】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態のまくら木１は、図２の様に、先の実施形態のまくら木を少し変形したものであり、連結材３となる中間部分に、二つの桟１１を設け、連結材３を梯子状にしたものである。
本実施形態のまくら木１は、先の実施形態に比べて剛性が高い。
【００２３】
次に本発明の第３の実施形態について説明する。
図４３に示す第３の実施形態のまくら木１は、四角柱状の樹脂ブロック５によって、レール支持部２を構成し、連結材３は、板状部材１６によって構成したものである。本実施形態のまくら木１は、板状部材１６を中心に立てて置き、その長手方向の両端の前後に四角柱状の樹脂ブロック５を配したものである。本実施形態のまくら木１は、両端の樹脂ブロック５の間が一枚の縦板形をした連結材３によって連結されている。
そして本実施形態のまくら木１では、レールが載置される部位は、樹脂ブロック５と、板状部材１６によって密の四角柱状のレール支持部２が形成され、レールが載置されない中間部の位置は、中心部に板状部材１６だけが有り、その前後の部分には空間がある。
【００２４】
【実施例】
本発明のまくら木は、通常規格の大きさのまくら木にそのまま活用できる。具体的には、まくら木の全長は、２１００ｍｍであり、レール８は、中心幅１１４０ｍｍに配置される。レール支持部２は、中心幅１１４０ｍｍにレールが載置されるように、この位置の周辺に設けられる。
まくら木全体の厚さは、まくら木を構成する素材によって大きく異なるが、例えば全ての素材に前記した「商品名エスロンネオランバー」等の、平行に引き揃えた状態で一定の方向に移動するガラス長繊維のロービングに、発泡性の樹脂液を含浸させ、これを成形型内に移動させて樹脂を硬化させ、柱状又は板状の成形体を連続的に成形したものを活用する場合には、全高さが１４０ｍｍで足る。また連結材３の厚さは、約４０ｍｍ（第１，２，３の実施形態においては、二枚の板厚の合計）で足る。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のまくら木は、レールが載置されない中間部の部分の断面積を小さくすることにより、全体の軽量化に成功したものであり、重量が軽く、工事や運搬が容易であるという効果がある。また軽量化に寄与する部位は、発生する中心曲げモーメントが弱いため、剛性が不足するといった支障はない。
また、本発明のまくら木は、小部品を接着して作ることができるので、材料の歩留りが良い。
さらに、まくら木底面の形状を凹凸や溝形等にすることで、まくら木の道床横抵抗力の向上も図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるまくら木の斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２の実施形態におけるまくら木の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したまくら木のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１ まくら木
２ レール支持部
３ 連結材
５ 樹脂ブロック
６ 板状部材
８ レール
１６板状部材

Claims (5)

1. 上面の両端側の部位でレールを支持して軌道を構成するまくら木において、まくら木の長手方向の両端に樹脂ブロックが配され、両樹脂ブロックのレール取り付け面に対して垂直をなす前後の面間がそれぞれ二枚の縦板型をした板状部材からなる連結材にて連結されており、両端側の部位に前記樹脂ブロックと前記板状部材によって構成されるレール支持部を有し、レールが載置されない中間部の位置は、前後に前記板状部材があるだけで内部は中空となっていることを特徴とするまくら木。
2. 前記中空となっている部分に、桟が梯子状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のまくら木。
3. 前記樹脂ブロックは、繊維によって補強された合成樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のまくら木。
4. 前記連結材は、繊維によって補強された合成樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のまくら木。
5. 前記樹脂ブロックと前記連結材は、一体に成形されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のまくら木。

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