JP4087990B2

JP4087990B2 - レール締結装置

Info

Publication number: JP4087990B2
Application number: JP19483499A
Authority: JP
Inventors: 静也梅田
Original assignee: 興和化成株式会社
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP2000345501A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レール支持部材（枕木またはコンクリートスラブ）上にレールを締結するレール締結装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレール締結装置を図７により説明すると、レール支持部材０４上に軌道パッド０５を介してレール０３を載せ、レール支持部材０４上のばね受台０８により支持したレール押えクリップ０６の先端部をレール０３の基端部上に載せ、六角ボルト０２を座金０７とレール押えクリップ０６とのボルト貫通孔からレール支持部材０４に埋設した埋込栓０１内へ挿入し、同六角ボルト０２を埋込栓０１の内周面に設けたねじ部にねじ込んで、レール０３をレール支持部材０４上に締結するようになっている。
【０００３】
図８〜図１０は前記埋込栓０１の詳細を示している。絶縁性を保持するために、埋込栓０１をプラスチックで構成し、ねじの強度を保持するために、内周面の下部から上部にかけてねじピッチｐも谷径と山径との差も大きい台形ねじ０１ａを設け、埋込栓０１の回転を防止し且つ引抜抵抗力を得るために、外周面の下部から上部にかけて長円形突起部０１ｄを多段に設けている。０１ｂは埋込栓上部、０１ｃは埋込栓下部である。
【０００４】
図１１及び図１２は前記六角ボルト０２の詳細を示している。前記埋込栓０１の台形ねじ０１ａに対応して外周面の下部から上部にかけて台形ねじ０２ａを設けている。０２ｂはボルト頭部、０２ｃはボルト軸部である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
埋込栓０１の内周面及び六角ボルト０２の外周面に設けたねじが台形ねじであって、ねじのリード角βが大きく、ねじの半角αも大きいので、列車走行によりねじが弛緩し易く、点検・締め直し等の保守作業を頻繁に行う必要があって、作業性が悪い。
【０００６】
また埋込栓０１において、枕木厚さの制約のもとに、有効ねじ山数を確保しようとすると、埋込栓０２の台形ねじ０１ａと六角ボルト０２の台形ねじ０２ａとを下部から上部にかけて形成せざるを得ない。そのため、各部の公差等により埋込栓０１のねじ上部に集中荷重が作用した場合、埋込栓上部周辺のコンクリートスラブの上面に亀裂が発生し易くて、引抜抵抗力が早期に低下する。
【０００７】
また六角ボルト０２は、埋込栓０１のねじ形状に対応して外周面にねじピッチｐ、及び谷径と山径との差が大きい台形ねじ０２ａを形成しており、六角ボルト０２を通常の冷間圧造では製作できず、熱間鍛造で製作しており、製作及び調達が容易でない。
【０００８】
またボルト耐力は、最小断面の谷径断面積により支配されるが、軸断面積Ａ（４２３ｍｍ^２）、谷径断面積Ｂ（２０６ｍｍ^２）、Ｂ／Ａ＝０．４８で、ボルト耐力が小さい。
という問題があった。
【０００９】
本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その目的とする処は、(1) 列車走行によりねじが弛緩しにくく、点検・締め直し等の保守作業を頻繁に行う必要がなくて、作業性を向上でき、(2) 引抜抵抗力を長期間にわたり維持でき、(3) 強固な引抜抵抗力を得ることができ、(4) ボルトの製作及び調達が容易であり、(5) ボルト耐力を向上できるレール締結装置を提供する点にある。
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、枕木等のレール支持部材上に軌道パットを介してレールを載置し、同レールの基部の両端部と前記レール支持部材との間にレール押え部材を配置し、六角ボルトを同レール押え部材のボルト貫通孔から前記レール支持部材に埋設した埋込栓内へ挿入して、同埋込栓の内周面に設けたねじ部にねじ込むことにより、前記レールを前記レール支持部材上に締結するレール締結装置において、前記埋込栓の上部を薄肉円筒状に、下部を同上部よりも外径の大きい厚肉円筒状に夫々形成し、下部外周面に長円状突起部を設けるとともに、同埋込栓をガラス繊維、無機質フィラーで強化した熱可塑性ポリマーにより構成し、同埋込栓の厚肉円筒状の下部内周面と前記六角ボルトの下部外周面とにのみメートル並目ねじを設け、前記埋込栓の薄肉円筒状の上部は、レール支持部材の製作時にコンクリートの流入を防ぐのに十分なだけの厚さを有し、かつ、厚肉円筒状の下部をレール支持部材の所定の深さ位置に配置するのに必要なだけの長さを有することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
次に本発明のレール締結装置を図１〜図５に示す第１実施例により説明すると、図１〜図４の１が埋込栓で、同埋込栓１の上部１ｂを薄肉円筒状に、下部１ｃを同上部１ｂよりも外径の大きい厚肉円筒状に夫々形成し、下部外周面に長円状突起部１ｄを設けるとともに、同埋込栓１をガラス繊維、無機質フィラーで強化した熱可塑性ポリマーにより構成している。なお上部１ｂは枕木製作時にコンクリート流入を防ぐ役目を果すだけでよく、薄肉円筒状にしている。また下部１ｃは強度を保持するために筒断面積の大きい厚肉円筒状にしている。また下部１ｃ外周面に埋込栓１の回転を防止するために長円状突起部１ｄを設けている。以上の構成により、埋込栓１の全体が下部に向かい大型化して、強固な引抜抵抗力が得られることになる。
【００１２】
また前記埋込栓下部１ｃの内周面にメートル並目ねじ１ａ（メートルねじで並目のもの、ＪＩＳＢ０２０５参照）を設けている。同メートル並目ねじ１ａは前記台形ねじに比べるとねじピッチｐも、谷径と山径との差も、小さい。
【００１３】
図１、図２、図５の２が六角ボルトで、前記埋込栓１のメートル並目ねじ１ａに対応して下部外周面にメートル並目ねじ２ａを設けている。この六角ボルト２には規格ボルト（ＪＩＳ１１８０参照）を使用可能である。図５の２ｂはボルト頭部、２ｃはボルト軸部である。
なお図１及び図２の３はレール、４はレール支持部材（枕木またはコンクリートスラブ）、５は軌道パット、６はレール押え具、７は板ばねである。
【００１４】
次に本発明のレール締結装置の作用を説明する。
（１）ねじ結合において、緩みトルクが小さい程、緩み易い。緩みトルクは次式により表される。
【００１５】
【数１】
Ｔ_１＝１／２Ｆ_１｛α_ｐｔａｎ（ρ’−β）＋ｄ_ｗ・Ｕ_ｗ｝
【００１６】
ここに、Ｔ_１＝緩みトルク
Ｆ_１＝締付け軸力
ρ’＝ねじの摩擦角（ｔａｎρ’＝Ｕｓ／Ｃｏｓα）
β ＝ねじのリード角（ｔａｎβ＝ｐ／πｄ_ｐ）
α_ｐ＝ねじの有効径
ｄ_ｗ＝座面の径
ｐ＝ねじピッチ
α ＝ねじの半角
Ｕｓ＝ねじ部の摩擦係数
Ｕ_ｗ＝座面の摩擦係数
【００１７】
ボルトの径、各部の摩擦係数が同一の場合、緩みトルクを大きくするためには、ねじの摩擦角ρ’を大きくし、ねじのリード角βを小さくすることが必要である。即ち、ねじの半角αを小さくし、ねじピッチｐを小さくすることが必要である。この点に関し、前記従来の埋設栓及び六角ボルトと本発明の埋設栓及び六角ボルトとは次の点で相違している。即ち、
従来は埋込栓０１の内周面及び六角ボルト０２の外周面に台形ねじ０１ａ及び０２ａを設けており、ねじのリード角βが大きく、ねじの半角αも大きいので、列車走行によりねじが弛緩し易く、点検・締め直し等の保守作業を頻繁に行う必要があって、作業性が悪い。
【００１８】
それに対して本発明は、埋込栓１をガラス繊維、無機質フィラーで強化した熱可塑性ポリマーにより構成して、ねじ部を強化することにより、メートル並目ねじ１ａの形成を可能にしている。このメートル並目ねじ１ａは、ねじのリード角βが小さく、ねじの半角αも小さいので、列車走行によりねじ弛緩が生じにくく、点検・締め直し等の保守作業の頻度が少なくなって、作業性が向上する。
【００１９】
（２）埋込栓（アンカー）の引抜抵抗力は、▲１▼埋込栓のねじ強度、▲２▼埋込栓円筒部のせん断強度、▲３▼埋込栓上部周辺のコンクリート耐力に支配される。埋込栓円筒部のせん断強度は断面積により決まり、埋込栓外周部のコンクリート耐力は一般に次式により表される（図１３参照）。
【００２０】
【数２】
Ｐ＝α×Ａｃ×σ_ｃｈ（日本建築学会構造設計指針）
【００２１】
ここに、
Ｐ＝コンクリート耐力
Ａｃ＝コーン状破壊時の有効投影面積（π（Ｌ＋ｄ／２）^２）
σ_ｃｈ＝コンクリートの基準設計強度
（３）前記従来の埋設栓と本発明の埋設栓とは引抜抵抗力の点でも相違している。即ち、
【００２２】
前記従来の埋込栓０１において、枕木厚さの制約のもとに、有効ねじ山数を確保しようとすると、埋込栓０２の台形ねじ０１ａと六角ボルト０２の台形ねじ０２ａとを下部から上部にかけて形成せざるを得ない。そのため、各部の公差等により埋込栓０１のねじ上部に集中荷重が作用した場合、埋込栓上部周辺のコンクリートスラブの上面に亀裂が発生し易くて、引抜抵抗力が早期に低下する。
【００２３】
それに対して本発明は埋込栓１及び六角ボルト２のねじがメートル並目ねじ１ａ及び２ａであって、ねじピッチｐが小さいので、ねじの設定域を埋込栓１の下部内周面及び六角ボルト２の下部外周面に限定しても、有効ねじ山数を確保できて、埋込栓１及び六角ボルト２の上部にねじを設ける必要がない。そのため、各部の公差等により埋込栓１の上部に集中荷重が作用した場合でも、埋込栓上部周辺のコンクリートスラブの上面に亀裂が発生しにくくて、引抜抵抗力が長期間にわたり維持される。なお前記従来の埋設栓及び六角ボルトにおいても、埋設栓の下部内周面と六角ボルトの下部外周面とにメートル並目ねじを設ければ、ねじの弛緩防止、引抜抵抗力の維持に対して有効である。
【００２４】
また本発明は前記の点に加え、埋込栓１の上部１ｂを薄肉円筒状に、下部１ｃを上部１ｂよりも外径の大きい厚肉円筒状に夫々形成し、下部１ｃ下部外周面に長円状突起部１ｄを設けており、全体形状が下部に向かい大型化するので、強固な引抜抵抗力が得られる。
【００２５】
（４）前記従来の六角ボルトと本発明の六角ボルトとは次の点で相違している。即ち、
前記従来の六角ボルト０２は、前記埋込栓０１のねじ形状に対応して外周面にねじピッチｐ、及び谷径と山径との差が大きい台形ねじ０２ａを形成しており、六角ボルト０２を通常の冷間圧造では製作できず、熱間鍛造で製作しており、製作及び調達が容易でない。またボルト耐力は、最小断面の谷径断面積により支配されるが、軸断面積Ａ（４２３ｍｍ^２）、谷径断面積Ｂ（２０６ｍｍ^２）、Ｂ／Ａ＝０．４８で、ボルト耐力が小さい。
【００２６】
それに対して本発明の六角ボルト２は、外周面にメートル並目ねじ２ａを設けており、規格ボルト（ＪＩＳ１１８０参照）の使用が可能である。このボルトは冷間圧造で製作できるので、ボルトの製作及び調達が容易になる。また六角ボルト２の下部外周面に谷径断面の大きいメートル並目ねじ２ａを設けており、谷径断面積が大きいので、ボルト耐力が向上する。
【００２７】
（第２実施例）
本発明のレール締結装置は前記実施例以外のレール締結装置にも適用できる。例えば図６に示すように、図１のレール押え具６をレール押えクリップ６’に代え、板ばね７を座金７’に代え、レール押えクリップ６’とレール支持部材４との間にばね受台８を介装したレール締結装置にも適用できる。なお図６中、１は埋込栓、１ｂはその上部、１ｃはその下部、１ｄは長円状突起部、２は六角ボルト、３はレール、５は軌道パットである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は埋込栓をガラス繊維、無機質フィラーで強化した熱可塑性ポリマーにより構成し、ねじ部を強化して、メートル並目ねじの形成を可能にしている。このメートル並目ねじは、ねじのリード角βが小さく、ねじの半角αも小さいので、列車走行によりねじ弛緩が生じにくく、点検・締め直し等の保守作業を頻繁に行う必要がなくて、作業性を向上できる。
【００２９】
また本発明は埋込栓及び六角ボルトのねじがメートル並目ねじであって、ねじピッチｐが小さいので、ねじの設定域を埋込栓の下部内周面及び六角ボルトの下部外周面に限定しても、有効ねじ山数を確保できて、埋込栓及び六角ボルトの上部にねじを設ける必要がない。そのため、各部の公差等により埋込栓の上部に集中荷重が作用した場合でも、埋込栓上部周辺のコンクリートスラブの上面に亀裂が発生しにくくて、引抜抵抗力を長期間にわたり維持できる。それに加え、埋込栓の上部を薄肉円筒状に、下部を上部よりも外径の大きい厚肉円筒状に夫々形成し、下部外周面に長円状突起部を設けており、埋込栓の全体形状が下部に向かい大型化するので、強固な引抜抵抗力を得ることができる。
【００３０】
また本発明は六角ボルトの外周面にメートル並目ねじを設けており、規格ボルト（ＪＩＳ１１８０参照）の使用が可能である。このボルトは冷間圧造で製作できるので、ボルトの製作及び調達が容易である。
【００３１】
また本発明は六角ボルトの下部外周面に設けるねじが谷径断面積の大きいメートル並目ねじであり、ボルト耐力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】左半部は本発明のレール締結装置の第１実施例を示す正面図、右半部はその縦断正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】同レール締結装置の埋込栓を示す平面図である。
【図４】図３の縦断正面図である。
【図５】同レール締結装置の六角ボルトを示す正面図である。
【図６】左半部は本発明のレール締結装置の第２実施例を示す正面図、右半部はその縦断正面図である。
【図７】従来のレール締結装置を示す正面図である。
【図８】従来の埋込栓を示す平面図である。
【図９】左半部は同埋込栓の縦断正面図、右半部は正面である。
【図１０】同埋込栓のねじ部を拡大して示す縦断正面図である。
【図１１】従来の六角ボルトを示す正面図である。
【図１２】図１１のＡ部を拡大して示す縦断正面図である。
【図１３】埋込栓外周部のコンクリート耐力の説明図である。
【符号の説明】
１埋込栓
１ａ埋込栓１のメートル並目ねじ
１ｂ埋込栓１の上部
１ｃ埋込栓１の下部
１ｄ長円状突起部
２六角ボルト
２ａ六角ボルト２のメートル並目ねじ
２ｂ六角ボルト２の頭部
２ｃ六角ボルト２の軸部
３レール
４レール支持部材（枕木またはコンクリートスラブ）
５軌道パット
６レール押え具（レール押え部材）
７板ばね

Claims

枕木等のレール支持部材上に軌道パットを介してレールを載置し、同レールの基部の両端部と前記レール支持部材との間にレール押え部材を配置し、六角ボルトを同レール押え部材のボルト貫通孔から前記レール支持部材に埋設した埋込栓内へ挿入して、同埋込栓の内周面に設けたねじ部にねじ込むことにより、前記レールを前記レール支持部材上に締結するレール締結装置において、
前記埋込栓の上部を薄肉円筒状に、下部を同上部よりも外径の大きい厚肉円筒状に夫々形成し、下部外周面に長円状突起部を設けるとともに、同埋込栓をガラス繊維、無機質フィラーで強化した熱可塑性ポリマーにより構成し、同埋込栓の厚肉円筒状の下部内周面と前記六角ボルトの下部外周面とにのみメートル並目ねじを設け、前記埋込栓の薄肉円筒状の上部は、レール支持部材の製作時にコンクリートの流入を防ぐのに必要なだけの厚さを有し、かつ、厚肉円筒状の下部をレール支持部材の所定の深さ位置に配置するのに必要なだけの長さを有することを特徴とするレール締結装置。