JP4524324B2 - ボンド並びにボンドの接合方法 - Google Patents

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Description

本発明はボンド並びにボンドの接合方法に関する。詳しくは、車両用レールに強固に接合する、ボンド並びにボンドの接合方法に係るものである。
鉄道車両が走るレールは、信号設備を制御するための信号電流を流す信号線として利用されており、また電車を走行させるための電車電流を変電所へ返すための電気線として利用されている。
また、鉄道のレールは、夏の暑さで熱膨張するため、レールとレールの継ぎ目は熱膨張する分だけ隙間があけられており、従ってレールとレールの継ぎ目にはボンドを接合して電気的な導通を行なっている。
ボンドには、レールボンドと信号ボンドがあり、レールボンドは電車電流の帰線回路を作るために用いられ、信号ボンドは軌道回路の信号電流を流すために用いられる。ここで、ボンドとは、束ねられた複数の銅線の両端が、端子(黄銅製等の金具)で結束されているものであり、ボンドの各端子とレールとを金属的に接続することにより、継ぎ目を挟んだレールとレールを電気的に導通している。
図3は、従来のレールボンド端子を説明する正面図及び上面図であり、特許文献1には、レールボンド端子101は、全体的に銅で構成され、一方に延設している平面部101Aが形成され、他方にこの平面部101Aから延設しているレールボンドやジャンパー線102の筒状取付部101Bが形成されており、平面部101Aには、単数または複数の貫通孔101Cが穿設されている旨記載されていると共に、この平面部101Aはレール底部の上面への固着側となる部分である旨記載されている。また、特許文献1のレールボンド端子は、レール底部の上面に固着させる平面部を有し、この平面部に単数または複数の孔を穿設したものであるから、簡単な形状であり、誰でも簡単にレールボンド端子をレール底部の上面に剥離や脱落することなく確実に固着させることができる。
特開2004−273403号公報
しかしながら、従来のレールボンド端子では、レール底部の上面等にレールボンド端子を固着すべく、ハンダ等の溶着材をレールボンド端子の平面部やレール底部の上面に付着させ、レールボンド端子を押圧しても、貫通孔からは空気が逃げるだけであり、平面部において溶着材の量が多い箇所と少ない箇所が生じ、溶着材が多い箇所では接合強度が低く剥がれやすくなっていた。
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、車両用レールに対して高い接合強度で接合できるボンド、並びにボンドを高い接合強度で車両用レールに接合できるボンドの接合方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明のボンドは、端子と本体とを有し、車両用レールの側面に対して前記端子が溶着材を介して押圧されて接合されるボンドであって、前記車両用レールの側面と接合する前記端子の箇所が平面であり、前記平面に、前記端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成されたことを特徴とする。
ここで、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であることによって、車両用レールの側面に対して端子が押圧された際に、気泡を外部へ排出(脱泡)しやすくなる。
また、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成されたことによって、平面に付着したハンダ等の溶着材が溝内に入り、更に溝に沿って端子の外側へ排出されることが可能となり、端子の平面とレール面との間の溶着材の厚みを薄くすることができる。
また、本発明のボンドにおいて、溝が互いに略直角に交差して平面に複数の升目が形成された場合、溝が上下左右に延びているので万遍なく溶着材が溝内に入り、溝に沿って端子の外側へ排出され、更に端子の平面とレール面との間の溶着材の厚みを薄くすることができる。
また、本発明のボンドにおいて、端子の周縁部が平面の延長線に対して鈍角を形成する傾斜面を有する場合、傾斜面を上に向けて端子を車両用レールの側面に接合すれば、溶着材の振動による割れがなくなり、また、雨水等が傾斜面に沿って流出しやすくなって雨水等が端子に溜まりにくく、傾斜面は他の端子部分に比べて薄いため、熱が接合面に伝わりやすくなる。また、傾斜面を有していないボンドに比べて軽量である。
また、本発明のボンドにおいて、本体は、金属線と、金属線を端子に接続する取付部とを有し、取付部は、端子の表面領域内に収まっている場合、端子の表面領域から、はみ出た部分がなく、取付部に対して略垂直な端子の面と取付部との交点におけるクラック発生を抑制できる。
また、上記の目的を達成するために、本発明のボンドの接合方法は、端子と本体とを有し、車両用レールの側面に対して前記端子が溶着材を介して押圧されて接合されるボンドを車両用レールの側面に接合するボンドの接合方法であって、前記車両用レールの側面と接合する箇所が平面であり、前記平面に、前記端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成された前記端子を、前記端子の平面と前記車両用レールの側面が溶着材を介して接触する所定位置に配置する工程と、前記溶着材を加熱しながら、前記車両用レールに対して前記端子を押圧する工程とを備えることを特徴とする。
ここで、溶着材を加熱しながら、車両用レールの側面と接合する箇所が平面であり、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成された端子を押圧することによって、気泡を外部へ排出(脱泡)することができ、また、平面に付着したハンダ等の溶着材が溝内に入り、更に溝に沿って端子の外側へ排出されることが可能となり、端子の平面とレール面との間の溶着材の厚みを薄くすることができる。なお、「所定位置」とは、端子が車両用レールの側面と溶着材を介して接することができるような位置をいう。
また、本発明のボンドの接合方法において、端子の周縁部が平面の延長線に対して鈍角を形成する傾斜面を有し、端子の傾斜面を上に向けた状態で、端子を、端子の平面と車両用レールの側面が溶着材を介して接触する位置に配置する場合、雨水等が傾斜面に沿って流出しやすくなって雨水等が端子に溜まりにくく、傾斜面は他の端子部分に比べて薄いため、熱が接合面に伝わりやすくなる。
本発明に係るボンドは、車両用レールに対して高い接合強度で接合できる。
本発明に係るボンドの接合方法は、ボンドを高い接合強度で車両用レールに接合できる。
本発明を適用したボンドの一例を示す概略図であり、(a)概略底面図、(b)概略正面図、(c)概略平面図である。 本発明を適用したボンドの接合方法の一例を示す概略図である。 従来のレールボンド端子を説明する正面図及び上面図である。
符号の説明
1 レールボンド
2 端子
3 溝
4 取付部
5 軟銅ヨリ線
6 傾斜面
7 車両用レール
7A レール頭部
7B レール腹部
7C レール底部
8 クランプ装置
9 押圧手段
10 押圧調整ネジ
11 支柱
12 脚部
α 車両用レールの側面と接合する端子の平面の延長線に対して鈍角を形成する傾斜面の傾斜角度
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図1は、本発明を適用したボンドの一例を示す概略図であり、図1(a)は概略底面図であり、図1(b)は概略正面図であり、そして図1(c)は概略平面図である。
本発明を適用したレールボンド1は、銅製の平板である端子2と、複数の軟銅線を撚って形成された軟銅ヨリ線5と、この軟銅ヨリ線5を端子に接続させている取付部4から構成されている。また、図1(b)に示すように、取付部4はパイプ状になって軟銅ヨリ線5を囲んでおり、また、端子2と取付部4は一体成形されている。ここで、端子2の厚みは3〜5mmであるが、必ずしも3〜5mmでなくてもよい。
また、車両用レールの側面と接合する、端子の平面には、複数の直線状の溝3が互いに略直角に交差しており、これにより複数の升目が平面に形成されている。また、溝3はそれぞれ、平面内の途中で止まることなく、連続した溝の両端が端子の周縁部にまで延びている。ここで、溝3の深さは0.4〜0.5mmであるが、必ずしも0.4〜0.5mmでなくてもよい。
また、端子2の周縁部には、車両用レールの側面と接合する平面の延長線に対して鈍角を形成する傾斜面6が形成されており、車両用レールの側面と接合する平面の延長線に対する傾斜面の傾斜角度αは135°である。また、図1(c)に示すように、傾斜面6は、端子2の3辺に形成されている。
また、図1(c)に示されるように、取付部4は、端子2の表面領域内に収まって端子2に接続しているので、端子2の表面領域からはみ出た部分がなく、取付部4に対して略垂直な端子の面と取付部4との交点におけるクラック発生を抑制している。
また、図1(c)に示された、レールボンド1の軟銅ヨリ線5の湾曲した箇所を緩やかにしておくことで、車両用レールに取付けられたレールボンド1が振動を受けても壊れにくくなる。
ここで、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であり、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成されているのであれば、必ずしも溝は直線状でなくてもよく、例えば曲線であってもよいし、蛇行していてもよいし、周縁部に向かって徐々に溝の幅が広がっていてもよい。また、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であり、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成されているのであれば、必ずしも複数の直線状の溝が互いに略直角に交差して複数の升目が形成されていなくてもよい。
また、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であり、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成されているのであれば、必ずしも端子は銅製の平板でなくてもよく、例えば、黄銅製の平板、アルミ合金製の箱形であってもよい。
また、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であり、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成されているのであれば、必ずしも車両用レールの側面と接合する平面の延長線に対する傾斜面の傾斜角度αは135°でなくてもよく、また、必ずしも傾斜面を形成しなくてもよく、端子の周縁部は、車両用レールの側面と接合する端子の平面に対して略垂直でもよい。端子の周縁部が、車両用レールの側面と接合する端子の平面に対して略垂直であれば、車両用レール側面との接合面に、周縁部まで均一に力を加えることができる。
また、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であり、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成されているのであれば、必ずしも傾斜面は端子の3辺に形成されていなくてもよく、例えば1辺若しくは2辺に形成されていてもよいが、車両用レールの側面と接合する平面の延長線に対して鈍角を形成する傾斜面が多い方が、熱が接合面に伝わりやすくなり好ましい。
また、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であり、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成されているのであれば、必ずしも取付部を設けなくてもよく、軟銅ヨリ線を直接、端子に接続させてもよい。
また、ここではレールボンドを例に挙げて本発明のボンドを説明したが、本発明のボンドは信号ボンドであってもよいことは勿論である。
図2は、本発明を適用したボンドの接合方法の一例を示す概略図である。溶着材として200〜400℃の溶融温度を有するハンダを、プロパンガスのみを熱源とするバーナー(図示せず。)で溶融して、軟銅ヨリ線5が取付部4内に挿入されると共にカシメが行なわれて取付けられたレールボンドの端子2の、複数の溝3が形成された接合面(平面)と、端子2が接合されるレール(車両用レール)7のレール頭部7Aの外側の側面とに、溶融したハンダを付着する。この場合、平面の延長線に対して鈍角を形成する傾斜面を上に向けた状態で、端子2を、端子2の平面と車両用レール7の側面が溶着材を介して接触する位置に配置する。
次に、端子2を押圧する押圧手段9と、押圧手段の端部に設けられて押圧の強さを調整する押圧調整ネジ10と、押圧手段が移動可能に取付けられた支柱11と、支柱に対して略垂直に配置されていると共に支柱と一体成形された脚部12とで構成されたクランプ装置8の脚部12を、レール底部7Cに固定する。ここで、脚部12は、レール底部7Cの幅に合うように、長さが調節可能に構成されている。このクランプ装置8の高さは、レール7の高さと略同じか、それよりも低くなっている。
そして、ハンダが付着していると共に複数の溝3が形成された端子2の平面を、ハンダが付着したレール頭部7Aの外側の側面に付け、プロパンガスのみを熱源とするバーナー(図示せず。)でハンダを加熱しながらレール頭部7Aの外側の側面に対して、クランプ装置8の押圧手段9によって端子2を直接、押圧し、圧着させる。
また、レール腹部7Bの側面に端子2を接合する場合には、押圧手段9に対して略垂直に延びた支柱11の略中央に位置する他の押圧手段(図示せず。)によって、同様にレール腹部7Bの側面に端子2を圧着させる。
ここで、本発明のボンドの端子を、端子と車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、溶着材を加熱しながら、車両用レールに対して、本発明のボンドの端子を押圧する工程があれば、必ずしも図2に示されるようなクランプ装置を使用しなくてもよい。
また、本発明のボンドの端子を、端子と車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、溶着材を加熱しながら、車両用レールに対して、本発明のボンドの端子を押圧する工程があり、溶融温度が250℃以下であれば、溶着材としてどのような組成のハンダを用いてもよい。
また、本発明のボンドの端子を、端子と車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、溶着材を加熱しながら、車両用レールに対して、本発明のボンドの端子を押圧する工程があれば、必ずしもプロパンガスのみを熱源とするバーナーで加熱しなくてもよく、例えば酸素とプロパンガスを熱源とするバーナー、アセチレンガスのみを熱源とするバーナー、または酸素とアセチレンガスを熱源とするバーナーで加熱してもよい。
また、本実施例では、レール底部に脚部を固定して、固定した位置の上方で端子を押圧し圧着させるクランプ装置を用いて接合する方法を例に挙げて説明しているが、本発明のボンドの端子を、端子と車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、溶着材を加熱しながら、車両用レールに対して、本発明のボンドの端子を押圧する工程があれば、必ずしもこのような、レール底部に脚部を固定して、固定した位置の上方で端子を押圧し圧着させるクランプ装置を用いなくてもよく、例えば支柱と共に移動可能な押圧手段を有するクランプ装置を用いれば、枕木上に位置するレール側面に、端子を接合する場合でも、枕木のない位置でレール底部に脚部を固定しておき、押圧手段を移動させて端子を押圧し圧着させることができる。
また、ここでは、レール頭部に端子を接合するレールボンドの接合方法を例に挙げて説明しているが、レール腹部やレール底部に端子を接合する信号ボンドの接合方法であってもよいことは勿論である。
本発明のボンドの端子を車両用レールの側面に接合し、接合された端子の接合強度を測定すべく、接合された端子に油圧シリンダにて煎断荷重を加えて、端子が脱落したときの荷重を調べたところ、本発明を適用したボンドを接合した場合の接合強度は、従来の溝が形成されていないボンドを接合した場合の接合強度よりも高かった。
また、本発明のボンドの端子を車両用レールの側面に接合し、接合された端子の接合強度を測定すべく、財団法人鉄道総合研究所の振動試験装置を用いて、接合された端子について振動試験をおこなったところ、本発明を適用したボンドを接合した場合の接合強度は、従来の溝が形成されていないボンドを接合した場合の接合強度よりも高かった。
また、周縁部にまで延びた複数の溝が単に平行に形成されただけのボンドの接合強度と、周縁部にまで延びた複数の溝が互いに略直角に交差して端子の平面に升目が形成されたボンドの接合強度をそれぞれ同様に調べたところ、複数の溝が互いに略直角に交差して端子の平面に升目が形成されたボンドの接合強度の方が高かった。
このように、本発明を適用したボンドは、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であるので、車両用レールの側面に対して端子が押圧された際に、気泡を外部へ排出(脱泡)しやすくなり、また、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成されているので、平面に付着したハンダ等の溶着材が溝内に入り、更に溝に沿って端子の外側へ排出されることが可能となり、端子の平面とレール面との間の溶着材の厚みを薄くすることができ、よって、車両用レールに対して高い接合強度で接合することができる。
また、溝が互いに略直角に交差して平面に複数の升目が形成されているため、溝が上下左右に延びているので万遍なく溶着材が溝内に入り、溝に沿って端子の外側へ排出され、更に端子の平面とレール面との間の溶着材の厚みを薄くすることができ、よって、車両用レールに対して、よりいっそう高い接合強度で接合することができる。
また、端子の周縁部が平面の延長線に対して鈍角を形成する傾斜面を有する場合、傾斜面を上に向けて端子を車両用レールの側面に接合すれば、溶着材の振動による割れがなくなり、また、雨水等が傾斜面に沿って流出しやすくなって雨水等が端子に溜まりにくく、傾斜面は他の端子部分に比べて薄いため、熱が接合面に伝わりやすくなり、よって、車両用レールに対して高い接合強度で接合することができる。また、傾斜面を有していないボンドに比べて軽量である。
また、取付部は、端子の表面領域内に収まっているので、端子の表面領域から、はみ出た部分がなく、取付部に対して略垂直な端子の面と取付部との交点におけるクラック発生を抑制できる。
また、本発明を適用したボンドの接合方法は、溶着材を加熱しながら、車両用レールの側面と接合する箇所が平面であり、平面に、端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成された端子を押圧するので、気泡を外部へ排出(脱泡)することができ、また、平面に付着したハンダ等の溶着材が溝内に入り、更に溝に沿って端子の外側へ排出されることが可能となって、端子の平面とレール面との間の溶着材の厚みを薄くすることができ、ボンドを車両用レールに対して高い接合強度で接合することができる。
また、端子の傾斜面を上に向けた状態で、端子を、端子の平面と車両用レールの側面が溶着材を介して接触する位置に配置する場合、雨水等が傾斜面に沿って流出しやすくなって雨水等が端子に溜まりにくく、傾斜面は他の端子部分に比べて薄いため、熱が接合面に伝わりやすくなり、よって、ボンドを車両用レールに対して高い接合強度で接合することができる。

Claims (5)

  1. 端子と本体とを有し、車両用レールの側面に対して前記端子が溶着材を介して押圧されて接合されるボンドであって、
    前記車両用レールの側面と接合する前記端子の箇所が平面であり、
    前記平面に、前記端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成され、
    前記端子の周縁部が前記平面の延長線に対して鈍角を形成する傾斜面を有する
    ことを特徴とするボンド。
  2. 前記溝が互いに略直角に交差して前記平面に複数の升目が形成された
    ことを特徴とする請求項1に記載のボンド。
  3. 前記本体は、金属線と、該金属線を前記端子に接続する取付部とを有し、
    該取付部は、前記端子の表面領域内に収まっている
    ことを特徴とする請求項1に記載のボンド。
  4. 端子と本体とを有し、車両用レールの側面に対して前記端子が溶着材を介して押圧されて接合されるボンドを車両用レールの側面に接合するボンドの接合方法であって、
    前記車両用レールの側面と接合する箇所が平面であり、前記平面に、前記端子の周縁部にまで延びる複数の溝が形成された前記端子を、前記端子の平面と前記車両用レールの側面が溶着材を介して接触する所定位置に配置する工程と、
    前記溶着材を加熱しながら、前記車両用レールに対して前記端子を押圧する工程とを備え、
    前記端子の周縁部が前記平面の延長線に対して鈍角を形成する傾斜面を有し、
    前記端子の該傾斜面を上に向けた状態で、前記端子を、前記端子の平面と前記車両用レールの側面が溶着材を介して接触する位置に配置する
    ことを特徴とするボンドの接合方法。
  5. 前記溝が互いに略直角に交差して前記平面に複数の升目が形成された
    ことを特徴とする請求項4に記載のボンドの接合方法。
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