JP5026676B2 - 軌道パッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道のマクラギあるいはマクラギ上に固定されるタイプレートとレールとの間に設定される軌道パッドに関する。

軌道パッドは主に緩衝を目的としてマクラギとレールとの間に設定されるゴム製の矩形状のパッドである。軌道パッドには、ゴム材だけからなる軌道パッドと、上面に鋼板が接着された鋼板付き軌道パッドとがある。

鋼板付き軌道パッドは、ゴム材だけからなる軌道パッドに比べ、レールとの摩擦が少なく、耐久性に優れ、寒暖によるレールの伸縮があっても該レールによって引きずられ難く、特に長尺レールを使用する高速鉄道用に長年採用されている。

鋼板付き軌道パッドにおける鋼板は、接着剤等によりゴム製パッドに接着されるものであり、長時間使用された場合、接着不良が生じ、車両通過による振動衝撃などにより、鋼板がゴム製パッドから分離し、著しい場合には、車両の通過に伴って吹き飛ばされ、車両に損傷を与えたり、レールの絶縁部分に飛ばされて絶縁不良を起こしたりし、その結果として、例えば、信号機故障といった重大な障害を起したりする場合がある。また、鋼板のゴム製パッドからの分離が生じない場合であっても、軌道パッドが鋼板の付いたままマクラギ部分から外れて、上記と同様の問題を起こす場合がある。

このため、このような問題を解決するための試みが、これまで種々行われてきた。その多くは、鋼板の一部を折り曲げて、ゴム板に係合させたり、タイプレートに係合させたりするものであった（例えば、特許文献１〜５）。
特開昭５５−９９５８号 特開平７−２３８５０２号 特開平１０−２３７８０２号 特開平１１−３２３８０１号 特開２００４−４４１１３号

しかし、そのような試みにも係わらず、鋼板のゴム製パッドからの分離、飛散、鋼板付き軌道パッド自体の飛散による上述の如き問題を十分に防ぐことはできなかった。
本発明は、このような問題を抜本的に解消することを目的としている。

すなわち、本発明は、
軟質ゴムにより薄板状に形成され、緩衝部材としての所要のバネ定数を有する基板部と、
硬質ゴムにより薄板状に形成され、該基板部上に接合され、硬度がＡ９８Ｈｓ（ほぼＤ８０）以上とされた表層板部と
からなる軌道パッドを提供する。

表層板部は、その引張強さを２０Ｎ／ｍｍ^２以上とすることが好ましい。

また、基板部及び表層板部は、その電気抵抗を３．０×１０^３ＭΩ以上とすることが好ましい。

具体的には、基板部及び表層板部とは、それらの材料としてそれぞれ薄板状とされた軟質及び硬質ゴム材を重ね合わせて金型内に設定し、該金型内で加圧成形し加硫することにより一体成形することができる。

本発明はまた、
矩形状の基板部と該基板部上に接合された矩形状の表層板部とからなる矩形状の軌道パッドを成形する方法であって、
成形凹部を有する下型に上型を重ねあわせて、軌道パッドの形状寸法の成形空所を形成する金型を用意する工程と、
軟質ゴム材を該基板部よりも小さい矩形状寸法で、該基板部の体積と同じ体積を有する薄板にする工程と、
硬質ゴム材を軟質ゴム材と同じ矩形状寸法で、該表層板部の体積と同じ体積を有する薄板にする工程と、
薄板にした軟質ゴム材及び硬質ゴム材を重ねた状態で、下型の成形凹部内に設定する工程と、
重ねられた軟質ゴム材及び硬質ゴム材上に上型を重ねて押圧し、該金型の成形空所内で加圧加熱して加硫する工程と、
を有する軌道パッドの成形方法を提供する。

本発明によれば、軌道パッドの表層板部をＡ９８Ｈｓ以上の超硬質ゴムとしたので、当該軌道パッドがマクラギ部分から外れて飛散するようなことがあっても、前述の如き車両への損傷をほとんど回避することができ、また、絶縁不良を生じる虞もない。

また、軌道パッドの表層板部をゴム材により形成するので、同じゴム材で形成される基板部との接合を強力なものとすることができ、従って、表層板部が基板部から分離する虞は実質的に回避することができる。また、ゴム製パッドに鋼板を張り合わせて軌道パッドを製造する場合に比べ、製造工程を削減し簡易化でき、大幅なコスト削減を行うことができる。

更に、鋼板付き軌道パッドに比べて極めて軽量になり、従って、搬送がしやすく、また、作業効率を大幅に向上することができる。具体的には、例えば、１０×１４０×１８０ｍｍで１.５ｍｍ厚のステンレス付軌道パッドに比べ、前述の硬質ゴムの表層板部を用いた同等のサイズの軌道パッドは、その重量が約６０パーセントとなる。軌道パッドのサイズが大きくなればなるほど、その軽量化は顕著になる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る軌道パッド１０の底面図、図２は図１のII‐II線断面図、図３は図１のIII‐III線断面図である。

図示のように、軌道パッド１０は、軟質ゴムにより薄板状に形成され、緩衝部材としての所要のバネ定数とされた基板部１２と、硬質ゴムにより薄板状にされ、該基板部上に重ね合わされて一体成形された表層板部１４とを有する。

該軌道プレートは、図２に示すように表層板部１４を上にして、マクラギ（又はマクラギ上に設定されるタイプレート）Ａ上に載置され、表層板部１４上にレールＢが載置される。

基板部１２は、車両がレールＢ上を通過するときにマクラギＡに係る衝撃を緩衝するように軟質ゴムで形成される。具体的には、ＪＩＳ−Ｅ１１１７として規格化された第２種軌道パッド（軟質ゴム）とすることが好ましい。

基板部１２は、その底面１６に多数の凹部１８が形成されている。これは、該基板に上下方向での荷重が掛かったときのバネ定数を調整するためのものであり、その形状、寸法等を適宜調整して当該軌道パッドとして要求されるバネ定数を設定する。凹部１８は吸盤作用があり、従来の軌道パッドで多く見られる縦溝型のものよりも、当該軌道パッドをマクラギＡに、より確実に固定することが可能である。

これに対し、表層板部１４は硬質ゴムによって形成され、硬度がＡ９８Ｈｓ（約Ｄ８０）以上となるようにされる。具体的には、（木製マクラギへのレールの食込み防止パッド用に規定されていた）ＪＩＳ−Ｅ１１１２による第１種軌道パッド（硬質ゴム）よりも硬度が高いものとされ、例えば新日本エスライト工業株式会社で開発され、同社製品の鉄道用調整パッキン（レール面のレベル調整のためにレールとマクラギとの間、レールとタイプレートとの間に挿入設定されるパッキン）の材料などとして使用されている商品名ＥＢ種（超硬質）ゴム（Ａ１００Ｈｓ）を使用することが好ましい。

上記ＥＢ種ゴムは、典型的なものとしては、天然ゴム又は合成ゴムを主成分とし、その他の強化材料を入れた黒色加硫ゴムとされるが、その仕様の一例としては、下記表１のようなものである。

上記表における仕様の試験条件は以下の通りである。
１．試験の一般条件は、次のとおりとする。
試験は、２０℃〜３０℃の室温で行う。
試料は、ＪＩＳ Ｅ １１１２の５.１−（２）項に準じて採取し硬さ試験、荷重試験、電気抵抗試験及び横押し試験の試料は、製品のままとする。
試験片は、加硫後２４時間以上経過したものを試験前少なくとも２時間以上（１）の室温中に置く。

２．引張試験
引張試験は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１（加硫ゴムの引張試験方法）に規定する引張試験及び空気過熱老化試験機によって行い、次の条件で老化前及び老化後の引張強さ及び伸びを測定する。
試験片は、長さ２００ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ３ｍｍとする。
試験片を、つかみ間隔１００ｍｍ、標線間隔５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで試験する。
老化試験は、試験片を１００±１℃で９６時間保持して老化させたのち室温に放置し２４時間以上４８時間以内に試験する。
引張強さ及び伸びは、算術平均とする。

３．耐油試験
耐油試験は、次の条件で質量変化を調べる。
試験片は、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ３ｍｍとする。
内径約１００ｍｍの容器にＪＩＳ Ｋ ２４３９（クレオソート油・加工タール・タールピッチ）に規定するクレオソート油１号を約１リットル入れ３０℃にする。
切り口を研磨した試験片の質量を測定した後、試験片をクレオソート油中に相互に触れないように垂直に入れ、３０±１℃で５時間浸した後、試験片を取り出し直ちにろ紙で表面の油を軽く拭き取り質量を測定する。
このクレオソート油は、試験ごとに毎回取り替えなければならない。
質量変化は、測定値の算術平均とする。

４．耐水試験
耐水試験は、次の条件で質量の変化を調べる。
試験片は、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ３ｍｍとする。
予め試験片の質量を測定し、これを３０±１℃に保たれた水に９６時間浸した後試験片を取り出し、直ちに表面の水を軽く拭き取り質量を測定する。
質量の増加は、測定値の算術平均とする。

５．硬さ試験
硬さ試験は、次の条件で、硬さを測定する。
試験片は、同条件で加硫製造した厚さ４ｍｍ以上の製品を使用する。
ＪＩＳ Ｋ ６２５３に規定するスプリング式硬さ試験（ダイプＤジュロメータ硬さ）により製品の縁から１０ｍｍ以上離れた５箇所の硬さを測定する。
硬さは、実測値とし、平均しない。

６．荷重試験
荷重試験は、製品を図７に示す装置に取り付け３００ＫＮの荷重を１分間加えて、きれつ又は割れの有無を調べる。ただし、製品に接する載荷面は滑らかに仕上げ、荷重速度は、原則として１分間に５０〜２００ＫＮとする。

７．電気抵抗試験
電気抵抗試験の方法は、ＪＩＳ Ｅ １１１７（緩衝用軌道パッド）の規定による。

以上の通りであるが、特に硬さを約Ａ９９．５Ｈｓ（約Ｄ８１）以上、引張り強さを２５Ｎ／ｍｍ^２以上とすることで、レール・軌道パッド間の摩擦をレール・鋼板間の摩擦と同程度にすることができることが分った。

尚、表層板部１４は、図３に示すように、レールの長さ方向での両端縁を面取り１４−１することが好ましい。すなわち、レールが気候の寒暖によって伸縮したときに、軌道パッドが該レールによって引きずられないようにするためである。

軌道パッド１０は、以下のような方法により製造される。
すなわち、この方法は、基板部１２を形成する軟質ゴム材１２−１を、矩形状の軌道パッド１０よりも小さい横×縦の寸法で、当該軌道パッド１０の基板部１２の体積と同じ体積を有する薄板にする工程と、表層板部１４を形成する硬質ゴム材１４−２を前記薄板状の軟質ゴム材１２−１と同じ横×縦の寸法で、当該軌道パッド１０の表層板部１４の体積と同じ体積を有する薄板にする工程と、軌道パッド１０の形状寸法の成形空所２０（図４）を有する金型２２を用意する工程と、図５に示すように、前記薄板にした軟質ゴム材１２−１及び硬質ゴム材１４−１を重ね合わせた状態で、金型２２の成形空所２０内に設定する工程と、図６に示しように、重ね合わされたゴム材上に上型２４を重ねて押圧し、該金型２２内で加圧加熱して加硫する工程と、を有する。

より具体的には、以下の通りである。
例えば、製造する軌道パッドが横１４０ｍｍ、縦１８０mmで、基板部の厚さ８．５ｍｍ、表層板部１４の厚さ３ｍｍを有し、底面に図１に示す如き多数の凹部１８を有するものとした場合は、以下のようにされる。

先ず、当該軌道パッド１０全体の体積Ｖを求める。これは計算によって求めることもできるが、図１の軌道パッド１０のように形状が複雑なものは、予め比重が既知の材料で、製造する軌道パッドのモデルを形成して、その重量を測定し、比重で除すことにより求める。

次に、基板部１２の体積Ｖａ及び重量Ｇａと表層板部１４の体積Ｖｂ及び重量Ｇｂを求める。
すなわち、表層板部の厚さが３ｍｍであるので
Ｖａ＝３（厚さ）×１４０（軌道パッドの横寸法）×１８０（軌道パッドの縦寸法）
＝７５，６００ｍｍ^３＝７５．６ｃｍ^３
硬質ゴムの比重が１．４６０とした場合、
Ｇａ＝Ｖａ×１．４６０＝１１０．３７６ｇ
Ｖが３００，０００ｍｍ^３とした場合、
Ｖｂ＝Ｖ−Ｖａ=３００，０００−７５，６００＝２２４，４００ｍｍ^３＝２２４．４ｃｍ^３
軟質ゴムの比重を１．３５２とした場合、
Ｇｂ＝１．３５２×２２４．４＝３０３．３９ｇ

金型の成形空所２０は、最終製品としての軌道パッドの形状寸法とされているので、横×縦は１４０ｍｍ×１８０ｍｍであり、この成形空所に設定する軟質ゴム材１２−１及び硬質ゴム材１４−２は、該軌道パッド（成形空所）の寸法よりも小さく、例えば１３０ｍｍ×１７０ｍｍとすると硬質ゴム材１４−２及び軟質ゴム材１２−１の厚さ、Ｔａ及びＴｂはそれぞれ、
Ｔａ＝Ｖａ÷（１３０×１７０）＝３．４２ｍｍ
Ｔｂ＝Ｖｂ÷（１３０×１７０）＝１０．１５ｍｍ
となる。

従って、硬質ゴム材により横×縦×厚さが１３０ｍｍ×１７０ｍｍ×３．４２ｍｍの薄板状材１２−１を形成し、軟質ゴム材により横×縦×厚さが１３０ｍｍ×１７０ｍｍ×１０．１５ｍｍの薄板状材１４−２を形成して、両薄板状材を重ね合わせ、金型２２の成形空所２０内に設定し、該ゴム材１２−１，１４−２の受けから上型２４を重ね、押圧加熱成形して加硫を行い、最終製品としての軌道パッドを形成する。

以上のようにして形成された軌道パッド１０は、それを構成する基板部１２と表層板部１４とが一体成形され、分離不可能な状態となる。

以上、本発明に軌道パッドの実施形態につき説明したが、本発明はこれに限られることは無く、例えば、表層板部を上述の如き硬質のゴムではなく、硬質プラスチックを接着剤にて接着することも可能である。すなわち、表層板部を硬質プラスチックにすれば、前述の従来技術における問題を解消することができる。尚、上記したＥＢ種ゴムは、タイプレートとマクラギとの間に設定される絶縁板の材料として従来から使用されているＳＭＣ（不飽和ポリエステル樹脂を主成分とする樹脂混合物をマット上のガラス繊維に含浸させた成形材料）の代りに使用することが可能である。ＥＢ種ゴム製絶縁板は、ＳＭＣ製絶縁板に比べて、金型製作などに掛かるコストを大幅に低減することができるという利点を有する。

本発明に係る軌道パッド１０の底面図である。 図１のII‐II線断面図である。 図３は図１のIII‐III線断面図である。 軌道パッドを形成するための矩形状のゴム材を金型内に設定した状態を示す平面図である。 図４のＶ‐Ｖ線断面図である。 金型内で成形加硫した状態を示す図５と同じ断面の図である。 ＥＢ種ゴム製鉄道用調整パッキンの荷重試験を行う場合の試験パッキンの設定態様を示す図である。

符号の説明

Ａ マクラギ（又はマクラギ上に設定されるタイプレート）
Ｂ レール
１０ 軌道パッド
１２ 基板部
１２−１ 軟質ゴム材
１４ 表層板部
１４−１ 面取り
１４−２ 硬質ゴム材
１６ 底面
１８ 凹部
２０ 成形空所
２２ 金型
２４ 上型

Claims (5)

1. 軟質ゴムにより薄板状に形成され、緩衝部材としての所要のバネ定数を有する中実の基板部であって、当該基板部のバネ定数を上記所要のバネ定数とするために形成された複数の凹部を有する底面と、当該基板部のバネ定数を上記所要のバネ定数とするための凹部のない上面とを有する基板部と、
   該基板部に一体成形される表層板部であって、天然ゴム又は合成ゴムを主成分とし、その他の強化材料を入れて硬度がＡ９８Ｈｓ以上の超硬質とされた黒色加硫ゴムとしてのＥＢ種ゴムにより薄板状に形成され、該基板部の該上面に全体として当接されて該上面に加硫接着された下面と、平面とされた上面とを有する中実の表層板部と
   を有する軌道パッド。
2. 表層板部の引っ張り強さを２０Ｎ／ｍｍ^２以上としたことを特徴とする請求項１に記載の軌道パッド。
3. 基板部及び表層板部の電気抵抗を３．０×１０^３ＭΩ以上としたことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の軌道パッド。
4. 表層板部の上面におけるレールの長さ方向での両端縁を面取りしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の軌道パッド。
5. 矩形状の基板部と該基板部上に接合された矩形状の表層板部とからなる矩形状の軌道パッドを成形する方法であって、
   成形凹部を有する下型に上型を重ねあわせて、軌道パッドの形状寸法の成形空所を形成する金型を用意する工程と、
   軟質ゴム材を該基板部よりも小さい矩形状寸法で、該基板部の体積と同じ体積を有する薄板にする工程と、
   天然ゴム又は合成ゴムを主成分とし、その他の強化材料を入れて加硫することにより超硬質の黒色加硫ゴムとされるＥＢ種ゴム材を該軟質ゴム材と同じ矩形状寸法で、該表層板部の体積と同じ体積を有する薄板にする工程と、
   薄板にした軟質ゴム材及び超硬質ゴム材を重ねた状態で、下型の成形凹部内に設定する工程と、
   重ねられた軟質ゴム材及び超硬質ゴム材上に上型を重ねて押圧し、該金型の成形空所内で加圧加熱して加硫する工程と、
   を有する軌道パッドの成形方法。
   

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