JP6038022B2 - まくらぎ上にレールを固定するためのプラスチックねじプラグ - Google Patents

Description

本発明は、まくらぎ、特にコンクリートまくらぎ上にレールを固定するためのプラスチックねじプラグであって、略円筒形のプラグ本体を備え、プラグ本体は、ヘッド側で、好適にはプラグ冠部に下向きに続くシャフト領域と、シャフト領域の延長部に雄ねじ山とを有し、雄ねじ山でもって、プラグ本体は、まくらぎからねじ外しまたはまくらぎにねじ込み可能であり、かつまくらぎ用ねじくぎを収容するためにシャフト領域の下側に雌ねじ山を有する、プラスチックねじプラグに関する。

鉄道軌道のレールは、昨今の高い負荷を掛けられる区間では、ほとんど専らコンクリートまくらぎ上にレール固定システムにより敷設され、レール固定システムは、締結要素（締結クリップ）とレールガイド要素（アングルガイドプレート）とねじくぎ・プラグ・コンビネーションとから成り、ねじくぎ・プラグ・コンビネーションでは、冒頭で述べた構成の、欧州特許公開第０７８５３０８号明細書において公知にされたようなプラスチックねじプラグが用いられる。プラスチックプラグは、高品質のプラスチック材料、例えばポリプロピレン、ポリアミドまたはポリオレフィン、特にＨＤＰＥから射出成形により製造される。

ねじくぎ・プラグ・コンビネーションは、危険性をはらんだ構成要素である。なぜならば、ねじくぎ・プラグ・コンビネーションは、一方では、締結クリップの高い締結力を受止めなければならず（高弾性のシステムは振動力の導入部でありさえする）、他方では、力をできるだけソフトにまくらぎの締結コンクリートに導入しなければならないからである。ねじくぎ・プラグ・コンビネーションでは、優先的に高められたピーク応力が極めて早期にコンクリートに亀裂を生じさせ、亀裂は、長期的にみてコンクリートまくらぎの破壊をもたらす。

実際には、２つの解決手段が用いられ、つまり、前掲特許文献において公知のように、第１に、丸ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎと相応の丸ねじ用の雌ねじ山を有するプラスチックプラグとから成るねじくぎ・プラグ・コンビネーションが用いられる。この公知のプラスチックねじプラグは、プラグ本体の下側の領域で、ほぼ同一の壁厚さの、まくらぎ用ねじくぎの雄ねじ山に適合された形状を有する。このプラグの壁厚さは、プラグ外径が、プラグ内径の少なくとも１．０５倍で最大１．２倍であるように設計されており、その際、プラグ本体の下側の領域は、まくらぎ用ねじくぎの丸み付けされた雄ねじ山に適合されている。これによりさらに減じられた厚さにより、プラグ本体は、ねじくぎを、ある種の薄皮のように包囲すべきものとなっている。プラグ本体の下側の領域がまくらぎ用ねじくぎの丸み付けされた雄ねじ山に適合されている場合、シャープなエッジを有するねじ山と比較して、ねじくぎをねじ込む際における薄いプラグ壁への切込みの恐れは回避されるべきである。

もちろん、プラスチックプラグの薄肉性は、力の導入がまくらぎ用ねじくぎから直接にコンクリートに行われるように作用し、このことは、特に衝突または横力成分（列車車輪からレールを介して固定システムに導入される）の場合にコンクリートに極端なピーク応力をもたらす。さらに、破損が確認されるときには、そのような薄肉のプラスチックプラグのねじ外しは、「コンクリートねじ山」（破損したプラグをねじ外す際に形成される）にねじ込み可能にするために交換プラグはより小さな雄ねじ山寸法を有していなければならないので、限定的にしか可能でない。しかも壁厚さのさらなる減少により、プラスチックプラグの明確な弱化が生じるので、交換により持続的な安全性が提供されるものではない。

第２のねじくぎ・プラグ・コンビネーションは、市場における一般的な三角ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎと専ら三角ねじ用の雌ねじ山を有するプラスチックプラグとから成っている。そこで使用されるプラスチックプラグは、厚肉であるが、まくらぎ用ねじくぎのねじ込みが、プラグのねじ山経過に係合するために特別な注意深さを要するものとなっている。このような係合が行われない場合、まくらぎ用ねじくぎは、プラスチックプラグ内で、三角ねじ山の所定のねじ山経過の他に、新たなねじ山を切込む恐れがあり、新たなねじ山を切込むことは、プラスチックプラグの大幅な弱化を生じさせ、長期的にみてプラスチックプラグの破壊をもたらす。

したがって本発明の課題は、冒頭で述べたようなプラスチックねじプラグを改良して、前述の欠点を有さない、特にその作動特性、例えばまくらぎへの均一な力の導入、より簡単な取付けおよびより簡単な交換性や亀裂発生リスクの減少に関して改善されていて、さらに多様に使用可能であるものを提供することである。

この課題は、本発明によれば、シャフト領域が、内側で、雌ねじ山への移行部に、シャフト領域の部分長さにわたって内径を減じる、少なくとも内周の一部にわたって延在する、螺旋状に延びる段部を備えることにより解決される。約４０ｍｍのシャフト領域の長さの場合に約１５ｍｍであってよいこの段部は、まくらぎ用ねじくぎのための入口を幾分か狭窄し、まくらぎ用ねじくぎがそのねじ山でもってプラグの雌ねじ山に進入する直前にまくらぎ用ねじくぎの事前センタリングを実現する。隣接するねじ条のような段部の螺旋状の構成は、まくらぎ用ねじくぎが所定のねじ山の横に独自の新たなねじ山を切込むことがないようにサポートする。とりわけ三角ねじを用いるときに、誤ったまくらぎ用ねじくぎの装着もしくはセットによるプラグ破損のリスクが回避される。もはや三角ねじが新たなねじ山を切ることはない。新たなねじ山を切ることは、まくらぎ用ねじくぎのねじ戻しや新たな装着を必要とするものである。

したがって本発明に係るプラスチックプラグは、三角ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎおよび丸ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎに適している。これらの２種のまくらぎ用ねじくぎは、軌道建設業者および鉄道会社のもとには、多くの場合、数千単位で貯蔵されており、軌道建設の間のねじくぎの不可避の交換に際して、プラグが破損されることはなく、取付けは、変更なく実施することができる。

本発明の好適な提案によれば、プラグの雌ねじ山の、ねじ込み方向にみた各進み側フランクおよび各追い側フランクは、それぞれ異なる傾斜角を有し、それぞれ異なる半径をもってねじ底で相互に移行する。これにより、同一の疲労強度および締結力で、丸ねじ山または三角ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎを収容するためのねじ山幾何学形状の最適化が達成される。進み側フランクもしくは追い側フランクの、このねじ山幾何学形状の最適化をもたらす傾斜角は、７０°もしくは４５°であってよく、移行半径は、１ｍｍもしくは１．５ｍｍであってよい。

本発明の好適な態様によれば、シャフト領域には、ねじ山状の外側成形輪郭が形成されている。設けられる場合にはプラグ冠部と、事前センタリングを規定する螺旋状の段部を有するねじ込み幾何学形状部分との間に形成された、元々設けられる雄ねじ山とは別のこのねじ山成形輪郭により、多くの試みが認めるところであるが、極めて強く高められたねじ込みトルクの場合でも引抜き運動が防止され、プラグは依然としてねじ交換可能であることが保証される。つまり、２５０Ｎｍの規定値であっても、実際には、不良に調節されたねじ回し機械に基づいて、約９００Ｎｍ〜１０００Ｎｍの値が生じ、その際、シャフト領域は、上向きに伸長し、プラグ冠部は、１０分の数ミリメートルだけコンクリートまくらぎの表面から引抜かれる。

好適には、プラスチックねじプラグの雄ねじ山のねじ条は、鋸歯状に、ねじ山頂部から差込方向に低くなる平らな傾斜面もしくは傾斜角を有し、かつ同一の大きさのピッチを有して形成されており、例えば１８°の傾斜角で約１２．５ｍｍのピッチを有する場合には、このような構成は、応力分配ひいてはコンクリートまくらぎ内の半径方向亀裂の防止に役立ち、これにより鋼材の配筋方向に沿ったまくらぎの破壊を防止することができる。つまり、鋸歯形状により、拡開効果はできるだけ小さく維持される。さらに雄ねじ山の上側の追い側フランクに対して急な角度が達成される。これにより、引抜き力が及ぼされる場合に、プラグは、ねじ山輪郭の短い領域だけで支持される。支持領域の大部分は、つまり雄ねじ山の上側のフランクは、急な角度で形成されている。

本発明の好適な態様によれば、プラグ本体は、外径に対する雌ねじ山の内径の比を≦０．６７とする大きな厚さを有し、この場合、好適には、内径は１５ｍｍ〜２０ｍｍであり、外径は３０ｍｍ〜３５ｍｍである。鉄道分野で一般的に使用されるプラグに対して明確に大きなプラグ壁の厚さは、大きな力伝達面を実現し、かつレール固定システム全体における応力の低減をもたらす。１７ｍｍ〜１８ｍｍの内径および３１ｍｍ〜３２ｍｍの外径が特に適切であると判った。つまり、残った壁厚さは、本態様では、１３ｍｍ〜１５ｍｍの間で変動する。

本発明の別の好適な態様によれば、雌ねじ山は、まくらぎ用ねじくぎのねじ山とは異なるピッチを有し、選択的に、少なくとも１つの、残りのピッチとは異なるピッチを有して形成されている。まくらぎ用ねじくぎとプラグとの間に不同のピッチが設けられているか、またはプラグ雌ねじ山またはプラグ雄ねじ山のピッチにおいて少なくとも１つの変化が設けられている場合には、主要な力の導入部は、プラグの下側の領域に集中させることができる。このことは、コンクリートまくらぎのより良好な荷重状態に役立ち、プラグ冠部領域における亀裂形成のリスクが減じられる。

本発明の１つの提案によれば、冠部から出口までのプラグの全長は、少なくとも１３５ｍｍ〜１４０ｍｍである。これは市場において一般的な寸法であり、この場合、コンクリートまくらぎの危険性を有しない領域に力の導入部を移すために、プラグをこの一般的な寸法を越えて延長することは、本発明の範疇にある。

本発明の別の好適な態様によれば、プラグ冠部は、ねじ込み方向に先細りに形成されている。プラグ冠部の約８°のそのような円錐は、コンクリートまくらぎを流込む際にプラグがプラグホルダにより流込み型枠内で位置決めされる場合には、特に好適である。というのも、さらさらしたコンクリート表面の水（レイタンス）がプラグに進入することが防止されるからである。つまりシール効果を達成することができる。プラグが続いてまくらぎに固くねじ止めされるとき、弾性材料から射出成形されたプラグのプラグ冠部の外側の縁部は、シールリップのように働く。

本発明の別の特徴および詳細は、特許請求の範囲および図面に示された本発明の実施の形態の以下の説明から明らかである。

軌道設備の一部としてコンクリートまくらぎ上のレールの固定を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 背景技術に数えられる三角ねじ山用のプラスチックねじプラグにねじ込まれている、一般的な、三角ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎの断面斜視図である。 背景技術に数えられる丸ねじ山用のプラスチックねじプラグにねじ込まれている、一般的な、丸ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎの断面斜視図である。 丸ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎだけでなく三角ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎにも使用するための最適化されたねじ込み幾何学形状を有する、本発明に係るプラスチックねじ込みプラグの第１の態様を長手方向に沿って示す図である。 図５のプラスチックねじプラグの長手方向断面図である。 拡大詳細図として、図６において一点鎖線の円で示したプラグの前方の端部領域を示す図である。 丸ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎだけでなく三角ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎにも使用するための、本発明に係るプラスチックねじプラグの別の態様を長手方向に沿って示す図である。 図８のプラスチックねじプラグの長手方向斜視図である。 図８のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 詳細図として、図１０において一点鎖線の円で囲んだ上側のプラグ領域を拡大して示す図である。 図１０において一点鎖線の円で囲んだ前方のプラグ領域を拡大して示す図である。

以下に本発明の実施の形態を、図示の態様に基づいて具体的に説明する。

図１および図２には、慣用のレール固定システムを示しており、このレール固定システムでは、コンクリートまくらぎ１上に敷設された基本レール２が、締結クリップ３およびまくらぎ用ねじくぎ４により固定される。まくらぎ用ねじくぎ４は、アングルガイドプレート５を介在して、締結クリップ３の中央のループを貫通してコンクリートまくらぎ１のプラスチックねじプラグ６にねじ込まれる。

ねじ込む際に、三角ねじ山・まくらぎ用ねじくぎ４ａ（図３参照）または丸ねじ山・まくらぎ用ねじくぎ４ｂ（図４参照）が用いられ、これらのまくらぎ用ねじくぎに対応して、相応に適合された三角ねじ山・プラスチックねじプラグ６ａもしくは丸ねじ山・プラスチックねじプラグ６ｂが配置されている。プラスチックねじプラグ６もしくは６ａ，６ｂは、略円筒形のプラグ本体を備え、プラグ本体は、ヘッド側で、場合によってはプラグ冠部８（図４参照）を有するシャフト領域７と、シャフト領域の延長部に一方では鋸歯状の雄ねじ山９ならびに他方では雌ねじ山１０とを備える。

図５〜図７もしくは図８〜図１２に示したプラスチックねじプラグ６の両方の態様では、プラグ本体は、極めて厚肉に形成されているので、プラグ本体は、コンクリートまくらぎ１内で塑性変形することができる。プラグ本体の外径Ｄａに対する雌ねじ山１０の内径Ｄｉの比は、≦０．６７（図１２参照）である。雄ねじ山９のねじ条９ａは、鋸歯状に形成されていて、ねじ山頂部９ｂからねじ込み方向１１（図５ならびに図８および図９の矢印参照）に低くなる平らな約１８°の傾斜角１２の傾斜面を有し、かつそれぞれ約１２．５ｍｍの同一の大きさのピッチＰを有する下側の進み側フランクを備えているが（図７および図１２参照）、これに対して上側の追い側フランクは、極めて急な角度を成して形成されている。

シャフト領域７は、両方のプラグ態様において、螺旋状に延在する段部１３でもって、雌ねじ山１０に移行し、これにより、シャフト領域７の内径は、部分長さ、例えば４０ｍｍのシャフト長さでは１５ｍｍにわたって径が減じられるので、螺旋状の段部は、実際の雌ねじ山の手前で導入センタリング部を形成している。まくらぎ用ねじくぎ４が進入し、雌ねじ山１０の手前で位置決めもしくは整列され、三角ねじ山・まくらぎ用ねじくぎ４ａが独自のねじ山を切ることはない。

三角ねじ山を有するまくらぎ用ねじくぎの場合にねじ込みエラーを回避するための最適化されたねじ込み幾何学形状の他に、プラスチックねじプラグ６は、さらに、その雌ねじ山１０の最適化されたねじ歯列幾何学形状をも有する。ねじ込み方向１１にみて各進み側フランクは、約７０°の傾斜角βを有し、追い側フランクは、約４５°の傾斜角αを有する（図７および図１２参照）。雌ねじ山１０のねじ条のねじ底で、進み側フランクおよび追い側フランクは、それぞれ異なる（つまり１ｍｍおよび１．５ｍｍの）半径Ｒ１および半径Ｒ１．５をもって、相互に移行する。さらに図７から看取されるように、雄ねじ山９の、同心的に配置され鋸歯状に形成されたねじ条９ａのねじ山頂部９ｂは、それぞれ異なる移行半径Ｒ２（２ｍｍ）およびＲ１（１ｍｍ）をもって形成されている。

図８〜図１２のプラスチックねじプラグ６の態様は、図５〜図７に基づく態様とは異なり、シャフト領域７が、追加的に、約１２．５ｍｍの大きなピッチＰを有するねじ山状の外側成形輪郭部１４を備え、プラグ冠部８が、ねじ込み方向１１にみて、約８°の円錐角１５を成して先細りになっている（図１１参照）。

１ コンクリートまくらぎ
２ 基本レール
３ 緊締クリップ
４ まくらぎ用ねじくぎ
４ａ 三角ねじ山・まくらぎ用ねじくぎ
４ｂ 丸ねじ山・まくらぎ用ねじくぎ
５ アングルガイドプレート
６ プラスチックねじプラグ
６ａ 三角ねじ山・プラスチックねじプラグ
６ｂ 丸ねじ山・プラスチックねじプラグ
７ シャフト領域
８ プラグ冠部
９ 雄ねじ山
９ａ ねじ条
９ｂ ねじ山頂部
１０ 雌ねじ山
１１ ねじ込み方向
１２ 傾斜角
１３ 螺旋状の段部
１４ ねじ山状の外側成形輪郭
１５ 円錐角
Ｄｉ 雌ねじ山の内径
Ｄａ プラグ本体の外径
Ｐ ピッチ
Ｒ１ 曲率半径
Ｒ１．５ 曲率半径
Ｒ２ 曲率半径
α 傾斜角（追い側フランク）
β 傾斜角（進み側フランク）

Claims (9)

1. まくらぎ（１）上にレール（２）を固定するためのプラスチックねじプラグ（６）であって、
   略円筒形のプラグ本体を備え、該プラグ本体は、ヘッド側で、プラグ冠部（８）に下向きに続くシャフト領域（７）と、該シャフト領域（７）の延長部に雄ねじ山（９）とを有し、該雄ねじ山（９）でもって、前記プラグ本体は、前記まくらぎ（１）からねじ外しまたは前記まくらぎ（１）にねじ込み可能であり、かつまくらぎ用ねじくぎ（４；４ａ，４ｂ）を収容するために前記シャフト領域（７）の下側に雌ねじ山（１０）を有する、プラスチックねじプラグにおいて、
   前記シャフト領域（７）は、内側で、前記雌ねじ山（１０）への移行部に、前記シャフト領域（７）の部分長さにわたって内径を減じる、少なくとも内周の一部にわたって延在する、螺旋状に延びる段部（１３）を備えることを特徴とする、プラスチックねじプラグ。
2. 前記プラグ（６）の前記雌ねじ山（１０）の、ねじ込み方向（１１）にみた各進み側フランクおよび各追い側フランクは、それぞれ異なる傾斜角（β，α）を有し、それぞれ異なる半径（Ｒ１，Ｒ１．５）を有するねじ底で相互に移行する、請求項１記載のプラスチックねじプラグ。
3. 前記シャフト領域（７）には、ねじ山状の外側成形輪郭（１４）が形成されている、請求項１または２記載のプラスチックねじプラグ。
4. 前記雄ねじ山（９）のねじ条（９ａ）は、鋸歯状に形成されていて、ねじ山頂部（９ｂ）から前記差込方向（１１）に低くなる平らな傾斜角（１２）を有し、かつ前記ねじ条（９ａ）の下側の進み側フランクの同一の大きさのピッチ（Ｐ）と、該下側の進み側フランクに対して急な上側の追い側フランクの角度とを有して形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のプラスチックねじプラグ。
5. 前記プラグ本体は、外径（Ｄａ）に対する前記雌ねじ山（１０）の内径（Ｄｉ）の比を≦０．６７とする大きな厚さを有し、内径（Ｄｉ）は１５ｍｍ〜２０ｍｍであり、外径（Ｄａ）は３０ｍｍ〜３５ｍｍである、請求項１から４までのいずれか１項記載のプラスチックねじプラグ。
6. 前記雌ねじ山（１０）は、前記まくらぎ用ねじくぎ（４；４ａ，４ｂ）のねじ山とは異なるピッチを有する、請求項１から５までのいずれか１項記載のプラスチックねじプラグ。
7. 前記雌ねじ山（１０）は、少なくとも１つの、残りのピッチとは異なるピッチを有して形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のプラスチックねじプラグ。
8. 当該プラスチックねじプラグの全長は、少なくとも１３５ｍｍ〜１４０ｍｍである、請求項１から７までのいずれか１項記載のプラスチックねじプラグ。
9. 前記プラグ冠部（８）は、ねじ込み方向（１１）に先細りに形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のプラスチックねじプラグ。

Images