JP6326592B2 - せん断荷重誘導用外箱を備えたレール締結装置 - Google Patents

Description

本発明はレール締結装置に関し、レールから伝えられる横方向荷重が締結ボルトに対するベンディング荷重で作用せずに途中に大幅に相殺された後、せん断荷重の形態に作用するように誘導することによって締結ボルトの損傷を抑制し製品全体の寿命を延長できるせん断荷重誘導用外箱を備えたレール締結装置に関する。

一般に、線路の構造は路盤、道床、枕木、レールおよび線路構造物からなる。このような線路の構造において、道床は路盤上に形成された砂利の集団で一般道床、補助道床、コンクリート道床などに大きく分けられ、枕木はレールの下に敷いてレールを定位置に確かに定置し支持すると共にレールを通じて伝えられる車両荷重を広く道床に分布させる線路材料として木製枕木、コンクリート枕木などに大きく分けられる。レールはねじスパイクおよびスプリングクリップなどを備えた締結装置によりコンクリート枕木またはコンクリート道床に定置され、このような締結装置は基本的に弾性パッドを備えて列車運行時に車輪からレールに伝えられる騒音または振動を減らすようになっている。

図１は、韓国公開特許第２０１０−０１２６６９９号公報に開示されたレール締結装置の構成を示す断面図である。

示すように、 従来技術に係るレール締結装置は、コンクリートで事前に製作する枕木３を含み、枕木３の自由上端部上にはハンプ−類似隆起部形態に互いに離隔されている２つの停止部４、５が形成されている。各停止部４、５が互いに向き合う面上には、各レール２と実質的に平行に延長する停止面６、７がある。このような方式で、停止部４、５はこれらの間でレール２を横切る方向に延長する受容口（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）８の側面方向境界を付与し、受容口の平坦なベースは基板Ｕを形成し、基板Ｕにはレール２が架設される。

このような基盤下に、前記レール２を側方向に案内する案内板１３、１４と、支持要素１３ａ、１３ｂとを備えており、前記支持要素はレール２と遠い側の案内板側面の停止部４、５に対して装着された状態で案内板１３、１４を支持し、そのために前記案内板１３、１４と連係される支え面と前記停止部４、５と連係される支持面２３を備え、前記レール２の基部２ａ上に弾性維持力を加える少なくとも一つのスプリングアームを備え、前記案内板１３、１４上で支持されるテンションクランプ１７ａ、１７ｂを備え、前記テンションクランプ１７ａ、１７ｂを固定する締結ボルト１８、１９を備える。

従来技術に係るレール締結装置はこのような構成を通じてレールをコンクリート枕木に付着して定着させ、特に列車がレール２上を走行する時に発生する横方向荷重（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｏｒｃｅ）についてはレール底部１２の両側面に配置された案内板１３、１４がレールを支持せしめ、この案内板１３、１４は支持要素１５ａ、１５ｂを通じて各停止部４、５に側面支持されることができる。

しかし、このようなレール締結装置は、枕木３自体にハンプ−類似隆起部形態に互いに離隔されている２つの停止部４、５を形成しなければならないので、枕木３の製作が難しく過度な費用がかかる問題点があった。

また、従来技術に係るレール締結装置は、枕木３自体に形成された停止部４、５を置いて列車がレールの上を走行する時に発生する横方向荷重（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｏｒｃｅ）を安定的に支持できるようにしたと思うが、レール２の横方向荷重が途中に減衰されない状態で停止部４、５に集中的に加わるようになり、結局、枕木３自体に破損が発生し、このように枕木３自体が破損する場合には簡単に部品を交換する作業でない難解な復旧作業を行わなければならない。

これによって枕木自体に停止部を形成しなくてもレールの横方向荷重を支持できるように改善された形態のレール締結装置が韓国登録特許第１１４０３８９号公報（２０１２年０４月１９日）に開示されている。

このように改善された形態のレール締結装置は、図２および図３から見られるようにコンクリート枕木２１上に設けられる弾性パッド２２と、前記弾性パッド２２上に設けられるベースプレート２３と、前記ベースプレート２３上に設けられるレールパッド２４と、締結ボルト３１によって固定設けられる支持ブラケット２７と、前記締結ボルト３１とテンションクランプ３３によって固定設けられるガイドプレート２８とを含む。

このような構成から見れば、レールの横方向動きについてはレールの下部フランジ側面と密着し締結ボルト３１とテンションクランプ３３によって固定設けられたガイドプレート２８が担当して支持するなかで、枕木２１に突出した形態の停止部を形成する代わりに、締結ボルト３１によって固定設けられる支持ブラケット２７が前記ガイドプレート２８を支持することが分かる。

しかし、この過程でガイドプレート２８を固定している締結ボルト３１にレールの横方向動きによる横方向荷重が反復して加われ、その力は締結ボルト３１には致命的なベンディング荷重として作用して当該締結ボルト３１が曲がりながら破損する結果をもたらした。そのために、曲がった前記締結ボルト３１はもちろんレール締結装置全体の寿命と交換周期が短縮される問題点があった。

これに、本発明はこのような従来の諸般問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、レールから伝えられる横方向荷重が締結ボルトに対するベンディング荷重として作用せずに途中に大幅に相殺された後、せん断荷重の形態に作用するように誘導することによって締結ボルトの損傷を抑制し製品全体の寿命を延長できるせん断荷重誘導用外箱を備えたレール締結装置を提供することにある。

前記のような目的を達成するために本発明の技術的な思想によるせん断荷重誘導用外箱を備えたレール締結装置は、レールの下側からレールを通じて伝えられる荷重を分散する第１ベースプレートと、前記第１ベースプレートの下側から弾性支持する弾性パッドと、レールの下部フランジ側面と密着するように設置されてレールの横方向動きを支持するガイドプレートと、レールの下部フランジを上側から押圧しながら支持する締結クランプと、前記締結クランプがレールの下部フランジに対する締結力を有するように前記締結クランプを上側から押圧しながら下部は前記ガイドプレートを貫通してコンクリート枕木に埋め込まれる締結ボルトと、前記枕木の上面と摩擦接触するように密着して設置され、前記弾性パッドとガイドプレートをマウンティングする第２ベースプレートを備えて、前記第２ベースプレートの上面に前記ガイドプレートの下端面が密着するようにマウンティングし、前記レールの延在方向に直交して延びる前記第２ベースプレートの両端側にはそれぞれ前記ガイドプレートを密着して支持する支持部とを備え、前記ガイドプレートを貫通する締結ボルトが連続的に貫通する貫通孔を備え、前記枕木とは別体の要素である外箱を含み、レールから横方向荷重が前記ガイドプレートに加わるとき、前記外箱が支持部によって前記ガイドプレートを支持しながら前記枕木との摩擦接触による抵抗で横方向荷重を減衰しその減衰した横方向荷重に対しては前記枕木と接触する平行な面上で発生するせん断荷重の形態に前記締結ボルトに作用するように誘導し、前記ガイドプレートに前記締結ボルトが貫通できるように形成された垂直通孔は前記外箱に形成された貫通孔よりも前記レールの延在方向に直交する方向における直径がさらに大きく形成されることをその技術的構成上特徴とする。

また、前記外箱の前記第２ベースプレートは前記レールの延在方向に直交して延びる長方形の形態からなり、前記外箱の支持部は下部に行くほど厚い幅を有するように形成されたことを特徴とする。
また、前記外箱の支持部とガイドプレートは相互間に段差がつけられないように高さを一致させたことを特徴とする。

また、前記外箱は前記支持部に対して横方向荷重が加わるときに前記第２ベースプレートとの交接地点で破損が発生する脆弱性を補強するために、前記レールの延在方向における前記支持部の両端部から前記第２ベースプレートを連結する補強部が形成されたことを特徴とする。

また、前記ガイドプレートは一側端部が前記レールの下部フランジに接触する本体部と、前記本体部の一側端部の反対側に位置した他側端部から下方向に形成されて側面は前記外箱の支持部に密着されかつ下端面は前記外箱の前記第２ベースプレートに密着する第１支持部と、前記本体部の一側端部から下方向に形成されて前記第１ベースプレートと弾性パッドとを貫通した状態で下端面が前記外箱の前記第２ベースプレートに密着する第２支持部と、前記本体部から下方向に形成され、前記レールの延在方向における前記第１支持部の両端部に交接する形態に形成され下端面が前記外箱の補強部の上面と前記第２ベースプレートに沿って密着するように形成された第３支持部と、からなることを特徴とする。

また、前記ガイドプレートの本体部の上面には前記締結クランプがかけられて横方向に押し出されることを防止せしめる係止突起が形成され、前記係止突起を中心に前記本体部の一側端部と他側端部にそれぞれ前記締結クランプが臨時的にかけられるようにした補助係止突起がさらに形成されたことを特徴とする。

また、前記第１ベースプレートおよび弾性パッドは、前記レールの延在方向における幅が前記外箱の前記第２ベースプレートの幅と同じ幅に形成され、前記レールの延在向に直交する方向における前記第１ベースプレートおよび弾性パッドの両端部は、前記レールの延在方向における前記外箱の両端部にそれぞれ形成された補強部の間と、前記レールの延在方向における前記ガイドプレートの両端部にそれぞれ形成された第３支持部の間に挿入できるように他の部位に比べて狭い幅に形成されたことを特徴とする。

また、前記レールと前記第１ベースプレートとの間には絶縁のためのレールパッドがさらに設置され、前記レールパッドはレールの縦方向変形時に押し出されないように、前記レールの延在方向における前記第１ベースプレートの両端部にかけられるように下方向に突出した一対の滑り止め顎を備えたことを特徴とする。

また、前記ガイドプレートは、前記レールの下部フランジと接触する接触部が他の部位に比べて相対的に高い低摩擦および耐磨耗特性を有するように差別化されたことを特徴とする。

また、前記ガイドプレートの接触部には低摩擦および耐磨耗特性を有する物質がコーティングされたことを特徴とする。

また、前記ガイドプレートの接触部は低摩擦および耐磨耗特性を有する素材の薄板からなることを特徴とする。

また、前記接触部には垂直な多数のスライディング突起が形成されたことを特徴とする。

本発明に係るレール締結装置は、外箱を備えた構成によってレールから伝えられる横方向荷重が締結ボルトに対するベンディング荷重で作用せずに途中に摩擦接触による抵抗で大幅相殺された後、せん断荷重の形態に作用するように誘導することによって締結ボルトの損傷を抑制し、製品全体の寿命を延長することができる。

また、本発明はガイドプレートを支持する支持部が形成された外箱を備えた構成によってコンクリート枕木自体にハンプ−類似隆起部形態に停止部を形成するためにかかる費用を節減することができ、レールから横方向荷重が加わるとき、枕木自体に破損が発生する問題も解消することができる。

また、本発明は外箱の支持部の前端部および後端部からベースプレートを連結する補強部によって支持部に対して横方向荷重が加わるとき、ベースプレートとの交接地点で破損が発生する構造的脆弱性を補強することができる。

また、本発明はガイドプレートは外箱の支持部にだけ密着して支持されるのではなく、補強部に対しても同時に密着して支持されることによって補強部の形成にもかかわらず、ガイドプレートは外箱に対してより広い面積で安定して支持することができる。

また、ガイドプレートの上面に形成された係止突起および複数の補助係止突起によってレール締結装置を設置し解体するとき、前記締結クランプを中間に臨時にかけられるので設置および解体作業が容易にできる。

また、本発明はレールに対するガイドプレートの接触部に対して二重、三重の耐磨耗および低摩擦特性を付与した構成により列車の走行時にレールの回転動きによるガイドプレートの損傷を最小化して交替周期を延長することができる。

従来技術に係るレール締結装置の構成を説明するための側面図である。 従来技術に係るレール締結装置の構成を説明するための斜視図である。 従来技術に係るレール締結装置の構成を説明するための側面図である。 本発明の実施例に係るレール締結装置の斜視図である。 本発明の実施例に係るレール締結装置の分解斜視図である。 本発明の実施例に係るレール締結装置の中でガイドプレートの構成を説明するための斜視図である。 本発明の実施例に係るレール締結装置の断面図である。 本発明の実施例に係るレール締結装置がレールの横方向荷重に対する作用を説明するための参照断面図である。 本発明の変形実施例に係るレール締結装置の斜視図である。 本発明の変形実施例に係るレール締結装置の分解斜視図である。 本発明の変形実施例に係るレール締結装置の中でガイドプレートの接触部の細部構成を説明するための部分断面図である。 本発明の変形実施例に係るレール締結装置の中でガイドプレートの構成を説明するための斜視図である。 本発明の変形実施例に係るレール締結装置の作用および動作を説明するための参照断面図である。

添付図面を参照して本発明の実施例に係るせん断荷重誘導用外箱を備えたレール締結装置について詳細に説明する。本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を持つことができるもので、特定実施例を図面に例示しここに詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものと理解されなければならない。各図面を説明しながら同じ参照符号を類似の構成要素に対して使用した。添付図面において、構造物の大きさは本発明の明確性を期するために実際より拡大したり、概略的な構成を理解するために実際より縮小して示したものである。

また、第１および第２などの用語は、多様な構成要素を説明するために使用されたもので、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のためにだけ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない限り、第１構成要素は第２構成要素に命名でき、同様に第２構成要素も第１構成要素に命名できる。一方、他に定義しない限り、技術用語や科学用語を含み、ここで使われるすべての用語は本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を持っている。一般的に使われる辞典に定義されている用語は、関連技術の文脈上で持つ意味と一致する意味を持つものと解釈されなければならず、本明細書で明らかに定義しない限り、理想的な意味または過度に形式的な意味に解釈されない。

本発明の実施例に係るレール締結装置は、レールから伝えられる横方向荷重（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｏｒｃｅ）が直ちに締結ボルトに対するベンディング荷重で作用せずに途中に大幅に相殺された後、せん断荷重の形態に作用することができるように構成される。これによって締結ボルトの損傷を抑制し製品全体の寿命を延長することができる。
以下、本発明の実施例に係るレール締結装置の構成について詳しく説明する。

図４は本発明の実施例に係るレール締結装置の斜視図であり、図５は本発明の実施例に係るレール締結装置の分解斜視図であり、図６は本発明の実施例に係るレール締結装置の中でガイドプレートの構成を説明するための斜視図であり、図７は本発明の実施例に係るレール締結装置の断面図である。そして、図８は本発明の実施例に係るレール締結装置がレールの横方向荷重に対する作用を説明するための参照断面図である。

図４乃至図７に示されているように、本発明の実施例に係るレール締結装置は、ガイドプレート１１０と、レールパッド１２０と、ベースプレート１３０と、弾性パッド１４０と、締結ボルト１６０と、埋立管１７０と、締結クランプ１８０をはじめとして前記ガイドプレート１１０とレールパッド１２０とベースプレート１３０と弾性パッド１４０とをマウンティングする外箱１５０と、からなる。

ここで、前記外箱１５０は前記ガイドプレート１１０とコンビネーションをなしながらレール１０からガイドプレート１１０を通じて伝えられる横方向荷重（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｏｒｃｅ）が締結ボルト１６０に対するベンディング荷重で作用せずに図８に示されているように外箱１５０とコンクリート枕木との間の摩擦接触による抵抗Ｆ３を積極利用して横方向荷重を大幅減衰し、その状態でせん断荷重Ｆ４の形態に作用するように誘導するときに中枢的な役割を果たすという点に注目することができる。

このため、前記外箱１５０は下面が前記枕木の上面と摩擦接触するように密着して設置され、前記ガイドプレート１１０とレールパッド１２０とベースプレート１３０と弾性パッド１４０とをマウンティングしてベースプレート１５１にガイドプレート１１０を密着させる。前記外箱１５０のベースプレート１５１はレール１０の延在方向に直交して延びる長方形に構成され、その両端側にそれぞれ前記ガイドプレート１１０を密着して支持する支持部１５２を備え、前記ガイドプレート１１０を貫通した状態の締結ボルト１６０が連続的に貫通できる貫通孔１５１ａを備える。ここで、前記外箱１５０の下面はコンクリート枕木との摩擦力Ｆ３を増大させるために表面処理を通じて摩擦係数を高くすることが望ましい。このような表面処理には外箱１５０の下面に粗度を高める方法やマイクロ単位の微細な凹凸部を形成する方法、摩擦係数を高める特定物質を塗布する方法などの多様な方法を含むことができる。

また、前記外箱１５０の支持部１５２は下部に行くほど厚い幅を有するように形成される。このような構成を通じて前記支持部１５２は構造的に堅固に備えることができ、前記ガイドプレート１１０を通じて集中的に伝えられるレール１０の横方向荷重を安定して支持することができる。それに加えて、前記外箱１５０はレール１０の延在方向における支持部１５２の両端部からベースプレート１５１を連結する形態に形成された補強部１５３をさらに備える。ここで、前記外箱１５０の補強部１５３はレール１０の延在方向にみたとき、上面が傾いた台形に形成されて支持部１５２から離れるほど高さが低くなることになる。このように前記外箱１５０は補強部１５３を備えることによって支持部１５２に対して横方向荷重が加わるときに構造的に最も脆弱であると思われるベースプレート１５１と支持部１５２との交接地点で破損が発生する問題を解消することができる。

前記ガイドプレート１１０はレール１０の横方向動きを支持する役割を果たす。このために前記ガイドプレート１１０は本体部１１１と第１支持部１１２と第２支持部１１３と第３支持部１１４と、からなる。ここで、前記ガイドプレート１１０の本体部１１１は平板の形態に形成され、その一側端部がレールの下部フランジに接触する。前記ガイドプレート１１０の第１支持部１１２は前記本体部１１１の一側端部の反対側に位置した他側端部から下方向に形成された壁体の形態に構成され、その側面は前記外箱１５０の支持部１５２に密着しながら下端面は前記外箱１５０のベースプレート１５１に密着する。前記ガイドプレート１１０の第２支持部１１３は前記本体部１１１の一側端部から下方向に形成された突起の形態に構成され、前記ベースプレート１３０と弾性パッド１４０を貫通した状態で下端面が前記外箱１５０のベースプレート１５１に密着し締結ボルト１６０の外周面に接するように垂直通孔１１１ａに沿う半円状の溝を備える。一方、前記ガイドプレート１１０の第３支持部１１４は前記本体部１１１から下方向に形成された壁体の形態に構成され、なおレール１０の延在方向における壁体の形態に構成された前記第１支持部１１２の両端部に交接する形態に形成される。そして、その下端面が前記外箱１５０の補強部１５３の上面と対応して接する傾いた第１部位１１４ａとベースプレートに接する第２部位１１４ｂと前記第１部位１１４ａと第２部位１１４ｂとを連結する垂直な第３部位１１４ｃと、からなる。

このようなガイドプレート１１０の構成で突起形状を有する前記第２支持部１１３がベースプレート１３０と弾性パッド１４０の第１嵌合孔１３１ａおよび第２嵌合孔１４１ａに嵌合され、これはガイドプレート１１０によって弾性パッド１４０に伝えられる垂直荷重がかからないようにしてレール１０に荷重載荷時にガイドプレート１１０とベースプレート１３０との干渉が発生しないようにする。そして、前記第２支持部１１３が形成された境界線上の位置を上下に貫通する垂直通孔１１１ａが形成されて外箱１５０に形成された貫通孔１５１ａと連続線上に位置することができるようにする。これによって締結ボルト１６０が前記垂直通孔１１１ａと貫通孔１５１ａを通じて貫通した後、枕木に埋め込まれることができる。ここで、前記ガイドプレート１１０に形成される垂直通孔１１１ａは前記外箱１５０に形成される貫通孔１５１ａとは異なり、前記締結ボルト１６０を圧迫しないように前記貫通孔１５１ａに比べて大きく形成されるのが望ましい。これはレール１０から伝えられる水平方向荷重が前記ガイドプレート１１０を通じて締結ボルト１６０の上部に加わってベンディング荷重で作用するのを防止し、代わりに外箱１５０を通じて締結ボルト１６０の下部で集中してせん断荷重の形態に作用できるようにするためである。

また、前記ガイドプレート１１０において第１支持部１１２と第３支持部１１４とが互いに交接する形態に形成された状態で第３支持部１１４の下端面プロファイルが第１部位１１４ａと第２部位１１４ｂと第３部位１１４ｃとからなり前記外箱１５０の補強部１５３の上面とベースプレートに沿って密着するように形成された構成により、前記ガイドプレート１１０がレール１０から横方向に荷重を受けるときに前記外箱１５０の支持部１５２にだけ密着して支持されるのではなく補強部１５３に対しても同時に密着して支持される。したがって、前記ガイドプレート１１０が外箱１５０に対してより安定して支持される。

また、前記ガイドプレート１１０の本体部１１１の上面には前記締結クランプ１８０がかけられて横方向に押し出されるのを防止せしめる係止突起１１５ａが形成され、前記係止突起１１５ａを中心に前記本体部１１１の一側端部と他側端部にそれぞれ前記締結クランプ１１８が臨時的にかけられるように補助係止突起１１５ｂ、１１５ｃがさらに形成される。前記補助係止突起１１５ｂ、１１５ｃの場合、本発明に係るレール締結装置を設置し解体する時に前記締結クランプ１１８を中間に臨時にかけられるようにして設置および解体作業を容易にする。

前記レールパッド１２０はレール１０とベースプレート１３０との間を絶縁する役割を果たす。このためにレール１０の下側に設置され、レール１０の延在方向に直交する方向における両端側に設けられたガイドプレート１１０とガイドプレート１１０の間の領域に対応する面積を有する四角板状からなる。
また、前記レールパッド１２０はレールの縦方向変形時に押し出されないように、レール１０の延在方向における前記ベースプレートの両端部にかかるように下方向に突出した一対の滑り止め顎１２１を備える。

前記ベースプレート１３０はレール１０を通じて伝えられる荷重を分散する役割を果たす。このため、前記ベースプレート１３０は鋼材素材からなり前記レールパッド１２０と弾性パッド１４０との間に設けられる。その形状は四角板状からなりレール１０の延在方向に直交する方向における両端側にはそれぞれガイドプレート１１０の嵌合突起１１１に嵌合される第１嵌合孔１３１ａが形成される。また、前記ベースプレート１３０のレール１０の延在方向における幅は前記外箱１５０のベースプレート１５１の幅と同じ幅で形成され、レール１０の延在方向に直交する方向における両端部はレール１０の延在方向における前記外箱１５０の両端部にそれぞれ形成された補強材１５３の間と、レール１０の延在方向における前記ガイドプレート１１０の両端部にそれぞれ形成された第３支持部１１４の間に挿入されるように他の部位に比べて狭い幅で形成される。このように前記ベースプレート１３０は前記外箱１５０のベースプレート１５１のうち支持部１５２と補強部１５３が形成された部位の干渉を避けながらこれらを除いた残りの全領域を覆うことができる大きさおよび形態に形成される。

前記弾性パッド１４０は弾性材質からなり、レール１０の下部で弾性支持する役割を果たす。前記弾性パッド１４０は前記ベースプレート１３０の下側に設置され前記ベースプレート１３０と同様に四角板状からなり、レール１０の延在方向に直交する方向における両端側にはそれぞれガイドプレート１１０の嵌合突起１１１に嵌合される第２嵌合孔１４１ａが形成される。前記弾性パッド１４０の場合においても、そのレール１０の延在方向における幅はレール１０の延在方向における前記外箱１５０のベースプレート１５１の幅と同じ幅で形成され、レール１０の延在方向に直交する方向における両端部は、レール１０の延在方向における前記外箱１５０の両端部にそれぞれ形成された補強材１５３の間とレール１０の延在方向における前記ガイドプレート１１０の両端部にそれぞれ形成された第３支持部１１４の間に挿入されるように他の部位に比べて狭い幅で形成される。このように前記弾性パッド１４０も前記ベースプレート１３０とともに前記外箱１５０のベースプレート１５１のうち支持部１５２と補強部１５３が形成された部位の干渉を避けながらこれらを除いた残りの全領域を覆うことができる大きさおよび形態に形成される。

前記締結ボルト１６０は締結クランプ１８０がレール１０の下部フランジに対する締結力を有するようにヘッド部１６２により前記締結クランプ１８０を上側から押圧しながら下部に雄ねじ１６１が形成されて前記ガイドプレート１１０および外箱１５０を貫通してコンクリート枕木に埋め込まれた埋立管１７０と締結される。

前記締結クランプ１８０はレール１０の下部フランジを上側から押圧しながら支持する役割を果たす。前記締結クランプ１８０は前記締結ボルト１６０により押圧されながらレール１０の下部フランジ上に安着された締結部を通じて前記レール１０の下部フランジにスプリング−弾性維持力（ｓｐｒｉｎｇ−ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｈｏｌｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）を加えることになる。

前述の構成を有する本発明の実施例に係るレール締結装置は図８に示されているようにレール１０の横方向動き時にレール１０の下部フランジに密着しているガイドプレート１１０に横方向荷重Ｆ１が伝達され、前記ガイドプレート１１０は自分を支持している外箱１５０の支持部１５２を通じて外箱１５０に横方向荷重Ｆ２を伝達することになる（この過程でガイドプレート１１０から締結ボルト１６０に横方向荷重が伝えられる程度は微々であると思われるが、これは前記締結ボルト１６０が貫通しているガイドプレート１１０の垂直通孔１１１ａが締結ボルト１６０に密着しないように比較的に余裕ある大きさで形成されるためである）。次に、外箱１５０に伝達された横方向荷重は締結ボルト１６０に伝えられて作用することになるが、その以前に前記外箱１５０の下面と枕木の上面との摩擦接触による抵抗Ｆ３で横方向荷重が相当幅減衰した状態となり、この状態で前記外箱１５０の下面と枕木の上面が接触する平行な面上の領域Ａでせん断荷重Ｆ４の形態に締結ボルト１６０に作用することになる。このようにレール１０から発生した横方向荷重が締結ボルト１６０に対してベンディング荷重で作用せずに外箱１５０と枕木が接触する平行な面上の領域Ａでせん断荷重の形態に作用するので締結ボルト１６０が容易に曲がる問題がなくなり、より安定して支持できる。

図９は本発明の変形実施例に係るレール締結装置の斜視図であり、図１０は本発明の変形実施例に係るレール締結装置の分解斜視図であり、図１１は本発明の変形実施例に係るレール締結装置の中でガイドプレートの接触部の細部構成を説明するための部分断面図であり、図１２は本発明の変形実施例に係るレール締結装置の中でガイドプレートの構成を説明するための斜視図であり、図１３は本発明の変形実施例に係るレール締結装置の作用および動作を説明するための参照断面図である。

図９ないし図１３に示されているように、本発明の変形実施例に係るレール締結装置の場合、変形前の実施例と比較してガイドプレート１１０とレールパッド１２０とベースプレート１３０と弾性パッド１４０と締結ボルト１６０と埋立管１７０と締結クランプ１８０をはじめとして、前記ガイドプレート１１０とレールパッド１２０とベースプレート１３０と弾性パッド１４０とをマウンティングする外箱１５０と、からなる構成は大同小異であるが、レールの横方向動きを支持するために備わる前記ガイドプレート１１０の場合、レール１０の下部フランジと接触する接触部１１０ｂが他の部位に比べて相対的に高い低摩擦および耐磨耗特性を有するように差別化された独特の構成を持つという点において特徴がある。これにより、レール１０の動的動き時に摩擦接触による損傷を制御できるようになる。

ここで、レールの横方向動きを支持するために備わる前記ガイドプレート１１０の場合、レール１０の下部フランジと接触する接触部１１０ｂが他の部位に比べて相対的に高い低摩擦および耐磨耗特性を有するように差別化された独特の構成を有し、これによってレール１０の動的動き時に摩擦接触による損傷を制御できるようになる。
前記ガイドプレート１１０はレール１０の横方向動きを支持する役割を果たすもので、特に本発明の変形実施例ではレール１０の回転動きによる損傷を最小化できるように構成される。このため、前記ガイドプレート１１０は前記レール１０の下部フランジと接触する接触部１１０ｂが他の部位に比べて相対的に高い低摩擦および耐磨耗特性を有するように差別された構成を有する。具体的には、前記ガイドプレート１１０は接触部１１０ｂに図４に示されているように低摩擦および耐磨耗特性を有する物質がコーティングされたコーティング層１１７が形成される。このような低摩擦および耐磨耗特性の物質は多様に知られているので、その中から一つを採用して適用することができる。例えば、低摩擦および耐磨耗特性を有する物質を紹介している次のような特許出願の事例がある。

このような事例に開示された低摩擦および耐磨耗特性の物質中では高価に属するものもあるが、ガイドプレートの頻繁な交換に応じた消耗費用と工事費および列車運行中断に応じた損失などを総合的に考慮して適切なものと採用することができる。

また、前記のように低摩擦および耐磨耗特性の物質をコーティングするのと選択的にあるいは重複して前記ガイドプレート１１０の接触部１１０ｂ自体を本体部１１１と分離してより高い低摩擦および耐磨耗特性を有する薄板状の素材で設けられる。ここで、前記接触部１１０ｂ自体を低摩擦および耐磨耗特性の素材で設け、その表面に再度低摩擦および耐磨耗特性を有する他の物質でコーティングして二重の構成をとったら初期には前記コーティング層１１７がレール１０との摩擦接触により磨耗しないように抵抗し前記コーティング層１１７が損傷した以降には低摩擦および耐磨耗特性の素材からなる接触部１１０ｂが磨耗しないように耐えられるようになりレールとの摩擦接触による損傷を最大限抵抗できるのである。そして、損傷がある程度進行すると、ガイドプレート１１０全体を交換するのではなくガイドプレート１１０の本体部１１１から薄板状の接触部１１０ｂだけを分離して交換すれば良い。これによってガイドプレート１１０の損傷による交替周期と費用を大幅節減できるようになる。

さらに、前記接触部１１０ｂには垂直な多数のスライディング突起１１６が形成される。このようなスライディング突起１１６はレール１０の横方向動きに対しては相変わらず十分な支持力を発揮するなかで、レール１０の回転動きに対しては下部フランジとの接触面積を減らしてスライディングされるように誘導して摩擦接触による損傷を最小化させることになる。

一方、前記ガイドプレート１１０を全体的に察してみると、レール１０の横方向動きを支持する役割を果たすために本体部１１１と第１支持部１１２と第２支持部１１３と第３支持部１１４と、からなる。ここで、前記ガイドプレート１１０の本体部１１１は平板状からなり、その一側端部にレールの下部フランジに接触する接触部１１０ｂが形成される。前記ガイドプレート１１０の第１支持部１１２は前記本体部１１１の一側端部の反対側に位置した他側端部から下方向に形成された壁体の形態からなり、その側面は前記外箱１５０の支持部１５２に密着しながら下端面は前記外箱１５０のベースプレート１５１に密着する。前記ガイドプレート１１０の第２支持部１１３は前記本体部１１１の一側端部から下方向に形成された突起の形態からなり、前記ベースプレート１３０と弾性パッド１４０を貫通した状態で下端面が前記外箱１５０のベースプレート１５１に密着し締結ボルト１６０の外周面に接することができるように垂直通孔１１１ａに沿う半円状の溝を備える。一方、前記ガイドプレート１１０の第３支持部１１４は前記本体部１１１から下方向に形成された壁体の形態からなり、なお壁体の形態からなる前記第１支持部１１２のレール１０の延在方向における両端部に交接する形態に形成される。そして、その下端面が前記外箱１５０の補強部１５３の上面と対応して接する傾いた第１部位１１４ａと、ベースプレートに接する第２部位１１４ｂと、前記第１部位１１４ａと第２部位１１４ｂとを連結する垂直な第３部位１１４ｃと、からなる。

このようなガイドプレート１１０の構成で突起形状を有する前記第２支持部１１３がベースプレート１３０と弾性パッド１４０の第１嵌合孔１３１ａおよび第２嵌合孔１４１ａに嵌合されるが、これはガイドプレート１１０によって弾性パッド１４０に伝えられる垂直荷重がかからないようにしてレール１０に荷重載荷時にガイドプレート１１０とベースプレート１３０の干渉が発生しないようにする。そして、前記第２支持部１１３が形成された境界線上の位置に上下に貫通する垂直通孔１１１ａが形成されて外箱１５０に形成された貫通孔１５１ａと連続線上に位置できるようにする。これにより、締結ボルト１６０が前記垂直通孔１１１ａと貫通孔１５１ａを通じて貫通した後、枕木に埋め込まれる。ここで、前記ガイドプレート１１０に形成される垂直通孔１１１ａは前記外箱１５０に形成される貫通孔１５１ａとは異なり、前記締結ボルト１６０を圧迫しないように前記貫通孔１５１ａに比べて大きく形成するのが望ましい。これは、レール１０から伝えられる水平方向荷重が前記ガイドプレート１１０を通じて締結ボルト１６０の上部に加わってベンディング荷重で作用するのを防止し、代わりに外箱１５０を通じて締結ボルト１６０の下部に集中してせん断荷重の形態に作用できるようにするためである。

また、前記ガイドプレート１１０で第１支持部１１２と第３支持部１１４とが互いに交接する形態に形成された状態で第３支持部１１４の下端面プロファイルが第１部位１１４ａと第２部位１１４ｂと第３部位１１４ｃとからなり、前記外箱１５０の補強部１５３の上面とベースプレートに沿って密着するように形成された構成により、前記ガイドプレート１１０がレール１０から横方向に荷重を受けるとき、前記外箱１５０の支持部１５２にだけ密着して支持されるのではなく、補強部１５３に対しても同時に密着して支持される。したがって、前記ガイドプレート１１０が外箱１５０に対してより安定して支持される。

また、前記ガイドプレート１１０の本体部１１１の上面には前記締結クランプ１８０がかけられて横方向に押し出されるのを防止する係止突起１１５ａが形成され、前記係止突起１１５ａを中心に前記本体部１１１の一側端部と他側端部にそれぞれ前記締結クランプ１１８が臨時的にかけられるように補助係止突起１１５ｂ、１１５ｃがさらに形成される。前記補助係止突起１１５ｂ、１１５ｃの場合、本発明に係るレール締結装置を設置し解体するときに前記締結クランプ１１８を中間に臨時にかけられるようにして設置および解体作業が容易になることは変形前の実施例と同様である。

前述の構成を有する本発明の変形実施例に係るレール締結装置は、図１３に示されているようにレール１０の回転（ＦＭ）動き時にレール１０の下部フランジに密着しているガイドプレート１１０の接触部１１０ｂがレール１０の下部フランジによって上下方向に摩擦接触される。しかし、前記ガイドプレート１１０の接触部１１０ｂに垂直方向に形成された多数のスライディング突起１１６がレール１０の下部フランジとの接触面積を減らし前記下部フランジが前記接触部１１０ｂに形成されたスライディング突起１１６に沿って上下方向にスライディングされながら一次保護を受ける。

次に、前記ガイドプレート１１０の接触部１１０ｂに形成された低摩擦および耐磨耗物質のコーティング層１１７も前記レール１０の下部フランジが円滑に接触するように誘導して接触による損傷を最小化することができる。また、前記接触部１１０ｂが本体部１１１に接合された薄板形態の部材からなり、低摩擦および耐磨耗素材からなる場合には前記コーティング層１１７が損傷した以降にもレール２の下部フランジとの接触による損傷を最小化できるように３次保護を受ける。

したがって、レール１０の下部フランジと直接的に接触するガイドプレート１１０の寿命および交替周期を大幅に延長することができる。

以上で本発明の望ましい実施例を説明したが、本発明は多様な変化と変更および均等物を使用することができる。本発明は前記実施例を適切に変形して同様に応用できることが明らかである。したがって、前記記載内容は下記の特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲を限定するものではない。

１１０ ガイドプレート
１１１ 本体部
１１０ｂ 接触部
１１２ 第１支持部
１１３ 第２支持部
１１４ 第３支持部
１１５ａ 係止突起
１１５ｂ、１１５ｃ 補助係止突起
１１６ スライディング突起
１２０ レールパッド
１３０ ベースプレート
１４０ 弾性パッド
１５０ 外箱
１５１ ベースプレート
１５１ａ 貫通孔
１５２ 支持部
１５３ 補強部
１６０ 締結ボルト
１７０ 埋立管
１８０ 締結クランプ

Claims (12)

1. レールをコンクリート枕木に付着して定着させるレール締結装置において、
   レールの下側からレールを通じて伝えられる荷重を分散する第１ベースプレートと、
   前記第１ベースプレートの下側から弾性支持する弾性パッドと、
   レールの下部フランジ側面と密着するように設置されてレールの横方向動きを支持するガイドプレートと、
   レールの下部フランジを上側から押圧しながら支持する締結クランプと、
   前記締結クランプがレールの下部フランジに対する締結力を有するように前記締結クランプを上側から押圧しながら下部は前記ガイドプレートを貫通してコンクリート枕木に埋め込まれる締結ボルトと、
   前記枕木の上面と摩擦接触するように密着して設置され、前記弾性パッドとガイドプレートをマウンティングする第２ベースプレートを備えて前記第２ベースプレートの上面に前記ガイドプレートの下端面が密着するようにマウンティングし、前記レールの延在方向に直交して延びる前記第２ベースプレートの両端側にはそれぞれ前記ガイドプレートを密着して支持する支持部を備え、前記ガイドプレートを貫通する締結ボルトが連続的に貫通する貫通孔を備え、前記枕木とは別体の要素である外箱を含み、
   レールから横方向荷重が前記ガイドプレートに加わるとき、前記外箱が支持部によって前記ガイドプレートを支持しながら前記枕木との摩擦接触による抵抗で横方向荷重を減衰しその減衰した横方向荷重に対しては前記枕木と接触する平行な面上で発生するせん断荷重の形態に前記締結ボルトに作用するように誘導し、
   前記ガイドプレートに前記締結ボルトが貫通できるように形成された垂直通孔は前記外箱に形成された貫通孔よりも前記レールの延在方向に直交する方向における直径がさらに大きく形成されることを特徴とするレール締結装置。
2. 前記外箱の前記第２ベースプレートは前記レールの延在方向に直交して延びる長方形の形態からなり、前記外箱の支持部は下部に行くほど厚い幅を有するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のレール締結装置。
3. 前記外箱の支持部とガイドプレートは相互間に段差がつけられないように高さを一致させたことを特徴とする請求項２に記載のレール締結装置。
4. 前記外箱は前記支持部に対して横方向荷重が加わるとき、前記第２ベースプレートとの交接地点で破損が発生する脆弱性を補強するために、前記レールの延在方向における前記支持部の両端部から前記第２ベースプレートを連結する補強部が形成されることを特徴とする請求項２に記載のレール締結装置。
5. 前記ガイドプレートは一側端部が前記レールの下部フランジに接触する本体部と、前記本体部の一側端部の反対側に位置した他側端部から下方向に形成され側面は前記外箱の支持部に密着しながら下端面は前記外箱の前記第２ベースプレートに密着する第１支持部と、前記本体部の一側端部から下方向に形成されて前記第１ベースプレートと弾性パッドを貫通した状態で下端面が前記外箱の前記第２ベースプレートに密着する第２支持部と、前記本体部から下方向に形成されて、前記レールの延在方向における前記第１支持部の両端部に交接する形態に形成され下端面が前記外箱の補強部の上面と前記第２ベースプレートに沿って密着するように形成された第３支持部と、からなることを特徴とする請求項４に記載のレール締結装置。
6. 前記ガイドプレートの本体部の上面には前記締結クランプがかけられて横方向に押し出されるのを防止せしめる係止突起が形成されて、前記係止突起を中心に前記本体部の一側端部と他側端部にそれぞれ前記締結クランプが臨時的にかけられるようにした補助係止突起がさらに形成されることを特徴とする請求項５に記載のレール締結装置。
7. 前記第１ベースプレートおよび弾性パッドは、前記レールの延在方向における幅が前記外箱の前記第２ベースプレートの幅と同じ幅で形成されて、前記レールの延在方向に直交する方向における前記第１ベースプレートおよび弾性パッドの両端部は、前記レールの延在方向における前記外箱の両端部にそれぞれ形成された補強部の間と、前記レールの延在方向における前記ガイドプレートの両端部にそれぞれ形成された第３支持部の間に挿入できるように他の部位に比べて狭い幅で形成されることを特徴とする請求項５に記載のレール締結装置。
8. 前記レールと前記第１ベースプレートの間には絶縁のためのレールパッドがさらに設置され、前記レールパッドはレールの縦方向変形時に押し出されないように、前記レールの延在方向における前記第１ベースプレートの両端部にかけられるように下方向に突出した一対の滑り止め顎を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレール締結装置。
9. 前記ガイドプレートは、前記レールの下部フランジと接触する接触部が他の部位に比べて相対的に高い低摩擦および耐磨耗特性を有するように差別化されたことを特徴とする請求項１に記載のレール締結装置
10. 前記ガイドプレートの接触部には低摩擦および耐磨耗特性を有する物質がコーティングされることを特徴とする請求項９に記載のレール締結装置。
11. 前記ガイドプレートの接触部は低摩擦および耐磨耗特性を有する素材の薄板からなることを特徴とする請求項９に記載のレール締結装置。
12. 前記接触部には垂直な多数のスライディング突起が形成されることを特徴とする請求項１１に記載のレール締結装置。

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