JP7153903B2 - 軌道パッドおよび軌道パッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軌道パッドおよび軌道パッドの製造方法の技術に関し、より詳細には、マクラギ上面又はタイプレートとレール底面との間に介設される軌道パッドおよび軌道パッドの製造方法に関する。

従来、鉄道の軌道には、マクラギ上面又はマクラギ上面若しくは軌道スラブ上面に設置されたタイプレートとレール底面との間に軌道パッドと呼ばれる弾性を有する薄板状のパッドが介設されている。この軌道パッドは、マクラギ又はタイプレートとレールとの間で緩衝材として機能し、車両走行に伴い、マクラギや軌道スラブ等のレールより下の軌道部材に伝わる荷重を緩和してそれらを保護するとともに、軌道で発生する振動とそれに伴う騒音を低減する等の役割を担うものである。

この種の軌道パッドの構成としては、ゴム材の上面に鋼板又は合成樹脂板が固着された構成が公知である。これらの軌道パッドは、ゴム材だけからなる軌道パッドに比べてレールとの摩擦が少なく、寒暖による伸縮や列車の加減速時に受ける力によってレールがふく進する際に、レールによって引きずられ難いという長所があり、主に、長尺レールを使用する高速鉄道用の軌道パッドとして採用されている。

例えば、従来の軌道パッドとしては、特許文献１に開示されるように、ゴム板（基板部）と、ゴム板の上面より摩擦係数が低い合成樹脂より成形される合成樹脂板（表層板部）と、を有してなる軌道パッドの構成が公知である。このような合成樹脂板付きの軌道パッドでは、鋼板付き軌道パッドと比べて、軽量化を図れるとともに、サビに起因する摩擦抵抗の低下がないので、レールのふく進により軌道パッドが引きずられたりするのを効果的に防止することができる。

しかしながら、上述した従来の合成樹脂板付きの軌道パッドでは、基板部の上面と表層板部の下面とが水平方向に沿った接合面にて固着される構成であったため、長期間の使用によりレールのふく進や列車通過時の振動を受けて基板部と表層板部との接着力が低下し、基板部と表層板部との接着部分である接合面から両者が剥離して、場合によっては分離離脱してしまうという問題があった。

特開２００７－１１３３００号公報

そこで、本発明では、軌道パッドおよび軌道パッドの製造方法に関し、前記従来の課題を解決するもので、基板部と表層板部とが接着部分にて容易に剥離するのを防止した軌道パッドおよび軌道パッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、マクラギ上面又はタイプレートとレール底面との間に介設される軌道パッドにおいて、ゴム材料より成形される基板部と、前記基板部の上面を覆うように一体に接合され、前記基板部の上面より摩擦係数が低い合成樹脂より成形される表層板部と、を具備してなり、前記基板部の長手方向端縁に形成された段部と前記表層板部の長手方向端縁に形成された下方凸部とで構成され、前記下方凸部が前記段部の上面と水平接合面にて密着して当接されるとともに前記基板部の上部側面と垂直接合面にて密着して当接され、前記水平接合面が他の水平接合面よりも低く、かつ前記段部及び前記下方凸部の長手方向端面が段差のない面一となるように形成された段差縁部を有するものである。

請求項２においては、前記表層板部は、合成樹脂としてポリアミド系樹脂が用いられるものである。

請求項３においては、請求項１又は請求項２に記載の軌道パッドの製造方法であって、長手方向寸法が軌道パッドの設定寸法よりも長い合成樹脂板の下面に接着剤を塗布する工程と、長手方向寸法が軌道パッドの設定寸法と同じ長さのキャビティを有する金型に前記合成樹脂板を載置する工程と、前記合成樹脂板が載置された金型のキャビティに基体部を形成するゴム材料を充填する工程と、前記金型を加熱加圧して、前記合成樹脂板の長手方向縁部を屈曲させて表層板部を形成した状態で、ゴム材料を加硫成形するとともに、ゴム材料が加硫成形された基板部と表層板部とを一体に接合する工程と、を有してなるものである。

本発明の効果として、基板部と表層板部とが接着部分にて容易に剥離するのを防止することができる。

本発明の一実施例に係る軌道パッドをタイプレートに挿着した状態を示した正面図である。 軌道パッドの斜視図である。 軌道パッドの平面図である。 軌道パッドの底面図である。 軌道パッドの正面図である。 軌道パッドの側面図である。 図６の拡大側面図である。 本実施例の軌道パッドの製造工程を模式的に示した断面図である。 別実施例の軌道パッドの斜視図である。

次に、発明を実施するための形態を説明する。

図１に示すように、本実施例の軌道パッド３は、鉄道軌道において軌道の長さ方向に沿って設けられたレール１の底面１ａと、タイプレート２との間に介設されて用いられる。タイプレート２は、矩形状に形成されたベース２０と、ベース２０の上面２０ａに略垂直上方に突出して一体的に配設された一対のショルダ２１・２１と、レール１の固定用の板ばね２２・２２等とで構成され、ボルト２３にてベース２０の幅方向を軌道の長さ方向に合わせてマクラギの上に固定されている。

ショルダ２１・２１は、ベース２０の幅方向（図１において紙面前後方向）に沿って延出され、所定の間隔を開けて互いに平行となるように設けられている。ベース２０の上面２０ａであってショルダ２１・２１の間には、矩形袋状で樹脂注入により固化された可変パッド２６が配設されており、可変パッド２６の上面に後述する軌道パッド３が載置され、軌道パッド３の上面（表層板部３１の上面３１ａ）にレール１が載置された状態で固定される。

板ばね２２は、ベース２０に載置されたレール１の両側位置に配置され、一端２２ａ側の上に他端２２ｂ側が重ねられた状態でショルダ２１に取り付けられている。板ばね２２は、一端２２ａ側及び他端２２ｂの重ねられた箇所に図示せぬ取付孔が穿設されており、かかる取付孔を介してショルダ２１から上方に突設されたボルト２４が挿入され、ボルト２４にナット２５が締結されて固定される。かかる状態で、一端２２ａにてレール１の底部１ａが軌道パッド３の方向に上方から押圧されることで、タイプレート２にレール１が位置決め固定される。

図２乃至図６に示すように、本実施例の軌道パッド３は、ゴム材料より成形される基板部３０と、基板部３０の上面３０ａを覆うように一体に接合され、基板部３０の上面３０ａより摩擦係数が低い合成樹脂より成形される表層板部３１と、を具備してなるものである。本実施例の軌道パッド３は、所定の設定寸法（例えば、平面視で１４０ｍｍ×１８０ｍｍ～２００ｍｍ）の平面視矩形状に形成され、基板部３０の上面３０ａと表層板部３１の下面３１ｂとが水平接合面３ａ・３ｂ及び垂直接合面３ｃを介して一体に固着されている。

基板部３０は、原料ゴムにて成形された所定の厚さ（１０ｍｍ～１２ｍｍ）のゴム板として構成され、下面３０ｂにレール１の長手方向（軌道の長さ方向）に沿って直線状に延出される複数の溝部３０ｃが形成されている。基板部３０は、長手方向（軌道の長さ方向）の縁端に側面視Ｌ字状となるように下方に切り欠きされた段部３０ｄ・３０ｄがそれぞれ形成されており、長手方向縁端に段部３０ｄ・３０ｄを有することで全体として断面視で凸形状となるように形成されている（図６参照）。なお、段部３０ｄは、後述する表層板部３１の下方凸部３１ｃとで段差縁部３２を構成している。

基板部３０の原料ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン－プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（ＵＩ）等の公知のゴム種が用いられる。これらの原料ゴムには、その他に充填剤、加硫剤、加硫促進剤、補強剤、軟化剤、可塑剤、起泡剤、ゲル化剤、加工助剤、老化防止剤等、一般に用いられる各種配合剤が配合される。

表層板部３１は、合成樹脂にて成形された所定の厚さ（１ｍｍ～２ｍｍ）の合成樹脂板として構成され、長手方向（軌道の長さ方向）の縁端に端部が下方に向けて延出された下方凸部３１ｃ・３１ｃがそれぞれ形成されており、長手方向縁端に下方凸部３１ｃ・３１ｃを有することで全体として断面視で下方に開口したコ字形状となるように形成されている（図６参照）。なお、下方凸部３１ｃは、上述した基板部３０の段部３０ｄとで段差縁部３２を構成している。

表層板部３１は、上面３１ａがレール１の底面１ａと接触されるため、上面３１ａにおいて基板部３０の上面３０ａと比べて表面硬度が高く、摩擦係数が低い合成樹脂より成形される。合成樹脂としては、機械的強度に優れ耐熱性が強化されたエンジニアリングプラスチックの一種であるポリカーボネート系樹脂やポリアミド系樹脂などを用いることができる。中でも、耐衝撃性、耐摩擦・摩耗性、耐油性などに優れるという点でポリアミド系樹脂（６ナイロン、６，６ナイロン）が好ましく用いられる。

特に、合成樹脂としてのポリアミド系樹脂は、摩擦係数（例えば、６ナイロンにおいて静摩擦係数０．１６、動摩擦係数０．１４）が鋼板（例えば、ＳＵＳ４３０において静摩擦係数０．１３、動摩擦係数０．２０）より低いため軌道パッド３に載置されたレール１が滑り易く、比重（例えば、６ナイロンにおいて１．１４）が鋼板（例えば、ＳＵＳ４３０において７．７５）に比べて低いため軌道パッド３の軽量化を図ることができる。また、合成樹脂（熱可塑性樹脂）の中で溶融温度が高く、後述する加硫温度で溶融しない。

図２、図６及び図７に示すように、本実施例の軌道パッド３は、長手方向端縁に基板部３０と表層板部３１との水平方向の接合面である水平接合面３ｂが他の水平接合面３ａよりも低くなるように形成された段差縁部３２が設けられている。段差縁部３２は、軌道パッド３の長手方向の両端縁にそれぞれ形成されており、具体的には、基板部３０の段部３０ｄと段部３０ｄと対応する表層板部３１の下方凸部３１ｃとで構成されている。

段差縁部３２は、基板部３０の段部３０ｄの上面と表層板部３１の下方凸部３１ｃの下面とが水平接合面３ｂにて密着して当接されるとともに、下方凸部３１ｃの内側側面が基板部３０の上部側面と垂直接合面３ｃにて密着して当接されており、段部３０ｄ及び下方凸部３１ｃの長手方向端面が段差のない面一となるように形成されている。なお、軌道パッド３は、段差縁部３２以外の他の箇所では、基板部３０の上面３０ａと表層板部３１の下面３１ｂとが水平接合面３ａにて密着して当接されている。

段差縁部３２は、レール１の載置面である表層板部３１の上面３１ａから水平接合面３ｂまでの距離Ｌ２が、段差縁部３２以外の他の箇所での表層板部３１の上面３１ａから水平接合面３ａまでの距離Ｌ１よりも大きく（Ｌ１＞Ｌ２）、軌道パッド３に載置されたレール１に対してより低位置に設けられるようにレベル設定されている。このとき、距離Ｌ１は表層板部３１の所定の厚さ（１ｍｍ～２ｍｍ）と同じであり、距離Ｌ２は少なくとも距離Ｌ１より大きく（２ｍｍ～５ｍｍ）なるように設定されている。

次に、軌道パッド３の製造方法について、以下に説明する。
図８に示すように、本実施例の軌道パッド３の製造方法としては、長手方向寸法が軌道パッド３の設定寸法よりも長く表層板部３１を形成する合成樹脂板３１Ｍの表面に接着剤を塗布する工程と、長手方向寸法が軌道パッド３の設定寸法と同じ長さのキャビティ４０ａを有する金型４（固定型４０）に合成樹脂板３１Ｍを載置する工程と、合成樹脂板３１Ｍが載置された金型４（固定型４０）のキャビティ４０ａに基板部３０を形成するゴム材料３０Ｍを充填する工程と、金型４を加熱加圧して、合成樹脂板３１Ｍの長手方向縁部を屈曲させて表層板部３１を形成した状態でゴム材料３０Ｍを加硫成形するとともに、ゴム材料３０Ｍが加硫成形された基板部３０と表層板部３１とを一体に接合する工程等とを有してなる。

軌道パッド３を加硫成形するための金型４は、一方の固定型４０と他方の可動型４１等とで構成され、固定型４０にゴム材料３０Ｍ及び合成樹脂板３１Ｍが充填されるキャビティ４０ａが形成されている。キャビティ４０ａは、軌道パッド３の設定寸法に合わせて短手方向寸法：１４０ｍｍ、長手方向寸法：１８０ｍｍ～２００ｍｍ、厚さ（深さ）寸法：１１ｍｍ～１４ｍｍとなるように設定されている。また、可動型４１には、基板部４０の下面３０ｂに設けられる溝部３０ｃに対応した図示せぬ成形用凸部が形成されている。

金型４は、固定型４０のキャビティ４０ａのキャビティ面を砥石、ペーパー、又はダイヤモンド等で磨いて鏡面又は半鏡面とする鏡面仕上げが施されたものが好ましく用いられる。このようにキャビティ４０ａが鏡面仕上げされた金型４を用いることで、後述する軌道パッド３を加硫成形する際に、合成樹脂板３１Ｍの表面にキャビティ面の表面凹凸が転写されないようにして、軌道パッド３の上面（表層板部３１の上面３１ａ）の平滑性を向上させることができる。

合成樹脂板３１Ｍに接着剤を塗布する工程では、表層板部３１の下面３１ｂに相当する合成樹脂板３１Ｍの表面を脱脂処理した後に、公知の加硫用接着剤が一面に塗布される。合成樹脂板３１Ｍとしては、所定の合成樹脂を公知の方法（射出成形等）で成形されたものが用いられる。合成樹脂板３１Ｍは、長手方向寸法において軌道パッド３の設定寸法（１８０ｍｍ～２００ｍｍ）よりも表層板部３１の長手方向の両縁端の2つの下方凸部３１ｃ・３１ｃの分（１ｍｍ～４ｍｍ×２）だけ長くなるように形成されている。

合成樹脂板３１Ｍを載置する工程（図８（ａ）参照）では、表層板部３１の上面３１ａに相当する合成樹脂板３１Ｍの表面を下方（キャビティ方向）に向けた状態で、合成樹脂板３１Ｍがキャビティ４０ａに載置される。このとき、合成樹脂板３１Ｍの長手方向寸法がキャビティ４０ａの長手方向寸法よりも長いため、合成樹脂板３１Ｍの中央部が下方に湾曲した状態でキャビティ４０ａの中央に位置決めして収容される。

ゴム材料３０Ｍを充填する工程（図８（ａ）参照）では、合成樹脂板３１Ｍが収容されたキャビティ４０ａに所定量のゴム材料３０Ｍが収容される。ゴム材料３０Ｍとしては、所定の原料ゴムを主成分としてその他の各種配合剤と所定の配合量にて配合してゴム組成物を調製し、密閉式混練機やオープンロール等を用いて充分に混練したものが用いられる。その後、可動型４１を移動させて金型４が閉じられることで、キャビティ４０ａに充填されたゴム材料３０Ｍによって合成樹脂板３１Ｍが押圧され、長手方向縁部がキャビティ４０ａの形状に沿って屈曲されて表層板部３１が形成される（図８（ｂ）参照）。

ゴム材料３０Ｍを加硫成形する工程（図８（ｃ）参照）では、金型４を所定の圧力にて加圧するとともに、加硫温度（約１５０℃～２００℃）及び時間（約５～３０分）をコントロールして加硫速度を調整しながらゴム材料３０Ｍを加硫成形させる。やがて、ゴム材料３０Ｍの加硫反応が終了すると、基板部３０の上面３０ａと表層板部３１の下面３１ｂとが接合界面として水平接合面３ａ・３ｂ及び垂直接合面３ｃを介して一体に固着された軌道パッド３が得られる。

以上のように、本実施例の軌道パッド３は、タイプレート２とレール１の底面１ａとの間に介設される軌道パッド３において、ゴム材料より成形される基板部３０と、基板部３０の上面３０ａを覆うように一体に接合され、基板部３０の上面３０ａより摩擦係数が低い合成樹脂より成形される表層板部３１と、を具備してなり、長手方向端縁に基板部３０と表層板部３１との水平方向の接合面である水平接合面３ｂが他よりも低くなるように形成された段差縁部３２を有するため、基板部３０と表層板部３１とが接着部分にて容易に剥離するのを防止することができるのである。

すなわち、本実施例の軌道パッド３は、長手方向端縁に基板部３０と表層板部３１との水平方向の接合面である水平接合面３ｂが他よりも低くなるように形成された段差縁部３２が設けられることで、従来の合成樹脂板付きの軌道パッドの構成とは異なり、基板部３０と表層板部３１との接着部分である水平接合面３ａ・３ｂにて充分な接着強度を有するため、長期間の使用によりレール１のふく進や列車通過時の振動を受けて基板部３０と表層板部３１との接着力が低下するのを防止することができ、両者が容易に剥離することがない。

特に、段差縁部３２は、基板部３０の長手方向縁端に形成される段部３０ｄと、表層板部３１の長手方向端縁に形成される段部３０ｄと対応する下方凸部３１ｃとで構成されるため、レール１の軌道の長さ方向である長手方向に沿ったレール１のふく進に対して表層板部３１が剥離したりずれたりするのを効果的に防止することができる。

また、段差縁部３２の長手方向端面が面一となるように形成されるため、端面より表層板部３１等が突出することなく、軌道パッド３の長手方向端面の耐久性を向上することができる。

なお、軌道パッド３の構成としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

すなわち、上述した実施例（図２等）の軌道パッド３は、所定の設定寸法の平面視矩形状に形成された構成について説明したが、軌道パッド３の形状はこれに限定されず、例えば、図９に示すように、長手方向の両端部の一部が外側方向に突出され下方（基板部３０において表層板部３１に対して反対方向）に屈曲された突起部３３・３３が設けられた形状となるように構成されてもよい。なお、かかる場合であっても、上述した実施例と同様に、突起部３３には長手方向端縁に基板部３０と表層板部３１との水平方向の接合面である水平接合面３ｂが他の水平接合面３ｂよりも低くなるように形成された段差縁部３２が設けられる。

１ レール
１ａ 底面
２ タイプレート
３ 軌道パッド
３ａ 水平接合面
３ｂ 水平接合面
３ｃ 垂直接合面
４ 金型装置
２０ 基板
２１ ショルダ
２２ 板ばね
２２ａ 一端
２２ｂ 他端
２３ ボルト
２４ ボルト
２５ ナット
３０ ゴム部
３０ａ 上面
３０ｂ 下面
３０ｃ 溝部
３０ｄ 段部
３０Ｍ ゴム材料
３１ 表層板部
３１ａ 上面
３１ｂ 下面
３１ｃ 下方凸部
３１Ｍ 合成樹脂板
３２ 段差縁部

Claims (3)

1. マクラギ上面又はタイプレートとレール底面との間に介設される軌道パッドにおいて、
   ゴム材料より成形される基板部と、
   前記基板部の上面を覆うように一体に接合され、前記基板部の上面より摩擦係数が低い合成樹脂より成形される表層板部と、を具備してなり、
   前記基板部の長手方向端縁に形成された段部と前記表層板部の長手方向端縁に形成された下方凸部とで構成され、前記下方凸部が前記段部の上面と水平接合面にて密着して当接されるとともに前記基板部の上部側面と垂直接合面にて密着して当接され、前記水平接合面が他の水平接合面よりも低く、かつ前記段部及び前記下方凸部の長手方向端面が段差のない面一と なるように形成された段差縁部を有することを特徴とする軌道パッド。
2. 前記表層板部は、合成樹脂としてポリアミド系樹脂が用いられる請求項１に記載の軌道パッド。
3. 請求項１又は請求項２に記載の軌道パッドの製造方法であって 、
   長手方向寸法が軌道パッドの設定寸法よりも長い合成樹脂板の下面に接着剤を塗布する工程と、
   長手方向寸法が軌道パッドの設定寸法と同じ長さのキャビティを有する金型に前記合成樹脂板を載置する工程と、
   前記合成樹脂板が載置された金型のキャビティに基体部を形成するゴム材料を充填する工程と、
   前記金型を加熱加圧して、前記合成樹脂板の長手方向縁部を屈曲させて表層板部を形成した状態で、ゴム材料を加硫成形するとともに、ゴム材料が加硫成形された基板部と表層板部とを一体に接合する工程と、
   を有してなることを特徴とする軌道パッドの製造方法。

Images