JPH06346401A

JPH06346401A - レール用継目部材

Info

Publication number: JPH06346401A
Application number: JP14037993A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Okubo; 光夫大久保; Hajime Naito; 一内藤; Akihiro Ueda; 明弘上田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】鉄道のレール同士をその長手方向に接続する
為に使用するレール用継目部材であって、軽量化により
施工性が改善され、経時によっても絶縁性能が低下した
り、ボルト等の緊締具の挿通孔の周囲に亀裂が発生した
りすることがないものを提供する。【構成】継目部材２、２は、繊維強化合成樹脂にて製
せられ、幅方向に複数個の貫通孔２４が穿設され、該貫
通孔２４に短管２５が嵌入されており、該短管２５の中
空内部が緊締具３の挿通孔２３となされており、この短
管２５は、継目部材２よりも曲げ弾性率が低い素材で形
成されている。従って、軽量であり、経時により絶縁性
能が低下することがなく、しかも、緊締具挿通孔２３の
内周壁は、柔弾性に富む素材で形成されているから、集
中応力が緊締具挿通孔２３の周囲に働いても亀裂が発生
せず、安全な継目部材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道等の分野におい
て、長手方向に隣接するレールとレールとの接続に用い
られるレール用継目部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鉄道用のレールとレールとの長
手方向の接続は、該接続箇所に継目部材を、両レールの
端部における側面部と側面部とに跨がって配設し、該継
目部材とレールの端部とを、ボルト等の緊締具を用いて
緊締することにより接続している。

【０００３】かかるレールの接続箇所は、レールの最も
弱い部分であって、列車の通過により、繰り返しの衝撃
・振動等の機械的応力が加わる為に、この部分のレール
の接続並びに補強の為に用いられる継目部材としては、
従来鋼鉄製のものが常用されていた。しかしながら、鋼
鉄製継目部材は、通常１個当たりの重量が２０〜３０Ｋ
ｇであり、重量が嵩む為にレールへの取りつけ作業性に
難点があった。

【０００４】一方、信号機や踏切警報機の設置箇所に使
用されるレールは、或る区間毎に区切って電気回路を形
成する必要があり、従って、レール用継目部材にも絶縁
特性が要求される場合がある。

【０００５】従来、この絶縁性能を有するレール用継目
部材としては、図５に示すようにレールａの側面部に配
設された継目板ｂ、ｂがレールａに接触しないように、
両者の間に合成樹脂製絶縁プレートｃ、ｃを介在させる
と共に、緊締ボルト挿通孔ｄとしては、貫通孔を予め太
めに形成して、その中に合成樹脂製絶縁筒ｅ、ｅを左右
から嵌め込み、該絶縁筒ｅ、ｅの中空内部を緊締ボルト
挿通孔ｄとなし、以て絶縁性を確保したものが知られて
いる（１９９０年１１月３０日、株式会社山海堂発行
「線路−軌道の設計・管理」第８２頁、図２．５２参
照）。尚、同図において、ｆは絶縁筒ｅの頭部に延設さ
れた鍔、ｇはワッシャ、ｈはナット、ｉはボルトであ
る。

【０００６】この絶縁性継目部材は、絶縁プレートｃや
絶縁筒ｅには合成樹脂を採用しているので、重量は鋼鉄
製に比べて若干軽くなされているが、絶縁プレートｃや
絶縁筒ｅは、列車の通過による繰り返しの衝撃・振動等
や、気温の変化によるレールの熱伸縮に起因して、経時
により磨滅・破損する場合があり、従って、絶縁性が低
下する恐れがあった。このように、従来の継目部材は絶
縁性継目部材を含めて重たい上に、絶縁性継目部材にお
いては絶縁プレートや絶縁筒の上記経時による絶縁機能
の低下が問題であった。

【０００７】そこで、本発明者等は、継目部材そのもの
を繊維強化合成樹脂で製造すれば、これらの問題点が解
消し、絶縁性を特に要求される前記用途の場合のみなら
ず、絶縁されていても支障の無い箇所に使用される継目
部材として、有用なものが得られることに着眼した。

【０００８】しかしながら、レール接続の際の緊締ボル
トは、高いトルクで締め込まれるために、継目部材の厚
さ（幅）方向に高い圧縮応力が発生すると共に、ボルト
挿通孔の周囲に該応力集中による亀裂発生が避けられな
いということが予測された。

【０００９】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来
技術の問題点の改善、即ち、軽量化して作業性、施工性
等重量物にかかわる諸問題を解消し、また、経時による
絶縁機能の低下と、ボルト等の緊締具の挿通孔の、亀裂
発生防止を図り、以て寿命が長く、長期にわたって使用
しても安全性のあるものを提供することを目的としてな
されたものである。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】本発明は、「間隔をおいて
連なるレールとレールの、端部の両側面部に跨がって配
設され、幅方向に緊締具の挿通孔が設けられてなる継目
部材であって、繊維強化合成樹脂で製せられ、幅方向に
は複数個の貫通孔が穿設され、該貫通孔に短管が嵌入さ
れて緊締具の挿通孔が形成されており、該短管は、継目
部材よりも曲げ弾性率の低い素材で製せられていること
を特徴とするレール用継目部材」をその要旨とするもの
である。

【００１１】即ち、レール用継目部材そのものを、繊維
強化合成樹脂で製造することによりり、全体の軽量化を
図ると共に、従来、鋼鉄と合成樹脂との二部材で形成さ
れていた絶縁性継目部材の、経時による絶縁性能の低下
を解消し、また、このレール用継目部材に設けられると
ころの、ボルト等の緊締具の挿通孔は、その内周壁を補
強して、応力集中による亀裂発生等を防止する為に、継
目部材よりも曲げ弾性率の低い素材で製せられた短管
を、予め穿設した貫通孔に嵌入して、その短管の中空内
部を緊締具の挿通孔としたことを骨子とする。

【００１２】請求項１記載の発明では、緊締具の挿通孔
の形成方法として、予め、継目部材の厚さ（幅）方向
に、緊締具の挿通孔よりもやや太めの径の貫通孔を設
け、上述の通り、この貫通孔内に、緊締具の挿通孔とし
ての所定の内径を具えた短管を嵌入する必要がある。し
かもこの短管は、継目部材を構成する素材よりも曲げ弾
性率の低い素材で形成されている必要がある。

【００１３】何故、曲げ弾性率の低い素材のものを選ぶ
かと言うと、次の理由による。通常、三点曲げ試験によ
る弾性率は次式１によって算出される。

【００１４】

【数１】

【００１５】ここで、Ｅｆ：曲げ弾性率（Kgf/mm²)、Ｌ
＝支点間距離(mm)、ｂ＝試験片の幅(mm)、ｈ＝試験片の
高さ(mm)、Ｆ＝荷重−たわみ曲線の初めの直線部分の任
意に選んだ点の荷重(Kgf) 、Ｙ＝荷重Ｆにおけるたわみ
(mm)である。

【００１６】いま、Ｌ³、ｂ、ｈ及びＦを一定とする
と、ＥｆとＹとは逆比例の関係にある。つまり、曲げ弾
性率が高い程たわみは小さくなり、逆に低い程たわみは
大きくなる関係にある。従って、曲げ弾性率の低い程た
わみが大きく、柔弾性に富むこととなる。

【００１７】また、請求項２記載の発明は、短管が多重
管で形成され、内側に位置する管体が外側に位置する管
体よりも曲げ弾性率の低い素材で形成されている必要が
ある。このように曲げ弾性率が相違し、しかも内側に位
置する管ほど、漸次曲げ弾性率の低い素材で製せられた
ものを配すると、多重管体にしたことにより応力が拡散
し、更に内側に位置する管体からの亀裂発生防止効果が
より大きくなるのである。ただ、多重管体とすればする
ほど、応力の拡散程度は大きくなるが、反対に加工が煩
瑣となり加工費が嵩むことになるので、もし多重管を採
用する場合は、二重管、三重管程度とするのがよい。

【００１８】本発明レール用継目部材を構成する繊維強
化合成樹脂において、使用する補強繊維としては、非導
電性繊維が推奨される。具体的には、ガラス繊維、アラ
ミド（全芳香族ポリアミド）繊維、ビニロン繊維等が挙
げられ、特に安価で且つ強度を有する点でガラス繊維が
好ましい。また、使用される繊維の形態としては、ロー
ビングが最も一般的であるが、平織、朱子織等に織り上
げたクロスや、バインダーにより不織布状にしたチョッ
プドストランドマット、サーフェイスマット、コンティ
ニュアスマット等のマット類が挙げられる。

【００１９】なかでも、クロスは一般にその繊維の方向
が、継目部材の長手方向に沿うものと、幅方向に沿うも
のとを併せ有するので、このような材料構成のものを使
用すると、緊締具の挿通孔への応力集中を分散させた
り、ボルト・ナットによる面圧への耐久性を発現させた
り点で効果的である。

【００２０】本発明の継目部材は、列車の通過による上
下方向の繰り返し荷重が加わる為、かかる過酷な状況に
対応した高い曲げ強度を必要とする。この為に、補強繊
維としては、できれば継目部材の長手方向に直線状長繊
維を配するようにした方がよい。その直線状長繊維と
は、例えばガラスロービングやガラスクロスの程度の直
線性を備えておればよく、また、長繊維とは、一般には
繊維強化合成樹脂成形品の製造に多用されるところの、
長さが３０ｍｍ以上の繊維を指すが、この場合は２５０
ｍｍ以上（図３（イ）の長さＬの略２分の１以上）の繊
維が好ましく、更に好ましくは、継目部材の端から端ま
で連続した繊維、即ち、図３（イ）の長さＬに略相当し
た長さの繊維を用いるのがよく、ロービングや織物、編
物等がこれに該当する。

【００２１】本発明における補強繊維の体積含有率とし
ては、２０〜７０％の範囲内とするのが好ましく、２０
％未満では要求される強度を発現することが困難であ
り、７０％を超えると、繊維同士を結着固定する熱硬化
性樹脂が相対的に少なくなり、やはり要求される強度の
発現が不十分となる。また、補強繊維全体に対する長繊
維の体積含有率は５０〜８０％とするのが好ましい。

【００２２】また、本発明の継目部材は、レールとの接
触面の摩擦が激しく、更にボルト等の緊締具との接触面
に高い面圧がかかるので、場合によっては該接触面にカ
ーボン繊維、或いはアラミド繊維等耐磨耗性に優れた繊
維を補強繊維とした樹脂層を、１ｍｍ以上の厚みで積層
した構造としてもよい。

【００２３】本発明において、マトリックスとなる合成
樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステ
ル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹
脂、ウレタンフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げら
れ、中でも成形性に優れ、且つ引張強度、圧縮強度、衝
撃強さ、伸長率等の物理的性質に優れているビニルエス
テル樹脂が好適である。

【００２４】本発明の継目部材の横断面の構造として
は、例えば、芯材層と表皮層との二層構造からなり、芯
材層は補強繊維で補強された軽量なポリウレタン発泡体
からなり、表皮層は、同じく補強繊維で補強されたビニ
ルエステルからなるものであってもよい。

【００２５】本発明の継目部材の形状は、例えば、図１
における２の如く、一般にレール１に接する側の上部２
１及び下部２２がレールの側面部に滑らかに沿って当接
すると共に、中央部はレールに密接しないように形成さ
れるが、かかる形状に限定されるものではない。また、
継目部材２の寸法は、例えば、図３（イ）における長さ
Ｌが約５００〜１０００ｍｍ、高さＨが約１００ｍｍ、
厚さＴが約４０ｍｍとされるが、このような平型に限定
されるものではない。また、緊締具の挿通孔の孔径、間
隔、孔数等についても、レールの設計によって決定さ
れ、限定されるものではない。

【００２６】本発明において、短管を構成する素材とし
ては、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン
−スチレン（略称ＡＢＳ）等の熱可塑性樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂をガラス繊維に含浸・混入して得た所謂
シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）もしくは
バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）等が挙げ
られる。また、短管の製造方法としては、射出成形、押
出成形、プレス成形等の方法が挙げられる。

【００２７】本発明の継目部材の製造方法としては、引
抜成形法、プレス成形法、反応射出成形法等の従来公知
の繊維強化合成樹脂成形方法が採用できる。この中で
も、生産性、積層性に優れた引抜成形法が好適である。
引抜成形法の場合について述べると、熱硬化性樹脂を含
浸させた補強繊維を引き揃えて、継目部材の横断面形状
に適合した内面形状を有する金型の中に、連続的に移送
しつつ加熱硬化させ、引き抜いた後に所定寸法に切断
し、次いで、ドリル等の穿孔具を用いて貫通孔を穿設す
る。この貫通孔の孔径は当然、緊締具の挿通孔よりも大
きくとる。次いで、別途に製造した短管をプレス機等を
用いて貫通孔に嵌入する。

【００２８】本発明における継目部材２のレール１への
取り付け固定は、図１〜図３に示すように、従来の絶縁
性継目部材のように絶縁プレートや絶縁筒は必要としな
い。即ち、図４において、継目部材２、２を、間隙１２
をおいて連なるレール１とレール１の端部１３、１３に
おける側面部と側面部とに跨がった状態で、図１及び図
２に示すように、レール１のボルト挿入孔１４と継目部
材２の緊締具の挿通孔２３の位置が重なるようにし、レ
ールの柱部１１の左右よりレール１に当てがい、ボルト
挿入孔１４及び緊締具の挿通孔２３にボルト３を挿入
し、ワッシャ４を介してナット５を螺着・緊締して固定
するのである。

【００２９】絶縁性継目部材として使用するときは、図
４に示すように、レール１とレール１との間隙１２に、
従来から使用されている断面がレール１とほぼ同一の、
例えばフェノール樹脂含浸紙等の絶縁性レール型６を介
在させ、隣接するレール同士の直接的導通を防ぐのがよ
い。

【００３０】本発明のレール用継目部材は、従来の絶縁
性継目部材の用途に好適に用いられるが、無論、普通の
継目部材として用いることも可能である。

【００３１】

【作用】本発明のレール用継目部材は、繊維強化合成樹
脂で形成されているから、軽量であり、主として非導電
性素材からなるので、経時による絶縁性能の低下の心配
がない。

【００３２】また、このレール用継目部材に設けられる
ところの、ボルト等の緊締具の挿通孔は、その内周壁を
補強されたものとする為に、継目部材よりも曲げ弾性率
の低い素材で形成された短管を、予め穿設した貫通孔に
嵌入して、その短管の中空内部を緊締具の挿通孔とした
ので、該挿通孔に応力が集中しても亀裂が発生すること
がない。

【００３３】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。実施例１

【００３４】先ず、以下に示す原材料を用い、図３に示
すような形状であって、高さＨが１００ｍｍ、厚さＴが
４０ｍｍ、長さＬが５６０ｍｍの寸法のレール用継目部
材の原材を引抜成形法により製造し、図３（イ）に示す
ように長手方向の４箇所に貫通孔２４（直径＝３０ｍ
ｍ）を穿設した。

【００３５】即ち、硬化剤が混合された液状熱硬化性樹
脂に補強繊維を浸漬し、この補強繊維を図３の継目部材
２の断面形状に適合した内面形状を備えた図示しない金
型（長さ１ｍ）に導きつつ加熱し、金型温度１６０℃、
成形速度２０ｃｍ／分で金型の長手方向に引き抜いて硬
化させ、定尺に切断した。

【００３６】このとき使用した原材料の詳細は以下の通
りである。補強繊維：旭ファイバーグラス社製ガラスロービング＃
４４５０（重量４．４５ｇ／ｍ、フィラメント径１３μ
ｍ）旭ファイバーグラス社製ガラスクロス＃６００（重量６
００ｇ／ｍ²、フィラメント径１３μｍ）旭ファイバーグラス社製炭素繊維コンティニュアスマッ
ト＃４５０（重量４５０ｇ／ｍ²、フィラメント径１３
μｍ）樹脂：ビニルエステル樹脂（エポキシアクリレート
樹脂）硬化剤：過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエー
ト）

【００３７】このときの補強繊維は、コンティニュアス
マット、ガラスクロス、ガラスロービングをこの順に繰
り返し積み重ねる如く配設しながら、上記の樹脂を供給
して加熱・硬化させたが、最上層及び最下層はマットと
なるように補強繊維を配設した。得られた継目部材の補
強繊維の含有率は５０体積％であり、繊維中の長繊維の
含有率は７５体積％（ロービング＝４５体積％のほかク
ロス）であった。

【００３８】一方、シート状の補強繊維に液状硬化性樹
脂を含浸させてＳＭＣを作成し、これを上型と下型とか
らなり、円筒形に成形可能なプレス成形金型に装着して
加熱・加圧し、短管を成形した。

【００３９】このとき使用したＳＭＣの原材料の詳細は
以下の通りである。補強繊維：旭ファイバーグラス社製チョップドストラン
ド（ガラスロービング＃４４５０を長さ２５ｍｍにカッ
トしたもの）樹脂：不飽和ポリエステル樹脂硬化剤：過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエー
ト）充填材：炭酸カルシウム

【００４０】また、このときの金型温度は、上型が１５
０℃、下型が１３５℃、加圧時間は１８０秒であった。
また、使用したＳＭＣの繊維重量含有率は２１〜２６％
であり、得られた短管の外径は３０ｍｍ、内径は２１ｍ
ｍ、曲げ弾性率は１０００Ｋｇ／ｍｍ²であった。

【００４１】次に、上記短管２５をこの貫通孔２４にプ
レス機を用いて圧入し、図１及び図３（ロ）に示すよう
な、請求項１記載の発明の継目部材２を得た。

【００４２】実施例２貫通孔２４の孔径を４３ｍｍに広げ、短管２５が、押出
成形により製せられたポリプロピレン製であって、その
外径が２７ｍｍ、内径が２１ｍｍ、曲げ弾性率が５Ｋｇ
／ｍｍ²の内管２５ａと、上記実施例１の短管と同じ素
材から製せられ、その外径が４３ｍｍ、内径が２７ｍｍ
の外管２５ｂとの二重管からなること以外は、実施例１
と同様にして図２及び図３（ハ）に示すような、請求項
２記載の発明の継目部材２を得た。

【００４３】比較例孔径２１ｍｍの貫通孔を緊締具の挿通孔としたこと以外
は実施例１と同様にして継目部材を製造した。

【００４４】上述の各実施例及び比較例で得られた継目
部材について、軽量化の度合の評価と、曲げ荷重試験を
行った。その結果を表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】尚、曲げ荷重試験は、ＪＩＳＫ７２０３に
準拠して実施した。その場合の荷重の位置及び荷重の方
向は、図４の矢印で示す通りである。

【００４７】表１の結果より明らかなように、本発明の
継目部材は、曲げ荷重については、実用上充分な程度に
改善されたものとなっている。

【００４８】

【発明の効果】本発明のレール用継目部材は、繊維強化
合成樹脂で形成されているから軽量であり、全体が非導
電性素材であるから経時による絶縁性能の低下がない。
従って、施工性が改善され、施工コストの低減を図り得
と共に、絶縁性レール用継目部材として品質に優れたも
のとなっている。

【００４９】また、このレール用継目部材に設けられる
ところの、ボルト等の緊締具の挿通孔は、その内周壁を
補強したものとする為に、継目部材よりも曲げ弾性率の
低い素材で形成された短管を、予め穿設した貫通孔に嵌
入して、その短管の中空内部を緊締具の挿通孔としたの
で、該挿通孔に応力が集中しても亀裂が発生するのを防
止できる。

【００５０】従って、長期にわたって緊締具の挿通孔の
周りに集中応力が働いても、亀裂することがなく、施工
後の保守管理に要する工数が削減され、レールの接続・
保守管理に要するコスト低減を図り得る。また、品質に
優れているから、列車の安全運行上優れたものとなって
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例を、その使用態
様とともに示す断面図である。

【図２】同上の他の実施例を、その使用態様とともに示
す断面図である。

【図３】同図（イ）は、同上に用いる継目部材の原材を
示す斜視図であり、同図（ロ）は、同図（イ）に示す継
目部材の原材に短管を嵌入して、図１に示す請求項１記
載の発明の継目部材とする過程を示す斜視図であり、同
図（ハ）は、同じく請求項２記載の発明の継目部材とす
る過程を示す斜視図である。

【図４】本発明の継目部材を用いてなされた２本のレー
ルの接続部を示す側面図であり、併せて、曲げ荷重試験
を実施する場合の荷重をかける位置と方向を示す図であ
る。

【図５】従来品の一例を、その使用態様とともに示す断
面図である。

【符号の説明】

１レール２継目部材３ボルト４ワッシャ５ナット 11 柱部 12 間隙 13 端部 14 ボルト挿入孔 23 緊締具の挿通孔 24 貫通孔 25、25a 、25b 短管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】間隔をおいて連なるレールとレールの、
端部の両側面部に跨がって配設され、幅方向に緊締具の
挿通孔が設けられてなるレール用継目部材であって、繊
維強化合成樹脂により形成され、幅方向には複数個の貫
通孔が穿設され、該貫通孔に短管が嵌入されて緊締具の
挿通孔が形成されており、該短管は、継目部材よりも曲
げ弾性率の低い素材で形成されていることを特徴とする
レール用継目部材。
【請求項２】短管が多重管体で形成され、内側に位置
する管体が外側に位置する管体よりも曲げ弾性率が低い
素材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の
レール用継目部材。