(57)【要約】【課題】  合成樹脂ボルトを補強するため、内部に補強芯材をインサートした構造において、その補強芯材の容量を可及的に減じ、かつ、鉄製の従来のボルトに匹敵する強さのあるものを得んとするものである。【解決手段】  合成樹脂を射出成形して形成された螺旋を外周面に設けた螺軸部を有し、その螺軸部の内部に硬鋼線で構成され軸方向に伸びる補強芯材を埋設するとともに、その補強芯材をなす硬鋼線の端部近傍を屈曲させて少なくとも２個の屈曲部を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂を射出成形して形成された螺旋を外周面に設けた螺軸部を有し、その螺軸部の内部に硬鋼線で構成され軸方向に伸びる補強芯材を埋設するとともに、その補強芯材をなす硬鋼線の端部近傍を屈曲させて少なくとも２個の屈曲部を設けてなる合成樹脂ボルトの補強構造。
【請求項２】
外周面に螺旋を設けた螺軸部の一端に外方へ膨大させた工具係合部を設けるとともに、それら螺軸部と工具係合部との間に、螺軸部の軸芯から一側に偏した位置に軸方向へ伸びる硬質線で作られた補強芯材を配し、前記補強芯材に前記工具係合部の位置に対応させて周方向外方へ膨出させた第１屈曲部と螺軸部の位置に対応させて前記第１屈曲部と、逆に軸芯方向へ膨出させた第２屈曲部とを形成してなる合成樹脂ボルトの補強構造。
【請求項３】
請求項２において、前記補強芯材をなす硬鋼線の複数本を螺軸部の軸線の周りに配置し、それら補強芯材をなす硬鋼線に設けた前記第１屈曲部を放射方向外方へ膨出させてなる合成樹脂ボルトの補強構造。
【請求項４】
請求項２において、前記工具係合部を六角頭とし、前記補強芯材をなす硬鋼線の６本を螺軸部の軸線の周りに六角頭の各頂部に対応させて配置し、前記第１屈曲部を前記六角頭の各頂部の方向へ膨出させてなる合成樹脂ボルトの補強構造。
【請求項５】
請求項１において、前記補強芯材をなす硬鋼線を屈曲させて前記工具係合部側に位置する一端と螺軸部側に位置する他端とに少なくとも各１個の輪状屈曲部を設けてなる合成樹脂ボルトの補強構造。
【請求項６】
請求項５において、前記輪状屈曲部が、補強芯材をなす硬鋼線を屈曲させて設けた円弧部と、その円弧部の両端に連なる直線部とによって形成されている合成樹脂ボルトの補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道線路のレールを枕木へ固定するのに使用する犬釘ボルトとして好適な、合成樹脂合成樹脂ボルトの補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の犬釘ボルトは、図４で示すように、鋼鉄で作られた六角ボルトからなり、ピッチの大きい螺旋を施した螺杆の一端に、六角頭からなる工具係合部が設けられ、外面には亜鉛メッキが施され防錆してある。
【０００３】
ところで、この犬釘ボルトによって枕木へレールを固定する方式では、電車の電動機へ給電された電力がレールを通して給電施設へ還流する際、電力の一部が犬釘ボルトを通して地表へ漏電し、レールの底部を電気的に腐食させる不具合があった。
【０００４】
この改善策として、鉄鋼製の犬釘ボルトに代えて全部あるいは一部を合成樹脂製とすること
【非特許文献１】や、表面に合成樹脂製の塗料を塗布して通電しないようにすることも試みられた。
【０００５】
しかし、合成樹脂は一般に鉄鋼より強度が劣るため、犬釘ボルトをなす鉄鋼を合成樹脂で代替すると、所要の機械的強度を得るために過大な直径のボルトが必要となり、従来のボルトとの間に互換性がなくなった。そのため、合成樹脂ボルトを採用するには枕木ごと交換せざると得なくなり交換のためのコストが過大となる問題があった。
【０００６】
また、犬釘ボルトの外径をやや細く作り、その外面に合成樹脂を被覆して絶縁することも試みられたが
【特許文献１】、機械的強度を落とさないため高品質の鋼材や熱処理などの工程を付加する必要が生じる上、熱膨張係数の相違から犬釘ボルトが太陽熱で高温に熱せられたとき、合成樹脂皮膜に亀裂が入って電気絶縁性を損ねることがあった。また、重量軽減の効果も少なく重いので、作業現場における取り扱いが不便であった。
【特許文献１】特開平１１−２０１１２５号公報
【非特許文献１】日本鉄道施設協会誌ｖｏｌ．２０００−５第２８０頁「樹脂製レール締結ボルト」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明者は上記課題を解消すべく、引っ張り強度が高いことで知られたピアノその他の高度に引抜き加工された引抜鋼線をインサートして引張り強度の高い合成樹脂ボルトを製造する着想を得た。しかし、これら鋼線は表面が平滑である上、合成樹脂との接触面積が小さいため、母材たる合成樹脂との間に十分な密着が得られず、必要な引張り強度が得られないことがあった。
【０００８】
また、スパナなどの工具によって合成樹脂製の犬釘ボルトを回転させようとすると、六角頭が損傷し、工具によって与えられる回転力を補強芯材へ伝えることが難しかった。すなわち、スパナを回転させると屈曲部と螺杆の外面との間で円筒状にせん断されてしまったり、螺杆が捩じ切れてしまって所要の引張り強度を得るのが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、合成樹脂を射出成形して形成された螺旋を外面に設けた螺軸部を有し、その螺軸部の内部に硬鋼線で構成され軸方向に伸びる補強芯材を埋設するとともに、その補強芯材をなす硬鋼線の端部近傍を屈曲させて少なくとも２個の屈曲部を設けたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る合成樹脂ボルトは、母材たる合成樹脂が、比較的小さい断面積で強度の高い補強芯材によって補強されるから、軽量で引張り強度が高い上、膨張係数の相違によって合成樹脂の表面に亀裂を生じ易くなる不具合のない合成樹脂製ボルトが得られる。
【００１１】
補強芯材は引抜鋼線からなり、直線部と屈曲部とで構成され、屈曲部や螺旋部分など合成樹脂の部分で受けた外力を受ける部分の面積が大きくなり面圧が小さくなるから、比較的機械的強度の劣る樹脂部分を損傷することなく、屈曲部で支承された力が確実に補強芯材の直線部へ伝えられる。よって、屈曲部がない場合より大きな引張り力に耐えることができる。
【００１２】
さらに補強芯材は硬鋼線、ピアノ線など硬質の線材で作られ、その一部を輪の形に巻回する単純な工程によって製造できるから、合成樹脂からなる屈曲部の補強が容易で補強芯材のコストを低廉に保つことができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
軟鋼で作られたボルトに匹敵する機械的強度と、電気絶縁性とをともに備えた合成樹脂ボルトを、合成樹脂の中に強力な補強芯材をインサートすることによって得ようとする目的を、前記補強芯材として引抜鋼線を用いることによって製造工程を過度に複雑にすることなく実現したものである。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係る合成樹脂ボルトの一実施例を示すもので、具体的には鉄道レールを枕木へ固定するための犬釘ボルトである。合成樹脂ボルトたる犬釘ボルト１０は外面に螺旋を設けた螺軸部１２と、六角形をした工具係合部１４の設けられた、いわゆる六角ボルトとして構成されており、ガラス繊維で補強したエンジニアリングプラスチックを射出成形して作られている。１６は前記螺軸部１２よりやや太い軸杆１６であり、前記螺軸部１２と工具係合部１４とはこの軸杆１６を介して同軸上に連結されている。
【００１５】
合成樹脂ボルト１０をなす合成樹脂の内部には、補強芯材として、軸線方向に伸びる高度に展伸された引抜鋼線２０の６本がインサートされている。この実施例において引抜鋼線２０は１８０Kg／mm2程度の引張り強さのあるピアノ線（JISのSWP）、あるいは硬鋼線（JISのSWC）が用いられている。かくて、合成樹脂ボルト１０は母材たる合成樹脂の強度に引抜鋼線２０の大きな強度が加わり、全体として高い引張り強度が得られる。
【００１６】
補強芯材たる前記６本の引抜鋼線２０は、工具係合部１４をなす六角頭部の６個の頂部と対応させて、軸線の周りに配されており、それらは合成樹脂ボルト１０の螺軸部１２と工具係合部１４との間を結び略全長にわたって伸びている。
【００１７】
引抜鋼線２０の形状は図２で示すように、所定の長さを持つ直線状に切断された線状をなしており、その端部２１、２１において成形型の中に保持されるようになっている。引抜鋼線２０には工具係合部１４の位置に対応する一端の近傍に第１屈曲部２２と、螺軸部１２に対応する位置に第２屈曲部２３とが設けられている。
【００１８】
両屈曲部２２、２３は、図３で示すように、引抜鋼線２０の一部を輪状に巻回して作られており、この実施例では、略三角形に屈曲して構成され、端部が引張り方向へ折り返す形で、輪状に折り曲げられている。この輪状の構成をより具体的に説明すると、その輪は引抜鋼線２０の線径より僅かに小さい半径で曲げられた小円弧からなる円弧部Ｃと、その両端から接線方向に連なる直線部Ｌとの組合せＨを複数個設けることによって構成されている。
【００１９】
こうすることによって合成樹脂ボルト１０に張力が作用したとき、引抜鋼線２０は第１屈曲部２２と第２屈曲部２３とで抜け止めされるので、螺軸部１２と工具係合部１４との間に作用する張力が有効に引抜鋼線２０へ伝えられ大きな力に耐えられるようになる。また、その際に引抜鋼線２０が母材たる合成樹脂の内部を軸方向へ滑って荷重を負担することがなくなるのが避けられる。
【００２０】
前記第１屈曲部２２は図１（ａ）から明らかなように、６本の引抜鋼線２０が長手方向の略同一位置に設けられ、各第１屈曲部２２は引抜鋼線２０の位置から対応する六角頭部の頂部へ向けて巻回され放射方向外方へ伸びている。よって、工具係合部１４の位置に第１屈曲部２２を放射方向に比較的大きく作っても、六角形の頭部からはみ出すことがない。また、合成樹脂ボルト１０を緊締するとき、六角頭部に加えられる回転力は第１屈曲部２２に作用して螺軸部１２にインサートされた第２屈曲部２３へ伝達され、六角頭部と螺軸部１２をなす合成樹脂の破損が回避される。さらに、第１屈曲部２２の外面の一部が合成樹脂ボルト１０の締着面１０ａに面しているので、第１屈曲部２２の外面とナットなどの被締着部材との距離が小さく、強い締着力が得られる。
【００２１】
６本の各引抜鋼線２０に設けられる前記第２屈曲部２３は、前記第１屈曲部２２と反対の方向に、かつ略同じ形状に巻回され、かつ、それぞれ軸方向にずらせて設けられ、相互に干渉しないように螺軸部１２内に収められている。かくて、引抜鋼線２０による螺軸部１２の軸線方向の補強強さは、端部から工具係合部１４へ向かうに従って増大し、螺軸部１２のうち一番大きな張力の作用する軸杆１５との隣接部には、図１（Ｃ）で示すように、軸線の回りに６本の鋼線２０が配列され、大きな引張り力に耐えるようになる。
【００２２】
よって、犬釘ボルト１０に引張り力が作用すると、まず、母材たる合成樹脂が伸び、その伸びによって引抜鋼線２０にも引張り力が作用する。このとき引抜鋼線２０は合成樹脂より伸びが少ないため、母材たる合資樹脂との間で滑る傾向を生じるが、屈曲部２２、２３を上記円弧と直線との組合せで輪状に構成することにより、抜脱を回避することができ、母材が合成樹脂であっても犬釘ボルト１０の張力を大きく向上させることができる。
【００２３】
前記第１屈曲部２２と屈曲部２３の形状を、上述のように輪状に形成することは、発明の構成上、必須の要件ではなく、図４で示すように、引抜鋼線２０を略コ字形に折り曲げて構成してもよい。以下、変形例について説明する。なお、同図中、第１実施例の説明と重複する部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】
同図（ａ）中、引抜鋼線２０は合成樹脂ボルト１０の略全長に亘って配置され、軸線の周りに等配に６本が配置されている。ここで、第１屈曲部２２は引抜鋼線２０を合成樹脂ボルト１０の放射方向外方へ、ついで、平行に折り曲げた後、元の位置へ曲げ戻して略コ字形に屈曲させてあり、対称位置にある２本の引抜鋼線２０に属する第１屈曲部２２は同一平面上に配置される。その結果、前記円弧部Ｃと直線部Ｌとの組合せＨの４組が形成される。また、第２屈曲部２３も第１屈曲部２２と逆の方向へ略コ字形に屈曲させるが、平行に折り曲げられた部分が、対称位置にある引抜鋼線２０と干渉するので、互いに干渉を避けるべく、同図（ｂ）示すように角度がつけてある。
【００２５】
合成樹脂ボルト１０は以上のように、補強芯材として引張り強さの大きい引抜鋼線２０を用いたので、少ない鋼量で十分な引張り強度が得られるから、その重量を軽量にできる。
また、補強芯材として引張り強さの大きい反面、表面積の小さい引抜鋼線２０を用いたにも拘らず、直線部の中に円形に巻回された少なくとも２個の屈曲部、すなわち、第１屈曲部２２と第２屈曲部２３とを設けたから、引抜鋼線２０が引き抜かれることがなくなる上に、母材である合成樹脂と引抜鋼線２０との接触する面積が増し、両者が確実に密着するので十分な補強が得られる。
【００２６】
さらに、合成樹脂と引抜鋼線２０との接触面積を増加させる手段として、輪状に巻回された屈曲部の構造を採用したから、引抜鋼線２０の成形が容易であり廉価に製造できる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
上記実施例は六角ボルトの例を示したが、これに限らずスタッドボルトや六角孔付きボルトなど、多種のボルトにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本願発明の一実施例である、合成樹脂ボルトと引抜鋼線との関係を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は前記（ｂ）中のＣ−Ｃ断面図である。
【図２】補強芯材たる引抜鋼線を示すもので、（ａ）は引抜鋼線２０の正面図、（ｂ）は前記（ａ）の平面図、（ｃ）は前記（ａ）中のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は同Ｄ−Ｄ断面図である。（実施例１）
【図３】合成樹脂ボルトの一例である六角ボルトの外面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】補強芯材たる引抜鋼線の他の実施例を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。（実施例２）
【図５】従来の鉄製犬釘ボルトの外形を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  犬釘ボルト（合成樹脂ボルト）
１０ａ  締着面
１２  螺軸部
１４  工具係合部
１６  軸杆
２０  引抜鋼線（補強芯材）
２２  第１屈曲部
２３  第２屈曲部
Ｃ    円弧部
Ｌ    直線部
Ｈ    組合せ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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