(57)【要約】【課題】  継目板の側面及びレールの側面の腐食を防止して耐久性を向上させることができる接着絶縁レールの継目構造とその製造方法を提供する。【解決手段】  接着材１１は、レール２，３と継目板４，５とを接着する部材であり、レール２，３と継目板４，５との間に挟み込まれこれらを接合する。切り離し材１２は、接着材１１を剥離させる応力が作用したときに、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとに接着材１１を切り離す部材である。切り離し材１２は、継目板側接着材１１ａ又はレール側接着材１１ｂとこの切り離し材１２との接触面（境界面）において接着材１１を分離して構造的に縁を切っている。切り離し材１２は、接着材１１を剥離させる応力が作用したときに、レール２，３の側面又は継目板４，５の側面から接着材１１が剥離する前に、継目板側接着材１１ａ又はレール側接着材１１ｂをこの境界面で剥離させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールの継目部分の両側に継目板を絶縁性の接着材によって接着して、この継目部分を電気的に絶縁し接続する接着絶縁レールの継目構造であって、
前記接着材を剥離させる応力が作用したときに、継目板側接着材とレール側接着材とに前記接着材を切り離す切り離し材を備えること、
を特徴とする接着絶縁レールの継目構造。
【請求項２】
請求項１に記載の接着絶縁レールの継目構造において、
前記継目板側接着材は、前記レール側接着材よりも厚く形成されていること、
を特徴とする接着絶縁レールの継目構造。
【請求項３】
レールの継目部分の両側に継目板を絶縁性の接着材によって接着して、この継目部分を電気的に絶縁し接合する接着絶縁レールの製造方法であって、
継目板側接着材とレール側接着材との間に切り離し材が挟み込まれた積層材によって前記継目板と前記レールとを接着する接着工程を含むこと、
を特徴とする接着絶縁レールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レールの継目部分の両側に継目板を絶縁性の接着材によって接着し、この継目部分を電気的に絶縁し接続する接着絶縁レールの継目構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の接着絶縁レールの継目構造の断面図である。
図９に示す車輪Ｗは、レール１０２と回転接触する鉄道用部材であり、レール１０２のレール頭部１０２ａと接触して摩擦抵抗を受ける踏面Ｗ1と、脱輪を防止するために車輪Ｗの外周に連続して形成されたフランジ面Ｗ2とを備えている。従来の接着絶縁レールの継目構造１０１は、図９に示すようにレール１０２の継目部分の両側に継目板１０４，１０５を接着して、この継目部分を電気的に絶縁し接続している（例えば、特許文献１参照）。このような従来の継目構造１０１では、図９に示すように、レール１０２の腹部側面１０２ｇに絶縁性の接着材１１１によって継目板１０４，１０５が接着されており、レール１０２及び継目板１０４，１０５の貫通孔１０２ｄ，１０４ａ，１０５ａに絶縁性のチューブ１０６を挿入するとともにこのチューブ１０６に継目板ボルト１０７を挿入し平座金１０９を装着してナット１０８で締結し組み立てられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平9-111702号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の継目構造１０１では、図９に示すように、車輪Ｗがレール１０２の継目部分を走行すると、列車荷重によってこの継目部分に衝撃力が作用する。このため、継目板１０４，１０５の側面やレール１０２の側面に塗布されたプライマが接着材１１１とともに剥離することがある。このため、継目板１０４，１０５と接着材１１１との間に雨水が浸入して継目板１０４，１０５の側面が錆び、この継目板１０４，１０５の金属表面の保護皮膜が局部的に破壊されて孔食が発生する場合がある。そして、衝撃力Ｆによる曲げ応力が継目部分に繰り返し作用すると、孔食が発生した部分から亀裂が発生する問題点がある。
【０００５】
一方、このような孔食による亀裂の発生を防止するために、継目板１０４，１０５を厚くして強度を向上させると、この継目板１０４，１０５が大型化しレール１０２への取り付けが困難になるとともに、耐食性に優れた継目板１０４，１０５に交換するとコストが高くなってしまう問題点がある。また、継目板１０４，１０５の側面及びレール１０２の側面の腐食を防止するためにこれらの表面に防錆塗料などを塗布すると、防錆塗料に対する接着材１１１の接着力が低下してしまう問題点がある。
【０００６】
この発明の課題は、継目板の側面及びレールの側面の腐食を防止して耐久性を向上させることができる接着絶縁レールの継目構造とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、レール（２，３）の継目部分の両側に継目板（４，５）を絶縁性の接着材（１１）によって接着して、この継目部分を電気的に絶縁し接続する接着絶縁レールの継目構造であって、前記接着材を剥離させる応力が作用したときに、継目板側接着材（１１ａ）とレール側接着材（１１ｂ）とに前記接着材を切り離す切り離し材（１２）を備えることを特徴とする接着絶縁レールの継目構造（１）である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の接着絶縁レールの継目構造において、前記継目板側接着材は、前記レール側接着材よりも厚く形成されていることを特徴とする接着絶縁レールの継目構造である。
【０００９】
請求項３の発明は、レール（２，３）の継目部分の両側に継目板（４，５）を絶縁性の接着材（１１）によって接着して、この継目部分を電気的に絶縁し接合する接着絶縁レールの製造方法であって、継目板側接着材（１１ａ）とレール側接着材（１１ｂ）との間に切り離し材（１２）が挟み込まれた積層材によって前記継目板と前記レールとを接着する接着工程（＃１５０）を含むことを特徴とする接着絶縁レールの製造方法（＃１００）である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によると、継目板の側面及びレールの側面の腐食を防止して耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造の外観図であり、図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は側面図である。図２は、図１のII-II線で切断した状態を示す断面図である。
【００１２】
図１及び図２に示す継目構造１は、レール２，３の継目部分の両側に継目板４，５を絶縁性の接着材１１によって接着して、この継目部分を電気的に絶縁し接続する接着絶縁継目構造である。継目構造１は、例えば、列車の有無を検知する信号設備の一部である軌道回路としてレール２，３が使用されているときに、隣接する軌道回路との境界に設置されレール２，３を電気的に絶縁する。継目構造１は、軌道構造上の弱点箇所である絶縁継目を強化するために、レール２，３と継目板４，５とを強力な接着材１１によって一体化している。継目構造１は、図１及び図２に示すように、レール２，３と、継目板４，５と、チューブ６と、継目板ボルト７と、ナット８と、平座金９と、レール形１０と、接着材１１と、切り離し材１２と、接着材１３などを備えている。継目構造１は、図１（Ａ）に示すように、境界線Ｌによって電気的に絶縁されている。
【００１３】
図１及び図２に示すレール２，３は、車輪Ｗを案内する鉄道用部材である。レール２，３は、いずれも端部が直角に切断されており、突き合わせたレール２とレール３との間に絶縁材を挿入し、レール２，３と継目板４，５とを絶縁性の接着材１１によって結合した接着絶縁レールである。レール２，３は、いずれも同一構造であり、以下ではレール２側を中心に説明し、レール３側の部分のうちレール２側と対応する部分については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。レール２は、図２に示すように、レール頭部２ａと、レール底部２ｂと、レール腹部２ｃと、貫通孔２ｄなどを備えている。
【００１４】
図２に示すレール頭部２ａは、車輪Ｗと接触する部分であり、車輪Ｗを直接支持する頭頂面（頭部上面）２ｅなどを備えている。レール底部２ｂは、まくらぎ又は軌道スラブなどの支持体上に設置される部分であり、レール締結装置の締結ばねによって押さえ付けられる底部上面２ｆなどを備えている。レール腹部２ｃは、レール頭部２ａに作用する輪重及び押圧をレール底部２ｂに伝達するように、レール頭部２ａとレール底部２ｂとを繋ぐ部分であり、継目板４，５が接着される腹部側面２ｇなどを備えている。貫通孔２ｄは、チューブ６が貫通する孔であり、レール２の長さ方向に沿ってレール腹部２ｃに間隔をあけて形成されている。
【００１５】
図１及び図２に示す継目板４，５は、レール２，３の継目部分におけるレール腹部２ｃの両側面に継目板ボルト７によって固定されてレール２，３を接続する継目板である。継目板４，５には、長さ方向に所定の間隔をあけて図２に示す貫通孔４ａ，５ａが形成されている。継目板４，５は、鍛造、熱間押出し加工又は機械加工によって所定の寸法及び形状に製作され、焼入れ及び焼もどしの熱処理がされている。
【００１６】
図２に示すチューブ６は、レール２，３の貫通孔２ｄ，３ｄ及び継目板４，５の貫通孔４ａ，５ａに挿入される部材である。チューブ６は、レール２，３、継目板４，５及び継目板ボルト７を絶縁する筒状の絶縁材である。チューブ６は、例えば、プラスチックなどの合成樹脂によって成形されている。
【００１７】
図１及び図２に示す継目板ボルト７は、レール２，３と継目板４，５とを締結するためのボルトであり、図２に示すようにチューブ６に挿入される。図１及び図２に示すナット８は、継目板ボルト７に装着される部材であり、継目板ボルト７の雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部が形成されている。図２に示す平座金９は、継目板４，５とナット８との間に挿入される部材であり、車輪Ｗが通過するときに発生する衝撃による継目板ボルト７及びナット８の緩みを防止する。
【００１８】
レール形１０は、継目部分の前後のレール２とレール３との間の隙間に挿入してこれらのレール２，３間を絶縁する絶縁材である。レール形１０は、図１に示すレール２，３の断面形状とほぼ同一であり、図１に示すレール２とレール３との突き合わせ部の隙間に挿入可能なように薄板状に形成されている。
【００１９】
図３は、図２のIII部分を拡大して示す断面図であり、図３（Ａ）は接着前の状態の断面図であり、図３（Ｂ）は接着後の状態を示す断面図である。図４は、図２のIV部分を拡大して示す断面図であり、図４（Ａ）は接着前の状態を示す断面図であり、図４（Ｂ）は接着後の状態を示す断面図である。図５は、この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造に使用される接着シートの平面図である。
【００２０】
図２〜図４に示す接着材１１は、レール２，３と継目板４，５とを接着する部材であり、レール２，３と継目板４，５との間に挟み込まれこれらを接合する。接着材１１は、図３（Ｂ）に示すように、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとを備えている。接着材１１は、例えば、ガラスペーパーの不織布に樹脂を含浸させた成形用中間素材（プリプレグ）の接着シート１１ｃを複数積層し、図３に示すようにこれらの接着シート１１ｃを加熱硬化させて複合材料化されている。接着シート１１ｃには、図５に示すように、加熱硬化後に長さ方向に所定の間隔をあけて、チューブ６が貫通する貫通孔１１ｄが形成される。
【００２１】
図３（Ａ）に示す継目板側接着材１１ａは、継目板４，５の側面と接着してこの継目板４，５の側面を被覆し保護する部材であり、レール側接着材１１ｂはレール２，３の側面と接着してこのレール２，３の側面を被覆し保護する部材である。継目板側接着材１１ａは、継目部分を車輪Ｗが通過して接着材１１を剥離させる応力が作用したときに、レール側接着材１１ｂよりも強固な接着力を発生するように、図３（Ｂ）に示すようにこのレール側接着材１１ｂよりも厚く形成されている。例えば、継目板側接着材１１ａは接着シート１１ｃを１３枚積層して加熱硬化され形成され、レール側接着材１１ｂは接着シート１１ｃを７枚積層して加熱硬化され形成されており、複数枚の接着シート１１ｃによって接着材１１が形成されている。
【００２２】
図６は、この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造の切り離し材を接着シートに重ね合わせた状態を示す側面図である。
図２、図３及び図６に示す切り離し材１２は、接着材１１を剥離させる応力が作用したときに、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとに接着材１１を切り離す部材である。切り離し材１２は、例えば、四フッ化エチレン樹脂の粘着シートであり、図３（Ａ）に示すように接着シート１１ｃと積層して組み立てるときの位置ずれを防止するために、両面に粘着材が塗布されている。切り離し材１２は、図２及び図３に示すように、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとの間に挟み込まれており、接着シート１１ｃが加熱硬化したときにこの接着材１１と接着することによって一体化する。切り離し材１２は、図６に示すように、継目構造１に曲げ応力が大きく作用する領域（継目部分）に配置されており、下縁部が接着材１１の下縁部から僅かに露出しており、上縁部が接着材１１の中心線に一致して配置されている。切り離し材１２は、接着材１１の貫通孔１１ｄを避けるように上側の隅部が直線状に切り落とされている。切り離し材１２は、継目板側接着材１１ａ及びレール側接着材１１ｂとこの切り離し材１２との接触面（境界面）において接着材１１を分離して構造的に縁を切っている。このため、切り離し材１２は、継目部分を車輪Ｗが通過して接着材１１を剥離させる応力が作用したときに、レール２，３の側面又は継目板４，５の側面から接着材１１が剥離する前に、継目板側接着材１１ａ又はレール側接着材１１ｂをこの境界面で剥離させる。このように、切り離し材１２は、レール２，３の側面及び継目板４，５の側面から接着材１１が剥離するのを抑制する。
【００２３】
図２及び図４（Ｂ）に示す接着材１３は、レール２，３の貫通孔２ｄ，３ｄ及び継目板４，５の貫通孔４ａ，５ａとチューブ６との間の隙間に充填される部材である。接着材１３は、例えば、接着材１１と同様の成形用中間素材（プリプレグ）の接着シート１３ａをほぼ正方形状に形成して、接着材１１の貫通孔１１ｄをそれぞれ覆うように複数積層し、図４（Ｂ）に示すようにこの接着シート１３ａを加熱硬化されて形成される。接着材１３は、図４（Ａ）に示すように、接着材１１と継目板４，５との間に挟み込まれた状態で加熱されると溶け出して、図４（Ｂ）に示すように貫通孔２ｄ，３ｄ，４ａ，５ａの内周部とチューブ６の外周部との間の隙間に浸入しこの隙間に充填される。
【００２４】
次に、この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの製造方法を説明する。
図７は、この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの製造方法の工程図である。
図７に示す接着絶縁レールの製造工程＃１００は、レール２，３の継目部分の両側に継目板４，５を絶縁性の接着材１１によって接着して、この継目部分を電気的に絶縁し接続する工程である。接着絶縁レールの製造工程＃１００は、表面処理工程＃１１０と、予備加熱工程＃１２０と、プライマ塗布工程＃１３０と、密着工程＃１４０と、接着工程＃１５０と、締結工程＃１６０とを含む。
【００２５】
表面処理工程＃１１０は、レール２，３及び継目板４，５を研磨する工程である。この表面処理工程＃１１０では、レール２，３及び継目板４，５の接着面がサンドブラスト処理、ショットブラスト処理又はショットピーニング処理されてこの接着面の錆などが除去され、必要に応じてアセトンなどの溶剤によってこの接着面の油脂分が除去される。
【００２６】
予備加熱工程＃１２０は、レール２，３及び継目板４，５を予備加熱する工程である。この予備加熱工程＃１２０では、レール２，３及び継目板４，５がレール加熱機などの電気炉内で所定の温度(例えば、約50°Ｃ)まで予備加熱される。
【００２７】
プライマ塗布工程＃１３０は、レール２，３及び継目板４，５にプライマを塗布する工程である。このプライマ工程＃１３０では、レール２，３、継目板４，５、貫通孔２ｄ，３ｄ，４ａ，５ａ及びレール形１０の接着面にエポキシ一液配合樹脂やエポキシ化フェノール樹脂系のプライマなどの表面処理材が塗布されて、接着面が指触乾燥状態にされる。
【００２８】
密着工程＃１４０は、接着シート１１ｃを複数重ね合わせて切り離し材１２を間に挟み込んだ積層材をレール２，３と継目板４，５との間に密着させるとともに、接着シート１１ｃ，１３ａを複数重ね合わせた積層材をレール２，３と継目板４，５との間に密着させる工程であり、継目構造１の組立作業を実施する工程である。先ず、貫通孔２ｄ，３ｄ，４ａ，５ａにチューブ６を挿入するとともに、チューブ６に継目板ボルト７を挿入する。次に、レール２，３の突き合わせ部にレール形１０を挿入し、継目板４，５の側面に複数毎の接着シート１３ａを取り付けるとともに、レール２，３の側面と継目板４，５の側面との間に、上層及び下層が複数枚の接着シート１１ｃからなり中間層が切り離し材１２からなる積層材を挟み込む。そして、ナット８を圧締具によって所定の締め付け量で仮締めし、継目構造１が組み立てられる。
【００２９】
接着工程＃１５０は、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとの間に切り離し材１２が挟み込まれた積層材によってレール２，３と継目板４，５とを接着する工程である。先ず、加熱温度を測定するために熱伝対が装着される。次に、レール加熱器によってレール２，３を所定の温度(例えば、150°Ｃ)まで加熱して所定の硬化温度(例えば、145〜155°Ｃ)に維持して均一に加熱し、所定の硬化時間(例えば、40分)で硬化させる。
【００３０】
締結工程＃１６０は、継目板ボルト７とナット８とを所定のトルクで締結する工程である。接着材１１，１３の冷却後に、継目板ボルト７とナット８とを所定のトルク(例えば、500N・m)で本締めし、接着材１１，１３の露出部分とこの周辺にウレタン塗料などの仕上げ塗料が塗布されて、一連の製造工程が終了される。
【００３１】
次に、この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造の作用を説明する。
図８は、この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造の原理を説明するための模式図であり、図８（Ａ）は切り離し前の状態を示す模式図であり、図８（Ｂ）は切り離し後の状態を示す模式図である。以下では、レール２と継目板４とが接着材１１によって接着されている場合を例に挙げて説明する。
【００３２】
図８（Ａ）に示すように、接着材１１に切り離し材１２が挟み込まれた状態でレール２と継目板４とが接着材１１によって接合されている。この状態で継目部分を車輪Ｗが通過すると、レール２及び継目板４の下側に引っ張り応力が作用し、図８（Ｂ）に示すようにレール２と継目板４とが相対的に変位して接着材１１にせん断応力が作用する。図８（Ａ）に示すように、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとの縁を切るようにこれらの間には切り離し材１２が挟みこまれている。このため、図８（Ｂ）に示すように、継目板４と継目板側接着材１１ａとがこれらの接触面（境界面）で剥離するか、レール２とレール側接着材１１ｂとがこれらの接触面（境界面）で剥離するよりも前に、継目板側接着材１１ａ又はレール側接着材１１ｂと切り離し材１２とがこれらの接触面（境界面）で剥離する。このため、継目板４の側面が露出するのを継目板側接着材１１ａが防ぐとともに、レール２の側面が露出するのをレール側接着材１１ｂが防ぐ。その結果、継目板４と継目板側接着材１１ａとの間に雨水が浸入したり、レール２とレール側接着材１１ｂとの間に雨水が浸入したりするのが阻止されて、継目板４の側面やレール２の側面が錆びて孔食が形成されこれらが折損するのが防止される。
【００３３】
この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造とその製造方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、接着材１１を剥離させる応力が作用したときに、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとに切り離し材１２がこの接着材１１を切り離す。このため、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとに接着材１１を強制的に切り離し、剥離を誘導する剥離層として切り離し材１２を機能させることができる。また、レール２，３と継目板４，５との相対的な変位を吸収し緩和する緩衝材としてこの切り離し材１２を機能させることができる。さらに、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとに切り離されても、継目板側接着材１１ａが継目板４，５の側面を保護し、レール側接着材１１ｂがレール２，３の側面を保護するため、これらの表面のコーティング効果を長期間維持することができる。
【００３４】
(2) この実施形態では、レール側接着材１１ｂよりも継目板側接着材１１ａが厚く形成されている。このため、継目板側接着材１１ａと継目板４，５との間の接着力がレール側接着材１１ｂとレール２，３との接着力よりもより一層強固にすることができる。その結果、レール２，３よりも薄肉でありレール２，３よりも折損しやすい継目板４，５の側面を継目板側接着材１１ａによって重点的に保護することができる。
【００３５】
(3) この実施形態では、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとの間に切り離し材１２が挟み込まれた積層材によってレール２，３と継目板４，５とを接着する。このため、接着材１１の中間層に切り離し材１２を簡単に介在させて、一連の組立作業によって容易に一体成形することができる。
【００３６】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
例えば、この実施形態では、切り離し材１２として四フッ化エチレン樹脂の粘着シートを例に挙げて説明したが、四フッ化エチレン樹脂以外の粘着シートについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、継目板側接着材１１ａとレール側接着材１１ｂとの間に切り離し材１２を組立作業時に挟み込み加熱硬化させる場合を例に挙げて説明したが、組立作業前にこれらの間に切り離し材１２を予め挟み込み製造工場などでシート状に形成しておくこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造の外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図２】図１のII-II線で切断した状態を示す断面図である。
【図３】図２のIII部分を拡大して示す断面図であり、（Ａ）は接着前の状態の断面図であり、（Ｂ）は接着後の状態を示す断面図である。
【図４】図２のIV部分を拡大して示す断面図であり、（Ａ）は接着前の状態を示す断面図であり、（Ｂ）は接着後の状態を示す断面図である。
【図５】この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造に使用される接着シートの平面図である。
【図６】この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造の切り離し材を接着シートに重ね合わせた状態を示す側面図である。
【図７】この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの製造方法の工程図である。
【図８】この発明の実施形態に係る接着絶縁レールの継目構造の原理を説明するための模式図であり、（Ａ）は切り離し前の状態を示す模式図であり、（Ｂ）は切り離し後の状態を示す模式図である。
【図９】従来の接着絶縁レールの継目構造の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  継目構造
２，３  レール
４，５  継目板
６  チューブ
７  継目板ボルト
８  ナット
９  平座金
１０  レール形
１１  接着材
１１ａ  継目板側接着材
１１ｂ  レール側接着材
１１ｃ  接着シート
１２  切り離し材
１３  接着材
１３ａ  接着シート
【図１】
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【図２】
2006348633.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006348633.tif 000006
【図５】
2006348633.tif 000007
【図６】
2006348633.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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