(57)【要約】【課題】軸部に不均一な応力が発生しにくく、折損しにくい構造の軸部を有するボルトを提供すること。【解決手段】非ねじ部８と不完全ねじ部５との間に、有効径に相当する直径を有する所定長さの円筒部９を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部と、この頭部に接する首下丸み部から非ねじ部と不完全ねじ部と完全ねじ部を経て面取り部に至る軸部を有するボルトにおいて、非ねじ部と不完全ねじ部との間に、有効径に相当する直径を有する所定長さの円筒部を設けたことを特徴とするボルト。
【請求項２】
レール継ぎ目部のレール長手方向に沿ってレールを挟むように左右両側にそれぞれ継目板を配し、左右の継目板で継ぎ目部レールを挟持して継目板と継ぎ目部レールを締結するために用いる継目板締結用のボルトであって、頭部と、この頭部に接する首下丸み部から非ねじ部と不完全ねじ部と完全ねじ部を経て面取り部に至る軸部を有し、非ねじ部と不完全ねじ部との間に、有効径に相当する直径を有する所定長さの円筒部を設けたことを特徴とする継目板締結用のボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、ある部材と別の部材を締結するために広く用いられているボルトの構造に関し、特に、軸部に特徴を有するボルトの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、ボルトを用いる締結構造の一例として、継目板に使用した場合について説明する。
【０００３】
レールの接続に使用する添え板である継目板と継ぎ目部レールを締結するために、継目板締結ボルトが用いられている。レール継ぎ目部には、夏期の外気温上昇に伴う膨張を考慮して適当な隙間が設けられている。このレール継ぎ目部の締結構造としては、例えば、図２（ａ）（ｂ）に示すものが知られている。図２（ａ）（ｂ）において、まくらぎ２１上に犬くぎ２２により床板２３を固定し、床板２３上にレール２４と２５の継ぎ目部を載置して、継ぎ目部のレール長手方向に沿ってレール２４と２５を挟むように左右両側にそれぞれ継目板２６と２７を配し、左右の継目板２６と２７で継ぎ目部レール２４と２５を挟持してボルト２８とナット２９からなる締結部材により継目板２６、２７と継ぎ目部レール２４、２５を締結し、ボルト３０と板ばね３１からなる押圧構造で継目板２６と２７をレールベース部３２と３３に押圧する構造である。
【０００４】
夏期の外気温上昇に伴うレール長さ膨張量は最大数mm程度あり、図２（ａ）に示すレール継ぎ目部の間隙ｄは、基本的にこの膨張量を考慮して決められる。しかし、レール継ぎ目部に作用する力は、熱膨張による伸張力だけでなく、レール上を走行する数百トンもの巨大加重の列車による機械的な外力があり、特に、列車走行時の制動時（いわゆる、ブレーキをかけたとき）にレール継ぎ目部に作用する力は極めて大きく、場合によっては、その制動時に発生する巨大な慣性力により、継目板２６と２７がレール２４および２５とともにレール長手方向に沿って移動することがある。そのように繰り返して受ける列車荷重やレール継ぎ目部の移動により、ボルト２８が折損することがある。この場合、ボルトの軸部の構造によっては、以下に説明するように、ボルトの折損時期が早められることがある。
【０００５】
すなわち、一般に、継目板締結ボルトとしては、ボルト頭部と被締結部材である継目板との当接面積を確保するために、ボルト頭部が四角である四角ボルトまたは六角である六角ボルトのような形状のボルトが使用されることが多い。六角ボルトを使用して図３と図４（ａ）（ｂ）に示すように、接着絶縁レール（鉄道におけるロングレール軌道区間などに敷設する、列車の接近を知らせるための信号やレールの亀裂を検出するための信号を伝達する回路を形成するために用いられるレール）の継ぎ目部を締結した場合について説明する。
【０００６】
接着絶縁レールとは、図３に示すように、一方のレール３４と他方のレール３５の接合面間に一定の厚さのレール形の絶縁材３６を挿入し、図４（ａ）に示すように、レール３４または３５と継目板３７との間に一定の厚さの絶縁プレート３８を挿入し、絶縁チューブ３９を介して六角ボルト４０とナット４１と座金４２および４３により締結する構造である。ところが、継目板３７が絶縁プレート３８に当接する側の面は図４（ａ）に示すように曲面部分が多く、しかも、継目板３７の実際の長さは数メートルに及ぶことがあるので、設計どおりの正確な形状に加工することは困難であって、加工程度によっては、図５に示すように、座金４２の上側の角部のみが継目板３７に片当たりすることがある。このように片当りすると、必要な締結力を確保することができず、何度も増し締めをしなければならなくなる。
【０００７】
ところで、六角ボルト４０としては、図４（ｂ）に示すように、頭部１と軸部２からなり、軸部２は、頭部１に接する首下丸み部３から非ねじ部４と不完全ねじ部５と完全ねじ部６を経て面取り部７に至る部分から構成されるものが一般的である。図４（ｂ）に示すように、非ねじ部４と完全ねじ部６の境界にある不完全ねじ部５は直径が急激に変化している。図４（ａ）に示すように、ナット４１をボルト４０の完全ねじ部６に螺合して締め付けるとき、発生する締め付けトルクは、ボルトの軸方向に作用する引張力である軸力とボルトの呼び径の積に比例するので、完全ねじ部と非ねじ部との境界を画定し、直径が急激に変化する不完全ねじ部５のようなところには軸力の変化による不均一な応力が発生しやすいので、通常の列車走行によって、あるいは上記したような継ぎ目部の移動に伴って不完全ねじ部５付近において折損することがある。さらに、増し締め回数が増えれば、ボルトの折損が促進されることになる。
【０００８】
本発明は発明者独自の着想に基づくもので、先行技術文献情報として記載すべきものはない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、軸部に不均一な応力が発生しにくく、折損しにくい構造の軸部を有するボルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために第一の発明は、頭部と、この頭部に接する首下丸み部から非ねじ部と不完全ねじ部と完全ねじ部を経て面取り部に至る軸部を有するボルトにおいて、非ねじ部と不完全ねじ部との間に、有効径に相当する直径を有する所定長さの円筒部を設けたことを特徴としている。
【００１１】
第二の発明は、レール継ぎ目部のレール長手方向に沿ってレールを挟むように左右両側にそれぞれ継目板を配し、左右の継目板で継ぎ目部レールを挟持して継目板と継ぎ目部レールを締結するために用いる継目板締結用のボルトであって、頭部と、この頭部に接する首下丸み部から非ねじ部と不完全ねじ部と完全ねじ部を経て面取り部に至る軸部を有し、非ねじ部と不完全ねじ部との間に、有効径に相当する直径を有する所定長さの円筒部を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、非ねじ部と不完全ねじ部との間に、有効径に相当する直径を有する所定長さの円筒部を設けたことにより、この円筒部が完全ねじ部から不完全ねじ部に至る軸力の変化を緩和する緩衝ゾーンとして作用し、軸部における不均一な応力の発生を抑えるので、折損しにくくなる。
【実施例】
【００１３】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において、適宜変更と修正が可能である。
【００１４】
図１（ｂ）において、本発明のボルトは、頭部１と軸部２からなり、軸部２は、頭部１に接する首下丸み部３から非ねじ部８と、有効径に相当する直径を有する所定長さの円筒部９と、不完全ねじ部５と、完全ねじ部６を経て面取り部７に至る部分から構成されている。有効径とは、平行ねじの場合は、軸線に沿って測ったねじみぞの幅が規定上のピッチの半分であるような仮想的な円筒の直径をいい、テーパねじの場合は、テーパ面に沿って測ったねじみぞの幅がテーパ面に沿って測った規定上のピッチの半分であるような円錐の直径をいう。
【００１５】
図１（ａ）は、図１（ｂ）に示す構造の六角ボルト１０とナット１１と座金１２、１３を用いて接着絶縁レールの継目板を締結したときの断面を含む側面図である。図４（ａ）と同一構成部分には、同一参照番号を付して説明を省略する。
【００１６】
円筒部９の長さＳは、軸部の全体の長さをＬとしたとき、Ｌ×０．０５≦Ｓ≦Ｌ×０．５０の範囲であることが好ましい。Ｓ＜Ｌ×０．０５では、軸力の変化を緩和する緩衝ゾーンとしての効果が期待できず、Ｓ＞Ｌ×０．５０では非ねじ部８の長さが短くなりすぎるので、六角ボルトの形状を機械加工によって形成するのが困難になる。というのは、六角ボルトは一般に鍛造により頭部と円筒状の軸部を形成した後、軸部にねじ切り加工を施し、ねじ部先端の面取りがされるので、非ねじ部が一定以上の長さを有していなければ、鍛造加工が困難だからである。この点で、Ｌ×０．２０≦Ｓ≦Ｌ×０．３０の範囲であることがより好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明のボルトは、継続的に大きな力が付加される箇所の締結部材として好適に用いることができ、特に限定されるものではないが、継目板締結用のボルトとして好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）は本発明のボルトで接着絶縁レールの継目板を締結したときの断面を含む側面図、図１（ｂ）はそのボルトの側面図である。
【図２】図２（ａ）は従来のボルトで継目板を締結する状態を示す平面図、図２（ｂ）はその正面図である。
【図３】接着絶縁レールの側面図である。
【図４】図４（ａ）は従来のボルトで接着絶縁レールの継目板を締結したときの断面を含む側面図の一例、図４（ｂ）はそのボルトの側面図である。
【図５】従来のボルトで接着絶縁レールの継目板を締結したときの断面を含む側面図の別の例である。
【符号の説明】
【００１９】
１    頭部
２    軸部
３    首下丸み部
４    非ねじ部
５    不完全ねじ部
６    完全ねじ部
７    面取り部
８    非ねじ部
９    円筒部
１０  六角ボルト
１１  ナット
１２  座金
１３  座金
【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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