JP2003148423A - フランジ結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部材に一切の追加加工を加えずに、運用時の最
大荷重を越える荷重がフランジに作用しても、フランジ
が予期しない挙動をすることのないフランジ固定構造を
提供しようとする。 【解決手段】従来の部材のフランジを拘束するフランジ
固定構造にかわって、部材のフランジのフランジ面に対
面して接するフランジ面を有する固定側フランジと、部
材のフランジの外周部と前記固定側フランジの外周部と
を結合する固定ボルトと、部材のフランジの外周部と前
記固定側フランジの外周部とを該外周部に沿って挟み込
むコの字型断面を有する結合部材と、を備えたものとし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部材のフランジを
固定するフランジ結合構造に係る。特にフランジを固定
側フランジに固定する補強構造に特徴の有るフランジ結
合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】部材の固定方法の一つとしてフランジを
用いたフランジ結合構造がある。フランジ結合構造は、
固定側フランジと固定ボルトとで構成される。固定側フ
ランジのフランジ面は、フランジのフランジ面に対面し
て接する。固定ボルトは、部材のフランジの外周部と前
記固定側フランジの外周部とを結合する。一般に、ボル
ト穴が、フランジの外周円よりも小さなピッチ円上に均
等なピッチで、フランジと固定側フランジに設けられ
る。固定ボルトは、そのボルト孔を貫通して、先端にナ
ットがねじ込まれ、フランジと固定側フランジとを結合
する。または、ボルト穴が、フランジの外周円よりも小
さなピッチ円上に均等なピッチで、フランジと固定側フ
ランジの一方に設けられる。タップ穴が、同一のピッチ
円上に均等な同一ピッチで、フランジと固定側フランジ
の他方に設けられる。固定ボルトは、そのボルト孔を貫
通して、先端をタップ穴にねじ込まれ、フランジと固定
側フランジとを結合する。フランジの寸法と固定ボルト
の数・寸法は、運用時のフランジに作用する最大荷重に
安全系数を見積もって定められる。

【０００３】ところで、部材の要素試験では、部材を試
験治具に取り付けて荷重を作用させることがある。要素
試験の試験条件によっては、フランジに運用時の最大荷
重よりも大きな荷重が作用することがある。部材が例え
ば航空機のエンジンの部材等である場合、軽量化の目的
によりフランジを含む部材の全てが必要最小限の安全係
数で設計する最適設計がなされているために、要素試験
のためにフランジ部に新たな追加加工をすると看過でき
ない強度低下を招く場合がある。また、試験結果に悪い
影響を与えないために、フランジに製品にはない加工を
加えることを嫌う場合もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のフランジ結合構
造の場合、部材の要素試験において、フランジの固定ボ
ルトが降伏して、フランジ結合構造が予期しない挙動を
することが予想される。例えば、固定ボルトが伸びたり
ちぎれたりしてしまうと、部材の要素試験の試験結果に
好ましくない影響を与える。

【０００５】本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出さ
れたもので、従来のフランジ結合構造にかわって、部材
に一切の追加加工を加えずに、運用時の最大荷重を越え
る荷重がフランジに作用しても、フランジが予期しない
挙動をすることのないフランジ結合構造を提供しようと
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る部材のフランジを拘束するフランジ結
合構造は、部材のフランジのフランジ面に対面して接す
るフランジ面を有する固定側フランジと、部材のフラン
ジの外周部と前記固定側フランジの外周部とを結合する
固定ボルトと、部材のフランジの外周部と前記固定側フ
ランジの外周部とを該外周部に沿って挟み込むコの字型
断面を有する結合部材と、を備えたものとした。

【０００７】上記本発明の構成により、固定側フランジ
のフランジ面が部材のフランジのフランジ面に対面して
接し、固定ボルトが部材のフランジの外周部と前記固定
側フランジの外周部とを結合し、コの字型断面を有する
結合部材が部材のフランジの外周部と前記固定側フラン
ジの外周部とを外周部に沿って挟み込むので、固定ボル
トが部材のフランジと固定側フランジを引き離さない様
にし、さらに結合部材が部材のフランジと固定側フラン
ジを引き離さない様にするので、部材のフランジに追加
加工をしなくても、フランジの結合強度を所望の値にま
で上げることができる。

【０００８】さらに、本発明に係るフランジ結合構造
は、前記結合部材が、前記コの字型断面の中間部で分割
された一方を断面としてもつ第一結合部材と、前記コの
字型断面の他方を断面としてもつ第二結合部材と、前記
第一結合部材と前記第二結合部材とを前記外周部に沿っ
て結合する結合ボルトとを有するものとした。上記本発
明の構成により、前記結合部材の第一結合部材が前記コ
の字型断面の中間部で分割された一方を断面としても
ち、前記結合部材の第二結合部材が前記コの字型断面の
他方を断面としてもち、結合ボルトが前記第一結合部材
と前記第二結合部材と前記外周部に沿って結合するの
で、結合ボルトを締め込むことで、結合部材が部材のフ
ランジの外周部と前記固定側フランジの外周部とを挟み
込む力を調整できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共
通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略
する。

【００１０】本発明の実施形態に係るフランジ結合構造
を説明する。図１は、本発明の実施形態の概念図であ
る。図２は、本発明の実施形態のＢ−Ｂ断面図である。

【００１１】以下、本発明の実施形態のフランジ結合構
造を、ファンダクトのマウントの強度試験装置に採用し
た場合を例にとり、説明する。最初に、ファンダクトの
マウントの強度試験装置（以下、マウント強度試験装置
という。）を説明する。マウント強度試験装置は、エン
ジンを飛行機本体に吊るマウントの強度を試験する装置
であり、試供体であるファンダクト１と油圧シリンダ３
と試供体のマウント４と共通架台５と固定座１０とから
構成される。

【００１２】ファンダクト１は、ジェットエンジンの空
気取り入れ口部であり、後部（図では下方）にコアエン
ジンを結合するためのフランジ２を有する。フランジ
は、円形フランジである。ボルト孔またはタップ穴が、
フランジの外周円より小さなピッチ円上に均等配置され
る。さらに、ファンダクト１の外周部の二箇所に航空機
本体にエンジンを吊るマウントのための座を有する。油
圧シリンダ３は、マウントに荷重を作用させるためのア
クチエータであり、伸縮ロッドの軸を水平にして配置さ
れる。マウント４は、マウント強度試験装置の試験対象
であり、ファンダクト４の座に結合され、航空機本体と
の結合部分を油圧シリンダ３の伸縮ロッドに連結され
る。共通架台５は、マウント強度試験装置を乗せる構造
体であり、上部に、油圧シリンダ３と固定座１０を乗せ
る。固定座１０は、ファンダクト１を軸を上向きにして
共通架台に乗せる座である。固定座１０は、上部に固定
側フランジ１１を有する。固定側フランジは、ファンダ
クト１のフランジに対面して接するフランジである。フ
ァンダクト１のフランジ２が固定座１０の固定側フラン
ジ１１の上面に接し、本発明の実施形態であるフランジ
結合構造により結合される。

【００１３】次に、本発明の実施形態であるフランジ結
合構造を説明する。図３は、本発明の実施形態のＣ、
Ｄ、Ｅ断面図である。フランジ結合構造は、部材（ファ
ンダクト１）のフランジ２を固定するものであり、固定
側フランジ１１と固定ボルト１２と結合部材２０とを備
える。固定側フランジ１１は、部材のフランジのフラン
ジ面に対面して接するフランジ面を有するフランジであ
る。固定側フランジは、部材のフランジの外周円と同一
の寸法の外周円を持つ。ボルト穴が、固定側フランジの
外周部に部材のフランジのピッチ円と同一ピッチ円上に
均等な同一間隔で設けられる。固定ボルト１２は、部材
（ファンダクト１）のフランジ２の外周部と前記固定側
フランジ１１の外周部とを結合するボルトである。固定
ボルト１２は、固定側フランジ１１の外周円より小さな
ピッチ円上に均等な間隔で設けられたボルト穴を貫通す
る。結合部材２０は、部材（ファンダクト１）のフラン
ジ２の外周部と前記固定側フランジ１１の外周部とを外
周部に沿って挟み込むコの字型断面を有する部材であ
り、第一結合部材２１と第二結合部材２２と結合ボルト
２３と取付ボルト２４とコマ２５とカラー２６とで構成
される。

【００１４】以下、フランジと固定側フランジの結合の
形態の異なる断面毎に、各構成を説明する。 Ｃ断面：フランジ２の下面が、固定側フランジの上面に
接する。固定ボルト１２は、六角穴付きボルトであり、
固定側フランジの下側からボルト穴を貫通し、フランジ
のタップ穴にねじ込まれる。 Ｄ断面：結合部材２０が部材（ファンダクト１）のフラ
ンジ２と前記固定側フランジと１１の外周部を挟み込
む。固定ボルト１２は、六角穴付きボルトであり、固定
側フランジのボルト穴を貫通し、結合部材２０の上部に
設けられたタップ穴にねじ込まれる。カラー２６は、中
空円柱であり、第一結合部材２１の水平部の下面とフラ
ンジ２の上面に挟まれる位置に設置され、固定ボルト１
２が貫通する。

【００１５】Ｅ断面：複数の結合部材２０が、部材（フ
ァンダクト１）のフランジ２と前記固定側フランジと１
１の外周部の複数箇所（図２では４箇所）を結合する。
第一結合部材２１は、フランジ２の外周部と固定側フラ
ンジの外周部とに沿って円弧状に延びたＬ型断面の鋼材
である。第二結合部材２２は、フランジ２の外周部と固
定側フランジの外周部とに沿って円弧状に延びた板状の
鋼材である。第二結合部材２２の固定ボルト１２の頭と
干渉する部分がＵ字形状に切り欠かれている。第一結合
部材２１と第二結合部材２２は合体して、フランジ２の
外周部と固定側フランジの外周部に沿って円弧状に延び
たコの字形状断面の鋼材となる。結合ボルト２３は、六
角穴付きボルトであり、合体した第一結合部材２１と第
二結合部材２２を結合する。結合ボルト２３は、第二結
合部材２２のボルト穴を貫通し、第一結合部材２１のタ
ップ穴にねじ込まれる。取付ボルト２４は、六角穴付き
ボルトであり、第二結合部材２２を固定側フランジ１１
の下面に固定する。取付ボルト２４は、第二結合部材２
２のボルト穴を貫通し、固定側フランジ１１のタップ穴
にねじ込まれる。コマ２５は、中実円柱であり、第一結
合部材２１の水平部の下面とフランジ２の上面に挟まれ
る位置に配置される。固定ボルト２３を締め付けると、
合体した第一結合部材２１と第二結合部材２２がコマ１
５を介して、フランジ２と固定側フランジ１１とを挟み
込む。

【００１６】次に、マウント強度試験装置とフランジ結
合構造との作用を説明する。油圧シリンダ３が、伸縮ロ
ッドを伸縮させてマウント４に所定の荷重を作用させ
る。ファンダクト１がマウント４に押されて、フランジ
２に荷重が作用する。荷重がフランジ２に作用して、フ
ランジ２の固定側フランジ１１の当接部に引っ張り荷重
または圧縮荷重が作用する。引っ張り荷重が、フランジ
２と固定側フランジ１１の合わせ面を引きはなそうとす
る。固定ボルト１２が、フランジ２と固定側フランジ１
１を結合し、さらに結合部材２０が、フランジ２の外周
部と固定側フランジ１１の外周部を挟み込んでいるの
で、フランジの設計荷重以上の荷重が作用しても、フラ
ンジ２と固定側フランジ１１は離れない。

【００１７】上述の実施形態のフランジ結合構造を用い
れば、フランジに追加加工を施すことなく、フランジと
固定側フランジを設計上の結合力以上の力でしっかりと
結合することができる。また、結合部材が第一結合部材
と第二結合部材に分かれ、結合ボルトが第一結合部材と
第二結合部材とを結合するので、結合ボルトを締めつけ
ることで結合部材が両フランジを挟む力を調整できる。

【００１８】本発明は以上に述べた実施形態に限られる
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変
更が可能である。実施例では、図３のＥ断面において、
コマがあるとして説明したがこれに限定されず、例え
ば、コマがなくてもよい。コマがない場合は、Ｅ断面で
の結合ボルトにより生じた締めつけ力はＤ断面でのカラ
ーを介してフランジに作用する。また、コマは、中実円
柱であると説明したがこれに限定されず、例えば、ばね
定数の大きい弾性体（複数に重ねられたサラバネ等）で
も良い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の部材のフラ
ンジを拘束するフランジ結合構造は、その構成により、
以下の効果を有する。固定側フランジのフランジ面が部
材のフランジのフランジ面に対面して接し、固定ボルト
が部材のフランジの外周部と前記固定側フランジの外周
部とを結合し、コの字型断面を有する結合部材が部材の
フランジの外周部と前記固定側フランジの外周部とを外
周部に沿って挟み込むので、固定ボルトが部材のフラン
ジと固定側フランジを引き離さない様にし、さらに結合
部材が部材のフランジと固定側フランジを引き離さない
様にするので、部材のフランジに追加加工をしなくて
も、フランジの結合強度を所望の値にまで上げることが
できる。また、前記結合部材の第一結合部材が前記コの
字型断面の中間部で分割された一方を断面としてもち、
前記結合部材の第二結合部材が前記コの字型断面の他方
を断面としてもち、結合ボルトが前記第一結合部材と前
記第二結合部材と前記外周部に沿って結合するので、結
合ボルトを締め込むことで、結合部材が部材のフランジ
の外周部と前記固定側フランジの外周部とを挟み込む力
を調整できる。従って、部材に一切の加工を加えずに、
運用時の最大荷重を越える荷重がフランジに作用して
も、フランジが予期しない挙動をすることのないフラン
ジ結合構造を提供できる。

【００２０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の概念図である。

【図２】本発明の実施形態のＢ−Ｂ断面図である。

【図３】本発明の実施形態のＣ、Ｄ、Ｅ断面図である。

【符号の説明】

１ 部材（ファンダクト） ２ フランジ ３ 油圧シリンダ ４ マウント ５ 共通架台 １０ 固定座 １１ 固定側フランジ １２ 固定ボルト ２０ 結合部材 ２１ 第一結合部材 ２２ 第二結合部材 ２３ 結合ボルト ２４ 取付ボルト ２５ コマ ２６ カラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部材のフランジを拘束するフランジ結合
   構造であって、部材のフランジのフランジ面に対面して
   接するフランジ面を有する固定側フランジと、部材のフ
   ランジの外周部と前記固定側フランジの外周部とを結合
   する固定ボルトと、部材のフランジの外周部と前記固定
   側フランジの外周部とを該外周部に沿って挟み込むコの
   字型断面を有する結合部材と、を備えたことを特徴とす
   るフランジ結合構造。
2. 【請求項２】 前記結合部材が、前記コの字型断面の中
   間部で分割された一方を断面としてもつ第一結合部材
   と、前記コの字型断面の他方を断面としてもつ第二結合
   部材と、前記第一結合部材と前記第二結合部材とを前記
   外周部に沿って結合する結合ボルトとを有する、ことを
   特徴とする請求項１に記載のフランジ結合構造。