JP2012061873A - 耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】キャップ30に穴32を形成し、この穴32にネジ溝32aを形成しておくことで、ファスナ部材24にキャップ30を確実かつ容易に位置決めして取り付け、取付後においてもキャップ30の脱落を確実に防止する。そして、緩止め部60により、キャップ30がファスナ部材24から緩むのを防止する。これにより、耐雷性能を確実に確保したうえで、作業性を向上させて製造コストを抑えるとともに、作業者によらず安定した品質でキャップ30を取り付けることを可能とする。また、キャップ30は、樹脂で形成するのが量産性、軽量化等の面で好ましい。
【選択図】図1
Description
ファスナ部材は、ピン状のファスナ本体を、互いに固定すべき二つの部材の双方に形成された貫通孔に挿入し、その先端部を固定金具で固定することで、二つの部材を締結する。
また、キャップ6は、図13(a)に示すように、接着剤9で第二の部材3に取り付けられたり、図13(b)に示すようにゴム(絶縁材料)10で外周をカバーしているため、取付現場において、接着作業、ゴム10の塗布作業が必要であり、作業の手間がかかる。航空機の翼1の内部は、言うまでもなく空間が狭く、奥まった位置において上記したような作業を行うのは作業性が非常に悪い。しかも、このようなファスナ部材4は、翼1の全体に数千〜数万箇所設けられるため、作業性の悪化はコスト上昇に直結する。
さらに、上記したような作業は、いわゆる手作業であり、作業者によって、施工品質にばらつきが出やすく、これは信頼性にも影響する。
このように、キャップに形成されたネジ穴にファスナ部材をねじ込んで螺合させることで、キャップをファスナ部材に対して容易かつ確実に中心に位置決めして取り付けることができる。そして、緩止め部により、キャップがファスナ部材から緩むのを防止することで、耐雷性能を確実に維持できる。
この場合、ネジ部またはネジ穴に、軸部の軸線方向に沿ったシーラント排出溝を形成することもできる。これにより、ファスナ部材をキャップのネジ穴にねじ込んだときに、ネジ穴に充填されたシーラント剤の余剰分をネジ穴からシーラント排出溝を通して押し出すことができる。
さらに、キャップの開口端側において、キャップの径方向におけるシーラント剤の厚さが、予め定められた以上の寸法とするのが好ましい。これにより、キャップが脱落した際にも、シーラント剤のみによって耐雷性能を確保することができる。
なお、このような耐雷ファスナは、翼に限らず、航空機の機体においても適用可能である。
また、キャップに、キャップを作業者が手で回すための摘まみ部を突出形成しても良い。このとき、摘まみ部は、キャップに対して連結部を介して連結され、連結部は、摘まみ部をつまんでキャップをファスナ部材の先端部にねじ込んでいき、その締付けトルクが予め定めたレベルに到達したときにねじ切れるようにすれば、キャップの締付けトルクを容易に管理できる。
図1は、本実施の形態における耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法を適用した航空機の機体を構成する翼の一部の断面図である。
この図1に示すように、翼20は、その外殻が、例えば炭素繊維と樹脂との複合材料であるCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)や、アルミ合金等の金属材料からなる翼パネル(第一の部材)21になって形成されている。翼20の内部に設けられる、補強のための構造材や燃料タンク、各種の機器が、アルミ合金等の金属材料により形成されたステー等の部材(第二の部材)22を介して翼パネル21に固定されている。そして、ステー等の部材22は、ファスナ部材24によって翼パネル21に取り付けられている。
ファスナ本体25およびカラー26は、強度の面から一般に金属材料により形成される。ピン状をなしたファスナ本体25は、先端部にネジ溝(ネジ部)25aが形成され、後端部は先端部側より拡径したテーパ状の拡径部25bとされている。このファスナ本体25は、翼パネル21および部材22を貫通して形成された孔21a、22aに翼20の外側から挿入され、後端部の拡径部25bを孔21aのテーパ面に突き当てた状態で、先端部を翼20の内方に突出させる。
カラー26は、筒状で、その内周面にはファスナ本体25のネジ溝25aに噛み合うネジ溝26aが形成されている。このカラー26は、翼20の内方に突出したファスナ本体25のネジ溝25aにねじ込まれる。これによって、翼パネル21と部材22とは、ファスナ本体25の拡径部25bとカラー26とによって挟み込まれ、部材22が翼パネル21に固定されている。
なお、この状態で、ファスナ本体25の先端部25cは、カラー26よりも翼20の内周側に突出し、さらに、ネジ溝25aの一定長をカラー26から翼20の内周側に露出させている。
また、ファスナ本体25への雷の直撃を防ぐために、ファスナ本体25は、その表面を樹脂等の絶縁材料でコーティングするのが好ましい。
図2、図3に示すように、キャップ30は、断面円形で、一端部30a側のみが開口し、他端部30b側に向けてその内径および外径が漸次縮小する形状とされている。このキャップは、PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)、ポリイミド、PEEK(ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂)、ナイロン樹脂等の絶縁性を有した樹脂により形成するのが好ましい。
そして、ストレート部36aとテーパ部36bが隣接する部分の角部36c、テーパ部36bと穴32とが隣接する部分の角部36dは、所定の曲率半径を有したR形状とされている。
このようにして、キャップ30の内周面36は、ストレート部36aから角部36c、テーパ部36b、角部36dへと、スムーズに連続する面とされている。これにより、キャップ30内にシーラント剤34を充填する際に、シーラント剤34に空気を巻き込んだり、内周面36(特に角部36c、36d等)においてシーラント剤34に空隙ができたりするのを防ぐようになっている。
このとき、キャップ30内に充填されたシーラント剤34が、キャップ30の一端部30aの開口部から溢れ出てくる。キャップ30内の全域にシーラント剤34が均等に行き渡るよう、シーラント剤34がキャップ30の全周から溢れ出るのが好ましい。このため、キャップ30の一端部30aの表面37は平滑面であるのが好ましく、また、一端部30aの内周縁部38は、バリやカエリ等が生じないように形成するのが好ましい。
ファスナ本体25に、キャップ30を押し付けていくと、キャップ30の内部には穴32が形成されているので、ファスナ部材24をキャップ30の中心に確実かつ容易に位置決めできる。これにより、キャップ30とファスナ部材24とがずれて、キャップ30とファスナ部材24との間の間隙が場所によって狭くなることもなく、ファスナ部材24がキャップ30に直接接触してしまうことも防止できる。
このとき、穴32内にシーラント剤34が充填されていると、穴32にファスナ本体25の先端部25cが挿入される。さらにキャップ30のねじ込みにともなってファスナ本体25が穴32内に侵入してくると、穴32内のシーラント剤34の行き場がなく、シーラント剤34の圧力が高まってファスナ本体25の先端部を穴32の所定の深さまで挿入できないこともある。
そこで、キャップ30の穴32の内周面には、少なくとも一箇所、穴32の中心軸方向に沿って延びるシーラント排出溝33を形成するのが好ましい。図2、図3の例では、2本のシーラント排出溝33が穴32に形成されている。もちろん、シーラント排出溝33を3本以上形成することも可能である。
このように、穴32にシーラント排出溝33を形成しておくことで、穴32にファスナ本体25の先端部が挿入されてくると、これに伴い、穴32内の余剰のシーラント剤は、シーラント排出溝33を通して穴32から押し出されるようになっている。これにより、穴32内のシーラント剤34に空隙が残存するのを防ぐとともに、穴32へのファスナ本体25の挿入、つまりファスナ部材24へのキャップ30の取り付けを容易に行うことができる。
また、充填したシーラント剤34が硬化すれば、このシーラント剤34も、キャップ30のファスナ部材24への固定効果を発揮する。
このようにしてキャップ30が装着されたファスナ部材24が耐雷ファスナである。
この目的のため、キャップ30とシーラント剤34との接着力が、シーラント剤34とファスナ部材24との接着力より弱くなるよう、シーラント剤34の材料を選定するのが好ましい。このようにキャップ30とシーラント剤34との接着力が、シーラント剤34とファスナ部材24との接着力より弱ければ、キャップ30に衝撃等が加わった場合にも、キャップ30がシーラント剤34から剥離してキャップ30のみが脱落し、ファスナ部材24はシーラント剤34によって覆われた状態を維持するので、耐雷性能を維持できる。
例えば、キャップ30を作業者が工具でねじ込む場合、図2、図3に示すように、キャップ30の他端部30bの頭部30cを、工具形状に対応した六角形状、六角穴形状等とすることができる。
また、キャップ30を作業者が手でねじ込む場合、図4に示すように、キャップ30の外周面30dに、スリット加工、あるいはローレット加工、ダイヤカット加工等を施し、滑り止めとすることができる。もちろん、図4の例では、キャップ30の外周面30d全体にスリット加工が施されているが、その一部のみに施すようにしても良い。さらに、図5に示すように、キャップ30の他端部30bに、周方向に間隔を隔てて複数個所(2箇所以上)の突起35を形成しても良い。突起35の数や形状等は何ら問うものではない。
そして、緩止め部60により、キャップ30がファスナ部材24から緩むのを防止することで、耐雷性能を確実に維持できる。
また、キャップ30をファスナ部材24にねじ込んでしまえば、シーラント剤34の硬化を待つ必要はなく、キャップ30の取り付けを迅速に行うことができる。
これにより、絶縁性を確実に確保したうえで、作業性を向上させて製造コストを抑えるとともに、作業者によらず安定した品質で取り付けることができる。
また、キャップ30は、樹脂で形成することで、量産が容易となり、製造コストを抑えるとともに、量産により肉厚を管理しやすく、キャップ30の軽量化を図ることもできる。
このようにすると、ファスナ本体25を穴32にねじ込んでいき、ネジ溝25aが、ネジ溝32aのネジピッチがP1からP2に変わる部分に到達すると、その嵌め合いがきつくなる。
これにより、ファスナ本体25とキャップ30の摩擦を増大させてキャップ30の緩みを防止することができる。
この場合も、ファスナ本体25を穴32にねじ込んでいき、ネジ溝32aが、ネジ溝25aのネジピッチがからに変わる部分に到達すると、その嵌め合いがきつくなる。これにより、ファスナ本体25とキャップ30の摩擦を増大させてキャップ30の緩みを防止することができる。
これによってもキャップ30の緩みを防止できる。
例えば、図12に示すように、翼20の内部側でファスナ本体25に装着されるカラー26の外周面にネジ溝26bを形成し、このネジ溝26bに、キャップ30の内周面に形成されたネジ溝32cをねじ込むようにしても良い。
さらには、ファスナ部材24のファスナ本体25の先端部に形成されたネジ溝25aにキャップ30をねじ込む構成に限らず、キャップ30をファスナ本体25の先端部に嵌め合う構成とすることも可能である。その場合、例えば、ファスナ本体25の先端部の外周面に、周方向に連続する溝または凸条を形成し、キャップ30の穴32に、ファスナ本体25の溝に係合する凸状や突起、またはファスナ本体25の凸状に係合する溝を形成し、キャップ30をファスナ本体25に嵌め合わせる構成とすることも可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
Claims (10)
- 航空機の機体を構成する第一の部材に第二の部材を締結するため、前記第一の部材および前記第二の部材を貫通するとともに、前記第一の部材および前記第二の部材側の少なくとも一方に突出する軸部を有するファスナ部材と、
前記ファスナ部材の前記軸部を覆うように取り付けられる絶縁性材料からなるキャップと、を備え、
前記軸部の外周面にネジ部が形成され、
前記キャップは、その内周面の中心部に、前記軸部の前記ネジ部に螺合するネジ穴が形成され、前記ネジ穴に前記ネジ部が螺合した状態で、前記ネジ穴以外の部分において前記ファスナ部材の前記軸部との間に間隙を隔てた状態で取り付けられ、
前記キャップが前記ファスナ部材から緩むのを防止する緩止め部が形成されていることを特徴とする耐雷ファスナ。 - 前記緩止め部として、前記ネジ穴に、前記軸部の軸線方向に沿って延び、前記軸部を形成する材料よりも柔らかい材料または前記キャップを形成する材料と同材質で形成されたセルフロック部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の耐雷ファスナ。
- 前記ネジ穴に、前記軸部の軸線方向に沿って延びる溝が形成され、前記溝に前記セルフロック部材が嵌め込まれていることを特徴とする請求項2に記載の耐雷ファスナ。
- 前記緩止め部として、前記ネジ穴のネジ溝が、前記ネジ穴への前記軸部の挿入方向手前側は前記ネジ部と等しいネジピッチで形成され、挿入方向奥側は、前記ネジ部よりも狭いネジピッチで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の耐雷ファスナ。
- 前記緩止め部として、前記ネジ穴は、前記ネジ穴への前記軸部の挿入方向手前側から挿入方向奥側に向けて、その内径が漸次縮小することを特徴とする請求項1に記載の耐雷ファスナ。
- 前記緩止め部として、前記軸部の前記ネジ部のネジ溝が、当該軸部の先端部は前記ネジ穴と等しいネジピッチで形成され、前記軸部の基端部側は前記ネジ穴よりも狭いネジピッチで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の耐雷ファスナ。
- 前記緩止め部として、前記キャップと前記ファスナ部材を貫通するピンを備えることを特徴とする請求項1に記載の耐雷ファスナ。
- 前記間隙に絶縁性のシーラント剤が充填されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。
- 前記ネジ部または前記ネジ穴に、前記軸部の軸線方向に沿ったシーラント排出溝が形成されていることを特徴とする請求項8に記載の耐雷ファスナ。
- 前記キャップの前記開口端側において、前記キャップの径方向における前記シーラント剤の厚さが、予め定められた以上の寸法とされていることを特徴とする請求項8に記載の耐雷ファスナ。
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