JP2018080835A - キャップ、およびキャップを用いた固定構造部 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素で生産性が良く、低コストの構造により、ファスナからのキャップの脱落を防止する。
【解決手段】キャップ３１は、構造材３に形成された貫通穴３ａに挿通されたファスナ５と、ファスナ５の先端部に締結されるカラー７とによって、構造材３同士を固定する固定構造部５１に適用され、ファスナ５の先端部５ａおよびカラー７を包囲するように装着される。キャップ３１本体の、雌螺旋係合部３３ａよりも奥側の内周面には、ファスナ５およびカラー７ならびに構造材３の表面との間に形成される空間に充填されて硬化する充填材に対して係合する充填材係合部３３ｂが形成され、充填材係合部３３ｂは、キャップ３１本体の中心軸線回りに旋回する雌ネジ状の螺旋形状を呈し、その螺旋方向が雌螺旋係合部３３ａとは逆である。
【選択図】図１０

Description

本発明は、航空機の重ね合わせられた構造材をファスナで固定する固定構造部において、上記ファスナを覆うように装着される樹脂製のキャップ、およびキャップを用いた固定構造部に関するものである。

航空機の機体は、例えばアルミ合金等の金属材料やＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等の複合材によって構成されており、各構造材は、多数のファスナを用いた固定構造部によって互いに固定されている。このような固定構造部の一例として、重ね合わせた複数の構造材に貫通穴を形成し、この貫通穴に金属製のファスナを挿通させ、ファスナの先端部にナット状のカラーを締結することによって複数の構造材同士を固定するものがある。

さらに、ファスナの先端部およびカラーを包囲するように、樹脂製のキャップを設ける場合がある。このキャップは、航空機に着雷した場合に、構造材と金属製のファスナやカラーとの間でスパークが発生することを防止するために用いられる。特に、燃料タンクの内面側にファスナ先端部およびカラーが位置する場合には、このようなキャップが有用である。

特許文献１には、このようなキャップを用いた固定構造部が開示されている。同文献では、キャップ内にガスを封入することによってスパークの発生を防止している。

ところが、特許文献１に記載のキャップは、その外周に塗布されたシーラントによって固定されているだけであり、これではキャップの固定の信頼性に欠け、脱落のおそれがある。
特に、航空機は、その運用中に、地上では高温（例えば１００℃）となり飛行時には低温（例えば−６０℃）となるといった過酷な温度変動を受ける。そのため、このような温度変動が生じる場合であってもキャップが脱落しないように固定することが要求される。

これに対して、特許文献２および特許文献３には、ファスナとキャップとを直接螺合させて固定する発明が開示されている。具体的には、キャップの内周に、ファスナ先端の雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を形成し、ファスナの先端とキャップとを螺合することによってキャップを固定する発明が開示されている。

米国特許第４９０５９３１号明細書 米国特許第６１３５６９１号明細書 特開２０１０−２５４２８７号公報

しかしながら、このようにキャップをファスナの先端部に直接螺合して固定する構造は、ファスナの先端部を延長し、この延長した部分の雄ネジ部にキャップを螺合する必要がある。即ち、既存のファスナよりも長い特殊サイズのファスナを用いることになり、コストの増大を招いてしまう。しかも、ファスナの先端部が延長されるので、これを覆うキャップの軸線方向寸法も増大してしまい、周辺構造材との干渉リスクが高まるとともに、重量が増加する問題がある。

さらに、特許文献２および特許文献３に開示されているキャップは、キャップを少なからず良好にファスナに固定して脱落を防止できるものの、長期間に亘る使用によってネジ結合が緩み、キャップがファスナから脱落してしまう懸念がある。
ファスナとキャップとの間には硬化性の充填材（シーラント等）が充填され、ファスナとキャップとの間を接着結合させることによって耐雷性の向上とキャップの緩み防止が図られているが、キャップの材質として充填材との接着性の良い高価な材料を選択したり、キャップの表面に密着性を高めるような処理（ブラスト処理、シボ加工等）を行ったりしなればならず、この点もキャップの製造コストを高める原因となっていた。

一方、上記のようにファスナとキャップとの間に充填材が充填されるため、キャップをファスナに装着した時に、キャップの中に充填された充填材が外に食み出してキャップの周囲に付着してしまうことが多い。
例えば、燃料タンクの内面側に設けられたキャップの周囲に充填材が付着したままになっていると、この付着した充填材が燃料タンク内に剥がれ落ちて燃料と共に燃料フィルタに入り、燃料フィルタを詰まらせてしまう懸念がある。このため、膨大な数のキャップを全数点検し、付着した充填材を拭き取る作業が必要であり、この作業に多大な工数が費やされていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡素で生産性が良く、製造コストが安価な構造により、ファスナからの脱落を防止することができるキャップ、およびキャップを用いた固定構造部を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の第１の態様に係るキャップは、航空機の重ね合わされた複数の構造材に形成された貫通穴に挿通されたファスナと、該構造材の表面から突出した前記ファスナの先端部に締結されるカラーとによって、前記構造材同士を固定する固定構造部に適用され、前記ファスナの前記先端部および前記カラーを包囲するように装着されるキャップであって、前記構造材の表面と前記カラーとの間に挟装され、その周囲に雄ネジ状の雄螺旋係合部が設けられたキャップ係合用ワッシャと、前記ファスナの先端部および前記カラーに対して非係合状態で被装されるとともに、その開口端部側の内周面に、前記キャップ係合用ワッシャの前記雄螺旋係合部に螺合する雌ネジ状の雌螺旋係合部が設けられたキャップ本体と、を具備していることを特徴とする。

前記構成のキャップによれば、ファスナとカラーとキャップ係合用ワッシャの上からキャップ本体を被装し、このキャップ本体を捻ることにより、キャップ本体の雌螺旋係合部をキャップ係合用ワッシャの雄螺旋係合部に係合させ、キャップ本体をファスナに対して固定することができる。

キャップ本体は、キャップ係合用ワッシャにのみ係合し、ファスナとカラーに対しては係合しないため、従来のように先端部を延長した特殊サイズのファスナにキャップを直接螺合して固定する必要がなく、既存の短いファスナを用いてコストの増大や重量増加を抑えるとともに、キャップ本体と周辺構造材との干渉リスクを低減させ、簡素で安価な構成によってファスナからキャップ本体が脱落することを防止することができる。

しかも、キャップ本体がキャップ係合用ワッシャに係合されると同時に、キャップ本体がファスナおよびカラーに対して同心状に位置決め固定されるため、キャップ本体の内部に充填材を充填する場合には、充填材が硬化するまでキャップ本体を保持する必要がない。したがって、充填材の硬化中にキャップ本体がファスナに対して軸心ずれを起こしたり、ファスナから脱落してしまったりすることを防止することができ、キャップ本体の装着作業性を大幅に向上させることができる。

前記構成のキャップにおいて、前記キャップ本体の、前記雌螺旋係合部よりも奥側の内周面には、前記ファスナおよび前記カラーならびに前記構造材の表面との間に形成される空間に充填されて硬化する充填材に対して係合する充填材係合部が形成され、該充填材係合部は、前記キャップ本体の中心軸線回りに旋回する雌ネジ状の螺旋形状を呈し、その螺旋方向が前記雌螺旋係合部とは逆であることが好ましい。

このように、キャップ本体の内周面に、充填材に対して係合する充填材係合部を形成することにより、この充填材係合部が、硬化した充填材に係合する。この状態で、例えばキャップ本体の雌螺旋係合部がキャップ係合用ワッシャの雄螺旋係合部に対して緩む方向に回ろうとすれば、キャップ本体の充填材係合部が硬化した充填材に対して締まる方向に回ることになる。反対の場合も同様である。このため、キャップ本体はファスナおよびカラーに対して正逆どちらの方向にも回転することができなくなり、これによってキャップ本体の緩みが確実に防止される。

前記構成のキャップにおいて、前記キャップ係合用ワッシャの前記雄螺旋係合部と前記キャップ本体の前記雌螺旋係合部は複数条設けられていることが好ましい。
このように雄螺旋係合部と雌螺旋係合部とを複数条設けることにより、キャップ係合用ワッシャに対してキャップ本体を取り付ける時におけるキャップ本体の回転角度を小さくすることができ、キャップ本体の着脱性を向上させることができる。

また、本発明の第２の態様に係る固定構造部は、航空機の重ね合わされた複数の構造材に形成された貫通穴に挿通されたファスナと、該構造材の表面から突出した前記ファスナの先端部に締結されるカラーと、前記ファスナの前記先端部および前記カラーを包囲するように装着されるキャップと、を備え、前記ファスナおよび前記カラーによって前記構造材同士を固定する固定構造部であって、前記キャップは、前記構造材の表面と前記カラーとの間に挟装され、その周囲に雄ネジ状の雄螺旋係合部が設けられたキャップ係合用ワッシャと、前記ファスナの先端部および前記カラーに対して非係合状態で被装されるとともに、その開口端部側の内周面に、前記キャップ係合用ワッシャの前記雄螺旋係合部に係合する雌ネジ状の雌螺旋係合部が設けられたキャップ本体と、を具備していることを特徴とする。

前記構成の固定構造部によれば、前述した本発明の第１の態様に係るキャップと同様な作用・効果を得ることができる。

以上のように、本発明に係るキャップ、およびキャップを用いた固定構造部によれば、簡素で生産性が良く、製造コストが安価な構造により、ファスナからのキャップの脱落を防止することができる。

本発明の第１参考実施形態に係る固定構造部およびキャップを示す縦断面図である。 ファスナおよびカラーと、キャップとの間に充填剤が充填された状態を示す縦断面図である。 図１中のキャップを単体で示す縦断面図である。 キャップの成形型を構成する中子型の斜視図である。 キャップおよび成形型の分解斜視図である。 射出成形中のキャップおよび成形型の縦断面図である。 射出成形後に第２の中子型が抜脱される状態を示す縦断面図である。 第２の中子型に続いて第１の中子型が抜脱される状態を示す縦断面図である。 外型が開かれてキャップが取り出される状態を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る固定構造部およびキャップを示す縦断面図である。 図１０中のキャップ係合用ワッシャを単体で示す斜視図である。 図１０中のキャップ本体を単体で示す縦断面斜視図である。 本発明の第２参考実施形態に係るキャップの装着方法を示す固定構造部およびキャップの縦断面図である。 キャップの装着工程の流れを示すフローチャートである。 本発明の第３参考実施形態に係るキャップの装着方法を示す固定構造部およびキャップの縦断面図である。

以下に、本発明の複数の実施形態について説明する。
［第１参考実施形態］
まず、本発明の第１参考実施形態について、図１〜図９を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１参考実施形態に係る固定構造部１およびキャップ９を示す縦断面図である。
固定構造部１は、本実施形態では航空機の燃料タンク周りに適用され、重ね合わされた構造材３，３に形成された貫通穴３ａにワッシャ４を介して挿通されたファスナ５と、構造材３，３の表面から突出したファスナ５の先端部５ａに対して２枚のワッシャ８を介して締結されたナット状のカラー７と、ファスナ５の先端部５ａおよびカラー７を包囲するように装着された樹脂製のキャップ９とを備えている。

構造材３，３としては、例えば航空機の外板、ストリンガ、リブ、スパー等が挙げられ、アルミ合金等の金属材料やＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）とされた複合材料が用いられる。図１において、構造材３の一側面３ｂ側（同図において下方側）が燃料タンク外となり、構造材３の他側面３ｃ側（同図において上方側）が燃料タンク内となる。

ファスナ５は、アルミ合金やチタン合金等の金属製であり、中心軸線ＣＬ方向に延在する軸部５ｂと、この軸部５ｂの基端部側に設けられた頭部５ｃとを備えている。軸部５ｂは、典型的には円筒形状とされており、中心軸線ＣＬ方向の寸法は、重ね合わされた構造材３，３にワッシャ４，８およびカラー７を加えた軸線方向の寸法よりも長くなっている。
頭部５ｃの直径は軸部５ｂの直径よりも大きく、且つ、構造材３に形成された貫通穴３ａの直径よりも大きい。これにより、頭部５ｃは、貫通穴３ａに入り込まずに、ワッシャ４を介して構造材３の一側面３ｂ側にて係止される。そして、軸部５ｂの先端部５ａ側には、カラー７を螺結するための雄ネジ溝５ｄが形成されている。

カラー７もアルミ合金やチタン合金等の金属製であり、中心軸線ＣＬ方向に貫通穴が形成された円筒形状とされている。カラー７の貫通穴を画成する内周面には、ファスナ５の雄ネジ溝５ｄに対応する雌ネジ溝７ａが形成されており、これにより、ファスナ５とカラー７とが螺合されるようになっている。

キャップ９は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等の絶縁性のある樹脂材料によって射出成形されており、一端側に開口が形成された開口端部９ａを有し、他端側に底部９ｂを有するカップ形に形成されている。キャップ９の外周部９ｃは、底部９ｂから開口端部９ａに向かって拡径する形状となっている。ただし、外周部９ｃの形状はこれに限定されるものではなく、同一径とされた円筒形状であってもよい。

キャップ９は、ファスナ５の先端部５ａおよびカラー７に対して非係合状態で被装される。即ち、キャップ９は、ファスナ５やカラー７に対して直接的に固定されるものではなく、図２に示すように、ファスナ５およびカラー７ならびに構造材３，３の他側面３ｃとの間に形成される空間に隙間なく充填されて硬化するシーラント１１（充填材）に対して機械的に係合するようになっている。

シーラント１１としては、典型的にはシリコン系の絶縁材料が用いられ、航空機の燃料タンクに用いる場合には燃料タンク用シーラントが用いられる。なお、シーラント１１に代えて耐薬品性に優れた接着剤のようなものを用いることも考えられる。シーラント１１は、後述するようにキャップ９の内周面９ｅに形成された充填材係合部９１の溝の内部に入り込んで硬化する。これにより、キャップ９とシーラント１１とが機械的に係合して結合される。

このように、金属等の導電性材料で構成されたファスナ５およびカラー７を、絶縁材料であるキャップ９で包囲するとともに、キャップ９の内部に絶縁材料であるシーラント１１を充填することによって、着雷時において燃料タンク内にスパークが発生することを防止できる。

図３にも示すように、キャップ９の内周面９ｅには、シーラント１１に係合する充填材係合部９１が形成されている。この充填材係合部９１は、キャップの中心軸線ＣＬ（即ちファスナ５の中心軸線ＣＬ）回りに旋回する雌ネジ状の螺旋形状を呈している。

詳しくは、充填材係合部９１は、中心軸線ＣＬ方向で内周面９ｅのキャップ内部側（奥側）の領域に形成された螺旋係合部９１ａ（第１の螺旋係合部）と、同じく中心軸線ＣＬ方向で内周面９ｅのキャップ開口端部９ａ側の領域に形成された螺旋係合部９１ｂ（第２の螺旋係合部）とを具備している。
螺旋係合部９１ｂは、螺旋係合部９１ａよりも大きな内径を有し、且つ、その螺旋方向が螺旋係合部９１ａとは逆になっている。本実施形態では、例えば螺旋係合部９１ａが左ネジ（逆ネジ）とされ、螺旋係合部９１ｂが右ネジ（正ネジ）とされているが、この２つのネジの方向関係は反対であってもよい。

また、螺旋係合部９１ａと螺旋係合部９１ｂは、共にキャップ９の開口端部９ａ側に向かって内径が大きくなるテーパーねじ状であり、螺旋係合部９１ｂの最小内径は、螺旋係合部９１ａの最大内径以上に設定されている。例えば、本実施形態では、螺旋係合部９１ａの最大内径と螺旋係合部９１ｂの最小内径とが同一径となっている。
さらに、螺旋係合部９１ａと螺旋係合部９１ｂは、共に複数条設けられている。例えば、本実施形態では、螺旋係合部９１ａと螺旋係合部９１ｂが、それぞれ円周方向に９０度の間隔で４条ずつ設けられている。

次に、上記構成の固定構造部１の組立方法について説明する。
先ず、重ね合わされた構造材３，３に形成された貫通穴３ａに、ワッシャ４を通したファスナ５の軸部５ｂを先端部５ａ側から挿通させる。そして、構造材３，３の他側面３ｃから突出した先端部５ａに対して、ワッシャ８を環装した上でカラー７を螺合させ、所定のトルクで締結する。これにより、重ね合わされた構造材３，３同士が固定される。

そして、キャップ９の内部にシーラント１１を所定量だけ充填した上で、ファスナ５の先端部５ａおよびカラー７を包囲するようにキャップ９を被装する。キャップ９を、その開口端部９ａが構造材３の他側面３ｃに当接するまで押し込む際に、キャップ９の内部に充填されたシーラント１１がファスナ５およびカラー７の周囲に流動し、キャップ９の内周面９ｅと構造材３の他側面３ｃとで囲まれた領域内にシーラント１１が隙間なく充填される。その後、この状態にて保持することにより、シーラント１１が硬化し、シーラント１１に対してキャップ９が機械的に結合される。

本実施形態によれば、以下の作用効果が奏される。
キャップ９は、ファスナ５の先端部５ａおよびカラー７に対して非係合状態で被装され、キャップ９の内周面９ｅに形成した雌ネジ状の螺旋形状を呈する充填材係合部９１（９１ａ，９１ｂ）をシーラント１１と係合させて、キャップ９とシーラント１１とを機械的に結合することができる。
このため、キャップ９とファスナ５の先端部５ａとを直接螺合させる従来の構成（特許文献２および３参照）を採用することなく、キャップ９をファスナ５およびカラー７に対して堅固に固定することができる。

したがって、従来のように先端部を延長した特殊サイズのファスナにキャップを直接螺合して固定する必要がなく、既存の短いファスナを用いてコストの増大や重量増加を抑えるとともに、キャップ９と周辺構造材との干渉リスクを低減させることができる。

キャップ９の内周面９ｅに形成された雌ネジ状の充填材係合部９１は、キャップ９の内部側の領域に形成される螺旋係合部９１ａと、キャップの開口端部９ａ側の領域に形成される螺旋係合部９１ｂとを備えて構成されており、螺旋係合部９１ｂの螺旋方向と螺旋係合部９１ａの螺旋方向とは逆になっている。

キャップ９の内部に充填されたシーラント１１が硬化すると、この硬化したシーラント１１は、図２に示すように、キャップ９の螺旋係合部９１ａに螺合する第１の雄ネジ部分１１ａと、螺旋係合部９１ｂに螺合する第２の雄ネジ部分１１ｂとが一体化したものとなる。
この状態で、例えばキャップ９の螺旋係合部９１ａがシーラント１１の第１の雄ネジ部分１１ａに対して緩む方向に回ろうとすれば、同時にキャップ９の螺旋係合部９１ｂがシーラント１１の第２の雄ネジ部分１１ｂに対して締まる方向に回ることになる。回転方向の正逆関係が反対の場合も同様である。
このため、キャップ９は硬化したシーラント１１に対して正逆どちらの方向にも回転することができなくなり、これによってキャップ９の緩みを確実に防止することができる。

発明者らは、キャップ９の内周面９ｅに一方向のみの螺旋形状を有する充填材係合部を形成してシーラント１１との密着力（接着力）のみで結合させた場合と、本実施形態のようにキャップ９に内周面９ｅに正逆両方向の螺旋係合部９１ａ，９１ｂを形成してシーラント１１と結合させた場合とで、キャップ９を緩めるのに必要なトルクを計測する実験を行った。

この実験に際しては、キャップ９をシーラント１１を用いて装着後、常温下にて４８時間放置し、シーラント１１を完全に硬化させた状態でトルクレンチを用いて緩みトルクの計測を行った。また、一方向のみの螺旋形状を有する充填材係合部を形成したキャップ９には、その内面にブラスト処理またはシボ加工を行い、内面に細かい凹凸を形成してシーラント１１との接着性を高めた。

その結果、一方向のみの螺旋形状を有する充填材係合部を形成したキャップを緩めるのに必要なトルクは、ＰＥＥＫで形成されたキャップ９が最も高い１６０〜１７０ｃＮ・ｍという値を示した。
一方、正逆両方向の螺旋係合部９１ａ，９１ｂを有する充填材係合部９１を形成したキャップ９の場合は、その材質がシーラント１１との密着性が良くないＰＯＭであり、しかもブラスト処理またはシボ加工を行っていないにも拘わらず、３６０ｃＮ・ｍ以上という高数値を記録した。

このように、正逆両方向の螺旋係合部９１ａ，９１ｂを形成したキャップ９の緩みトルクが高数値になる理由は、キャップ９の材質や内周面９ｅの処理の有無に拘わらず、硬化したシーラント１１の第１の雄ネジ部分１１ａまたは第２の雄ネジ部分１１ｂのいずれかが専断破壊されるまでキャップ９が緩まない（脱落しない）ためである。
これに対して、一方向のみの螺旋形状を有する充填材係合部を形成したキャップでは、シーラント１１との密着性（接着性）のみで緩みを防止しているため、シーラント１１との接着が剥離した時点で緩んでしまい、緩みトルクが大幅に低い数値となる。

したがって、キャップ９の内周面９ｅに正逆両方向の螺旋係合部９１ａ，９１ｂを形成した場合には、キャップ９の材質として、シーラント１１との接着性が悪くても安価なＰＯＭ等を用いることができる。しかも、キャップ９の内周面９ｅにシーラント１１との接着性を高めるべくブラスト処理やシボ加工等を行わなくてもよい。このため、キャップ９の製造コストを低減させることができる。
このように、簡素で生産性が良く、製造コストが安価な構造により、ファスナ５からの脱落を防止可能なキャップ９を提供することができる。

また、キャップ９の螺旋係合部９１ａと螺旋係合部９１ｂは、共にキャップ９の開口端部９ａ側に向かって内径が大きくなるテーパーねじ状であり、螺旋係合部９１ｂの最小内径は、螺旋係合部９１ａの最大内径以上に設定されている。
このため、射出成形部品であるキャップ９の成形後において、螺旋係合部９１ａと螺旋係合部９１ｂを成形する後述の中子型を容易に抜き取ることができ、この点でもキャップ９の生産性を高めることができる。

さらに、螺旋係合部９１ａと螺旋係合部９１ｂは、それぞれ複数条（例えば４条）設けられているため、キャップ９の射出成形後に螺旋係合部９１ａと螺旋係合部９１ｂを成形する中子型を容易に抜き取ることができる。これは、複数条化された螺旋係合部９１ａ，９１ｂのリード角が急になり、少ない回転角度（４条の場合は９０度程度）で中子型を抜き取ることができるためである。このため、キャップ９の生産性をより向上させることができる。

図４は、キャップ９の成形型を構成する中子型の斜視図である。また、図５と図６は、キャップ９およびその成形型を示している。ここで、図５においては図面に向かって上側、図６においては図面に向かって右側が、それぞれキャップ９の抜き方向となっている。

キャップ９の成形型２１は、キャップ９の外周面を成形する外型２２，２３と、キャップ９の充填材係合部９１（９１ａ，９１ｂ）を成形する中子型２４，２５と、を具備して構成されている。中子型２４（第１の中子型）は螺旋係合部９１ａを成形し、中子型２５（第２の中子型）は螺旋係合部９１ｂを成形する部分である。

外型２２は凡そ箱状を呈しており、キャップ９の外周部９ｃおよび底部９ｂを成形する椀状のキャビティ２２ａと、イジェクトピン２７の摺動穴２２ｂとを備えている。また、外型２３は外型２２のキャビティ２２ａを閉塞するように被装されるが、キャビティ２２ａと同軸となる位置に中子型２４，２５の挿通穴２３ａが形成されている。

一方、中子型２４は、略円錐台形状の螺旋成形部２４ａと、この螺旋成形部２４ａの中心部から抜き方向側に延びる円柱部２４ｂとを備えている。そして、この円柱部２４ｂの周囲に、略円筒状の中子型２５が密に、且つ円柱部２４ｂ回りに回転自在、および軸方向にスライド自在に軸装されている。つまり、中子型２５は中子型２４に対して抜き方向側に同軸状に配置されている。中子型２５の先端部には螺旋成形部２５ａが形成されている。
そして、後述するように、中子型２５は、キャップ９の射出成形後に中子型２４を残して先にキャップ９から抜脱可能であり、この中子型２５の抜脱後に中子型２４が抜脱されるようになっている。

上記のように構成された成形型２１を用いてキャップ９を射出成形する場合は、図６に示すように、外型２２，２３を閉じた状態で内部に中子型２４，２５を組み込み、図示しない射出孔からキャビティ２２ａの内部に樹脂材料を射出して成形を行う。この時、外型２２のキャビティ２２ａによってキャップ９の外周部９ｃと底部９ｂとが成形され、中子型２４と２５とによって、キャップ９の螺旋係合部９１ａと９１ｂとがそれぞれ成形される。

キャップ９の射出成形後は、図７に示すように、外型２２，２３が閉じられたままの状態で、まず中子型２５を反時計回りに回転させてキャップ９の螺旋係合部９１ｂから取り外し、外型２２，２３の外部に取り出す。
次に、図８に示すように、中子型２４を時計回りに回転させてキャップ９の螺旋係合部９１ａから取り外し、外型２２，２３の外部に取り出す。この時には、キャップ９の内部側の領域に形成された螺旋係合部９１ａの内径に対して、キャップ９の開口端部９ａ側の領域に形成された螺旋係合部９１ｂの内径が大きいために、螺旋係合部９１ａを成形した中子型２４（螺旋成形部２４ａ）を螺旋係合部９１ｂに干渉させることなく容易に抜き取ることができる。このため、生産性が良い。
そして最後に、図９に示すように、外型２２，２３を開き、イジェクトピン２７を外型２２のキャビティ２２ａ内に突出させて外型２２のキャビティ２２ａからキャップ９を押し出してキャップ９の完成となる。

このような成形型２１によれば、螺旋方向が異なる螺旋係合部９１ａと螺旋係合部９１ｂとを同時にキャップ９に成形可能にし、キャップ９の生産性を高めることができる。しかも、中子型２５は中子型２４に対して同軸状に配置されているため、キャップ９の螺旋係合部９１ａと９１ｂとを精度良く同軸状に形成することができる。

［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。
図１０は、本発明の第１実施形態に係る固定構造部５１およびキャップ３１を示す縦断面図である。

固定構造部５１は、第１参考実施形態における固定構造部１と同様に、重ね合わされた構造材３，３に形成された貫通穴３ａにファスナ５が挿通され、構造材３，３の表面から突出したファスナ５の先端部５ａに、専用のキャップ係合用ワッシャ３２を介してナット状のカラー７が締結されている。そして、ファスナ５の先端部５ａと、キャップ係合用ワッシャ３２と、カラー７とを包囲するように樹脂製のキャップ本体３３が被装される構造となっている。

キャップ３１は、上記のように構造材３，３の表面とカラー７との間に挟装される専用のキャップ係合用ワッシャ３２と、キャップ本体３３と具備したものである。
図１１にも示すように、キャップ係合用ワッシャ３２は、一般のワッシャと同じく、その中心部にファスナ５が通る貫通穴３２ａが形成されている。また、周囲には浅いリード角が付いたフィン状の雄螺旋係合部３２ｂが一体的に形成されている。この雄螺旋係合部３２ｂは、不連続な雄ネジ状のネジ山として機能するものであり、例えば円周方向に１２０度間隔で３つ設けられている。したがって、雄螺旋係合部３２ｂは３条のごく短い雄ネジと見做してよい。

一方、キャップ本体３３は、図１２に示すように、第１参考実施形態におけるキャップ９と概ね同じ形状を有しており、キャップ９と同様にＰＴＦＥやＰＥＥＫ、ＰＯＭ等の絶縁性のある樹脂材料によって射出成形される。このキャップ本体３３は、ファスナ５の先端部５ａおよびカラー７に対しては非係合状態で被装されるが、その開口端部側の内周面に形成された雌ネジ状の雌螺旋係合部３３ａが、キャップ係合用ワッシャ３２の雄螺旋係合部３２ｂに螺合することによってファスナ５の先端部５ａおよびカラー７を覆うように固定される。雌螺旋係合部３３ａは３条の短い雌ネジとなっている。

さらに、キャップ本体３３の、雌螺旋係合部３３ａよりも奥側の内周面には充填材係合部３３ｂが形成されている。この充填材係合部３３ｂは、キャップ本体３３の中心軸線回りに旋回する雌ネジ状の螺旋形状を呈し、その螺旋方向が雌螺旋係合部３３ａとは逆になっている。本実施形態では、例えば雌螺旋係合部３３ａが右ネジ（正ネジ）とされ、充填材係合部３３ｂが左ネジ（逆ネジ）となっている。この第１実施形態では、充填材係合部３３ｂがキャップ本体３３の高さ方向のほぼ中間部に短い幅で２〜３条の螺旋溝状に形成されているが、より幅広く形成してもよい。この充填材係合部３３ｂは、ファスナ５およびカラー７ならびに構造材３の表面との間に形成される空間に充填されて硬化する図示しないシーラントに対して機械的に係合する。

次に、上記構成の固定構造部５１の組立方法について説明する。
先ず、重ね合わされた構造材３，３に形成された貫通穴３ａにファスナ５の軸部５ｂを先端部５ａから挿通させる。そして、構造材３，３の他側面３ｃから突出した先端部５ａにキャップ係合用ワッシャ３２を環装してからカラー７を螺合し、所定のトルクて締結する。これにより、重ね合わされた構造材３，３同士が固定される。

そして、キャップ本体３３の内部に図示しないシーラント（充填材）を所定量だけ充填した上で、ファスナ５の先端部５ａとカラー７とキャップ係合用ワッシャ３２とを包囲するようにキャップ本体３３を被装する。この時、キャップ本体３３を時計回りに１００度〜１２０度程度捻ることにより、キャップ本体３３の雌螺旋係合部３３ａがキャップ係合用ワッシャ３２の雄螺旋係合部３２ｂに係合し、キャップ本体３３がファスナ５に対して固定される。

上記のようにキャップ本体３３がファスナ５およびカラー７の上から押し込まれる際に、キャップ本体３３の内部に充填されたシーラントがファスナ５およびカラー７の周囲に流動し、キャップ本体３３の内周面と構造材３とで囲まれた領域内にシーラントが充填される。シーラントは、キャップ本体３３の内周面に形成された雌ネジ状の充填材係合部３３ｂの内部にも充填される。その後、シーラントが硬化し、シーラントに対してキャップ本体３３が機械的に結合される。

本実施形態によれば、以下の作用効果が奏される。
即ち、キャップ本体３３は、キャップ係合用ワッシャ３２にのみ係合し、ファスナ５とカラー７に対しては係合しない。このため、従来のように先端部を延長した特殊サイズのファスナにキャップを直接螺合して固定する必要がない。したがって、既存の短いファスナを用いてコストの増大や重量増加を抑えるとともに、キャップ本体３３と周辺構造材との干渉リスクを低減させ、簡素で安価な構成によってファスナからキャップ本体３３が脱落することを防止することができる。

しかも、キャップ本体３３がキャップ係合用ワッシャ３２に係合されると同時に、キャップ本体３３がファスナ５およびカラー７に対して同心状に位置決め固定される。このため、キャップ本体３３の内部に充填されたシーラントが硬化するまでキャップ本体を保持する必要がない。したがって、充填材の硬化中にキャップ本体３３がファスナ５に対して軸心ずれを起こしたり、ファスナ５から脱落してしまったりすることを防止することができ、キャップ本体３３の装着作業性を大幅に向上させることができる。

また、キャップ本体３３の雌螺旋係合部３３ａよりも奥側の内周面に形成された充填材係合部３３ｂが、キャップ本体３３の内部に充填されて硬化したシーラントに対して機械的に係合する。充填材係合部３３ｂの螺旋方向は、雌螺旋係合部３３ａの螺旋方向とは逆方向であるため、シーラントが硬化した状態で、例えばキャップ本体３３の雌螺旋係合部３３ａがキャップ係合用ワッシャ３２の雄螺旋係合部３２ｂに対して緩む方向に回ろうとすれば、キャップ本体３３の充填材係合部３３ｂが硬化したシーラントに対して締まる方向に回ることになる。反対の場合も同様である。
このため、キャップ本体３３はファスナ５およびカラー７に対して正逆どちらの方向にも回転することができなくなり、これによってキャップ本体３３の緩みを確実に防止することができる。

また、キャップ係合用ワッシャ３２の雄螺旋係合部３２ｂとキャップ本体３３の雌螺旋係合部３３ａは複数条設けられているため、キャップ係合用ワッシャ３２に対してキャップ本体３３を取り付ける時におけるキャップ本体の回転角度を小さくすることができ、キャップ本体３３の着脱性を向上させることができる。

なお、上記実施形態の変形例として、キャップ係合用ワッシャ３２をカラー７に対して一体もしくは一体的に設けてもよい。

［第２参考実施形態］
次に、本発明の第２参考実施形態に係るキャップの装着方法について説明する。
図１３は、例えば第１参考実施形態に示した固定構造部１におけるキャップ９の装着方法を示す縦断面図である。なお、このキャップの装着方法を第１実施形態に示した固定構造部５１に適用してもよい。

このキャップ装着方法においては、キャップ９の周囲に厚手の樹脂スリーブ６１（マスキング部材）が密に装着される。樹脂スリーブ６１の材質としては、シーラントに対する接着性が低くて適度な弾力性があり、できれば透明もしくは半透明なものが望ましく、例えばポリプロピレンが好適である。樹脂スリーブ６１の内径は、キャップ９の外周面に対して軽く締め付けられる程度に設定する。

キャップ９の装着方法は、図１４のフローチャートに示すように、キャップ９の外周面にマスキング部材である樹脂スリーブ６１を装着するマスキング部材装着ステップＳ１と、キャップ９の内部にシーラント１１等の充填材を充填する充填材充填ステップＳ２と、キャップ９をファスナ５の先端部５ａおよびカラー７に装着するキャップ装着ステップＳ３と、シーラント１１の硬化後に樹脂スリーブ６１をキャップ９から除去するマスキング部材除去ステップＳ４と、を具備している。

マスキング部材装着ステップＳ１においては、樹脂スリーブ６１を、その一端がキャップ９の開口端部９ａに揃うように装着する。
充填材充填ステップＳ２およびキャップ装着ステップＳ３においては、キャップ９の内部に充填されたシーラント１１が外に食み出して樹脂スリーブ６１の外周面に付着したとしても特に拭き取る必要はなく、この付着したシーラント１１は、その硬化後に簡単に樹脂スリーブ６１から剥がすことができる。
マスキング部材除去ステップＳ４においては、樹脂スリーブ６１の外周面に付着しているシーラント１１が硬化してから樹脂スリーブ６１をキャップ９から取り外すようにした方が作業効率は良いが、硬化前に樹脂スリーブ６１を取り外してもよい。

このように、樹脂スリーブ６１を装着してキャップ９の外周面をマスキングしながらキャップ９を装着する方法によれば、シーラント１１が充填されたキャップ９をファスナ５およびカラー７に装着する時に、キャップ９の内部に充填されたシーラント１１が外に食み出しても、この食み出したシーラント１１は、キャップ９の外周面に装着された樹脂スリーブ６１に付着する。このようにシーラント１１が付着した樹脂スリーブ６１は、キャップ９がファスナ５およびカラー７に装着された後にキャップ９から樹脂スリーブ６１ごと除去することができる。

このため、シーラント１１を用いてキャップ９をファスナ５に装着した際に、従来のようにキャップ９から食み出したシーラント１１をいちいち拭き取る手間が不要になり、作業工数を低減することができる。

樹脂スリーブ６１は繰り返し使用可能であるため経済的である。また、キャップ９への樹脂スリーブ６１の装着作業および除去作業は簡単であるため、大きな工数の増大にはならない。このため、シーラント１１の付着によるキャップ９の汚れを安価且つ容易に防止することができる。

［第３参考実施形態］
次に、本発明の第３参考実施形態に係るキャップの装着方法について説明する。
図１５は、第２参考実施形態（図１３参照）における厚手の樹脂スリーブ６１に代えて、薄手のフィルムスリーブ６２をキャップ９の外周面に装着した例を示している。このフィルムスリーブ６２は使い捨てとしてもよい。それ以外の構成や手順は第２参考実施形態の場合と同様である。ここでも、第２参考実施形態の場合と同じく、シーラント１１が食み出してキャップ９の外周面に付着することによる汚損を簡単に防止することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るキャップ９，３１、およびキャップの成形型２１、キャップを用いた固定構造部１，５１によれば、簡素で生産性が良く、製造コストが安価な構造により、ファスナ５からのキャップ９，３１の脱落を防止することができる。
また、本実施形態に係るキャップの装着方法によれば、シーラント１１を用いてキャップ９（３１）をファスナ５に装着する際に、キャップ９（３１）から食み出したシーラント１１がキャップ９（３１）の周囲に付着することを容易に防止することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えたり、適用分野を変更したりすることもでき、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。

１，５１ 固定構造部
３ 構造材
３ａ 貫通穴
５ ファスナ
５ａ ファスナの先端部
７ カラー
９ キャップ
９ａ キャップ開口端部
１１ シーラント（充填材）
２１ 成形型
２２，２３ 外型
２４ 中子型（第１の中子型）
２５ 中子型（第２の中子型）
３１ キャップ
３２ キャップ係合用ワッシャ
３２ｂ 雄螺旋係合部
３３ キャップ本体
３３ａ 雌螺旋係合部
３３ｂ 充填材係合部
６１ 樹脂スリーブ（マスキング部材）
６２ フィルムスリーブ（マスキング部材）
９１ 充填材係合部
９１ａ 螺旋係合部（第１の螺旋係合部）
９１ｂ 螺旋係合部（第２の螺旋係合部）
ＣＬ 中心軸線
Ｓ１ マスキング部材装着ステップ
Ｓ２ 充填材充填ステップ
Ｓ３ キャップ装着ステップ
Ｓ４ マスキング部材除去ステップ

Claims (3)

1. 航空機の重ね合わされた複数の構造材に形成された貫通穴に挿通されたファスナと、該構造材の表面から突出した前記ファスナの先端部に締結されるカラーとによって、前記構造材同士を固定する固定構造部に適用され、前記ファスナの前記先端部および前記カラーを包囲するように装着されるキャップであって、
   前記構造材の表面と前記カラーとの間に挟装され、その周囲に雄ネジ状の雄螺旋係合部が設けられたキャップ係合用ワッシャと、
   前記ファスナの先端部および前記カラーに対して非係合状態で被装されるとともに、その開口端部側の内周面に、前記キャップ係合用ワッシャの前記雄螺旋係合部に螺合する雌ネジ状の雌螺旋係合部が設けられたキャップ本体と、
   を具備し、
   前記キャップ本体の、前記雌螺旋係合部よりも奥側の内周面には、前記ファスナおよび前記カラーならびに前記構造材の表面との間に形成される空間に充填されて硬化する充填材に対して係合する充填材係合部が形成され、
   該充填材係合部は、前記キャップ本体の中心軸線回りに旋回する雌ネジ状の螺旋形状を呈し、その螺旋方向が前記雌螺旋係合部とは逆であることを特徴とするキャップ。
2. 前記キャップ係合用ワッシャの前記雄螺旋係合部と前記キャップ本体の前記雌螺旋係合部は複数条設けられていることを特徴とする請求項１に記載のキャップ。
3. 航空機の重ね合わされた複数の構造材に形成された貫通穴に挿通されたファスナと、該構造材の表面から突出した前記ファスナの先端部に締結されるカラーと、前記ファスナの前記先端部および前記カラーを包囲するように装着されるキャップと、を備え、
   前記ファスナおよび前記カラーによって前記構造材同士を固定する固定構造部であって、
   前記キャップは、
   前記構造材の表面と前記カラーとの間に挟装され、その周囲に雄ネジ状の雄螺旋係合部が設けられたキャップ係合用ワッシャと、
   前記ファスナの先端部および前記カラーに対して非係合状態で被装されるとともに、その開口端部側の内周面に、前記キャップ係合用ワッシャの前記雄螺旋係合部に係合する雌ネジ状の雌螺旋係合部が設けられたキャップ本体と、
   を具備し、
   前記キャップ本体の、前記雌螺旋係合部よりも奥側の内周面には、前記ファスナおよび前記カラーならびに前記構造材の表面との間に形成される空間に充填されて硬化する充填材に対して係合する充填材係合部が形成され、
   該充填材係合部は、前記キャップ本体の中心軸線回りに旋回する雌ネジ状の螺旋形状を呈し、その螺旋方向が前記雌螺旋係合部とは逆であることを特徴とする固定構造部。

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