JP3356311B2 - リベット列又はボルト列により接合した板材の接合部分の接合法 - Google Patents

リベット列又はボルト列により接合した板材の接合部分の接合法

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JP3356311B2 JP24970292A JP24970292A JP3356311B2 JP 3356311 B2 JP3356311 B2 JP 3356311B2 JP 24970292 A JP24970292 A JP 24970292A JP 24970292 A JP24970292 A JP 24970292A JP 3356311 B2 JP3356311 B2 JP 3356311B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業上広く用いられて
いる、リベット列又はボルト列により接合したパネルの
接合部分の接合法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】日航ジ
ャンボ機の後部圧力隔壁の破壊を原因とする無残な墜落
事故や、正に奇跡的にも墜落だけは免れはしたがアロハ
航空機の機体の機首後方部分の上部2/3が吹き飛んだ
事故などは今も記憶に新しい所である。
【0003】これらの例に見られる様な与圧機能を備え
た機体の破壊は、1フライト毎に基体が内外の圧力差を
受けることによりリベット列を用いて接合したアルミ合
金パネル接合部に繰り返し引張応力が掛かり、金属疲労
による亀裂が個々のリベット穴から隣のリベット穴を互
いに結び合う方向に徐々に進行し、最終的には応力的に
無視できない程大きく発達し、遂には最終の応力賦加時
に数十個にも及ぶリベット穴からなるリベット穴列が
その間にこの種の事故を防止するだけの強度を持たせて
あったはずの、フレームやストリンガーが複数本設置さ
れていたにも拘わらず一気に破断する“マルチサイトク
ラック”と呼ばれる現象によって惹き起こされるものと
されている。
【0004】このような現象の原因となる事柄は、設計
上の定格応力に近い引張応力がリベット穴の列に繰り返
し賦加され続けることであるということは言うまでもな
いが、一方、金属材料の特性として、賦加応力値が低下
すれば応力の繰り返し回数に対する材料の耐久性は飛躍
的に高くなることが良く知られている。
【0005】従って、与圧機能を備えた航空機の機体を
例とする引張応力を想定した場合について言えば、“パ
ネルの接合部”には設計上の定格応力に近い引張応力が
掛かることは避けるべくも無いが、このとき“リベット
などの穴の列”には減価された応力しか掛からない様に
工夫した工作が加工工作段階で施されていれば、自体は
格段に安全なものとなる筈である。
【0006】即ち、本発明と直接的な関連は無いが工学
的なイメージがやや近いものとして例に上げるならば、
コンクリートの構造物に於いては既に広く実用化されて
いる技術であるPC(プレストレスド・コンクリート)
工法と同様な工夫を加工工作段階で施してやれば良い筈
であるということである。
【0007】つまり、“リベットなどの穴の列”の非作
動時に当該等の装置の作動時に生じる(引張)応力と逆
向きで適当な、本発明の効果によりプレストレスとして
残留的に作用する逆(圧縮)応力が賦価された状態とし
てやれば良い筈だということである。
【0008】これに対して従来の技術ではこのような工
夫はなされておらず、ここで例として取り上げた航空機
の場合に見られるように特に重量に関する制約が重要で
ある場合には、充分な安全係数を見込むことを主眼とす
る安全確保の対策は容易には採用し得ない為に、時とし
て上述のような無残な事故に結び付きがちであった。
【0009】一方、重量に関する制約は左程には重要で
無い通常の場合には、充分な安全率を得るため徒に材料
と経費の無駄を招いている。
【0010】本発明は上述の工夫を具体化し、材料と経
費の無駄を省き、より安全で有効なリベット列,ボルト
列を用いた板材の接合部分の接合法を提供することを技
術的課題とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】リベット列又はボルト列
により接合した板材の接合部分において、その加工工作
時に、当該接合部分を有する装置の通常の稼動時に当
合部分に掛かると想定されている応力の方向と逆向き
で、且つ、加工の最終段階での締付けにより、その締付
けの効果として、締付けが継続している間は当該装置の
非稼動時にも、プレストレスとして残留的に作用し続け
ている逆応力を賦加せしめておき、当該装置の通常の稼
動時に当該接合部分に掛かる応力を、この当該装置の非
稼動時にも、プレストレスとして残留的に作用し続けて
いる逆応力によって相殺せしめて、接合部分の負荷応力
を軽減せしめるようにしたことを特徴とするリベット列
又はボルト列により接合した板材の接合部分の接合法に
係るものである。
【0012】
【作用】加工工作時、リベット列又はボルト列により
合した板材の接合部分に通常の稼動時に掛かると想定さ
れる応力と逆向きで且つ加工の最終段階での締付けによ
り、その締付けの効果として、締付けが継続している間
は当該装置の非稼動時にも、プレストレスとして残留的
に作用し続けている逆応力を賦加せしめたので、当該装
置の通常の稼動時に当該接合部分に掛かる応力が予め賦
加された当該装置の非稼動時にも、プレストレスとして
残留的に作用し続けている逆応力により減価され接合部
の負荷応力が軽減される。
【0013】
【実施例】図面は本発明に好適な一実施例を図示したも
ので、航空機の機体のように表面の平滑性についての配
慮から継手板3により板体1,2を突き合わせ状態に接
続するリベット接合部aを図示しており、機体の稼動時
には引張応力が作用する場合について説明する。
【0014】図面は、突き合わせ状態に配設した板体
1,2の先端1',2'間に間隔Aを設け、この左右の板
体1,2を継手板3により重合状態にリベット(又はボ
ルト)4にて接合し、このリベット(又はボルト)接合
部aの左右に対向状態に賦加板5,6の基部5',6'を
止着し、他端を継手板3に間隙を存して添設し先端部を
下方に折り曲げて垂設板7,8を形成し、垂設板7,8
間に間隔Bを設け、この間隔Bを締縮(又は張拡)固定
せしめて前記リベット(又はボルト)接合部aに稼動時
に生じる応力の方向と逆向きで且つ本発明の効果により
プレストレスとして残留的に作用する逆(圧縮)応力
賦価せしめる賦加体9を前記垂設板7,8に架設固着し
た場合を図示している。
【0015】図1,図2,図3の“|”印はリベット
(又はボルト)を示し、その傾きによってリベットなど
に掛かる剪断応力の方向の区分(圧縮応力が掛かった状
態か、引張応力が掛かった状態かによって夫々のリベッ
トなどに掛かるずれ応力の区分)を示す。(但し、同図
面はあくまでも模式図なので図2及び図3に於けるリベ
ットなどの位置のずれや描示された傾きの程度などは実
際の加工工作によって生ずるリベットなどの位置のずれ
や夫々のリベットに掛かっている応力の大きさを正確に
反映したものではない。)また、“─”印は間隙Bを締
縮(又は拡張)固定せしめる賦加体9を示す。
【0016】また、稼動時の状態を示す図3ではリベッ
ト4,4の穴の列には減価された引張応力が掛かった場
合を示しているほか、接着剤の効果などについては考慮
から省いている。
【0017】1.プレストレスとして残留的に作用する
逆(圧縮)応力賦価前 図1は加工工作時の途中の状態即ちプレストレスとして
残留的に作用する逆(圧縮)応力賦価前の状態を模式的
に示したものである。
【0018】突き合わせ状態に配設した板体1,2の先
端1',2'間に間隔Aを設け、この左右の板体1,2を
継手板3により重合状体にリベット4にて接合し、この
リベット接合部aの左右に対向状態に賦加板5,6の基
部5',6'をリベットb,bにより止着し、他端を継手
板3に間隙を存して添設し先端部を下方に折り曲げて垂
設板7,8を形成し、垂設板7,8間に間隔Bを設け、
次の段階でこの間隔Bを締縮固定せしめる賦加体9を前
記垂設板7,8に架設する。
【0019】この隙間A及びBの間隔については実際の
設計において個々に決定される。
【0020】2.プレストレスとして残留的に作用する
逆(圧縮)応力賦価時 図2はプレストレスとして残留的に作用する逆(圧縮)
応力賦価加工が終了した状態で、且つ、装置は非稼動状
態にある場合を示した図である。
【0021】賦加板5,6の垂設板7,8の間隔Bを賦
加体9によって締縮固定せしめると、板体1,2の先端
1',2'間に設けた隙間Aが狭められる。(図2で隙間
Aはほぼ0となった状態を例示しているが、何処まで狭
められるかは、隙間Aの隙間0を含めてその時の設計に
よる。)この時、“リベット4,4の列”には本発明の
効果によりプレストレスとして残留的に作用する逆(圧
縮)応力(実施例では圧縮応力бc)が掛かった状態と
なっており、また、付随的な事柄ながら板体1,2と賦
加板5,6とを夫々止着しているリベットb,bの列及
び垂設板7,8を締付固着している賦加体9には既にこ
の段階で引張応力が掛かっている(リベット4,4及び
リベットb,bの列についてはリベットなどを示す
“|”印の傾きでそれらの状態を示している。)。
【0022】3.作動時 図3は装置が実際に稼動し、外部から定格引張応力бt
が賦加された状態を示した図である。この時リベット接
合部aに加わる引張応力はб=бt−бcとなりこの減価
された引張応力бは定格の引張応力бtに比較してかな
り小さいものとなるので、リベット接合部aの耐久性が
格段に向上し、安全性が向上する。一方板体1,2と賦
加板5,6とを接合しているリベットb,bの列及び垂
設板7,8とを締縮固定する賦加体9には通常よりも大
きい引張応力が掛かることになるがこれらへの対策はリ
ベットの径を大きくしたり、列数を増やしたり、あるい
は、賦加板5,6及び垂設板の寸法の増大、又は、より
強度の高い材料の使用など比較的その対策は容易であ
る。
【0023】また、板体1,2に稼動圧縮応力が作動す
るときは、前記とは逆に賦加体9により垂設板7,8の
間隔Bを増大せしめることによりリベット接合部aに
該装置の非稼動時にも、プレストレスとして残留的に作
用し続けている逆応力を賦価せしめ、該当部の耐久力を
増大せしめることが可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明は上述のようにリベット列又は
ルト列により接合した板材の接合部分において、その加
工工作時に、当該の接合部分を有する装置の通常の稼動
時に当該の接合部分に掛かると想定されている応力の方
向と逆向きで、且つ、加工の最終段階での締付けによ
り、その締付けの効果として、締付けが継続している間
は当該装置の非稼動時にも、プレストレスとして残留的
に作用し続けている逆応力を賦加せしめておき、当該の
装置の通常の稼動時に当該の接合部分に係る応力を、こ
当該装置の非稼動時にも、プレストレスとして残留的
に作用し続けている逆応力によって相殺せしめて、接合
部分の負荷応力を軽減せしめるように構成したから、板
材のリベット列やボルト列による接合部分には、作動定
格応力が予め賦価された本発明の効果によりプレストレ
スとして残留的に作用する逆(圧縮)応力によって減価
され、それだけ接合部分の耐久性が向上する。
【0025】本発明の接合法で構成したリベットやボル
による接合部分はその結果、材料と経費の無駄を省き
より安全性が向上する秀れたリベット列やボルト列など
で接合した板材などの接合法となる。
【0026】また、本発明の効果は賦加板の位置に於て
特に顕著となり、賦加板と賦加板の中間ではやや弱くな
るものと考えられるので、例えば、本発明を航空機に適
用した場合について言えば、フレームやストリンガーが
賦加板に相当することになるが、リベット列のフレーム
やストリンガーに近い部分では何事も無い状態でフレー
ムとフレームの間や、ストリンガーとストリンガーの間
にクラックが発生するように板体に相当する外板の板厚
をやや薄めに設計することにより、機体の異常を逸早く
発見し、早めのメンテナンスが施せるようにすることも
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の当該装置の非稼動時にも、プレスト
レスとして残留的に作用し続けている逆応力賦価前の板
体の接合部分の構成を示す模式的説明図である。
【図2】本実施例の当該装置の非稼動時にも、プレスト
レスとして残留的に作用し続けている逆応力賦価時のリ
ベットにかかる応力の状態を示す模式図である。
【図3】本実施例の稼動時のリベットにかかる応力の状
態を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−275410(JP,A) 特開 昭63−267160(JP,A) 特開 昭62−67315(JP,A) 特開 平2−218520(JP,A) 特開 平2−120435(JP,A) 実開 平1−166817(JP,U) 実開 平4−99410(JP,U) 実開 昭56−49307(JP,U) 実開 平5−62723(JP,U) 実開 平5−45222(JP,U) 実開 平4−55903(JP,U) 実開 昭58−20918(JP,U) 実開 平2−54813(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21J 15/02 B21J 15/38 E04B 1/24 F16B 5/02 F16B 5/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リベット列又はボルト列により接合した
    材の接合部分において、その加工工作時に、当該接
    部分を有する装置の通常の稼動時に当該接合部分に掛か
    ると想定されている応力の方向と逆向きで、且つ、加工
    の最終段階での締付けにより、その締付けの効果とし
    て、締付けが継続している間は当該装置の非稼動時に
    も、プレストレスとして残留的に作用し続けている逆応
    を賦加せしめておき、当該装置の通常の稼動時に当
    合部分に掛かる応力を、この当該装置の非稼動時に
    も、プレストレスとして残留的に作用し続けている逆応
    によって相殺せしめて、接合部分の負荷応力を軽減せ
    しめるようにしたことを特徴とするリベット列又はボル
    ト列により接合した板材の接合部分の接合法。
JP24970292A 1992-09-18 1992-09-18 リベット列又はボルト列により接合した板材の接合部分の接合法 Expired - Lifetime JP3356311B2 (ja)

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