JP6580821B2 - Ｅｍｅ防止を提供する締め具システム - Google Patents

Description

これは、２０１２年３月２９日出願の米国一部継続出願番号１３／４３４，８３５である。

軽量の複合材料は、航空機産業に有望である。繊維複合材料は、従来の金属合金に関して特定の強度及び剛性を大幅に改良する。改良された特定の強度と剛性は、軽量化へ、さらに燃料節約と作業コストの削減につながる。さらに、複合材料は、アルミのように腐食せず、疲労に対してより耐性がある。

複合航空機構造は、落雷により生成される極端な電気電流及び電磁力を容易に取り去ることはない。

落雷からの電磁効果（ＥＭＥ）の防止を装備する複合航空機構造を構成することができる。例えば、導電性媒体は、雷電流を下層の金属締め具システムからそらすために、表面に設けることができる。また、締め具部品間の間隙、及び締め具部品と構造部材との間の間隙は、誘電体シール材で充填することができる。たとえ一部の電流が方向を変えなくても、シール材が、間隙全域でアーク放電及び火花発生を防止する。

本発明の一つの実施形態によれば、方法は、締め具を部材のスタックに挿入すること、及び電磁効果（ＥＭＥ）を防止するために、乾燥誘電体コーティング及び乾燥誘電体シールのうちの少なくとも一つを選択位置に有する部品で、前記締め具を終端することを含む。

本発明の別の実施形態によれば、方法は、締め具を部材のスタックに挿入すること、及びシール材を使用せずに電磁効果（ＥＭＥ）を防止するために、乾燥誘電体コーティング及び乾燥誘電体シールの組み合わせを選択位置に有する部品で、前記締め具を終端することを含む。

本発明の別の実施形態によれば、締め具を終端するための部品は、中央開口部を有する締め具終端本体、及びＥＭＥを防止するための少なくとも一つの特徴を備える。前記少なくとも一つの特徴は、選択位置で前記中央開口部を部分的に覆う、誘電体コーティング及び誘電体シールのうちの少なくとも一つを含む。前記シールは、前記本体に固定される。前記コーティング及び前記シールは、雷電流を抑制するための厚さ及び組成を有する。前記選択位置は、遠位位置及び近位位置のうちの少なくとも一つを含む。

本発明の別の実施形態では、締め具システムは、締め具、少なくとも一つの締め具終端部品、並びに前記締め具及び各締め具終端部品のためのＥＭＥ防止特徴を備える。前記ＥＭＥ防止特徴は、前記締め具のシャフト上の導電性樹脂コーティング、前記締め具のヘッド上の連結誘電体カバー、前記締め具ヘッドの近位位置上の内側誘電体シール、前記終端部品の遠位位置上の誘電体シール、前記終端部品の近位位置上の誘電体シール、前記終端部品の遠位位置上の誘電体コーティング、及び前記終端部品の近位位置上の誘電体コーティングから構成されているグループから得られる。

これらの特徴および機能は、種々の実施形態において単独で達成することも、他の実施形態において組み合わせることもできる。実施形態のさらなる詳細は、下記の説明及び図面を参照することによって理解することができる。

部材のスタックを締結する方法の図である。 民間航空機の図である。 ＥＭＥ防止締め具の第１の実施形態の図である。 ＥＭＥ防止締め具の第１の実施形態の図である。 ＥＭＥ防止締め具の第２の実施形態の図である。 ＥＭＥ防止締め具の第２の実施形態の図である。 ＥＭＥ防止締め具の他の実施形態の図である。 ＥＭＥ防止締め具の他の実施形態の図である。 複合部材及び導電層を含むスタックの図である。 ナット上の選択されたＥＭＥ防止位置の図である。 ＥＭＥ防止特徴を有するワッシャー及びナットの組み合わせの図である。 ＥＭＥ防止特徴を有するワッシャー及びナットの組み合わせの図である。 ＥＭＥ防止特徴を有するワッシャー及びナットの組み合わせの図である。 ＥＭＥ防止特徴を有するワッシャー及びナットの組み合わせの図である。 座ぐり及び外側近位シールを有するナットの図である。 金属裏打ちを含まない外側近位シールの図である。 金属裏打ちを含む外側近位シールの図である。 航空機構造の図である。

二つ以上の部材のスタックを締結する方法を示す図１を参照する。いくつかの実施形態では、スタックの部材すべてが、金属（例えば、アルミニウム、チタン）から形成される。他の実施形態では、スタックの部材のうちの少なくとも一つは、複合材料から形成される。例えば、外側部材は、複合材料から形成され、内側部材は、金属から形成される。他の実施形態では、スタックの部材すべてが、複合材料から形成されてもよい。

方法は、締め具をスタックに挿入すること（ブロック１１０）を含む。いくつかの実施形態では、締め具は、スタックのあらかじめ形成された貫通穴に挿入される。他の実施形態では、締め具は、穴を開けずに挿入される。締め具は、外面が空気力学的な滑らかさ（例えば、航空機外板）を必要とする外側部材に、座ぐり加工することができる。締め具は、締め具ヘッドの上面に連結された乾燥誘電体層、及び締め具ヘッドの下面に乾燥誘電体シールを含むＥＭＥ防止特徴を有することができる。

方法は、ＥＭＥ防止特徴を有する部品で締め具を終端することをさらに含む。終端部品のためのＥＭＥ防止特徴は、乾燥誘電体コーティング及び乾燥誘電体シール（例えば、誘電体スリーブ）を選択位置に含む（ブロック１２０）。

これらのＥＭＥ防止特徴がなければ、アーク放電及び火花発生が起こるかもしれない。アーク放電は、二つの部品がほぼ接触し、媒体の誘電体特性が、部品間を流れる高電流が原因で破壊されると、発生する。火花発生は、高電流が、空気を二つの部品間の間隙でイオン化し、空気が分解され、電流が間隙全域に流れると、発生する。ホットパーティクル放出は、複合部品の高電流により、複合材料が化学的に分解され、高温の膨張ガスが生成されると、発生する。

誘電体コーティング及び誘電体シールの両方が、部品間の電気接続経路を遮断することにより、アーク放電及び火花発生を防止する。誘電体コーティング及び誘電体シールは、単独で及び組み合わせて、締め具部品間の間隙（例えば、締め具とナットとの間の間隙、ワッシャーとナットとの間の間隙）全域で、及び締め具部品と構造との間の間隙（例えば、締め具と構造との間、ナットと構造との間、及びワッシャーと構造との間の間隙）全域で、アーク放電及び火花発生を抑制する。誘電体シールは、高温ガスの間隙全域への放出を防止し、及びガスを締結システム内に維持する追加の機能を実行する。

さらに又はその代わりに、締め具のいくつかの実施形態は、電気接続経路を改良することにより、アーク放電、火花発生及びホットパーティクル放出を減らすことができる。これらの実施形態では、締め具のシャフトが導電性コーティング（例えば、導電性樹脂）でコーティングされ、締め具とスタックとの間の電気接続を改良し、それにより接触抵抗を減らすことができる。いくつかの実施形態では、締め具は、穴に適合される遊隙（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）とすることができる。他の実施形態では、締め具は、穴に締りばめ加工することができる（ｍａｙ ｂｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｆｉｔｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｈｏｌｅｓ）。締りばめは、締め具とスタックとの間の電気接続を（表面接触面積を増加させることにより）改良し、これにより電流密度が減り、全体の経路抵抗が低下する。

締め具システムの部品への乾燥誘電体コーティング及びシールの使用は、間隙を充填するためのシール材の使用に関するいくつかの利益を提供する。利益は、設置の容易さ及び速度を含む。乾燥誘電体シールは、締結中に、締め具が設置されることだけが必要となるように、設置に先立ち、締め具部品上にコーティングすることができる。例えば、スタックの部品を遮蔽すること、シール材を注入すること、及びシール材を硬化させることなどの余分なステップは、削除される。

別の利益は、重量の削減である。乾燥誘電体コーティング及びシールは、シール材の層よりも薄くすることができる。いくつかの実施形態では、誘電体コーティング又はシールの厚さは、３０ミル±１０ミルとすることができる。さらに、締め具部品の表面全体が、乾燥誘電体コーティング又は乾燥誘電体シールで覆われていない場合、ほとんどの表面積は覆われていない。

別の利益は、重複するＥＭＥ防止である。締め具の種々の実施形態は、多数レベルのＥＭＥ防止を提供するために、終端部品（例えば、ナット及びワッシャー）の種々の実施形態と組み合わせて使用することができる。

これらの利益は、図２に示される民間航空機２００などの民間航空機に対してかなり大きい。航空機２００は、胴体２１０、翼アセンブリ２２０、尾翼２３０、及び着陸装置アセンブリ２４０を含む。この民間航空機２００において、１００万個の締め具システムが、様々なコンポーネント２１０〜２４０及びそれらのサブコンポーネントを締結するために使用されているかもしれない。

航空機２００のある位置では、ＥＭＥ防止が望ましい。例えば、ＥＭＥ防止は、翼アセンブリ及び他の構造にとって望ましい。ＥＭＥ防止を提供するために、翼アセンブリ２２０は、本発明の方法による２万個もの締め具で組み立てられることがある。軽量化、並びにこれら２万個の締め具の設置時間及び設置しやすさにより実現される恩恵は、かなり大きい。

以下の段落では、様々な種類のＥＭＥ防止締め具部品について述べられる。これらの締め具部品は、締め具、及び締め具を終端する部品（例えば、ナット及びワッシャー）を含む。これらの締め具部品は、ＥＭＥを防止するために、乾燥誘電体コーティング及び／又は乾燥誘電体シールを選択位置に有することができる。

まず、ＥＭＥ防止締め具について述べる。締め具の例は、ボルト及びリベットを含むが、これらに限定されない。

ここで図３Ａ及び図３Ｂが参照されるが、それらは、ＥＭＥ防止締め具３１０の第１の実施形態を示す。図３Ｂは、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。締め具３１０は、ヘッド３２０、シャフト３３０及び乾燥誘電体層３４０を含む。締め具ヘッド３２０の上面３２２は、誘電体層３４０を保持するように構成される、多数の機械的な連結サイトを有する。各連結サイトは、上面３２２から上に向かって延びる突出部３２４を含む。突出部３２４は、上面３２２に近接するアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）部分３２６を有する。図３Ａ及び図３Ｂの実施形態では、突出部３２４は、放射状に外に向かって延び、逆三角形の断面を有するスポーク３２４として構成することができる。

誘電体層３４０は、締め具ヘッド３２０を覆う。誘電体層３４０は、任意の特定の誘電体材料に限定されない。例として、熱硬化性樹脂、熱可塑性プラスチック、ゴム、セラミック、エラストマーが含まれるが、これらに限定されない。

誘電体層３４０は、アンダーカット部分、及び突出部３２４間の他のすべての空間を充填する。誘電体層３４０はまた、上面３２２及び突出部３２４に密着している。

いくつかの実施形態では、誘電体層３４０は、誘電体材料を締め具ヘッド３２０上に流すことにより、形成することができる。誘電体材料は、表面３２２上に流れると、アンダーカット部分３２６、及び突出部３２４間のすべての空間を充填する。誘電体材料は、いったん硬化すると、突出部３２４と連結し、ゆえに締め具ヘッド３２０に固定される。他の実施形態では、誘電体層３４０は、粉末コーティング、塗装、メッキ、吹き付け、スパッタリング、堆積、又は誘電体材料がアンダーカット部分３２６を充填できる任意の他のプロセスにより、形成することができる。

このように、誘電体層３４０は、締め具設置に先立ち、連結サイトと機械的に連結する。誘電体層３４０を含む締め具３１０は、ヘッド３２０にあらかじめ設置される。

誘電体層３４０の締め具ヘッド３２０への連結は、落雷に特に有利である。連結により、誘電体層３４０が、落雷事故中及び事故後に、締め具ヘッド３２０との密着を維持することが確実になる。

誘電体層３４０の保持を強化することができる。第１の例として、表面３２２は、誘電体層３４０への保持を強化するための粗さを有することができる。第２の例として、誘電体層３４０は、表面３２２に付着する材料（例えば、粘着テープ）から形成することができる。

ＥＭＥ防止締め具の他の実施形態では、連結サイトは、他の断面を有することができ、他のパターンで配置することができる。他の断面の例には、正方形及び円形の断面が含まれるが、これらに限定されない。高応力が集中する領域（例えば、角）を有する断面は、好ましくない。丸い形の断面は、より優れた機械的な特性を提供する。

本明細書中のＥＭＥ防止締め具は、任意の具体的な数の連結サイトに限定されない。しかし、５〜９の範囲の連結サイトが、連結強度（誘電体層を含む）と締め具の締め付け強度との間によいバランスを提供することが分かっている。

ここで図４Ａ及び図４Ｂが参照されるが、それらは、ＥＭＥ防止締め具４１０の第２の実施形態を示す。ＥＭＥ防止締め具４１０は、格子状に配置された連結サイト４２０を含む。各連結サイト４２０は、締め具ヘッド４１２の上面４１４から上に向かって延びるポスト４２２を含む。ポスト４２２は、ノブ４２４で終端する。ポスト４２２、及びノブ４２４と締め具ヘッド４１２との間の表面は、アンダーカット部分４２６を画定する。

ここで図５及び図６を参照するが、それらは、ヘッド５１２及び６１２、並びに誘電体シール５２０及び６２０を含む締め具５１０及び６１０の実施形態を示す。シール５２０及び６２０は、締め具ヘッド５１２及び６１２に機械的に装着することができる。シール５２０及び６２０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのポリマー材料、又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリアミドイミドなどの熱可塑性ポリマーで形成することができる。締め具５１０または６１０がスタックに挿入され終端されると、そのシール５２０又は６２０は、スタックと圧縮接触する。

図５の締め具５１０では、シール５２０が、締め具ヘッド５１２の外縁周辺に適合する。シール５２０は、締め具ヘッド５１２の溝に適合するリッジ５２２を有することができる。シール５２０は、アーク放電及び火花発生を締め具ヘッド５１２のエッジで抑制し、ヘッド５１２下の高温膨張ガスの漏れを阻止する。

図６の締め具６１０では、シール６２０が、Ｏリングの形状を有し、締め具ヘッド６１２の下側の溝に適合する。シール６２０は、アーク放電及び火花発生を抑制し、スタックと締め具のシャフト６１４との間の任意の高温膨張ガスの漏れを阻止する。締め具ヘッド６１２の上面及び側面は、アーク放電及び火花発生を締め具ヘッド６１２のエッジで防止するために、誘電体コーティング６３０でコーティングすることができる。

ここで図７を参照するが、図７は、複合部材７１０、及び複合部材７１０を覆う導電層７２０（例えば、金属片、拡張箔（ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｆｏｉｌ））を含むスタック７００を示す。ＥＭＥ防止締め具７５０は、複合部材７１０の貫通穴７３０に挿入され、導電層７２０に座ぐり加工される。締め具のヘッド７５４上の誘電体層７５２は、導電層７２０と同一平面である。

いくつかの実施形態では、締め具のシャフト７５８のねじのない部分全体は、ポリマーマトリックスに分散された導電性粒子を有する、乾燥誘電体樹脂コーティング７５６（灰色で陰がつけられている）でコーティングすることができる。導電性粒子の例には、金属粒子、及びナノチューブが含まれるが、これらに限定されない。樹脂は、締りばめと組み合わされており、締め具７５０と複合部材７１０との間の電気接続経路を改良することが分かっている。樹脂は、締め具シャフト７５８と複合部材７１０との間の空隙を充填する。そうすることによって、樹脂は、複合部材７１０の繊維との有効接触面積を増加させる。

締め具７５０は、貫通穴７３０内での回転、及び終端されているとき（例えば、ナットが締め具７５０上でねじって回されているとき）の誘電体層７５２への損傷を防ぐ回り止め特徴を有することができる。回転防止測定の例として、締りばめ（摩擦適合）を締め具シャフト７５８と部材７１０との間に作成すること、回転を防止する断面形状（例えば、シャフト及び貫通穴用の六角形）を有するシャフト７５８を提供すること、及びシャフト７５８を部材７１０に鍵かけする（ｋｅｙｉｎｇ）ことが含まれるが、これらに限定されない。

本明細書中の締め具は、航空機のどこにでも使用することができる。例えば、本明細書中の締め具は、ドア外周部、電気機器の筐体、及び地絡電流に曝される部品で使用することができる。本明細書中の締め具は、標準部品（例えば、標準ナット）で終端することができ、本明細書中のＥＭＥ防止部品で終端することができる。

以下の段落では、様々な種類のＥＭＥ防止締め具終端部品について述べられる。これらの部品は、カラー及びワッシャーを含む。以下の段落で説明されるカラーの種類は、設置及び除去を可能にするねじ回し特徴を有するナットである。しかしながら、本発明におけるカラーは、壊れやすいねじ回し特徴を有することがあり、またはしっかりとかしめられる（ｂｅ ｓｗａｇｅｄ ｏｎ）こともある。

ここで図８を参照するが、図８は、スタック８００の部材を通って延びる締め具８３０、並びに締め具８３０を終端するワッシャー８１０及びナット８２０を示す。図８はまた、ＥＭＥを防止するために、乾燥誘電体コーティング又は誘電体シールで覆うことができるワッシャー８１０及びナット８２０の様々な位置も示す。ナット８２０上の位置は、内側遠位位置８４０、外側近位位置８５０、及び内側近位位置８６０を含む。ワッシャー８１０上の位置は、内側近位位置８７０及び内側遠位位置８８０を含む。「近位」及び「遠位」という用語は、スタック８００からの距離を指す。例えば、ナット８２０の近位位置は、遠位位置よりもスタック８００に近い。「内側」及び「外側」という用語は、締め具シャフトからの距離を指す。

ＥＭＥを防止するためにワッシャー８１０及びナット８２０全体をシール材で覆う代わりに、これらの位置８４０〜８８０のうちの一又は複数のみが、乾燥誘電体材料でコーティング又は密閉されてもよい。

シールは、締め具終端部品の本体から軸方向に突出している。いくつかの実施形態では、シールは、本体から少なくとも７ミル突出する。シールは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのポリマー材料、又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリアミドイミドなどの熱可塑性ポリマーで形成することができる。シールは、ポリマー材料をアンダーカットに流すことができる突出部及びアンダーカットを使用することにより、機械的に装着することができる。

いくつかの実施形態では、本体の外面は、誘電体コーティングでコーティングされる。誘電体コーティングの組成物の例として、熱硬化性樹脂、熱可塑性プラスチック、セラミック、ガラス、及びエラストマーが含まれるが、これらに限定されない。誘電体コーティングは、電気化学的な表面の化成処理である、陽極化成コーティング（例えば、プラズマ電解酸化）などのプロセスにより適用することができる。誘電体を適用するための他のプロセスには、粉末コーティング、吹き付け、メッキ、スパッタリング、及び堆積が含まれるが、これらに限定されない。

図９を参照するが、図９は、シール９２０を内側近位位置に有するワッシャー９１０を含む組み合わせを示す。遠位位置は、覆われていない。ワッシャー９１０の外面は、誘電体材料でコーティングされる。

組み合わせはまた、外側近位位置にシール９６０、内側近位位置にシール９７０、遠位位置に誘電体コーティング９８０を有するナット９５０を含む。ナット９５０の外面には、誘電体コーティングがない。

ナット９５０及びワッシャー９１０がスタックと噛合すると、ワッシャー９１０の内側近位シール９２０は、スタックに押しつけられ、ナット９５０の内側近位シール９７０は、ワッシャー９１０の中央開口部で受けられる。ナット９５０が堅く締められる間に、ワッシャーシール９２０は、折り返され（ｆｏｌｄｓ ｂａｃｋ）、スタックに押し付けられ、ゆえに、ワッシャー９１０とスタックとの間のいかなる空隙もが充填される。

図１０を参照するが、図１０は、内側近位位置にシール１０２０を有するワッシャー１０１０、並びに内側近位位置にシール１０６０、遠位位置に誘電体コーティング１０７０、外面に誘電体コーティング１０８０（外側近位位置のシールの代わりに）を有するナット１０５０を含む組み合わせを示す。

図１１を参照するが、図１１は、内側近位位置にシール１１２０を有するワッシャー１１１０、及びワッシャー１１１０の外縁に形成された同心円状のリッジ１１３０を含む組み合わせを示す。組み合わせはまた、内側近位位置にシール１１６０、外面に誘電体コーティング１１７０（外側シール位置のシールの代わりに）、及び内側遠位位置にシール１１８０を有するナット１１５０も含む。

ナット１１５０及びワッシャー１１１０がスタックと噛合すると、ワッシャー１１１０の内側近位シール１１２０及びリッジ１１３０は、スタックに押しつけられ、ナット１１５０の内側近位シール１１６０は、ワッシャー１１１０の中央開口部で受けられる。ナット１１５０が堅く締められる間に、ワッシャー１１１０の内側近位シール１１２０は、折り返され、スタックに押し付けられる。同心円状のリッジ１１３０はまた、たとえワッシャー１１１０の近位面がスタックの底面と平行でなくても、シールをワッシャー１１１０とスタックとの間で維持する。

ここで図１２を参照するが、図１２は、内側近位位置及び遠位位置にシール１２２０及び１２３０を有するワッシャー１２１０を含む組み合わせを示す。これらのシール１２２０と１２３０との間には、間隙がある。組み合わせは、外面全体に誘電体コーティング１２７０を、及び内側近位位置にコーティング１２６０を有するナット１２５０をさらに含む。

ナット１２５０及びワッシャー１２１０がスタックと噛合すると、ワッシャー１２１０の内側近位シール１２２０は、スタックに押しつけられ、ワッシャー１２１０の遠位シール１２３０は、ナット１２５０の内側近位位置で受けられる。ナット１２５０が堅く締められる間に、ワッシャー１２１０の近位シール１２２０は、折り返され、スタックに押し付けられ、ワッシャー１２１０の遠位シール１２３０は、折り返され、ナット１２５０に押し付けられる。

同心円状のリッジは、本明細書中のワッシャーの外縁に限定されない。ワッシャーの他の実施形態は、同心円状のリッジを、ワッシャーの上面の中間部分及び内側部分に有することができる。いくつかの実施形態は、同心円状のリッジを両面に有することができる。

いくつかの実施形態では、同心円状のリッジは、同心円状の溝をワッシャーにスタンプし（ｓｔａｍｐｉｎｇ）、溝を誘電体リングで充填することにより、形成することができる。他の実施形態では、金属リッジが、ワッシャーにスタンプされてもよい。

図９〜１２は両端部で開くナット９５０、１０５０、１１５０、１２５０を示すが、本発明のナットは、それらに限定されない。例えば、本明細書中のナットの１つの端部は、キャップを形成するように閉じられてもよい。キャップは、誘電体材料から形成されてもよく、又はその内面が誘電体材料でコーティングされた金属から形成されてもよい。そのようなキャップは、遠位アーク放電及び火花発生の追加的防止を提供するだろう。

図９〜１２のナット９５０、１０５０、１１５０、１２５０は、座ぐりを有していない。しかしながら、本発明のナットは、座ぐりを有してもよい。

ここで図１３を参照するが、図１３は、座ぐり１３２０及び座ぐり１３２０内に内側近位シール１３３０を有するナット１３１０を示す。ナット１３１０はまた、締め具のねじを係合するためのねじ部分１３４０、及びねじ部分１３４０の遠位端部にねじロック特徴１３５０を有する。ナット１３１０はまた、外側近位シール１３６０も有する。ナット１３１０は、誘電体コーティングで完全にコーティングすることができる。

出願人は、異なる寸法の座ぐり１３２０を有するナット１３１０に落雷試験を行い、特に効果的なＥＭＥ防止を提供する座ぐりの高さ（ｈｃｂ）及び直径（ｄｃｂ）の範囲を発見した。落雷試験は、約０．４５インチの高さ及び約０．５１インチの外径を有するナット１３１０で行われた。試験中に、高電流が締め具及びナット１３１０によりまとめて締められたクーポン（ｃｏｕｐｏｎｓ）を介して注入され、他方で、アーク放電及び火花発生が観察された。試験は、０．０１４インチ〜０．２６４インチの範囲の座ぐり高さ（ｈｃｂ）及び０．２６０インチ〜０．４００インチの範囲の座ぐり直径（ｄｃｂ）が、０．３００インチの座ぐりに関して２９３％ｋＡパーセントの性能増加、又はアーク放電及び火花発生の形態での障害が観察される前に１８ｋＡの増加を示すことを明らかにした。

この直径（ｄｃｂ）の範囲は、電気的導通が雷電流をナット１３１０に追い込むことを許す偶発的な接触を防止するために、ナット１３１０と締め具との間に遊隙を提供すると考えられる。その結果、エッジ及び／又はピンテールのアーク放電が防止される。この高さ（ｈｃｂ）の範囲は、電気的導通が雷電流をナットに追い込むことを許す偶発的な接触を防止するために、締め具ピンと締め具スリーブとの間に遊隙を作成すると考えられる。その結果、エッジ及び／又はピンテールのアーク放電が防止される。

これらの試験結果は、異なるサイズのナット１３１０に適用される。出願人は、ナットの高さ（ｈｎ）の約３．１％〜５９．０％の座ぐりの高さ（ｈｃｂ）、及びナットの直径（ｄｎ）の５１．４％〜７９．０５％の座ぐりの直径（ｄｃｂ）がＥＭＥ防止において類似の増加を提供することを発見した。

さらに、図１４が参照される。外側近位シール１３６０は、ｈｓにより示される高さ、及びｔｓにより示される厚さを有する。

出願人は、異なる寸法の外側近位シール１３６０を有するナット１３１０に落雷試験を行い、特に効果的なＥＭＥ防止を提供する高さ（ｈｓ）及び厚さ（ｔｓ）の範囲を発見した。落雷試験は、約０．４５インチの高さ及び約０．５１インチの外径を有するナット１３１０で行われた。試験下のナット１３１０は、誘電体コーティングで完全にコーティングされ、座ぐり、内側近位シール、及び内側遠位シールを有していた。試験下の外側近位シール１３６０は、トーロン（登録商標）ポリアミドイミドで形成された。試験中に、高電流が締め具及びナット１３１０によりまとめて締められたクーポン（ｃｏｕｐｏｎｓ）を介して注入され、他方で、アーク放電及び火花発生が観察された。試験は、０．０１０インチ〜０．０７５インチの範囲の厚さ（ｔｓ）、及び０．０１０インチ〜０．１００インチの範囲の高さ（ｈｓ）を有する外側近位シール１３６０が、シールのない基線構成に関して３５００％ｋＡパーセントの性能増加、又はアーク放電及び火花発生の形態での障害が観察される前に４４ｋＡの増加を示すことを明らかにした。

これらの試験結果は、異なるサイズのナットに適用される。出願人は、ナットの直径（ｄｎ）の約２．０％〜１５．０％の外側シールの厚さ（ｔｓ）、及びナットの高さ（ｈｎ）の２．２％〜２２．３％の外側シールの高さ（ｈｓ）が、ＥＭＥ防止において類似の増加を提供することを発見した。

図１３〜１５はまた、外側近位シール１３６０を保持するための保持チャネル１４２０を図示する。外側近位シール１３６０は、保持チャネル１４２０を充填する部分１４１２を除けば、略矩形である。

ここで図１５を参照する。いくつかの実施形態では、外側近位シール１３６０はまた、シール１３６０上に金属裏打ち１５１０を有することができる。金属裏打ち１５１０は、落雷事故の間、外側近位シール１３６０を無傷の状態に維持することができ、シール１３６０の破損を減らすことが発見された。

本明細書中の締結システムは、上で述べられた締め具、ナット及びワッシャーの組み合わせに限定されない。多様なＥＭＥ防止特徴が、混合され、適合されてもよい。種々の特徴を有する多数の部品が、使用されてもよい。例えば、ＥＭＥ防止特徴は、締め具のシャフト上の導電性樹脂コーティング、締め具のヘッド上の連結誘電体カバー、締め具ヘッドの近位位置上の誘電体シール、終端部品の遠位位置上の誘電体シール、終端部品の近位位置上の誘電体シール、終端部品の遠位位置上の誘電体コーティング、及び終端部品の近位位置上の誘電体コーティングから構成されているグループから得ることができる。

ここで図１６を参照するが、図１６は、航空機の翼１６１０の一部を示す。翼１６１０は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの複合材料から形成された外板１６２０を含む。外板１６２０は、締め具部品１６４０、１６８０及び１６９０により、下部構造（ブラケットにより示される）１６３０に締結することができる。外板１６２０は、雷の影響を受けやすい領域１６５０を画定する。

各締め具１６４０は、締め具ヘッド１６４４と連結される誘電体層１６４２を有する。各締め具１６４０は、導電性樹脂コーティングをそのシャフト１６４６上に有することができる。

各締め具１６４０は、外板１６２０に座ぐり加工される。誘電体層１６４２は、外板１６２０の上面と同一平面である。金属箔１６６０は、外板１６２０を覆い、ＥＭＥ電流を消費する。表面フィルム（例えば、ガラスエポキシ層）１６６５は、外板１６２０上に適用され、表面フィルム１６６５は、塗料（ｐａｉｎｔ）１６７０で覆われる。

各締め具１６４０は、ワッシャー１６８０及びナット１６９０で終端される。ワッシャー１６８０及びナット１６９０は、種々のＥＭＥ防止特徴を有する。

翼１６１０には、何万もの締め具１６４０、ワッシャー１６８０、及びナット１６９０が存在するかもしれない。シール材注入の代わりに、本明細書中のＥＭＥ防止特徴を使用することにより、設置時間がかなり節約される。重量もまた、かなり低減される。

図１６は、わずかにずらされたワッシャー１６８０及びブラケット１６３０の表面を示す。ワッシャー１６８０が上面の上側スリーブ又は同心円状のリッジに提供される場合に、ワッシャー１６８０とブラケット１６３０との間の任意の間隙は、誘電体材料で充填され、密閉されるだろう。

同様に、ナット１６９０がワッシャー１６８０に対してわずかにずらされる場合に、又はワッシャー１６８０が使用されずにナット１６９０が上面に対してわずかにずらされる場合に、ナット１６９０とワッシャー１６８０との間又はナット１６９０とスタックとの間の任意の間隙は、誘電体材料で充填され、密閉されるだろう。

本発明の一つの態様によれば、締め具を部材のスタックに挿入すること、及び電磁効果（ＥＭＥ）を防止するために、乾燥誘電体コーティング及び内側乾燥誘電体シールのうちの少なくとも一つを選択位置に有する部品で、締め具を終端することを含む方法が提供される。有利には、締め具のうちの少なくともいくつかは、ワッシャー及びナットの組み合わせで終端され、ワッシャーは、外側及び内側近位シールを有し、ナットは、外側誘電体コーティング及び内側近位コーティングを有する。有利には、シールは、アーク放電、火花発生、及びホットパーティクル放出を防止するために使用され、コーティングは、アーク放電及び火花発生を防ぐために使用される。有利には、部材は、少なくともその一つが複合材料から形成される航空機部材である。有利には、部材は、航空機外板及び金属部材を含む。有利には、締め具のうちの少なくともいくつかは、ワッシャー及びナットの組み合わせで終端され、ワッシャーは、内側近位シール及び誘電体コーティングでコーティングされた外面を有し、ナットは、外側近位シール、内側近位シール、及び内側遠位誘電体コーティングを有する。

本発明の一つの態様によれば、中央開口部を有する締め具終端本体、及びＥＭＥを防止するための少なくとも一つの特徴を備える締め具を終端するための部品が提供され、前記少なくとも一つの特徴は、選択位置で前記中央開口部を部分的に覆う、乾燥誘電体コーティング及び誘電体シールのうちの少なくとも一つを含み、前記シールは、前記本体に固定され、前記コーティング及び前記シールは、雷電流を抑制するための厚さ及び組成を有し、前記選択位置は、遠位位置及び近位位置のうちの少なくとも一つを含む。有利には、部品はカラーである。有利には、部品はワッシャーである。有利には、前記誘電体シールは、前記カラー上の遠位位置にある。有利には、カラーは、外側近位シールを保持するための保持チャネル、及びシール外の金属裏打ちを有する。

本発明の一つの態様では、締め具、少なくとも１つの締め具終端部品、並びに締め具及び各締め具終端部品のためのＥＭＥ防止特徴を含む締結システムであって、ＥＭＥ防止特徴は、締め具のシャフト上の導電性樹脂コーティング、締め具のヘッド上の連結誘電体カバー、締め具ヘッドの近位位置上の内側誘電体シール、終端部品の遠位位置上の誘電体シール、終端部品の近位位置上の誘電体シール、終端部品の遠位位置上の誘電体コーティング、及び終端部品の近位位置上の誘電体コーティングから構成されているグループから得られる、締結システムが提供される。有利には、前記誘電体シールは、アーク放電、火花発生、及びホットパーティクル放出を防止するために使用され、前記誘電体コーティングは、アーク放電及び火花発生を防ぐために使用される。

ゆえに、ＥＭＥ防止特徴は、構造が形状次第で決まらないという追加的利益を提供する。たとえ終端部品の噛合表面が完全に同一平面でなくても、ＥＭＥ防止がなおも提供される。

２００ 航空機
２１０、２２０、２３０、２４０ コンポーネント
３１０ 締め具
３２０ ヘッド
３２２ 表面
３２４ 突出部
３２６ アンダーカット部分
３３０ シャフト
３４０ 誘電体層
４１０ ＥＭＥ防止締め具
４１２ ヘッド
４１４ 上面
４２０ 連結サイト
４２２ ポスト
４２４ ノブ
４２６ アンダーカット部分
５１０ 締め具
５１２ ヘッド
５２０ 誘電体シール
５２２ リッジ
６１０ 締め具
６１２ ヘッド
６１４ シャフト
６２０ 誘電体シール
６３０ 誘電体コーティング
７００ スタック
７１０ 複合部材
７２０ 導電層
７３０ 貫通穴
７５０ ＥＭＥ防止締め具
７５２ 誘電体層
７５４ ヘッド
７５６ 乾燥誘電体樹脂コーティング
７５８ シャフト
８００ スタック
８１０ ワッシャー
８２０ ナット
８３０ 締め具
８４０ 内側遠位位置
８５０ 外側近位位置
８６０ 内側近位位置
８７０ 内側近位位置
８８０ 内側遠位位置
９１０ ワッシャー
９２０ シール
９５０ ナット
９６０、９７０ シール
９８０ 誘電体コーティング
１０１０ ワッシャー
１０２０ シール
１０５０ ナット
１０６０ シール
１０７０、１０８０ 誘電体コーティング
１１１０ ワッシャー
１１２０ シール
１１３０ リッジ
１１５０ ナット
１１６０ シール
１１７０ 誘電体コーティング
１１８０ シール
１２１０ ワッシャー
１２２０、１２３０ シール
１２５０ ナット
１２６０ コーティング
１２７０ 誘電体コーティング
１３１０ ナット
１３２０ 座ぐり
１３３０ 内側近位シール
１３４０ ねじ部分
１３５０ ねじロック特徴
１３６０ 外側近位シール
１４１２ 部分
１４２０ 保持チャネル
１５１０ 金属裏打ち
１６１０ 航空機の翼
１６２０ 外板
１６３０ 下部構造
１６４０、１６８０、１６９０ 締め具部品
１６４２ 誘電体層
１６４４ ヘッド
１６４６ シャフト
１６５０ 雷の影響を受けやすい領域
１６６０ 金属箔
１６６５ 表面フィルム
１６７０ 塗料

Claims (13)

1. 締め具（３１０）を部材のスタック（７００）に挿入すること、及び電磁効果（ＥＭＥ）を防止するために、中央開口部と、乾燥誘電体コーティング及び内側乾燥誘電体シールのうちの少なくとも一つを前記中央開口部の内周側に有する部品で、前記締め具（３１０）を終端することを含み、
   前記締め具（３１０）のうちの少なくともいくつかは、ワッシャー（１０１０）及びナット（１０５０）の組み合わせで終端され、前記ワッシャー（１０１０）は、内側近位シール（１０２０）を有する、方法。
2. 前記締め具（３１０）のうちの少なくとも一つは、前記スタック（７００）の貫通穴に締りばめ加工される、請求項１に記載の方法。
3. 前記締め具（３１０）を終端することは、中央開口部並びに乾燥誘電体コーティング及び内側乾燥誘電体シールを含む少なくとも一つのＥＭＥ防止特徴を有する少なくとも一つの部品を使用することを含み、前記内側乾燥誘電体シールは、前記中央開口部に固定され、前記中央開口部から軸方向に突出する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記ナット（１０５０）は、内側近位シール（１０６０）、内側遠位誘電体コーティング（１０７０）、及び外側誘電体コーティング（１０８０）を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記締め具（３１０）のうちの少なくともいくつかは、ワッシャー（１１１０）及びナット（１１２０）の組み合わせで終端され、前記ワッシャー（１１１０）は、内側近位シール（１１２０）及び前記ワッシャー（１１１０）の外縁に同心円状のリッジ（１１３０）を有し、前記ナット（１１２０）は、内側近位シール（１１６０）、内側遠位シール（１１８０）、及び外側誘電体コーティング（１１７０）を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記締め具（３１０）のうちの少なくともいくつかは、座ぐりを有するナット（８２０）で終端され、前記座ぐりの高さは、前記ナット（８２０）の高さの約３．１％〜５９．０％であり、前記座ぐりの直径は、前記ナット（８２０）の直径の約５１．４％〜７９．０５％である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記締め具（３１０）のうちの少なくともいくつかは、外側誘電体シールを、前記スタック（７００）と近い側に位置する近位位置に有するナット（８２０）で終端され、前記外側誘電体シールは、前記ナット（８２０）の直径の約２．０％〜１５．０％の厚さ、及び前記ナット（８２０）の高さの約２．２％〜２２．３％の高さを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 部材のスタック（７００）に挿入される締め具を終端するための部品であって、前記部品は、
   中央開口部を有する締め具終端本体、並びに
   ＥＭＥを防止するための少なくとも一つの特徴であって、前記少なくとも一つの特徴は、選択位置で前記中央開口部を部分的に覆う乾燥誘電体コーティング及び誘電体シールのうちの少なくとも一つを含み、前記シールは、前記本体に固定され、前記コーティング及び前記シールは、雷電流を抑制するための厚さ及び組成を有し、前記選択位置は、前記スタック（７００）から遠い側に位置する遠位位置及び前記スタック（７００）に近い側に位置する近位位置のうちの少なくとも一つを含む、少なくとも一つの特徴、
   を含む、部品であって、
   前記部品は、ワッシャー（１２１０）であり、前記少なくとも一つの特徴は、前記ワッシャーの前記スタック（７００）に近い側に位置する近位位置で前記中央開口部を部分的に覆う前記誘電体シール（１２２０）を含む、部品。
9. 前記シールは、前記本体から軸方向に少なくとも７ミル突出する、請求項８に記載の部品。
10. 前記本体の外面を完全に覆う誘電体コーティングをさらに含む、請求項８又は９に記載の部品。
11. 前記少なくとも一つの特徴は、前記誘電体コーティング及び前記誘電体シールの両方を含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の部品。
12. 前記少なくとも一つの特徴は、前記ワッシャー（１２１０）の前記スタック（７００）から遠い側に位置する遠位位置で前記中央開口部を覆う第二のシール（１２３０）をさらに含み、前記誘電体シール（１２２０）と前記第二のシール（１２３０）とは、間隙により分離される、請求項８から１１のいずれか一項に記載の部品。
13. 誘電体コーティングを前記ワッシャー（１２１０）の外面にさらに含む、請求項８から１２のいずれか一項に記載の部品。

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