JPS63130909A - カプセル固定具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、広くはカプセル固定具に、とりわけ金属製の
カプセルボルトに係る。

（従来の技術） 複合材料は、航空機の用途とりわけスキンパネルに利用
できる比較的大きい強度／重量比を備えている。しかし
ながら航空様は飛行中に落雷に晒されるため、航空機の
すべての構成要素を互いに効果的にアースし、落雷によ
る電気エネルギを放散させる予防措置を取っておく必要
がある。しかし複合材料は一般に伝導性のあるファイバ
、例えばカーボンファイバを含み、これらカーボンファ
イバが樹脂母材により互いに絶縁されているため、従来
から問題があった。ファイバが連続していれば、落雷の
電気エネルギは大気中に放散される。

これに対し電気的接続が破壊される場合には、電気的ポ
テンシャルが大きくなってアークが発生し、状況によっ
ては支持構造エレメントの複合構造を破壊してしまうこ
とがある。

本発明が解決しようとする固有の問題は、電気的に伝導
性のあるボルト、リベット等を複合材料の開口内に嵌め
た場合に遭遇する問題点である。

複合材料に落雷すると、電気エネルギは複合材料のカー
ボンフィラメントにより案内されてボルトまたは固定具
へと流れていく。ボルトがカーボンファイバよりも相対
的に大きい伝導性を持っているため、電気エネルギはボ
ルトに沿って流れようとする。しかしながらボルトに沿
った導電通路は途切れているため、ボルトはしばしば溶
融し、続いて生じる電気エネルギのアーク放電によりボ
ルトの保持力が低下してしまう。

（問題点を解決するための手段） 本発明のカプセルボルトは、ボルトの頭部を横切って電
気的接続を保つ一方で、周囲の複合材料の母材からボル
ト本体を絶縁することにより、落雷による問題点を解決
しようとするものである。

これには、ボルトの頭部だけかまたは頭部と胸部を樹脂
／カーボンファイバの母材で包み込むことが行なわれる
。この母材は、ボルトを取り付ける複合材料に近い電気
特性を備えている。

このため複合材料のスキンのカーボンファイバにより、
ボルトの頭部を横切り当該ボルトを嵌めた開口の反対側
にあるファイバに至る電気の流れる通路が得られ、航空
機のスキン全体を通じて電気エネルギを放散することが
でき、スキンを横断して高い伝導性のあるボルトで遮ら
れてしまうことがない。

以下、本発明の好ましい一実施例を詳細に説明する。

（実施例） 第１図に見られるように、本発明に係るカプセルボルト
１０は金属製の頭部１２と、胴部１４と、従来形式のナ
ツト１８を取り付けるねじ部１６とを備えている。ボル
ト１０は、複合材料からなる２枚のシート２０と２２を
互いに固定するのに用いられる。

ボルト１０は複合材料のキャップ３０を備えている。こ
のキャップ３０は、切断された伝導性ファイバ、例えば
樹脂母材に埋め込まれたカーボンファイバを含んでいる
。樹脂に対し重量比で７０％のカーボンファイバの密度
が、ボルトの頭部を横切る適切な伝導率になることが判
明した。箇々のカーボンファイバは樹脂で取り囲まれて
いるため、ボルト１０の金属部分１２と１４から絶縁さ
れている。しかしながらボルト１ｏの最も外側にあるフ
ァイバは、複合材料のシート２０に、ＩＩＩ械加工すな
わち拡径された円錐状の穴３２に直接接触しているため
、複合材料のシート２０を横切って電気的接続が保たれ
ている。

第２図に見られるように、本発明の他の実施例に係るカ
プセルボルト４０は截頭円錐形をした金属製の頭部４２
と、円筒状の胴部４４と、従来形式のナツト４８を取り
付けるねじ山の付いた端部４６とを備えている。ボルト
４０は、複合材料からなる２枚のシート５０と５２を互
いに固定するのに用いられる。ボルト４０は複合材料の
キャップ５４を備えている。このキャップ５４は、切断
された伝導性ファイバ、例えば樹脂母材に埋め込まれた
カーボンファイバを含んでいる。ボルト１０と同じよう
に、重量比で７０％のカーボンファイバの密度でボルト
４０の頭部を横切る伝導率が概ね周囲の複合材料の伝導
率に等しくなる。＄ｇ々のカーボンファイバは樹脂で取
り囲まれているため、キャップ５４とボルト４０の金属
製の頭部４２との間には絶縁が施されている。しかしな
がらキャップ部分５４の最も外側にあるファイバは、複
合材料のシート５０に機械加工すなわち拡径された円錐
状の穴５６に直接接触しているため、複合材料のシート
５０の開口５６を横切って電気的接続が保たれている。

第３図に見られるように、本発明に係るカプセルボルト
６０は截頭円錐形をした金属製の頭部６２と、円筒状の
胴部６４と、従来形式のナツト６８を取り付けるねじ山
の付いた端部６６とを備えている。ボルト６０は、複合
材料からなる２枚のシート７０と７２を互いに固定する
のに用いられる。

ボルト６０の頭部６２と胴部６４は複合材料のさや７４
を備えている。このさや７４は、切断された伝導性ファ
イバ、例えば樹脂母材に埋め込まれたカーボンファイバ
を含んでいる。樹脂に含まれるカーボンファイバの密度
は、少なくとも重量比で７０％にする必要がある。箇々
のカーボンファイバは樹脂で取り囲まれているため、フ
ァイバとボルト６０の金属製の部分６２及び６４との間
には絶縁が施されている。しかしながらボルト６０の最
も外側にあるファイバは削り取られ、複合材料のシート
７０に機械加工すなわら拡径された円錐状の穴７６に直
接接触しているため、複合材料のシート７０を横切って
電気的接続が保たれている。

第４図に見られるように、本発明の別の実施例に係るカ
プセルボルト８０は截頭円錐形をした金属製の頭部８２
と、胴部８４と、従来形式のナツト８８を取り付けるね
じ部８６とを備えている。

ボルト８０は、複合材料からなる２枚のシート９０と９
２を互いに固定するのに用いられる。

ボルト８０は複合材料のキャップ９４を偏えている。こ
のキャップ９４は伝導性ファイバ、例えば樹脂母材に埋
め込まれた平行なカーボンファイバのサンドイッチ層を
備えている。樹脂中のカーボンファイバの密度は、前述
した本発明の実施例のように厳格に設定しなくてもよい
。箇々のカーボンファイバは樹脂で取り囲まれているた
め、キャップ９４とボルト８０の金属製の頭部８２との
間には絶縁が施されている。しかしながらキャップ９４
の最も外側にあるファイバは削り取られ、複合材料のシ
ート９０に機械加工すなわち拡径された円錐状の穴９６
に直接接触しているため、複合材料のシート９ｏを横切
って電気的接続が保たれている。

第５図に見られるように、キャップ９４は、ボルト８ｏ
の頭部８２に取り付けられる皿状をした複合材料の予備
成形体１００からできている。皿１００はボルト頭部８
２の廻りにモールド成形され、前述したキャップ９４が
形成される。このキャップ９４は、後で研磨され、機械
加工されたり削り取られ最も外側にあるカーボンファイ
バから樹脂を取り除き、対応する形の間口９６と必要な
電気接触を行ない易くしている。

第６図に見られるように、外側にある複合材料の１９０
にあるカーボンファイバ１０２の電気的接続は、当該層
に穿孔され斜めに面取りされたボルト穴９６により遮断
されている。しかしながらボルト８０の上部のキャップ
９４が遮断されたカーボンファイバを効果的に接続する
ことで、複合材料の１１１９０の表面を横切って電気的
接続が保たれている。

第７図は、ボルト８０のカプセルキャップ部分９４のカ
ーボンファイバと、複合材料の１Ｉ１９０にあるボルト
を取り囲む穴９６のカーボンファイバとの間の電気的接
続を図示している。カプセルボルト８０のファイバは露
出され、すなわちファイバを取り囲む樹脂は研磨作業や
削り取り作業等により取り除かれ、また複合材料の１１
９０のカーボンファイバ１０２を取り凹む樹脂は穴９６
の穿孔に伴って取り除かれる。

第８図は、ボルト８０のカプセルキャップ９４の最も外
側の表面を削り取り、当該表面の電気的な伝導性のある
強化ファイバを露出させる方法の一例を図示している。

研磨用ホイール１１０は当該ホイールの軸線１１２の廻
りを回転され、またボルト８０は軸＄１１１４の廻りを
回転される。

本発明の好ましい実施例を説明してきたが、特許請求の
範囲から逸脱することなく本発明を修正できることを理
解する必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に則ったカプセルボルトの
断面図である。 第２図は、本発明の第２の実施例の、第１図に類似した
図である。 第３図は、本発明の第３の実施例の、第１図に類似した
図である。 第４図は、本発明の第４の実施例の図である。 第５図は、組み立てる以前の複合材料のキャップとカプ
セルボルトの金属製の部分を示す図である。 第６図は、第４図のほぼ６−６線に沿った断面図である
。 第７図は、第４図の円７で囲まれた部分の拡大図である
。 第８図は、第４図のボルトの製造工程の一部を示す図で
ある。 １０・・・・・・カプセルボルト　１２・・・・・・頭
部１４・・・・・・胴部　　　　　　１６・・・・・・
ねじ部１８・・・・・・ナツト　　　　　２０．２２・
・・・・・シート３０・・・・・・キャップ　　　　３
２・・・・・・円錐状の穴４ｏ・・・・・・カプセルボ
ルト　４２・・・・・・頭部４４・・・・・・円筒状の
胴部　　４６・・・・・・端部４８・・・・・・ナツト
　　　　　５０．５２・・・・・・シート５４・・・・
・・キャップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製のカプセルボルトにして、一方の端部にあ
   る頭部と、他方の端部にあるねじ部と、前記頭部および
   端部の間にある胴部と、該カプセルボルトの頭部を包み
   込みかつ内部に複数の伝導性のあるファイバを含みかつ
   該カプセルボルトから電気的に絶縁されたキャップとを
   有しているカプセルボルト。
2. （２）前記キャップの半径方向の最も外側にあるファイ
   バが露出され、相対する形の開口の表面と交差したファ
   イバに電気的に接触し易くしている特許請求の範囲第１
   項に記載のカプセルボルト。