WO2012057039A1 - 航空機用配管支持構造 - Google Patents

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WO2012057039A1
WO2012057039A1 PCT/JP2011/074342 JP2011074342W WO2012057039A1 WO 2012057039 A1 WO2012057039 A1 WO 2012057039A1 JP 2011074342 W JP2011074342 W JP 2011074342W WO 2012057039 A1 WO2012057039 A1 WO 2012057039A1
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pipe
aircraft
curved surface
eccentric sleeve
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敬介 南
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三菱重工業株式会社
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T50/40Weight reduction

Definitions

  • the present invention relates to an aircraft piping support structure.
  • the pipe support structure may be deformed by the lift force received during flight.
  • the main wing portion is easily bent by a load generated during operation such as lift. Due to the deformation of the airframe, the pipe receives a load at the pipe support structure.
  • a load for the preload is also applied to the pipe in addition to the load due to the deformation of the airframe.
  • the aircraft repeats takeoff and landing. A load due to deformation of the fuselage is repeatedly applied to the piping arranged in the aircraft. From such a point of view, suppression of preloading is required more strongly for aircraft piping support structures than for piping support structures in other applications.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing piping arranged in an aircraft.
  • a pipe 103 is arranged in the main wing of the aircraft 100. Further, a structural wall 102 that partitions the internal space of the main wing is provided in the main wing. The pipe 103 extends so as to penetrate the structural wall 102.
  • a pipe support structure 109 is attached to the structural wall 102. The pipe 103 is supported by a pipe support structure 109.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the pipe support structure 109.
  • an X direction, a Y direction, and a Z direction are defined.
  • the pipe 103 extends along the X direction.
  • the structural wall 102 is disposed so as to be parallel to the YZ plane.
  • the pipe support structure 109 includes a bracket 104, a shim 105, and a clamp 106.
  • the bracket 104 is bent and has a fixed portion fixed to the structural wall 102 and a mounting surface extending along the pipe 103.
  • the clamp 106 is a part that supports the pipe 103 and is disposed on the mounting surface of the bracket 104.
  • the shim 105 is used to adjust the position of the clamp 106 in the Z direction, and is interposed between the mounting surface of the bracket 104 and the clamp 106.
  • the shim 105 having an appropriate thickness, the position of the clamp 106 can be adjusted in the vertical direction (Z direction), and preload can be suppressed.
  • the bracket 104 having an appropriate bending angle, the angle of the pipe 103 with respect to the structural wall 102 can be adjusted, and preloading can be suppressed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 58-200891 discloses a self-aligning multi-connector.
  • Patent Document 1 discloses that a plurality of female couplings are attached to a male block via a spherical bearing so as to be swingable in an arbitrary direction, and a plurality of female couplings fitted to the male coupling are attached to the female block. Is attached to the male block and the female block with a centering fitting portion, and the male block is provided on either the male block or the female block. And a lock member 3 that holds the female block in the coupling position is movably mounted.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 10-292817 discloses a journal bearing having an alignment mechanism.
  • Patent Document 1 includes a support ring, a bearing, an oil groove portion, and a mechanism for supplying high-pressure oil to the oil groove portion.
  • a journal bearing formed by a spherical surface is provided between the inner surface of the support ring and the outer surface of the bearing. It is disclosed.
  • a shim 105 having several thicknesses must be prepared.
  • the position of the clamp 106 in the Z direction is determined according to the thickness of the shim 105 and cannot be adjusted steplessly. Therefore, in most cases, a slight preload occurs in the pipe 103.
  • brackets 104 in order to adjust the mounting angle of the pipe 103, a plurality of types of brackets 104 having different bending angles must be prepared. Therefore, the manufacturing cost required for the bracket 104 increases. Furthermore, it is necessary to prepare a large number of brackets 104 having similar shapes only with different bending angles, and an attachment error is likely to occur. In addition, the angle of the pipe 103 cannot be adjusted steplessly, and a slight preload occurs.
  • an object of the present invention is to provide an aircraft piping support structure capable of suppressing preloading.
  • patent document 1 has description about the self-aligning multi-connector used for the oil production facilities installed in the seabed, about the piping support structure for supporting the piping arrange
  • Patent Document 2 describes a journal bearing that supports a rotating shaft of a large-sized rotating machine such as a turbine, but describes a piping support structure for supporting piping arranged inside an aircraft. Not.
  • the aircraft piping support structure is an aircraft piping support structure that supports piping arranged to extend in the X direction in an aircraft.
  • This aircraft pipe support structure includes a parallel movement mechanism that supports the pipe so that the pipe can move in parallel, and an angle adjustment mechanism that supports the pipe so that the angle can be adjusted.
  • the parallel movement mechanism includes an eccentric sleeve that adjusts a position of the pipe in the Z direction orthogonal to the X direction through which the pipe is passed, and a position of the eccentric sleeve in the Y direction orthogonal to the X direction and the Z direction. And a Y-direction adjusting mechanism for adjusting.
  • the angle adjusting mechanism has a first member that supports the pipe and has a first curved surface, and a second curved surface that has a shape corresponding to the first curved surface, and the second curved surface slides on the first curved surface.
  • a second member in contact with and supporting the first member on the second curved surface.
  • the first curved surface and the second curved surface are formed so that a cross-sectional shape by an XZ plane is an arc shape.
  • the angle of the pipe is adjusted by sliding the first curved surface with respect to the second curved surface.
  • the position of the piping in the Z direction can be adjusted by rotating the eccentric sleeve. Since the eccentric sleeve is used, the position of the pipe in the Z direction can be adjusted steplessly, and the occurrence of preload can be suppressed.
  • the position in the Y direction is also shifted.
  • the position in the Y direction can be adjusted by the Y direction adjusting mechanism.
  • the Y-direction misalignment caused by the rotation of the eccentric sleeve can be corrected by the Y-direction adjusting mechanism.
  • the first curved surface of the first member is slidably supported by the second curved surface.
  • the first curved surface and the second curved surface are formed so that the cross-sectional shape of the XZ plane is an arc shape. Therefore, by sliding the first curved surface with respect to the second curved surface, the angle of the pipe can be adjusted steplessly, and the occurrence of preload can be suppressed.
  • an aircraft piping support structure that can suppress preloading is provided.
  • the pipe support structure according to the present embodiment is used to support a pipe disposed in the main wing of an aircraft.
  • the main wing of the aircraft is assumed to be made of CFRP (carbon fiber reinforced plastic).
  • FIG. 3 is a perspective view showing the pipe support structure 30 according to the present embodiment.
  • an X direction, a Y direction, and a Z direction orthogonal to each other are defined.
  • the pipe support structure 30 is attached to the structure 1.
  • the structure 1 is fixed to the airframe, has a flat plate shape, and is arranged so as to be parallel to the XZ plane.
  • the pipe support structure 30 supports the pipe 3 extending along the X direction above the structure 1 (Z direction side).
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a YZ cross section of the pipe support structure 30.
  • FIG. 5 is a view when the pipe support structure 30 is viewed from the Y direction side.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the pipe support structure 30. The configuration of the pipe support structure 30 will be described with reference to FIGS.
  • the pipe support structure 30 includes a bracket 5 (second member), a saddle 6 (first member), an eccentric sleeve 2, and a strap 4.
  • the bracket 5 is a part fixed to the structure 1. As shown in FIG. 5, the bracket 5 has a fixing portion 5-1 and a mounting portion 5-2, and is bent between the fixing portion 5-1 and the mounting portion 5-2.
  • the fixing portion 5-1 is overlaid on the structure 1. As shown in FIG. 4, the fixing portion 5-1 is provided with a long hole 8 extending along the Y direction. A fastening member 7 (bolt and nut) for fastening the fixing portion 5-1 to the structure 1 is inserted into the long hole 8. The length of the long hole 8 in the Y direction is larger than the width of the shaft portion of the fastening member 7 (the portion inserted into the long hole 8).
  • the mounting portion 5-2 is a portion that supports the saddle 6 and the like.
  • the attachment portion 5-2 extends so as to be parallel to the XY plane.
  • a saddle support surface 15 (second curved surface) is formed on the upper surface of the attachment portion 5-2.
  • the saddle support surface 15 is a curved surface, and is formed so that the XZ section has an arc shape.
  • the saddle support surface 15 has a shape corresponding to a cylindrical surface (a cylindrical outer peripheral surface with the Y direction as the central axis).
  • holes 12 are provided at both ends of the attachment portion 5-2 in the Y direction.
  • the saddle 6 is a portion that supports the eccentric sleeve 2 and is supported by the bracket 5.
  • the lower surface of the saddle 6 (the saddle lower surface 14; the first curved surface) is a curved surface corresponding to the saddle support surface 15.
  • the saddle 6 is supported on the saddle support surface 15 by a saddle lower surface 14.
  • the saddle 6 is provided with a hole 11 at a position corresponding to the hole 12 provided in the bracket 5. Further, an eccentric sleeve support surface for supporting the eccentric sleeve 2 is formed on the upper surface of the saddle 6.
  • the eccentric sleeve 2 is provided to adjust the position of the pipe 3 in the Z direction.
  • the eccentric sleeve 2 is supported by a saddle 6.
  • the eccentric sleeve 2 has an annular shape.
  • FIG. 4 in the eccentric sleeve 2, the center C2 of the inner peripheral surface is shifted from the center C1 of the outer peripheral surface.
  • a pipe 3 is passed through the eccentric sleeve 2.
  • the eccentric sleeve 2 is provided with a grip 16 extending along the X direction.
  • the eccentric sleeve 2 is divided into two parts, that is, a first part 2-1 and a second part 2-2. By being divided into two, the eccentric sleeve 2 can be attached around the pipe 3 without moving the pipe 3.
  • the strap 4 is provided to prevent the eccentric sleeve 2 from falling off.
  • the strap 4 is disposed so as to cover the outer peripheral surface of the eccentric sleeve 2 and is supported by a saddle 6.
  • holes 10 are provided at positions overlapping the holes 11 and 12 at both ends in the Y direction of the strap 4.
  • a special washer 13 is disposed on the hole 10.
  • a fastening member 9 bolts and nuts
  • the strap 4 is fixed to the bracket 5 by a fastening member 9.
  • the saddle 6 is also fixed by being sandwiched between the bracket 5 and the strap 4.
  • the angle of the pipe 3 with respect to the structure 1 can be freely adjusted when the pipe 3 is installed in the machine body. This point will be described below.
  • FIG. 7A and 7B are explanatory diagrams for explaining the angle adjustment function.
  • the pipe 3 extends along the X direction.
  • the fastening member 9 is first loosened.
  • the saddle lower surface 14 can slide with respect to the saddle support surface 15 provided on the bracket 5. Therefore, as shown in FIG. 7B, by sliding the saddle 6 with respect to the bracket 5, it is possible to adjust the angle of the pipe 3 with respect to the structure 1 in a stepless manner in the XZ plane.
  • the fastening member 9 is tightened and the saddle 6 is fixed to the bracket 5. Thereby, it becomes possible to fix the piping 3 in a state where the preload is suppressed.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the position adjustment operation in the Z direction.
  • the pipe 3 is in contact with the inner peripheral surface of the eccentric sleeve 2.
  • FIG. 8A shows the central axis c of the pipe 3.
  • the gripping portion 16 is grasped and the eccentric sleeve 2 is rotated.
  • the center of the inner peripheral surface of the eccentric sleeve 2 is changed in the Z direction. Therefore, the position of the central axis c of the pipe 3 is also changed in the Z direction. Thereby, in the Z direction, the position of the pipe 3 can be adjusted steplessly.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the position adjustment operation in the Y direction.
  • the width of the shaft portion of the fastening member 7 inserted into the long hole 8 is smaller than the length of the long hole 8 in the Y direction (see FIG. 9A). Therefore, by loosening the fastening member 7, as shown in FIG. 9B, the position of the bracket 5 with respect to the structure 1 can be shifted in the Y direction.
  • the position of the pipe support structure 30 is entirely shifted in the Y direction, and the position of the pipe 3 is adjusted in the Y direction. For this reason, even if the position of the pipe 3 is shifted in the Y direction due to the operation of the eccentric sleeve 2, the pipe 3 can be returned to a position where preload does not occur. That is, the pipe 3 can be freely moved in the Y direction and the Z direction. That is, the piping 3 can be freely translated.
  • the angle of the pipe 3 can be adjusted steplessly.
  • the pipe 3 can be supported at an angle at which no preload occurs.
  • the pipe 3 can be supported at a desired angle by using the bracket 5 having the same shape.
  • the pipe 3 can be translated in a stepless manner. Thereby, it becomes possible to support the piping 3 in the position where a preload does not generate
  • the Y-direction adjusting mechanism is not limited to the long hole 8, and the Y-direction adjusting mechanism may be realized using other configurations.
  • an eccentric sleeve may be provided in the fixing portion 5-1 instead of the elongated hole 8, and the fastening member 9 may be inserted into the eccentric sleeve. Even if such a configuration is adopted, it is possible to freely adjust the position of the pipe 3 in the Y direction.
  • the pipe 3 is arranged in the CFRP main wing of the aircraft.
  • the main wing made of CFRP is easier to be compared with the main wing made of metal (aluminum). Therefore, a load is easily applied to the pipe 3 disposed inside. Therefore, it is strongly required to support the pipe 3 while suppressing the preload.
  • the pipe support structure 30 according to the present embodiment can adjust the angle of the pipe 3 steplessly and can translate the pipe 3 steplessly. Therefore, the occurrence of preload can be remarkably reduced, and it is suitably used for applications that support the piping 3 disposed in the CFRP main wing of an aircraft.
  • the pipe support structure 30 according to the present embodiment is not only applicable to the pipe 3 arranged in the CFRP main wing but can be suitably applied to all pipes arranged in the aircraft.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a pipe support structure 30 according to a modification of the present embodiment.
  • a hole 17 is provided in the structure 1.
  • the pipe 3 extends through the hole 17.
  • the hole 17 is formed to be slightly larger than the outer diameter of the pipe 3 so as not to interfere with the pipe 3 during position adjustment.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the pipe support structure 30 according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the pipe support structure 30 taken along the YZ plane.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the pipe support structure 30 taken along the XZ plane.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view showing the pipe support structure 30.
  • spherical sleeves (first members) 19 (19-1, 19-2) are provided inside the eccentric sleeve 2 (second member).
  • the pipe 3 is inserted into and supported by the spherical sleeve 19.
  • an eccentric sleeve support member 20 is used instead of the saddle 6 and the bracket 5. Since other points can be the same as those in the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
  • the eccentric sleeve support member 20 is obtained by integrating the saddle 6 and the bracket 5 in the first embodiment. That is, the eccentric sleeve support member 20 has an eccentric sleeve support surface that comes into contact with the outer peripheral surface of the eccentric sleeve 2, and supports the eccentric sleeve 2 with the eccentric sleeve support surface.
  • the eccentric sleeve support member 20 is provided with a fixing portion 20-1 that overlaps the structure 1 (see FIG. 13), and the fixing portion 20-1 is provided with a long hole 8 into which the fastening member 7 is inserted. (See FIG. 12).
  • the shapes of the fixing portion 20-1 and the long hole 8 are the same as those in the first embodiment.
  • the eccentric sleeve 2 is supported in contact with the eccentric sleeve support member 20 on the outer peripheral surface.
  • the outer peripheral surface of the eccentric sleeve 2 is a cylindrical surface.
  • the inner peripheral surface of the eccentric sleeve 2 is a curved surface whose XZ cross section has an arc shape.
  • the inner peripheral surface (second curved surface) of the eccentric sleeve 2 has a shape along the spherical surface.
  • the center with respect to the inner peripheral surface is deviated from the center with respect to the outer peripheral surface, as in the first embodiment.
  • the spherical sleeve 19 is cylindrical and has an inner peripheral surface and an outer peripheral surface.
  • the outer peripheral surface (first curved surface) of the spherical sleeve 19 has a shape corresponding to the inner peripheral surface of the eccentric sleeve 2. That is, the outer peripheral surface of the spherical sleeve 19 has a shape along the spherical surface.
  • the spherical sleeve 19 is in contact with the inner peripheral surface of the eccentric sleeve 2 at its outer peripheral surface.
  • the spherical sleeve 19 is slidably supported by the eccentric sleeve 2.
  • the inner peripheral surface of the spherical sleeve 19 is a cylindrical surface corresponding to the outer peripheral surface of the pipe 3.
  • the pipe 3 is inserted into the spherical sleeve 19 and supported by the spherical sleeve 19.
  • the spherical sleeve 19 is divided into two parts for easy attachment to the pipe 3, and has a first part 19-1 and a second part 19-2.
  • FIG. 15A and FIG. 15B are explanatory diagrams for explaining an angle adjustment function in the present embodiment.
  • the spherical sleeve 19 slides with respect to the eccentric sleeve 2 (second member), whereby the angle of the pipe 3 with respect to the structure 1. It is possible to change.
  • the inner peripheral surface of the eccentric sleeve 2 and the outer peripheral surface of the spherical sleeve 19 correspond to a spherical surface. Therefore, it is possible to adjust the angle of the pipe 3 with a higher degree of freedom than in the first embodiment. That is, in the first embodiment, the angle of the pipe 3 can be adjusted only in the XZ plane (only when viewed along the Y direction) (see FIG. 7).
  • the eccentric sleeve 2 and the spherical sleeve 19 are in contact with each other on a spherical surface. Accordingly, as shown in FIG. 16, the angle of the pipe 3 can be adjusted even when viewed along the Z direction. Therefore, it is possible to more reliably suppress preloading.
  • the spherical sleeve 19 is not fixed to the eccentric sleeve 2. Therefore, when the airframe is broken during flight, the spherical sleeve 19 and the eccentric sleeve 2 naturally slide. That is, the load applied to the pipe 3 is automatically reduced not only when the pipe 3 is installed but also during flight. Therefore, the strength required for the pipe 3 can be reduced, and the pipe 3 can be reduced in weight.
  • the position of the pipe 3 can be adjusted in the Z direction by rotating the eccentric sleeve 2. Further, as shown in FIGS. 18A and 18B, the position of the pipe 3 in the Y direction can be adjusted by the long hole 8 provided in the eccentric sleeve support member 20.
  • FIG. 19 is a perspective view showing a pipe support structure 30 according to this modification.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the pipe support structure 30 along the YZ plane.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the pipe support structure 30 taken along the XZ plane.
  • FIG. 22 is an exploded perspective view of the pipe support structure 30.
  • the eccentric sleeve support member 20 has an opening having a shape corresponding to the outer peripheral surface of the eccentric sleeve 2.
  • the eccentric sleeve 2 is disposed in the opening of the housing 20 and is supported by the side wall of the opening. Since the eccentric sleeve 2 and the spherical sleeve 19 can adopt the same configuration as that of the second embodiment, detailed description thereof is omitted.
  • the eccentric sleeve support member 20 is provided with a flat plate-like fixing portion 20-1 that overlaps the structure 1.
  • the fixing portion 20-1 is provided with an elongated hole 8 extending along the Y direction.
  • a fastening member 9 is inserted into the elongated hole 8, and the eccentric sleeve support member 20 is fixed to the structure 1 by the fastening member 9. Accordingly, if the fastening member 9 is loosened, the eccentric sleeve support member 20 with respect to the structure 1 can be shifted in the Y direction, and the position of the pipe 3 can be adjusted in the Y direction.

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Abstract

 航空機用配管支持構造は、配管を、平行移動可能に支持する、平行移動機構と、配管を、角度が調節可能となるように支持する、角度調整機構とを具備する。平行移動機構は、配管が通され、X方向に直交するZ方向において前記配管の位置を調節する、偏心スリーブと、偏心スリーブの位置を、X方向及びZ方向に直交するY方向において調整する、Y方向調整機構とを備える。角度調整機構は、配管を支持し、第1曲面を有する第1部材と、第1曲面に対応する形状である第2曲面を有し、第2曲面で第1曲面と摺接し、第2曲面で前記第1部材を支持する、第2部材とを備える。第1曲面及び第2曲面は、XZ平面による断面形状が円弧状となるように形成されており、第1曲面が第2曲面に対して摺動することにより、配管の角度が調節される。これにより、プリロードを抑制することのできる、航空機用配管支持構造が提供される。

Description

航空機用配管支持構造
 本発明は、航空機用配管支持構造に関する。
 航空機の内部には、燃料供給用配管など、多数の配管が配置される。そのような配管を支持するため、航空機内には、配管支持構造が設けられる。
 配管支持構造に対しては、配管に加わるプリロードを抑制することが求められる。しかも、航空機は、飛行時に受ける揚力等により、変形することがある。特に、主翼部分は揚力等運用時に発生する荷重によってしなり易い。機体の変形により、配管は、配管支持構造部分において荷重を受ける。配管にプリロードが存在する場合、配管に対しては、機体の変形による荷重に加え、プリロード分の荷重も加わる。更に、航空機は、離着陸を繰り返す。航空機内に配置された配管に対しては、機体の変形による荷重が、繰り返し加わることになる。このような観点から、航空機用の配管支持構造に対しては、プリロードの抑制が、他の用途における配管支持構造よりも強く要求される。
 図1は、航空機内に配置された配管を概略的に示す図である。図1に示されるように、航空機100の主翼内に、配管103が配置されている。また、主翼内には、主翼の内部空間を区画する構造壁102が設けられている。配管103は、構造壁102を貫通するように伸びている。構造壁102には、配管支持構造109が取り付けられている。配管103は、配管支持構造109によって支持されている。
 図2は、配管支持構造109を示す概略図である。図2には、X方向、Y方向、及びZ方向が定義さている。配管103は、X方向に沿って伸びている。構造壁102は、YZ平面に平行となるように配置されている。配管支持構造109は、ブラケット104、シム105、及びクランプ106を有している。ブラケット104は折り曲げられており、構造壁102に固定される固定部と、配管103に沿って伸びる取り付け面とを有している。クランプ106は、配管103を支持する部分であり、ブラケット104の取り付け面上に配置されている。シム105は、Z方向においてクランプ106の位置を調整するために用いられ、ブラケット104の取り付け面とクランプ106との間に介装されている。このような構成を採用すれば、シム105として適切な厚みを有するものを用いることにより、上下方向(Z方向)においてクランプ106の位置を調節でき、プリロードを抑制できる。また、ブラケット104として、適切な折り曲げ角度を有するものを用いることにより、構造壁102に対する配管103の角度を調整でき、プリロードを抑制できる。
 一方、他の関連技術として、特許文献1(特開昭58-200891号公報)には、自己調芯マルチコネクタが開示されている。特許文献1には、雄ブロックに複数の雌カップリングが球面支承部を介して任意方向に揺動可能に取り付けられる点、雌ブロックには、雄カップリングに嵌合される複数の雌カップリングが球面支承部を介して任意方向に揺動可能に取り付けられる点、雄ブロック及び雌ブロックに芯出し用嵌合部が設けられる点、及び、雄ブロック及び雌ブロックの何れか一方に、雄ブロックと雌ブロックとを結合位置に保持するロック部材3が移動可能に装着されている点が記載されている。
 更に他の関連技術として、特許文献2(特開平10-292817号公報)には、調芯機構を有するジャーナル軸受が開示されている。特許文献1には、支持環と軸受と油溝部と油溝部に対して高圧油を供給する機構とからなり、支持環の内面と軸受けの外面間の支持部は球面で形成されるジャーナル軸受けが開示されている。
特開昭58-200891号公報 特開平10-292817号公報
 しかしながら、図2に示した例では、Z方向における位置を調整するために、数種類の厚さを有するシム105を準備しなければならない。また、Z方向におけるクランプ106の位置は、シム105の厚みに応じて決まり、無段階に調節することはできない。そのため、殆どの場合、配管103に僅かなプリロードが発生してしまう。
 同様に、図2に示される例では、配管103の取付け角度を調整するために、折り曲げ角度が異なる複数の種類のブラケット104を用意しなければならない。そのため、ブラケット104に要する製造コストが増加する。更には、折り曲げ角度が異なるだけで似た形状の多数のブラケット104を用意する必要があり、取り付け間違いが起こり易い。加えて、配管103の角度を無段階で調節することができず、僅かなプリロードが発生してしまう。
 従って、本発明の課題は、プリロードを抑制することのできる、航空機用配管支持構造を提供することにある。
 尚、特許文献1には、海底に設置された石油生産設備などに用いられる自己調芯マルチコネクタについての記載はあるが、航空機の内部に配置される配管を支持するための配管支持構造については、記載されていない。
 また、特許文献2には、タービンなどの大型回転機械の回転軸を支持するジャーナル軸受けについての記載はあるが、航空機の内部に配置される配管を支持するための配管支持構造については、記載されていない。
 本発明に係る航空機用配管支持構造は、航空機内においてX方向に伸びるように配置される配管を支持する航空機用配管支持構造である。この航空機用配管支持構造は、前記配管を、平行移動可能に支持する、平行移動機構と、前記配管を、角度が調節可能となるように支持する、角度調整機構とを具備する。前記平行移動機構は、前記配管が通され、X方向に直交するZ方向において前記配管の位置を調節する、偏心スリーブと、前記偏心スリーブの位置を、X方向及びZ方向に直交するY方向において調整する、Y方向調整機構とを備える。前記角度調整機構は、前記配管を支持し、第1曲面を有する第1部材と、前記第1曲面に対応する形状である第2曲面を有し、前記第2曲面で前記第1曲面と摺接し、前記第2曲面で前記第1部材を支持する、第2部材とを備える。前記第1曲面及び前記第2曲面は、XZ平面による断面形状が円弧状となるように形成されている。前記第1曲面が前記第2曲面に対して摺動することにより、前記配管の角度が調節される。
 この発明によれば、配管が偏心スリーブに通されているため、偏心スリーブを回転させることにより、Z方向において配管の位置を調節することができる。偏心スリーブが用いられるため、Z方向における配管の位置を、無段階で調節することが可能であり、プリロードの発生を抑制できる。
 また、偏心スリーブを用いてZ方向における位置を調節した場合には、Y方向における位置もずれてしまう。しかしながら、本発明では、Y方向調整機構により、Y方向の位置を調節することができる。すなわち、偏心スリーブの回転に伴って生じるY方向の位置ずれは、Y方向調整機構によって補正することが可能である。
 加えて、本発明によれば、第1部材の第1曲面を、第2曲面で第2部材が摺動可能に支持している。第1曲面及び前記第2曲面は、XZ平面による断面形状が円弧状となるように形成されている。そのため、第1曲面を第2曲面に対して摺動させることにより、配管の角度を無段階で調節することが可能であり、プリロードの発生を抑制できる。
 本発明によれば、プリロードを抑制することのできる、航空機用配管支持構造が提供される。
航空機内に配置された配管を概略的に示す図である。 配管支持構造を示す概略図である。 第1の実施形態に係る配管支持構造を示す斜視図である。 配管支持構造のYZ断面を示す断面図である。 配管支持構造をY方向側から見たときの図である。 配管支持構造の分解斜視図である。 角度調整機能を説明するための説明図である。 角度調整機能を説明するための説明図である。 Z方向における位置調整動作を説明するための説明図である。 Y方向における位置調整動作を説明するための説明図である。 第1の実施形態の変形例に係る配管支持構造を示す斜視図である。 第2実施形態に係る配管支持構造を示す斜視図である。 YZ面による配管支持構造の断面図である。 XZ面による配管支持構造の断面図である。 配管支持構造を示す分解斜視図である。 第2の実施形態における角度調整機能を説明するための説明図である。 第2の実施形態における角度調整機能を説明するための説明図である。 配管3の角度調整動作を説明するための図である。 Z方向における位置調整動作を説明するための図である。 Z方向における位置調整動作を説明するための図である。 Y方向における位置調整動作を説明するための図である。 Y方向における位置調整動作を説明するための図である。 第2の実施形態の変形例に係る配管支持構造を示す斜視図である。 YZ面による配管支持構造の断面図である。 XZ面による配管支持構造の断面図である。 配管支持構造の分解斜視図である。
 以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
 本実施形態に係る配管支持構造は、図1に示したように、航空機の主翼内に配置される配管を支持するために用いられる。その航空機の主翼は、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)製であるものとする。
 図3は、本実施形態に係る配管支持構造30を示す斜視図である。図3には、互いに直交するX方向、Y方向、及びZ方向が定義されている。この配管支持構造30は、構造体1に取り付けられている。尚、構造体1は、機体に対して固定されており、平板状であり、XZ平面に平行になるように配置されている。配管支持構造30は、構造体1の上方(Z方向側)において、X方向に沿って伸びる配管3を支持している。
 図4は、配管支持構造30のYZ断面を示す断面図である。図5は、配管支持構造30をY方向側から見たときの図である。図6は、配管支持構造30の分解斜視図である。図3乃至図6を参照して、配管支持構造30の構成を説明する。
 図6に示されるように、配管支持構造30は、ブラケット5(第2部材)、サドル6(第1部材)、偏心スリーブ2、及びストラップ4を有している。
 ブラケット5は、構造体1に対して固定される部分である。図5に示されるように、ブラケット5は、固定部5-1及び取付け部5-2を有しており、固定部5-1と取り付け部5-2との間で折り曲げられている。
 固定部5-1は、構造体1に重ねられている。図4に示されるように、固定部5-1には、Y方向に沿って伸びる長穴8が設けられている。この長穴8には、固定部5-1を構造体1に対して締め付ける、締結部材7(ボルト及びナット)が挿入されている。長穴8のY方向における長さは、締結部材7の軸部分(長穴8に挿入されている部分)の幅よりも、大きい。
 取付け部5-2は、サドル6などを支持する部分である。取付け部5-2は、XY平面に対して平行になるように伸びている。図6に示されるように、取り付け部5-2の上面には、サドル支持面15(第2曲面)が形成されている。図5に示されるように、サドル支持面15は、曲面であり、XZ断面が円弧状となるように形成されている。具体的には、図6に示されるように、サドル支持面15は、円筒面(Y方向を中心軸とする円筒の外周面)に対応する形状を有している。また、Y方向における取付け部5-2の両端部には、穴12が設けられている。
 サドル6は、偏心スリーブ2を支持する部分であり、ブラケット5によって支持されている。図6に示されるように、サドル6の下面(サドル下面14;第1曲面)は、サドル支持面15に対応する曲面である。サドル6は、サドル下面14でサドル支持面15に支持されている。また、サドル6には、ブラケット5に設けられた穴12に対応する位置に、穴11が設けられている。更に、サドル6の上面には、偏心スリーブ2を支持するための偏心スリーブ支持面が形成されている。
 偏心スリーブ2は、Z方向において配管3の位置を調整するために設けられている。偏心スリーブ2は、サドル6によって支持されている。偏心スリーブ2は、円環状である。図4に示されるように、偏心スリーブ2においては、外周面の中心C1に対して内周面の中心C2がずれている。偏心スリーブ2には、配管3が通されている。これにより、配管3は偏心スリーブ2によって支持されている。また、図5及び図6に示されるように、偏心スリーブ2には、X方向に沿って伸びる把持部16が設けられている。更に、図6に示されるように、偏心スリーブ2は、2分割され、第1部分2-1と第2部分2-2とに分けられている。2分割されていることにより、配管3を動かすことなく、配管3の周りに偏心スリーブ2を取り付けることが可能となっている。
 ストラップ4は、偏心スリーブ2の脱落を防止する為に設けられている。ストラップ4は、偏心スリーブ2の外周面を覆うように配置されており、サドル6によって支持されている。図6に示されるように、ストラップ4のY方向における両端部には、穴11及び穴12と重なる位置に、穴10が設けられている。また、穴10上には、特殊ワッシャ13が配置されている。図5に示されるように、特殊ワッシャ13、穴10、11、及び12を貫通するように、締結部材9(ボルト及びナット)が設けられている。ストラップ4は、締結部材9より、ブラケット5に固定されている。また、サドル6も、ブラケット5とストラップ4とに挟まれて固定されている。
 上述のような構成を採用することにより、配管3を機体内に艤装する際に、構造体1に対する配管3の角度を自由に調整することが可能になる。以下に、この点について説明する。
 図7A及び図7Bは、角度調整機能を説明するための説明図である。図7Aに示されるように、配管3は、X方向に沿って伸びている。ここで、構造体1に対する配管3の角度を調整する場合には、まず、締結部材9を緩める。これにより、サドル下面14が、ブラケット5に設けられたサドル支持面15に対して摺動可能になる。従って、図7Bに示されるように、サドル6をブラケット5に対して摺動させることにより、XZ平面において、構造体1に対する配管3の角度を無段階に調整することが可能となる。配管3の角度を調節した後、締結部材9を締め付け、サドル6をブラケット5に対して固定する。これにより、プリロードが抑制された状態で配管3を固定することが可能となる。
 また、本実施形態によれば、偏心スリーブ2を操作することによって、Z方向において配管3の位置を調整することが可能である。図8は、Z方向における位置調整動作を説明するための説明図である。図8の(a)に示されるように、配管3は偏心スリーブ2の内周面に当接している。図8の(a)には、配管3の中心軸cが図示されている。ここで、Z方向において配管3の位置を調整する場合には、把持部16をつかみ、偏心スリーブ2を回転させる。すると、図8の(b)に示されるように、偏心スリーブ2の内周面の中心が、Z方向において変更される。従って、配管3の中心軸cの位置も、Z方向において変更される。これにより、Z方向において、配管3の位置を無段階に調整することが可能になる。
 但し、偏心スリーブ2を回転させると、Z方向だけではなく、Y方向においても配管3の位置がずれる。しかしながら、本実施形態では、ブラケット5に設けられた長穴8を利用することにより、Y方向において配管3の位置を調整することが可能である。図9は、Y方向における位置調整動作を説明するための説明図である。既述のように、長穴8に挿入された締結部材7の軸部分の幅は、Y方向において長穴8の長さよりも小さい(図9の(a)参照)。従って、締結部材7を緩めることにより、図9の(b)に示されるように、構造体1に対するブラケット5の位置をY方向においてずらすことが可能である。ブラケット5の位置をずらすことにより、配管支持構造30の位置が全体的にY方向においてずらされ、配管3の位置がY方向において調節される。このため、偏心スリーブ2の操作によってY方向において配管3の位置がずれたとしても、プリロードが発生しないような位置に配管3を戻すことが可能である。すなわち、配管3を、Y方向及びZ方向に自由に移動させることが可能である。すなわち、配管3を自由に平行移動させることが可能である。
 以上説明したように、本実施形態によれば、サドル6がブラケット5に対して摺動可能であるため、配管3の角度を無段階で調整することが可能である。これにより、配管3を、プリロードが発生しない角度で支持することが可能となる。また、ブラケット5として、折り曲げ角度が異なる複数種類のものを準備する必要がなくなる。同一形状のブラケット5を用いて、所望する角度で配管3を支持することが可能になる。
 加えて、本実施形態によれば、偏心スリーブ2と長穴8が設けられているため、配管3を無段階で平行移動させることが可能になる。これにより、配管3を、プリロードが発生しない位置で支持することが可能となる。
 尚、本実施形態では、Y方向において配管3を調整するために、長穴8が設けられている場合について説明した。但し、Y方向調整機構としては、長穴8に限られるものではなく、他の構成を利用してY方向調整機構が実現されてもよい。例えば、長穴8の代わりに固定部5-1に偏心スリーブを設け、この偏心スリーブに締結部材9を挿入してもよい。このような構成を採用しても、Y方向において配管3の位置を自由に調整することが可能となる。
 また、本実施形態では、配管3が航空機のCFRP製の主翼内に配置されている場合について説明した。CFRP製の主翼は、金属(アルミ)製の主翼と比較してしなり易い。そのため、内部に配置される配管3に対しても荷重が加わり易い。従って、プリロードを抑制して配管3を支持することが強く求められる。本実施形態に係る配管支持構造30は、配管3の角度を無段階で調節でき、配管3を無段階で平行移動させることが可能である。そのため、プリロードの発生を著しく低減でき、航空機のCFRP製の主翼内に配置される配管3を支持する用途に好適に用いられる。但し、機体が金属製である場合や、配管3が胴体部に配置される場合であっても、配管3に対しては機体の変形によって大きな荷重が加わる。そのため、本実施形態に係る配管支持構造30は、CFRP製の主翼内に配置される配管3だけに適用されるものではなく、航空機内に配置される配管全般に好適に適用可能である。
(第1の実施形態の変形例)
 本実施形態では、構造体1の上方において配管3が支持される場合について説明した。但し、配管3が構造体1を貫通するように伸びる場合であっても、本実施形態に係る配管支持構造30を適用することが可能である。
 図10は、本実施形態の変形例に係る配管支持構造30を示す斜視図である。図10に示されるように、本変形例においては、構造体1に、穴17が設けられている。そして、配管3は穴17を通って伸びている。穴17は、位置調整時に配管3と干渉しないように、配管3の外径よりも若干大きく形成されている。このような構成を採用することにより、配管3が構造体1を貫通するように伸びる場合であっても、本実施形態に係る配管支持構造30を適用することが可能となる。
(第2の実施形態)
 続いて、第2の実施形態について説明する。
 図11は、本実施形態に係る配管支持構造30を示す斜視図である。図12は、YZ平面による配管支持構造30の断面図である。図13は、XZ平面による配管支持構造30の断面図である。図14は、配管支持構造30を示す分解斜視図である。
 図14に示されるように、本実施形態においては、偏心スリーブ2(第2部材)の内側に、球面スリーブ(第1部材)19(19-1、19-2)が設けられている。配管3は、球面スリーブ19に挿通され、支持されている。また、サドル6及びブラケット5に代えて、偏心スリーブ支持部材20が用いられる。その他の点については、第1の実施形態と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
 偏心スリーブ支持部材20は、第1の実施形態におけるサドル6及びブラケット5を一体化させたものである。すなわち、偏心スリーブ支持部材20は、偏心スリーブ2の外周面に当接する偏心スリーブ支持面を有し、偏心スリーブ支持面で偏心スリーブ2を支持している。また、偏心スリーブ支持部材20には、構造体1に重なる固定部20-1が設けられ(図13参照)、固定部20-1には締結部材7が挿入される長穴8が設けられている(図12参照)。固定部20-1及び長穴8の形状は、第1の実施形態と同様である。
 図14に示されるように、偏心スリーブ2は、外周面で偏心スリーブ支持部材20に接して支持されている。偏心スリーブ2の外周面は円筒面である。一方、図13に示されるように、偏心スリーブ2の内周面は、XZ断面が円弧状となるような曲面である。具体的には、偏心スリーブ2の内周面(第2曲面)は、球面に沿う形状を有している。また、図12に示されるように、第1の実施形態と同様、偏心スリーブ2において、内周面に対する中心は、外周面に対する中心からずれている。
 球面スリーブ19は、図14に示されるように、筒状であり、内周面及び外周面を有している。図13に示されるように、球面スリーブ19の外周面(第1曲面)は、偏心スリーブ2の内周面に対応する形状を有している。すなわち、球面スリーブ19の外周面は、球面に沿う形状を有している。球面スリーブ19は、その外周面で、偏心スリーブ2の内周面に接している。球面スリーブ19は、偏心スリーブ2に摺動可能に支持されている。一方、球面スリーブ19の内周面は、配管3の外周面に対応する円筒面である。配管3は、球面スリーブ19に挿通されており、球面スリーブ19によって支持されている。尚、球面スリーブ19は、配管3に対して取り付けやすくするために2分割されており、第1部分19-1と第2部分19-2とを有している。
 図15A及び図15Bは、本実施形態における角度調整機能を説明するための説明図である。
 図15A及び図15Bに示されるように、本実施形態では、偏心スリーブ2(第2部材)に対して球面スリーブ19(第1部材)が摺動することにより、構造体1に対する配管3の角度を変更することが可能である。ここで、本実施形態では、偏心スリーブ2の内周面と球面スリーブ19の外周面とが、球面に対応している。そのため、第1の実施形態よりも高い自由度で、配管3の角度を調整することが可能である。すなわち、第1の実施形態では、XZ平面内においてのみ(Y方向に沿って見た場合にのみ)、配管3の角度を調整することができる(図7参照)。これに対して、本実施形態では、偏心スリーブ2と球面スリーブ19とが球面で接している。従って、図16に示されるように、Z方向に沿って見た場合においても、配管3の角度を調整することが可能である。そのため、プリロードをより確実に抑制することが可能となる。
 また、本実施形態においては、偏心スリーブ2に対して球面スリーブ19が固定されていない。そのため、飛行時に機体がしなった場合、自ずと球面スリーブ19と偏心スリーブ2とが摺動する。すなわち、配管3の艤装時のみならず、飛行時においても、配管3に加わる荷重が自動的に低減される。従って、配管3に要する強度を低減することができ、配管3を軽量化できる。
 尚、本実施形態においても、図17A及び図17Bに示されるように、偏心スリーブ2を回転させることにより、Z方向において配管3の位置を調節することが可能である。また、図18A及び図18Bに示されるように、偏心スリーブ支持部材20に設けられた長穴8により、Y方向において配管3の位置を調整することが可能である。
(第2の実施形態の変形例)
 続いて、第2の実施形態の変形例について説明する。本変形例では、配管3が構造体1を貫通するように伸びる場合について説明する。
 図19は、本変形例に係る配管支持構造30を示す斜視図である。図20は、YZ平面により配管支持構造30の断面図である。図21は、XZ平面による配管支持構造30の断面図である。図22は、配管支持構造30の分解斜視図である。
 図19乃至図22に示されるように、本変形例では、偏心スリーブ支持部材20として、ハウジングが用いられる。また、ストラップ4が削除されている。その他の点については、第2の実施形態と同様の構成を採用することができるので、詳細な説明は省略する。
 偏心スリーブ支持部材20は、偏心スリーブ2の外周面に対応する形状を有する開口を有している。偏心スリーブ2は、このハウジング20の開口内に配置されており、開口の側壁によって支持されている。尚、偏心スリーブ2及び球面スリーブ19については、第2の実施形態と同様の構成を採用することができるので、詳細な説明は省略する。
 図20に示されるように、偏心スリーブ支持部材20には、構造体1と重なる平板状の固定部20-1が設けられている。固定部20-1には、第2の実施形態と同様に、Y方向に沿って伸びる長穴8が設けられている。また、第2の実施形態と同様に、長穴8には締結部材9が挿入されており、締結部材9によって偏心スリーブ支持部材20が構造体1に対して固定されている。これにより、締結部材9を緩めれば、Y方向において構造体1に対する偏心スリーブ支持部材20をずらすことが可能であり、配管3の位置をY方向において調節することが可能である。
 本変形例に示される構成を採用することにより、配管3が構造体1を貫通する場合であっても、第2の実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。また、本変形例では、既述の実施形態におけるストラップ4が削除されている。したがって、部品点数を少なくすることができる観点からも、有利である。
 以上、本発明について、第1及び第2の実施形態を用いて説明した。尚、これらの実施形態及び変形例で用いられている技術的事項は、互いに独立するものではなく、矛盾のない範囲内で組み合わせて用いることも可能である。
 この出願は、2010年10月26日に出願された特許出願番号2010-239961号の日本特許出願に基づいており、その出願による優先権の利益を主張し、その出願の開示は、引用することにより、ここに組み込まれている。

Claims (12)

  1.  航空機内においてX方向に伸びるように配置される配管を支持する航空機用配管支持構造であって、
     前記配管を、平行移動可能に支持する、平行移動機構と、
     前記配管を、角度が調節可能となるように支持する、角度調整機構と、
    を具備し、
     前記平行移動機構は、
      前記配管が通され、X方向に直交するZ方向において前記配管の位置を調節する、偏心スリーブと、
      前記偏心スリーブの位置を、X方向及びZ方向に直交するY方向において調整する、Y方向調整機構とを備え、
     前記角度調整機構は、
      前記配管を支持し、第1曲面を有する第1部材と、
      前記第1曲面に対応する形状である第2曲面を有し、前記第2曲面で前記第1曲面と摺接し、前記第2曲面で前記第1部材を支持する、第2部材とを備え、
     前記第1曲面及び前記第2曲面は、XZ平面による断面形状が円弧状となるように形成されており、
     前記第1曲面が前記第2曲面に対して摺動することにより、前記配管の角度が調節される
    航空機用配管支持構造。
  2.  請求項1に記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記第1曲面及び前記第2曲面は、Y方向を中心軸とする円筒の外周面に沿う形状である
    航空機用配管支持構造。
  3.  請求項2に記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記配管は、前記偏心スリーブの内周面に接して支持されており、
     前記第1部材は、前記偏心スリーブに接し、前記偏心スリーブを介して前記配管を支持するように構成されている
    航空機用配管支持構造。
  4.  請求項3に記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記第1部材は、前記偏心スリーブの外周面に当接して前記偏心スリーブを支持するサドルを有し、
     前記第1曲面は、前記サドルに形成されており、
     前記第2部材は、前記サドルを支持するブラケットを有し、
     前記ブラケットは、取付け部と固定部とを有し、前記取付け部と前記固定部との間で折り曲げられており、
     前記第2曲面は、前記取付け部に設けられ、
     前記固定部は、機体に対して固定された構造体に重なるように配置され、前記構造体に締結されている
    航空機用配管支持構造。
  5.  請求項4に記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記Y方向調整機構は、前記固定部に設けられ、Y方向に沿って伸びる長穴を有し、
     前記固定部は、前記長穴に挿通される締結部材によって、前記構造体に締結され、
     Y方向において、前記長穴の長さは、前記締結部材の軸部分の幅よりも大きい
    航空機用配管支持構造。
  6.  請求項1又は2に記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記第1曲面及び前記第2曲面は、球面に沿う形状である
    航空機用配管支持構造。
  7.  請求項6に記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記第1部材は、筒状の球面スリーブを有し、
     前記球面スリーブの内周面は、前記配管に接する円筒面であり、
     前記第1曲面は、前記球面スリーブの外周面に設けられ、
     前記第2部材は、前記偏心スリーブにより実現され、
     前記第2曲面は、前記偏心スリーブの内周面に設けられている
    航空機用配管支持構造。
  8.  請求項7に記載された航空機用配管支持構造であって、
    更に、
     前記偏心スリーブの外周面に当接して前記偏心スリーブを支持する、偏心スリーブ支持部材を有し、
     前記偏心スリーブ支持部材は、機体に対して固定された構造体に重なるように配置され、前記構造体に締結される、固定部を有している
    航空機用配管支持構造。
  9.  請求項8に記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記偏心スリーブ支持部材は、前記偏心スリーブの外周面に対応する形状を有する開口を有し、
     前記偏心スリーブは、前記開口内に挿入され、前記開口の壁面において前記偏心スリーブ支持部材に支持されている
    航空機用配管支持構造。
  10.  請求項8または9に記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記Y方向調整機構は、前記固定部に設けられ、Y方向に沿って伸びる長穴を有し、
     前記固定部は、前記長穴に挿通される締結部材によって、前記構造体に固定され、
     Y方向において、前記長穴の長さは、前記締結部材の軸部分の幅よりも大きい
    航空機用配管支持構造。
  11.  請求項1乃至10のいずれかに記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記配管は、前記航空機の主翼内に配置される
    航空機用配管支持構造。
  12.  請求項11に記載された航空機用配管支持構造であって、
     前記主翼は、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)製である
    航空機用配管支持構造。
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