JP2011079383A - 耐雷ファスナ、航空機組立品、ファスナ部材、プラグキャップ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】開口部54を有したリングキャップ50を備えたファスナ本体31を、リセス37に工具を掛けて翼20に取り付け、翼20の外周面側にファスナ本体31の頭部35が露出した状態とする。その後、ファスナ本体31の頭部35のリセス37に、シーラント剤100を充填し、リングキャップ50の開口部54にプラグキャップ60を装着して、ファスナ本体31の頭部35を絶縁材料で覆うようにした。
【選択図】図1
Description
ファスナ部材は、ピン状のファスナ本体を、翼および翼に取り付けられる部材の双方に形成された貫通孔に翼の外部側から挿入し、その先端部に翼の内部側からナット等の締結部材を締結することで、翼と部材とを固定する。
そこで、航空機運用中の絶縁キャップのピールオフを確実に防止することができて、ファスナへの着雷防止効果および信頼性を向上させることができるよう、絶縁体層が、頭部の一端面を覆うように融着されているとともに、前記一端面に形成された係合部と機械的に噛み合っている耐雷ファスナが既に提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、工具を掛けても絶縁性を十分に確保することのできる耐雷ファスナ、航空機組立品、ファスナ部材、プラグキャップを提供することを目的とする。
第一の部材と第二の部材を締結するときには、第一の部材および第二の部材に形成された孔にファスナ本体を貫通させ、その先端部に締結部材を装着することで、ファスナ本体の頭部と締結部材とで第一の部材と第二の部材を挟み込んで締結する。この状態で、ファスナ本体の頭部には外側キャップが設けられているので、締結の際には、外側キャップの開口部の内側に露出したリセスに工具を掛けることができる。そして、締結後、外側キャップの開口部に内側キャップを装着して開口部を塞ぐことで、ファスナ本体の頭部を絶縁材料で覆うことができ、耐雷性能を確保することができる。
また、外側キャップは、ファスナ本体の頭部に対し、インサート成形により形成するのが好ましい。
これにより、外側キャップのピールオフを防止できる。
また、プレート部に、その両面を貫通する貫通孔が形成するのが好ましい。リセス内に、絶縁性を有したシーラント剤が充填される場合、シーラント剤が充填されたリセス内にプラグ部を挿入したときに、リセスから押し出されるシーラント剤を貫通孔から外部に排出することができる。
プラグ部は、当該プラグ部の先端部に、外周側に張り出して形成されたカサ部を有するのが好ましい。これにより、リセス内に充填されたシーラント剤が硬化すると、カサ部により内側キャップの脱落が防止できる。
また、プラグ部は、当該プラグ部の外周部に、外周側に突出する複数の突条を有し、プラグ部をリセスに挿入したときに、突条がリセスの内周面と突き当たることで変形してプラグ部とリセスとの間に摩擦力を生じさせるようにして脱落を防止してもよい。
このとき、外側キャップおよび内側キャップの頂面と外板の表面とが、面一になるように形成されているのが好ましい。
そして、開口部には、当該開口部を覆う絶縁材料からなるプラグキャップが装着可能とされている。
このようにして、工具を掛けても絶縁性を十分に確保することのできる耐雷ファスナを提供することが可能となる。
図1は、本実施の形態における耐雷ファスナ、航空機組立品、ファスナ部材、プラグキャップを適用した航空機の機体を構成する翼の一部の断面図である。
この図1に示すように、翼(航空機組立品)20は、その外殻が、例えばジュラルミンなどの金属材料や、炭素繊維と樹脂との複合材料(導電性を有する樹脂材料)であるCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)からなる翼パネル(第一の部材、外板)21によって形成され、その内部には、補強のための構造材や燃料タンク、各種の機器、これらを取り付けるためのステー等の部材(第二の部材、構造材)22がファスナ部材(耐雷ファスナ、ファスナ)30によって取り付けられている。
ファスナ本体31およびカラー32は、強度の面から一般に、チタン合金やインコネル等の金属材料により形成される。
軸部34は、その外周面にネジ溝34aが形成されるとともに、先端部34bは軸部34よりも小径とされ、その外周面にもネジ溝34cが形成されている。
頭部35は、軸部34から漸次拡大するテーパ状の拡径面35aを有している。このファスナ本体31は、翼パネル21および部材22を貫通して形成された孔21a、22aに翼20の外側から挿入され、後端部の拡径面35aを孔21aのテーパ面に突き当てた状態で、先端部34bを翼20の内方に突出させる。
なお、この状態で、ファスナ本体31の軸部34の先端部34bは、カラー32よりも翼20の内周側に突出し、さらに、ネジ溝34cをカラー32から翼20の内周側に露出させている。
キャップ25は、断面円形で、一端部25a側のみが開口し、他端部25b側に向けてその内径および外径が漸次縮小する形状とされている。このキャップは、PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)、ポリイミド、PEEK(ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂)、ナイロン樹脂等の絶縁性を有した樹脂により形成するのが好ましい。
キャップ25の他端部25b側の内周面(以下、これを底面26と称する)には、断面円形の有底状の穴(ネジ穴)27が形成されており、この穴27の内周面には、ファスナ本体31のネジ溝34cに噛み合うネジ溝27aが形成されている。このキャップ25は、一端部25aの端面を部材22に押し当てた状態で、穴27にファスナ本体31の先端部34bが挿入されるようになっている。このとき、ファスナ本体31のネジ溝34cにキャップ25のネジ溝27aが噛み合うことで、キャップ25がファスナ部材30に対し、容易かつ確実に位置決め固定できるようになっている。
キャップ25をファスナ部材30に装着した状態では、キャップ25の内部に、絶縁性を有したシーラント剤29が充填される。このシーラント剤29が、キャップ25の内周面とファスナ本体31およびカラー32との間に介在することで、キャップ25とファスナ部材30との間の絶縁性がさらに高まる。
これらリングキャップ50、プラグキャップ60は、それぞれ例えば、熱可塑性樹脂(例えば、耐熱性・強度を有する他、絶縁破壊電圧が高いポリエーテルイミド(PEI)、耐熱性・強度が優れている他、成形性・汎用性に優れたポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、耐熱性・強度を有する他、成形性・汎用性に優れたポリフェニルサルルファイド(PPS)、耐熱性・強度が特に優れているポリアミドイミド(PAI))や、熱硬化性樹脂(例えば、耐熱性・強度が特に優れているポリイミド(PI))等を用いて形成されている。
また、テーパ部52の外周面52aは、頭部35の拡径面35aの仮想延長面(図2中、点線(A)参照)に対し、0.1mm以上内側に位置するよう形成されている。これは、ファスナ本体31の後端部の拡径面35aを孔21aのテーパ面に突き当てたときに、リングキャップ50が孔21aのテーパ面に突き当たって変形するのを防ぐためである。
このようなリングキャップ50は、射出成形によってファスナ本体31の頭部35に一体に成形されて設けられるようになっている。ここで、キャップ係合部38に凹部51a、凸部51bが係合していることで、リングキャップ50は、ファスナ本体31に一体化している。また、リングキャップ50の各部の厚さは、MIL-STD-1757A Zone1の雷撃試験電圧(約40kV)に対しても十分な絶縁耐力を有するように、例えば、0.6mm〜1.0mm程度とされていることが望ましい。
プレート部61の外周縁部には、外周側に張り出すフランジ部(係合部)61aが形成されている。このフランジ部61aは、リングキャップ50の開口部54の内周縁部に形成された係止爪55と係合することで、開口部54からプラグキャップ60が脱落するのを防ぐとともに、プラグキャップ60をリセス37に押し込んだときにクリック感を作業者に付与することで、プラグキャップ60を正規の位置まで押し込んだことを体感させることができるようになっている。
カサ部65は、ポスト部64の軸線を中心として放射状に複数個(本実施形態では3個)が、周方向に互いに間隔を隔てて形成されている。カサ部65は、ポスト部64の先端部から外周側に向けて張り出すよう設けられている。このカサ部65とプレート部61との間に、リセス37に充填されたシーラント剤100が入り込み、硬化することで、カサ部65により、プラグキャップ60のリセス37からの脱落が防止される。
リセス嵌合部66は、ポスト部64の軸線を中心として放射状に複数個(本実施形態では3個)が、周方向に互いに間隔を隔て、かつ周方向において互いに隣接するカサ部65の間に位置するよう形成されている。複数のリセス嵌合部66は、リセス37の内径・形状に応じた外径・形状を有しており、リセス37に嵌め合うようになっている。
また、リセス嵌合部66がリセス37に嵌め合うことで生じる摩擦力によっても、プラグキャップ60のリセス37からの脱落が防止できる。
さらに、リングキャップ50のリング部53とプラグキャップ60とにより、その上面が、翼20の表面とほぼ均一なフラット面とすることができるので、空力性能にも優れる。
ところで、上記実施形態で示したプラグキャップ60に代えて、他の構成を有するキャップを用いることもできる。
例えば、図5、図6に示すようなプラグキャップ(内側キャップ)70、80を用いることができる。ここで、前述したプラグキャップ60と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
プレート部61は、前述したプラグキャップ60のプレート部61と同様の構成を採用することができる。
プラグキャップ70をリセス37に挿入した後、リセス37と多数の突条73との間の隙間に残存する硬化性のシーラント剤100が硬化すると、このシーラント剤100とリセス挿入部72との間に生じる摩擦力によっても、プラグキャップ60のリセス37からの脱落が防止できる。
プレート部61は、前述したプラグキャップ60のプレート部61と同様の構成を採用することができる。
そして、凹部82bには、外周側に突出する突条83が、リセス挿入部82の軸線方向に沿って形成されている。各突条83は、リセス挿入部82の外周側に行くに従い断面積が漸次小さくなる形状を有している。
さらに、プラグキャップ80をリセス37に挿入した後、リセス37とリセス挿入部82との間の隙間に残存する硬化性のシーラント剤100が硬化すれば、このシーラント剤100とリセス挿入部82との間に生じる摩擦力によって、プラグキャップ80のリセス37からの脱落が防止できる。
また、リングキャップ50、プラグキャップ60、70、80についても、本発明の主旨の範囲内であれば、いかなる構成の変更、追加、削除を行っても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
Claims (14)
- 航空機の機体を構成する第一の部材に対し、前記機体の内部側で第二の部材を締結するため、前記第一の部材および前記第二の部材に形成された孔に一方の側から他方の側に貫通させて設けられるファスナ本体と、
前記第一の部材および前記第二の部材の前記他方の側に突出した前記ファスナ本体に装着される締結部材と、
前記第一の部材および前記第二の部材の前記一方の側において前記ファスナ本体を覆うよう設けられ、絶縁材料からなるファスナキャップと、を備え、
前記ファスナ本体は、前記第一の部材および前記第二の部材の前記一方の側に、前記孔よりも大きな外径を有した頭部を有するとともに、前記頭部に、前記ファスナ本体と前記締結部材を締結するときに工具を掛けるためのリセスが形成され、
前記ファスナキャップは、
前記ファスナ本体の頭部の外周側に設けられ、中央部に前記リセスを露出させる開口部が形成されたリング状の外側キャップと、
前記リングキャップの前記開口部を覆う内側キャップと、
を備えることを特徴とする耐雷ファスナ。 - 前記外側キャップの前記開口部の内周縁部と、前記内側キャップの外周縁部とに、互いに係合する係合部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の耐雷ファスナ。
- 前記外側キャップが、前記ファスナ本体の頭部に対し、インサート成形により形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の耐雷ファスナ。
- 前記内側キャップは、
前記開口部を塞ぐプレート部と、
前記リセスに挿入されるプラグ部と、
を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の耐雷ファスナ。 - 前記プレート部に、その両面を貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の耐雷ファスナ。
- 前記リセス内に、絶縁性を有したシーラント剤が充填され、
前記貫通孔は、前記プラグ部を前記シーラント剤が充填された前記リセス内に挿入したときに前記リセスから押し出される前記シーラント剤を外部に排出するためのものであることを特徴とする請求項5に記載の耐雷ファスナ。 - 前記プラグ部は、当該プラグ部の先端部に、外周側に張り出して形成されたカサ部を有することを特徴とする請求項4から6のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。
- 前記プラグ部は、当該プラグ部の外周部に、外周側に突出する複数の突条を有し、
前記突条は、前記プラグ部を前記リセスに挿入したときに、当該リセスの内周面と突き当たることで変形して前記プラグ部と前記リセスとの間に摩擦力を生じさせることを特徴とする請求項4から7のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。 - 前記ファスナ本体の前記頭部は、前記貫通孔に挿入される部分から外径が漸次拡大する拡径面を有し、
前記外側キャップは、前記拡径面に連続する面よりも内側に位置していることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。 - 導電性を有する樹脂材料を主たる要素として構成された外板と、この外板を内側から支持する構造材と、これら外板と構造材とを結合するファスナとを具備した航空機組立品であって、
前記ファスナが、請求項1から9のいずれか一項に記載した耐雷ファスナであることを特徴とする航空機組立品。 - 前記外側キャップおよび前記内側キャップの頂面と前記外板の表面とが、面一になるように形成されていることを特徴とする請求項10に記載の航空機組立品。
- 第一の部材と第二の部材を締結するために用いられるファスナ部材であって、
軸部と、軸部よりも大きな外径を有した頭部を有するとともに、前記頭部に、前記ファスナ本体と前記締結部材を締結するときに工具を掛けるためのリセスが形成され、
前記ファスナ部材の頭部の外周側に、中央部に前記リセスを露出させる開口部が形成された絶縁材料からなるリング状のキャップが一体に設けられていることを特徴とするファスナ部材。 - 前記開口部に、当該開口部を覆う絶縁材料からなるプラグキャップが装着可能とされていることを特徴とする請求項12に記載のファスナ部材。
- 請求項12または13に記載のファスナ部材と組み合わせて用いられるプラグキャップであって、
絶縁材料からなり、前記ファスナ部材に形成されて前記リセスを露出させる開口部に装着され、前記開口部を塞ぐプレート部と、
前記リセスに挿入されるプラグ部と、
を備えることを特徴とするプラグキャップ。
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