JP5479383B2

JP5479383B2 - Aircraft assembly

Info

Publication number: JP5479383B2
Application number: JP2011029238A
Authority: JP
Inventors: 聖紘柏木; 祐一郎神納; 和幸小栗; 健康垂水; 正博別所; 英男山越; 直元石川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP2011102123A

Description

本発明は、航空機の外板と、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に関するものである。 The present invention relates to an aircraft assembly including an aircraft skin, a structural material that supports the skin from the inside, and a fastener that couples the skin and the structural material.

航空機の外板と、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としては、例えば、特許文献１の図２に開示されたものが知られている。 An aircraft assembly including an aircraft outer plate, a structural material that supports the outer plate from the inside, and a fastener that couples the outer plate and the structural material is disclosed, for example, in FIG. Is known.

特開２００７−１２６１１９号公報JP 2007-126119 A

しかしながら、上記特許文献１に開示された航空機組立品では、着雷の頻度の高いファスナ皿頭周辺部に、着雷の前駆フェーズであるストリーマが発生し、ファスナに着雷してしまうおそれがあった。 However, in the aircraft assembly disclosed in Patent Document 1, a streamer, which is a precursor phase of lightning strikes, may occur in the periphery of the fastener plate head where lightning strikes frequently. It was.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、着雷の頻度の高いファスナ皿頭周辺部で、着雷の前駆フェーズであるストリーマの発生を抑制することができて、ファスナへの着雷を抑制することができる航空機組立品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to suppress the occurrence of a streamer, which is a precursor phase of lightning strike, in the periphery of a fastener head having a high lightning strike frequency. An object is to provide an aircraft assembly capable of suppressing lightning.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る航空機組立品は、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航空機の外板と、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耐雷ファスナと、を具備した航空機組立品であって、前記耐雷ファスナには、当該耐雷ファスナの頭部の一端部を覆うように絶縁体層が取り付けられており、前記絶縁体層と前記外板との間には、前記絶縁体層との間、および前記外板との間に隙間ができないよう、前記外板の表面にいくほど径方向における長さが増大するとともに断面視三角形状を呈するシーリング材が、前記絶縁体層および前記外板の双方と密着するようにして充填されている。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
An aircraft assembly according to the present invention combines an outer skin of an aircraft configured mainly with a resin material having conductivity, a structural material that supports the outer skin from the inside, and the outer skin and the structural material. An aircraft assembly comprising a lightning-resistant fastener, wherein an insulator layer is attached to the lightning-resistant fastener so as to cover one end portion of a head portion of the lightning-resistant fastener, and the insulator layer and the outer plate The length in the radial direction increases with increasing distance to the surface of the outer plate so that there is no gap between the insulating layer and the outer plate. A sealing material is filled so as to be in close contact with both the insulator layer and the outer plate.

本発明に係る航空機組立品の製造方法は、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航空機の外板と、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耐雷ファスナと、を具備した航空機組立品の製造方法であって、前記耐雷ファスナの軸部および頭部が差し込まれる凹所の内表面にシーリング材を塗布した後、前記耐雷ファスナの軸部および頭部を前記シーリング材が塗布された前記凹所内に差し込むことにより、前記耐雷ファスナの頭部の一端部を覆うように取り付けられた絶縁体層と、前記外板との間に、前記絶縁体層との間、および前記外板との間に隙間ができないよう、前記外板の表面にいくほど径方向における長さが増大するとともに断面視三角形状を呈する前記シーリング材が、前記絶縁体層および前記外板の双方と密着するようにした。 An aircraft assembly manufacturing method according to the present invention includes an aircraft outer plate configured mainly by a resin material having conductivity, a structural material that supports the outer plate from the inside, and the outer plate and the structural material. A method of manufacturing an aircraft assembly comprising a lightning-fastening fastener , wherein a shaft member of the lightning-fastening fastener is applied to an inner surface of a recess into which a shaft portion and a head portion of the lightning-fastening fastener are inserted. By inserting the portion and the head into the recess where the sealing material is applied , between the insulator layer attached to cover one end of the head portion of the lightning-resistant fastener, and the outer plate, between the insulator layer, and so that there is no gap between the outer plate, the sealing material exhibiting a cross section triangular with length in the more radially toward the surface of the skin is increased, the insulation And into close contact with both the layers and the outer plate.

本発明に係る航空機組立品または航空機組立品の製造方法によれば、シャープエッジのために電界集中が発生して、特に着雷の頻度の高いファスナ皿頭周辺部で、着雷の前駆フェーズであるストリーマの発生を抑制することができて、ファスナへの着雷を抑制することができる。 According to the aircraft assembly or the method for manufacturing an aircraft assembly according to the present invention, electric field concentration occurs due to the sharp edge, particularly in the periphery of the fastener plate head where lightning frequently occurs in the lightning precursor phase. Generation of a certain streamer can be suppressed, and lightning strike to the fastener can be suppressed.

本発明に係る航空機組立品によれば、着雷の頻度の高いファスナ皿頭周辺部で、着雷の前駆フェーズであるストリーマの発生を抑制することができて、ファスナへの着雷を抑制することができるという効果を奏する。 According to the aircraft assembly according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of streamers, which are the precursor phase of lightning strike, at the periphery of the fastener head where the frequency of lightning strikes frequently. There is an effect that can be.

本発明の第１実施形態に係る耐雷ファスナにより外板と構造材とが結合された状態を示す航空機組立品の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the aircraft assembly which shows the state with which the outer plate | board and the structural material were couple | bonded by the lightning-resistant fastener which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る耐雷ファスナの正面図である。It is a front view of the lightning-resistant fastener which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明に係る耐雷ファスナの第１参考実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のIII−III矢視断面図である。It is a figure which shows 1st reference embodiment of the lightning-resistant fastener based on this invention, Comprising: (a) is a front view, (b) is III-III arrow sectional drawing of (a). 本発明に係る耐雷ファスナの第２参考実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV矢視断面図である。It is a figure which shows 2nd reference embodiment of the lightning-resistant fastener based on this invention, Comprising: (a) is a front view, (b) is IV-IV arrow sectional drawing of (a). 本発明に係る耐雷ファスナを作製するために用いられるインサート成形用金型の平面図である。It is a top view of the metal mold | die for insert molding used in order to produce the lightning-resistant fastener which concerns on this invention. 本発明に係る耐雷ファスナの作製方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the preparation method of the lightning-resistant fastener based on this invention. 本発明に係る耐雷ファスナが、航空機の外板と、構造材とを結合するのに用いられた場合の施工方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the construction method at the time of using the lightning-resistant fastener which concerns on this invention for couple | bonding the outer plate | board of an aircraft, and a structural material. 本発明に係る耐雷ファスナを適用することができる航空機組立品の他の実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows other embodiment of the aircraft assembly which can apply the lightning-resistant fastener based on this invention.

以下、本発明に係る耐雷ファスナ（Fastener）の第１実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態に係る耐雷ファスナ（耐雷型のファスナ）１は、円柱形状の軸部（シャンク：Shank）２、および軸部２の一端側に設けられ、軸部２から遠ざかるにつれて拡径する略円錐台形状の頭部（フラッシュ・ヘッド：Flush Head）３を有するファスナ本体４と、頭部３の一端部（図１および図２において上側に位置する頂部）を覆うように配置された絶縁体層５と、絶縁体層５の一端面（図１および図２において上側の端面）を覆うように配置された導電体層６とを主たる要素として構成されたものである。 Hereinafter, a first embodiment of a lightning-resistant fastener according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a lightning-resistant fastener (lightning-resistant fastener) 1 according to the present embodiment is provided on one end side of a cylindrical shaft portion (Shank) 2 and the shaft portion 2, and Fastener body 4 having a substantially frustoconical head (Flush Head) 3 whose diameter increases as it moves away from part 2, and one end of head 3 (the top located on the upper side in FIGS. 1 and 2) The main component is an insulator layer 5 disposed so as to cover the conductor layer and a conductor layer 6 disposed so as to cover one end face of the insulator layer 5 (the upper end face in FIGS. 1 and 2). Is.

ファスナ本体４は、軸部２と頭部３とが一体に形成されたものであり、例えば、チタン（Ti-6Al-4V：アニール材）やインコネル等の合金を用いて作製されている。
軸部２の他端部（図１および図２において下側の端部）には、後述するカラー（ナット）の雌ネジ部と螺合する雄ネジ部２ａが設けられて（形成されて）いる。
頭部３の一端部（頂部）には、絶縁体層５が係止されるファスナ側係合部（係合部）７が設けられて（形成されて）いる。このファスナ側係合部７は、軸部２と反対の側（図１および図２において上側）に位置するとともに、周方向に沿って半径方向外側に突出する（拡径する）凸部７ａと、軸部２と凸部７ａとを接続（連結）するとともに、周方向に沿って半径方向内側に凹む（窪む）凹部７ｂとを備えている。これら凸部７ａおよび凹部７はそれぞれ、その断面視形状が図１および図２に示すような丸みを帯びるように形成されている（例えば、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のアール（Ｒ）を有するように加工されている）。
なお、頭部３の一端面における直径は、例えば、６ｍｍ程度である。 The fastener body 4 is formed by integrally forming the shaft portion 2 and the head portion 3 and is made of an alloy such as titanium (Ti-6Al-4V: annealed material) or Inconel, for example.
The other end portion of the shaft portion 2 (the lower end portion in FIGS. 1 and 2) is provided (formed) with a male screw portion 2a that is screwed with a female screw portion of a collar (nut) described later. Yes.
A fastener side engaging portion (engaging portion) 7 to which the insulator layer 5 is locked is provided (formed) at one end portion (top portion) of the head portion 3. The fastener-side engaging portion 7 is located on the opposite side (upper side in FIGS. 1 and 2) to the shaft portion 2 and protrudes radially outward along the circumferential direction (expands diameter) 7a. The shaft portion 2 and the convex portion 7a are connected (coupled), and a concave portion 7b that is recessed (depressed) radially inward along the circumferential direction is provided. Each of the convex portion 7a and the concave portion 7 is formed so that the cross-sectional shape thereof is rounded as shown in FIGS. 1 and 2 (for example, a round (R) of about 0.1 mm to 0.3 mm). Have been processed to have).
In addition, the diameter in the one end surface of the head 3 is about 6 mm, for example.

絶縁体層５は、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））等を用いて作製された円盤状の部材である。絶縁体層５の周縁部（図１および図２において下側の端部）には、ファスナ側係合部７に係止される絶縁体層側係合部８が設けられて（形成されて）いる。この絶縁体層側係合部８は、周方向に沿って半径方向内側に凹む（窪む）とともに、ファスナ側係合部７の凸部７ａと合致する凹部８ａと、周方向に沿って半径方向外側に突出する（拡径する）とともに、ファスナ側係合部７の凹部７ｂと合致する凸部８ｂとを備えている。
また、この絶縁体層５は、射出成形によって頭部３のファスナ側係合部７に取り付けられるようになっている。これにより、ファスナ側係合部７の外表面（より詳しくは、ファスナ側係合部７の頂面（平面）、凸部７ａの側面（外周面）、および凹部７ｂの側面（外周面））と、絶縁体層側係合部８の内表面（より詳しくは、絶縁体層側係合部８の底面（図１および図２において下側に位置する平面）、凹部８ａの側面（内周面）、および凸部８ｂの側面（内周面））とが全体にわたって密着し、絶縁体層５自身が有する接着力によって絶縁体層５が頭部３にしっかりと（確実に）固定されることとなる。
なお、絶縁体層５の板厚（頂面（図１および図２において上側に位置する平面）と底面（図１および図２において下側に位置する平面）との間の長さ）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。 The insulator layer 5 is made of, for example, a thermoplastic resin (for example, polyetherimide (PEI) having a high dielectric breakdown voltage in addition to heat resistance and strength, excellent heat resistance and strength, moldability and versatility. In addition to excellent polyetheretherketone (PEEK), heat resistance and strength, polyphenyl sulfide (PPS) with excellent moldability and versatility, polyamideimide (PAI) with particularly excellent heat resistance and strength) , A disk-shaped member made of a thermosetting resin (for example, polyimide (PI) having particularly excellent heat resistance and strength). An insulating layer side engaging portion 8 that is locked to the fastener side engaging portion 7 is provided (formed) at the peripheral edge portion (lower end portion in FIGS. 1 and 2) of the insulating layer 5. ) The insulator layer side engaging portion 8 is recessed (depressed) radially inward along the circumferential direction, and has a concave portion 8a that matches the convex portion 7a of the fastener side engaging portion 7, and a radius along the circumferential direction. A convex portion 8b that projects outward (increases in diameter) and coincides with the concave portion 7b of the fastener-side engaging portion 7 is provided.
The insulator layer 5 is attached to the fastener side engaging portion 7 of the head 3 by injection molding. Thereby, the outer surface of the fastener side engaging portion 7 (more specifically, the top surface (plane) of the fastener side engaging portion 7, the side surface (outer peripheral surface) of the convex portion 7a, and the side surface (outer peripheral surface) of the concave portion 7b) And the inner surface of the insulator layer side engagement portion 8 (more specifically, the bottom surface of the insulator layer side engagement portion 8 (a plane located on the lower side in FIGS. 1 and 2), the side surface of the recess 8a (inner circumference) Surface) and the side surface (inner peripheral surface)) of the convex portion 8b, and the insulating layer 5 is firmly (reliably) fixed to the head 3 by the adhesive force of the insulating layer 5 itself. It will be.
Note that the plate thickness (the length between the top surface (the plane located on the upper side in FIGS. 1 and 2) and the bottom surface (the plane located on the lower side in FIGS. 1 and 2)) of the insulator layer 5 is: For example, the thickness is preferably about 0.6 mm to 1.0 mm so as to have sufficient dielectric strength with respect to the lightning strike test voltage (about 40 kV) of MIL-STD-1757A Zone1.

導電体層６は、その外径が絶縁体層５の外径と略同じ寸法とされた、例えば、銅箔からなる円盤状の部材であり、例えば、接着剤によって絶縁体層５の頂面に固定されている（貼り付けられている）。
なお、導電体層６は必須の要素ではなく、要求される信頼度によって省略することができる。 The conductor layer 6 is a disk-shaped member made of, for example, copper foil whose outer diameter is substantially the same as the outer diameter of the insulator layer 5. For example, the top surface of the insulator layer 5 is formed of an adhesive. Is fixed (pasted).
The conductor layer 6 is not an essential element and can be omitted depending on the required reliability.

このようにして製造された耐雷ファスナ１は、例えば、図１に示すような航空機の外板１０と、構造材（例えば、リブ、ストリンガ等）１１とを結合するのに用いられる。なお、外板１０と構造材１１とは、耐雷ファスナ１によって結合され、航空機組立品（例えば、主翼組立品、尾翼組立品、胴体組立品等）Ａとなる。
外板１０は、主として導電性（アルミニウムの1/100〜1/1000程度の導電性）を有する樹脂材料（例えば、CFRP（炭素繊維強化樹脂）であって、以下、「CFRP」という）１２からなり、その表面（組み立て後、外側に位置する面）全体および裏面（組み立て後、内側に位置する面）全体には、絶縁性を有する樹脂材料（例えば、GFRP（ガラス繊維硬化樹脂）であって、以下、「GFRP」という）１３，１４が積層されている。
また、CFRP１２の表面側に位置するGFRP１３の表面（組み立て後、外側に位置する面）には、その全体が導電性を有するメッシュ状（若しくは板状）の部材（例えば、銅であって、以下、「導電性メッシュ」という）１５が積層されている。 The lightning-resistant fastener 1 manufactured in this way is used, for example, to join an aircraft skin 10 as shown in FIG. 1 and a structural material (for example, ribs, stringers, etc.) 11. The outer plate 10 and the structural member 11 are joined together by the lightning-resistant fastener 1 to form an aircraft assembly (for example, main wing assembly, tail wing assembly, fuselage assembly, etc.) A.
The outer plate 10 is mainly made of a resin material (for example, CFRP (carbon fiber reinforced resin), hereinafter referred to as “CFRP”) 12 having conductivity (conductivity about 1/100 to 1/1000 that of aluminum). The entire front surface (the surface located outside after assembly) and the entire back surface (the surface located inside after assembly) are made of an insulating resin material (for example, GFRP (glass fiber curable resin)). , Hereinafter referred to as “GFRP”) 13 and 14 are laminated.
Further, the surface of the GFRP 13 located on the surface side of the CFRP 12 (the surface located outside after assembly) is a conductive mesh-like (or plate-like) member (for example, copper, , “Conductive mesh”) 15 is laminated.

構造材１１は、例えば、アルミ合金やチタン材、またはCFRP（炭素繊維強化樹脂）からなり、GFRP１４の裏面（組み立て後、内側に位置する面）上の所定位置に配置されている。
GFRP１４の裏面上に構造材１１が配置された構造物の所定位置には、これら外板１０および構造物１１を板厚方向に貫通するとともに、耐雷ファスナ１を受け入れることができる凹所（穴）１６があけられている。そして、各凹所１６には、耐雷ファスナ１が収められており、構造材１１の裏面から内側に突出する雄ネジ部２ａには、例えば、チタンやインコネル等の合金を用いて作製されたカラー（ナット）１７が締結されている。
なお、図１中の符号１８は、耐雷ファスナ１と凹所１６との間の隙間を埋めるシーリング材（例えば、スペック：ＡＭＳ３２８１、メーカー：ＰＲＣ−Ｄｅｓｏｔｏ、型番：ＰＲ１７７６ＭＢ２のポリサルファイドポリマ）であり、符号１９は、例えば、接着剤によって耐雷ファスナ１の表面（より詳しくは、導電体層６の表面）および導電性メッシュ１５の表面に固定された（貼り付けられた）アルミニウムテープである。
また、このアルミニウムテープ１９は必須の要素ではなく、要求される信頼度によって省略することができる。 The structural material 11 is made of, for example, an aluminum alloy, a titanium material, or CFRP (carbon fiber reinforced resin), and is disposed at a predetermined position on the back surface of the GFRP 14 (the surface located inside after assembly).
At a predetermined position of the structure in which the structural material 11 is disposed on the back surface of the GFRP 14, a recess (hole) that penetrates the outer plate 10 and the structure 11 in the thickness direction and can receive the lightning fastener 1 is provided. 16 is opened. In each recess 16, the lightning-resistant fastener 1 is housed, and the male screw portion 2 a that protrudes inward from the back surface of the structural material 11 is made of, for example, a collar made of an alloy such as titanium or Inconel. (Nut) 17 is fastened.
In addition, the code | symbol 18 in FIG. 1 is the sealing material which fills the clearance gap between the lightning-resistant fastener 1 and the recess 16 (for example, specification: AMS3281, manufacturer: PRC-Desoto, model number: PR1776M B2 polysulfide polymer), The code | symbol 19 is the aluminum tape fixed to the surface of the lightning-resistant fastener 1 (more specifically, the surface of the conductor layer 6) and the surface of the electroconductive mesh 15 with the adhesive agent, for example.
The aluminum tape 19 is not an essential element and can be omitted depending on the required reliability.

本実施形態に係る耐雷ファスナ１によれば、ファスナ側係合部７の凸部７ａと絶縁体層側係合部８の凹部８ａとが機械的に噛み合うとともに、ファスナ側係合部７の凹部７ｂと絶縁体層側係合部８の凸部８ｂとが機械的に噛み合うことにより、絶縁体層５が頭部３に機械的にロックされた（固定された）状態となるので、航空機運用中に、絶縁体層５が頭部３からピールオフする（剥がれ落ちる）ことを確実に防止することができ、耐雷ファスナ１を常に良好な状態に保つことができる。
また、本実施形態に係る耐雷ファスナ１によれば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる絶縁体層５が、射出成形によって頭部３のファスナ側係合部７に取り付けられ、ファスナ側係合部７の外表面と絶縁体層側係合部８の内表面とが、全体的に密着するとともに、絶縁体層５自身が有する接着力によって絶縁体層５が頭部３にしっかりと（確実に）固定されることとなるので、絶縁体層５を頭部３により確実に固定する（取り付ける）ことができて、耐雷ファスナ１の信頼性をさらに向上させることができる。
さらに、本実施形態に係る耐雷ファスナ１によれば、凸部７ａの断面視形状が図１および図２に示すような丸みを帯びるように形成されている（例えば、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のアール（Ｒ）を有するように加工されている）ので、着雷前の電界集中を緩和し、耐雷ファスナ１への着雷を防止することができて、耐雷性能を向上させることができる。
さらにまた、本実施形態に係る耐雷ファスナ１によれば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる絶縁体層５が、射出成形によって頭部３のファスナ側係合部７に取り付けられることとなるので、大量生産が実施可能となり、製造コストの低減化を図ることができる。
さらにまた、導電体層６とファスナ本体４との間には、絶縁体層５が配置されているので、仮に、導電体層６に雷が直撃したとしても、導電体層６からファスナ本体４へ流れようとする雷撃電流を遮断する（低減させる）ことができる。 According to the lightning-resistant fastener 1 according to the present embodiment, the convex portion 7a of the fastener side engaging portion 7 and the concave portion 8a of the insulator layer side engaging portion 8 are mechanically engaged with each other, and the concave portion of the fastener side engaging portion 7 is also engaged. 7b and the protrusion 8b of the insulator layer side engaging portion 8 are mechanically engaged with each other, so that the insulator layer 5 is mechanically locked (fixed) to the head 3; It is possible to reliably prevent the insulator layer 5 from peeling off (peeling off) from the head 3 and to keep the lightning-resistant fastener 1 in a good state at all times.
Moreover, according to the lightning-resistant fastener 1 according to the present embodiment, the insulator layer 5 made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin is attached to the fastener-side engaging portion 7 of the head 3 by injection molding, The outer surface of the joint portion 7 and the inner surface of the insulator layer side engaging portion 8 are in close contact with each other, and the insulator layer 5 is firmly attached to the head 3 by the adhesive force of the insulator layer 5 itself ( Since the insulating layer 5 can be reliably fixed (attached) by the head 3, the reliability of the lightning-resistant fastener 1 can be further improved.
Furthermore, according to the lightning-resistant fastener 1 according to the present embodiment, the cross-sectional shape of the convex portion 7a is formed to be round as shown in FIGS. 1 and 2 (for example, 0.1 mm to 0.3 mm). Therefore, the electric field concentration before the lightning strike can be reduced, the lightning strike to the lightning fastener 1 can be prevented, and the lightning resistance can be improved. .
Furthermore, according to the lightning-resistant fastener 1 according to this embodiment, the insulator layer 5 made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin is attached to the fastener-side engaging portion 7 of the head 3 by injection molding. Therefore, mass production can be performed, and the manufacturing cost can be reduced.
Furthermore, since the insulator layer 5 is disposed between the conductor layer 6 and the fastener body 4, even if lightning strikes the conductor layer 6 directly, the conductor body 6 to the fastener body 4. It is possible to cut off (reduce) the lightning strike current that is about to flow into.

さらにまた、本実施形態に係る耐雷ファスナ１が、例えば、図１に示すような航空機の外板１０と、構造材（例えば、リブ、ストリンガ等）１１とを結合するのに用いられた場合には、導電体層６からファスナ本体４へ流れようとする雷撃電流が、絶縁体層５により遮断される（低減させられる）こととなるので、CFRP１２への雷撃電流の導入を防止することができ、雷撃電流によりCFRP１２が損傷してしまうことを防止することができる。
さらにまた、本実施形態に係る耐雷ファスナ１が、例えば、図１に示すような航空機の外板１０と、構造材（例えば、リブ、ストリンガ等）１１とを結合するのに用いられた場合には、ファスナ本体４の方へは雷撃電流が流れない（流れ難い）ようになっているので、従来、構造材１１とカラー１７との間にスパーク防止のために必要とされたDI（Dielectric Insulator：絶縁板）、および雄ネジ部２ａの先端部とカラー１７の全体を覆うように取り付けられていた（カラー１７からの二次的放電を防止するために取り付けられていた）絶縁ゴム製のキャップをすべてなくすことができ、機体重量を大幅に低減させることができる。 Furthermore, when the lightning-resistant fastener 1 according to the present embodiment is used, for example, to join an aircraft skin 10 as shown in FIG. 1 and a structural material (for example, ribs, stringers, etc.) 11. Since the lightning current that is going to flow from the conductor layer 6 to the fastener body 4 is blocked (reduced) by the insulating layer 5, the introduction of the lightning current into the CFRP 12 can be prevented. The CFRP 12 can be prevented from being damaged by the lightning strike current.
Furthermore, when the lightning-resistant fastener 1 according to the present embodiment is used, for example, to join an aircraft skin 10 as shown in FIG. 1 and a structural material (for example, ribs, stringers, etc.) 11. Since the lightning strike current does not flow toward the fastener body 4 (difficult to flow), the DI (Dielectric Insulator) conventionally required for preventing sparks between the structural material 11 and the collar 17 is prevented. : Insulating plate), and an insulating rubber cap that was attached so as to cover the tip of the male screw portion 2a and the entire collar 17 (attached to prevent secondary discharge from the collar 17). Can be eliminated, and the weight of the fuselage can be greatly reduced.

なお、本実施形態に係る耐雷ファスナ１が、例えば、図１に示すような航空機の外板１０と、構造材１１とを結合するのに用いられた場合に、絶縁体層５のテーパ面（凹所１６のテーパ面と対向する面）と、外板１０に穿設された凹所１６（より詳しくは、凹所１６のテーパ面）との間に隙間ができるように、絶縁体層５が形成されているとさらに好適である。
これにより、耐雷ファスナ１を外板１０に形成された凹所１６内に挿入して取り付けた際に、絶縁体層５のテーパ面が凹所１６の表面（テーパ面）に押し付けられることを防止することができ、絶縁体層の損傷（割れ）を防止することができる。 In addition, when the lightning-resistant fastener 1 according to the present embodiment is used, for example, to join the aircraft outer plate 10 and the structural material 11 as shown in FIG. 1, the tapered surface of the insulator layer 5 ( The insulator layer 5 is formed so that a gap is formed between the surface of the recess 16 facing the tapered surface) and the recess 16 formed in the outer plate 10 (more specifically, the tapered surface of the recess 16). It is more preferable that is formed.
This prevents the taper surface of the insulator layer 5 from being pressed against the surface (taper surface) of the recess 16 when the lightning-resistant fastener 1 is inserted and attached into the recess 16 formed in the outer plate 10. And damage (cracking) of the insulator layer can be prevented.

本発明に係る耐雷ファスナの第１参考実施形態を、図３を用いて説明する。
本実施形態に係る耐雷ファスナ２１は、前述した係合部７，８の代わりに、係合部２２，２３が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。 A first reference embodiment of a lightning-resistant fastener according to the present invention will be described with reference to FIG.
The lightning-resistant fastener 21 according to the present embodiment differs from that of the first embodiment described above in that engagement portions 22 and 23 are provided instead of the engagement portions 7 and 8 described above. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment mentioned above.

頭部３の一端部（頂部）には、絶縁体層５が係止されるファスナ側係合部（係合部）２２が設けられて（形成されて）いる。このファスナ側係合部２２は、頭部３の周縁部に沿って配置された、板厚方向に貫通する複数個（本実施形態では８個）の貫通穴である。また、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、各貫通穴は、頭部３の頂面（図３（ａ）において上側に位置する平面）から軸部２の側に向かって放射状に、すなわち、頭部３の頂面に位置する開口端が、頭部３の側面に位置する開口端よりも半径方向内側に位置するように延びている。
ファスナ頭部の周縁部については、その断面視形状が丸みを帯びるように形成されている（アール（Ｒ）を有するように加工されている）とさらに好ましい。 A fastener-side engagement portion (engagement portion) 22 to which the insulator layer 5 is locked is provided (formed) at one end portion (top portion) of the head portion 3. The fastener side engaging portions 22 are a plurality of (eight in this embodiment) through holes that are disposed along the peripheral edge of the head 3 and penetrate in the thickness direction. Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, each through hole extends from the top surface of the head 3 (the plane located on the upper side in FIG. 3A) toward the shaft portion 2 side. Thus, the opening end located on the top surface of the head 3 extends radially so as to be located radially inward of the opening end located on the side surface of the head 3.
About the peripheral part of a fastener head, it is further more preferable that the cross-sectional view shape is formed so that it may become round (it is processed so that it may have round (R)).

絶縁体層５の底面（図３（ａ）において下側に位置する平面）には、ファスナ側係合部２２に係止される絶縁体層側係合部２３が設けられて（形成されて）いる。この絶縁体層側係合部２３は、周縁部に沿って配置されるとともに、ファスナ側係合部２２と合致する複数本（本実施形態では８本）の丸棒状の突起（凸部）である。なお、この絶縁体層５は、射出成形によって頭部３に取り付けられるようになっているため、絶縁体層側係合部２３は、射出成形時においてファスナ側係合部２２内に入り込むようにして形作られる（形成される）こととなる。そして、絶縁体層５が射出成形によって頭部３に取り付けられることにより、絶縁体層５の表面（より詳しくは、絶縁体層５の底面および絶縁体層側係合部２３の外周面）と、頭部３の表面（より詳しくは、頭部３の頂面およびファスナ側係合部２２の内周面）とが全体にわたって密着し、絶縁体層５自身が有する接着力によって絶縁体層５が頭部３にしっかりと（確実に）固定されることとなる。 On the bottom surface of the insulator layer 5 (the plane located on the lower side in FIG. 3A), an insulator layer side engagement portion 23 that is locked to the fastener side engagement portion 22 is provided (formed). ) The insulator layer side engaging portions 23 are arranged along the peripheral edge portion, and are a plurality of (eight in the present embodiment) round bar-like protrusions (convex portions) that match the fastener side engaging portions 22. is there. Since the insulator layer 5 is attached to the head 3 by injection molding, the insulator layer side engaging portion 23 enters the fastener side engaging portion 22 during injection molding. Will be formed (formed). Then, by attaching the insulator layer 5 to the head 3 by injection molding, the surface of the insulator layer 5 (more specifically, the bottom surface of the insulator layer 5 and the outer peripheral surface of the insulator layer side engaging portion 23) and The surface of the head 3 (more specifically, the top surface of the head 3 and the inner peripheral surface of the fastener-side engaging portion 22) are in close contact with each other, and the insulating layer 5 is bonded by the adhesive force of the insulating layer 5 itself. Is firmly (reliably) fixed to the head 3.

本実施形態に係る耐雷ファスナ２１によれば、ファスナ側係合部２２と絶縁体層側係合部２３とが機械的に噛み合うことにより、絶縁体層５が頭部３に機械的にロックされた（固定された）状態となるので、航空機運用中に、絶縁体層５が頭部３からピールオフする（剥がれ落ちる）ことを確実に防止することができ、耐雷ファスナ２１を常に良好な状態に保つことができる。
また、本実施形態に係る耐雷ファスナ２１によれば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる絶縁体層５が、射出成形によって頭部３に取り付けられ、絶縁体層５の表面と頭部３の表面とが、全体的に密着するとともに、絶縁体層５自身が有する接着力によって絶縁体層５が頭部３にしっかりと（確実に）固定されることとなるので、絶縁体層５を頭部３により確実に固定する（取り付ける）ことができて、耐雷ファスナ２１の信頼性をさらに向上させることができる。
さらに、本実施形態に係る耐雷ファスナ２１によれば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる絶縁体層５が、射出成形によって頭部３に取り付けられることとなるので、大量生産が実施可能となり、製造コストの低減化を図ることができる。
さらにまた、導電体層６とファスナ本体４との間には、絶縁体層５が配置されているので、仮に、導電体層６に雷が直撃したとしても、導電体層６からファスナ本体４へ流れようとする雷撃電流を遮断する（低減させる）ことができる。 According to the lightning-resistant fastener 21 according to the present embodiment, the insulator layer 5 is mechanically locked to the head 3 by mechanically engaging the fastener side engaging portion 22 and the insulator layer side engaging portion 23. Therefore, it is possible to reliably prevent the insulator layer 5 from peeling off (peeling off) from the head 3 during operation of the aircraft, and to keep the lightning fastener 21 in a good state at all times. Can keep.
Moreover, according to the lightning-resistant fastener 21 according to the present embodiment, the insulator layer 5 made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin is attached to the head 3 by injection molding, and the surface of the insulator layer 5 and the head 3 Since the insulating layer 5 is firmly fixed to the head 3 by the adhesive force of the insulating layer 5 itself, the insulating layer 5 is The head 3 can be securely fixed (attached), and the reliability of the lightning fastener 21 can be further improved.
Furthermore, according to the lightning-resistant fastener 21 according to the present embodiment, since the insulator layer 5 made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin is attached to the head 3 by injection molding, mass production can be performed. Thus, the manufacturing cost can be reduced.
Furthermore, since the insulator layer 5 is disposed between the conductor layer 6 and the fastener body 4, even if lightning strikes the conductor layer 6 directly, the conductor body 6 to the fastener body 4. It is possible to cut off (reduce) the lightning strike current that is about to flow into.

さらにまた、本実施形態に係る耐雷ファスナ２１が、例えば、図１に示すような航空機の外板１０と、構造材（例えば、リブ、ストリンガ等）１１とを結合するのに用いられた場合には、導電体層６からファスナ本体４へ流れようとする雷撃電流が、絶縁体層５により遮断される（低減させられる）こととなるので、CFRP１２への雷撃電流の導入を防止することができる。
さらにまた、本実施形態に係る耐雷ファスナ２１が、例えば、図１に示すような航空機の外板１０と、構造材（例えば、リブ、ストリンガ等）１１とを結合するのに用いられた場合には、ファスナ本体４の方へは雷撃電流が流れない（流れ難い）ようになっているので、従来、構造材１１とカラー１７との間にスパーク防止のために必要とされたDI（Dielectric Insulator：絶縁板）、および雄ネジ部２ａの先端部とカラー１７の全体を覆うように取り付けられていた（カラー１７からの二次的放電を防止するために取り付けられていた）絶縁ゴム製のキャップをすべてなくすことができ、機体重量を大幅に低減させることができる。 Furthermore, when the lightning-resistant fastener 21 according to the present embodiment is used to join an aircraft skin 10 as shown in FIG. 1 and a structural material (for example, ribs, stringers, etc.) 11, for example. Since the lightning current that is about to flow from the conductor layer 6 to the fastener body 4 is interrupted (reduced) by the insulator layer 5, introduction of the lightning current into the CFRP 12 can be prevented. .
Furthermore, when the lightning-resistant fastener 21 according to the present embodiment is used to join an aircraft skin 10 as shown in FIG. 1 and a structural material (for example, ribs, stringers, etc.) 11, for example. Since the lightning strike current does not flow toward the fastener body 4 (difficult to flow), the DI (Dielectric Insulator) conventionally required for preventing sparks between the structural material 11 and the collar 17 is prevented. : Insulating plate), and an insulating rubber cap that was attached so as to cover the tip of the male screw portion 2a and the entire collar 17 (attached to prevent secondary discharge from the collar 17). Can be eliminated, and the weight of the fuselage can be greatly reduced.

本発明に係る耐雷ファスナの第２参考実施形態を、図４を用いて説明する。
本実施形態に係る耐雷ファスナ３１は、前述した係合部７，８，２２，２３の代わりに、係合部３２，３３が設けられているという点で前述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。 A second reference embodiment of the lightning-resistant fastener according to the present invention will be described with reference to FIG.
The lightning-resistant fastener 31 according to this embodiment is different from that of the above-described embodiment in that engaging portions 32 and 33 are provided instead of the above-described engaging portions 7, 8, 22, and 23. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as embodiment mentioned above.

頭部３の頂面には、絶縁体層５が係止されるファスナ側係合部（係合部）３２が設けられて（形成されて）いる。このファスナ側係合部３２は、平面視円形状を呈して中央部に位置する第１の凸部３４と、平面視円環状を呈して周縁部に位置する第２の凸部３５とを備えている。これら第１の凸部３４および第２の凸部３５の高さ（図４（ａ）における上下方向の長さ）は、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍとされており、これら第１の凸部３４および第２の凸部３５の側面（外周面）には、アリ溝３６がそれぞれ形成されている。また、これら第１の凸部３４および第２の凸部３５の周縁部、およびファスナ頭部３の周縁部はそれぞれ、その断面視形状が丸みを帯びるように形成されている（アール（Ｒ）を有するように加工されている）とさらに好ましい。 On the top surface of the head 3, a fastener side engaging portion (engaging portion) 32 to which the insulator layer 5 is locked is provided (formed). The fastener side engaging portion 32 includes a first convex portion 34 that has a circular shape in plan view and is located at the center portion, and a second convex portion 35 that has an annular shape in plan view and is located at the peripheral portion. ing. The heights of the first and second convex portions 34 and 35 (the length in the vertical direction in FIG. 4A) are 0.2 mm to 0.4 mm. These first convex portions Dovetail grooves 36 are respectively formed on the side surfaces (outer peripheral surfaces) of 34 and the second convex portion 35. Further, the peripheral portions of the first convex portion 34 and the second convex portion 35 and the peripheral portion of the fastener head 3 are formed so that their cross-sectional shapes are rounded (R (R)). It is more preferable that it is processed so as to have.

絶縁体層５の底面（図４（ａ）において下側に位置する平面）には、ファスナ側係合部３２に係止される絶縁体層側係合部３３が設けられて（形成されて）いる。この絶縁体層側係合部３３は、中央部に配置されるとともに、第１の凸部３４と合致する第１の凹部３７と、周縁部に沿って配置されるとともに、第２の凸部３５と合致する第２の凹部３８とを備えている。なお、この絶縁体層５は、射出成形によって頭部３に取り付けられるようになっているため、射出成形時において絶縁体層５がアリ溝３６内に隙間なく入り込むようにして形作られる（形成される）こととなる。そして、絶縁体層５が射出成形によって頭部３に取り付けられることにより、ファスナ側係合部３２の外表面（より詳しくは、第１の凸部３４の頂面、第１の凸部３４の側面、第２の凸部３５の頂面、および第２の凸部３５の側面）と、絶縁体層側係合部３３の内表面（より詳しくは、第１の凹部３７の底面、第１の凹部３７の内周面、第２の凹部３８の底面、および第２の凹部３８の内周面）とが全体にわたって密着し、絶縁体層５自身が有する接着力によって絶縁体層５が頭部３にしっかりと（確実に）固定されることとなる。 On the bottom surface of the insulator layer 5 (the plane located on the lower side in FIG. 4A), an insulator layer side engaging portion 33 that is locked to the fastener side engaging portion 32 is provided (formed). ) The insulator layer side engaging portion 33 is arranged at the center, the first concave portion 37 matching the first convex portion 34, the peripheral portion, and the second convex portion. 35 and a second recess 38 that matches 35. Since the insulator layer 5 is attached to the head 3 by injection molding, the insulator layer 5 is formed (formed) so that the insulator layer 5 enters the dovetail groove 36 without a gap during injection molding. The Rukoto. Then, by attaching the insulator layer 5 to the head 3 by injection molding, the outer surface of the fastener-side engaging portion 32 (more specifically, the top surface of the first convex portion 34, the first convex portion 34, The side surface, the top surface of the second convex portion 35, and the side surface of the second convex portion 35) and the inner surface of the insulator layer side engaging portion 33 (more specifically, the bottom surface of the first concave portion 37, the first The inner peripheral surface of the concave portion 37, the bottom surface of the second concave portion 38, and the inner peripheral surface of the second concave portion 38) are in close contact with each other. It will be firmly (reliably) fixed to the part 3.

本実施形態に係る耐雷ファスナ３１によれば、ファスナ側係合部３２と絶縁体層側係合部３３とが機械的に噛み合うことにより、絶縁体層５が頭部３に機械的にロックされた（固定された）状態となるので、航空機運用中に、絶縁体層５が頭部３からピールオフする（剥がれ落ちる）ことを確実に防止することができ、耐雷ファスナ３１を常に良好な状態に保つことができる。
また、本実施形態に係る耐雷ファスナ３１によれば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる絶縁体層５が、射出成形によって頭部３に取り付けられ、絶縁体層５の表面と頭部３の表面とが、全体的に密着するとともに、絶縁体層５自身が有する接着力によって絶縁体層５が頭部３にしっかりと（確実に）固定されることとなるので、絶縁体層５を頭部３により確実に固定する（取り付ける）ことができて、耐雷ファスナ３１の信頼性をさらに向上させることができる。
さらに、本実施形態に係る耐雷ファスナ３１によれば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる絶縁体層５が、射出成形によって頭部３に取り付けられることとなるので、大量生産が実施可能となり、製造コストの低減化を図ることができる。
さらにまた、導電体層６とファスナ本体４との間には、絶縁体層５が配置されているので、仮に、導電体層６に雷が直撃したとしても、導電体層６からファスナ本体４へ流れようとする雷撃電流を遮断する（低減させる）ことができる。 According to the lightning-resistant fastener 31 according to this embodiment, the insulator layer 5 is mechanically locked to the head 3 by mechanically engaging the fastener side engaging portion 32 and the insulator layer side engaging portion 33. Therefore, it is possible to reliably prevent the insulator layer 5 from peeling off (peeling off) from the head 3 during aircraft operation, and to keep the lightning-resistant fastener 31 in a good state. Can keep.
Moreover, according to the lightning-resistant fastener 31 according to the present embodiment, the insulator layer 5 made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin is attached to the head 3 by injection molding, and the surface of the insulator layer 5 and the head 3 Since the insulating layer 5 is firmly fixed to the head 3 by the adhesive force of the insulating layer 5 itself, the insulating layer 5 is The head 3 can be securely fixed (attached), and the reliability of the lightning-proof fastener 31 can be further improved.
Furthermore, according to the lightning-resistant fastener 31 according to the present embodiment, since the insulator layer 5 made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin is attached to the head 3 by injection molding, mass production can be performed. Thus, the manufacturing cost can be reduced.
Furthermore, since the insulator layer 5 is disposed between the conductor layer 6 and the fastener body 4, even if lightning strikes the conductor layer 6 directly, the conductor body 6 to the fastener body 4. It is possible to cut off (reduce) the lightning strike current that is about to flow into.

さらにまた、本実施形態に係る耐雷ファスナ３１が、例えば、図１に示すような航空機の外板１０と、構造材（例えば、リブ、ストリンガ等）１１とを結合するのに用いられた場合には、導電体層６からファスナ本体４へ流れようとする雷撃電流が、絶縁体層５により遮断される（低減させられる）こととなるので、CFRP１２への雷撃電流の導入を防止することができる。
さらにまた、本実施形態に係る耐雷ファスナ３１が、例えば、図１に示すような航空機の外板１０と、構造材（例えば、リブ、ストリンガ等）１１とを結合するのに用いられた場合には、ファスナ本体４の方へは雷撃電流が流れない（流れ難い）ようになっているので、従来、構造材１１とカラー１７との間にスパーク防止のために必要とされたDI（Dielectric Insulator：絶縁板）、および雄ネジ部２ａの先端部とカラー１７の全体を覆うように取り付けられていた（カラー１７からの二次的放電を防止するために取り付けられていた）絶縁ゴム製のキャップをすべてなくすことができ、機体重量を大幅に低減させることができる。 Furthermore, when the lightning-resistant fastener 31 according to the present embodiment is used, for example, to join an aircraft skin 10 as shown in FIG. 1 and a structural material (for example, ribs, stringers, etc.) 11. Since the lightning current that is about to flow from the conductor layer 6 to the fastener body 4 is interrupted (reduced) by the insulator layer 5, introduction of the lightning current into the CFRP 12 can be prevented. .
Furthermore, when the lightning-resistant fastener 31 according to the present embodiment is used, for example, to join an aircraft skin 10 as shown in FIG. 1 and a structural material (for example, ribs, stringers, etc.) 11. Since the lightning strike current does not flow toward the fastener body 4 (difficult to flow), the DI (Dielectric Insulator) conventionally required for preventing sparks between the structural material 11 and the collar 17 is prevented. : Insulating plate), and an insulating rubber cap that was attached so as to cover the tip of the male screw portion 2a and the entire collar 17 (attached to prevent secondary discharge from the collar 17). Can be eliminated, and the weight of the fuselage can be greatly reduced.

つぎに、上述した耐雷ファスナ１，２１，３１の作製方法の一例を、図５および図６を用いて説明する。
なお、図６は耐雷ファスナ１の形状をもとに説明した図であり、耐雷ファスナ２１，３１についても同様である。
（１）軸部２の他端部に雄ネジ部２ａが形成されたファスナ本体４を準備し、頭部３に、耐雷ファスナ１の場合にはファスナ側係合部７を、耐雷ファスナ２１の場合には複数個のファスナ側係合部２２を、耐雷ファスナ３１の場合にはファスナ側係合部３２を加工する。
（２）次に、型締力３０ｔｏｎの縦型射出成形機（図示せず）と、取り数４個のインサート成形用金型４１（図５参照）を用いて絶縁体層５を有する耐雷ファスナ１の成形を行う。絶縁体層５の材料としては熱可塑性のポリイミド（以下、「樹脂」という。）を用い、シリンダ温度は３８０℃に設定する。また、金型温度は、金型内に組み込んだカートリッジヒータ４５（図５参照）により１８０℃に温調する。
（３）金型４１を予め射出成形機の型盤に取り付け、金型４１の蓋部材４１ｂを開く（図６（ａ）参照）。頭部３に加工が施されたファスナ本体４を、金型４１の本体４１ａに形成された耐雷ファスナを受け入れる穴部４４の中に挿入する。この際、ファスナ本体４を金型温度もしくはその近傍の温度に予熱しておくと、樹脂とファスナ本体４との高い密着性ならびに樹脂の良好な流動性が得られる。
（４）金型の蓋部材４１ｂを閉じ（図６（ｂ）参照）、所定の型締力を加えた後、頭部３の近くに設けられた樹脂の注入点（ゲート）４３ａより樹脂を射出充填し、頭部３に絶縁体層５を形成させる（図６（ｃ）参照）。注入点４３ａの形状はピンゲート形状とし、頭部３のほぼ真ん中に位置する。頭部３の面に垂直に樹脂の注入点４３ａを設ける事により、樹脂の射出充填に伴い発生する樹脂圧力によってファスナ本体４が金型４１の本体４１ａに押し付けられる。このため、頭部３の傾斜面とこれに相対する金型４１の本体４１ａの傾斜面との間に生じる隙間が小さくなりバリの発生を抑制できる。
（５）射出完了後、ヒケを防止するため所定時間、保持圧をかけ一定時間冷却した後、金型の蓋部材４１ｂを開き、頭部３に絶縁体層５を有する耐雷ファスナ１を取り出す。
（６）取り出した耐雷ファスナ１は一定時間放置し冷却したあと、必要であれば成形品のゲートマークをニッパーやサンドペーパーやカッターなどを用いて後加工し仕上げる。ただし、ゲートマークの処理方法はこれらの方法に限定されるものではない。
（７）また、成形時の残留応力を除去する目的で、必要に応じて絶縁層を有する耐雷ファスナ１を、加熱炉などを用いてアニール処理を行う。 Next, an example of a method for manufacturing the above-described lightning-resistant fasteners 1, 21, 31 will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a diagram described based on the shape of the lightning-resistant fastener 1, and the same applies to the lightning-resistant fasteners 21 and 31.
(1) A fastener main body 4 having a male screw portion 2a formed at the other end of the shaft portion 2 is prepared. In the case of the lightning-fastening fastener 1, the fastener-side engaging portion 7 is connected to the head 3, and the lightning-fastening fastener 21 In some cases, the plurality of fastener-side engaging portions 22 are processed, and in the case of the lightning-proof fastener 31, the fastener-side engaging portions 32 are processed.
(2) Next, a lightning-resistant fastener having an insulator layer 5 using a vertical injection molding machine (not shown) having a clamping force of 30 ton and a four-piece insert molding die 41 (see FIG. 5). 1 is formed. The material of the insulator layer 5 is thermoplastic polyimide (hereinafter referred to as “resin”), and the cylinder temperature is set to 380 ° C. The mold temperature is adjusted to 180 ° C. by a cartridge heater 45 (see FIG. 5) incorporated in the mold.
(3) The mold 41 is previously attached to the mold platen of the injection molding machine, and the lid member 41b of the mold 41 is opened (see FIG. 6A). The fastener body 4 with the head 3 processed is inserted into the hole 44 that receives the lightning-resistant fastener formed in the body 41 a of the mold 41. At this time, if the fastener body 4 is preheated to a mold temperature or a temperature in the vicinity thereof, high adhesion between the resin and the fastener body 4 and good fluidity of the resin can be obtained.
(4) The mold lid member 41b is closed (see FIG. 6B), and after applying a predetermined clamping force, the resin is injected from a resin injection point (gate) 43a provided near the head 3. The insulator layer 5 is formed on the head 3 by injection filling (see FIG. 6C). The shape of the injection point 43 a is a pin gate shape, and is located almost in the middle of the head 3. By providing the resin injection point 43 a perpendicular to the surface of the head 3, the fastener main body 4 is pressed against the main body 41 a of the mold 41 by the resin pressure generated by the injection filling of the resin. For this reason, the clearance gap produced between the inclined surface of the head 3 and the inclined surface of the main body 41a of the metal mold | die 41 facing this becomes small, and generation | occurrence | production of a burr | flash can be suppressed.
(5) After completion of the injection, after holding for a predetermined time and cooling for a predetermined time to prevent sink, the mold lid member 41b is opened, and the lightning-resistant fastener 1 having the insulating layer 5 on the head 3 is taken out.
(6) The taken-out lightning-resistant fastener 1 is allowed to cool for a certain period of time, and if necessary, the gate mark of the molded product is post-processed by using a nipper, sandpaper, a cutter, or the like. However, the gate mark processing method is not limited to these methods.
(7) For the purpose of removing the residual stress at the time of molding, the lightning-resistant fastener 1 having an insulating layer is annealed using a heating furnace or the like as necessary.

なお、樹脂の射出充填に伴い発生する樹脂圧力は、例えば、１００ＭＰａ程度と高いので、絶縁体層５と頭部３との間にボイド（void）が発生しにくく、絶縁体層５と頭部３との密着性を向上させることができる。 In addition, since the resin pressure generated with the injection filling of the resin is as high as about 100 MPa, for example, voids are hardly generated between the insulator layer 5 and the head 3, and the insulator layer 5 and the head are not generated. 3 can be improved.

また、前述した射出成形の前処理としてファスナ本体４と樹脂絶縁層との密着性向上を目的として、頭部３の表面に、大気圧プラズマを照射する等の表面処理を施して、頭部３の表面に微細な凹凸を形成する前処理を行っても良い。前処理の方法としては、例えば、以下のような方法を具体例として挙げることができる。
（１）大気圧プラズマを照射する場合には、原料ガスとして空気（酸素、窒素、あるいはこれらを含むガス）を用い、流量：１０sccm、圧力：大気圧、図示しない直流トーチ（RFトーチ、マイクロ波トーチ、あるいは真空トーチでもよい。）を４０Wに設定した条件で、２０秒間処理する。
（２）頭部３の表面に投射材粒子（例えば、金属、セラミックス、ガラス等の硬質粒子を投射して、頭部３の表面を粗面化させるための前処理を行う（このような処理は一般に「ショットブラスト」とも呼ばれる）場合には、圧力４００ｋＰａ、使用グリット：アルミナ、番手＃６０、照射時間：１０sec／２０個、ノズルと供試体との距離：１００mm、施工後の表面粗さ（凹凸）：Ｒａ１．６μｍ、カバレージ：１００％以上の条件で行う。
（３）頭部３の表面に陽極酸化被膜形成処理を施す。
（４）頭部３の表面を粗面化させるための他の手段として、研磨目やローレット等を用いたり、化学的なエッチングを用いたりすることもできる。 In addition, for the purpose of improving the adhesion between the fastener main body 4 and the resin insulating layer as a pretreatment of the above-described injection molding, the head 3 is subjected to a surface treatment such as irradiation with atmospheric pressure plasma on the surface of the head 3. A pretreatment for forming fine irregularities on the surface of the film may be performed. As a pretreatment method, for example, the following method can be given as a specific example.
(1) When irradiating atmospheric pressure plasma, air (oxygen, nitrogen, or a gas containing these) is used as a source gas, flow rate: 10 sccm, pressure: atmospheric pressure, DC torch (RF torch, microwave not shown) A torch or a vacuum torch may be used) for 20 seconds under the condition of 40 W.
(2) Projection particles (for example, metal, ceramics, glass, or other hard particles) are projected onto the surface of the head 3 to perform a pretreatment for roughening the surface of the head 3 (such processing). Is generally called “shot blast”), pressure 400 kPa, grit used: alumina, count # 60, irradiation time: 10 sec / 20 pieces, distance between nozzle and specimen: 100 mm, surface roughness after construction ( Unevenness): Ra 1.6 μm, coverage: 100% or more.
(3) An anodized film forming process is performed on the surface of the head 3.
(4) As other means for roughening the surface of the head 3, polishing eyes, knurling, or the like can be used, or chemical etching can be used.

また、ファスナ頭部と絶縁体の融着部分の密着性を向上させるために、ファスナ頭部のプライマー処理を施しても良い。たとえば、ファスナ頭部にポリエーテルサルフォン（PES）樹脂を塗布することで、ポリイミドとファスナ本体４との密着性を約３倍程度高めることが出来る。
あるいは、ファスナ頭部に融着する最初の絶縁体層を、その上に成形する絶縁体と比較して密着性の良い樹脂で作り、ファスナ頭部と絶縁体層の密着性を高めることも出来る。たとえば、最初の絶縁体層を、密着性の高いエラストマーとし、その上部に絶縁耐電圧の高いポリイミドを成形することで、密着性が高く絶縁性も高い耐雷ファスナとすることができる。作製方法としては、たとえばエラストマーとポリイミドの二色成形の射出成形を用いることが出来る。エラストマーのような柔らかい絶縁体を最初の絶縁体層に用いることで、密着性が向上するだけでなく、機械的かみ合い部分の応力を緩和し、かみ合い部分の破損を抑える効果も持たせることが出来る。 In addition, in order to improve the adhesion between the fastener head and the fused portion of the insulator, a primer treatment of the fastener head may be performed. For example, by applying a polyethersulfone (PES) resin to the fastener head, the adhesion between the polyimide and the fastener body 4 can be increased by about three times.
Alternatively, the first insulator layer fused to the fastener head can be made of a resin having better adhesion compared to the insulator molded thereon, and the adhesion between the fastener head and the insulator layer can be improved. . For example, the first insulator layer is made of an elastomer having a high adhesiveness, and a polyimide having a high insulation withstand voltage is formed on the first insulator layer, whereby a lightning-resistant fastener having high adhesiveness and high insulation can be obtained. As a production method, for example, two-color injection molding of elastomer and polyimide can be used. By using a soft insulator such as an elastomer for the first insulator layer, not only the adhesion is improved, but also the effect of relieving the stress of the mechanical interlocking part and suppressing the damage of the interlocking part can be given. .

つぎに、作製された耐雷ファスナ３１が、航空機の外板１０と、構造材（例えば、リブ、ストリンガ等）１１とを結合するのに用いられた場合の施工方法を、図７を用いて説明する。
なお、図７は耐雷ファスナ３１の形状をもとに説明した図であり、耐雷ファスナ１，２１についても同様である。
（１）航空機の外板１０と構造材１１とを重ね合わせた後、ドリル等の穴あけ具（機械）を用いて、所定の場所に凹所（穴）１６を穿設する（図７（ａ）参照）。
（２）凹所１６の内表面（内周面）にシーリング材１８を塗布する（図７（ｂ）参照）。
（３）耐雷ファスナ３１の軸部２をシーリング材１８が塗布された穴１６内に差し込み（挿入し）、構造材１１から内方（裏面側）に突出する雄ネジ部２ａにカラー１７（図１参照）を締め込んでいく（図７（ｃ）参照）。
（４）耐雷ファスナ３１の表面（より詳しくは、導電体層６の表面）、シーリング材１８の表面、および導電性メッシュ１５の表面にアルミニウムテープ１９を貼り付ける（図７（ｄ）参照）。 Next, a construction method when the manufactured lightning-resistant fastener 31 is used to join the outer skin 10 of the aircraft and the structural material (for example, ribs, stringers, etc.) 11 will be described with reference to FIG. To do.
FIG. 7 is a diagram described based on the shape of the lightning-resistant fastener 31, and the same applies to the lightning-resistant fasteners 1 and 21.
(1) After the outer skin 10 of the aircraft and the structural material 11 are overlapped, a recess (hole) 16 is drilled at a predetermined location using a drilling tool (machine) such as a drill (FIG. 7A )reference).
(2) The sealing material 18 is applied to the inner surface (inner peripheral surface) of the recess 16 (see FIG. 7B).
(3) The shaft portion 2 of the lightning-resistant fastener 31 is inserted (inserted) into the hole 16 to which the sealing material 18 has been applied, and the collar 17 (see FIG. 1) (see FIG. 7C).
(4) The aluminum tape 19 is affixed to the surface of the lightning-resistant fastener 31 (more specifically, the surface of the conductor layer 6), the surface of the sealing material 18, and the surface of the conductive mesh 15 (see FIG. 7D).

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更実施可能である。
例えば、導電体層６は、本発明に係る耐雷ファスナにおいて必須の要素ではなく、省略することもできる。すなわち、絶縁体層５の表面と導電性メッシュ１５の表面とが、同一平面上に位置するように（面一になるように）構成することもできる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can change suitably as needed.
For example, the conductor layer 6 is not an essential element in the lightning-resistant fastener according to the present invention, and may be omitted. That is, the surface of the insulator layer 5 and the surface of the conductive mesh 15 can be configured to be located on the same plane (so as to be flush with each other).

また、本発明に係る耐雷ファスナは、図１に示すような航空機の外板１０と、構造材１１とを結合するためだけに用いられるものではなく、例えば、図８に示すような航空機の外板５０と、構造材１１とを結合するのにも用いることができる。
外板５０は、主として導電性（アルミニウムの1/100〜1/1000程度の導電性）を有する樹脂材料（例えば、CFRP（炭素繊維強化樹脂）であって、以下、「CFRP」という）１２からなり、その表面（組み立て後、外側に位置する面）全体には、導電性を有する部材（例えば、銅）５１が積層されており、その裏面（組み立て後、内側に位置する面）全体には、絶縁性を有する樹脂材料（例えば、GFRP（ガラス繊維硬化樹脂）であって、以下、「GFRP」という）１４が積層されている。
また、CFRP１２の表面側に位置する導電性を有する部材５１の表面全体には、絶縁性を有する樹脂材料（例えば、GFRP（ガラス繊維硬化樹脂））５２が積層されている。 In addition, the lightning-resistant fastener according to the present invention is not used only for connecting the outer skin 10 of the aircraft as shown in FIG. 1 and the structural material 11, for example, outside the aircraft as shown in FIG. 8. It can also be used to join the plate 50 and the structural material 11.
The outer plate 50 is mainly made of a resin material (for example, CFRP (carbon fiber reinforced resin), hereinafter referred to as “CFRP”) 12 having conductivity (conductivity about 1/100 to 1/1000 that of aluminum). A conductive member (for example, copper) 51 is laminated on the entire surface (surface located outside after assembly), and on the entire back surface (surface located on the inside after assembly). Further, an insulating resin material (for example, GFRP (glass fiber curable resin), hereinafter referred to as “GFRP”) 14 is laminated.
Also, an insulating resin material (for example, GFRP (glass fiber curable resin)) 52 is laminated on the entire surface of the conductive member 51 located on the surface side of the CFRP 12.

１耐雷ファスナ
３頭部
５絶縁体層
７ファスナ側係合部（係合部）
７ａ凸部
７ｂ凹部
１０外板
１１構造材
１８シーリング材
２１耐雷ファスナ
２２ファスナ側係合部（係合部）
３１耐雷ファスナ
３２ファスナ側係合部（係合部）
３４第１の凸部
３５第２の凸部
５０外板
Ａ航空機組立品 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lightning-resistant fastener 3 Head 5 Insulator layer 7 Fastener side engaging part (engaging part)
7a Convex part 7b Concave part 10 Outer plate 11 Structural material 18 Sealing material 21 Lightning-proof fastener 22 Fastener side engaging part (engaging part)
31 Lightning proof fastener 32 Fastener side engagement part (engagement part)
34 1st convex part 35 2nd convex part 50 Outer plate A Aircraft assembly

Claims

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航空機の外板と、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耐雷ファスナと、を具備した航空機組立品であって、
前記耐雷ファスナには、当該耐雷ファスナの頭部の一端部を覆うように絶縁体層が取り付けられており、
前記絶縁体層と前記外板との間には、前記絶縁体層との間、および前記外板との間に隙間ができないよう、前記外板の表面にいくほど径方向における長さが増大するとともに断面視三角形状を呈するシーリング材が、前記絶縁体層および前記外板の双方と密着するようにして充填されていることを特徴とする航空機組立品。 An aircraft assembly comprising an aircraft outer plate composed mainly of a resin material having electrical conductivity, a structural material that supports the outer plate from the inside, and a lightning-resistant fastener that couples the outer plate and the structural material. Goods,
In the lightning-resistant fastener, an insulator layer is attached so as to cover one end of the head of the lightning-resistant fastener,
The length in the radial direction increases toward the surface of the outer plate so that there is no gap between the insulating layer and the outer plate and between the insulating layer and the outer plate. In addition, an aircraft assembly, wherein a sealing material having a triangular shape in cross section is filled so as to be in close contact with both the insulator layer and the outer plate.

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航空機の外板と、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耐雷ファスナと、を具備した航空機組立品の製造方法であって、
前記耐雷ファスナの軸部および頭部が差し込まれる凹所の内表面にシーリング材を塗布した後、前記耐雷ファスナの軸部および頭部を前記シーリング材が塗布された前記凹所内に差し込むことにより、前記耐雷ファスナの頭部の一端部を覆うように取り付けられた絶縁体層と、前記外板との間に、前記絶縁体層との間、および前記外板との間に隙間ができないよう、前記外板の表面にいくほど径方向における長さが増大するとともに断面視三角形状を呈する前記シーリング材が、前記絶縁体層および前記外板の双方と密着するようにしたことを特徴とする航空機組立品の製造方法。 An aircraft assembly comprising an aircraft outer plate composed mainly of a resin material having electrical conductivity, a structural material that supports the outer plate from the inside, and a lightning-resistant fastener that couples the outer plate and the structural material. A method for manufacturing a product,
After applying a sealing material to the inner surface of the recess into which the shaft portion and head portion of the lightning protection fastener are inserted, by inserting the shaft portion and head portion of the lightning protection fastener into the recess to which the sealing material is applied, Between the insulator layer attached so as to cover one end of the head portion of the lightning-resistant fastener, and the outer plate, so that there is no gap between the insulator layer and the outer plate, aircraft the sealing material, characterized in that so as to contact with both of said insulator layer and said outer plate exhibiting a cross section triangular with length in the more radially toward the surface of the skin is increased Manufacturing method of assembly.