JP5517538B2 - 耐雷ファスナ、航空機組立品 - Google Patents
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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設けられているとともに、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。)。
そして、絶縁キャップ1とファスナ2との係合を確実なものとするために、ファスナ2の頭部2aの外周部に、周方向に連続する凹部3、凸部4が形成されている。
絶縁キャップ1の外周部1aが浮き上がると、絶縁キャップ1がファスナ2の頭部2aから脱落し、絶縁性能を損なうこともあった。また、絶縁キャップの外周部1aが浮き上がって、翼5の表面よりも突出すると、空力的に悪影響を生じるという問題もある。
これに対しては、加工精度を高めれば良いのであるが、現状でも加工機械を使ってファスナ2を製作しており、現状以上に加工精度を高めるのは困難である。また、加工後に、外周縁部9の径寸法rを計測し、規格外の径寸法rを有するファスナを選別することも考えられるが、外周縁部9の径寸法rの精度の高い計測は難しく、また、選別を行ったとしても、ファスナ2の製作歩留まりが向上する訳ではない。
すなわち、本発明の耐雷ファスナは、航空機の機体を構成する第一の部材に対し、機体の内部側で第二の部材を締結するため、第一の部材および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、ファスナ本体に装着される締結部材と、ファスナ本体の頭部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、を備える。そして、ファスナ本体は、孔の周囲に形成されたテーパ面に突き当たる座面と、座面の外周側に隣接し、ファスナ本体の軸線と平行またはほぼ平行な外周面と、を有し、ファスナキャップは、その内周縁部が外周面に突き当たるよう形成されている。
このように、ファスナ本体の軸線に平行またはほぼ平行な外周面を設けることで、座面を研磨した際に、座面の位置がファスナ本体の軸線方向にずれても、外周面の範囲内であれば、ファスナキャップの内周縁部がファスナ本体に突き当たる位置が、ファスナ本体の径方向に変動するのを抑制できる。したがって、ファスナキャップが想定外の位置で孔の周囲のテーパ面に突き当たるのを防ぐことができる。
ここで、ファスナキャップは、ファスナ本体の座面に連続する面よりも内側に位置するよう形成されている。
また、本発明の耐雷ファスナは、航空機の機体を構成する第一の部材に対し、機体の内部側で第二の部材を締結するため、第一の部材および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たファスナ本体と、ファスナ本体に装着される締結部材と、ファスナ本体の頭部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、ファスナ本体は、孔の周囲に形成されたテーパ面に突き当たる座面を有し、ファスナキャップは、ファスナ本体の座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。
本発明の耐雷ファスナでは、ファスナキャップは、樹脂材料から形成されることが好ましい。
本発明の耐雷ファスナでは、ファスナキャップが、ファスナ本体の頭部の頭面の全体を覆っていることが好ましい。
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)より形成された翼パネル(第一の部材、外板)21であり、その内部に、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座面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、後端部の座面35aを孔21aのテーパ面21b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側の内周面には、断面円形の有底状のネジ穴27が形成されている。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、ネジ穴27にファスナ本体31の先端部34bがねじ込まれることで、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。
また、テーパ部42の外周面42aは、座面35aの外周側に連続して形成してもよいが、頭部35の座面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するのが好ましい。これは、ファスナ本体31の後端部の座面35aを孔21aのテーパ面21bに突き当てたときに、ファスナキャップ40が変形するのを防ぐためである。
このようなファスナキャップ40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。
まず、上記のようなファスナキャップ40を備えたファスナ本体31を形成する。ファスナ本体31は、ファスナ本体31の材料となるブランク材を予備成形した後、頭部35を旋削・切削加工して形成し、この後、ネジ溝34a、34cの転造を行うことで形成される。
この金型内には、ファスナ本体31の頭部35と金型表面との間に、ファスナキャップ40を形成するための空隙が形成される。
このとき、ファスナ本体31の頭部35には、ファスナ本体31の軸線とほぼ平行なストレート面70が形成されている。したがって、頭部35の座面35aを研磨する際に、座面35aが加工誤差により位置ズレしたとしても、ストレート面70はそのまま残存する。これにより、ファスナキャップ40をインサート成形するための金型に対し、ストレート面70の位置が、ファスナ本体31の径方向にずれるのを防ぐことができる。
その結果、ファスナキャップ40のテーパ部42の外周面42aが、孔21aのテーパ面21bに突き当たって変形するのを防ぐことができ、ファスナキャップ40の浮き上がりを防止することができる。これにより、ファスナ本体31の絶縁性、空力性能の低下を抑えることが可能となる。そして、このような効果は、ファスナ本体31に対しストレート面70を形成するのみで良いので、低コストで得ることができる。
例えば、図3に示すようにファスナ本体31の頭部35において、周方向に沿って連続し、半径方向外側に突出する(拡径する)一対の突条38c、38dと、これら突条38c、38dの間に、周方向に沿って半径方向内側に凹む(窪む)溝38eとからなるキャップ係合部38’を形成しても良い。
このようなキャップ係合部38’において、座面35aに隣接する部分(突条38d)には、ファスナ本体31の軸線とほぼ平行なストレート面70’が形成されている。
この場合も、テーパ部42’の外周面42a’は、頭部35の座面35aの仮想延長面(図3中、点線(A)参照)に対し、0.1mm以上内側に位置するよう形成するのが好ましい。
その結果、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、ファスナキャップ40は、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 (9)
- 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たファスナ本体と、
前記ファスナ本体に装着される締結部材と、
前記ファスナ本体の頭部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、前記孔の周囲に形成されたテーパ面に突き当たる座面と、
前記座面の外周側に隣接し、前記ファスナ本体の軸線と平行またはほぼ平行な外周面と、を有し、
前記ファスナキャップは、その内周縁部が前記外周面に突き当たるよう形成され、
前記ファスナキャップは、前記ファスナ本体の前記座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耐雷ファスナ。 - 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たファスナ本体と、
前記ファスナ本体に装着される締結部材と、
前記ファスナ本体の頭部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、前記孔の周囲に形成されたテーパ面に突き当たる座面を有し、
前記ファスナキャップは、前記ファスナ本体の前記座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耐雷ファスナ。 - 前記ファスナキャップは、樹脂材料から形成される、
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。 - 前記ファスナキャップは、前記ファスナ本体の頭部の頭面の全体を覆っていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。
- 前記ファスナキャップは、外周部に対し、中央部が、前記ファスナ本体の頭部から離間する方向に突出した凸形状とされていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。
- 前記ファスナキャップが、前記ファスナ本体の前記頭部に対し、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から5のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。
- 前記外周面は、前記座面を研磨しても、前記ファスナ本体の軸線に直交する方向において、前記ファスナキャップの前記内周縁部が前記ファスナ本体に突き当たる位置が変動するのを抑制するためのものであることを特徴とする請求項1、請求項3から6のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。
- 航空機の機体を構成する第一の部材と、
前記機体の内部側で前記第一の部材を支持する第二の部材と、
前記第一の部材と前記第二の部材とを締結する請求項1から7のいずれか一項に記載の耐雷ファスナと、を備えることを特徴とする航空機組立品。 - 前記第一の部材は、導電性を有する樹脂材料を主たる要素として構成されることを特徴とする請求項8に記載の航空機組立品。
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