JP6399802B2 - 締め具システム及び締め具システムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、概して、複合構造で用いられる金属締め具についての締め具技術の分野に関し、より具体的には、雷状態においてホットパーティクルの放出及びエッジの火花発生を防止する圧力含有システムを作成するために、係合要素に接触面形状を有する締め具システムに関する。

複合材料を使用した構造製作には、今もなお多くの組立工程用の締め具が必要とされる。金属製の締め具は導電性であり、落雷や他の電磁効果（ＥＭＥ）の問題についてＥＭＥ設計の検討を要する。ホットパーティクル放出（ＨＰＥ）、及び締め具ヘッドの外面と他の構造又は締め具スリーブとの間のアーク放電を含む雷状態について、締め具の火花発生モードが設計されなければならない。

雷が炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）構造を直撃すると、かなりの量の電流が、締め具を介して付近の構造内に入り込むことがある。電気エネルギーが二つの面の間を通過するときに、接触抵抗加熱が材料を破壊し、穴の中で、若しくは、締め具と、ナット又は壊れやすいカラーなどの関連付けられた内側ねじ締め具との中間の空間で、高温気体（又はプラズマ）を生成することがある。生成された圧力が十分に大きい場合に、気体は、低圧経路を見つけ、締め具システムから燃料供給領域に逃げることができる。その経路は、突出した締め具ヘッドの下面にあることもある。これらの逃げる気体は、逃げるにつれ金属部品（締め具又は構造）を浸食するのに十分なほど高温になることがあり、粒子又はＨＰＥとして知られる液滴を生成する。

落雷の電気エネルギーは、構造の接合部間に伝導され、金属製の締め具を通過する。ある締め具の突出した締め具ヘッドが、締め具ヘッドのエッジとヘッドと接触する構造との間で、アーク放電を起こしたことがある。スリーブ付きの締め具が使用されている場合に、締め具のヘッドと構造との間に、又は締め具のヘッドとスリーブとの間に、アーク放電が生じることもある。

既存の締め具システムは、一般的に、時間と労働力を要する、事前に成形されたキャップを締め具のヘッド上に取り付ける工程、又は締め具のヘッドの露出された表面から誘電体被覆を取り除くなどの他の手順の追加を含む締め具の取付けを必要とする。

それゆえ、従来技術の締め具取り付け手順の欠点を克服しつつ、ＨＰＥ及びアーク放電の両方を克服する複合構造の適用に適した締め具システムを提供することが望ましい。

本発明で開示される実施形態は、係合面を含むヘッド及びねじ端部を有するシャンクを有する締め具を包含する、電磁エネルギー（ＥＭＥ）保護を提供する複合構造のための締め具システムを提供する。ナットは、前記締め具の前記ねじ端部で受けられ、また係合面も有する。前記ヘッド係合面及び前記ナット係合面のうちの少なくとも一つは、それぞれ、第一の噛合面又は第二の噛合面の係合用の縮小された面積部分を包含する。

開示される実施形態は、締め具の挿入用の複合構造の穴を識別することにより、ＥＭＥ保護の方法を提供する。スリーブの本体は、前記構造の前記表面に接触するフランジとともに前記穴に挿入される。縮小された面積係合面を含むヘッドを有する締め具は、前記スリーブフランジの噛合面、又は前記構造の噛合面と係合する前記縮小された面積部分を含む前記スリーブに挿入される。次いで、ナットが前記締め具に締められる。

ＥＭＥ保護締め具システムについての実施形態の製作は、テーパーを有する締め具シャンクを形成することにより達成することができる。前記シャンクの第一の端部及び縮小された面積係合面を含むヘッド上に次に作成されるねじ山は、前記シャンクの第二の端部に形成される。多面的な、ねじることができるカウンターボアが、逆トルク及び締め具の回転防止のために前記シャンクに形成される。

上述の特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立して実現することができるか、又はさらなる別の実施形態で組み合わせることが可能である。さらなる別の実施形態の詳細が、以下の説明及び図面を参照して理解できる。

さらに、本発明は、以下の条項による実施形態を含む。

条項１
係合面を含むヘッド及びねじ端部を有するシャンクを有する締め具；及び、前記締め具の前記ねじ端部で受けられるナットであって、係合面を有する前記ナットを備え、前記ヘッド係合面及び前記ナット係合面のうちの少なくとも一つは、それぞれ、第一の噛合面又は第二の噛合面を係合する縮小された面積部分を包含する、電磁エネルギー保護を提供する複合構造のための締め具システム。

条項２
係合面及び前記締め具ヘッドの前記係合面に係合するための前記第一の噛合面を有するワッシャーをさらに備え、前記ヘッド係合面、前記ナット係合面及び前記ワッシャー係合面のうちの少なくとも一つは、それぞれ、前記第一の噛合面、前記第二の噛合面又は第三の噛合面と係合する縮小された面積部分を包含する、条項１で画定される締め具システム。

条項３
前記締め具を受け、フランジを有するスリーブをさらに備え、前記第一の噛合面又は前記第三の噛合面は、前記フランジにある、条項２で画定される締め具システム。

条項４
前記第一の噛合面は、前記締め具を受ける穴を有する構造上にある、条項１で画定される締め具システム。

条項５
前記第二の噛合面は、前記第一の噛合面に対向する前記構造上にある、条項４で画定される締め具システム。

条項６
前記第三の噛合面は、前記締め具を受ける穴を有する構造上にある、条項２で画定される締め具システム。

条項７
前記第二の噛合面は、前記第一の噛合面に対向する前記構造上にある、条項６で画定される締め具システム。

条項８
前記締め具の前記ヘッド、前記ナット及び前記ワッシャーのうちの少なくとも一つは、前記それぞれの係合面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバをさらに包含する、条項２で画定される締め具システム。

条項９
前記少なくとも一つの吸熱チャンバは、前記吸熱同心チャンバと前記係合面との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられる頂点を含む、条項８で画定される締め具システム。

条項１０
前記少なくとも一つの吸熱チャンバは、第一の半径方向内側の吸熱チャンバ及び第二の半径方向外側の吸熱チャンバを備える、条項８で画定される締め具システム。

条項１１
前記第一の半径方向内側の吸熱チャンバ及び前記第二の半径方向外側の吸熱チャンバは各々、前記吸熱同心チャンバと前記係合面との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられた頂点を含む、条項１０で画定される締め具システム。

条項１２
前記少なくとも一つの吸熱チャンバは、円形の同心形状である、条項８で画定される締め具システム。

条項１３
前記少なくとも一つの吸熱チャンバは、三角形断面の同心形状である、条項８で画定される締め具システム。

条項１４
前記締め具の前記ヘッド、前記ナット及び前記ワッシャーのうちの少なくとも一つは、前記それぞれの係合面にウェッジリリーフをさらに包含し、前記ウェッジリリーフで受けられるウェッジリングをさらに備える、条項２で画定される締め具システム。

条項１５
前記ウェッジリングから半径方向内側へのシールリングをさらに備え、前記シールリングは外側に圧縮され、前記ウェッジリングの前記ウェッジリリーフとの密閉接触を促進する、条項１４で画定される締め具システム。

条項１６
締め具挿入用の複合構造における穴を識別すること；フランジが前記構造の前記側面と接触した状態で、スリーブの本体を前記穴に挿入すること；前記縮小された面積部分が前記スリーブフランジの噛合面又は前記構造の噛合面と係合した状態で、縮小された面積係合面を含むヘッドを有する締め具を前記スリーブに挿入すること；ナットを前記締め具上で締めることを含む、締め具のＥＭＥ保護のための方法。

条項１７
前記締め具の前記スリーブへの挿入に先立って、前記締め具をワッシャーで受けること；前記ワッシャーの噛合面で前記縮小された面積部分を係合すること
をさらに含む、条項１６に記載の方法。

条項１８
前記構造又はフランジの前記噛合面を、前記ワッシャーの係合面の縮小された面積部分と係合させることをさらに含む、条項１７に記載の方法。

条項１９
少なくとも一つの吸熱チャンバを、 ＨＰＥ取り込みのために前記締め具ヘッド、ワッシャー又はナットに位置付けることをさらに含む、条項１７に記載の方法。

条項２０
前記締め具係合面、ワッシャー係合面又はナット係合面の縮小された面積部分を提供するために、ウェッジリングを、前記締め具ヘッド、ワッシャー又はナットのウェッジリリーフに挿入することをさらに含む、条項１７に記載の方法。

条項２１
テーパーを有する締め具シャンクを形成すること；ねじ山を前記シャンクの第一の端部に作成すること；縮小された面積係合面を含むヘッドを前記シャンクの第二の端部に形成すること；及び、多面的なカウンターボアを、逆トルク及び締め具の回転防止のために、前記シャンクに形成すること
を含む、ＥＭＥ保護を有する締め具システムの製作方法。

条項２２
誘電体被覆を伴う前記締め具を提供することをさらに含む、条項２１に記載の方法。

条項２３
前記締め具の前記シャンクを受けるためのスロートを有するワッシャーを形成すること；前記締め具ヘッドの前記係合面を受けるための噛合面を前記ワッシャーに提供すること；噛合面を構造に係合するために、縮小された面積係合面を前記ワッシャーに形成することをさらに含む、条項２１に記載の方法。

条項２４
前記締め具の前記ヘッドに形成された前記係合面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバを形成することをさらに含む、条項２１に記載の方法。

条項２５
前記ワッシャーの前記係合面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバを形成することをさらに含む、条項２３に記載の方法。

条項２６
ウェッジリリーフを前記締め具の前記ヘッドに形成すること、及び前記縮小された係合面積を提供するために、ウェッジリングを前記ウェッジリリーフで受けることをさらに含む、条項２１に記載の方法。

条項２７
ウェッジリリーフを前記ワッシャーの前記係合面に形成すること、及び前記縮小された係合面積を提供するために、ウェッジリングを前記ウェッジリリーフで受けることをさらに含む、条項２３に記載の方法。

条項２８
縮小された面積部分を有する係合面を含むナットを形成することをさらに含む、条項２１に記載の方法。

条項２９
前記ナットの前記係合面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバを形成することをさらに含む、条項２８に記載の方法。

条項３０
ウェッジリリーフを前記ナットの前記係合面に形成すること、及びウェッジリングを前記ウェッジリリーフで受けることをさらに含む、条項２８に記載の方法。

条項３１
フランジ及び構造の穴への挿入用の本体を有し、前記締め具の前記シャンクを受けるためのスリーブを提供することをさらに含む、条項２１に記載の方法。

航空機の製造及び保守方法のフロー図である。 航空機のブロック図である。 本発明で開示される種々の実施形態で用いられる締め具、ワッシャー及びナットを示す締め具システムの上面等角図である。 本発明で開示される種々の実施形態で用いられる締め具、ワッシャー及びナットを示す締め具システムの下面等角図である。 本発明で開示される種々の実施形態で用いられる締め具、ワッシャー及びナットを、締め具の穴を有する構造（断面図で示される）に挿入されたとして示す、締め具システムの側面図である。 本発明で開示される種々の実施形態で用いられる締め具、及びナットの下に配置されるワッシャーを有するナットを、締め具の穴を有する構造（断面図で示される）に挿入されたとして示す、締め具システムの側面図である。 ＥＭＥ保護のための縮小された外形係合面を用いる締め具の第一の実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための別の縮小された外形係合面を用いる締め具の第二の実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための縮小された外形係合面を用いるワッシャーの実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための縮小された外形係合面を用いるナットの実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための吸熱同心チャンバを使用する締め具の実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための吸熱同心チャンバを使用するワッシャーの実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための吸熱同心チャンバを使用するナットの実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための複数の吸熱同心チャンバを使用する締め具の実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための複数の吸熱同心チャンバを使用するワッシャーの実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための複数の吸熱同心チャンバを使用するナットの実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための二重のウェッジシールリングを使用する締め具の実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための二重のウェッジシールリングを使用するワッシャーの実施形態の側断面図である。 ＥＭＥ保護のための二重のウェッジシールリングを使用するナットの実施形態の側断面図である。 スリーブ及び締め具の詳細を示す側断面図である。 締め具システムを伴うＥＭＥ保護方法のフローチャートである。 ＥＭＥ保護を伴う締め具システムの製作方法のフローチャートである。

本発明の実施形態は、単独で又は組み合わせて使用される、縮小された外形係合面、一又は複数の吸熱同心チャンバ、又は二重ウェッジシールリングを有する、締め具ヘッド、ワッシャー又はナットのうちの一又は複数を用いる、ＥＭＥ保護締め具システムを提供する。噛合部分は、雷状態においてＨＰＥ（高エネルギーの火花）及びエッジの火花発生を防止するための圧力含有システムを作成する。追加の密閉要件又は処理要件を含まない締め具の取付けは、雷要件を満たす。

より具体的に図を参照すると、本開示の実施形態は、図１に示されるような航空機の製造及び保守方法１０００、及び図２に示されるような航空機１００２に照らし説明することができる。製造前の段階では、例示的な方法１０００は、航空機１００２の仕様及び設計１００４と、材料調達１００６とを含みうる。製造段階では、航空機１００２のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１００８と、システムインテグレーション１０１０とが行われる。その後、航空機１００２は認可及び納品１０１２を経て運航１０１４に供される。顧客により運航される間に、）航空機１０２は、定期的な整備及び保守１０１６（改造、再構成、改修なども含みうる）を受ける。

方法１０００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。

図２に示すように、例示的な方法１０００によって製造された航空機１００２は、複数のシステム１０２０及び内装１０２２を有する機体１０１８を含み得る。高レベルのシステム１０２０の例には、推進システム１０２４、電気システム１０２６、油圧システム１０２８、及び環境システム１０３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業などの他の産業にも適用しうる。

本明細書で実施される装置と方法は、製造及び保守方法１０００の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、製造プロセス１００８に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機１００２の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリに類似の方法で作製又は製造することができる。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、若しくはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１００２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１００２のコストを削減することにより、製造段階１００８及び１０１０の間に利用することができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、若しくはそれらの組み合わせのうちの一又は複数を、航空機１００２の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守１０１６に利用することができる。

ここで述べられる実施形態は、図１及び図２で画定される、及び先ほど述べられた又はいかなる類似の構造アセンブリとして、航空機の方法又はシステムにおけるアセンブリ要件において使用可能なＥＭＥ保護を提供する締め具システムを提供する。一つの種類のねじ締め具の本発明の実施形態について述べられるが、用いられる特徴は、例として、スリーブのついた六角ドライブ（シャンクのドライブ要素）、スリーブのついたボルト（ドライブ要素としてのヘッド形状、又はヘッドにおけるドライブ要素のいずれかを有する）、又はスリーブのついたロックボルト（スウェッジされた）で使用することができる。

図３Ａから図３Ｄに示されるように、締め具システム１０は、ワッシャー１４においてのみ使用される、又はワッシャー１４で受けられる締め具１２を包含する。スリーブ１６は、締め具システムが用いられるであろう構造２０のアセンブリ穴１８に挿入されるが（図３Ｃに見られるように（図３では、要素は、明確にするためにわずかに間隔が空けられているが、適用する際には、じかに接触している））、ナット２８又は壊れやすいカラーのような内側ねじ締め具要素で受けられる締め具の第一の端部２６で、ねじ山２４を有する締め具１２のシャンク２２を受ける。スリーブ１６が用いられる場合には、構成次第で、締め具又はワッシャー１４の下に位置付けられてもよい。シャンクの六角ヘッドカウンターボア（図３Ｂで最もよく見える）のような、多面的な又は多数浅裂の(ｍｕｌｔｉ−ｌｏｂｅｄ)カウンターボア３０は、締め具システムを締めるためのねじり受け部分（ｗｒｅｎｃｈｉｎｇ ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）として用いられる。ワッシャー１４は、別の方法では、図３Ｄに示されるような種々の例示的実施形態において、ナット２８の下に置かれてもよい。締め具システム１０、締め具１２、ワッシャー１４及びナット２８の各要素は、ワッシャーの上面３８、構造２０の表面３９又は４１、若しくはスリーブ１６の表面１７（図３Ｃ及び図３Ｄですべてが見える）などの隣接する要素又は構造の噛合面と整合する、係合面３６、４８及び５６（図３Ｃ及び図３Ｄにすべてが示される）を有する。続く実施形態について述べられるようなこれらの係合面の変形例は、雷状態においてＨＰＥ（高エネルギーの火花）及びエッジの火花発生を防止するための圧力含有システムを作成することにより、ＥＭＥ保護を強化する。

第一のＥＭＥ保護強化として、締め具要素は各々、縮小された接触面積の係合面のプロファイリングを用いることができる。締め具を使用する第一の例が、１２ａとして識別される第一の実施形態についての図４で詳しく示される。ヘッド３２は、ねじ端部２６に対向する締め具１２ａの第二の端部３４から延びる。ヘッドの係合面３６は、アセンブリ穴１８周囲又はスリーブ１６の表面１７において、ワッシャー（図６について詳細が述べられる）の噛合面、即ち、表面３８、又は構造２０の噛合面、即ち、表面３９のどちらかに結合される。係合面３６は、縮小された接触面面積を提供するために外形が決定される。図４の実施形態では、内側半径方向部分４０が除去され、その結果、噛合面との接触はなくなり、外側半径方向部分４２は、例えば、構造２０の表面３９として示される、噛合面と係合する接触面を提供する。外側半径方向部分４２の接触面の面積は、全表面積のおよそ２０％から３０％である。例示的な実施形態では、締め具は、６ＡＬ−４Ｖチタン合金から製作され、誘電体被覆又は電気絶縁被覆が施される。例示的実施形態において、被覆は、結合したエポキシ樹脂被覆である。締め具ヘッドとスリーブとの間で強化された接触が得られる例示的実施形態において、ＥＭＥ保護をさらに改善するために、被覆は、係合面部分から取り除くことができる。

１２ｂにより示される、締め具の別の実施形態が図５に示される。図４の実施形態として、接触面積を縮小するために係合面３６の外形が決定される。しかしながら、図５の実施形態について、内側半径方向部分４４は、スリーブ１６の本例示的噛合面１７において、噛合面と係合するための接触面を提供する。外側半径方向部分４６は、係合面に接触しないように、図示の例における角度のつけられた面取り部分として、除去される。内側半径方向部分４４の接触面の面積は、全表面積のおよそ２０％から３０％である。 例示的な実施形態では、締め具は、６ＡＬ−４Ｖチタン合金から製作され、誘電体被覆又は電気絶縁被覆が施される。被覆は、スリーブへの導電性経路を改善するために、締め具ヘッドの係合面から取り除かれてもよく、又は、ワッシャーがヘッド側で使用されるなら、スリーブへの導電性経路を改善するために、ワッシャーの噛合面から取り除かれてもよい。例示的な実施において図４及び図５で示される両実施形態について、縮小された接触面積はＥＭＥ保護を強化する。

別の又は追加の実施として、図６に１４ａとして示されるワッシャーは、外形が決定された係合面４８を伴って構成される。締め具の実施形態について先ほど述べられたように、ワッシャー１４ａは、構造２０の噛合面３９を有する縮小された接触面積について外形が決定された係合面４８を有する。さらに追加的な外形の種類として、係合面４８は、噛合面３９を係合するために接触面を提供する中央半径方向部分５４に限定的に接触する、図６の実施形態についての面取り部分として両方が示される、除去された内側半径方向部分５０及び除去された外側半径方向部分５２を有する。中央半径方向部分５４の接触面の面積は、全表面積のおよそ２０％から３０パーセントである。例示的な実施形態について、ワッシャーは、６ＡＬ−４Ｖチタン合金又はＡ２８６クレスから製作され、誘電体被覆又は電気絶縁被覆が施される。先ほど述べられたように、被覆は、スリーブへの導電性経路を改善するために、締め具ヘッドの係合面から取り除くことができるであろうし、又は、ワッシャーがヘッド側で使用されるなら、スリーブへの導電性経路を改善するために、ワッシャーの噛合面から取り除くこともできるであろう。図６で示される実施形態について、単独で又は締め具の外形が決定された接触面と組み合わせて、例示的な実施形態では、縮小された接触面積がＥＭＥ保護を強化する。

図７で２８ａとして示されるナットは、さらに別の又は追加の実施形態を、外形が決定された係合面５６の構成に提供する。係合面５６は、両方が噛合面４１を係合するために接触面を提供する中央半径方向部分６２に限定的に接触する、図７の実施形態についての面取り部分として示される、除去された内側半径方向部分５８及び除去された外側半径方向部分６０を有する。中央半径方向部分６２の接触面の面積は、全表面積のおよそ２０％から３０％である。例示的な実施形態では、ナットは、６ＡＬ−４Ｖチタン合金から製作され、誘電体被覆又は電気絶縁被覆が施される。被覆は、スリーブへの噛合面への導電性経路を改善するために、締め具ヘッドの係合面から取り除くことができるであろうし、ワッシャーがヘッド側で使用されるなら、スリーブへの導電性経路を改善するために、ワッシャーの噛合面から取り除くことができるであろうし、又は、ワッシャーがナット側で使用されるなら、ナットへの導電性経路を改善するために、ワッシャーの噛合面から取り除くことができるであろう。図７で示される実施形態について、単独で又は締め具及び／又はワッシャーの外形が決定された接触面と組み合わせて、例示的な実施形態では、縮小された接触面積がＥＭＥ保護を強化する。図３Ｄについて先ほど図示され述べられたように、ワッシャー１４は、別の方法では、ナット２８の下で用いられてもよい。

第二のＥＭＥ保護強化としての縮小された接触面積に追加して又はその代わりに、締め具要素は各々、係合面から延びる吸熱同心チャンバを用いることができる。締め具１２ｂについての図８において示されるように、吸熱同心チャンバ６４は、係合面３６に案内される。吸熱同心チャンバ６４は、 ＨＰＥを含む又は取り込むための膨張体積を提供する。図８で示される実施形態について、吸熱同心チャンバ６４と係合面３６との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられた頂点６６を有する、丸い同心形状が用いられる。例示的な実施形態において、締め具１２ｂのヘッドの所定の総体積について、吸熱同心チャンバ６４の体積は、その総体積の１／８から１／３となるだろう。係合面３６から延びるリリーフとしてのチャンバは、縮小された接触面積、即ち、部分３７を、本実施例の構造２０の噛合面３９と係合する図示された係合面に追加的に提供するが、これは、図４に関して述べられた縮小された接触面積の実施形態と同等の恩恵をもたらす。

図９に示されるワッシャー１４ｂはまた、係合面４８の吸熱同心チャンバ６８を用いることもできる。図９で示される実施形態について、図８の締め具１２について述べられたものと類似の構成の、吸熱同心チャンバ６８と係合面８との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられる頂点７０を有する、丸い同心形状が用いられる。例示的な実施形態において、ワッシャー１４ｂの所定の総体積について、吸熱同心チャンバ６８の体積は、その総体積の１／８から１／３となるだろう。係合面４８から延びるリリーフとしてのチャンバは、縮小された接触面積、即ち、部分４９を、本実施例の構造２０の噛合面３９と係合する図示された係合面に再び提供するが、これは、図４に関して述べられた縮小された接触面積の実施形態と同等の恩恵をもたらす。

図１０に示されるナット２８はまた、係合面５６の吸熱同心チャンバ７２を用いることもできる。図１０で示される実施形態について、図８の締め具１２ｂについて述べられたもとと類似の構成の、吸熱同心チャンバ７２と係合面５６との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられた頂点７４を有する、別の三角形断面の同心形状が用いられる。例示的な実施形態において、ナットの所定の総体積について、吸熱同心チャンバ７２の体積は、その総体積の１／８から１／４となるだろう。係合面５６から延びるリリーフとしてのチャンバは、縮小された接触面積を係合面に追加的に提供するが、これは、図６に関して述べられた縮小された接触面積の実施形態と同等の恩恵をもたらす。

複数の吸熱同心チャンバはまた、締め具システム要素の係合面でも用いることができる。図１１に示されるように、締め具１２ｃは、第一の内側吸熱同心チャンバ７６、及び外側吸熱同心チャンバ７８を包含する。各チャンバは、吸熱同心チャンバと、例として、構造２０の係合面３９との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられた、頂点８０及び８２を含む体積を提供する。例示的な実施形態において、締め具１２ｃのヘッドの所定の総体積について、チャンバ７６及び７８の各々は、その総体積の１／１６から１／６となるだろう。

同様に、図１２に示されるように、ワッシャー１４ｃは、係合面４８において、第一の内側吸熱同心チャンバ８４及び外側の吸熱同心チャンバ８６を包含する。各チャンバは、吸熱同心チャンバと係合面４８との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられた、頂点８８及び９０をそれぞれ含む体積を提供する。例示的な実施形態において、ワッシャー１４ｃの所定の総体積について、吸熱同心チャンバ８４及び８６各々の体積は、その総体積の１／１６から１／６となるだろう。

複数の吸熱同心チャンバはまた、図１３に示されるように、ナット２８ｃで用いることもできる。第一の内側吸熱同心チャンバ９２及び外側吸熱同心チャンバ９４は、係合面５６に案内される。各チャンバは、吸熱同心チャンバと係合面５６との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられた、頂点９６及び９８をそれぞれ有する体積を提供する。例示的な実施形態において、ナット２８ｃの所定の総体積について、吸熱同心チャンバ９２及び９４各々の体積は、その総体積の１／１６から１／８となるだろう。

ＥＭＥ保護に対する別の強化として、締め具システムの一又は複数の要素は、係合面に包含される二重ウェッジシールリングを用いることができる。図１４に示されるような締め具１２ｄについて、係合面３６のウェッジリリーフ１００は、ウェッジリング１０２を受けるように大きさが決定される。ウェッジリリーフ１００は、ウェッジリング１０２上で半径方向外側かつ上側に向かって角度のつけられた面１０５を係合する、半径方向内側かつ下側に向かって方向付けられた角度のつけられた面１０４を有する。ウェッジリングの厚さ１０４は、ヘッド３２が、ウェッジリングの、図１４に示される構造２０の隣接する噛合面、即ち、表面３９との接触を促進するのに十分なウェッジリリーフ１００の深さを上回る。係合面３６の外側部分１０７は、ゆえに、ウェッジリング１０２の底面１０６により提供される縮小された接触面積を提供する噛合面から、間隔が開けられる。シールリング１０８は、ウェッジリング１０２から半径方向内側に用いられ、膨張したガス圧だけではなく締め具ヘッド３２の圧縮においても、シャンク２２とウェッジリング１０２の内側半径方向面１１０とを係合し、ウェッジリングが角度をつけられた表面１０４及び１０５の係合を半径方向外側に強化することを促進する。例示的な実施形態では、ウェッジリングは、銅合金、真鍮合金又はアルミ合金などの軟質金属から製作される。シールリングは、例えばフロロシリコーンゴム又はネオプレンなどの合成ゴムのような、変形可能な金属製リング、弾力性ゴム又はエラストマー材料とすることができる。

類似の構成において、図１５で示されるように、ワッシャー１４ｄは、ウェッジリング１１４を受けるように大きさが決められる係合面４８でウェッジリリーフ１１２を用いる。ウェッジリリーフ１１２は、ウェッジリング１１４上で半径方向外側かつ上側に向かって角度のつけられた面１１７を係合する、半径方向内側かつ下側に向かって方向付けられた角度のつけられた面１１６を有する。ウェッジリングの厚さ１１８は、ワッシャーが、ウェッジリングの、図１５に示される実施形態の構造２０の隣接する噛合面、即ち、表面３９との接触を促進するのに十分なウェッジリリーフ１１２の深さを上回る。係合面４８の外側部分１２０は、ゆえに、ウェッジリング１１４の底面１２２により提供される縮小された接触面積を提供する噛合面から、間隔が開けられる。シールリング１２４は、ウェッジリング１１４から半径方向内側に用いられ、膨張したガス圧だけではなくワッシャー１４ｄの圧縮においても、ウェッジリング１１４の内側半径方向面１２６を係合し、ウェッジリングが角度をつけられた表面１１６及び１１７の係合を半径方向外側に強化することを促進する。例示的な実施形態について、ウェッジリングは、銅合金、真鍮合金又はアルミ合金などの軟質金属から製作される。シールリングは、例えばフロロシリコーンゴム又はネオプレンなどの合成ゴムのような、変形可能な金属リング、弾力性ゴム又はエラストマー材料とすることができる。

最後に、図１６に示されるように、ナット２８ｄは、ウェッジリング１２８を受けるように大きさが決められた係合面５６でウェッジリリーフ１２６を用いるように構成することができる。ウェッジリリーフ１２６は、ウェッジリング１２８上で半径方向外側にかつ上側に角度を有する面１３１を係合する、半径方向内側かつ下側に向かって方向付けられた角度を有する面１３０を有する。ウェッジリング１２８の厚さは、ワッシャーが、ウェッジリングの、図１６に示される実施形態の構造２０の隣接する噛合面、即ち、表面３９ｂとの接触を促進するのに十分なウェッジリリーフ１２６の深さを上回る。係合面５６の外側部分１３８は、ゆえに、ウェッジリング１２８の底面１３２により提供される縮小された接触面積を提供する噛合面から、間隔が開けられる。シールリング１３４は、ウェッジリング１２８から半径方向内側に用いられ、膨張したガス圧だけではなくナット２８ｄの圧縮においても、ウェッジリング１２８の内側半径方向面１３６を係合し、ウェッジリングが角度をつけられた表面１３０及び１３１の係合を半径方向外側に強化することを促進する。例示的な実施形態について、ウェッジリングは、銅合金、真鍮合金又はアルミ合金などの軟質金属から製作される。シールリングは、例えばフロロシリコーンゴム又はネオプレンなどの合成ゴムのような、変形可能な金属製リング、弾力性ゴム又はエラストマー材料とすることができる。

示される実施形態のほとんどについて、図１７で詳細が示されるように、スリーブ１６が締め具のシャンク２２と係合し、複合構造の締り嵌め穴（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｔ ｈｏｌｅｓ）への取付けが可能になる。スリーブの本体１４２の内側直径（ＩＤ）１４０は、締め具シャンク２２の直径１４４よりも小さい。結合されたＩＤ１４０及び本体１４２の厚さ１４６により、スリーブ１６は、損傷なく複合材料に取り付けることができる。スリーブ１６と構造のアセンブリ穴１８との間だけではなく、締め具シャンクとスリーブとの間の接触面積を増加しつつ、締め具シャンク２２が複合材料への損傷を防止するスリーブ本体１４２に滑り込むと、スリーブのＩＤ１４０の表面は滑らかになり、これにより、締め具１２は、スリーブ１６を半径方向に拡大させることができる。締め具シャンク２２のテーパー１５０又は半径方向引き込み形状（ｒａｄｉｕｓ ｌｅａｄ−ｉｎ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）、及びスリーブ上のフランジ１５４と本体１４２との間のフィレット１５２は、締め具１２のスリーブ１６及びスリーブの拡大部分への挿入位置合わせを強化するために用いられる。増加した接触面積が噛合構造との電気経路を改善し、空気のイオン化及び加熱、及びそれに続く潜在的な ＨＰＥを引き起こす可能性がある抵抗損失を最小限に抑える。フランジ１５４は、使用される場合には、導電性噛合面を、図５の実施形態について先ほど述べられたように、締め具１２の係合面３６に、又はワッシャー１４の係合面４８に提供する。締め具又はワッシャーの誘電体被覆係合面がなければ、スリーブとの伝導性が改善される。被覆がなければ、スリーブから締め具又はワッシャーへ伝送されるエネルギーの導電性経路が改善され、締め具ヘッド及びスリーブのエッジでのどんなアーク放電でも防止される。さらに、スリーブの底部分は、スリーブとナット２８などの噛合式の内側ねじ締め具のカウンターボアとの間でアーク放電を防止するために、誘電体被覆又は絶縁被覆が施される。例示的な実施形態について、スリーブ１６は、Ａ２８６クレスから製作される。スリーブ本体１４２のＩＤ１４０の表面は、ドライフィルム潤滑剤で被覆されてもよい。

ここで開示される実施形態は、図１８で述べられるような方法において、締め具ＥＭＥ保護のために用いられる。複合構造の穴が、締め具の挿入のために識別される（ステップ１８０２）。構造の表面に接触するフランジを含むスリーブの本体が、穴に挿入される（ステップ１８０４）。縮小された面積係合面を含むヘッドを有する締め具は、スリーブに挿入され（ステップ１８０６）、縮小された面積部分は、スリーブフランジの噛合面、又は構造の噛合面と係合する（ステップ１８０８）。別の方法では、ワッシャーはスリーブを受けることができ（ステップ１８１０）、締め具をスリーブに挿入し、縮小された面積部分がスリーブの噛合面に係合する（ステップ１８１２）。ワッシャーは、構造又はフランジの噛合面を、縮小された面積部分と付加的に係合することができる（ステップ１８１４）。少なくとも一つの吸熱チャンバは、ＨＰＥ取り込みのために締め具ヘッドに位置付けることができる（ステップ１８１６）。同様に、少なくとも一つの吸熱チャンバは、ＨＰＥ取り込みのためにワッシャーに位置付けることができる（ステップ１８１８）。ウェッジリングは、締め具係合面の縮小された面積部分を提供するために、締め具ヘッドのウェッジリリーフに挿入することができる（ステップ１８２０）。別の方法では、ウェッジリングは、ワッシャー係合面の縮小された面積部分を提供するために、ワッシャーのウェッジリリーフに挿入することができる（ステップ１８２２）。縮小された面積部分が構造の噛合面に係合した状態で、縮小された面積係合面を有するナットが、締め具に締められる（ステップ１８２４）。少なくとも一つの吸熱チャンバは、ＨＰＥ取り込みのためにナットに位置付けることができる（ステップ１８２６）。ウェッジリングは、縮小された面積部分をナット係合面に提供するために、ナットのウェッジリリーフに挿入することができる（ステップ１８２８）。

ＥＭＥ保護を伴う締め具システムの製作は、図１９に示されるように達成される。締め具シャンクが形成され（ステップ１９０２）、テーパーがシャンクに形成される（ステップ１９０４）。ねじ山がシャンクの第一の端部に作成され（ステップ１９０６）、縮小された面積係合面を含むヘッドが、シャンクの第二の端部に形成される（ステップ１９０８）。六角ボアのような、多面的な又は多数浅裂のねじることができるカウンターボアが、逆トルク及び締め具の回転防止のためにシャンクに形成される（ステップ１９１０）。締め具に、誘電体被覆が提供される（ステップ１９１２）。締め具のシャンクを受けるためのスロートを有するワッシャーが形成され（ステップ１９１４）、締め具ヘッドの係合面を受けるための噛合面をワッシャーに提供し（ステップ１９１６）、噛合面を構造に係合するために、縮小された面積係合面がワッシャーに形成される（ステップ１９１８）。係合面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバが、締め具のヘッドで形成される（ステップ１９２０）。係合面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバが、ワッシャーで形成される（ステップ１９２２）。ウェッジリリーフは、締め具のヘッドで形成することができ（ステップ１９２４）、ウェッジリングがウェッジリリーフで受けられ（ステップ１９２６）、縮小された係合面積が提供される。ウェッジリリーフがワッシャーの係合面で形成され（ステップ１９２８）、ウェッジリングがウェッジリリーフで受けられ（ステップ１９３０）、縮小された係合面積が提供される。縮小された面積部分を有する係合面を有するナットが形成される（ステップ１９３２）。ナットの係合表面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバが形成されてもよい（ステップ１９３４）。ウェッジリリーフが、ナットの係合面で形成されてもよく（ステップ１９３６）、ウェッジリングが、ウェッジリリーフで受けられてもよい（ステップ１９３８）。構造の穴への挿入用のフランジ及び本体を有し、締め具のシャンクを受けるためのスリーブが提供される（ステップ１９４０）。

ここで本発明の様々な実施形態を特許法で要求されるように詳しく説明してきたが、当業者は本明細書に開示された特定の実施形態への変形例及び代替例を認識するだろう。そのような変形例は、下記の特許請求の範囲で画定される本発明の範囲及び目的に含まれる。

１２ 締め具
１４ ワッシャー
１６ スリーブ
１７ 係合面
１８ 穴
２０ 構造
２２ シャンク
２６ ねじ端部
２８ ナット
３０ カウンターボア
３６ 係合面
３８、３９、４１ 表面
４４ 内側半径方向部分
４６ 外側半径方向部分
５０ 内側半径方向部分
５２ 外側半径方向部分
５４ 中央半径方向部分
５６ 係合面
５８ 内側半径方向部分
６０ 外側半径方向部分
６２ 中央半径方向部分
６４、６８ 吸熱同心チャンバ
６６、７０、８８、９０、９６、９８ 頂点
７６、８４、９２ 内側吸熱同心チャンバ
７８、８６、９４ 外側吸熱同心チャンバ
１００、１１２、１２６ ウェッジリリーフ
１０２、１１４、１２８ ウェッジリング
１０６ 底面
１０７ 外側部分
１０８、１２４ シールリング
１４０ 内側直径
１４２ スリーブの本体
１４４ シャンクの直径
１５０ テーパー
１５２ フィレット
１５４ フランジ

Claims (7)

1. 電磁エネルギー保護を提供する複合構造のための締め具システムは、
   係合面を含むヘッド及びねじ端部を有するシャンクを有する締め具、
   前記締め具の前記ねじ端部で受けられるナットであって、係合面を有する前記ナットと、
   係合面及び前記締め具ヘッドの前記係合面に係合するための第一の噛合面を有するワッシャーと、
   を備え、
   前記ヘッド係合面、前記ナット係合面及び前記ワッシャー係合面のうちの少なくとも一つは、前記第一の噛合面、第二の噛合面、又は第三の噛合面とそれぞれ係合する縮小された面積部分を包含し、
   前記締め具ヘッド、前記ナット及び前記ワッシャーのうちの少なくとも一つは、前記それぞれの係合面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバをさらに包含し、
   前記少なくとも一つの吸熱チャンバは、第一の半径方向内側の吸熱チャンバ及び第二の半径方向外側の吸熱チャンバを備え、
   前記第一の半径方向内側の吸熱チャンバ及び前記第二の半径方向外側の吸熱チャンバは各々、前記吸熱チャンバと前記係合面との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられた頂点を含む、締め具システム。
2. 前記締め具を受け、フランジを有するスリーブをさらに備え、前記第一の噛合面又は前記第三の噛合面は前記フランジにある、請求項１に記載の締め具システム。
3. 前記締め具の前記ヘッド、前記ナット及び前記ワッシャーのうちの少なくとも一つは、ウェッジリリーフを前記それぞれの係合面にさらに包含し、前記ウェッジリリーフで受けられるウェッジリングをさらに備える、請求項１に記載の締め具システム。
4. 前記ウェッジリングから半径方向内側にシールリングをさらに備え、前記シールリングは外側に圧縮され、前記ウェッジリングの前記ウェッジリリーフとの密閉接触を促進する、請求項３に記載の締め具システム。
5. ＥＭＥ保護を含む締め具システムの製作方法は、
   テーパーを含む、締め具のシャンクを形成すること、
   前記シャンクの第一の端部にねじ山を作成すること、
   前記シャンクの第二の端部に縮小された面積の係合面を有するヘッドを形成すること、並びに、
   多面的な、ねじることができるカウンターボアを、逆トルク及び締め具の回転防止のために前記シャンクに形成すること、
   前記締め具の前記シャンクを受けるためのスロートを含むワッシャーを形成すること、
   前記締め具のヘッドの前記係合面を受けるための第１の噛合面を前記ワッシャーに提供すること、
   構造の第２の噛合面を係合するために、縮小された面積係合面を前記ワッシャーに形成すること、
   前記締め具の前記ヘッドに形成される前記係合面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバを形成することを含み、
   前記ヘッド係合面、ナット係合面及び前記ワッシャー係合面のうちの少なくとも一つは、前記第一の噛合面、前記第二の噛合面、又は第三の噛合面とそれぞれ係合する縮小された面積部分を包含し、
   前記締め具の前記ヘッド、ナット及び前記ワッシャーのうちの少なくとも一つは、前記それぞれの係合面から延びる少なくとも一つの吸熱チャンバを包含し、
   前記少なくとも一つの吸熱チャンバは、第一の半径方向内側の吸熱チャンバ及び第二の半径方向外側の吸熱チャンバを備え、
   前記第一の半径方向内側の吸熱チャンバ及び前記第二の半径方向外側の吸熱チャンバは各々、前記吸熱チャンバと前記係合面との半径方向外側の接合点で、半径方向内側に方向付けられた頂点を含む方法。
6. ウェッジリリーフを前記締め具の前記ヘッドに形成すること、及び前記縮小された係合面積を提供するために、ウェッジリングを前記ウェッジリリーフで受けることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. ウェッジリリーフを前記ワッシャーの前記係合面に形成すること、及び前記縮小された係合面積を提供するために、ウェッジリングを前記ウェッジリリーフで受けることをさらに含む、請求項５または６に記載の方法。

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