(57)【要約】【課題】ワッシャ自体で、ワッシャ／雌形締結体の界面を潤滑すると共に、完成組立体を耐漏性にするワッシャを含み、簡単に取付け可能な組立体を提供する。【解決手段】本発明は、雌形締結体（１２、１２Ａ）、特にナット又はカラーのためのワッシャ（１１）に関し、該ワッシャは、環状ベース（１５）及び該環状ベースの外周の略筒状スカート（１３）を含み、環状ベースが、スカートの軸（１４）と同軸な中心オリフィス（１８）を含むワッシャであって、環状ベースを、重合によって液密コーティングを形成できる粘着性組成物の層（２１）で少なくとも部分的に被覆することを特徴とするワッシャに関する。  かかるワッシャを有するナットを、ピン（３３）等の雄形締結体に取付ける際に、粘着性層を広げて、組立体の間隙部（３６）を充填でき、その後組成物の重合により、非漏出性を確保する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワッシャ（１１）及び該ワッシャを組付ける雌形締結体（１２、１２Ａ）を含む組立体（１０、１０Ａ）であり、前記ワッシャは、環状ベース（１５）と該環状ベースの外周に剛結合する略筒状スカート（１３）を含み、前記環状ベースを、重合により液密シールを形成できる粘着性組成物の層（２１）で少なくとも部分的に被覆する前記組立体であって、前記ワッシャの前記スカートは、前記雌形締結体と接合する弾性嵌合手段（２３）を有し、前記雌形締結体（１２、１２Ａ）は前記ワッシャ（１１）のスカートの前記粘着性組成物の層（２１）に付着することによって前記ワッシャ（１１）に組み立てられることを特徴とする組立体。
【請求項２】
前記ワッシャは、弾性嵌合手段（２３）を有し、該手段により、前記雌形締結体（１２、１２Ａ）が、前記ワッシャに対して回転可能になる、請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
前記雌形締結体は、ナット（１２）又はカラー（１２Ａ）であるような、請求項１又は２に記載の組立体（１０、１０Ａ）。
【請求項４】
前記粘着性組成物は、液状ポリサルファイド、及び酸素を放出できる試薬を含むような、請求項１乃至３の何れかに記載の組立体（１０、１０Ａ）。
【請求項５】
前記酸素を放出できる試薬は、二酸化マンガンであるような、請求項４に記載の組立体（１０、１０Ａ）。
【請求項６】
前記液状ポリサルファイド及び／又は前記酸素を放出できる試薬を、前記粘着性組成物においてマイクロカプセルの形で存在させるような、請求項４又は５に記載の組立体（１０、１０Ａ）。
【請求項７】
前記液状ポリサルファイド及び／又は前記酸素を放出できる試薬を、前記粘着性組成物において混合した形で存在させるような、請求項４又は５に記載の組立体（１０、１０Ａ）。
【請求項８】
前記環状ベース（１５）は、平坦である、又は円錐台形であるような、請求項１乃至７の一項に記載の組立体（１０、１０Ａ）。
【請求項９】
前記環状ベース（１５）は、前記スカート（１３）と９０度以上の角度を形成するような、請求項１乃至８の一項に記載の組立体（１０、１０Ａ）。
【請求項１０】
締結システムの耐漏組立方法であって、前記システムは：
−請求項１乃至９の一項に記載の組立体（１０、１０Ａ）であって、ワッシャ（１１）に対して回転自在な雌形締結体（１２、１２Ａ）、及び該雌形締結体の近位面と前記ワッシャの環状ベースとの間に位置する粘着性組成物の層（２１）を含む前記組立体；
−前記雌形締結体と協働できる端部（３５）を有する雄形締結体（３３、３３Ａ）
を含み、
前記方法は、以下のステップ：
−雄形締結体を被締結構造要素（３１、３２）の孔（３４）に挿入するステップ；
−前記構造要素に対して前記ワッシャの軸回転を係止するために、前記ワッシャが、前記被締結構造要素の１つと接触する点まで、前記雄形締結体の前記端部に、前記組立体を取付けるステップ；
−前記雌形締結体を前記雄形締結体に取付け、前記ワッシャに対する前記雌形締結体の移動により、前記粘着性組成物層を、前記雄形締結体、前記雌形締結体、及び前記孔間に形成された前記間隙部（３６）に充填するために、前記環状ベースの前記軸（１４）に向けて広げるステップ；
−前記雌形締結体を完全に取付けた後に、前記システムと前記構造要素を耐漏化するために、重合によって前記粘着性組成物を硬化するステップ
を含む前記方法。
【請求項１１】
前記組立体（１０、１０Ａ）を、請求項６に記載したものとし、前記ワッシャに対する前記雌形締結体の前記移動により、前記マイクロカプセルを破壊し、前記液状ポリサルファイドと前記酸素を放出できる試薬を混合させるような、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
−粘着性組成物の前記層を支持する前記ワッシャ（１１）の前記環状ベース（１５）は、円錐台形であり；
−前記雌形締結体を取付けることにより、前記環状ベースを、構造要素と前記雌形締結体の平坦な基端面との間で圧縮し、該圧縮により前記ワッシャの前記表面を平坦化するような、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記雄形締結体は、ピン（３３）、ロックボルト、スリーブ付きピン、又はスリーブ（４５）付きロックボルト（３３Ａ）である、請求項１０乃至１２の一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピン／ナット締結装置に関する。より具体的には、本発明は、耐漏締結装置に関する。本発明は、特に航空学の分野に適用される。
【背景技術】
【０００２】
ピン／ナット又はロックボルト／カラー締結装置の使用は、航空機産業において、特に２つの構造要素を互いに接合するのに、極めて一般的である。そうした留具は、例えば、燃料タンクにおいて液漏れやガス漏れに対して不浸透性とすること、又は組立要素において腐食の原因になり得る湿気を存在させないことが求められるのが、一般的である。
【０００３】
そうした非漏出性を達成するために、既知の解決方法では、雄形締結体―ピン又はロックボルトと、該締結体を保持する孔との間にシーラントを塗布する。適切な雌形締結装置―ナット又はカラー−を取付けた後に、シーラントが、該シーラントの成分が重合した結果、硬化して、確実に、締結体／構造体組立体を耐漏性とする、且つ腐食から保護することができる。
【０００４】
しかしながら、シーラントを孔に塗布するのは、厄介な仕事で、締結体を取付ける時間や費用を増大させる。
【０００５】
また、雌形締結体を雄形締結体に取付ける際、例えば、ナットをピンに又はカラーをロックボルトに締付ける際には、雌形締結体と構造用パネルとの間の激しい摩擦を避けるべきである。そうした摩擦は、現在は複合材料製であることが多いパネルを損傷する虞がある。
【０００６】
既知の一解決方法は、例えば、特許文献１に記載されているように、ワッシャ組込みナットを提供することから成る。同文献では、ワッシャを、ナットのベースで爪によって所定の位置に保持する。それにより、ナットをワッシャに対して回転自在にしたままで、ワッシャをナットに結合させる。
【０００７】
特許文献１に記載されているナット／ワッシャ組立体を、構造用パネルのための締結体において使用する場合は必ず、ピンにナットを螺着させて、ワッシャをパネルの１枚に接触させる。所望する締付トルクにナットを締付けるには、この場合、摩擦力を、ナットとワッシャとの間で、ワッシャとパネルとの間より小さくすることが不可欠である。このように、所望の締付トルクにするために、ワッシャをパネルに対して固定した状態で、ナットを連続的にワッシャに対して回転させる。
【０００８】
特許文献１では、ワッシャに接触するナットの表面を、カドミウムのベースコートで被覆し、該ベースコート自体をワックスで被覆する。このワックスは、ナットとワッシャとの間に潤滑を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４９８６７１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の主題は、ワッシャ自体で、ワッシャ／雌形締結体の界面を潤滑すると共に、完成組立体を耐漏性にするワッシャを含む一方、簡単に取付け可能な組立体である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
より具体的には、本発明の一態様は、ナット又はカラータイプの雌形締結体のためのワッシャに関し、該ワッシャは、環状ベース及び該環状ベースの外周から延在する略筒状スカートを含み、該環状ベースを、重合によって液密コーティングを形成できる粘着性組成物層で少なくとも部分的に被覆する。
【００１２】
かかるワッシャ及び雌形締結体から成る組立体を、雄形締結体に取着する際に、粘着性組成物層は、ワッシャ／雌形締結体の界面を潤滑できる。また、粘着性組成物を、雌形締結体の移動によって広げて、重合後に耐漏シールを形成できる。
【００１３】
粘着性組成物を、従来技術から既知のシール剤、特に酸素供給試薬と混合する液状ポリサルファイド系シーラントとすることができる。
【００１４】
本発明の別の態様は、上述したようなワッシャ、及び該ワッシャを取付ける雌形締結体を含む組立体に関し、該雌形締結体を、ワッシャに対してスカートの軸に沿って回転自在にする。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、雌形締結体を、粘着性組成物層と接合することによって、ワッシャに組付ける。その結果、これらの要素がばらけずに、雌形締結体／ワッシャ組立体を扱うことができる。
【００１６】
一変更例によると、ワッシャのスカートは、雌形締結体と接合する弾性嵌合手段を有し、該手段により、雌形締結体が、ワッシャに対して回転可能になる。その結果、ワッシャを事前に選択した雌形締結体にスナップ結合して後、ピン又はロックボルト等の雄形締結体に雌形締結体を接合することができる。
【００１７】
本発明の別の態様は、締結システムの耐漏組立方法に関し、該システムは：
−上記ワッシャ
−該ワッシャ上で軸方向に回転自在に取付けできる雌形締結体
−雌形締結体と協働できる端部を有する雄形締結体、を含み、
上記方法は、以下のステップを含む：
−雄形締結体を、被締結構造要素の孔に挿入するステップ
−粘着性組成物層を、雌形締結体の平坦な基端面とワッシャの環状ベースとの間に配置し、ワッシャを雌形締結体に置くステップ
−上記構造要素に対して上記ワッシャの軸回転を係止するために、又は雌形締結体による変形力から構成要素を保護するために、ワッシャが被締結構造要素の１つと接触する点まで、雄形締結体の端部に、雌形締結体／ワッシャ組立体を取付けるステップ
−継続的に雌形締結体を取付け、ワッシャに対する雌形締結体の移動により、粘着性組成物を、雄形締結体と雌形締結体との間、及び／又は雄形締結体と孔との間に形成された間隙部に充填するために、雄形締結体に向けて広げるステップ
−雌形締結体を完全に取付けた後に、重合によって粘着性組成物を硬化するステップ。
【００１８】
粘着性組成物を硬化させることにより、組立体を耐漏化できるだけでなく、腐食から保護し続けられる。ワッシャに粘着性組成物を存在させることで、作業者は、孔内又はピンのネジ周りにシーラントを塗布するといった厄介な作業から解放される。
【００１９】
本発明について、以下の説明を読み、添付図を観察すると、一層良好に理解されよう。  これらの図面は、一例として挙げるもので、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明の一実施形態によるナット／ワッシャ組立体の断面図。
【図１Ｂ】本発明の別の実施形態によるナット／ワッシャ組立体の断面図。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態によるカラー／ワッシャ組立体の断面図。
【図２】本発明の一実施形態による、組立て中のピン／ナット締結システムの断面図。
【図３】本発明の一実施形態による、組立て中のロックボルト／カラー締結システムの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１Ａは、本発明の一実施形態による組立体の断面図を示す。組立体１０は、締結ナット１２に組付けるワッシャ１１を含む。
【００２２】
ワッシャ１１は、環状ベース１５と、該環状ベース１５の外周で、軸１４に沿って配設する略筒状の包囲スカート１３とを含む。
【００２３】
スカート１３及び環状ベース１５は、ナット１２のカラー１６を収容する空洞部を形成する。該カラー１６を、軸１４を取り囲む略筒形状にする。カラー１６を、軸１４に沿ってカラー１６から縮径する略円錐台形部１７だけ軸方向に延在させる。
【００２４】
環状ベース１５には、軸１４に沿って円形オリフィス１８を配設する。同様に、ナット１２を、ネジ孔１９によって軸方向に横断させる。カラー１６では、ネジ孔１９を、直径がネジ孔１９より大きい座ぐり部２０だけ軸方向に延在させる。
【００２５】
環状ベース１５を、密閉用シーラントタイプの、粘着性組成物の層２１で被覆する。シーラントは、重合後に液密シールを形成できる。
【００２６】
優先的に、シーラントは、液状ポリサルファイド（ｐｏｌｙｓｕｌｆｉｄｅ）と、酸素、例えば酸化マンガン（ＭｎＯ2）を放出可能な試薬とを含む。このタイプのシーラントは、特に燃料タンクを耐漏化するのに、航空学の分野で一般的に使用されている。
【００２７】
ポリサルファイド単量体の一般的構造は、次の化学式を有する。
【００２８】
ＨＳ−（Ｃ2Ｈ4−Ｏ−ＣＨ2−Ｏ−Ｃ2Ｈ4−Ｓ−Ｓ）n−Ｃ2Ｈ4−Ｏ−ＣＨ2−Ｏ−Ｃ2Ｈ4−ＳＨ
式中、ｎは整数であり、一般的に５〜５０で、それに応じて重合体の粘着性が主に左右される。
【００２９】
酸化マンガンは、単量体単位のチオール末端部分と反応する酸素を提供し、それにより２単位間のジスルフィド結合を形成させる重合剤である。その結果、シーラントを固化して、密閉層にする。使用するシーラント配合に応じて、反応を、約２０℃の温度で２０分〜２４時間行った後に、終了する。例えば、ブランド名「ＰＲ１７７６」及び「ＰＲ１７６２」で知られるシーラントを、本発明の内容において使用できる。
【００３０】
以下の表１は、本発明の内容において使用できる例示的なシーラント組成物を挙げたものである。このシーラントは、基剤、及び硬化を行うために混合する必要がある重合剤を含む。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
組立体１０をピンと接合して、耐漏組立体を形成可能にするために、該ピンとの接合を行う前に、ポリサルファイドと酸化マンガンとの間の反応を遮断すべきである。
【００３３】
一実施形態によると、組立体１０は、ポリサルファイドを酸化マンガンと混合したシーラントの層２１を含む。例えば、シーラントを、表１に記載した基剤と重合剤との混合物から生成できる。この場合、重合反応を遮断するために、締結体を取付けるまで、組立体１０を低温に保つことができる。
【００３４】
別の実施形態によると、シーラントの層２１において、酸化マンガン等の重合剤を、セラミック製等の、マイクロカプセルに収容する。その結果、後述するように、締結体を取付けるまで、重合剤をポリサルファイドから隔離する。
【００３５】
層２１は粘着性であるため、ワッシャ１１をナット１２に保持するように、ナットのカラー１６の近位面２２に接着できる。
【００３６】
また、図１の実施例では、ワッシャ１１は、ナット１２にスナップ結合する手段を含む。より具体的には、軸１４に沿ったスカート１３の軸高を、カラー１６の軸高に層２１の軸高を加えた高さより、高くする。スカート１３の内面を、楔状にシボ加工２３して、ワッシャ１１をナット１２のカラー１６にスナップ結合可能にする。ナット１２は、軸１４に沿ってワッシャ１１に対して回転自在なままである。
【００３７】
図１Ａの実施例では、環状ベース１５を平坦とし、スカートと９０度の角度を形成している。図１Ｂで示した異なる一実施形態では、環状ベース１５を、軸１４に沿って配置した円錐台形状とすることができ、円錐台の直径が、スカートから離隔するに従い縮径している。その結果、環状ベース１５は、スカート１３と９０度以上の角度を成している。優先的には、上記角度を、９０〜１２０度とする。シーラントを主としてワッシャの環状ベースの中心に向けて広げるために、ワッシャの環状ベースの直径を、ナットカラーの外径より若干大きくするように、ワッシャを設計する。
【００３８】
図１Ｃは、本発明の一実施形態による組立体１０Ａの断面図を示す。組立体１０Ａは、カラー１２Ａの周囲に加締めるワッシャ１１を含む。ワッシャは、すべての点で図１Ｂのものと同じであり、ワッシャの環状ベース上に同様にシーラントの層２１を含む。この組立体では、カラー１２Ａを、フランジ１６Ａ、平滑な管状部１７Ａ、平滑な内孔１９Ａを含むタイプとする。このタイプのリングを、締り嵌め用ロックボルトと共に、複合材料パネルで特に使用する。
【００３９】
図２は、本発明の一実施形態による、組付け中の、締結システムについて表している。締結システム３０は、航空機複合パネル等の構造要素（３１、３２）を漏れないように剛結合することを意図する。
【００４０】
締結システム３０は、図１Ａに表したような、特にワッシャ１１及びナット１２を有する組立体１０を含む。
【００４１】
システム３０は、パネル（３１、３２）に組込んだ穿孔３４に嵌入するピン３３を更に含む。後述するシステム３０を取付ける方法に関する目的は、確実にシステム３０と穿孔３４との間を密閉することである。
【００４２】
ピン３３を穿孔３４に挿入した後に、ピンのネジ付き端部３５を、ワッシャ１１、ナット１２、及びシーラント層２１から形成する組立体１０のネジ孔１９と係合する。
【００４３】
取付け方法におけるこの段階で、層２１を、未硬化のシーラント等の粘着性組成物の形とする。図１Ａに関して上述したように、これを、酸化マンガンがマイクロカプセルの形で分散するポリサルファイド系組成物とすることができる。
【００４４】
或いは、ポリサルファイド混合物を、ワッシャ１１に蒸着した後に、酸化マンガン等の試薬と接触した状態で、組立体１０を低温で保存することができる。
【００４５】
別の変形例によれば、層２１を形成するシーラントを用意し、ナット１２と接合する直前にワッシャ１１に蒸着させ、該ナットをピン３３と結合させる。
【００４６】
ワッシャ１１を締結要素３１の表面と接触させるように、組立体１０のナット１２を、ピン３３のネジ部に螺着する。
【００４７】
この段階で、粘着性層２１が存在することで、ワッシャ１１とナットの近位面２２との間の摩擦力が、該ワッシャと要素３１との間の摩擦力より小さくなる。このように、ワッシャ１１を、要素３１に対して固定したまま、ナットを螺着し続けられる。
【００４８】
これが行われると、ナット１２は、軸１４に沿ってワッシャ１１に接近し、それにより粘着性層２１が広がる。特に、シーラントが、軸１４に向かい移動する。軸に向かうそうした移動は、環状ベース１５を、スカート１３と９０度以上の角度に形成した円錐台形にすることで、特に促進される。これは、ナットのカラーがまず環状ベースの周囲全周と接触し、それによりシーラントを環状ベースの中心に向けて押圧するためである。ナットに螺着し続けると、シーラントを環状ベースの中心に向けて導き続けながら、強制的に環状ベースを構造要素に対して平坦化させる。
【００４９】
そのために、層２１のシーラントは、ナット１２とピン３３との間及び／又はピン３３と穿孔３４との間に形成した間隙部３６に落ち着く。締結体を耐漏化するために、システム３０の寸法に応じて、有利には、間隙部３６に十分に充填するように、層２１の体積を選択する。
【００５０】
また、層２１のシーラントがマイクロカプセルの形をした試薬を含む場合、ナット１２とワッシャ１１との間の摩擦が、マイクロカプセルを破壊して、試薬を放出する。
【００５１】
環状ベース１５が円錐台形の場合、ナット１２と要素３１との間の圧力により、上記表面が変形する。図２に示した構成を得るために、ナットを完全に締付けて、当該環状ベース１５の平坦化を促進する。
【００５２】
ナット１２を完全にピン３３に螺着した後、例えば２０分〜２４時間後とすることができる期間後に、ポリサルファイドの重合により、シーラントを硬化させる。その結果、構造体／締結システム組立体は、耐漏化される。
【００５３】
図３は、本発明の一実施形態による、組付け中の、締結システム４０について表している。締結システム４０は、航空機複合パネル等の構造要素（３１、３２）を漏れないように剛結合することを意図する。
【００５４】
締結システム４０は、図１Ｃに表したように、特にワッシャ１１及びカラー１２Ａを有する組立体１０Ａを含む。
【００５５】
システム４０は、ロックボルト３３Ａを含み、該ロックボルト３３Ａは、平滑なシャンク４１、係止部４２、ブレークネック溝４３、パネル（３１、３２）に開けた孔に隙間を有して挿入したスリーブ４５に嵌入する引張軸（ｐｕｌｌｉｎｇ  ｓｔｅｍ）４４を含む。後述するシステム４０を取付ける方法に関する目的は、確実にシステム４０と構造体との間を密閉することである。
【００５６】
ロックボルトの平滑なシャンク４１の直径を、スリーブ４５の内径より大きくする。ロックボルト３３Ａを、引張軸４４がパネル３２から出るように、スリーブ４５に挿入する。ツール（図示せず）で、ロックボルトの引張軸４４を把持し、平滑なシャンク４１をスリーブ４５に、ロックボルトの頭部が該スリーブに接触するまで挿入するために、ツールで引張軸４４を引張る。その後、別のツールで、カラー１２Ａを係止部４２に加締める。加締め中、カラー１２Ａとロックボルトの係止部４２とを剛結合するように、カラー材を径方向内側に移動させると共に、ツールを押した後、パネル３２方向に軸方向に移動させる。ワッシャ１２Ａは、カラー周りに回転せず、むしろカラーの加締め中は、カラーから来る変形力からパネルを保護する。これが起こると、シーラント２１を、上述したように、ワッシャの環状ベース１５と、カラー１２Ａと、スリーブ４５との間に形成した環状間隙部に嵌入するために、環状ベースの中心に向けて押しやる。最後に、組立体を完成するために、引張軸を、ブレークネック溝４３によって折り、取除く。
【００５７】
リング１２Ａを、ロックボルト３３Ａに加締めた後、例えば２０分〜２４時間後とすることができる期間後に、ポリサルファイドの重合により、シーラントを硬化させる。その結果、組立体は、耐漏化される。
【００５８】
図示しない一変形例では、組立体１０又は１０Ａを、平滑なシャンク、ネジ、ブレークネック溝、及び引張軸を含む締結体と共に使用できる；かかる締結体の例は、米国特許第６６６５９２２号に記載されている。
【００５９】
また、図示しない一変形例では、ワッシャ／ナット組立体１０を、平滑なシャンク、ネジ、ブレークネック溝、引張軸、及び締結体シャンクを力で挿入するスリーブを含む締結体と共に使用することもできる；かかる締結体の例が、欧州特許第１９０３２２１号に記載されている。このように、ナットを締結体のネジに螺着する際に、未硬化のシーラントを、スリーブ周りにシールビードを形成するまで、スリーブに向けて移動させる。
【００６０】
また、図示しない一変形例では、ワッシャ／ナット組立体１０を、ピン、及び該ピンのシャンクを力で挿入するスリーブと共に使用することもできるが、かかるピンは、仏国特許第２９４６７０７号に記載されている。このように、ナットをピンに螺着する際に、未硬化のシーラントを、スリーブ周りにシールビードを形成するまで、スリーブに向けて移動させる。
【符号の説明】
【００６１】
１０、１０Ａ  組立体
１１          ワッシャ
１２、１２Ａ  ナット
１３          スカート
１４          軸
１５          環状ベース
１６          カラー
１６Ａ        フランジ
１７          略円錐台形部
１７Ａ        管状部
１８          円形オリフィス
１９          ネジ孔
１９Ａ        内孔
２０          座ぐり部
２１          シーラントの層
２２          近位面
２３          シボ加工
３０、４０    締結システム
３１、３２    構造要素
３３          ピン
３３Ａ        ロックボルト
３４          穿孔
３５          ネジ付き端部
３６          間隙部
４１          シャンク
４２          係止部
４３          ブレークネック溝
４４          引張軸
４５          スリーブ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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