(57)【要約】【課題】アークの発生自体を低減できる新たなファスニング構造を提供すること。【解決手段】本発明のファスニング構造１は、第一部材１０と第二部材２０が、互いの第一挿通孔１５と第二挿通孔２５の中心軸Ｃが一致するように重ね合わされ、ファスナ３０のファスナピン３１が第一挿通孔１５、第二挿通孔２５を貫通するように挿通される。ファスナピン３１の先端に設けられる雄ねじ３３は第二部材２０のうら面２３よりもファスナねじ側ＦＴＳに露出される。この雄ねじ３３にカラー３７の雌ねじ３９を付けることで、第一部材１０と第二部材２０が強固に固定されたファスニング構造１が構成される。ファスニング構造１は、第二部材２０のおもて面２１に第二面取り２７を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファスナピンを有する金属材料からなるファスナにより、金属材料からなる第一部材と第二部材とが締結されるファスニング構造であって、
前記第一部材の表面及び前記第二部材の表面には絶縁被膜が形成され、
前記第一部材と前記第二部材のそれぞれに、おもて面からうら面まで貫通する第一挿通孔と第二挿通孔が設けられ、
前記ファスナは、前記第一部材の前記おもて面の側から前記第一挿通孔と前記第二挿通孔を貫通して挿通され、
前記第二部材の前記おもて面であって、前記第二挿通孔の周縁に第二面取りが形成される、
ことを特徴とするファスニング構造。
【請求項２】
前記ファスナピンの表面には、前記ファスナピンを構成する金属材料よりも電気抵抗の低い金属材料から構成される導電被膜が形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のファスニング構造。
【請求項３】
前記第二面取りは、
Ｃ面取り、Ｒ面取り、及び、Ｃ面取りとＲ面取りが組み合わされた複合面取りのいずれかである、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のファスニング構造。
【請求項４】
前記面取りの寸法は、
前記Ｃ面取りがＣ０．１５〜Ｃ１．０、前記Ｒ面取りがＲ０．１５〜Ｒ１．０である、
ことを特徴とする請求項３に記載のファスニング構造。
【請求項５】
前記第一部材の前記うら面であって、前記第一挿通孔の周縁に第一面取りが形成される、
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のファスニング構造。
【請求項６】
前記第一部材及び前記第二部材は、アルミニウム合金からなり、
前記絶縁被膜は、絶縁性塗料の塗布による、
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のファスニング構造。
【請求項７】
前記ファスナピンは、チタン合金からなり、
前記導電被膜は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる、
ことを特徴とする請求項２に記載のファスニング構造。
【請求項８】
前記第二面取りに対応する前記ファスナピンの周囲に平面視して円環状の隙間が設けられる、
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のファスニング構造。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のファスニング構造を備える、
ことを特徴とする航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の機体、例えば翼の表面を構成する翼面パネルと翼内部に設けられる構造材を留め具であるファスナにより締結するのに好適なファスニング構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の機体を構成する翼は一般に中空構造となっており、翼表面を構成する翼パネルは、翼内部にある構造部材にファスナによって固定されている。
ファスナは、ファスナピンを、翼パネルおよび翼内部の構造部材の双方に形成された貫通孔に翼の外側から挿入し、翼の内側に突出する先端部を締結金具であるカラーで固定することで、翼パネルと構造部材とを締結する。また、この他にも翼内部や胴体部で、翼パネル以外の構造部材や装備品の固定にもファスナによるファスニング構造構成される。
【０００３】
ところで、航空機においては、防爆のための被雷対策を万全に期す必要がある。航空機が被雷生して主翼などの翼パネルや構造部材に大電流が流れると、ファスナピンおよびカラーによる締結部にその一部、場合によっては全部が流れる。その電流値が各締結部における通過許容電流の限界値を超えると、スパークと呼ばれる放電又はサーマルアークによるホット・パーティクルと言われる溶融物が発生する。以下、本明細書中ではこれをアークと総称する。このアークは、締結部を通過する電流により締結部を構成する主として導電部材の締結界面に急激な温度上昇が生じて部材が局部的に溶融し、近傍の大気中に放電が発生する現象である。
【０００４】
アークが生じると、多くの場合、溶融部分からホット・パーティクルが飛散する。一般に翼の内部空間は燃料タンクとして用いられるために、防爆対策を施す必要がある。したがって、アークの発生を抑えるかアークを封止することによって、発生したアークの放電を防止するとともに、そこから飛散するホット・パーティクルが可燃性の燃料蒸気に接触しないようにして発火を防止する必要がある。ここで、可燃性の燃料蒸気が存在する可能性のある部位とは、翼内部および胴体部の、燃料タンク内部、一般に燃料タンクの翼端側に設置されるサージタンク、つまりベントスクープやバーストディスクなどが設置されるタンクの内部、燃料系統装備品内部などがある。
【０００５】
そこで、ファスナによるファスニング構造の耐雷性を向上させる種々の提案がなされている。この提案は、アークの発生自体を抑える手立てと発生したアークを閉じ込める手立てに区分できる。前者としては例えば特許文献１があり、後者としては、例えば特許文献２がある。特許文献１は、ファスナピンの特定の位置の周囲に絶縁部材を設けることにより、特定の位置における電気抵抗を大きくすることを提案している。特許文献２は、ファスナピンと締結されるカラーを覆うように絶縁性材料からなるキャップを設け、さらにキャップの内部に絶縁性のシーラントを充填する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５４７３８９２号公報
【特許文献２】特許第５５７５２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２も含めて、これまでになされた提案はファスニング構造の耐雷性を向上するのに一定の効果を奏する。ところが、防爆のための被雷対策の万全を期すとの観点からすると、ファスニング構造における耐雷性の向上のための対策は継続する必要がある。
以上より、本発明は、アークの発生自体を抑えることのできる新たなファスニング構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、アークの発生状況を雷撃試験により確認したところ、アークは特定の位置で発生しやすいことを確認した。この特定位置とは、ファスナにより締結される二つの部材が対向する合せ面であって、ファスナピンが挿通される貫通孔の周縁である。
【０００９】
そこでなされた本発明は、ファスナピンを有する金属材料からなるファスナにより、金属材料からなる第一部材と第二部材とが締結されるファスニング構造であって、第一部材の表面及び第二部材の表面には絶縁被膜が形成され、第一部材と第二部材のそれぞれに、おもて面からうら面まで貫通する第一挿通孔と第二挿通孔が設けられ、ファスナは、第一部材のおもて面の側から第一挿通孔と第二挿通孔を貫通して挿通される。
本発明によるファスニング構造は、第二部材のおもて面であって、第二挿通孔の周縁に第二面取りが形成される、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明のファスニング構造において、ファスナの表面に、ファスナピンを構成する金属材料よりも電気抵抗の低い金属材料から構成される導電被膜を形成できる。
【００１１】
本発明のファスニング構造において、第二面取りは、Ｃ面取り、Ｒ面取り、及び、Ｃ面取りとＲ面取りが組み合わされた複合面取りのいずれかにできる。
また、第二面取りの寸法は、Ｃ面取りの場合にはＣ０．１５〜Ｃ１．０とし、Ｒ面取りの場合にはＲ０．１５〜Ｒ１．０にするのが好ましい。
【００１２】
本発明のファスニング構造において、第一部材のうら面であって、第一挿通孔の周縁に第一面取りを設けることができる。
【００１３】
また、本発明のファスニング構造において、第一部材及び第二部材は、アルミニウム合金から構成し、絶縁被膜は絶縁性塗料の塗布によるものにできる。
さらに、本発明のファスニング構造において、ファスナピンをチタン合金から構成し、導電被膜をアルミニウム又はアルミニウム合金から構成できる。
【００１４】
また、本発明のファスニング構造において、第二面取りに対応するファスナピンの周囲に平面視して円環状の隙間が設けることができる。
【００１５】
本発明は、本発明のファスニング構造に加えて、このファスニング構造を備える航空機を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第二部材のおもて面に第二面取りを設けることにより、第二挿通孔の周縁に電気的短絡点が生じるのを防ぐとともに、ファスナが削れて金属フィラメントが生じるのを防ぐか、生じたとしても微量に抑えることができるので、アークが発生するのを著しく軽減できる。しかも、本発明によれば、第二部材のおもて面に第二面取りを形成するという軽微な作業だけで足りるので、格別なコストをかけることなくアークの発生を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るファスニング構造を示し、（ａ）は断面図及びその一部拡大図、（ｂ）は部分的に分解した断面図である。
【図２】本実施形態による作用及び効果を説明する図であり、（ａ）、（ｂ−１）、（ｂ−２）ともに図１（ａ）の部分拡大図である。
【図３】本実施形態の変形例を示す図である。
【図４】ファスニング構造における雷電流が進む通過する経路を示している。
【図５】ファスニング構造において、アークが発生する要因を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態によるファスニング構造１は、例えば航空機の機体を構成する翼をはじめ、耐雷性が要求される種々の用途に適用できる。
図１に示すように、ファスニング構造１は、第一部材１０と、第一部材１０と一部が重ね合わされる第二部材２０と、第一部材１０と第二部材２０が重ね合わされた部分を貫通するファスナ３０と、から構成される。
【００１９】
ファスニング構造１が航空機の翼に適用されるものとすると、第一部材１０がファスナヘッド側ＦＨＳ(Fastener Head Side)に配置され、第二部材２０がファスナねじ側ＦＴＳ(Fastener Thread Side)に配置され、ファスナ３０により第一部材１０が第二部材２０に取り付けられることになる。
以下、ファスニング構造１において、図１に示すように、第一部材１０がファスナヘッド側ＦＨＳに、また、第二部材２０がファスナねじ側ＦＴＳに配置されるものとする。また、第一部材１０及び第二部材２０において、ファスナヘッド側ＦＨＳを向く面をおもて面といい、ファスナねじ側ＦＴＳを向く面をうら面ということにする。
【００２０】
［第一部材１０，第二部材２０］
第一部材１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、おもて面１１とうら面１３を備え、おもて面１１からうら面１３までを貫通する円形の第一挿通孔１５が形成されている。おもて面１１には第一挿通孔１５の周縁１６に沿って、第三面取り１７が形成されている。第一挿通孔１５は、当初にはファスナピン３１よりも微小量だけ径が小さく形成されているが、ファスナ３０が挿通されることにより、ファスナピン３１の外径に対応する径まで押し拡げられる。
【００２１】
第二部材２０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、おもて面２１とうら面２３を備え、おもて面２１からうら面２３までを貫通する円形の第二挿通孔２５が形成されている。おもて面２１には第二挿通孔２５の周縁２６に沿って、第二面取り２７が形成されている。第二挿通孔２５も、当初にはファスナピン３１よりも微小量だけ径が小さく形成されているが、ファスナ３０が挿通されることにより、ファスナピン３１の外径に対応する径まで押し拡げられる。
本実施形態において、第二部材２０のおもて面２１に設けられて第二面取り２７が、本実施形態のファスニング構造１の特徴的な構成である。
【００２２】
［ファスナ３０］
ファスナ３０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ファスナピン３１と、第二部材２０のうら面２３の側でファスナピン３１に締結されるカラー３７と、から構成される。
ファスナ３０のファスナピン３１は、先端部にねじ溝として雄ねじ３３が形成され、後端部には先端部側より径の大きいファスナヘッド３５が設けられている。ファスナピン３１とファスナヘッド３５は一体的に成形されている。
【００２３】
カラー３７は、円筒状をなす部材であり、その内周面にはファスナピン３１の雄ねじ３３に噛み合う雌ねじ３９が形成されている。このカラー３７は、第二部材２０よりファスナねじ側ＦＴＳに突出するファスナピン３１の雄ねじ３３にねじ込まれる。
【００２４】
［各要素を構成する材料］
第一部材１０、第二部材２０及びファスナ３０は、金属材料から構成されることを前提とし、ファスニング構造１が適用される用途に応じて、適切な材料が選択される。ファスニング構造１が航空機の機体、特に翼に適用される場合には、機械的な強度に加えて耐雷性を考慮する必要がある。以下、ファスニング構造１が航空機の機体に用いられるものとして、第一部材１０、第二部材２０及びファスナ３０を構成する好ましい材料について説明する。
【００２５】
はじめに、第一部材１０及び第二部材２０は、アルミニウム合金、特にアルミニウム合金の中でも高強度の材料、例えばＪＩＳ ７０００系、８０００系からなることが好ましい。アルミ系材料の他にチタン系材料でも良い。
【００２６】
第一部材１０及び第二部材２０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、それぞれのおもて面１１，２１及びうら面１３，２３、つまり表面に、絶縁被膜１４，２４が形成されている。なお、ここでいう絶縁とは、電気的な絶縁を意味する。絶縁被膜１４，２４が形成された第一部材１０及び第二部材２０は、絶縁層に金属材料からなる導電層が挟み込まれた電気的な形態を有している。
絶縁被膜１４，２４は電気的な絶縁性を有していればその材質は任意である。第一部材１０及び第二部材２０が上述したアルミニウム合金から構成されるのであれば、アルミニウム合金に適用される化成処理又は陽極酸化処理を適用した下地層に塗装を適用して絶縁被膜１４，２４を形成する。
【００２７】
化成処理は、表面に化学的に酸化皮膜を生成させる方法であり、クロメート法、ベーマイト法、りん酸塩法などがある。クロメート法は、素材金属を処理浴に浸漬して不働態化させることで、自己修復性の皮膜を得ながら、化学研磨作用を同時に行うことができる。アルミニウム合金を対象とする場合には、Ａｌを含む酸化被膜が表面に形成される。クロメート処理による酸化膜の厚さは、通常、１μｍ以下である。
陽極酸化処理は、金属を陽極として電解質中で通電することにより金属表面に酸化被膜を生じさせる。アルミニウム合金を対象とする場合には、アルマイトと称される酸化被膜が表面に形成される。この酸化被膜の厚さは、通常、３〜２５μｍ程度である。
航空機の翼に適用される部品の塗装は、化成処理又は陽極酸化処理の後に塗布されるエポキシプライマ等があり、厚さは通常５〜７０μｍ程度である。塗料はエポキシ樹脂をベースとして顔料等の鉱物が含まれており、硬化後の塗装は電気的に絶縁性である。
【００２８】
なお、第一部材１０及び第二部材２０が絶縁被膜１４，２４を備えているのは、おもて面１１，２１及びうら面１３，２３に限られる。つまり、第一挿通孔１５、第二挿通孔２５の周縁１６，２６は素材であるアルミニウム合金が露出しており、この周縁１６，２６は導電経路になる。第一挿通孔１５、第二挿通孔２５は、絶縁被膜１４，２４を形成してから穿孔してもよいし、絶縁被膜１４，２４を形成する前に穿孔してもよい。
【００２９】
次に、ファスナ３０について説明する。
ファスナ３０のファスナピン３１は、第一部材１０及び第二部材２０より機械的強度の高いチタン合金から構成される。チタン合金のなかでは、６４合金と称されるＪＩＳ６０種が高い強度を有しておりファスナ３０にとって好ましい。
ファスナ３０は、ファスナピン３１の表面にファスナピン３１を構成する金属材料よりも電気抵抗の低い導電被膜３２が形成されている。導電被膜３２の形成方法は任意であり、溶融めっき、電気めっき、蒸着、溶融などを適用できる。
ファスナピン３１がチタン合金で構成されている場合には、アルミニウム、アルミニウム合金を導電被膜３２に用いることができる。また、アルミニウム、アルミニウム合金以外にチタン合金よりも電気抵抗の低い金属材料として、例えば銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などもあるが、コスト、耐食性などの観点から、アルミニウム、アルミニウム合金を用いるのが好ましい。
【００３０】
カラー３７は、ファスナピン３１と同種の金属材料、例えばチタン合金から構成できるし、ファスナピン３１よりも機械的強度の低い金属材料、アルミニウム合金から構成できる。
【００３１】
［ファスニング構造１の構成］
第一部材１０、第二部材２０及びファスナ３０を備えるファスニング構造１は、以下のようにして構成される。
図１に示すように、ファスニング構造１は、第一部材１０と第二部材２０が、互いの第一挿通孔１５と第二挿通孔２５の中心軸Ｃが一致するように重ね合わされ、ファスナ３０のファスナピン３１が第一挿通孔１５、第二挿通孔２５を貫通するように挿通される。ファスニング構造１を作り込むときには、ファスナ３０は、ファスナヘッド側ＦＨＳから雄ねじ３３を先頭にして第一挿通孔１５、第二挿通孔２５に挿入され、ファスナヘッド３５が第一部材１０のおもて面１１に接するまで圧入される。ファスナピン３１の先端に設けられる雄ねじ３３は第二部材２０のうら面２３よりもファスナねじ側ＦＴＳに露出する。この雄ねじ３３にカラー３７の雌ねじ３９を噛み合わせるとともに締め付けることでファスナピン３１とカラー３７が締結し、第一部材１０と第二部材２０が強固に固定されたファスニング構造１が構成される。
【００３２】
ファスニング構造１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第二部材２０のおもて面２１に第二面取り２７を備える。したがって、第一部材１０のうら面１３と第二部材２０のおもて面２１が接する合わせ面であって、ファスナピン３１の周囲に微小な隙間Ｐ（図２参照）が平面視して円環状に設けられる。この円環状の隙間Ｐは、ファスニング構造１に雷電流が通過するときに火花が発生するのを防止する作用を有する。この点について、詳しくは後述する。また、円環状の隙間Ｐを形成することで、第一部材１０の第一挿通孔１５の周縁と第二部材２０の第二挿通孔２５の周縁に所定の距離を設けることができる。
【００３３】
［ファスニング構造１の電気的な接続構成］
以下では、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す本実施形態に係る第二面取り２７を備えているファスニング構造１と、比較例として図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す、第二面取り２７を備えていないファスニング構造２とに共通する電気的な接続構成について説明する。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）では、絶縁被膜１４，２４などの記載及びハッチングを省略している。  ファスニング構造１およびファスニング構造２は、図１（ａ）に示すように、第一部材１０のうら面１３と第二部材２０のおもて面２１が互いの絶縁被膜１４と絶縁被膜２４を介して接触しており、第一部材１０と第二部材２０は電気的に絶縁されている。
次に、ファスナピン３１が挿通されている部分については、第一部材１０と第二部材２０はファスナピン３１と電気的に接続されている。つまり、第一挿通孔１５の周縁１６及び第二挿通孔２５の周縁２６は、金属素材、例えばアルミニウム合金が露出している一方、周縁１６，２６と接するファスナピン３１の外周面には導電被膜３２が設けられている。したがって、第一部材１０の周縁１６、ファスナピン３１の導電被膜３２、ファスナピン３１、ファスナピン３１の導電被膜３２及び第二部材２０の周縁２６という導電経路が形成される。
【００３４】
［雷電流が流れる経路］
ファスニング構造１およびファスニング構造２に雷電流が流れる経路を、図４（ａ）及び図４（ｂ）で代表して以下に示す。
ファスニング構造１およびファスニング構造２は、以上説明した構成を備えているので、被雷すると以下の経路を電流が流れる。
例えば第一部材１０に雷電流が流れたときの、雷電流ＩＡ，ＩＢが流れる経路を、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して説明する。なお、雷電流ＩＡ，ＩＢは、高周波成分を含む電流であるために、第一部材１０、第二部材２０及びファスナ３０の表層を流れる。これは、表皮効果として知られている。
【００３５】
第一部材１０に雷電流が流れたために、雷電流ＩＡが第一部材１０のおもて面１１に沿って流れ、雷電流ＩＢがうら面１３に沿って、図中右から左に向かって流れるものとする。
【００３６】
おもて面１１を流れる雷電流ＩＡは、ファスナピン３１の周りを迂回して流れ、第一部材１０の端面１８に沿って流れて、うら面１３に達し、さらにうら面１３に沿ってファスナピン３１に向かって流れる。雷電流ＩＡは、ファスナピン３１の表面の導電被膜３２及びファスナピン３１を経由して第二部材２０のおもて面２１に達し、おもて面２１に沿って流れる。なお、ファスニング構造１では第二面取り２７を備えるため、雷電流ＩＡが第一部材１０のうら面１３からファスナピン３１の表面の導電被膜３２及びファスナピン３１を経由して第二部材２０のおもて面２１に流れる際に第二面取り２７に沿うように迂回して流れる。
【００３７】
うら面１３を流れる雷電流ＩＢは、ファスナピン３１に向かって流れる。雷電流ＩＢは導電被膜３２及びファスナピン３１を経由して、第二部材２０のおもて面２１に達し、おもて面２１に沿って第二部材２０の端面２８に向かって流れる。端面２８に達した雷電流ＩＢは、第二部材２０のうら面２３に沿って流れ、ファスナピン３１の周りを迂回してから、うら面２３に沿って流れる。なお、ファスニング構造１では第二面取り２７を備えるため、雷電流ＩＢが第一部材１０のうら面１３から導電被膜３２及びファスナピン３１を経由して第二部材２０のおもて面２１に流れる際に第二面取り２７に沿うように迂回して流れる。
【００３８】
以上説明したように、ファスニング構造１およびファスニング構造２では、被雷により電流が流れるのを、第一部材１０及び第二部材２０の表層に限って、被雷による電流が流れる導電経路を備えているので、ファスナピン３１とカラー３７の境界、又は第二部材２０とカラーの境界、又は第一部材１０とファスナヘッド３５の境界がアークＡ発生の起点になるのを防ぐことができる。
以上の導電経路は、ファスニング構造１およびファスニング構造２の以下の２つの構成に基づいている。つまり、ファスニング構造１は、第一部材１０及び第二部材２０の表面には絶縁被膜１４，２４が形成されることで第一部材１０と第二部材２０が電気的に絶縁されている。次に、ファスナピン３１の表面に電気抵抗の低いアルミニウム合金から構成される導電被膜３２が形成されている。
【００３９】
［ファスニング構造２におけるアークＡの発生要因］
以上の導電経路が形成されるファスニング構造２において、本発明者らが模擬的に落雷を生じさせる雷撃試験を行った。第二面取り２７を備えていないファスニング構造２の供試体では、図４（ａ）に示すように、アークＡは第一部材１０と第二部材２０の合わせ面から発生することが確認された。
そこで、雷撃試験を行った試験供試体を分解したところ、第一部材１０と第二部材２０の合わせ面であって、第二挿通孔２５の周囲を起点にアークＡが発生することを確認した。
また、雷撃試験を行う前の試験供試体を分解したところ、第二部材２０のおもて面２１であって、第二挿通孔２５の周囲、つまりアークＡの起点になる部分に図５（ａ−２）及び図５（ｂ）に示すように、金属フィラメントＭが付着していることが確認された。
【００４０】
以上の確認結果と、第一部材１０及び第二部材２０にファスナ３０が相当の力で圧入されることから、アークＡの発生要因は以下のように推定される。
絶縁被膜２４が第二挿通孔２５の周囲で部分的に剥離して母材が露出し、この露出した部分に金属フィラメントＭが付着する。
この金属フィラメントＭは、図５（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、ファスナピン３１に形成された導電被膜３２が第二挿通孔２５の直角をなすエッジ２９と接触して削れたことによる。
こうして、ファスニング構造１には、第一部材１０と第二部材２０の間に金属フィラメントＭを介する電気的な短絡点Ｓが形成されるので、この短絡点Ｓにおいて雷電流の電流密度が高くなり、アークＡが発生する。
【００４１】
［ファスニング構造１の作用及び効果］
本実施形態はファスナピン３１が削れて金属フィラメントＭが生ずるのを防ぐ構造として、第二部材２０のおもて面２１に第二面取り２７を形成する。第二面取り２７を形成するよる作用及び効果は以下の通りである。
図２（ｂ−１）及び図２（ｂ−２）は、ファスナピン３１を第一挿通孔１５、第二挿通孔２５に挿入する過程を示している。ファスナピン３１が第一挿通孔１５から第二挿通孔２５に進む過程で、第二面取り２７のエッジ２９を通過するので、ファスナピン３１の導電被膜３２はこのエッジ２９に接することで削れる恐れがある。しかし、第二面取り２７が設けられており、エッジ２９をなす角度θが鈍角であるために、導電被膜３２が削られないか、削れたとしても微量である。このように、第二面取り２７を設けることにより、金属フィラメントＭを生じさせないか、生じたとしても微量に抑えることができる、削れ防止機能を奏する。
【００４２】
また、図２（ａ）に示すように、第二面取り２７を設けることにより隙間Ｐが生じる。この隙間Ｐがあることにより、第一部材１０と第二部材２０の間には隙間Ｐが存在するので、隙間Ｐに対応する領域においては第一部材１０と第二部材２０は直接接触することがない。仮に、金属フィラメントＭが生じて隙間Ｐに溜められるとしても、金属フィラメントＭは微量であるから、隙間Ｐを埋めることはない。このように、第二面取り２７は、隙間Ｐを形成することにより、第一挿通孔１５、第二挿通孔２５の周囲であって、第一部材１０と第二部材２０の間に短絡点が生じるのを防ぐ短絡点防止機能を備える。
これにより、雷電流が第一部材１０と第二部材２０の間を短絡して流れることを防いでファスナピン３１を経由して流れるようにすることができ、アークの発生を防ぐことができる。
【００４３】
［試験例］
ここで、第二面取り２７を形成することにより効果を確認する雷撃試験を行った。
雷撃試験は、第二面取り２７の形成の有無を除いて、同じファスニング構造１を有する試験供試体を用いて行った。この試験供試体は、それぞれのファスナ３０による締結が８カ所でなされている。印加する雷電流のピーク値は〜２００ｋＡである。
第二面取り２７を形成しない比較供試体は、１２０ｋＡで締結８カ所中１カ所、１４０ｋＡで締結８カ所中３カ所、そして、１６０ｋＡで締結８カ所中７カ所からアークが発生した。これに対して、第二面取り２７を備える本実施形態による供試体は、締結８カ所の内、１カ所もアークが発生しなかった。
【００４４】
以上のように、第二部材２０が備える第二面取り２７は、第一挿通孔１５、第二挿通孔２５の周縁に短絡点を生じさせないという作用と、金属フィラメントＭが生じないか、生じたとしても微量であるという作用を発揮することにより、アークＡが発生するのを著しく軽減できる。
しかも、第二部材２０のおもて面２１に第三面取り１７を形成するのみであり、格別なコストをかけることなくアークの発生を軽減できるので、極めて実用的である。
【００４５】
本実施形態において、以上の二つの作用を発揮する限り、第二面取り２７の寸法は任意であるが、Ｃ面取りを例にすると、０．１５ｍｍ〜１．０ｍｍ（Ｃ０．１５〜Ｃ１．０）の範囲から選択するのが好ましく、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ（Ｃ０．３〜Ｃ０．７）の範囲から選択するのがより好ましい。なお、Ｃ０．１５〜Ｃ１．０の表記は、ＪＩＳによる。Ｒ面取りについても同様である。
【００４６】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施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したりすることが可能である。
【００４７】
例えば、図３（ａ）に示すように、第一部材１０のうら面１３に第一面取り１９を設けることができる。この第一面取り１９は、第二部材２０の第二面取り２７に対向する位置に設けられる。第一面取り１９を設けることにより、第二面取り２７だけと比べて、第一部材１０と第二部材２０の間の隙間が広くなるので、第一挿通孔１５、第二挿通孔２５の周囲に短絡点を生じさせないという第二面取り２７の作用を増強する。
【００４８】
また、本発明は、第二面取り２７の形状はＣ面取りに限らず、図３（ｂ）に示すようにＲ面取りを採用できる。Ｒ面取りを採用する場合の寸法（半径）は、Ｃ面取りと同様に、０．１５ｍｍ〜１．０ｍｍ（Ｒ０．１５〜１．０）の範囲から選択するのが好ましく、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ（Ｒ０．３〜０．７）の範囲から選択するのがより好ましい。Ｒ面取りはファスナピン３１がより削れにくくなるという利点を有する。
また、図３（ｃ）に示すように、本発明は、加工性に優れるＣ面取りとファスナピン３１が削れにくいＲ面取りとを組み合わせた第二面取り（複合面取り）２７を採用できる。Ｒ面取りは、ファスナピン３１の導電被膜３２が削れるエッジの側に設けられる。
さらに、通常、Ｃ面取りは面取り角度が４５°をなしているが、上述した削れを防止する機能と短絡点が生じるのを防止する機能を奏する限り、面取り角度を４５°に限る必要はない。
また、各第一面取り、第二面取りは、面取り加工後、面取りの表面にプライマー塗装を施しても良い。そうすると、より、面取り部分での電気導通によるアーク発生を抑えることができる。
【００４９】
また、実施例のファスニング構造１は、ファスナピン３１の表面に導電被膜３２を形成したが、導電被膜３２に代えて電気絶縁性の被膜(例えばアルミナ被膜)を形成しても同様の効果を奏する。ファスナピン３１を第一挿通孔１５、第二挿通孔２５に挿入する際に、この絶縁被膜から金属フィラメントＭが生じることはないが、ファスナピン３１を構成する母材が削れることで、金属フィラメントＭを生じさせることがある。
【００５０】
また、本発明は、これまでに提案されているアークを封じ込める手立てを加えることを許容する。例えば、第一部材１０と第二部材２０の間にシーラントを設けることができるし、ファスナピン３１の周囲にシーラントを設けることもできる。また、第一部材１０の端面１８と第二部材２０のおもて面２１の境界部、第二部材２０の端面２８と第一部材１０のうら面１３の境界部にシーラントを設けることもできる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、ファスニング構造１の具体的な構造、並びに、第一部材１０、第二部材２０及びファスナ３０について具体的な形状を示したが、その構造、形状を適宜変更できる。例えば、実施形態ではファスナ３０のファスナヘッド３５が第一部材１０のおもて面１１からファスナヘッド側ＦＨＳに突出しているが、第一部材１０のおもて面１１に座ぐりを形成し、この座ぐりにファスナヘッド３５を収容してもよい。
【００５２】
また、本発明のファスニング構造は、航空機、特に翼に限らず、耐雷性が要求される種々の用途に適用できる。
さらに、本実施形態は第一部材１０と第二部材２０の二つの部材を締結するファスニング構造１について説明したが、本発明は三つ以上の部材を積層して締結するファスニング構造に適用できる。
さらにまた、本実施形態は、第一挿通孔１５の径がファスナピン３１の径よりも小さいしまりばめ（interference fit）の例を示したが、本発明はこれに限定されず、中間ばめ（transition fit）
にも適用できる。
また、本実施形態ではファスナがファスナピンとカラーからなる締結部として説明したが、本発明はこれに限定されない。リベットによる締結部においても、しまりばめや中間ばめを採用する場合に同様の効果を奏する。また、ボルトとナットによる締結構造の場合であって、ねじを切っていな軸部分についても同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００５３】
１      ファスニング構造
１０    第一部材
１１    おもて面
１３    うら面
１４    絶縁被膜
１５    第一挿通孔
１６    周縁
１７    第三面取り
１８    端面
１９    第一面取り
２０    第二部材
２１    おもて面
２３    うら面
２４    絶縁被膜
２５    第二挿通孔
２６    周縁
２７    第二面取り
２８    端面
２９    エッジ
３０    ファスナ
３１    ファスナピン
３２    導電被膜
３３    雄ねじ
３５    ファスナヘッド
３７    カラー
３９    雌ねじ
Ａ      アーク
Ｐ      隙間
ＩＡ    雷電流
ＩＢ    雷電流
Ｍ      金属フィラメント
Ｐ      隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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