(57)【要約】【課題】航空機用エンジン等における複数の部材どうしの摺動部の摩耗の進展を抑えることができる締結構造を提供する。【解決手段】サポートリンクメイン部１、フェアリング２、及びカラー３をボルト部材４で締結する締結構造であって、サポートリンクメイン部１とフェアリング２との間、及びフェアリング２とカラー３との間に、シート状の固体潤滑部材２０が配置されている。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とを締結部材で締結する締結構造であって、
前記第１部材と前記第２部材との間に、シート状の固体潤滑部材を配置したことを特徴とする締結構造。
【請求項２】
前記固体潤滑部材は、ポリ四フッ化エチレンを含むことを特徴とする請求項１記載の締結構造。
【請求項３】
前記固体潤滑部材は、金属製線状部材を格子状に設けた金属メッシュ部と、
前記金属メッシュ部に支持された合成樹脂製の潤滑部とを備えることを特徴とする請求項１記載の締結構造。
【請求項４】
前記金属メッシュ部は銅からなり、前記潤滑部はポリ四フッ化エチレンからなることを特徴とする請求項３記載の締結構造。
【請求項５】
前記第１部材及び前記第２部材は、航空機エンジン構成用部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の締結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の部材どうしを締結する締結構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機用エンジンにおいて、圧縮機を構成するサポートリンクメイン部の外方には空気流路形成のための薄板材からなる筒状のフェアリングが配置される。そして、サポートリンクメイン部とフェアリングとはボルト、カラーの締結部材により接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンが駆動するとサポートリンクメイン部やフェアリングには振動が生じるが、この振動により互いに接続しているサポートリンクメイン部とフェアリングとが摺動する。この摺動によりサポートリンクメイン部とフェアリングとの間に摩擦が発生し、サポートリンクメイン部あるいはフェアリング、カラーが摩耗する場合がある。すると、摩耗による金属粉が生じたり、フェアリング（あるいはサポートリンクメイン部、カラー）が破損するといった不都合が生じるおそれがある。したがって、従来では、例えばフェアリングやカラーの摺動面に耐摩耗用の硬質コーティングや潤滑性を有する材料をコーティングするなどの摩耗対策が行われていた。しかしながら、摺動面にコーティングを施す方法では、摺動することにより硬質コーティングの相手材の摩耗が大きくなったり、潤滑コーティング面がすぐに剥がれてしまい耐久性が低かった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、航空機用エンジン等における複数の部材どうしの摺動部の摩耗の進展を抑えることができる締結構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の締結構造は、第１部材と第２部材とを締結部材で締結する締結構造であって、前記第１部材と前記第２部材との間に、シート状の固体潤滑部材を配置したことを特徴とする。
本発明によれば、従来の潤滑性を有する材料をコーティングする方法に変えて、予め形成したシート状の固体潤滑部材を第１部材と第２部材との間の摺動部に設けたことにより、この固体潤滑部材によって耐摩耗効果を長期間維持できる。また、潤滑部材をシート状の固体潤滑部材としたことにより、固体潤滑部材自体が摩耗したり劣化したら、この劣化した固体潤滑部材を新しい固体潤滑部材と交換すればよく、耐摩耗効果を簡単な構成で長期間維持できる。
【０００６】
本発明の締結構造において、前記固体潤滑部材は、ポリ四フッ化エチレンを含む構成が採用される。これにより、高い潤滑効果を得ることができる。
【０００７】
本発明の締結構造において、前記固体潤滑部材は、金属製線状部材を格子状に設けた金属メッシュ部と、前記金属メッシュ部に支持された合成樹脂製の潤滑部とを備える構成が採用される。これにより、金属メッシュ部が固体潤滑部材の基材となり、合成樹脂製の潤滑部を支持する。
【０００８】
本発明の締結構造において、前記金属メッシュ部は銅からなり、前記潤滑部はポリ四フッ化エチレンからなる構成が採用される。これにより、高い耐摩耗効果を長期間維持できる。
【０００９】
本発明の締結構造において、前記第１部材及び前記第２部材は、航空機エンジン構成用部材である構成が採用される。これにより、稼働する航空機エンジンの各部材の摩耗を長期間抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の締結構造について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、図１の概略斜視図に示すように、航空機用エンジンのうち、圧縮機Ｃを構成するサポートリンクメイン部１と、このサポートリンクメイン部１の外側に配置される筒状のフェアリング２とを締結する場合について述べる。
【００１１】
図２は、本発明の締結構造の一実施形態を示す要部拡大断面図である。
図２において、本実施形態に係る締結構造は、サポートリンクメイン部（第１部材）１と、フェアリング（第２部材）２と、カラー（第１部材）３と、これら各部材を締結するボルト部材（締結部材）４とを備えている。本実施形態において、サポートリンクメイン部１及びフェアリング２はチタン製であり、カラー３はステンレス鋼製である。図２中、サポートリンクメイン部１の下面には下方に突出するナット５があり、このナット５にはサポートリンクメイン部１の上面とナット５の下面とを貫通する穴部６が形成されている。そして、この穴部６の内周面には、ボルト部材４の雄ネジ溝７と螺合する雌ネジ溝８が形成されている。
【００１２】
フェアリング２は、サポートリンクメイン部１の穴部６の内径より大きい貫通した穴部９を有している。また、カラー３は、フェアリング２の穴部９の内径より小さい外径を有し穴部９に挿通可能な凸部１０と、フェアリング２の穴部９の内径より大きい外径を有する鍔部１１とを備えている。また、カラー３には、サポートリンクメイン部１の穴部６とほぼ同じ径を有する貫通穴部１２が形成されている。ここで、貫通穴部１２の内側には雌ネジ溝は形成されておらず、ボルト部材４の軸部１３とカラー３の穴部１２とは若干離間している。また、フェアリング２の穴部９に挿通されたカラー３の凸部１０の高さ方向の大きさはフェアリング２の板厚より十分大きい値に設定されており、凸部１０の下端面はサポートリンクメイン部１と接している。
【００１３】
図２中、フェアリング２の上面とカラー３の鍔部１１下面との間、及びフェアリング２の下面とサポートリンクメイン部１との間には、本発明に係る固体潤滑部材２０がそれぞれ配置されている。固体潤滑部材２０はシート状に形成されており、中央部にカラー３の凸部１０を挿通可能な穴部２１をそれぞれ備えている。
【００１４】
図３は固体潤滑部材を示す図であって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
図３に示すように、固体潤滑部材２０は平面視略楕円形状であり、中央部に上述した穴部２１を備えている。なお、本実施形態における固体潤滑部材２０は平面視略楕円形状であるが、フェアリング２とサポートリンクメイン部１との間、及びフェアリング２とカラー３との間に配置可能であれば任意の形状でよい。
【００１５】
固体潤滑部材２０は、基材としての金属メッシュ部２２と、この金属メッシュ部２２に支持された潤滑部２３とを備えている。金属メッシュ部２２は、図３（ａ）に示すように、金属製の線状部材（ワイヤ）を格子状（メッシュ状）に組んだものである。本実施形態において、金属メッシュ部２２は銅により構成されている。なお、金属メッシュ部２２の形成材料としては、銅に限らず、銀などの固体潤滑性のある金属を使用してもよい。
【００１６】
潤滑部２３は、潤滑性を有する合成樹脂、本実施形態においてはポリ四フッ化エチレンにより構成されている。そして、潤滑部２３の上下両面は平坦面となっている。ここで、合成樹脂からなる潤滑部２３は、基材である金属メッシュ部２２を囲むように設けられている。
【００１７】
なお、固体潤滑部材２０を形成する際には、例えば型枠に予め金属メッシュ部２２を配置しておき、この型枠内に、溶融した前記合成樹脂を投入し、該投入した合成樹脂を凝固することにより形成可能である。
【００１８】
図２に戻って、ボルト部材４を締め付けてカラー３の凸部１０の下端面をサポートリンクメイン部１に当接した状態における鍔部１０の下面とサポートリンクメイン部１の上面との距離Ｌは、フェアリング２の板厚ａとフェアリング２とカラー３との間に配置される固体潤滑部材２０の厚さｂとフェアリング２とサポートリンクメイン部１との間に配置される固体潤滑部材２０の厚さｃとの和より大きく設定されている。すなわち、図２中、Ｌ≧ａ＋ｂ＋ｃとなるように、各部材の厚さが設定されている。ここで、固体潤滑部材２０の厚さｂ、ｃは、フェアリング２とカラー２との間、及びフェアリング２とサポートリンクメイン部１との間に未だ配置されていない状態の値である。こうすることにより、ボルト部材４をサポートリンクメイン部１に対して締め付けたとしても、フェアリング２の拘束を抑えられる。なお、組み付けにおいては固体潤滑部材２０はフェアリング２に接着材により組み付けられる。
【００１９】
航空機用エンジン全体が作動されると、サポートリンクメイン部１やフェアリング２に振動が作用し、この振動によりサポートリンクメイン部１とフェアリング２との間、あるいはカラー３とフェアリング２との間で摩擦が発生する。ここで、サポートリンクメイン部１とフェアリング２との間、及びフェアリング２とカラー３との間には、シート状固体潤滑部材２０がそれぞれ配置されているので、サポートリンクメイン部１、フェアリング２、及びカラー３の摺動面の摩耗の進展が抑えられている。
【００２０】
エンジンを所定時間作動することにより固体潤滑部材２０自体が摩耗したり、あるいはエンジンを作動しなくても固体潤滑部材２０が経時的に劣化する場合がある。しかしながら、本実施形態に係る固体潤滑部材２０はシート状に形成されたものであって、フェアリング２に対して脱着可能である。したがって、固体潤滑部材２０が劣化したら、この劣化した固体潤滑部材２０を新しい固体潤滑部材２０と交換すればよい。
【００２１】
以上説明したように、予め形成しておいたシート状の固体潤滑部材２０をサポートリンクメイン部１とフェアリング２との間、及びフェアリング２とカラー３との間の摺動部に設けたことにより、この固体潤滑部材２０によって耐摩耗効果を長期間維持できる。また、従来のコーティングによる潤滑部形成に対して、潤滑部材をシート状の固体潤滑部材２０としたことにより、固体潤滑部材２０自体が摩耗したり劣化したら、この劣化した固体潤滑部材２０を新しい固体潤滑部材と交換すればよく、耐摩耗効果を簡単な構成で長期間維持できる。
【００２２】
なお、本実施形態において、固体潤滑部材２０は基材として金属メッシュ部を備えた構成であるが、金属メッシュ部２２は無くてもよく、潤滑性を有する合成樹脂シート、例えばポリ四フッ化エチレンシートにより構成してもよい。
【００２３】
なお、本実施形態では、固体潤滑部材２０を航空機用エンジンの圧縮機Ｃに対して適用した例について説明したが、適用対象は航空機用エンジンの圧縮機Ｃに限られず、複数の部材を締結部材を用いて接続した際の摺動部に対して適用可能である。
【００２４】
次に、本発明に係る固体潤滑部材２０の効果確認に関する実験結果について説明する。
実験は図４に示す微小往復動摩擦試験機を用いた。そして、図４に示すように、固定側材料５０に対して可動側材料５１を所定の荷重で押圧しつつ、可動側材料５１を固定側材料５０に対して所定の振幅及び振動数で摺動し、このときの摩耗量を計測した。
【００２５】
試験条件を以下に示す。
＜試験条件１＞
荷重：４０〔Ｎ〕
振幅：０．１〔ｍｍ〕
振動数：１１５〔Ｈｚ〕
温度：常温
摺動回数：１６０万回
＜試験条件２＞
荷重：８０〔Ｎ〕
振幅：０．１〔ｍｍ〕
振動数：１１５〔Ｈｚ〕
温度：常温
摺動回数：８００万回
＜試験条件３＞
荷重：１６０〔Ｎ〕
振幅：０．１〔ｍｍ〕
振動数：１１５〔Ｈｚ〕
温度：常温
摺動回数：８００万回
【００２６】
図５に、上記＜試験条件１＞における実験結果を示す。
図５（ａ）に示す実験結果は、固定側材料としてカラー３の形成材料であるステンレス鋼（ＳＵＳ）を用い、可動側材料としてフェアリング２の形成材料であるチタン（Ｔｉ）を用いた場合の実験結果である。この場合において、図５（ａ）中、＜条件Ａ＞は、固体潤滑部材２０を設けずに、ステンレス鋼とチタンとを直接摺動した場合である。一方、＜条件Ｂ＞は、固定側材料の表面に本発明に係る固体潤滑部材２０を配置した状態で摺動試験を行った結果である。
【００２７】
また、摩耗量とは、各材料の試験前後における重量変化量である。換言すれば、摩耗により固定側材料あるいは可動側材料から除かれた材料の重量である。
【００２８】
図５（ａ）に示す実験結果から分かるように、固体潤滑部材を設けることにより、カラー及びフェアリングの形成材料であるステンレス鋼及びチタンの摩耗量が低減されることが確認できる。
【００２９】
図５（ｂ）に示す実験結果は、固定側材料としてサポートリンクメイン部１の形成材料であるチタン（Ｔｉ６４）を用い、可動側材料としてフェアリング２の形成材料であるチタン（Ｔｉ）を用いた場合の実験結果である。この場合において、図５（ｂ）中、＜条件Ａ＞は、固体潤滑部材２０を設けずに、チタンどうしを直接摺動した場合である。一方、＜条件Ｂ＞は、固定側材料の表面に本発明に係る固体潤滑部材２０を配置した状態で摺動試験を行った結果である。
【００３０】
図５（ｂ）に示す実験結果から分かるように、固体潤滑部材を設けることにより、サポートリンクメイン部及びフェアリングの形成材料であるチタンの摩耗量が低減されることが確認できる。
【００３１】
図６に、上記＜試験条件２＞における実験結果を示す。
図６（ａ）に示す実験結果は、固定側材料としてカラー３の形成材料であるステンレス鋼（ＳＵＳ）を用い、可動側材料としてフェアリング２の形成材料であるチタン（Ｔｉ）を用いた場合の実験結果である。この場合において、図６（ａ）中、＜条件Ａ＞は、固体潤滑部材２０を設けずに、ステンレス鋼にポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）をコーティングしたものとチタンとを摺動した場合である。＜条件Ｂ＞は、固定側材料の表面に本発明に係る固体潤滑部材２０を配置した状態で摺動試験を行った結果である。＜条件Ｃ＞は比較例として、本発明に係る固体潤滑部材２０のかわりに、ＰＥＥＫ系樹脂シートを固定側材料の表面に配置した状態で摺動試験を行った結果である。
【００３２】
図６（ａ）に示す実験結果から分かるように、固体潤滑部材を設けることにより、カラー及びフェアリングの形成材料であるステンレス鋼及びチタンの摩耗量が低減されることが確認できる。
【００３３】
図６（ｂ）に示す実験結果は、固定側材料としてサポートリンクメイン部１の形成材料であるチタン（Ｔｉ６４）を用い、可動側材料としてフェアリング２の形成材料であるチタン（Ｔｉ）を用いた場合の実験結果である。この場合において、図６（ｂ）中、＜条件Ｂ＞は、固定側材料の表面に本発明に係る固体潤滑部材２０を配置した状態で摺動試験を行った結果である。＜条件Ｃ＞は比較例として、本発明に係る固体潤滑部材２０のかわりに、ＰＥＥＫ系樹脂シートを固定側材料の表面に配置した状態で摺動試験を行った結果である。
【００３４】
図６（ｂ）に示す実験結果から分かるように、固体潤滑部材を設けることにより、サポートリンクメイン部及びフェアリングの形成材料であるチタン、特にフェアリング側の摩耗量が低減されることが確認できる。
【００３５】
図７に、上記＜試験条件３＞における実験結果を示す。
図７（ａ）に示す実験結果は、固定側材料としてカラー３の形成材料であるステンレス鋼（ＳＵＳ）を用い、可動側材料としてフェアリング２の形成材料であるチタン（Ｔｉ）を用いた場合の実験結果である。この場合において、図７（ａ）中、＜条件Ｂ＞は、固定側材料の表面に本発明に係る固体潤滑部材２０を配置した状態で摺動試験を行った結果である。＜条件Ｃ＞は比較例として、本発明に係る固体潤滑部材２０のかわりに、ＰＥＥＫ系樹脂シートを固定側材料の表面に配置した状態で摺動試験を行った結果である。
【００３６】
図７（ａ）に示す実験結果から分かるように、固体潤滑部材を設けることにより、カラー及びフェアリングの形成材料の摩耗量が低減されることが確認できる。
【００３７】
図７（ｂ）に示す実験結果は、固定側材料としてサポートリンクメイン部１の形成材料であるチタン（Ｔｉ６４）を用い、可動側材料としてフェアリング２の形成材料であるチタン（Ｔｉ）を用いた場合の実験結果である。この場合において、図７（ｂ）中、＜条件Ｂ＞は、固定側材料の表面に本発明に係る固体潤滑部材２０を配置した状態で摺動試験を行った結果である。＜条件Ｃ＞は比較例として、本発明に係る固体潤滑部材２０のかわりに、ＰＥＥＫ系樹脂シートを固定側材料の表面に配置した状態で摺動試験を行った結果である。
【００３８】
図７（ｂ）に示す実験結果から分かるように、固体潤滑部材を設けることにより、サポートリンクメイン部及びフェアリングの形成材料の摩耗量が低減されることが確認できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、シート状の固体潤滑部材を第１部材と第２部材との間の摺動部に設けたことにより、この固体潤滑部材によって耐摩耗効果を長期間維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の締結構造が適用される圧縮機の概略構成図である。
【図２】本発明の締結構造の一実施形態を示す断面図である。
【図３】固体潤滑部材を示す図である。
【図４】本発明の締結構造の効果確認をするための試験機を示す図である。
【図５】本発明の締結構造の効果確認を行った試験結果を示す図である。
【図６】本発明の締結構造の効果確認を行った試験結果を示す図である。
【図７】本発明の締結構造の効果確認を行った試験結果を示す図である。
【符号の説明】
１　　サポートリンクメイン部（第１部材）
２　　フェアリング（第２部材）
３　　カラー（第１部材）
４　　ボルト部材（締結部材）
２０　　固体潤滑部材
２２　　金属メッシュ部
２３　　潤滑部
Ｃ　　圧縮機
【図１】
2004068835.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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