(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１熱膨張係数を有する第１構造と前記第１熱膨張係数よりも低い第２熱膨張係数を有する第２構造とを結合するための熱継手であって、
前記第１構造に結合する取付けフレームと、
互いに隣接して間隔が空いた関係で前記取付けフレームから延びる複数のフレームリブであって、各フレームリブは前記取付けフレームから延びて遠位で互いに合流する一対の細長いリブ部材を含んでいる、複数のフレームリブと、
前記フレームリブの前記リブ部材が合流する遠位端上にそれぞれ設けられた複数のファスナリングであって、前記第２構造と結合する、複数のファスナリングと、
前記複数のファスナリングにそれぞれ設けられた複数のファスナリング開口とを備える、熱継手。
【請求項２】
前記取付けフレームは、環状フレームリングと、前記フレームリングから延びる環状フレームフランジとを備える、請求項１に記載の熱継手。
【請求項３】
前記フレームリングに設けられた、複数の、間隔が空いたファスナ開口をさらに備える、請求項２に記載の熱継手。
【請求項４】
前記フレームフランジに設けられた、複数の、間隔が空いたファスナ開口をさらに備える、請求項２に記載の熱継手。
【請求項５】
前記フレームフランジが、前記フレームリングに対して概して垂直な関係で配置される、請求項２に記載の熱継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は継手に関する。より詳細には、この開示は、ＣＴＥ（coefficient of thermal expansion）（熱膨張係数）が高い構造をＣＴＥが低い構造に結合するのに好適な熱継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの応用例では、たとえば金属構造とセラミック構造との結合などにおいて、熱膨張係数（ＣＴＥ）が高い構造をＣＴＥが低い構造に結合する必要がある。しかしながら、加熱されたときに構造が堅く接合される場合には、このような構造間の熱的な不整合がセラミックに高い歪を引き起こす場合がある。これらの力はセラミック構造に影響を及ぼしやすい可能性があり、高温の応用例ではセラミック構造および金属構造の互いに対する結合を妨げる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
概要
この開示は概して熱継手に向けられる。熱継手の例示的な実施例は、第１の熱膨張係数を有する第１の構造と、第１の熱膨張係数よりも低い第２の熱膨張係数を有する第２の構造と、第１の構造に設けられた複数の熱膨張指状部と、複数の熱膨張指状部からそれぞれ延びる複数の熱膨張フランジと、第２の構造から延びかつ複数の熱膨張フランジに取付けられたフランジとを含む。
【０００４】
熱継手の別の例示的な実施例は、取付けフレームと、取付けフレームから延びる複数のフレームリブと、複数のフレームリブ上にそれぞれ設けられた複数のファスナリングと、複数のファスナリングにそれぞれ設けられた複数のファスナリング開口とを含む。
【０００５】
ここで、一例として、添付の図面を参照して開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
説明
図面の図１〜４を参照して、熱継手の例示的な実施例が概して参照数字１で示される。熱継手１は、ＣＴＥ（熱膨張係数）が比較的高い構造２をＣＴＥが比較的低い構造１４に結合することができ、熱継手１の周期的な加熱および冷却中の低ＣＴＥ構造１４に対する高ＣＴＥ構造２の相対的な熱膨張および収縮を容易にすることができる。高ＣＴＥ構造２は、たとえばチタンなどの金属であってもよく、構造内部４（図３）を規定する高ＣＴＥ壁３を含んでいてもよい。低ＣＴＥ構造１４は、セラミックであってもよく、構造内部１６を規定する低ＣＴＥ壁１５を含んでいてもよい。高ＣＴＥ構造２は、低ＣＴＥ構造１４の熱膨張係数（ＣＴＥ）よりも高い熱膨張係数を有する。
【０００７】
図１および図４に示されるように、熱継手１は、高ＣＴＥ構造２の高ＣＴＥ壁３を貫通して延びる多数の概して細長い、平行な熱膨張スロット７を含んでいてもよい。熱膨張スロット７は、高ＣＴＥ構造２の周囲に、互いに対して概して平行な、間隔が空いた関係で配置されてもよい。各熱膨張スロット７の長手方向の軸は、高ＣＴＥ構造２の長手方向の軸に対して概して平行な関係で向けられてもよい。熱膨張指状部７ａが、隣接する熱膨張スロット７の各対の間に規定されてもよい。
【０００８】
熱膨張フランジ８は、それぞれの熱膨張指状部７ａから延びていてもよい。各熱膨張フ
ランジ８は、熱膨張フランジ８がそこを起点に延びる対応する熱膨張指状部７ａに対して概して垂直な関係で向けられてもよい。図３に示されるように、各熱膨張フランジ８は、１対の扇形のまたは傾斜のついたフランジ端縁８ａを有していてもよい。フランジスロット９が、熱膨張フランジ８の隣接する各対の間に規定されてもよい。図３にさらに示されるように、ファスナ開口１０は、以下に説明する目的で各熱膨張フランジ８を貫通して延びていてもよい。
【０００９】
連続的であり得る環状フランジ１８（図２）は、低ＣＴＥ構造１４の低ＣＴＥ壁１５から延びていてもよい。フランジ１８は、低ＣＴＥ構造１４の長手方向の軸に対して概して垂直な関係で向けられてもよい。多数の、間隔が空いたファスナ開口１９は、フランジ１８を貫通して延びていてもよい。ファスナ開口１９は、数および位置の点で、高ＣＴＥ構造２上のそれぞれの熱膨張フランジ８に設けられたファスナ開口１０に対応し得る。図４に示されるように、低ＣＴＥ構造１４を高ＣＴＥ構造２に取付けるために、フランジファスナ２０が、フランジ１８のファスナ開口１９および熱膨張フランジ８の位置合せファスナ開口１０をそれぞれ貫通して延びていてもよい。
【００１０】
典型的な応用例では、高温の流体（図示せず）が、高ＣＴＥ構造２および低ＣＴＥ構造１４を流れる。典型的には高温の流体が高ＣＴＥ構造２および低ＣＴＥ構造１４を流れることに起因して加熱されると、高ＣＴＥ構造２は、ＣＴＥがより高いために、低ＣＴＥ構造１４よりも大きく膨張し得る。したがって、熱膨張指状部７ａの間の熱膨張スロット７によって、低ＣＴＥ構造１４の低ＣＴＥ壁１５に対する高ＣＴＥ構造２の高ＣＴＥ壁３の軸方向および径方向の膨張が容易になる。同様に、熱膨張フランジ８の間のフランジスロット９によって、低ＣＴＥ構造１４のフランジ１８に対する高ＣＴＥ構造２の熱膨張フランジ８の径方向の膨張が容易になる。熱継手１は、熱継手１の周囲に接線方向に向けられる剪断力および熱継手１の中心軸に平行に向けられる荷重に耐えることができるであろう。したがって、熱サイクリング中の高ＣＴＥ構造２と低ＣＴＥ構造１４との間の熱応力を最小限に抑えることができ、したがって、典型的にはセラミックの低ＣＴＥ構造１４の如何なる起こり得る変化も実質的に防ぐ。
【００１１】
次に図面の図５および図６を参照して、熱継手の代替的な例示的な実施例が概して参照数字２１で示される。熱継手２１は、ＣＴＥ（熱膨張係数）が比較的高い材料であり得る取付けフレーム２２を含む扇形のリングまたはスペースフレーム構造である。いくつかの実施例では、取付けフレーム２２はたとえばチタンなどの金属である。取付けフレーム２２は、環状フレームリング２３を含んでいてもよい。多数の、間隔が空いたファスナ開口２４（そのうちの１つが図５に示される）は、フレームリング２３を貫通して延びていてもよい。環状フレームフランジ２６は、フレームリング２３に対して概して垂直な関係でフレームリング２３から延びていてもよい。多数の、間隔が空いたファスナ開口２７は、フレームフランジ２６を貫通して延びていてもよい。
【００１２】
図５および図６に示されるように、多数のフレームリブ３０は、互いに対して概して隣接した、間隔が空いた関係で取付けフレーム２２から延びていてもよい。各フレームリブ３０は、取付けフレーム２２から延びて遠位で互いに合流する１対の概して細長いリブ部材３３を含んでいてもよい。各フレームリブ３０の各リブ部材３３は、フレームリング２３に対して概して平行な関係で、および取付けフレーム２２のフレームフランジ２６に対して概して垂直な関係で向けられてもよい。ファスナリング３１が、リブ部材３３の合流する遠位端上に設けられてもよい。図５に示されるように、ファスナリング開口３２が、各ファスナリング３１を貫通して延びていてもよい。
【００１３】
典型的な応用例では、熱継手２１は、ＣＴＥ（熱膨張係数）が高い第１の構造（図示せず）をＣＴＥが比較的低い第２の構造４４に接続する。高ＣＴＥ構造は高ＣＴＥ取付けフ
レーム２２に取付けられるのに対して、低ＣＴＥ構造４４はフレームリブ３０のファスナリング３１に取付けられる。高ＣＴＥ取付けフレーム２２上のフレームフランジ２６は、高ＣＴＥ構造に設けられたファスナ開口（図示せず）およびフレームフランジ２６に設けられた位置合せファスナ開口２７を貫通するようにファスナ（図示せず）を延在させることによって、高ＣＴＥ構造に取付けられてもよい。合流するリブ部材３３の各対上のファスナリング３１は、低ＣＴＥ構造４４に設けられたリブファスナ開口４９およびファスナリング３１に設けられた位置合せファスナリング開口３２を貫通するようにリブファスナ３４を延在させることによって、低ＣＴＥ構造４４に取付けられてもよい。図５に示されるように、いくつかの応用例では、高ＣＴＥ取付けフレーム２２のフレームリング２３とフレームリブ３０上のファスナリング３１との間に封止ストリップ３６が設けられてもよい。
【００１４】
ＣＴＥが比較的高い構造は、高温にさらされると、ＣＴＥが比較的低い構造４４に対して熱膨張する。熱継手２１のフレームリブ３０によって、熱によって引き起こされる応力が低ＣＴＥ構造４４にかかることなく、低ＣＴＥ構造４４に対する高ＣＴＥ構造の径方向および軸方向の膨張が容易になる。熱継手２１は、熱継手２１の中心軸に対して直角に向けられる剪断荷重ならびに熱継手２１の中心軸に平行に向けられる前部および後部荷重に耐えることができるであろう。したがって、熱サイクリング中の高ＣＴＥ構造と低ＣＴＥ構造４４との間の熱応力を最小限に抑え、したがって、低ＣＴＥ構造４４がセラミックである場合の低ＣＴＥ構造４４の如何なる起こり得る変化も実質的に防ぐ。
【００１５】
次に図７および図８を参照して、この開示の実施例は、図７に示されるような航空機の製造および点検方法７８ならびに図８に示されるような航空機９４の文脈で用いられてもよい。生産開始前には、例示的な方法７８は、航空機９４の仕様および設計８０ならびに材料の調達８２を含んでいてもよい。生産中は、部品および半組立品の製造８４ならびに航空機９４のシステム統合８６が行なわれる。その後、航空機９４は、使用できるようにする９０ために認証および納品８８を経てもよい。航空機９４は、顧客によって使用されている間、（修正、再構成、改装なども含み得る）定期的なメンテナンスおよび点検９０が予定される。
【００１６】
方法７８のプロセスの各々は、システムインテグレータ、第三者および／またはオペレータ（たとえば、顧客）によって行なわれるかまたは実行されてもよい。この説明のために、システムインテグレータは任意の数の航空機製造業者および主要なシステムの下請け業者を含み得るがこれに限定されず、第三者は任意の数のベンダー、下請け業者および供給業者を含み得るがこれに限定されず、オペレータは航空会社、リース会社、軍隊、サービス組織などであってもよい。
【００１７】
図８に示されるように、例示的な方法７８によって生産される航空機９４は、複数のシステム９６を有する機体９８および内装１００を含んでいてもよい。高レベルシステム９６の例は、推進システム１０２、電気システム１０４、油圧システム１０６、および環境システム１０８のうちの１つ以上を含む。任意の数の他のシステムが含まれていてもよい。航空宇宙の例が示されているが、この開示の原理は自動車産業などの他の産業に適用されてもよい。
【００１８】
本明細書において実施される装置は、生産および点検方法７８の１つ以上の段階のいずれかの間に利用され得る。たとえば、生産プロセス８４に対応する部品または半組立品は、航空機９４の使用中に生産される部品または半組立品と類似の態様で製作または製造されてもよい。また、たとえば航空機９４の組立を実質的に速めることによってまたは航空機９４のコストを低減することによって、１つ以上の装置の実施例が生産段階８４および８６の間に利用されてもよい。同様に、たとえばメンテナンスおよび点検９２のためであ
るがそれに限定されない目的で、航空機９４の使用中に１つ以上の装置の実施例が利用されてもよい。
【００１９】
特定の例示的な実施例に関してこの発明を説明してきたが、他の変形例が当業者に想起されるので、具体的な実施例は限定の目的ではなく例示の目的であることを理解すべきである。
また、本発明は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
熱継手であって、
第１の熱膨張係数を有する第１の構造と、
前記第１の熱膨張係数よりも低い第２の熱膨張係数を有する第２の構造と、
前記第１の構造に設けられた複数の熱膨張指状部と、
前記複数の熱膨張指状部からそれぞれ延びる複数の熱膨張フランジと、
前記第２の構造から延び、かつ、前記複数の熱膨張フランジに取付けられたフランジとを備える、熱継手。
（態様２）
前記複数の熱膨張フランジは、前記複数の熱膨張指状部に対して概して垂直な関係でそれぞれ配置される、態様１に記載の熱継手。
（態様３）
前記複数の熱膨張指状部の間の前記第１の構造に設けられた複数の熱膨張スロットをさらに備える、態様１に記載の熱継手。
（態様４）
前記複数の熱膨張フランジをそれぞれ貫通して、および前記フランジを貫通して延びる複数のファスナ開口と、前記複数のファスナ開口をそれぞれ貫通して延びる複数のフランジファスナとをさらに備える、態様１に記載の熱継手。
（態様５）
前記第１の構造は金属を備える、態様１に記載の熱継手。
（態様６）
熱継手であって、
取付けフレームと、
前記取付けフレームから延びる複数のフレームリブと、
前記複数のフレームリブ上にそれぞれ設けられた複数のファスナリングと、
前記複数のファスナリングにそれぞれ設けられた複数のファスナリング開口とを備える、熱継手。
（態様７）
前記取付けフレームは、環状フレームリングと、前記フレームリングから延びる環状フレームフランジとを備える、態様６に記載の熱継手。
（態様８）
熱継手であって、
環状取付けフレームと、
互いに対して角度をなす関係で前記取付けフレームから延びる複数の概して細長いフレームリブと、
前記複数のフレームリブ上にそれぞれ設けられた複数のファスナリングと、
前記複数のファスナリングにそれぞれ設けられた複数のファスナリング開口とを備える、熱継手。
（態様９）
前記取付けフレームは、環状フレームリングと、前記フレームリングから延びる環状フレームフランジとを備える、態様８に記載の熱継手。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＣＴＥが高い構造をＣＴＥが低い構造に取付ける熱継手の例示的な実施例の部分断面斜視図である。
【図２】熱継手の低ＣＴＥ構造側の端面図である。
【図３】熱継手の高ＣＴＥ構造側の端面図である
【図４】熱継手、ならびに熱継手を介して接続された高ＣＴＥ構造および低ＣＴＥ構造の例示的な実施例の側面図である。
【図５】航空機のエンジンノズル（部分断面）に取付けられた熱継手の代替的な例示的な実施例の断面斜視図である。
【図６】図５に示される熱継手の代替的な例示的な実施例の正面図である。
【図７】航空機の生産および点検手法のフロー図である。
【図８】航空機のブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  熱継手，７ａ  熱膨張指状部，８  熱膨張フランジ，１８  フランジ
【図１】
0005317581.tif 000002
【図２】
0005317581.tif 000003
【図３】
0005317581.tif 000004
【図４】
0005317581.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005317581.tif 000007
【図７】
0005317581.tif 000008
【図８】
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