特許 7207879 電磁効果（ＥＭＥ）締め具用の二重保護内側シールワッシャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-10

(45)【発行日】2023-01-18

(54)【発明の名称】電磁効果（ＥＭＥ）締め具用の二重保護内側シールワッシャ

(51)【国際特許分類】

   F16B 43/00 20060101AFI20230111BHJP

   F16J 15/06 20060101ALI20230111BHJP

   B64C 1/00 20060101ALI20230111BHJP

   B64D 45/02 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

F16B43/00 C

F16J15/06 M

B64C1/00 A

B64D45/02

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018128231

(22)【出願日】2018-07-05

(65)【公開番号】P2019060490

(43)【公開日】2019-04-18

【審査請求日】2021-06-16

(31)【優先権主張番号】15/714,131

(32)【優先日】2017-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(74)【代理人】

【識別番号】100163522

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 晋平

(74)【代理人】

【識別番号】100154922

【弁理士】

【氏名又は名称】崔 允辰

(72)【発明者】

【氏名】ショーン・ディー・モーデン

(72)【発明者】

【氏名】ピーター・エー・コロナド

(72)【発明者】

【氏名】リチャード・ピー・ウィットロック

(72)【発明者】

【氏名】ハフトム・ワイ・デサレン

(72)【発明者】

【氏名】ジュリー・エム・ドレクスラー

【審査官】児玉 由紀

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５１１８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０７０２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０３１７０７０１（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０６２３４２４３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】実開平０４－０７３６１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５７－０９６８１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－２２６６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４５－０２４７３４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１５－０９０２１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｂ １／００－ １／７０

Ｂ６４Ｃ １／００－９９／００

Ｂ６４Ｄ １／００－４７／０８

Ｂ６４Ｆ １／００－ ５／６０

Ｂ６４Ｇ １／００－９９／００

Ｆ１６Ｂ ２３／００－４３／０２

Ｆ１６Ｊ １５／００－１５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二重保護内側シールワッシャであって、
誘電体コーティング（５９）を有し、外径（１４）および内径（１６）を有する半径方向外側金属部（１２）と、
内径（２２）および外径（２０）を有し、境界面（４２）で前記半径方向外側金属部（１２）にしまりばめで係合する半径方向内側ポリマー部（１８）であって、前記半径方向外側金属部（１２）の前記内径（１６）が前記半径方向内側ポリマー部（１８）の前記外径（２０）を取り囲み、前記半径方向内側ポリマー部が、孔（６４）に近接する構造体（６２）の表面に係合するために少なくとも１つのテーパ圧縮面（２４、３０）を有するとともに、締め具システム要素上の対合面（８２、７８）に係合するために締め具要素接触面（２６、５６）を有する、半径方向内側ポリマー部と
を備え、前記締め具システム要素のトルキングが、前記少なくとも１つのテーパ圧縮面を圧縮して、前記締め具システム要素および前記構造体によって作られる接合部における前記半径方向内側ポリマー部に所定の圧力を引き起こす、
二重保護内側シールワッシャ。

【請求項2】

前記少なくとも１つのテーパ圧縮面が、前記半径方向内側ポリマー部の内径（ＩＤ）に近接する初期接触面（３２、４４）を備える、請求項１に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項3】

前記少なくとも１つのテーパ圧縮面が、前記初期接触面から前記半径方向内側ポリマー部の外径（ＯＤ）まで延伸するテーパセグメント（３８、４８）をさらに備える、請求項２に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項4】

前記締め具システム要素がナット（８０）であり、前記締め具要素接触面が第２のテーパ圧縮面を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項5】

前記締め具システム要素が締め具（６６）であり、前記締め具要素接触面が、前記締め具上の対合面（７８）の相補的係合のために構成された係合面（５６）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項6】

前記対合面がフィレットであり、前記係合面が、前記フィレットに係合するために相補的半径を有するフィレット外面を備える、請求項５に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項7】

前記半径方向内側ポリマー部が、曲げ強さ１６ｋｓｉ～３０ｋｓｉおよび圧縮強さ１８ｋｓｉ～４０ｋｓｉを有する高強度ポリマーを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項8】

前記高強度ポリマーが、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、３０％ガラス充填ＰＡＩ、３０％ガラス充填ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、２０％ガラス充填ＰＥＥＫ、１０％ガラス充填ＰＥＥＫ、無充填ＰＥＥＫ、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、またはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）から選択される、請求項７に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項9】

前記少なくとも１つのテーパ圧縮面の圧縮寸法が０．０１０＋０．００５－０．０００インチである、請求項７または８に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項10】

前記半径方向内側ポリマー部の３０％～７５％の体積圧縮が前記接合部における圧力上昇を引き起こす、請求項７から９のいずれか一項に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項11】

前記誘電体コーティングが、１００ボルト／ミルを超える絶縁破壊電圧を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項12】

前記誘電体コーティングが、フェノール系塗料またはエポキシ樹脂系塗料である、請求項１１に記載の二重保護内側シールワッシャ。

【請求項13】

締め具システムであって、
ヘッド、シャフトおよびねじ端部を有する締め具であって、前記シャフトおよび前記ねじ端部が、構造体の孔に受容されるように構成される、締め具と、
前記ねじ端部上に受容されるナットと、
前記ヘッドと前記構造体の第１の表面の間で前記シャフト上に受容される第１の二重保護内側シールワッシャであって、
誘電体コーティングを有し、外径（１４）および内径（１６）を有する半径方向外側金属部と
内径（２２）および外径（２０）を有し、境界面で前記半径方向外側金属部にしまりばめで係合する半径方向内側ポリマー部であって、前記半径方向外側金属部（１２）の前記内径（１６）が前記半径方向内側ポリマー部（１８）の前記外径（２０）を取り囲む半径方向内側ポリマー部と
を有し、前記半径方向内側ポリマー部が、前記孔に近接する前記第１の表面に係合するためにテーパ圧縮面を有するとともに、前記締め具ヘッド上の対合面に係合するために締め具要素接触面を有する、第１の二重保護内側シールワッシャと、
前記構造体の第２の表面と前記ナットの間で前記シャフト上に受容される第２の二重保護内側シールワッシャであって、
誘電体コーティングを有する半径方向外側金属部と
境界面で前記半径方向外側金属部にしまりばめで係合する半径方向内側ポリマー部と
を有し、前記半径方向内側ポリマー部が、前記孔に近接する構造体の表面に係合するための第１のテーパ圧縮面と前記ナットの表面に係合するための第２のテーパ圧縮面とを有する、第２の二重保護内側シールワッシャと、
を備え、
前記締め具および前記ナットのトルキングが、前記第１の二重保護内側シールワッシャの前記テーパ圧縮面と前記第２の二重保護内側シールワッシャの前記第１のテーパ圧縮面および前記第２のテーパ圧縮面とを圧縮して、前記締め具、前記ナットおよび前記構造体によって作られる接合部における前記第１の二重保護内側シールワッシャの前記半径方向内側ポリマー部および前記第２の二重保護内側シールワッシャの前記半径方向内側ポリマー部に所定の圧力を引き起こす、
締め具システム。

【請求項14】

前記テーパ圧縮面、前記第１のテーパ圧縮面および前記第２のテーパ圧縮面がそれぞれ、前記半径方向内側ポリマー部の内径（ＩＤ）に近接する初期接触面を備える、請求項１３に記載の締め具システム。

【請求項15】

前記テーパ圧縮面、前記第１のテーパ圧縮面および前記第２のテーパ圧縮面がそれぞれ、前記初期接触面から前記半径方向内側ポリマー部の外径（ＯＤ）まで延伸するテーパセグメントをさらに備える、請求項１４に記載の締め具システム。

【請求項16】

前記半径方向内側ポリマー部が、曲げ強さ１６ｋｓｉ～３０ｋｓｉおよび圧縮強さ１８ｋｓｉ～４０ｋｓｉを有する高強度ポリマーを備える、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の締め具システム。

【請求項17】

前記テーパ圧縮面の圧縮寸法が０．０１０＋０．００５－０．０００インチである、請求項１６に記載の締め具システム。

【請求項18】

接合部における電磁効果保護を高める方法であって、
締め具を、誘電体コーティングを有する半径方向外側金属部と少なくとも１つの圧縮面および前記締め具に係合するための係合面を有する半径方向内側ポリマー部とを有する締め具側二重保護内側シールワッシャに通して挿入するステップと、
前記締め具のシャフトを構造体の孔に挿入するステップであって、前記締め具側二重保護内側シールワッシャが、前記圧縮面で前記孔に隣接する前記構造体の第１の表面に係合する、ステップと、
誘電体コーティングを有する半径方向外側金属部と第１の圧縮面および第２の圧縮面を有する半径方向内側ポリマー部とを有するナット側二重保護内側シールワッシャを前記締め具のねじ端部で受容するステップであって、前記第１の圧縮面が前記孔に隣接する前記構造体の第２の表面に係合する、ステップと、
前記締め具の前記ねじ端部上にナットを受容して前記第２の圧縮面に係合するステップと、
前記締め具側二重保護内側シールワッシャの前記少なくとも１つの圧縮面と前記ナット側二重保護内側シールワッシャの前記第１の圧縮面および前記第２の圧縮面とを圧縮して前記接合部における所定の圧力上昇を引き起こすために、前記ナットおよび前記締め具にトルクを与えるステップと、
を含む、方法。

【請求項19】

トルクを与える前記ステップが、
前記少なくとも１つの圧縮面を圧縮して、ポリマーが流れるための利用可能空間がもはやなくなり、さらなる圧縮が前記接合部における所定の圧力上昇を引き起こすまで、前記締め具のシャフトに内向きの力を、前記半径方向外側金属部の内径に外向きの力を、前記締め具上の対合面フィレットおよび前記構造体の前記第１の表面に対して横方向に力を及ぼすために前記締め具側二重保護内側シールワッシャの前記半径方向内側ポリマー部を押しやるステップ
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

トルクを与える前記ステップが、
前記第１の圧縮面および前記第２の圧縮面を圧縮して、ポリマーが流れるための利用可能空間がもはやなくなり、さらなる圧縮が前記接合部における所定の圧力上昇を引き起こすまで、前記締め具の前記シャフトに内向きの力を、前記半径方向外側金属部の内径に外向きの力を、前記ナットおよび前記構造体の前記第２の表面に対して横方向に力を及ぼすために前記ナット側二重保護内側シールワッシャの前記半径方向内側ポリマー部を押しやるステップ
をさらに含む、請求項１８または１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の諸実施形態は、一般に、雷保護を向上させるための締め具の密封に関し、より詳細には、ワッシャと一体化したポリマー／エラストマーシールを有するワッシャの実施形態に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機の複合構造は、有意な重量減少および性能向上をもたらす。しかしながら、特に外板または表面当て物において複合物の導電性が低下すると、特に金属締め具が使用される場所では、雷保護に関する電磁効果（ＥＭＥ）に関して問題を引き起こすことがある。

【0003】

炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）構造体に落雷すると、電流のかなりの部分が締め具を通って近くの構造体に入ることがある。電気エネルギーが２つの表面の間を通るときに、接触抵抗加熱が材料を破壊し、孔の中に、または締め具とナットとの間の空間に熱ガス（またはプラズマ）を発生させることがある。発生圧力が十分大きいと、ガスは低圧経路を見つけ、締め具システムから漏れ出ることがある。この経路は、突出する締め具ヘッドの下の表面にある場合がある。こうして漏れるガスは、ガスが漏れるときに金属部品（締め具または構造体）を浸食するほど熱くなり、粒子または液滴を生成することがある。

【0004】

締め具ヘッドの外面と構造体または締め具スリーブとの間にアーク放電が起こることもある。落雷の電気エネルギーが構造接合部間を伝導されると、このエネルギーは金属締め具を通過する。いくつかの締め具の突出する締め具ヘッドは、締め具ヘッド縁部とヘッドと接触している構造体との間でアーク放電を受けている。アーク放電は、締め具ヘッドと構造体との間に、あるいは、スリーブ付き締め具が使用されている場合は締め具ヘッドとスリーブとの間に存在することがある。

【0005】

従来技術における好ましい一解決法が、予め成形されたシーラントキャップの使用である。シーラントキャップは特別に製造されなければならず、締め具ヘッドの個別洗浄および準備を含む多くの設置ステップが必要になる。シーラントキャップは、液体シーラントを使用して締め具ヘッドに設置され、次いで、液体シーラントは硬化しなければならない。これらの従来技術の解決法は、望ましくない追加のコストおよび重量をもたらす可能性がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

例示的な諸実施形態は二重保護内側シールワッシャを提供し、二重保護内側シールワッシャは、誘電体コーティングを有する半径方向外側金属部と境界面で金属部にしまりばめで係合する半径方向内側ポリマー部とを使用している。ポリマー部は、孔に近接する構造体の表面に係合するために少なくとも１つのテーパ圧縮面を有し、さらに、締め具システム要素上の対合面に係合するために締め具要素接触面を有する。締め具要素のトルキングが少なくとも１つの圧縮面を圧縮して、締め具要素および構造体によって作られる接合部内のポリマー部に所定の圧力を引き起こす。

【0007】

締め具システムが諸実施形態によって受け入れられ、ヘッド、シャフトおよびねじ端部を有する締め具が構造体の孔に受容される。ナットがねじ端部上に受容され、ヘッドと構造体の第１の表面の中間でシャフト上に受容される第１の二重保護内側シールワッシャが、誘電体コーティングを有する半径方向外側金属部、および、境界面で半径方向外側金属部にしまりばめで係合する半径方向内側ポリマー部を有する。ポリマー部は、孔に近接する第１の表面に係合するためにテーパ圧縮面を有するとともに、締め具ヘッド上の対合面に係合するために締め具要素接触面を有する。構造体の第２の表面とナットの中間でシャフト上に受容される第２の二重保護内側シールワッシャが、誘電体コーティングを有する半径方向外側金属部、および、境界面で半径方向外側金属部にしまりばめで係合する半径方向内側ポリマー部を有する。ポリマー部は、孔に近接する構造体の表面に係合する第１のテーパ圧縮面とナットの表面に係合する第２のテーパ圧縮面とを有する。締め具およびナットのトルキングが、第１の二重保護内側シールワッシャのテーパ圧縮面と第２の二重保護内側シールワッシャの第１のテーパ圧縮面および第２のテーパ圧縮面とを圧縮して、締め具、ナットおよび構造体によって作られる接合部内の第１の二重保護内側シールワッシャの半径方向内側ポリマー部および第２の二重保護内側シールワッシャの半径方向内側ポリマー部に所定の圧力を引き起こす。

【0008】

諸実施形態は、接合部内の電磁効果保護を高める方法を可能にする。締め具が、半径方向外側金属部と少なくとも１つの圧縮面および締め具に係合するための係合面を有する半径方向内側ポリマー部とを有する締め具側二重保護内側シールワッシャに通して挿入される。締め具のシャフトが構造体の孔に挿入されて、二重保護内側シールワッシャは、圧縮面で孔に隣接する構造体の第１の表面に係合する。半径方向外側金属部と第１の圧縮面および第２の圧縮面を有する半径方向内側ポリマー部とを有するナット側二重保護内側シールワッシャは締め具のねじ端部の上方に受容され、第１の圧縮面は孔に隣接する構造体の第２の表面に係合する。ナットが締め具のねじ端部上に受容されて第２の圧縮面に係合する。次いで、ナットおよび締め具は、締め具側二重保護内側シールワッシャの少なくとも１つの圧縮面とナット側二重保護内側シールワッシャの第１の圧縮面および第２の圧縮面とを圧縮して接合部内に所定の圧力上昇を引き起こすために、トルクを与えられる。

【0009】

論じられている形態、機能、および利点は、本発明の様々な実施形態で独立に実現することができる、あるいは他の実施形態では組み合わされてもよく、かかる形態、機能、および利点のさらなる詳細は、下記の説明および図面を参照して理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】二重保護内側シールワッシャの例示的な一実施形態の上面図である。

【図2】ナット側二重保護内側シールワッシャの図形表示図である。

【図3】締め具側二重保護内側シールワッシャの上方斜視図である。

【図4】締め具側二重保護内側シールワッシャの下方斜視図である。

【図5】ナット側二重保護内側シールワッシャの断面斜視図である。

【図6】ナット側二重保護内側シールワッシャの詳細断面図である。

【図7】締め具側二重保護内側シールワッシャの断面斜視図である。

【図8】締め具側二重保護内側シールワッシャの詳細断面図である。

【図9】締め具およびナットと共に締め具側二重保護内側シールワッシャおよびナット側二重保護内側シールワッシャを使用した締め具システムを有する例示的な接合部の断面図である。

【図10】角度ずれした孔を有する例示的な接合部の断面図である。

【図11】角度ずれした孔を有する例示的な接合部の詳細図である。

【図12】ＥＭＥ保護を高めるために接合部内に締め具およびナットを密封する方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書に記載の諸実施形態は、締め具のナット側とヘッド側の両方に適用される二重保護内側シールワッシャを提供する。二重保護内側シールワッシャは、半径方向外側金属部とこの金属部の内径の中にプレスばめされた半径方向内側ポリマー部とを使用している。金属部は高誘電性コーティングを使用している。ポリマー部は内径の肉厚部でテーパ状になっており、この肉厚部は、締め具システム要素（締め具およびナット）にトルクを与えることによって引き起こされる圧縮を受けて変形してシールを作り出す。ポリマー部のテーパの寸法決定では、締め具システムおよび構造体によって作られる接合部が締め付けられた場合に、ポリマーが流れるための利用可能空間がもはやなくなり、さらなる圧縮が接合部において所定の圧力上昇を引き起こすまで、ポリマー部は、締め具のシャンクに内向きの力を、金属部の内径（ＩＤ）に外向きの力を、締め具ヘッドもしくはナット表面および構造体に対して横方向に力を作用させるものとする。ポリマー部は、非圧縮性流体として働いて締め具システム（締め具およびナット）の表面と構造体の表面との間に高圧ゾーンを作る状態に圧縮される。ワッシャの直径サイズを基準にして３０％～７５％の体積圧縮で、ポリマー部における所望の特性を実現する。ポリマー部の圧力は構造接合部に波面を作り出す。孔に沿って外方へ約０．０１０インチの構造体は、構造体、ワッシャの金属部および締め具本体だけが取り残されるまで、接合部における圧力をわずかに散逸してほとんどの力を含んでいる。この増大した力ゾーン／圧力波は、落雷時に増大する高エネルギー発生を含んでいる。締結された接合部の増大した力ゾーンは、雷が引き起こす圧力上昇の力ゾーンよりも大きい。電気エネルギーが消散し接合部が冷え始めると、雷による圧力は通気されることなく弱まる。

【0012】

落雷または他のＥＭＥ事象の間、金属部のコーティングの高誘電性材料は、シール付近の要素間のアーク放電を妨げる。落雷は、締め具の孔に熱ガス／プラズマを発生させる。接合部のポリマー部および隣接要素による局所的高圧接触が、シールを通り過ぎる熱ガス／プラズマの漏れに耐える。さらに、高圧ガスが締め具と構造体の孔との間から漏れようとすると、ガスは、ポリマー部および圧縮ポリマー部によって作られた高圧ゾーンに接触して圧力スパイクを引き起こし、圧力スパイクは複合構造体に亀裂を発生させることができる。二重保護内側シールワッシャが存在しないと、そうした亀裂は構造体の近傍で起こり、表面に達したときに、構造体がまだ白熱している（熱い）間にガスを逃がすことができる。シールによって生成される高接触圧力は、表面近傍の亀裂を妨げるのを支援する。したがって、亀裂は構造体のより深いところで起きるので、表面に達する数が減少し、ガスが表面に達するための亀裂内の移動距離がさらに長くなり、ガスは抜ける前に冷却することが可能になる。

【0013】

図面を参照すると、図１は、二重保護内側シールワッシャ１０の例示的な一実施形態を示す。外径（ＯＤ）１４および内径（ＩＤ）１６を有する半径方向外側金属部１２が、外径２０および内径２２を有する半径方向内側ポリマー部１８を取り囲む。

【0014】

ナット側二重保護内側シールワッシャ１０ａが図２に示されており、ポリマー部１８ａ上の対称テーパ面２４、２６を使用しており（後でより詳細に説明する）、一方のテーパ面はナット表面に接触し、他方のテーパ面は構造体の表面に接触する。締め具側二重保護内側シールワッシャ１０ｂが図３に示されており、締め具接触面を示しているのに対して、図４は構造接触面を示している。ポリマー部１８ｂは、締め具接触側にフィレット接触面２８を有し（後でより詳細に説明する）、構造体接触側にテーパ面３０を有する（後でより詳細に説明する）。

【0015】

ナット側二重保護内側シールワッシャの実施形態の詳細が図５および図６に示されている。二重保護内側シールワッシャ１０ａのポリマー部１８ａの対称テーパ面２４、２６は、ポリマー部のＩＤに近接しかつ径方向幅３４を有する初期接触面３２を使用している。テーパセグメント３８は、境界面４２で厚さ３６を有する金属部１２にしまりばめで係合するために、ポリマー部１８ａの厚さが初期接触面３２から半径方向外側に圧縮寸法４０だけ減少する。例示的な諸実施形態では、ポリマー部１８ａの成形されたままのＯＤは、所望の保持力を与えるために、金属部１２のＩＤ１６よりも０．００００インチ～０．００５０インチ大きい。

【0016】

例示的な諸実施形態では、ポリマー部１８ａは、曲げ強さ１６ｋｓｉ～３０ｋｓｉおよび圧縮強さ１８ｋｓｉ～４０ｋｓｉを有する高強度ポリマーを使用している。適切なポリマーの例は、Ｓｏｌｖａｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓから市販されているＴｏｒｌｏｎ（登録商標）などのポリアミドイミド（ＰＡＩ）、３０％ガラス充填ＰＡＩ、３０％ガラス充填ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、２０％ガラス充填ＰＥＥＫ、１０％ガラス充填ＰＥＥＫ、無充填ＰＥＥＫ、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、またはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を含む。高強度ポリマー例では、例示的な圧縮寸法４０は０．０１０＋０．００５－０．０００インチであり、初期接触幅３４は、例示的な諸実施形態では０．０１５＋－０．００５インチである。ポリマー部ＩＤ ２２と金属部ＩＤ １６の比は、変化するワッシャサイズに対して１．２～１．３である。厚さ３６は、前述の通り接合部における所定の圧力を確立するために圧縮寸法４０を基準にして実質的に一定の体積圧縮ファクタを与えるように設定される。

【0017】

締め具側二重保護内側シールワッシャ１０ｂの詳細が図７および図８に示されている。ナット側ワッシャとは異なり、締め具側二重保護内側シールワッシャ１０ｂは、構造体の表面を径方向幅４６を有する初期接触面４４に係合させるために（後でより詳細に説明する）、第１のテーパ面３０を有するポリマー部１８ｂを使用している。テーパセグメント４８は、境界面５４で厚さ５２を有する金属部１２にしまりばめで係合するために、ポリマー部１８ｂの厚さが初期接触面４４から半径方向外側に圧縮寸法５０だけ減少する。例示的な諸実施形態では、ポリマー部１８ｂの成形されたままのＯＤは、所望の保持力を与えるために、金属部１２のＩＤ１６よりも０．００００インチ～０．００５０インチ大きい。半径５８を有するフィレット係合面５６が、締め具ヘッド上のフィレットなどの対合面の相補的係合を可能にするために、ポリマー部１８ｂ上に設けられる（後でより詳細に説明する）。例示的な諸実施形態では、半径５８は、対合締め具上のフィレットの半径より小さい０．０００１インチ～０．０３００インチである（後でより詳細に説明する）。半径５８はヘッドフィレット７８までのボルトシャンクの半径より小さいので（続いて図９に関して論じる）、２つの境界面の間に締め代および圧縮を作り出す。

【0018】

例示的な諸実施形態では、ポリマー部１８ｂは、ナット側ワッシャに関して上述したように、例示的な圧縮寸法５０が０．０１０＋０．００５－０，０００インチであり、初期接触幅４６が０．０１５＋－０．００５インチである同等の高強度ポリマーを使用している。ポリマー部ＩＤ ２２と金属部ＩＤ １６の比は、変化するワッシャサイズに対して１．２～１．３である。厚さ５２は、フィレット上のフィレット外面５６の反応を用いて前述の通り接合部における所定の圧力を確立するために締め具圧縮寸法５０を基準にして実質的に一定の体積圧縮ファクタを与えるように設定される。

【0019】

テーパセグメント３８および４８は、例示的な諸実施形態では直線として示されているが、代替実施形態では曲線状または弓状でもよい。

【0020】

ナット側二重保護内側シールワッシャ１０ａおよび締め具側二重保護内側シールワッシャ１０ｂでは共に、誘電体コーティング（図面に要素５９として表されている）がワッシャの金属部１２の全表面に塗布される。誘電体コーティングは、１００ボルト／ミルを超える絶縁破壊電圧をもたらす。例示的な諸実施形態では、厚さ０．０００２インチ～０．００１０インチのフェノール系塗料またはエポキシ樹脂系塗料や２度塗りで塗布して厚さ０．０００５インチ～０．００２０インチにしたエポキシ樹脂系塗料などの誘電体が使用されている。典型的な好ましい硬化性有機誘電体コーティングは、１つまたは複数の可塑剤、ポリテトラフルオロエチレンなどの他の有機成分、およびアルミニウム粉末などの無機添加物と混合されたフェノール樹脂を有する。これらのコーティング成分は、所望の塗布粘稠性をもたらす量で存在する適切な溶媒に溶解されることが好ましい。いくつかの実施形態によれば、コーティング材料は、エタノール、トルエン、およびメチルエチルケトンの混合物である溶媒に溶解される。典型的な噴霧可能なコーティング溶液は、溶媒としての約３０重量％エタノール、約７重量％トルエン、および約４５重量％メチルエチルケトンと、コーティング材料としての約２重量％クロム酸ストロンチウム、約２重量％アルミニウム粉末、および残りのフェノール樹脂および可塑剤と、を有する。少量のポリテトラフルオロエチレンが随意に添加されてもよい。１つの適切なコーティングが、ＬＩＳＩ Ａｅｒｏｓｐａｃｅから市販されているＨＩ－ＫＯＴＥ（商標）１である。ＨＩ－ＫＯＴＥ（商標）１コーティング材料は、通常、３５０～４５０°Ｆの高温で１時間～４時間かけて硬化される。さらに重い元素は、例示的な一実施形態では次の重量％の量で存在する、すなわちＡｌ、８２．４重量％、Ｃｒ、２．９重量％、Ｆｅ、０．１重量％、Ｚｎ、０．７重量％、およびＳｒ、１３．９重量％で存在する。

【0021】

完成した締め具システム６０が図９に示されており、孔６４を有する構造体６２（各図面に単一要素として示されているが、複数の層または接合された構造要素でもよい）内に接合部を作り出す。ねじ端部７２を有するシャフト７０にヘッド６８が取り付けられている締め具６６が、構造体６２の第１の表面７４に係合する締め具側二重保護シールワッシャ１０ｂと第２の表面７６に係合するナット側二重保護シールワッシャ１０ａとを貫通して延伸する。締め具側二重保護シールワッシャ１０ｂのフィレット外面５６は、締め具ヘッド６８とシャフト７０の境界面でフィレット７８と係合するために相補的半径を有する。ナット８０がねじ端部７２上に係合され、ナット側二重保護シールワッシャ１０ａを表面８２に係合させる。前述の通り、締め具システム６０のトルキングは、締め具６６のフィレット７８を締め具側二重保護シールワッシャ１０ｂ上のフィレット外面５６に係合させるとともに、初期接触面４４を構造体表面７４に係合させるのに対して、ナット側二重保護シールワッシャ１０ａの対称テーパ面２４、２６上の初期接触面３２はそれぞれ、構造体表面７６およびナット表面８２に係合する。ポリマー部の圧縮は、締め具システム６０によって作られる接合部において所定の圧力上昇を引き起こす。前述した誘電体コーティング５９は、締め具システム６０の金属表面と構造体表面７４、７６との間にバリヤを提供し、それによってナット、ワッシャ、または締め具ヘッドおよび構造体の縁部でのアーク放電を妨げる。

【0022】

締め具側二重保護シールワッシャ１０ｂのポリマー部１８ｂ上のフィレット外面５６により、締め具６６のフィレットを収容するために孔６４を皿もみする必要がなくなる。

【0023】

さらに、二重保護シールワッシャ１０ａ、１０ｂの幾何学的構成により、締め具システム６０が孔６４の角度ずれを吸収することが可能になる。図１０および図１１に見られるように、接合部の孔の垂直に対する許容差は、孔が延伸している構造体６２に対して角度８６を有する角度ずれした孔８４をもたらす可能性がある。この角度オフセットは、孔８４の中に締め具シャフト７０を心合わせすることにより、締め具システム６０内に相補的オフセット角度８８をもたらす。典型的な許容できる孔の角度公差は約２°であるのに対して、締め具側二重保護内側シールワッシャ１０ｂおよびナット側二重保護内側シールワッシャ１０ａの例示的な諸実施形態は、ポリマーシール部１８ａ、１８ｂのテーパセグメント３８および４８の寸法決定に基づいてシール有効性を得るための所要の圧縮を維持しながら、最大で７°の角度オフセットを許容する。

【0024】

二重保護内側シールワッシャについて開示される諸実施形態は、図１２に示されているＥＭＥ保護を高める方法を可能にする。締め具６６が、半径方向外側金属部１２と少なくとも１つの圧縮面３０および締め具６６に係合するための係合面２８を有する半径方向内側ポリマー部１８ｂとを有する締め具側二重保護内側シールワッシャ１０ｂに通して挿入される、ステップ１２０２。締め具シャフト７０は構造体６２の孔６４に挿入され、二重保護内側シールワッシャ１０ｂは、圧縮面３０で孔６４に隣接する構造体の第１の表面７４に係合する、ステップ１２０４。半径方向外側金属部１２と第１の圧縮面２４および第２の圧縮面２６を有する半径方向内側ポリマー部１８ａとを有するナット側二重保護内側シールワッシャが締め具６６のねじ端部７２の上方に受容されて、第１の圧縮面２４は孔６４に隣接する構造体の第２の表面７６に係合する、ステップ１２０６。ナット８０が締め具のねじ端部７２上に受容され、第２の圧縮面２６に係合する、ステップ１２０８。ナットおよび締め具は、締め具側二重保護内側シールワッシャの圧縮面の少なくとも一方を圧縮するためにトルクを与えられ、ステップ１２１０、ナット側二重保護内側シールワッシャの第１の圧縮面および第２の圧縮面を圧縮するためにトルクを与えられ、ステップ１２１２、一方または両方の圧縮面３０の圧縮は、ポリマーが流れるための利用可能空間がもはやなくなり、さらなる圧縮が接合部において所定の圧力上昇を引き起こすまで、締め具のシャンクに内向きの力を、金属部のＩＤに外向きの力を、締め具ヘッド６８上の対合面フィレット７８および構造体の第１の表面７４に対して横方向に力を及ぼすためにポリマー部１８ｂを押しやり、第１の圧縮面２４および第２の圧縮面２６の圧縮は、ポリマーが流れるための利用可能空間がもはやなくなり、さらなる圧縮が接合部において所定の圧力上昇を引き起こすまで、締め具６６のシャフト７０に内向きの力を、金属部のＩＤに外向きの力を、表面８２にあるナット８０および構造体６２の第２の表面７６に対して横方向に力を及ぼすためにポリマー部１８ａを押しやる、ステップ１２１４。

【0025】

本発明の様々な実施形態を特許法によって必要とされる通り詳細に説明してきた今、当業者なら、本明細書で開示される特定の実施形態に対する変更および置換を認識するであろう。かかる変更は、下記の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲および意図内にある。

【符号の説明】

【0026】

１０ 二重保護内側シールワッシャ
１０ａ ナット側二重保護内側シールワッシャ
１０ｂ 締め具側二重保護内側シールワッシャ
１２ 半径方向外側金属部
１４ 外径（ＯＤ）
１６ 内径（ＩＤ）
１８ 半径方向内側ポリマー部
１８ａ 半径方向内側ポリマー部、ポリマーシール部
１８ｂ 半径方向内側ポリマー部、ポリマーシール部
２０ 外径
２２ 内径
２４ 対称テーパ面、第１の圧縮面
２６ 対称テーパ面、第２の圧縮面
２８ フィレット接触面、係合面
３０ テーパ面、圧縮面
３２ 初期接触面
３４ 径方向幅、初期接触幅
３６ 厚さ
３８ テーパセグメント
４０ 圧縮寸法
４２ 境界面
４４ 初期接触面
４６ 径方向幅、初期接触幅
４８ テーパセグメント
５０ 締め具圧縮寸法
５２ 厚さ
５４ 境界面
５６ フィレット係合面、フィレット外面
５８ 半径
５９ 誘電体コーティング
６０ 締め具システム
６２ 構造体
６４ 孔
６６ 締め具
６８ 締め具ヘッド
７０ 締め具シャフト
７２ ねじ端部
７４ 第１の表面、構造体表面
７６ 第２の表面、構造体表面
７８ ヘッドフィレット、対合面フィレット
８０ ナット
８２ 表面、ナット表面
８４ 孔
８６ 角度
８８ 相補的オフセット角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】