专利名称：螺栓连接器结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及向飞机翼板部分的主体部分结合等，在被要求重量轻且被严格要求结合强度的结合部使用合适的螺栓连接器结构。
背景技术：
在对于拉伸负载和压缩负载而严格要求被结合部件的接合部结合强度的情况下，作为结合机构而使用在负载附加方向配列多个螺栓的螺栓连接器。由多个螺栓来分担向接合部附加的负载。专利文献I就公开有对于飞机翼板等的结合而使用这种螺栓连接器的情况。把使用多个螺栓的现有螺栓连接器结构表示在图7。图7中，螺栓连接器结构100是把两个被结合板材102a和102b以及多个(图7是4个)结合螺栓104a d沿拉伸负载F作用的方向配置。螺栓连接器结构100中，对于配置在中央侧的结合螺栓104b、104c和配置在端侧的结合螺栓104a、104d,则是把向结合部附加的负载向结合部传递的被结合板材的微小挠度量不同，一般是端侧螺栓的分担负载大。把该状态由图3的负载线A表示。在被结合部件的结合部由复合材料构成的情况下，由于复合材料与金属相比延展性小，所以有端侧螺栓的分担负载变大的倾向。因此，即使把结合部进行结合的螺栓数量增力口，也不能使向结合部附加的负载增大。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特表2009-539702号公报
发明内容
发明要解决的问题于是，本发明者们对于能够把向各结合螺栓附加的分担负载平均化的螺栓连接器结构进行了各种讨论。把本发明者们提案的螺栓连接器结构表示在图8。图8中，该螺栓连接器结构110使结合部的被结合板材102a、102b的板厚度越靠近端侧就越薄。由此，能够使各结合螺栓周围的被结合板材102a、102b的弹性模量越靠近端侧就越小。由于使弹性模量变小就能够使被结合部件的刚性变小，所以知道能够使各结合螺栓的分担负载比现有平均化。但由于使被结合板材102a、102b端侧部的板厚度变薄，所以螺栓连接器结构110担心不能满足被结合部件的强度方面等其他的设计基准，且有结合部的形状变复杂，结合部的加工工时增加的问题。特别是在被结合板材是复合材料时，由于复合材料是由多个薄膜板所构成，所以为了利用复合材料来使板厚度变化就需要减少构成复合材料的层合体的数量。由此，使加工更加麻烦，且由于结合部的板厚度变更，所以有可能不能保持强度的对称性等。
于是，本发明者们作为代替方案而使被结合板材102a、102b的宽度尺寸越靠近端侧就越小。由此，能够使被结合部件的弹性模量越靠近端侧就越小，知道能够使各结合螺栓的分担负载同样地平均化。但该螺栓连接器结构也担心在满足强度等设计基准上有障碍。本发明鉴于该现有技术课题而目的在于实现一种螺栓连接器结构，在被结合部件的结合部使各结合螺栓的分担负载平均化，同时满足结合部的设计条件，且加工不麻烦。解决问题的技术方案为了达到该目的，本发明的螺栓连接器结构，在被结合部件的结合部沿负载附加方向，把多个结合螺栓排列状地进行配置而将该结合部结合，其中，把结合部的材质或把向该结合部附加的负载向结合螺栓传递的传递部件的材质，越靠近配置在端侧的结合螺栓则由弹性模量越小的材质构成，以使向各结合螺栓附加的分担负载平均化。本发明中，使被结合部件的结合部材质或把向该结合部附加的负载向结合螺栓传递的传递部件材质的弹性模量随各结合螺栓的不同而变更。即把配置在端侧的结合螺栓的周围区域由弹性模量小的材质构成，使该周围区域的刚性降低。由此，使端侧螺栓的分担负载减少。由于这样能够使各结合螺栓的分担负载平均化，所以能够与结合螺栓的数量成比例地来增大结合部能够传递的负载。且由于与结合部的形状无关系地能够使结合螺栓的分担负载平均化，所以对结合部不需要格外的加工。本发明中，在被结合部件是复合材料时，使结合部的母材中所包含的强化纤维种类或含有量沿负载附加方向变化，以使该结合部的弹性模量沿负载附加方向变化，这样的结构是优选的。由此，在制造复合材料时能够容易付与弹性模量沿负载附加方向连续变化的性质。因此，容易形成能够适用本发明螺栓连接器结构的结合部。本发明中，优选的是，所述传递部件是介于被结合部件的结合部与所述结合螺栓之间的加强板。通过使用弹性模量沿负载附加方向变化的加强板则不需要对被结合部件进行特别的加工，能够使用不考虑弹性模量的被结合部件。因此，能够使螺栓连接器结构简单化且低成本。本发明中，优选的是，所述传递部件是介于被结合部件的结合部与所述结合螺栓之间的套管，向配置在被结合部件端侧的结合螺栓安装套管，该套管的弹性模量比被结合部件小。通过这样仅在端侧螺栓安装弹性模量小的套管，就能够降低端侧螺栓的分担负载。因此，能够使用不考虑弹性模量的被结合部件，且还不需要上述的加强板，能够更加使螺栓连接器结构简单化且低成本。也可以向配置在越靠近被结合部件端侧的端侧螺栓安装弹性模量越小的套管。由此，能够使多个结合螺栓的分担负载更高精度地平均化。发明的效果根据本发明，由于在被结合部件的结合部沿负载附加方向地把多个结合螺栓排列状地进行配置而把该结合部结合，其中，把结合部的材质或把向该结合部附加的负载向结合螺栓传递的传递部件的材质，由配置在越靠近端侧的结合螺栓则弹性模量就越小的材质构成，以使向各结合螺栓附加的分担负载平均化，所以与被结合部件的结合部形状无关系地能够使结合螺栓的分担负载平均化。因此，由于对结合部不需要特别的加工，所以能够实现与设计基准不抵触的螺栓连接器结构。
图1是模式表示本发明第一实施例螺栓连接器结构的说明图；图2是表示上述第一实施例接合部结构的说明图；图3是表示由本发明的螺栓连接器结构引起的螺栓附加负载平均化的线图；图4是模式表示本发明第二实施例螺栓连接器结构的说明图；图5是表示上述第二实施例加强板结构的说明图；图6是模式表示本发明第三实施例螺栓连接器结构的说明图；图7是现有螺栓连接器结构的说明图；图8是本发明者提案的中间技术螺栓连接器结构的说明图。
具体实施例方式以下，使用附图表示的实施例来详细说明本发明。但该实施例所记载的结构零件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别的特定记载，则不是把本发明的范围仅限定于此。(实施例1)按照图1 图3说明本发明的第一实施例。图1是模式表示本实施例螺栓连接器结构10的图。在图1的螺栓连接器结构10中，相互结合的被结合板材12a和12b由复合材料构成。被结合板材12a、12b的结合部14分别由从被结合部件的内侧朝向端侧而弹性模量不同的四个区域T1 T4构成。这些区域的弹性模量是弹性模量E1 (区域T1) >弹性模量E2 (区域T2) >弹性模量E3 (区域T3) >弹性模量E4 (区域T4)的关系。接着，通过图2以被结合板材12a为例来说明被结合板材12a、12b的结合部14的结构。图2中，构成被结合板材12a的复合材料的强化材料是由两种纤维C和G构成。纤维C由极粗线表示，纤维G由比纤维C细的粗线表示。纤维C与纤维G的弹性模量的关系是纤维C >纤维G的关系。例如纤维C是碳素纤维，纤维G是玻璃纤维。通过沿负载附加方向而改变纤维C和纤维G的分配则能够形成弹性模量不同的四个区域I\ T4。纤维C和D被向成为母材的树脂或金属等含浸。被结合部件12b也以与被结合部件12a同样的方法制造。被结合板材12a或12b在分别形成由纤维和母材构成的多个薄膜板后，也可以把这些薄膜板相互贴合来制造，或者也可以不要贴合工序，而是从开始就由具有被结合板材厚度的板状体制造。对于这样制造的被结合板材12a、12b的结合部14而在每个各区域T1 T4分别配置一个结合螺栓16a d，由该结合螺栓来结合结合部14。结合部14被附加有拉伸负载F。该结构的螺栓连接器结构10中，由于越靠近被结合板材12a、12b的端侧就越形成有弹性模量小的区域，所以越靠近端侧则被结合板材12a、12b的刚性就越降低。因此，能够减少配置在端侧的结合螺栓的分担负载。即向各结合螺栓附加的负载成为图3中的负载线B。由于能够这样把各结合螺栓的分担负载平均化，所以能够与结合螺栓的数量成比例地增大能够传递的负载。因此，能够如飞机的机翼和主体的结合部分那样应用在被严格要求结合强度的结合部。在复合材料是把由强化部件和母材构成的多个薄膜板层合粘接形成的情况下，变更板厚度是困难的，在变更了板厚度的情况下，保持强度的对称性是困难的。由于本实施例不需要变更被结合板材12a、12b的板厚度，所以即使使用复合材料也不需要格外的加工。在被结合板材12a、12b是复合材料的情况下，通过改变强化部件即纤维的种类和配合比例，则有沿负载附加方向容易形成弹性模量不同区域的优点。(实施例2)接着，利用图4和图5来说明本发明的第二实施例。本实施例的螺栓连接器结构20在结合部24使用加强板28。被结合板材22a和22b是复合材料，但该复合材料不是像上述第一实施例那样沿负载附加方向来改变弹性模量。而是把两个加强板28分别介于被结合板材22a与各结合螺栓26a d之间以及被结合板材22a、22b与各结合螺栓之间。接着，利用图5说明加强板28的结构。图5中，加强板28由复合材料构成，由与图2所示第一实施例的被结合板材12a、12b同样的方法制造。即在附加拉伸负载F的方向通过改变成为加强材料的纤维的种类和含有比例而构成弹性模量不同的四个区域T1 T4。这些区域的弹性模量是弹性模量E1 (区域T1) >弹性模量E2 (区域T2) >弹性模量E3 (区域T3) >弹性模量E4 (区域T4)的关系。把该结构的两个加强板28这样配置:把弹性模量小的区域T4配置在被结合板材22a、22b的端侧，把弹性模量大的区域T1配置在内侧。拉伸负载F从被结合板材22a、22b经由加强板28而向各结合螺栓26a d传递。但由于分担负载大的端侧结合螺栓是从弹性模量小且刚性小的加强板28来传递负载，所以能够减少分担负载。即向本实施例的各结合螺栓26a d附加的负载成为图3中的负载线B。根据本实施例的螺栓连接器结构20，在能够得到上述第一实施例的作用效果的基础上，由于不需要对构成被结合板材22a、22b的复合材料自身进行加工，所以有制作容易的优点。(实施例3)利用图6来说明本发明的第三实施例。本实施例的螺栓连接器结构30在设置于结合部34的四个结合螺栓36a d中，在介于端侧螺栓36a和36d的螺纹部37与被结合板材32a、32b之间安装有套管38。本实施例的被结合板材32a、32b与上述第二实施例同样地是使用弹性模量不改变的复合材料。套管38由具有比被结合板材32a、32b的弹性模量小的弹性模量的材质构成。在端侧螺栓36a、36d，拉伸负载F是经由套管38向端侧螺栓36a、36d传递。因此，端侧螺栓36a、36d的分担负载如图3中的负载线B那样被减少，向各结合螺栓36a d附加的分担负载被平均化。根据本实施例的螺栓连接器结构30，被结合板材32a、32b不需要使弹性模量变化，是通常的复合材料便可。且还不需要如第二实施例那样使用弹性模量变化的加强板28。由于仅单把比被结合板材32a、32b弹性模量小的套管38安装在端侧螺栓36a、36d便可，所以与上述第一实施例和第二实施例相比，加工最容易。第三实施例是在端侧螺栓36a、36d安装了套管38的结构，但代替之也可以不仅在端侧螺栓36a、36d，而是在内侧螺栓36b和36c也安装套管，且把内侧螺栓36b、36c的套管弹性模量由比端侧螺栓36a、36d的套管38的弹性模量大的材质构成。由此，也能够使各结合螺栓的分担负载平均化。
产业上的利用可能性根据本发明，在把多个结合螺栓配置在负载附加方向的螺栓连接器结构中，由于能够以简单且低成本的机构把各结合螺栓的分担负载平均化，所以能够与螺栓数量成比例地提高结合强度，对于被要求重量轻且被严格要求结合强度的飞机翼部件与主体部分结合等是合适的。
权利要求
1.一种螺栓连接器结构，在被结合部件的结合部沿负载附加方向，把多个结合螺栓排列状地进行配置而将该结合部结合，其特征在于， 把所述结合部的材质或把向该结合部附加的负载向所述结合螺栓传递的传递部件的材质，越靠近配置在被结合部件端侧的结合螺栓则由弹性模量越小的材质构成，以使向各结合螺栓附加的分担负载平均化。
2.如权利要求1所述的螺栓连接器结构，其特征在于，所述被结合部件是复合材料，使结合部的母材中所包含的强化纤维的种类或含有量沿负载附加方向变化，以使该结合部的弹性模量沿负载附加方向变化。
3.如权利要求1或2所述的螺栓连接器结构，其特征在于，所述传递部件是介于被结合部件的结合部与所述结合螺栓之间的加强板。
4.如权利要求1或2所述的螺栓连接器结构，其特征在于，所述传递部件是介于被结合部件的结合部与所述结合螺栓之间的套管，向配置在被结合部件端侧的结合螺栓安装套管，该套管的弹性模量比被结合部件小。
5.如权利要求1或2所述的螺栓连接器结构，其特征在于，所述传递部件是介于被结合部件的结合部与所述结合螺栓之间的套管，向配置在越靠近被结合部件端侧的结合螺栓安装弹性模量越小的套管。
全文摘要
一种螺栓连接器结构。把相互结合的被结合板材(12a、12b)的结合部(14)由多个结合螺栓(16a～d)结合。把结合螺栓(16a～d)配置在附加拉伸负载F的方向。被结合板材(12a、12b)的结合部(14)由弹性模量不同的四个区域T1～T4构成。区域T1～T4的弹性模量是弹性模量E1(区域T1)＞弹性模量E2(区域T2)＞弹性模量E3(区域T3)＞弹性模量E4(区域T4)的关系。由于越是靠近端侧的螺栓(36a、36d)越配置在低弹性区域T1、T4，所以能够把各结合螺栓的分担负载平均化。
文档编号B64C1/00GK103154534SQ20118004933
公开日2013年6月12日 申请日期2011年10月12日 优先权日2010年12月14日
发明者野中吉纪, 柏木圣纮, 阿部俊夫 申请人:三菱重工业株式会社