説明

ケース及び取付用ボス

【課題】補機7のケース軸方向(前後方向)の取付位置の自由度を高めつつ、ファンケース1の軽量化を十分に図ること。
【解決手段】
強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成された筒状のケース本体9と、ケース本体9の外周面に配設された取付用ボス21と、を具備し、取付用ボス21は、底面がケース本体の外周面に接合されかつ強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成されたボス基体23と、ボス基体23に埋設されかつ金属により構成されかつ頂面に補機7を取付可能なネジ穴27が設けられたインサート25と、を備えたこと。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外側に補機等の付属機器を取付可能な筒状のファンケース等のケース、及びケースの外側に付属機器を取付けるための取付用ボスに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、航空機エンジンの分野において、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料(FRP)が軽量で高強度を有する素材として注目されており、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料を構成材料としかつ外側に補機を取付可能な筒状のファンケースについて種々の開発がなされている(特許文献1参照)。そして、先行技術に係るファンケースの内容は、次のようになる。
【0003】
先行技術に係るファンケースは、筒状のケース本体を具備しており、このケース本体は、炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料により構成されている。また、ケース本体の外周面におけるケース軸方向の中間側には、補機を取付けるための環状の中間フランジが全周(ケース本体の外周面の全周)に亘って一体形成されており、この中間フランジは、炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料により構成されてあって、中間フランジは、補機を取付可能な取付穴等の取付部を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国公開特許第2008−0118683号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、補機のケース軸方向の取付位置の自由度を高めるには、中間フランジのケース軸方向の形成箇所(形成個数)を増やす必要がある。一方、中間フランジのケース軸方向の形成箇所を増やすと、中間フランジが軽量な複合材料により構成されているものの、中間フランジがケース本体の外周面の全周に亘って一体形成されていることもあって、全部の中間フランジの総重量が増大して、ファンケースの軽量化を図ることが困難なる。
【0006】
つまり、補機のケース軸方向の取付位置の自由度を高めつつ、ファンケースの軽量化を図ることは困難であるという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のケース等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】
本発明の第1の特徴は、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料を構成材料とし、外側に付属機器を取付可能な筒状のケース(筒ケース)において、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成された筒状のケース本体と、前記ケース本体の外周面に配設され、前記付属機器を取付けるための取付用ボスと、を具備し、前記取付用ボスは、底面(裏面)が前記ケース本体の外周面に接合され、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成されたボス基体と、前記ボス基体に埋設され、金属により構成され、頂面(表面)に前記付属機器を取付可能な取付部が設けられたインサートと、を備えたことを要旨とする。
【0009】
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲の記載において、「ケース」とは、航空機エンジンのファンケースのみならず、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料を構成材料とした筒状のケースを含む意である。また、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたこと、又は形成されたことを含む意である。
【0010】
第1の特徴によると、前記ボス基体が強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成され、前記ボス基体に頂面に金属により構成された前記インサートが埋設され、前記インサートの頂面に前記付属機器を取付可能な前記取付部が設けられているため、前記取付用ボスに対する前記付属機器の取付強度を確保した上で、前記取付用ボスのケース軸方向の配設箇所を増やしても、全部の前記取付用ボスの総重量の増大を十分に抑えることができる。
【0011】
本発明の第2の特徴は、ケースの外側に付属機器を取付けるための取付用ボスにおいて、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成されたボス基体と、前記ボス基体に埋設され、金属により構成され、頂面(表面)に前記付属機器を取付可能な取付部が設けられたインサートと、を具備したことを要旨とする。
【0012】
第2の特徴によると、第1の特徴による作用と同様の作用を奏する。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、前記取付用ボスに対する前記付属機器の取付強度を確保した上で、前記取付用ボスのケース軸方向の配設箇所を増やしても、全部の前記取付用ボスの総重量の増大を十分に抑えることができるため、前記付属機器のケース軸方向の取付位置の自由度を高めつつ、前記ケースの軽量化を十分に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】図1(a)は、図1(b)を上から見た図、図1(b)は、本発明の実施形態に係るファンケースの要部を示す断面図である。
【図2】図2(a)は、本発明の実施形態に係る取付用ボスの断面図、図2(b)は、本発明の実施形態に係る取付用ボスのインサートの平面図、図2(c)は、本発明の実施形態に係る取付用ボスのインサートの正面図である。
【図3】図3は、図4における矢視部IIIの拡大図である。
【図4】図4は、航空機エンジンの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の実施形態について図1から図4を参照して説明する。なお、図面中、「FF」は、前方向、「FR」は、後方向をそれぞれ指してある。
【0016】
図4に示すように、本発明の実施形態に係る筒状のファンケース1は、航空機エンジン3に用いられ、航空機エンジン3における複数のファンブレード5を覆うものである。また、ファンケース1は、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料(FRP)を構成材料とし、外側に補機(付属機器の一例)7を取付可能になっている。以下、本発明の実施形態に係るファンケース1の構成等について詳細に説明する。
【0017】
図3に示すように、ファンケース1は、筒状のケース本体9を具備しており、このケース本体9は、炭素繊維,アラミド繊維,又はガラス繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂,フェノール樹脂,又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料により構成されている。具体的には、ケース本体9の形状に対応する成形面を有したマンドレル(図示省略)を用い、マンドレルの成形面にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を予め含浸させた炭素繊維等の強化繊維の織物(図示省略)又はロービング(図示省略)を巻付けて成形体(図示省略)を形成し、成形体を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させることにより製作されるものである。
【0018】
ケース本体9の前側周縁には、環状のフロントフランジ11が一体形成されており、このフロントフランジ11は、ファンケース1の前側に配設されたエンジンカウル13に複数のフロント接合ボルト(図示省略)によって接合可能である。また、ケース本体9の後側周縁には、環状のリアフランジ15が一体形成されており、このリアフランジ15は、ファンケース1の後側に配設されたリアケース17に複数のリア接合ボルト(図示省略)によって接合可能である。
【0019】
ケース本体9の外周面には、取付ボルト19によって補機7を取付けるための複数の取付用ボス21が配設されており、各取付用ボス21の具体的な構成は、次のようになる。
【0020】
図1(a)(b)及び図2(a)に示すように、取付用ボス21は、円錐台状のボス基体23を備えており、このボス基体23の底面(裏面)は、ケース本体9の外周面にエポキシ系接着剤等の接着剤を介して接合されている。また、ボス基体23は、炭素繊維,アラミド繊維,又はガラス繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂,フェノール樹脂,又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料により構成されており、複数の層シートSを厚み方向に積層した積層構造になっている。なお、ボス基体23が円錐台状を呈する代わりに、角錐状又は円柱状等を呈するようにしても構わない。
【0021】
取付用ボス21の中央部には、ピン状のインサート25が埋設されており、このインサート25は、ステンレス鋼等の金属により構成されている。また、インサート25の頂面(表面)には、取付ボルト19と螺合可能なネジ穴27が形成されており、このネジ穴27は、取付ボルト19によって補機7を取付可能な取付部としての機能を有している。なお、取付ボルト19は、補機7の取付フランジ7fに形成した貫通穴7hに挿通可能である。
【0022】
図2(b)(c)に示すように、インサート25の外周面の底面側部分には、インサート25の底面側に向かって拡径するテーパ部29が形成されており、このテーパ部は、ボス基体23に対する抜け止めを行う抜け止め部としての機能を有している。なお、インサート25の外周面の底面側部分にテーパ部29が形成される代わりに、インサート25の底面側周縁に抜け止め部としての環状の鍔部が形成されるようにしても構わない。
【0023】
インサート25の外周面の底面側部分には、一対の切欠部31が対称的に形成されており、一対の切欠部31は、ボス基体23に対する回止めを行う回止め部としての機能を有している。なお、インサート25の外周面の底面側部分に切欠部31が形成される代わりに、インサート25の外周面に回止め部としての平坦部が形成されるようにインサート25が角柱状(例えば四角柱状)を呈するようにしても構わない。
【0024】
図1(a)(b)に示すように、ケース本体9の外周面には、円形状の複数(1つのみ図示)のカバー33が対応する取付用ボス21を覆うようにエポキシ系接着剤等の接着剤を介して設けられており、各カバー33は、炭素繊維,アラミド繊維,又はガラス繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂,フェノール樹脂,又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料により構成されている。また、各カバー33の中央部には、取付ボルト19が通過可能な通孔35が形成されている。
【0025】
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
【0026】
ボス基体23が炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料により構成され、ボス基体23に頂面にステンレス鋼等の金属により構成されたインサート25が埋設され、インサート25の頂面に補機7を取付可能な取付部としてのネジ穴27が形成されているため、取付用ボス21に対する補機7の取付強度を十分に確保した上で、取付用ボス21のケース軸方向(前後方向)の配設箇所を増やしても、全部の取付用ボス21の総重量の増大を十分に抑えることができる。特に、ボス基体23が炭素繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材料により構成されているため、ボス基体23がステンレス鋼等の金属により構成される場合に比べて、全部の取付用ボス21の総重量の増大をより一層抑えることができる。
【0027】
インサート25の外周面の底面側部分に抜け止め部としてテーパ部29が形成され、インサート25の外周面の底面側部分に回止め部としての一対の切欠部31が形成されているため、ボス基体23に対するインサート25の接合強度(埋設強度)を十分に高めることができる。
【0028】
ケース本体9の外周面にカバー33が取付用ボス21を覆うように設けられているため、ケース本体9に対する取付用ボス21の接合強度(取付強度)を十分に高めることができる。
【0029】
従って、本発明の実施形態によれば、取付用ボス21に対する補機7の取付強度を十分に確保した上で、取付用ボス21のケース軸方向の配設箇所を増やしても、全部の取付用ボス21の総重量の増大を十分に抑えることができるため、補機7のケース軸方向の取付位置の自由度を高めつつ、ファンケース1の軽量化を十分に図ることができる。
【0030】
また、ボス基体23に対するインサート25の接合強度、及びケース本体9に対する取付用ボス21の接合強度を十分に高めることができるため、補機7の取付状態を安定させて、ファンケース1からの補機7の離脱を確実に防止することができる。
【0031】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものでなく、例えば、ファンケース1に適用した思想をファンケース1以外の筒状のケースに適用する等、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
【符号の説明】
【0032】
1 ファンケース
3 航空機エンジン
5 ファンブレード
7 補機
7f 取付フランジ
7h 貫通穴
9 ケース本体
S 層シート
11 フロントフランジ
15 リアフランジ
19 取付ボルト
21 取付用ボス
23 ボス基体
25 インサート
27 ネジ穴(取付部)
29 テーパ部(抜け止め部)
31 切欠部(回止め部)
33 カバー
35 通孔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料を構成材料とし、外側に付属機器を取付可能な筒状のケースにおいて、
強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成された筒状のケース本体と、
前記ケース本体の外周面に配設され、前記付属機器を取付けるための取付用ボスと、を具備し、
前記取付用ボスは、
底面が前記ケース本体の外周面に接合され、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成されたボス基体と、
前記ボス基体に埋設され、金属により構成され、頂面に前記付属機器を取付可能な取付部が設けられたインサートと、を備えたことを特徴とするケース。
【請求項2】
前記インサートの外周面に前記ボス基体に対する抜け止めを行う抜け止め部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のケース。
【請求項3】
前記インサートの外周面に前記ボス基体に対する回止めを行う回止め部が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のケース。
【請求項4】
前記ケース本体の外周面に前記ボス基体を覆うように設けられ、強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成されたカバーと、を具備したことを特徴とする請求項1〜請求項3のうちのいずれかの請求項に記載のケース。
【請求項5】
航空機エンジンに用いられ、前記航空機エンジンにおける複数のファンブレードを覆うものであることを特徴とする請求項1〜請求項4のうちのいずれかの請求項に記載のケース。
【請求項6】
ケースの外側に付属機器を取付けるための取付用ボスにおいて、
強化繊維と熱硬化性樹脂との複合材料により構成されたボス基体と、
前記ボス基体に埋設され、金属により構成され、頂面に前記付属機器を取付可能な取付部が設けられたインサートと、を具備したことを特徴とする取付用ボス。
【請求項7】
前記インサートの外周面に前記ボス基体に対する抜け止めを行う抜け止め部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の取付用ボス。
【請求項8】
前記インサートの外周面に前記ボス基体に対する回止めを行う回止め部が設けられていることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の取付用ボス。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−256829(P2011−256829A)
【公開日】平成23年12月22日(2011.12.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−134049(P2010−134049)
【出願日】平成22年6月11日(2010.6.11)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【出願人】(500302552)株式会社IHIエアロスペース (298)