專利名稱：卡持面板緊固件組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及緊固件，更特別地說，涉及卡持面板緊固件組件。
背景技術：
在某些應用中，期望將螺栓、螺釘或類似物保持(即卡持)到結構上同時提供將螺栓保持于使螺栓的頭部保持離開結構的位置(即處于保持位置(hold-out position))的能力。此外，墊圈已經(jīng)被用作孔襯來保護結構免于緊固件損耗和磨損。所需要的是便于與墊圈一起實現(xiàn)卡持和保持螺栓的緊固件。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，一種緊固件包括具有適于定位在工件的開口內(nèi)的細長柄部分的螺栓，工件具有第一邊和與第一邊相對的第二邊，細長柄部分具有第一端、與第一端相對的第二端、形成在第一端的頭部、具有多個外螺栓螺紋且適于延伸經(jīng)過工件的第二邊的帶螺紋部分、和接近于第二端形成的環(huán)形槽；具有容座和從容座延伸的頭部的上墊圈，上墊圈的頭部具有外表面、內(nèi)表面和形成在內(nèi)表面內(nèi)的環(huán)形凹穴，其中上墊圈適于被安裝在工件的開口內(nèi)；下墊圈，其具有帶有第一端和與第一端相對的第二端的管狀部分、從管狀部分的第一端延伸的向外張開部分和從管狀部分的第二端延伸的基座構件，基座構件包括內(nèi)部部分，其中下墊圈適于安裝在上墊圈內(nèi)，以使得上墊圈的容座的尺寸和形狀適于接納下墊圈的管狀部分，并且上墊圈的頭部的環(huán)形凹穴的尺寸和形狀適于接納下墊圈的向外張開部分；殼體；和容納在殼體內(nèi)的卡環(huán)，其中下墊圈的基座構件的內(nèi)部部分的尺寸和形狀適于接納殼體，并且螺栓的細長柄部分適于安裝在上墊圈和下墊圈內(nèi)，以使得卡環(huán)接合螺栓的環(huán)形凹槽從而卡持螺栓。在一個實施例中，包括上墊圈和下墊圈、卡環(huán)和殼體的墊圈組件將螺栓卡持在工件上，同時提供對螺栓的可靠保持，即使螺栓的頭部保持離開工件的位置。在一個實施例中，螺栓是實心件且無中空部分；并且，因此可以利用螺栓的全部強度。在一個實施例中，卡持面板緊固件可以用于檢查口面板，例如可以在商用或軍用航空器上找到的檢查口面板。在其它實施例中，緊固件可以用于任何類型的合適的面板、結構、或工件，和其它類型的領域和應用中。


參考下面結合附圖對實施例的詳細描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的卡持面板緊固件的分解透視圖；圖IA是圖1所示的卡持面板緊固件使用的螺栓的橫截面圖；圖2A到2D是圖1所示的卡持面板緊固件使用的上墊圈的底和頂透視圖；圖3A到3D是圖1所示的卡持面板緊固件使用的下墊圈的底和頂透視圖；圖4A和4B是圖1所示的卡持面板緊固件使用的卡環(huán)的底和頂透視圖；圖4C是卡環(huán)的另一個實施例的底透視圖；圖5A到5D是圖1所示的卡持面板緊固件使用的殼體的底和頂透視圖；圖6是容納在圖5A到5D所示的殼體內(nèi)的圖4A和4B所示的卡環(huán)的透視圖；圖7是圖1所示的卡持面板緊固件組裝時的橫截面圖，其卡持于工件上，其中螺栓處于完全縮回的保持位置；圖8A和8B是圖7所示的卡持面板緊固件使用的墊圈組件組裝時的四分之一截面圖，但沒有螺栓；圖9A到9C是圖1所示的卡持面板緊固件組裝時的透視圖；圖IOA到IOC是圖9A到9C所示的組裝的卡持面板緊固件的橫截面圖；圖IlA到IlC是圖9A到9C所示的組裝的卡持面板緊固件的四分之一橫截面圖；圖12A到12C是根據(jù)另一實施例的卡特面板緊固件的橫截面圖；圖13A到13D是圖12A到12C所示的卡持面板緊固件使用的墊圈的底和頂透視圖；圖14A到14C是根據(jù)另一實施例的卡持面板緊固件的橫截面圖；圖15A到15D是圖14A到14C所示的卡持面板緊固件使用的墊圈的底和頂透視圖；圖16A和16B是卡持面板緊固件的另一實施例的透視圖；圖17A和17B示出了卡環(huán)和其相關的殼體的另一實施例；圖18A和18B示出了卡環(huán)和其相關的殼體的另一實施例；圖19A和19B示出了卡環(huán)和其相關的殼體的另一實施例；圖20是另一實施例的殼體和滑動爪保持系統(tǒng)的頂透視圖。
具體實施例方式參見圖1，卡持面板緊固件10包括螺栓12和連接到螺栓12上的墊圈組件14。在一個實施例中，墊圈組件14包括上墊圈16、下墊圈18、卡環(huán)20和殼體22。螺栓12和墊圈組件14將在下面進行更詳細的描述。參見圖1A，在一個實施例中，螺栓12包括具有第一端沈和與第一端沈相對的第二端觀的細長的柄部分24，以及形成在第一端沈的頭部30。在一個實施例中，頭部30是埋頭的頭部。在其它實施例中，頭部30可以是凸頭或任何其它本領域公知的頭部形狀和尺寸。在一個實施例中，頭部30包括驅動部分32，其尺寸和形狀適于接納驅動工具，例如扳手、螺絲刀或類似物。在一個實施例中，驅動部分32可為本領域公知的任何形狀和尺寸。在一個實施例中，柄部分M包括基本平滑的圓柱形部分34和具有多個外螺紋38的帶螺紋部分36。在一個實施例中，螺紋38是螺旋形的。在其它實施例中，螺紋38可以包括任何其它類型的本領域公知的螺紋形式。在一個實施例中，不需要包括平滑的圓柱形部分34，并且螺紋38可基本在柄部分M的整個長度延伸。在一個實施例中，帶螺紋部分38包括靠近其第二端觀形成的環(huán)形槽40。在一個實施例中，環(huán)形槽40與螺紋38相符合。在一個實施例中，螺栓12包括在環(huán)形槽40下面并且靠近第二端28的螺紋38。在一個實施例中，環(huán)形槽 40由近乎垂直于螺栓12的縱軸線A-A延伸的第一環(huán)形部分42和與螺栓12的縱軸線A-A 成角度延伸的第二斜面部分44限定。之后將詳細描述環(huán)形槽40的用途和功能。在一個實施例中，螺栓12是鋼制的。在其它實施例中，螺栓12可以由本領域公知的其它合適的材料制造。在另一個實施例中，緊固件10可以包括螺釘或其它本領域公知的銷構件來替代螺栓 12。參見圖2A到2D，在一個實施例中，上墊圈16包括有圓形孔48的管狀容座46和從容座46延伸的頭部50。在一個實施例中，頭部50是向外張開的。在一個實施例中，頭部 50包括外表面52、內(nèi)表面M和在上墊圈16的上端58和下端60中間形成于內(nèi)表面M內(nèi)的環(huán)形凹穴(即下凹部)56。之后將詳細描述凹穴56的用途和功能。在一個實施例中，上墊圈16由不銹鋼制造。在其它實施例中，上墊圈16由鈦或本領域公知的其它合適的材料制造。在另一個實施例中，緊固件10不需要包括上墊圈16，其將在下文描述。參見圖3A到3D，在一個實施例中，下墊圈18包括具有圓形孔64的管狀部分62、 從一端延伸的向外張開部分66和從相對端延伸的圓形基座構件68?；鶚嫾?8包括頂表面70和環(huán)形壓縮壁72，環(huán)形壓縮壁72從頂表面70延伸并且形成內(nèi)部部分74。在一個實施例中，下墊圈18由不銹鋼制造。在其它實施例中，下墊圈18由鈦或本領域公知的其它合適的材料制造。參見圖4A和4B，在一個實施例中，卡環(huán)20包括外環(huán)76，其有外表面78、內(nèi)表面80 和多個從內(nèi)表面80向內(nèi)延伸的彈性梁元件82。在一個實施例中，每個彈性梁元件82包括細長臂84，細長臂84具有整體地連接到外環(huán)76的內(nèi)表面80的第一端86和與第一端86相對的第二自由端88。在一個實施例中，溝槽90形成在每個臂84和外環(huán)76的內(nèi)表面80之間。溝槽90容許彈性梁元件82的偏移。在一個實施例中，每個臂84的形狀是曲線的并且與外環(huán)76同中心地定位。在一個實施例中，外環(huán)76是連續(xù)的。在另一個實施例中，外環(huán)76 不需要是連續(xù)的，并且彈性梁元件82的形狀不是曲線的，它們而是可構造成從外環(huán)76上的一點沿朝著外環(huán)76上的另一點的方向延伸，同時不經(jīng)過卡環(huán)20的中心(圖中未示)。還是參見圖4A和4B，在一個實施例中，臂84的每個自由端88包括突出部分(tab portion) 92。在一個實施例中，每個突出部分92基本上垂直于臂84的相應自由端88并在與臂84的相應自由端88相同的平面內(nèi)延伸。在一個實施例中，壓墊94從每個相應的突出部分92延伸。在一個實施例中，每個壓墊94包括外表面95 (見圖4A)。在一個實施例中， 每個壓墊94沿第二方向垂直于相應的臂84延伸，即與卡環(huán)20所處的平面成90度。在一個實施例中，每個突出部分92—般比相應的彈性梁元件82寬，并且尺寸適于抵抗彈性梁元件82上的剪切載荷作用。在一個實施例中，每個壓墊94比卡環(huán)20的標稱厚度厚。在一個實施例中，中心定位孔96形成在梁元件82的自由端88之間。如下面描述的，孔96的尺寸和形狀適于接納螺栓12。在另一個實施例中，如圖4A和4B所示，卡環(huán)20包括三個彈性梁元件82。在另一個實施例中，如圖4C所示，卡環(huán)20可以包括兩個彈性梁元件82。在另一個實施例中，卡環(huán) 20可以包括一個彈性梁元件82或三個以上彈性梁元件82 (圖中未示)。在一個實施例中， 卡環(huán)20由貝塔鈦合金制造。在另一個實施例中，卡環(huán)20由不銹鋼或現(xiàn)有技術中其它合適的材料制造。參見圖5A到5D，在一個實施例中，殼體22包括第一表面98和與第一表面98相對的第二表面100、從第二表面100延伸的環(huán)形外壁102和從第二表面100延伸且與外壁 102隔開并且同中心的環(huán)形內(nèi)壁104。在一個實施例中，外壁102和內(nèi)壁104形成了環(huán)形通道106。在一個實施例中，中心定位的圓形孔108從第一表面98延伸到第二表面100。在一個實施例中，內(nèi)壁104包括多個貫穿其延伸的窗口 110，每個窗口包括止擋表面112。窗口 110和止擋表面112的用途和功能之后將被描述。在一個實施例中，殼體22由不銹鋼制造。在其它實施例中，殼體22可由現(xiàn)有技術中其它合適的材料制造。參見圖6，在一個實施例中，殼體22具有適于容納卡環(huán)20的尺寸和形狀。在一個實施例中，為了使殼體22將卡環(huán)20容納在通道106內(nèi)，殼體22的外壁102的內(nèi)徑比卡環(huán) 20的外環(huán)76的外徑大。在一個實施例中，當卡環(huán)20被容納在殼體22內(nèi)時，殼體22的每個窗口 110的尺寸和形狀適于容納卡環(huán)20的相應突出部分92。在一個實施例中，卡環(huán)20的壓墊94在殼體22的孔108內(nèi)自由地延伸，而卡環(huán)20的彈性梁元件82的臂84位于環(huán)形通道106內(nèi)并且和殼體22的內(nèi)壁104并列。如下面將更詳細的描述的，在一個實施例中，每個彈性梁元件82可在自由位置至擴張位置之間移動，在自由位置中，卡環(huán)20的每個壓墊94 位于殼體22的相應窗口 110內(nèi)，在擴張位置中，壓墊94的外表面95接觸相應的止擋表面 112。在一個實施例中，溝槽90容許彈性梁元件82的這種運動。因此，在一個實施例中，當彈性梁元件82在其擴張位置時，彈性梁元件82的移動被止擋部分112阻止。在一個實施例中，窗口 110允許突出部分92突出到墊圈組件14的內(nèi)徑內(nèi)部。參見圖7，緊固件10安裝在工件114內(nèi)，工件114具有第一邊116和與第一邊116 相對的第二邊118，以及從第一邊116延伸到第二邊118的孔120。在一個實施例中，工件 114是面板。在一個實施例中，工件114是碳纖維增強結構。在一個實施例中，上墊圈16被插入工件114的孔120中。在一個實施例中，孔120包括埋頭區(qū)域122，埋頭區(qū)域122形成在第一邊116且尺寸和形狀適于容納上墊圈16的頭部50，以便頭部50的頂與工件114的第一邊116齊平。在一個實施例中，為了保護工件114免于磨損和損耗，上墊圈16為孔120 的埋頭孔區(qū)域122加襯。在一個實施例中，緊固件10不需要包括上墊圈16。參見圖7、8A和8B，在一個實施例中，最初并未構造有向外張開部分66(圖中未示)的下墊圈18的管狀部分62從工件114的第二邊118插入上墊圈16的容座46的孔48 內(nèi)。在一個實施例中，上墊圈16的容座46具有適于容納下墊圈18的管狀部分62的尺寸和形狀。在一個實施例中，向外張開部分66通過機械地向外張開或鍛造下墊圈18的管狀部分62的頂部而形成，以便使得向外張開部分66安放于上墊圈16的環(huán)形凹穴56內(nèi)。在一個實施例中，下墊圈18的基座構件68的頂表面70和工件114的第二邊118并列(見圖 7)。接下來，在一個實施例中，如上面描述和圖6所示的，卡環(huán)20和殼體22組裝在一起，并且如圖7所示，組件被插入下墊圈18的內(nèi)部部分74內(nèi)。在一個實施例中，下墊圈18 的基座構件68的內(nèi)部部分74的內(nèi)徑大于殼體22的外徑并且具有適于容納殼體22的尺寸和形狀。在一個實施例中，環(huán)形壓縮壁72的下端73隨后圍繞其周邊被壓縮以將卡環(huán)20和殼體22封裝在下墊圈18的內(nèi)部部分74內(nèi)并且防止卡環(huán)20和殼體22脫出(見圖7)。這樣完成了墊圈組件14的組裝。接下來，參見圖7和9A到9C，在一個實施例中，螺栓12的第二端28從工件114的第一邊116插入墊圈組件14，以便柄M的帶螺紋部分36分別進入上墊圈16和下墊圈18 的孔48、64(孔48、64分別被示出在圖2A和3A中)，直到螺栓12的第二端28到達和接合卡環(huán)20。在一個實施例中，當螺栓12接合卡環(huán)20時，彈性梁元件82從其自由狀態(tài)位置徑向移置且擴張到其擴張位置，以便使螺栓12能夠在卡環(huán)20的孔96內(nèi)移動(示出在圖4A和 4B中)。如上面提到的，在一個實施例中，彈性梁元件82能徑向擴張直到壓墊94接合殼體 22的止擋表面112，以便防止彈性梁元件82移動太遠和永久變形(見圖6)。這樣，在一個實施例中，在突出部分92上的壓墊94的位置被構造成在壓墊接觸窗口 110的止擋表面112 時限制彈性梁元件82移動。在一個實施例中，這提供了當卡環(huán)20容納在墊圈組件14內(nèi)時對彈性梁元件82上的應力的限制。在一個實施例中，卡環(huán)20的外環(huán)76的內(nèi)表面80用作限制彈性梁元件82的偏移的第二限制部(見圖6)。在一個實施例中，如圖7和IlC所示，當螺栓12被推入卡環(huán)20并且壓墊94與螺栓12的環(huán)形槽40接合和對齊時，彈性梁元件82從其擴張位置彈回到其自由狀態(tài)位置。按照這種方式，在一個實施例中，壓墊94接合環(huán)形槽40并駐留在環(huán)形槽40內(nèi)，結果使得螺栓 12被卡持到墊圈組件14。如圖7所示，螺栓12處于完全保持位置。在一個實施例中，螺栓 12的斜面部分44使它能夠通過墊圈組件14進一步插入工件114中以便從工件114的第二邊118暴露螺栓12的帶螺紋部分36，從而接納鎖定構件，例如螺母、卡環(huán)或類似物(圖中未示)。在一個實施例中，螺栓12也能被縮回到保持位置。在一個或多個實施例中，卡環(huán)20 的尺寸和形狀適于幾乎無阻力地滑過螺栓12的帶螺紋部分36。在一個實施例中，第一環(huán)形部分42阻止螺栓12從墊圈組件14脫開。圖IOA到IlC進一步示出了組裝的緊固件10的各種橫截面視圖。在一個實施例中，壓墊94分配支承載荷并且使卡環(huán)20能夠跨騎螺栓12的兩個相鄰的螺紋38并且無阻礙地滑過螺紋38。在一個或多個實施例中，壓墊94的厚度可相對于卡環(huán)20的厚度對稱或者其可與卡環(huán)20的厚度不對稱。在一個實施例中，如上面提到的，緊固件10保證了螺栓12的保持，同時將螺栓12 卡持到墊圈組件14和其所安裝于的工件114。在它的自由狀態(tài)，卡環(huán)20駐留在螺栓12的第二端觀處的環(huán)形槽40內(nèi)以便將螺栓12卡持到墊圈組件14。在一個實施例中，螺紋38 和環(huán)形槽40的相交部分為卡環(huán)20提供了支承表面以限制螺栓12的軸向移動和限制螺栓 12被從墊圈組件14移出。在一個實施例中，螺栓12駐留在“完全縮回位置”，其中螺栓12 處于如下位置在該位置，螺栓12的頭部30在與墊圈組件14相距最大距離處同時還被墊圈組件14卡持到工件114。在一個實施例中，提供對從工件114移除螺栓12的阻力的這種特征通過推動螺栓12而從工件114移除螺栓而測量。在一個實施例中，利用一定量的力，螺栓12自由地從其中螺栓12的頭部30在與工件相距最大距離處的位置軸向地移動到螺栓 12的頭部30接觸墊圈組件14處的位置。在一個實施例中，該力是10磅。然而，在一個實施例中，墊圈組件14將把螺栓12保持固定在任何軸向位置直到使用者施加外力為止。墊圈組件14保持螺栓12固定的能力通常被稱作“螺栓保持”。在一個實施例中，螺栓12是在柄部M中無中空部分的實心件；并且，因此螺栓的全部強度被利用。在一個實施例中，卡環(huán)20具有徑向位移，其能夠在自由狀態(tài)下縮小到等于螺栓12 的帶螺紋部分36的小徑的直徑。在擴張狀態(tài)，一個實施例的卡環(huán)20能夠通過帶螺紋部分 36的大徑。在一個實施例中，卡環(huán)20能夠從自由狀態(tài)移置到擴張狀態(tài)而不超過卡環(huán)20的彈性極限。在一個實施例中，卡環(huán)20保持或者固定它所容納的螺栓12。也就是說，卡環(huán)20 將把螺栓12保持在與卡環(huán)20的中心軸線同中心的位置同時限制螺栓12通過卡環(huán)20的軸向移動。在一個實施例中，使螺栓12通過卡環(huán)20移動需要施加外力克服卡環(huán)20的限制。 在一個實施例中，卡環(huán)20的限制可以通過設定彈性梁元件82的尺寸而調(diào)節(jié)。在一個實施例中，如圖5C和5D所示，殼體22的外壁102具有第一厚度tl，而殼體22的內(nèi)壁104具有第二厚度t2，它們被選擇成支承高壓縮載荷，這在工件114(例如， 面板)薄的時候特別適用。在一個實施例中，當在此使用時，術語“高壓縮載荷”意思是對 3/16" (0.1875英寸)到3/8" (0. 375英寸)尺寸范圍的緊固件施加大約800磅到大約 6500磅范圍的載荷。在一個實施例中，當在此使用時，關于緊固件尺寸的術語“薄”意思是當工件114(例如，面板)的厚度小于緊固件10的名義直徑時的情況。例如，當工件114是薄的并且高壓縮載荷被施加時，工件114朝著鎖定構件(例如，螺母)(圖中未示)偏移。當這種情況發(fā)生時，其擠壓殼體22直到它和卡環(huán)20接觸。結果，卡環(huán)20的臂84保持自由且不喪失能力。在一個實施例中，殼體22的外壁102的厚度tl是在大約0.015英寸(15毫英寸) 到大約0.085英寸(85毫英寸)范圍內(nèi)。根據(jù)另一實施例，厚度tl是在大約0.0215英寸 01.5毫英寸)到大約0. 025英寸(25毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0. 021英寸(21毫英寸)到大約0. 030英寸(30毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0. 0205英寸5毫英寸)到大約0. 035英寸(35毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0. 020英寸(20毫英寸)到大約0. 040英寸(40毫英寸) 范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0.0195英寸(19. 5毫英寸)到大約0.045 英寸(45毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0.0190英寸(19毫英寸) 到大約0.050英寸(50毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0.0185英寸(18. 5毫英寸)到大約0.055英寸(55毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0. 018英寸(18毫英寸)到大約0. 060英寸(60毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0.0175英寸(17. 5毫英寸)到大約0.065英寸(65毫英寸)范圍內(nèi)。 在另一個實施例中，厚度tl是在大約0.0170英寸(17毫英寸)到大約0. 070英寸(70毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0.0165英寸(65毫英寸)到大約0.075 英寸(75毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度tl是在大約0.016英寸(16毫英寸) 到大約0. 080英寸(80毫英寸)范圍內(nèi)。在一個實施例中，殼體22的內(nèi)壁104的厚度t2是在大約0.015英寸(15毫英寸) 到大約0.085英寸(85毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.070英寸 (70毫英寸)到大約0.080英寸(80毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0. 065英寸(65毫英寸)到大約0. 075英寸(75毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中， 厚度t2是在大約0. 060英寸(60毫英寸)到大約0. 072英寸(72毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0. 055英寸(55毫英寸)到大約0. 069英寸(69毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.050英寸(50毫英寸)到大約0.066英寸 (66毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.045英寸(45毫英寸)到大約0.063英寸(63毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.040英寸(40 毫英寸)到大約0.060英寸(66毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約 0. 035英寸(35毫英寸)到大約0. 057英寸(57毫英寸)范圍。在另一個實施例中，厚度t2 是在大約0. 030英寸(30毫英寸)到大約0. 054英寸(M毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.025英寸(25毫英寸)到大約0.051英寸(51毫英寸)范圍內(nèi)。 在另一個實施例中，厚度t2是在大約0. 020英寸(20毫英寸)到大約0. 048英寸(48毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.0195英寸(19. 5寸)到大約0. 045 英寸(45毫英寸)范圍內(nèi)。在另一實施例中，厚度t2是在大約0.019英寸(19毫英寸)到大約0.042英寸(42毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.0185英寸 (18. 5寸)到大約0.039英寸(39毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約 0.018英寸(18毫英寸)到大約0.036英寸(36毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度 t2是在大約0. 0175英寸(17. 5毫英寸)到大約0. 033英寸(33毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.0170英寸(17.0毫英寸)到大約0. 030英寸(33毫英寸) 范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.0165英寸(16. 5毫英寸)到大約0. 027 英寸(27毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.016英寸(16毫英寸) 到大約0.0 英寸( 毫英寸)范圍內(nèi)。在另一個實施例中，厚度t2是在大約0.0155英寸(15. 5毫英寸)到大約0.021英寸(21毫英寸)范圍內(nèi)。應理解，在此描述的緊固件10僅僅是示例性的，并且本領域的技術人員可以進行很多變化和改變而不脫離在此描述的實施例的全部精神和范圍。例如，在一個實施例中，緊固件10不需要包括上墊圈16，下墊圈18能直接連接到工件114。在這點上，參見圖12A到 12C和13A到13D，在一個實施例中，卡持面板緊固件210包括螺檢212、單件式墊圈215、卡環(huán)220和殼體222。緊固件210的結構和功能類似于上面描述的緊固件10，除了墊圈215 通過向外張開部分266直接連接到工件314外(見圖3A到3D)。在另一個實施例中，參見圖14A到14C和15A到15D，卡持面板緊固件410包括螺栓412、盤形構件415、卡環(huán)420和殼體422。緊固件410的結構和功能類似于上面描述的緊固件10，除了沒有墊圈并且構件 415直接連接到工件514的第二邊518外。在一個實施例中，構件415能由其它形狀和尺寸構成。在另一個實施例中，構件415通過膠結、粘結、焊接、機械手段，例如鉚釘或其它緊固件，或現(xiàn)有技術中已知的其它合適的緊固和固定手段而連接到工件514。在另一個實施例中，緊固件10不需要包括上和下墊圈16、18和殼體22。在這點上，在圖16A和16B所示的實施例中，卡環(huán)20能以上面描述的方式直接連接到螺拴12。在這點上，卡環(huán)20的外環(huán)76的內(nèi)表面80限制了梁元件82的偏移。圖17A和17B示出了卡環(huán)520、殼體522和連接到殼體522的蓋523的實施例。參見圖17A，在一個實施例中，卡環(huán)520包括三個分開并且獨特的曲線形狀的懸臂584，每個懸臂584包括具有V形接合構件594的第一端586和與第一端586相對且具有U形鉤構件 589的第二端588。在一個實施例中，殼體522包括圓形外壁602和與外壁602同中心且隔開的圓形內(nèi)壁604。在一個實施例中，外壁602和內(nèi)壁604形成圓形通道606。在一個實施例中，內(nèi)壁604包括多個延伸通過其的窗口 610，而外壁604包括多個形成在其中的T形溝槽611。在一個實施例中，殼體522包括相互等距定位的三個窗口 610和相互等距定位的三個溝槽611。參見圖17B，在一個實施例中，卡環(huán)520的每個壁584被容納在殼體522的通道606內(nèi)。在這點上，每個鉤構件589接合殼體522的對應的溝槽611，而每個接合構件 594駐留在相應的窗口 610中。在一個實施例中，當螺栓(例如上述螺栓1 接合卡環(huán)520時，為了使螺栓12能夠在卡環(huán)520內(nèi)移動，臂584的第一端586從自由狀態(tài)位置徑向地移置并擴張到擴張位置 (圖中未示)。在螺栓12插入過程中，臂584的第二端588通過卡環(huán)520的鉤構件589和殼體522的溝槽611接合而被固定就位。當螺栓12被推入卡環(huán)520并且接合構件594接合且對齊螺栓12的環(huán)形槽40時，臂584從它們的擴張位置彈回它們自由狀態(tài)位置(圖中未示)。按照這種方式，接合構件594的頂點接合且駐留在螺栓12的環(huán)形槽40內(nèi)，因此使得螺栓12被卡持(圖中未示)。圖18A和18B示出了卡環(huán)720和殼體722的一個實施例。參見圖18A，在一個實施例中，卡環(huán)720包括一對獨特的曲線形狀的懸臂784，每個懸臂784包括第一端786和與第一端786相對的第二端788、內(nèi)表面789和從內(nèi)表面789延伸且位于第一端786和第二端788之間的突出部分792。在一個實施例中，壓墊794從每個突出部分792延伸。在一個實施例中，殼體722包括圓形外壁802和一對與外壁802相隔開且同中心的V形的圓形內(nèi)壁804。在一個實施例中，外壁802和內(nèi)壁804形成一對月牙形的通道806。在一個實施例中，內(nèi)壁804包括一對延伸穿過其的窗口 810。在一個實施例中，每個窗口 810包括止擋表面812。參見圖18B，在一個實施例中，卡環(huán)720的每個臂784被容納在殼體722的相應的通道806內(nèi)。在這點上，臂784的內(nèi)表面789接合內(nèi)壁804，而每個突出部分792駐留在相應的窗口 810內(nèi)。在一個實施例中，當螺栓(例如螺栓1 接合卡環(huán)720時，為了使螺栓12能在卡環(huán)720內(nèi)移動，臂784朝著外壁802移置(圖中未示)。在一個實施例中，臂784 —直移置到壓墊794接合殼體722的止擋表面812，以便防止臂784移動太遠并永久變形(圖中未示)。在一個實施例中，當螺栓12被推入卡環(huán)720并且壓墊794與螺栓12的環(huán)形槽40接合并對齊時，臂784彈回到其自由狀態(tài)位置。按照這種方式，壓墊794接合并駐留在螺栓12 的環(huán)形槽40內(nèi)，因此使得螺栓12被卡持。圖19A和19B示出了卡環(huán)920和殼體922的一個實施例。參見圖19A，在一個實施例中，卡環(huán)920包括一對分離且獨特的曲線形狀的懸臂984，每個懸臂984包括具有鉤構件987的第一端986和與第一端986相對的、具有從其延伸的突出部分992的第二端988。 在一個實施例中，壓墊994從每個突出部分992延伸。在一個實施例中，殼體922包括圓形外壁1002和一對與外壁1002隔開的弧形內(nèi)壁1004。在一個實施例中，內(nèi)壁1004互相偏置開。在一個實施例中，外壁1002和內(nèi)壁1004形成通道1006。在一個實施例中，內(nèi)壁1004 包括一對延伸通過其的窗口 1010。在一個實施例中，每個窗口 1010包括止擋表面1012。在一個實施例中，一對沿直徑方向相對的突出部1003從外壁1002的內(nèi)表面延伸并進入通道 1006。參見圖19B，在一個實施例中，卡環(huán)920的每個臂984被容納在殼體922的通道1006 內(nèi)。在這點上，臂984的內(nèi)表面989接合內(nèi)壁1004，同時每個突出部分992駐留在相應的窗口 1010內(nèi)。在一個實施例中，每個鉤構件987接合相應的內(nèi)壁1004的一端和殼體922的一個突出部1003。
在一個實施例中，當螺栓(例如螺栓1 接合卡環(huán)920時，為了使螺栓12能夠在卡環(huán)920內(nèi)移動，臂984的第一端986從自由狀態(tài)位置徑向地移置并擴張到擴張位置(圖中未示)。在螺栓12插入過程中，臂984的第二端988通過卡環(huán)920的鉤構件987的接合而被固定就位。在一個實施例中，臂984 —直移置到壓墊994接合殼體922的止擋表面1012， 以便防止臂982移動太遠并永久變形(圖中未示)。在一個實施例中，當螺栓12被推入卡環(huán)920并且壓墊994與螺栓12的環(huán)形槽40接合并對齊時，臂984彈回到其自由狀態(tài)位置。 按照這種方式中，壓墊994接合并駐留在螺栓12的環(huán)形槽40內(nèi)，因此使得螺栓12被卡持。圖20示出了殼體1122的一個實施例，其包括圓形外壁1202和與外壁1202隔開的圓形內(nèi)壁1204。在一個實施例中，外壁1202和內(nèi)壁1204形成了通道1206。在一個實施例中，內(nèi)壁1204包括多個延伸通過其的窗口 1210。在一個實施例中，殼體1122包括多個可滑動地定位在窗口 1210內(nèi)的T形爪1215。在一個實施例中，每個爪1215包括壓墊1194。 在一個實施例中，每個爪1215包括適于接納彈簧1199的孔1197，該彈簧抵靠著外壁1202 的內(nèi)表面定位。在一個實施例中，當螺栓(例如螺栓1 接合殼體1122時，為了使螺栓能夠在殼體1122內(nèi)移動，爪1215被移置并且朝著外壁1202向外滑動(圖中未示)。在一個實施例中，爪1215—直移置到爪1215接合外壁1202的內(nèi)表面(圖中未示)。在一個實施例中，當螺栓12被推入殼體1122并且壓墊1194與螺栓12的環(huán)形槽40接合和對齊時，爪1215向內(nèi)彈回，并且壓墊1194接合且駐留在螺栓12的環(huán)形槽40內(nèi)，因此使得螺栓12被卡持(圖中未示)。所有這些變化和改變被包括在隨附的權利要求書限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種緊固件，包括具有適于定位在工件的開口內(nèi)的細長柄部分的螺栓，工件具有第一邊和與第一邊相對的第二邊，細長柄部分具有第一端、與第一端相對的第二端、形成在第一端的頭部、具有多個外螺栓螺紋且適于延伸經(jīng)過工件的第二邊的帶螺紋部分、和接近于第二端形成的環(huán)形槽；具有容座和從容座延伸的頭部的上墊圈，上墊圈的頭部具有外表面、內(nèi)表面和形成在內(nèi)表面內(nèi)的環(huán)形凹穴，其中上墊圈適于安裝在工件的開口內(nèi)；下墊圈，該下墊圈具有帶有第一端和與第一端相對的第二端的管狀部分、從管狀部分的第一端延伸的向外張開部分和從管狀部分的第二端延伸的基座構件，基座構件包括內(nèi)部部分，其中下墊圈適于安裝在上墊圈內(nèi)，從而使得上墊圈的容座的尺寸和形狀適于接納下墊圈的管狀部分，并且上墊圈的頭部的環(huán)形凹穴的尺寸和形狀適于接納下墊圈的向外張開部分；殼體；和容納在殼體內(nèi)的卡環(huán)，其中下墊圈的基座構件的內(nèi)部部分的尺寸和形狀適于接納殼體和卡環(huán)，并且其中螺栓的細長柄部分適于安裝在上墊圈和下墊圈內(nèi)，以使得卡環(huán)接合螺栓的環(huán)形槽從而卡持螺栓。
2.根據(jù)權利要求1所述的緊固件，其中螺栓的細長柄部分的環(huán)形槽由大致垂直于螺栓的縱軸線延伸的環(huán)形部分和與螺栓的縱軸線成角度地延伸的斜面部分限定，其中環(huán)形部分防止螺栓從卡環(huán)脫開。
3.根據(jù)權利要求2所述的緊固件，其中卡環(huán)包括具有外表面和內(nèi)表面的外環(huán)和從外環(huán)的內(nèi)表面延伸的至少一個彈性梁元件，其中當螺栓接合卡環(huán)時，為了使螺栓能夠移動通過卡環(huán)，所述至少一個彈性梁元件從自由位置徑向地移置和擴張到擴張位置，并且其中當卡環(huán)與螺栓的環(huán)形槽接合和對齊時，所述至少一個彈性梁元件彈回到其自由位置。
4.根據(jù)權利要求3所述的緊固件，其中所述至少一個彈性梁元件包括細長臂，所述細長臂具有連接到外環(huán)的內(nèi)表面的第一端和與細長臂的第一端相對的自由的第二端，其中所述至少一個彈性梁元件的臂和外環(huán)的內(nèi)表面之間形成溝槽。
5.根據(jù)權利要求4所述的緊固件，其中卡環(huán)的所述至少一個彈性梁元件包括形成在細長臂的第二端的突出部分。
6.根據(jù)權利要求5所述的緊固件，其中殼體包括外壁、內(nèi)壁、形成在內(nèi)壁和外壁之間的通道和中心定位的孔，其中殼體的通道的尺寸和形狀適于接納卡環(huán)以使得卡環(huán)的外環(huán)的外表面和殼體的外壁并列，并且卡環(huán)的所述至少一個彈性梁元件和殼體的外壁并列。
7.根據(jù)權利要求6所述的緊固件，其中所述至少一個彈性梁元件包括多個彈性梁元件。
8.根據(jù)權利要求7所述的緊固件，其中所述多個彈性梁元件的細長臂每個都是曲線形狀。
9.根據(jù)權利要求7所述的緊固件，其中殼體包括形成在內(nèi)壁內(nèi)的多個窗口，其中每個窗口包括止擋表面，并且其中殼體的每個窗口的尺寸和形狀適于接納卡環(huán)的相應的彈性梁元件的突出部分。
10.根據(jù)權利要求9所述的緊固件，其中卡環(huán)的每個突出部分包括壓墊，其中當所述多個彈性梁元件處于其擴張位置時，每個壓墊接觸殼體的相應的止擋表面。
11.根據(jù)權利要求10所述的緊固件，其中每個壓墊垂直于其相應的彈性梁元件的臂延伸。
12.根據(jù)權利要求11所述的緊固件，其中每個突出部分基本上垂直于其相應的彈性梁元件的臂的自由端延伸并且與其相應的彈性梁元件的臂的自由端處于相同平面內(nèi)。
13.根據(jù)權利要求12所述的緊固件，其中下墊圈的基座構件包括環(huán)形壓縮壁，其中環(huán)形壓縮壁限定了基座構件的內(nèi)部部分，并且其中環(huán)形壓縮壁適于被圍繞其周邊壓縮以便將卡環(huán)和殼體封裝在基座構件的內(nèi)部部分內(nèi)。
14.根據(jù)權利要求1所述的緊固件，其中螺栓的帶螺紋部分適于接納鎖定構件。
15.根據(jù)權利要求1所述的緊固件，其中螺栓的帶螺紋部分包括在環(huán)形槽下面接近螺栓的第二端的外螺紋。
16.根據(jù)權利要求1所述的緊固件，其中螺栓的環(huán)形槽與螺栓的外螺栓螺紋相符和。
17.根據(jù)權利要求1所述的緊固件，其中工件是面板。
18.一種緊固件，包括具有適于定位在工件的開口內(nèi)的細長柄部分的螺栓，工件具有第一邊和與第一邊相對的第二邊，細長柄部分具有第一端和與第一端相對的第二端、形成在第一端的頭部、具有多個外螺栓螺紋且適于延伸經(jīng)過工件的第二邊的帶螺紋部分、和接近于第二端形成的環(huán)形槽；具有容座、從容座一端延伸的頭部和從容座的相對端延伸的基座構件的墊圈，基座構件包括內(nèi)部部分，其中墊圈適于安裝在工件的開口內(nèi)； 殼體；和容納在殼體內(nèi)的卡環(huán)，其中墊圈的基座構件的內(nèi)部部分的尺寸和形狀適于接納殼體和卡環(huán)，并且其中螺栓的細長柄部分適于安裝在墊圈內(nèi)，以使得卡環(huán)接合螺栓的環(huán)形槽從而卡持螺栓。
19.根據(jù)權利要求18所述的緊固件，其中卡環(huán)包括具有內(nèi)表面的外環(huán)和從內(nèi)表面延伸的至少一個彈性梁元件，其中當螺栓接合卡環(huán)時，所述至少一個彈性梁元件從自由位置徑向地移置和擴張到擴張位置從而使螺栓能夠移動通過卡環(huán)，并且其中當卡環(huán)與螺栓的環(huán)形槽接合和對齊時，所述至少一個彈性梁元件彈回到其自由位置。
20.一種緊固件，包括具有適于定位在工件的開口內(nèi)的細長柄部分的螺栓，工件具有第一邊和與第一邊相對的第二邊，細長柄部分具有第一端、與第一端相對的第二端、形成在第一端的頭部、具有多個外螺栓螺紋且適于延伸經(jīng)過工件的第二邊的帶螺紋部分、和接近于第二端形成的環(huán)形槽；具有內(nèi)部部分的殼體；和容納在殼體的內(nèi)部部分內(nèi)的卡環(huán)，其中螺栓的細長柄部分適于穿過殼體安裝，以使得卡環(huán)接合螺栓的環(huán)形槽從而卡持螺栓。
21.根據(jù)權利要求20所述的緊固件，其中卡環(huán)包括具有內(nèi)表面的外環(huán)和從內(nèi)表面延伸的至少一個彈性梁元件，其中當螺栓接合卡環(huán)時，所述至少一個彈性梁元件從自由位置徑向地移置和擴張到擴張位置從而使螺栓能夠移動通過卡環(huán)，并且其中當卡環(huán)與螺栓的環(huán)形槽接合和對齊時，所述至少一個彈性梁元件彈回到其自由位置。
22.—種緊固件，包括具有適于定位在工件的開口內(nèi)的細長柄部分的螺栓，工件具有第一邊和與第一邊相對的第二邊，細長柄部分具有第一端和與第一端相對的第二端、形成在第一端的頭部、具有多個外螺栓螺紋且適于延伸經(jīng)過工件的第二邊的帶螺紋部分、和接近于第二端形成的環(huán)形槽；卡環(huán)，其中卡環(huán)與螺栓的環(huán)形槽接合和對齊從而卡持螺栓。
23.根據(jù)權利要求22所述的緊固件，其中卡環(huán)包括具有內(nèi)表面的外環(huán)和從內(nèi)表面延伸的至少一個彈性梁元件，其中當螺栓接合卡環(huán)時，所述至少一個彈性梁元件從自由位置徑向地移置和擴張到擴張位置從而使螺栓能夠移動通過卡環(huán)，并且其中當卡環(huán)與螺栓的環(huán)形槽接合和對齊時，所述至少一個彈性梁元件彈回到其自由位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種緊固件，其包括螺栓和連接到螺栓上用于緊固工件的墊圈組件。墊圈組件包括上墊圈、連接到上墊圈的下墊圈、卡環(huán)和將卡環(huán)容納在下墊圈內(nèi)的殼體。上墊圈被插入位于工件一邊的孔內(nèi)，并且下墊圈通過在工件相對邊的孔而連接到上墊圈?？ōh(huán)被插入下墊圈且被殼體封裝。螺栓被插入墊圈細件，并且卡環(huán)接合螺栓，以使得從卡環(huán)的多個相應的彈性梁元件延伸的多個壓墊駐留在螺栓的環(huán)形槽內(nèi)。墊圈組件將螺栓卡持在工件上，同時提供對螺栓的可靠保持。
文檔編號F16B2/22GK102364132SQ20111027486
公開日2012年2月29日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權日2010年6月14日
發(fā)明者E·弗利亞斯, F·科森扎, L·海洛克, R·平海羅 申請人:美鋁公司