(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースの開口に配置されるように構成された細長の軸部を有するボルトであって、ワークピースは、第１側面と、第１側面の反対側の第２側面とを有し、細長の軸部は、第１端部と、第１端部の反対側の第２端部と、第１端部に形成されたヘッドと、複数の雄ネジ山を有しており、ワークピースの第２側面を過ぎ延びるように構成されたネジ部と、第２端部の近くに形成された環状溝とを有するボルトと、
レセプタクルと、レセプタクルから延びるヘッドとを有する上側グロメットであって、上側グロメットのヘッドは、外表面と、内表面と、内表面に形成された環状ポケットとを有しており、上側グロメットは、ワークピースの開口に装着されるように構成されている上側グロメットと、
第１端部と、第１端部の反対側の第２端部とを有する筒状部と、筒状部の第１端部から延びるフレア部と、筒状部の第２端部から延びており、内側部分を有するベース部材とを備えており、上側グロメットに装着されるよう構成された下側グロメットであって、上側グロメットのレセプタクルは、下側グロメットの筒状部を受け入れる大きさ及び形状にされており、上側グロメットのヘッドの環状ポケットは、下側グロメットのフレア部を受け入れる大きさ及び形状にされている下側グロメットと、
ハウジングと、
ハウジングに収容されるリテーナリングと、
を備えており、
下側グロメットのベース部材の内側部分は、ハウジング及びリテーナリングを受け入れる大きさ及び形状にされており、
ボルトの細長の軸部は、上側グロメット及び下側グロメットに装着されるように構成されており、リテーナリングがボルトの環状溝と係合して、ボルトを係着するファスナ。
【請求項２】
ボルトの細長の軸部の環状溝は、ボルトの長手軸に対してほぼ垂直に延びる環状部と、ボルトの長手軸に対して斜めに延びる傾斜部とによって規定されており、環状部はボルトがリテーナリングから外れることを防止する、請求項１に記載のファスナ。
【請求項３】
リテーナリングは、外表面と、内表面と、内表面から延びる少なくとも１つのバネビーム要素とを有する外リングを含んでおり、ボルトがリテーナリングと係合すると、少なくとも１つのバネビーム要素は、自由位置から拡大位置にまで半径方向に変位して拡大して、ボルトはリテーナリングを通って移動可能となり、リテーナリングがボルトの環状溝と係合し、合致すると、少なくとも１つのバネビーム要素は自由位置に跳ね返る、請求項２に記載のファスナ。
【請求項４】
少なくとも１つのバネビーム要素は、外リングの内表面に取り付けられた第１端部と、第１端部の反対側の自由な第２端部とを有する細長アームを含んでおり、少なくとも１つのバネビーム要素のアームと外リングの内表面の間にスロットが形成されている、請求項３に記載のファスナ。
【請求項５】
リテーナリングの少なくとも１つのバネビーム要素は、細長アームの第２端部に形成されたタブ部を含んでおり、請求項４に記載のファスナ。
【請求項６】
ハウジングは、外壁と、内壁と、内壁と外壁の間に形成される溝と、中央に配置される開口とを含んでおり、ハウジングの溝は、リテーナリングを受け入れる大きさ及び形状とされており、リテーナリングの外リングの外表面は、ハウジングの外壁と並置され、リテーナリングの少なくとも１つのバネビーム要素は、ハウジングの内壁と並置される、請求項５に記載のファスナ。
【請求項７】
少なくとも１つのバネビーム要素は、複数のバネビーム要素を含んでいる、請求項６に記載のファスナ。
【請求項８】
複数のバネビーム要素の各細長アームの形状は、曲線状である、請求項７に記載のファスナ。
【請求項９】
ハウジングは、内壁に形成された複数のウィンドウを含んでおり、複数のウィンドウの各々は停止面を含んでおり、ハウジングの複数のウィンドウの各々は、リテーナリングの複数のバネビーム要素のタブ部中の対応するタブ部を受け入れる大きさ及び形状にされている、請求項７に記載のファスナ。
【請求項１０】
リテーナリングの各タブ部は圧力パッドを含んでおり、複数のバネビーム要素が拡大位置にあるとき、各圧力パッドは、ハウジングの停止面中の対応する停止面と接触する、請求項９に記載のファスナ。
【請求項１１】
各圧力パッドは、複数のバネビーム要素中の１つのバネビーム要素の対応するアームに対して垂直に延びている、請求項１０に記載のファスナ。
【請求項１２】
各タブ部は、複数のバネビーム要素中の１つのバネビーム要素の対応するアームの自由端に対して略垂直に、そして、対応するアームの自由端と同じ平面に延びている、請求項１１に記載のファスナ。
【請求項１３】
下側グロメットのベース部材は環状の圧縮壁を含んでおり、環状の圧縮壁はベース部材の内側部分を規定し、環状の圧縮壁はその周りに圧縮されて、ベース部材の内側部分にリテーナリング及びハウジングを閉じ込めるように構成されている、請求項１２に記載のファスナ。
【請求項１４】
ボルトのネジ部は、ロック部材を受け入れるよう構成されている、請求項１に記載のファスナ。
【請求項１５】
ボルトのネジ部は、環状溝の下方且つボルトの第２端部の近くに雄ネジ山を含んでいる、請求項１に記載のファスナ。
【請求項１６】
ボルトの環状溝は、ボルトの雄ネジ山に付随している、請求項１に記載のファスナ。
【請求項１７】
ワークピースはパネルである、請求項１に記載のファスナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の参照＞
本出願は、所有者が共通しており、同時係属している２０１０年６月１４日出願の米国特許仮出願第６１／３９７，６１７号「キャプティブパネルファスナアセンブリ」、及び２０１０年６月１４日出願の米国特許仮出願第６１／３９７，６１８号「リテーナリング」に関し、これらの出願は全て、引用を以て本明細書に組み込まれる。
【０００２】
＜本発明の技術分野＞
本発明は、ファスナに関し、より詳細には、キャプティブパネルファスナアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
ある特定の用途において、ボルトやネジ等を構造体上に保持する(即ち、係着する(captivate))一方で、ボルトのヘッドが構造体から離れて維持される(held)位置(即ち、ホールドアウト(hold-out)位置)にてボルト維持する能力を付与することが望まれる。また、ファスナの使用や装着(wear)から構造体を保護するために、グロメットが孔ライナとして使用されている。必要とされているのは、グロメットと協働して、係着(captivation)とボルトのホールドアウトを容易にするファスナである。
【発明の概要】
【０００４】
実施形態では、ファスナは、ワークピースの開口に配置されるよう構成された細長の軸部を有するボルトであって、ワークピースは、第１側面と、第１側面の反対側の第２側面とを有しており、細長の軸部は、第１端部と、第１端部の反対側の第２端部と、第１端部に形成されたヘッドと、複数の雄ネジ山を有しており、ワークピースの第２側面を過ぎて延びるよう構成されたネジ部と、第２端部の近くに形成された環状溝とを有するボルトと、レセプタクルと、レセプタクルから延びるヘッドを有する上側グロメットであって、上側グロメットのヘッドは、外表面と、内表面と、内表面に形成された環状ポケットとを有しており、上側グロメットはワークピースの開口に装着されるように構成されている上側グロメットと、第１端部と、第１端部の反対側の第２端部とを有する筒状部と、筒状部の第１端部から延びるフレア部と、筒状部の第２端部から延びており、内側部分を有するベース部材とを備える下側グロメットであって、下側グロメットは上側グロメットに装着されるよう構成されており、上側グロメットのレセプタクルは下側グロメットの筒状部を受け入れる大きさ及び形状にされており、上側グロメットのヘッドの環状ポケットは下側グロメットのフレア部を受け入れる大きさ及び形状にされている下側グロメットと、ハウジングと、ハウジングに収容されるリテーナリングとを備えており、下側グロメットのベース部材の内側部分はハウジング及びリテーナリングを受け入れる大きさ及び形状にされており、ボルトの細長の軸部は上側グロメット及び下側グロメットに装着されるように構成されており、リテーナリングがボルトの環状溝と係合して、ボルトが係着される。
【０００５】
実施形態では、グロメットアセンブリは、上側グロメットと、下側グロメットと、リテーナリングと、ハウジングとを含んでおり、ワークピースにボルトを係着する一方で、ボルトの正のホールドアウト、即ちボルトヘッドがワークピースから離れて保持される状態を与える。実施形態では、中空部分がない中実の部品であるので、従って、ボルトの完全な強度が利用されている。
【０００６】
実施形態では、キャプティブパネルファスナは、民間航空機又は軍用機に見られるようなアクセスパネルと共に使用できる。他の実施形態では、ファスナは、任意のタイプの適切なパネル、構造体、又はワークピースと共に、そして他の種類の分野及び用途において使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
以下の実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せて参照される。
【図１】図１は、本発明の実施形態によるキャプティブパネルファスナの分解斜視図である。
【図１Ａ】図１Ａは、図１に示すキャプティブパネルファスナに使用されるボルトの断面図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示すキャプティブパネルファスナに使用される上側グロメットの下側斜視図であり、図２Ｃ及び図２Ｄは、図１に示すキャプティブパネルファスナに使用される上側グロメットの上側斜視図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示すキャプティブパネルファスナに使用される下側グロメットの下側斜視図であり、図３Ｃ及び図３Ｄは、図１に示すキャプティブパネルファスナに使用される下側グロメットの上側斜視図である。
【図４】図４Ａは、図１に示すキャプティブパネルファスナに使用されるリテーナリングの上側斜視図である。図４Ｂは、図１に示すキャプティブパネルファスナに使用されるリテーナリングの下側斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、リテーナリングの別の実施形態の下側斜視図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、図１に示すキャプティブパネルファスナに使用されるハウジングの下側斜視図であり、図５Ｃ及び図５Ｄは、図１に示すキャプティブパネルファスナに使用されるハウジングの上側斜視図である。
【図６】図６は、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄに示すハウジング内に収容される図４Ａ及び図４Ｂに示すリテーナリングの斜視図である。
【図７】図７は、アセンブルされ、ワークピースに引き込まれ、ボルトが完全に後退したホールドアウト位置にある、図１に示すキャプティブパネルファスナの断面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、組み合わされたがボルトを備えていない、図７に示すキャプティブパネルファスナに使用されるグロメットアセンブリの４分の１断面図である。
【図９】図９Ａは、組み合わされた図１に示すキャプティブパネルファスナの斜視図である。図９Ｂは、組み合わされた図１に示すキャプティブパネルファスナの斜視図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、組み合わされた図１に示すキャプティブパネルファスナの斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに示す組み合わされたキャプティブパネルファスナの断面図である。
【図１０】図１０Ｂは、図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに示す組み合わされたキャプティブパネルファスナの断面図である。図１０Ｃは、図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに示す組み合わされたキャプティブパネルファスナの断面図である。
【図１１】図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに示す組み合わされたキャプティブパネルファスナの４分の１断面図である。
【図１２】図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、別の実施形態によるキャプティブパネルファスナの断面図である。
【図１３】図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ及び図１３Ｄは、図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃに示すキャプティブパネルファスナに使用されるグロメットの下側斜視図である。
【図１４】図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃは、別の実施形態によるキャプティブパネルファスナの断面図である。
【図１５】図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃ及び図１５Ｄは、図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃに示すキャプティブパネルファスナに使用されるグロメットの下側斜視図である。
【図１６】図１６Ａ及び図１６Ｂは、キャプティブパネルファスナの別の実施形態の斜視図である。
【図１７】図１７Ａ及び図１７Ｂは、リテーナリングと、該リテーナリングの結合したハウジングの別の実施形態を示す。
【図１８】図１８Ａ及び図１８Ｂは、リテーナリングと、該リテーナリングの結合したハウジングの別の実施形態を示す。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは、リテーナリングと、該リテーナリングの結合したハウジングの別の実施形態を示す。
【図２０】図２０は、ハウジング及び摺動爪のリテーナシステムの別の実施形態の上側斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１を参照すると、キャプティブパネルファスナ(10)は、ボルト(12)と、ボルト(12)に取り付けられるグロメットアセンブリ(14)とを備えている。実施形態では、グロメットアセンブリ(14)は、上側グロメット(16)、下側グロメット(18)、リテーナリング(20)、及びハウジング(22)を備えている。ボルト(12)及びグロメットアセンブリ(14)は、以下でより詳細に説明される。
【０００９】
図１Ａを参照すると、実施形態では、ボルト(12)は、第１端部(26)と、第１端部(26)と反対側の第２端部(28)とを有する細長の軸部(24)と、第１端部(26)に形成されたヘッド(30)とを備えている。実施形態では、ヘッド(30)は皿頭で構成される。他の実施形態では、ヘッド(30)は、突出ヘッド(protruding  head)や、ヘッド形状及び大きさが当該技術分野で知られている他のあらゆるタイプのヘッドで構成されてよい。実施形態では、ヘッド(30)は、レンチ、ドライバー等のドライブ工具(drive  tool)を受け入れる大きさ及び形状のドライブ部(32)を備えている。実施形態では、ドライブ部(32)は、当該技術分野で知られている任意の形状及び大きさであってよい。実施形態では、軸部(24)は、ほぼ滑らかな筒状部(34)と、複数の雄ネジ山(38)を有するネジ部(36)とを備えている。実施形態では、ネジ山(38)は螺旋状である。他の実施形態では、ネジ山(38)は、当該技術分野で知られている他の任意のタイプのネジ山形状を含んでよい。実施形態では、滑らかな円筒部(34)が含まれる必要はなく、ネジ山(38)は軸部(24)のほぼ全長に広がってよい。実施形態では、ネジ部(38)は、その第２端部(28)の近くに形成された環状溝(40)を含んでいる。実施形態では、環状溝(40)はネジ山(38)に付随している(coincident)。実施形態では、ボルト(12)は、環状溝(40)の下方かつ第２端部(28)の近くにネジ山(38)を備えている。実施形態では、環状溝(40)は、ボルト(12)の長手軸Ａ−Ａに対してほぼ垂直に広がる第１環状部(42)と、ボルト(12)の長手軸Ａ−Ａに対して斜めに(angularly)広がる第２傾斜部(44)とによって規定される。環状溝(40)の目的及び機能は以下で説明する。実施形態では、ボルト(12)はスチールで作られる。他の実施形態では、ボルト(12)は、当該技術分野で知られている他の適切な材料から作られてよい。別の実施形態では、ファスナ(10)は、ボルト(12)の代わりに、ネジ又は当該技術分野で知られている他のピン部材を含んでよい。
【００１０】
図２Ａ乃至図２Ｄを参照すると、実施形態では、上側グロメット(16)は、円状の開口(48)を有する筒状のレセプタクル(46)と、レセプタクル(46)から延びるヘッド(50)とを備えている。実施形態では、ヘッド(50)はラッパ状に広がっている(flared)。実施形態では、ヘッド(50)は、外表面(52)と、内表面(54)と、上側グロメット(16)の上端部(58)と下端部(60)の中間にあって、内表面(54)に形成される環状ポケット(即ち、窪み)(56)とを備えている。ポケット(56)の目的及び機能は以下で説明する。実施形態では、上側グロメット(16)はステンレス鋼から作られている。他の実施形態では、上側グロメット(16)は、チタンや当該技術分野で知られている他の適切な材料から作られてよい。別の実施形態では、ファスナ(10)は上側グロメット(16)を含む必要はなく、このことは以下で説明する。
【００１１】
図３Ａ乃至図３Ｄを参照すると、実施形態では、下側グロメット(18)は、円状の開口(64)を有する筒状部(62)と、一端から延びるフレア部(66)と、他端から延びる円状のベース部材(68)とを備えている。ベース部材(68)は、上表面(70)と、上表面(70)から延び、内側部分(74)を形成する環状の圧縮壁(72)とを備えている。実施形態では、下側グロメット(18)はステンレス鋼から作られる。他の実施形態では、下側グロメット(18)は、チタン又は当該技術分野で知られている他の適切な材料から作られてよい。
【００１２】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、実施形態では、リテーナリング(20)は、外表面(78)と、内表面(80)と、内表面(80)から内向きに延びる複数のバネビーム要素(82)とを有する外リング(76)を備えている。実施形態では、各バネビーム要素(82)は、外リング(76)の内表面(80)に一体的に付けられた第１端部(86)と、第１端部(86)の反対側の自由な第２端部(88)とを有する細長アーム(84)を備えている。実施形態では、各アーム(84)と外リング(76)の内表面(80)との間に、スロット(90)が形成されている。スロット(90)により、バネビーム要素(82)の撓みが可能となる。実施形態では、各アーム(84)は、形状が曲線であり、外リング(76)と同心状に配置されている。実施形態では、外リング(76)には切れ目がない。別の実施形態では、外リング(76)に切れ目がない必要はなく、バネビーム要素(82)は、形状が曲線であり、外リング(76)上のある点から外リング(76)上の別の点に向かう方向に延びるが、リテーナリング(20)の中心を通過しないように構成されてよい(図示せず)。
【００１３】
さらに、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、実施形態では、各アーム(84)の自由端部(88)はタブ部(92)を含んでいる。実施形態では、各タブ部(92)は、対応するアーム(84)の自由端部(88)に略垂直に、さらに、当該自由端部(88)と同じ平面へと延びている。実施形態では、圧力パッド(94)が、対応する各タブ部(92)から延びている。実施形態では、各圧力パッド(94)は外表面(95)を含んでいる(図４Ａ参照)。実施形態では、各圧力パッド(94)は、対応するアーム(84)に対して垂直な第２の方向に、即ち、リテーナリング(20)が置かれる面から９０度に延びている。実施形態では、各タブ部(92)は、対応するバネビーム要素(82)よりも概して広く、バネビーム要素(82)へのせん断荷重作用(shear  load  action)に耐える大きさにされている。実施形態では、各圧力パッド(94)は、リテーナリング(20)の呼び厚さ(nominal  thickness)よりも厚い。実施形態では、中央に配置される開口(96)が、ビーム要素(82)の自由端部(88)間に形成される。後述するように、開口(96)は、ボルト(12)を受け入れる大きさ及び形状にされる。
【００１４】
実施形態では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、リテーナリング(20)は３つのバネビーム要素(82)を含んでいる。別の実施形態では、図４Ｃに示すように、リテーナリング(20)は２つのバネビーム要素(82)を含んでよい。他の実施形態では、リテーナリング(20)は、１つのバネビーム要素(82)又は３つよりも多くのバネビーム要素(82)を含んでよい(図示せず)。実施形態では、リテーナリング(20)は、ベータ−チタン合金から作られる。他の実施形態では、リテーナリング(20)は、ステンレス鋼又は当該技術分野で知られている他の適切な材料から作られる。
【００１５】
図５Ａ乃至図５Ｄを参照すると、実施形態では、ハウジング(22)は、第１表面(98)と、第１表面(98)の反対側の第２表面(100)と、第２表面(100)から延びる円状の外壁(102)と、第２表面(100)から延びており、外壁(102)から同心状に離間している円状の内壁(104)とを備えている。実施形態では、外壁(102)及び内壁(104)は、円状の溝(106)を形成している。実施形態では、中央に配置される円状の開口(108)が、第１表面(98)から第２表面(100)まで広がっている。実施形態では、内壁(104)は、内壁(104)を通って広がる複数のウィンドウ(110)を含んでおり、各ウィンドウ(110)は停止面(112)を含んでいる。ウィンドウ(110)及び停止面(112)の目的及び機能は、以下で説明する。実施形態では、ハウジング(22)はステンレス鋼から作られる。他の実施形態では、ハウジング(22)は、当該技術分野で知られている他の適切な材料から作られてよい。
【００１６】
図６を参照すると、実施形態では、ハウジング(22)は、リテーナリング(20)を収容する大きさ及び形状にされる。実施形態では、ハウジング(22)の外壁(102)の内径は、リテーナリング(20)の外リング(76)の外径よりも大きくされて、ハウジング(22)は、溝(106)内にリテーナリング(20)を受け入れる。実施形態では、リテーナリング(20)がハウジング(22)に収容されると、ハウジング(22)の各ウィンドウ(110)は、それに対応するリテーナリング(20)のタブ部(92)を受け入れる大きさ及び形状にされる。実施形態では、リテーナリング(20)の圧力パッド(94)は、ハウジング(22)の開口(108)内で自由に延びる一方で、リテーナリング(20)のバネビーム要素(82)のアーム(84)は、溝(106)内に位置して、ハウジング(22)の内壁(104)と並置される。以下でより詳細に説明するように、実施形態では、各バネビーム要素(82)は、リテーナリング(20)の各圧力パッド(94)が、それに対応するハウジング(22)のウィンドウ(110)内にある自由位置と、圧力パッド(94)の外表面(95)がそれに対応する停止面(112)と接触する拡大位置との間で移動可能である。実施形態では、スロット(90)により、バネビーム要素(82)のそのような移動が可能とされる。従って、実施形態では、バネビーム要素(82)が拡大位置にある場合、バネビーム要素(82)の移動は、停止部(112)によって妨げられる。実施形態では、ウィンドウ(110)によって、グロメットアセンブリ(14)の内径の内側にタブ部(92)が突出可能とされている。
【００１７】
図７を参照すると、ファスナ(10)は、ワークピース(114)に装着される。ワークピース(114)は、第１側面(116)と、第１側面(116)の反対側の第２側面(118)と、第１側面(116)から第２側面(118)に渡る孔(120)とを有する。実施形態では、ワークピース(114)はパネルである。実施形態では、ワークピース(114)は、カーボン繊維で強化された構造体である。実施形態では、上側グロメット(16)は、ワークピース(114)の孔(120)に挿入される。実施形態では、孔(120)は、第１側面(116)に形成されており、上側グロメット(16)のヘッド(50)を受け入れる大きさ及び形状である皿穴領域(122)を含んでいるので、ヘッド(50)の上部は、ワークピース(114)の第１側面(116)と面一になる。実施形態では、上側グロメット(16)は、孔(120)の皿穴領域(122)を覆って(line)、装着や使用からワークピース(114)を保護している。実施形態では、ファスナ(10)は、上側グロメット(16)を含む必要がない。
【００１８】
図７、図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、実施形態では、下側グロメット(18)の筒状部(62)は、当初はフレア部(66)を備えずに構成されており(図示せず)、ワークピース(114)の第２側面(118)側から、上側グロメット(16)のレセプタクル(46)の開口(48)に挿入される。実施形態では、上側グロメット(16)のレセプタクル(46)は、下側グロメット(18)の筒状部(62)を受け入れる大きさ及び形状にされている。実施形態では、その後、下側グロメット(18)の筒状部(62)の上部を機械的にフレア加工又はスエージ加工することで、フレア部(66)が、上側グロメット(16)の環状ポケット(56)に収まるように形成される。実施形態では、下側グロメット(18)のベース部材(68)の上表面(70)は、ワークピース(114)の第２側面(118)と並置されている(図７参照)。
【００１９】
次に、実施形態では、リテーナリング(20)が、前述のように、そして図６に示すようにしてハウジング(22)と組み合わされて、このアセンブリは、図７に示すように、下側グロメット(18)の内側部分(74)内に挿入される。実施形態では、下側グロメット(18)のベース部材(68)の内側部分(74)の内径は、ハウジング(22)の外径よりも大きく、ハウジング(22)を受け入れる大きさ及び形状にされている。実施形態では、環状の圧縮壁(72)の下端(73)は、その周りで押し付けられて、リテーナリング(20)とハウジング(22)を、下側グロメット(18)の内側部分(74)に閉じ込めて、リテーナリング(20)及びハウジング(22)が抜けることを防止する(図７参照)。これにより、グロメットアセンブリ(14)のアセンブリが完了する。
【００２０】
次に、図７及び図９Ａ乃至図９Ｃを参照すると、実施形態では、ボルト(12)の第２端部(28)は、ワークピース(114)の第１側面(116)からグロメットアセンブリ(14)内に挿入されて、ボルト(12)の第２端部(28)が、リテーナリング(20)に到ってそれと係合するまで、軸部(24)のネジ部(36)は、上側グロメット(16)の開口(48)及び下側グロメット(18)の開口(64)に入り込む(開口(48)及び開口(64)は、図２Ａ及び図３Ａに示されている)。実施形態では、ボルト(12)がリテーナリング(20)と係合すると、バネビーム要素(82)は、自由状態位置から拡大位置にまで半径方向に変位して広がるので、ボルト(12)は、リテーナリング(20)の開口(96)を移動可能となる(図４Ａ及び図４Ｂに示す)。前述のように、実施形態では、バネビーム要素(82)は、圧力パッド(94)がハウジング(22)の停止面(112)と接するまで径方向に広がるので、バネビーム要素(82)が移動し過ぎて、恒久的に変形することを防止する(図６参照)。このため、実施形態では、タブ部(92)の圧力パッド(94)の位置は、ウィンドウ(110)の停止面(112)と接触するとバネビーム要素(82)の移動を制限するように構成されている。これによって、実施形態では、リテーナリング(20)がグロメットアセンブリ(14)に収容されている場合、バネビーム要素(82)への応力が制限される。実施形態では、リテーナリング(20)の外リング(76)の内表面(80)は、バネビーム要素(82)の撓みに対する第２の制限として機能する(図６参照)。
【００２１】
実施形態では、図７及び図１１Ｃに示すように、ボルト(12)がリテーナリング(20)に押し込まれて、圧力パッド(94)がボルト(12)の環状溝(40)と係合して、合致する際に、バネビーム要素(82)は、拡大位置から自由状態位置に跳ね返る。このように、実施形態では、圧力パッド(94)が環状溝(40)と係合して環状溝(40)内にあることで、ボルト(12)は、グロメットアセンブリ(14)に係着される。図７に示すように、ボルト(12)は完全なホールドアウト位置にある。実施形態では、ボルト(12)の傾斜部(44)を、グロメットアセンブリ(14)を通ってワークピース(114)内にさらに挿入させることが可能であり、ボルト(12)のネジ部(36)は、ワークピース(114)の第２側面(118)から露出して、ナット、カラー等のロック部材(図示せず)を受け入れることができる。実施形態では、ボルト(12)はまた、ホールドアウト位置にまで後退可能である。１又は複数の実施形態では、リテーナリング(20)は、ボルト(12)のネジ部(36)の全体に亘ってほとんど抵抗を受けずにスライドする大きさ及び形状とされる。実施形態では、第１環状部(42)によって、ボルト(12)はグロメットアセンブリ(14)から外れる(decaptivated)ことが防止されている。図１０Ａ乃至図１１Ｃはさらに、組み合わされたファスナ(10)の種々の断面図を示す。
【００２２】
実施形態では、圧力パッド(94)は、軸受荷重(bearing  loads)を分配し、リテーナリング(20)が、ボルト(12)の隣接する２つのネジ山(38)を跨いで(straddle)、それらネジ山(38)に渡って抵抗なくスライド可能とする。１又は複数の実施形態では、圧力パッド(94)の厚さは、リテーナリング(20)の厚さに対して対称(symmetric)であるか、リテーナリング(20)の厚さに対して非対称(asymmetric)であってよい。
【００２３】
実施形態では、前述のように、ファスナ(10)は、ボルト(12)のホールドアウトを与える一方で、グロメットアセンブリ(14)とグロメットアセンブリ(14)が装着されているワークピース(114)とにボルト(12)を係着する。自由状態では、リテーナリング(20)は、ボルト(12)の第２端部(28)の環状溝(40)に存在しており、グロメットアセンブリ(14)にボルト(12)を係着する。実施形態では、ネジ山(38)と環状溝(40)の共通部分(intersection)が、リテーナリング(20)について支持面をもたらし、ボルト(12)の軸方向の移動を制限して、ボルト(12)がグロメットアセンブリ(14)から取り外されることを防止する。実施形態では、ボルト(12)は「完全後退位置(full  retracted  position)」に位置しており、そこで、ボルト(12)は、ボルト(12)のヘッド(30)がグロメットアセンブリ(14)からの最大距離にある位置にある一方で、グロメットアセンブリ(14)によってワークピース(114)に係着されたままである。実施形態では、この特徴は、ワークピース(114)からボルト(12)を取り外すための抵抗を与え、ボルト(12)を押してワークピース(114)から取り外すことで測定される。実施形態では、ボルト(12)は、ボルト(12)のヘッド(30)がワークピースから最大距離にある位置から、ボルト(12)のヘッド(30)がグロメットアセンブリ(14)とかなりの力で接触する位置まで、軸方向に自由に移動する。実施形態では、この力は１０ポンドである。しかしながら、実施形態では、ユーザによって外力が加えられるまでは、グロメットアセンブリ(14)は、軸方向の任意の位置にボルト(12)を静止させているだろう。ボルト(12)を静止させておくグロメットアセンブリ(14)の能力は、一般的に「ボルトホールドアウト」と呼ばれている。実施形態では、ボルト(12)は、軸部(24)に中空部分がない中実の部品であるので、従って、ボルト(12)の完全な強度が利用されている。
【００２４】
実施形態では、リテーナリング(20)は、半径方向に変位し、自由状態では、ボルト(12)のネジ部(36)の内径と同等である直径にまで収縮できる。拡大状態では、リテーナリング(20)の実施形態は、ネジ部(36)の外径を通すことができる。実施形態では、リテーナリング(20)は、自由状態から拡大状態にまで、リテーナリング(20)の弾性限界を超えずに変位できる。実施形態では、リテーナリング(20)は、ボルト(12)を保持又は固定しており、それを収容している。即ち、リテーナリング(20)は、リテーナリング(20)の中心軸と同心の位置にボルト(12)を保持する一方で、リテーナリング(20)を通るボルト(12)の軸方向の移動を制限している。実施形態では、リテーナリング(20)を通してボルト(12)を移動させるには、リング(20)の規制に打ち勝つ外力を加えることが必要である。実施形態では、リテーナリング(20)の規制は、バネビーム要素(82)の大きさを変えることによって調整できる。
【００２５】
実施形態では、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、ハウジング(22)の外壁(102)は第１の厚さ(t1)を有しており、ハウジング(22)の内壁(104)は第２の厚さ(t2)を有している。これらの厚さは、高い圧縮荷重を支えるために選択されており、特にワークピース(114)(例えば、パネル)が薄い場合に効果的である。実施形態では、本明細書において用いられる場合、用語「高い圧縮荷重」は、大きさが３／１６インチ(０．１８７５インチ)乃至３／８インチ(０．３７５インチ)の範囲のファスナについて、約８００ポンド乃至約６，５００ポンドの範囲内の荷重を意味する。実施形態では、本明細書において用いられる場合、ファスナの大きさに関した用語「薄い」は、ワークピース(114)(例えば、パネル)の厚さがファスナ(10)の呼び径よりも小さい場合を意味する。例えば、ワークピース(114)が薄く、高い圧縮荷重が加えられる場合、ワークピース(114)はロック部材(例えば、ナット)(図示せず)に向かって曲がる。このようなことが生じると、それは、リテーナリング(22)に接触するまでハウジング(22)を圧迫する(squeeze)。その結果、リテーナリング(22)のアーム(84)は自由なままにされて、無効にされることはない。
【００２６】
実施形態では、ハウジング(22)の外壁(102)の厚さ(t1)は、約０．０１５インチ(１５ミル)乃至約０．０８５インチ(８５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０２１５インチ(２１．５ミル)乃至約０．０２５インチ(２５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０２１インチ(２１ミル)乃至約０．０３０インチ(３０ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０２０５インチ(２０．５ミル)乃至約０．０３５インチ(３５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０２０インチ(２０ミル)乃至約０．０４０インチ(４０ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０１９５インチ(１９．５ミル)乃至約０．０４５インチ(４５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０１９０インチ(１９ミル)乃至約０．０５０インチ(５０ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０１８５インチ(１８．５ミル)乃至約０．０５５インチ(５５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０１８インチ(１８ミル)乃至約０．０６０インチ(６０ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０１７５インチ(１７．５ミル)乃至約０．０６５インチ(６５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０１７０インチ(１７ミル)乃至約０．０７０インチ(７０ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０１６５インチ(１６．５ミル)乃至約０．０７５インチ(７５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t1)は、約０．０１６インチ(１６ミル)乃至約０．０８０インチ(８０ミル)の範囲である。
【００２７】
実施形態では、ハウジング(22)の内壁(104)の厚さ(t2)は、約０．０１５インチ(１５ミル)乃至約０．０８５インチ(８５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０７０インチ(７０ミル)乃至約０．０８０インチ(８０ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０６５インチ(６５ミル)乃至約０．０７５インチ(７５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０６０インチ(６０ミル)乃至約０．０７２インチ(７２ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０５５インチ(５５ミル)乃至約０．０６９インチ(６９ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０５０インチ(５０ミル)乃至約０．０６６インチ(６６ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は約０．０４５インチ(４５ミル)乃至約０．０６３インチ(６３ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０４０インチ(４０ミル)乃至約０．０６０インチ(６０ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０３５インチ(３５ミル)乃至約０．０５７インチ(５７ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０３０インチ(３０ミル)乃至約０．０５４インチ(５４ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０２５インチ(２５ミル)乃至約０．０５１インチ(５１ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０２０インチ(２０ミル)乃至約０．０４８インチ(４８ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は約０．０１９５インチ(１９．５ミル)乃至約０．０４５インチ(４５ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０１９インチ(１９ミル)乃至約０．０４２インチ(４２ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０１８５インチ(１８．５ミル)乃至約０．０３９インチ(３９ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０１８インチ(１８ミル)乃至約０．０３６インチ(３６ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は約０．０１７５インチ(１７．５ミル)乃至約０．０３３インチ(３３ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０１７０インチ(１７．０ミル)乃至約０．０３０インチ(３０ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０１６５インチ(１６．５ミル)乃至約０．０２７インチ(２７ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０１６インチ(１６ミル)乃至約０．０２４インチ(２４ミル)の範囲である。別の実施形態では、厚さ(t2)は、約０．０１５５インチ(１５．５ミル)乃至約０．０２１インチ(２１ミル)の範囲である。
【００２８】
本明細書に記載されるファスナ(10)は単なる例示であって、本明細書に記載された実施形態の完全な精神及び範囲から逸脱することなく、当業者は、多くの変更及び修正を行えることが理解されるであろう。例えば、実施形態では、ファスナ(10)は、上側グロメット(16)を含める必要はなく、下側グロメット(18)は直接ワークピース(114)に取り付けられてよい。これに関して、図１２Ａ乃至図１２Ｃ及び図１３Ａ乃至図１３Ｄを参照すると、実施形態では、キャプティブパネルファスナ(210)は、ボルト(212)と、一つのグロメット(215)と、リテーナリング(220)と、ハウジング(222)とを含んでいる。ファスナ(210)は、フレア部(266)によってワークピース(314)にグロメット(215)が直接取り付けられていることを除いて、前述のファスナ(10)と同様に構成されており、機能する(図１３Ａ乃至図１３Ｄ参照)。別の実施形態では、図１４Ａ乃至図１４Ｃ及び図１５Ａ乃至図１５Ｄを参照すると、キャプティブパネルファスナ(410)は、ボルト(412)と、円盤状部材(415)と、リテーナリング(420)と、ハウジング(422)とを含んでいる。ファスナ(410)は、グロメットが存在しないことと、ワークピース(514)の第２側面(518)に部材(415)が直接取り付けられていることとを除いて、ファスナ(10)と同様に構成されており、機能する。実施形態では、部材(415)は、他の形状及び大きさとされてよい。他の実施形態では、部材(415)は、接合(bonding)、接着剤、溶接、リベットや他のファスナ等の機械的手段、又は、当該技術分野で知られている他の適切な締結固定手段によって、ワークピース(514)に取り付けできる。
【００２９】
別の実施形態では、ファスナ(10)は、上側グロメット(16)と、下側グロメット(18)と、ハウジング(22)とを含む必要はない。これに関して、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す実施形態では、リテーナリング(20)は、前述のようにして、ボルト(12)に直接取り付けできる。これに関して、リテーナリング(20)の外リング(76)の内表面(80)は、ビーム要素(82)の撓みを規制する。
【００３０】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、リテーナリング(520)と、ハウジング(522)と、ハウジング(522)に取り付けられるカバー(523)とを有する実施形態を示している。図１７Ａを参照すると、実施形態では、リテーナリング(520)は、３つの別個の曲線状の片持ちアーム(584)を含んでおり、各片持ちアーム(584)は、Ｖ字型の係合部分(594)を有する第１端部(586)と、第１端部(586)の反対側にあって、Ｕ字型のフック部分(589)を有する第２端部(588)とを含んでいる。実施形態では、ハウジング(522)は、円状の外壁(602)と、外壁(602)から離間しており、外壁(602)と同心である円状の内壁(604)とを含んでいる。実施形態では、外壁(602)及び内壁(604)は、円状の溝(606)を形成している。実施形態では、内壁(604)は、内壁(604)を通って広がる複数のウィンドウ(610)を含んでおり、外壁(604)は、それに形成されるＴ字型の複数のスロット(611)を含んでいる。実施形態では、ハウジング(522)は、互いに等距離に配置されている３つのウィンドウ(610)と、互いに等距離に配置されている３つのスロット(611)とを含んでいる。図１７Ｂを参照すると、実施形態では、リテーナリング(520)の各アーム(584)は、ハウジング(522)の溝(606)に収容されている。これに関して、各フック部分(589)は、それに対応するハウジング(522)のスロット(611)と係合する一方で、各係合部分(594)は、それに対応するウィンドウ(610)内に位置する。
【００３１】
実施形態では、(前述のボルト(12)のような)ボルトがリテーナリング(520)と係合すると、アーム(584)の第１端部(586)は、自由状態位置から拡大位置にまで半径方向に変位して拡大し、ボルト(12)はリング(520)内を移動可能となる(図示せず)。リテーナリング(520)のフック部分(589)がハウジング(522)のスロット(611)と係合することによって、ボルト(12)の挿入中、アーム(584)の第２端部(588)は所定の位置に固定される。ボルト(12)がリテーナリング(520)内に押し込まれて、係合部分(594)がボルト(12)の環状溝(40)と係合して、合致すると、アーム(584)は拡大位置から自由状態位置に跳ね返る(図示せず)。このように、係合部分(594)の頂点がボルト(12)の環状溝(40)と係合してボルト(12)の環状溝(40)にあることで、ボルト(12)が係着される(図示せず)。
【００３２】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、リテーナリング(720)及びハウジング(722)を有する実施形態を示す。図１８Ａを参照すると、実施形態では、リテーナリング(720)は、一対の異なる曲線状の片持ちアーム(784)を含んでおり、各片持ちアーム(784)は、第１端部(786)と、第１端部(786)の反対側の第２端部(788)と、内表面(789)と、内表面(789)から延び、第１端部(786)と第２端部(788)の中間に位置するタブ部(792)とを含んでいる。実施形態では、各タブ部(792)から圧力パッド(794)が延びている。実施形態では、ハウジング(722)は、円状の外壁(802)と、外壁(802)から離間しており、外壁(802)と同心である一対のＶ字型の円状の内壁(804)とを含んでいる。実施形態では、外壁(802)及び内壁(804)は、一対の三日月状の溝(806)を形成する。実施形態では、内壁(804)は、内壁(804)を通って広がる一対のウィンドウ(810)を含んでいる。実施形態では、各ウィンドウ(810)は、停止面(812)を含んでいる。図１８Ｂを参照すると、実施形態では、リテーナリング(720)の各アーム(784)は、それに対応するハウジング(722)の溝(806)に収容される。これに関して、アーム(784)の内表面(789)は内壁(804)と係合し、各タブ部(792)は、それに対応するウィンドウ(810)内に位置する。
【００３３】
実施形態では、(ボルト(12)のような)ボルトがリテーナリング(720)と係合すると、アーム(784)は外壁(802)に向けて変位して、ボルト(12)がリテーナリング(720)内を移動可能となる(図示せず)。実施形態では、圧力パッド(794)がハウジング(722)の停止面(812)と係合するまでアーム(784)が変位するので、アーム(784)が移動し過ぎて恒久的に変形することが防止される(図示せず)。実施形態では、ボルト(12)がリテーナリング(720)に押し込まれて、圧力パッド(794)がボルト(12)の環状溝(40)と係合し、合致すると、アーム(784)は自由状態位置に跳ね返る。このように、圧力パッド(794)がボルト(12)の環状溝(40)と係合してボルト(12)の環状溝(40)内にあることで、ボルト(12)が係着される。
【００３４】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、リテーナリング(920)及びハウジング(922)を有する実施形態を示す。図１９Ａを参照すると、実施形態では、リテーナリング(920)は、一対の別個の曲線状の片持ちアーム(984)を含んでおり、各片持ちアーム(984)は、フック部分(987)を有する第１端部(986)と、第１端部(986)の反対側の第２端部(988)とを含んでおり、第２端部(988)は、そこから延びるタブ部(992)を有している。実施形態では、各タブ部(992)から圧力パッド(994)が延びている。実施形態では、ハウジング(922)は、円形の外壁(1002)と、外壁(1002)から離間している一対の弓状の内壁(1004)とを含んでいる。実施形態では、これら内壁(1004)は、互いにずれている(offset)。実施形態では、外壁(1002)及び内壁(1004)は、溝(1006)を形成する。実施形態では、内壁(1004)は、内壁(1004)を通って広がる一対のウィンドウ(1010)を含んでいる。実施形態では、各ウィンドウ(1010)は、停止面(1012)を含んでいる。実施形態では、直径方向に対向する一対のタブ(1003)が、外壁(1002)の内表面から溝(1006)へと延びている。図１９Ｂを参照すると、実施形態では、リテーナリング(920)の各アーム(984)は、ハウジング(922)の溝(1006)に収容される。これに関して、アーム(984)の内表面(989)は内壁(1004)と係合し、各タブ部(992)は、それに対応するウィンドウ(1010)内に存在する。実施形態では、各フック部分(987)は、それに対応する内壁(1004)の端部と、ハウジング(922)のタブ(1003)の１つと係合する。
【００３５】
実施形態では、(ボルト(12)のような)ボルトがリテーナリング(920)と係合すると、アーム(984)の第１端部(986)が自由状態位置から拡大位置にまで半径方向に変位し、拡大して、ボルト(12)はリテーナリング(920)内を移動可能となる(図示せず)。リテーナリング(920)のフック部分(987)の係合によって、ボルト(12)の挿入中、アーム(984)の第２端部(988)は所定の位置に固定される。実施形態では、圧力パッド(994)がハウジング(922)の停止面(1012)と接触するまでアーム(984)が変位するので、アーム(984)が移動し過ぎて恒久的に変形することが防止される(図示せず)。実施形態では、ボルト(12)がリテーナリング(920)に押し込まれ、圧力パッド(994)がボルト(12)の環状溝(40)と係合し、合致すると、アーム(984)は自由状態位置に跳ね返る。このように、圧力パッド(994)がボルト(12)の環状溝(40)と係合してボルト(12)の環状溝(40)内にあることで、ボルト(12)が係着される。
【００３６】
図２０は、円形の外壁(1202)と、外壁(1202)から離間した円状の内壁(1204)とを備えるハウジング(1122)の実施形態を示す。実施形態では、外壁(1202)及び内壁(1204)は、溝(1206)を形成する。実施形態では、内壁(1204)は、内壁(1204)を通って広がる複数のウィンドウ(1210)を含んでいる。実施形態では、ハウジング(1122)は、ウィンドウ(1210)内にスライド自在に配置されるＴ字状の複数の爪(1215)を含んでいる。実施形態では、各爪(1215)は、圧力パッド(1194)を含んでいる。実施形態では、各爪(1215)は、バネ(1199)を受け入れるように構成された開口(1197)を含んでおり、バネ(1199)は、外壁(1202)の内表面に当たって配置されている。
【００３７】
実施形態では、(ボルト(12)のような)ボルトがハウジング(1122)と係合すると、爪(1215)が変位して外壁(1202)に向かって外向きにスライドし、ボルト(12)はハウジング(1122)内を移動可能となる(図示せず)。実施形態では、爪(1215)は、外壁(1202)の内表面と接触するまで変位する(図示せず)。実施形態では、ボルト(12)がハウジング(1122)内に押し込まれ、圧力パッド(1194)がボルト(12)の環状溝(40)と係合し、合致すると、爪(1215)が内向きに跳ね返る。そして、圧力パッド(1194)がボルト(12)の環状溝(40)と係合し、環状溝(40)内にあることで、ボルト(12)が係着される(図示せず)。
【００３８】
これら全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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