CN102364132A - 卡持面板紧固件组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紧固件，其包括螺栓和连接到螺栓上用于紧固工件的垫圈组件。垫圈组件包括上垫圈、连接到上垫圈的下垫圈、卡环和将卡环容纳在下垫圈内的壳体。上垫圈被插入位于工件一边的孔内，并且下垫圈通过在工件相对边的孔而连接到上垫圈。卡环被插入下垫圈且被壳体封装。螺栓被插入垫圈细件，并且卡环接合螺栓，以使得从卡环的多个相应的弹性梁元件延伸的多个压垫驻留在螺栓的环形槽内。垫圈组件将螺栓卡持在工件上，同时提供对螺栓的可靠保持。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是一个111(a)款的申请，涉及共同拥有的、待审未决的、2010年6月14日提交的、序列号为61/397,617、名称为“CAPTIVE PANEL FASTENERASSEMBLY(卡持面板紧固件组件)”的美国临时申请，和2010年6月14日提交的、序系列号为61/397,618、名称为“RETAINER RING(卡环)”的美国临时申请，并要求这两项申请的优先权，且其全文包含在此作为参考。
技术领域
本发明涉及紧固件，更特别地说，涉及卡持面板紧固件组件。
背景技术
在某些应用中，期望将螺栓、螺钉或类似物保持(即卡持)到结构上同时提供将螺栓保持于使螺栓的头部保持离开结构的位置(即处于保持位置(hold-out position))的能力。此外，垫圈已经被用作孔衬来保护结构免于紧固件损耗和磨损。所需要的是便于与垫圈一起实现卡持和保持螺栓的紧固件。
发明内容
在一个实施例中，一种紧固件包括：具有适于定位在工件的开口内的细长柄部分的螺栓，工件具有第一边和与第一边相对的第二边，细长柄部分具有第一端、与第一端相对的第二端、形成在第一端的头部、具有多个外螺栓螺纹且适于延伸经过工件的第二边的带螺纹部分、和接近于第二端形成的环形槽；具有容座和从容座延伸的头部的上垫圈，上垫圈的头部具有外表面、内表面和形成在内表面内的环形凹穴，其中上垫圈适于被安装在工件的开口内；下垫圈，其具有带有第一端和与第一端相对的第二端的管状部分、从管状部分的第一端延伸的向外张开部分和从管状部分的第二端延伸的基座构件，基座构件包括内部部分，其中下垫圈适于安装在上垫圈内，以使得上垫圈的容座的尺寸和形状适于接纳下垫圈的管状部分，并且上垫圈的头部的环形凹穴的尺寸和形状适于接纳下垫圈的向外张开部分；壳体；和容纳在壳体内的卡环，其中下垫圈的基座构件的内部部分的尺寸和形状适于接纳壳体，并且螺栓的细长柄部分适于安装在上垫圈和下垫圈内，以使得卡环接合螺栓的环形凹槽从而卡持螺栓。
在一个实施例中，包括上垫圈和下垫圈、卡环和壳体的垫圈组件将螺栓卡持在工件上，同时提供对螺栓的可靠保持，即使螺栓的头部保持离开工件的位置。在一个实施例中，螺栓是实心件且无中空部分；并且，因此可以利用螺栓的全部强度。
在一个实施例中，卡持面板紧固件可以用于检查口面板，例如可以在商用或军用航空器上找到的检查口面板。在其它实施例中，紧固件可以用于任何类型的合适的面板、结构、或工件，和其它类型的领域和应用中。
附图说明
参考下面结合附图对实施例的详细描述，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的卡持面板紧固件的分解透视图；
图1A是图1所示的卡持面板紧固件使用的螺栓的横截面图；
图2A到2D是图1所示的卡持面板紧固件使用的上垫圈的底和顶透视图；
图3A到3D是图1所示的卡持面板紧固件使用的下垫圈的底和顶透视图；
图4A和4B是图1所示的卡持面板紧固件使用的卡环的底和顶透视图；
图4C是卡环的另一个实施例的底透视图；
图5A到5D是图1所示的卡持面板紧固件使用的壳体的底和顶透视图；
图6是容纳在图5A到5D所示的壳体内的图4A和4B所示的卡环的透视图；
图7是图1所示的卡持面板紧固件组装时的横截面图，其卡持于工件上，其中螺栓处于完全缩回的保持位置；
图8A和8B是图7所示的卡持面板紧固件使用的垫圈组件组装时的四分之一截面图，但没有螺栓；
图9A到9C是图1所示的卡持面板紧固件组装时的透视图；
图10A到10C是图9A到9C所示的组装的卡持面板紧固件的横截面图；
图11A到11C是图9A到9C所示的组装的卡持面板紧固件的四分之一横截面图；
图12A到12C是根据另一实施例的卡特面板紧固件的横截面图；
图13A到13D是图12A到12C所示的卡持面板紧固件使用的垫圈的底和顶透视图；
图14A到14C是根据另一实施例的卡持面板紧固件的横截面图；
图15A到15D是图14A到14C所示的卡持面板紧固件使用的垫圈的底和顶透视图；
图16A和16B是卡持面板紧固件的另一实施例的透视图；
图17A和17B示出了卡环和其相关的壳体的另一实施例；
图18A和18B示出了卡环和其相关的壳体的另一实施例；
图19A和19B示出了卡环和其相关的壳体的另一实施例；
图20是另一实施例的壳体和滑动爪保持系统的顶透视图。
具体实施方式
参见图1，卡持面板紧固件10包括螺栓12和连接到螺栓12上的垫圈组件14。在一个实施例中，垫圈组件14包括上垫圈16、下垫圈18、卡环20和壳体22。螺栓12和垫圈组件14将在下面进行更详细的描述。
参见图1A，在一个实施例中，螺栓12包括具有第一端26和与第一端26相对的第二端28的细长的柄部分24，以及形成在第一端26的头部30。在一个实施例中，头部30是埋头的头部。在其它实施例中，头部30可以是凸头或任何其它本领域公知的头部形状和尺寸。在一个实施例中，头部30包括驱动部分32，其尺寸和形状适于接纳驱动工具，例如扳手、螺丝刀或类似物。在一个实施例中，驱动部分32可为本领域公知的任何形状和尺寸。在一个实施例中，柄部分24包括基本平滑的圆柱形部分34和具有多个外螺纹38的带螺纹部分36。在一个实施例中，螺纹38是螺旋形的。在其它实施例中，螺纹38可以包括任何其它类型的本领域公知的螺纹形式。在一个实施例中，不需要包括平滑的圆柱形部分34，并且螺纹38可基本在柄部分24的整个长度延伸。在一个实施例中，带螺纹部分38包括靠近其第二端28形成的环形槽40。在一个实施例中，环形槽40与螺纹38相符合。在一个实施例中，螺栓12包括在环形槽40下面并且靠近第二端28的螺纹38。在一个实施例中，环形槽40由近乎垂直于螺栓12的纵轴线A-A延伸的第一环形部分42和与螺栓12的纵轴线A-A成角度延伸的第二斜面部分44限定。之后将详细描述环形槽40的用途和功能。在一个实施例中，螺栓12是钢制的。在其它实施例中，螺栓12可以由本领域公知的其它合适的材料制造。在另一个实施例中，紧固件10可以包括螺钉或其它本领域公知的销构件来替代螺栓12。
参见图2A到2D，在一个实施例中，上垫圈16包括有圆形孔48的管状容座46和从容座46延伸的头部50。在一个实施例中，头部50是向外张开的。在一个实施例中，头部50包括外表面52、内表面54和在上垫圈16的上端58和下端60中间形成于内表面54内的环形凹穴(即下凹部)56。之后将详细描述凹穴56的用途和功能。在一个实施例中，上垫圈16由不锈钢制造。在其它实施例中，上垫圈16由钛或本领域公知的其它合适的材料制造。在另一个实施例中，紧固件10不需要包括上垫圈16，其将在下文描述。
参见图3A到3D，在一个实施例中，下垫圈18包括具有圆形孔64的管状部分62、从一端延伸的向外张开部分66和从相对端延伸的圆形基座构件68。基座构件68包括顶表面70和环形压缩壁72，环形压缩壁72从顶表面70延伸并且形成内部部分74。在一个实施例中，下垫圈18由不锈钢制造。在其它实施例中，下垫圈18由钛或本领域公知的其它合适的材料制造。
参见图4A和4B，在一个实施例中，卡环20包括外环76，其有外表面78、内表面80和多个从内表面80向内延伸的弹性梁元件82。在一个实施例中，每个弹性梁元件82包括细长臂84，细长臂84具有整体地连接到外环76的内表面80的第一端86和与第一端86相对的第二自由端88。在一个实施例中，沟槽90形成在每个臂84和外环76的内表面80之间。沟槽90容许弹性梁元件82的偏移。在一个实施例中，每个臂84的形状是曲线的并且与外环76同中心地定位。在一个实施例中，外环76是连续的。在另一个实施例中，外环76不需要是连续的，并且弹性梁元件82的形状不是曲线的，它们而是可构造成从外环76上的一点沿朝着外环76上的另一点的方向延伸，同时不经过卡环20的中心(图中未示)。
还是参见图4A和4B，在一个实施例中，臂84的每个自由端88包括突出部分(tab portion)92。在一个实施例中，每个突出部分92基本上垂直于臂84的相应自由端88并在与臂84的相应自由端88相同的平面内延伸。在一个实施例中，压垫94从每个相应的突出部分92延伸。在一个实施例中，每个压垫94包括外表面95(见图4A)。在一个实施例中，每个压垫94沿第二方向垂直于相应的臂84延伸，即与卡环20所处的平面成90度。在一个实施例中，每个突出部分92一般比相应的弹性梁元件82宽，并且尺寸适于抵抗弹性梁元件82上的剪切载荷作用。在一个实施例中，每个压垫94比卡环20的标称厚度厚。在一个实施例中，中心定位孔96形成在梁元件82的自由端88之间。如下面描述的，孔96的尺寸和形状适于接纳螺栓12。
在另一个实施例中，如图4A和4B所示，卡环20包括三个弹性梁元件82。在另一个实施例中，如图4C所示，卡环20可以包括两个弹性梁元件82。在另一个实施例中，卡环20可以包括一个弹性梁元件82或三个以上弹性梁元件82(图中未示)。在一个实施例中，卡环20由贝塔钛合金制造。在另一个实施例中，卡环20由不锈钢或现有技术中其它合适的材料制造。
参见图5A到5D，在一个实施例中，壳体22包括第一表面98和与第一表面98相对的第二表面100、从第二表面100延伸的环形外壁102和从第二表面100延伸且与外壁102隔开并且同中心的环形内壁104。在一个实施例中，外壁102和内壁104形成了环形通道106。在一个实施例中，中心定位的圆形孔108从第一表面98延伸到第二表面100。在一个实施例中，内壁104包括多个贯穿其延伸的窗口110，每个窗口包括止挡表面112。窗口110和止挡表面112的用途和功能之后将被描述。在一个实施例中，壳体22由不锈钢制造。在其它实施例中，壳体22可由现有技术中其它合适的材料制造。
参见图6，在一个实施例中，壳体22具有适于容纳卡环20的尺寸和形状。在一个实施例中，为了使壳体22将卡环20容纳在通道106内，壳体22的外壁102的内径比卡环20的外环76的外径大。在一个实施例中，当卡环20被容纳在壳体22内时，壳体22的每个窗口110的尺寸和形状适于容纳卡环20的相应突出部分92。在一个实施例中，卡环20的压垫94在壳体22的孔108内自由地延伸，而卡环20的弹性梁元件82的臂84位于环形通道106内并且和壳体22的内壁104并列。如下面将更详细的描述的，在一个实施例中，每个弹性梁元件82可在自由位置至扩张位置之间移动，在自由位置中，卡环20的每个压垫94位于壳体22的相应窗口110内，在扩张位置中，压垫94的外表面95接触相应的止挡表面112。在一个实施例中，沟槽90容许弹性梁元件82的这种运动。因此，在一个实施例中，当弹性梁元件82在其扩张位置时，弹性梁元件82的移动被止挡部分112阻止。在一个实施例中，窗口110允许突出部分92突出到垫圈组件14的内径内部。
参见图7，紧固件10安装在工件114内，工件114具有第一边116和与第一边116相对的第二边118，以及从第一边116延伸到第二边118的孔120。在一个实施例中，工件114是面板。在一个实施例中，工件114是碳纤维增强结构。在一个实施例中，上垫圈16被插入工件114的孔120中。在一个实施例中，孔120包括埋头区域122，埋头区域122形成在第一边116且尺寸和形状适于容纳上垫圈16的头部50，以便头部50的顶与工件114的第一边116齐平。在一个实施例中，为了保护工件114免于磨损和损耗，上垫圈16为孔120的埋头孔区域122加衬。在一个实施例中，紧固件10不需要包括上垫圈16。
参见图7、8A和8B，在一个实施例中，最初并未构造有向外张开部分66(图中未示)的下垫圈18的管状部分62从工件114的第二边118插入上垫圈16的容座46的孔48内。在一个实施例中，上垫圈16的容座46具有适于容纳下垫圈18的管状部分62的尺寸和形状。在一个实施例中，向外张开部分66通过机械地向外张开或锻造下垫圈18的管状部分62的顶部而形成，以便使得向外张开部分66安放于上垫圈16的环形凹穴56内。在一个实施例中，下垫圈18的基座构件68的顶表面70和工件114的第二边118并列(见图7)。
接下来，在一个实施例中，如上面描述和图6所示的，卡环20和壳体22组装在一起，并且如图7所示，组件被插入下垫圈18的内部部分74内。在一个实施例中，下垫圈18的基座构件68的内部部分74的内径大于壳体22的外径并且具有适于容纳壳体22的尺寸和形状。在一个实施例中，环形压缩壁72的下端73随后围绕其周边被压缩以将卡环20和壳体22封装在下垫圈18的内部部分74内并且防止卡环20和壳体22脱出(见图7)。这样完成了垫圈组件14的组装。
接下来，参见图7和9A到9C，在一个实施例中，螺栓12的第二端28从工件114的第一边116插入垫圈组件14，以便柄24的带螺纹部分36分别进入上垫圈16和下垫圈18的孔48、64(孔48、64分别被示出在图2A和3A中)，直到螺栓12的第二端28到达和接合卡环20。在一个实施例中，当螺栓12接合卡环20时，弹性梁元件82从其自由状态位置径向移置且扩张到其扩张位置，以便使螺栓12能够在卡环20的孔96内移动(示出在图4A和4B中)。如上面提到的，在一个实施例中，弹性梁元件82能径向扩张直到压垫94接合壳体22的止挡表面112，以便防止弹性梁元件82移动太远和永久变形(见图6)。这样，在一个实施例中，在突出部分92上的压垫94的位置被构造成在压垫接触窗口110的止挡表面112时限制弹性梁元件82移动。在一个实施例中，这提供了当卡环20容纳在垫圈组件14内时对弹性梁元件82上的应力的限制。在一个实施例中，卡环20的外环76的内表面80用作限制弹性梁元件82的偏移的第二限制部(见图6)。
在一个实施例中，如图7和11C所示，当螺栓12被推入卡环20并且压垫94与螺栓12的环形槽40接合和对齐时，弹性梁元件82从其扩张位置弹回到其自由状态位置。按照这种方式，在一个实施例中，压垫94接合环形槽40并驻留在环形槽40内，结果使得螺栓12被卡持到垫圈组件14。如图7所示，螺栓12处于完全保持位置。在一个实施例中，螺栓12的斜面部分44使它能够通过垫圈组件14进一步插入工件114中以便从工件114的第二边118暴露螺栓12的带螺纹部分36，从而接纳锁定构件，例如螺母、卡环或类似物(图中未示)。在一个实施例中，螺栓12也能被缩回到保持位置。在一个或多个实施例中，卡环20的尺寸和形状适于几乎无阻力地滑过螺栓12的带螺纹部分36。在一个实施例中，第一环形部分42阻止螺栓12从垫圈组件14脱开。图10A到11C进一步示出了组装的紧固件10的各种横截面视图。
在一个实施例中，压垫94分配支承载荷并且使卡环20能够跨骑螺栓12的两个相邻的螺纹38并且无阻碍地滑过螺纹38。在一个或多个实施例中，压垫94的厚度可相对于卡环20的厚度对称或者其可与卡环20的厚度不对称。
在一个实施例中，如上面提到的，紧固件10保证了螺栓12的保持，同时将螺栓12卡持到垫圈组件14和其所安装于的工件114。在它的自由状态，卡环20驻留在螺栓12的第二端28处的环形槽40内以便将螺栓12卡持到垫圈组件14。在一个实施例中，螺纹38和环形槽40的相交部分为卡环20提供了支承表面以限制螺栓12的轴向移动和限制螺栓12被从垫圈组件14移出。在一个实施例中，螺栓12驻留在“完全缩回位置”，其中螺栓12处于如下位置：在该位置，螺栓12的头部30在与垫圈组件14相距最大距离处同时还被垫圈组件14卡持到工件114。在一个实施例中，提供对从工件114移除螺栓12的阻力的这种特征通过推动螺栓12而从工件114移除螺栓而测量。在一个实施例中，利用一定量的力，螺栓12自由地从其中螺栓12的头部30在与工件相距最大距离处的位置轴向地移动到螺栓12的头部30接触垫圈组件14处的位置。在一个实施例中，该力是10磅。然而，在一个实施例中，垫圈组件14将把螺栓12保持固定在任何轴向位置直到使用者施加外力为止。垫圈组件14保持螺栓12固定的能力通常被称作“螺栓保持”。在一个实施例中，螺栓12是在柄部24中无中空部分的实心件；并且，因此螺栓的全部强度被利用。
在一个实施例中，卡环20具有径向位移，其能够在自由状态下缩小到等于螺栓12的带螺纹部分36的小径的直径。在扩张状态，一个实施例的卡环20能够通过带螺纹部分36的大径。在一个实施例中，卡环20能够从自由状态移置到扩张状态而不超过卡环20的弹性极限。在一个实施例中，卡环20保持或者固定它所容纳的螺栓12。也就是说，卡环20将把螺栓12保持在与卡环20的中心轴线同中心的位置同时限制螺栓12通过卡环20的轴向移动。在一个实施例中，使螺栓12通过卡环20移动需要施加外力克服卡环20的限制。在一个实施例中，卡环20的限制可以通过设定弹性梁元件82的尺寸而调节。
在一个实施例中，如图5C和5D所示，壳体22的外壁102具有第一厚度t1，而壳体22的内壁104具有第二厚度t2，它们被选择成支承高压缩载荷，这在工件114(例如，面板)薄的时候特别适用。在一个实施例中，当在此使用时，术语“高压缩载荷”意思是对3/16″(0.1875英寸)到3/8″(0.375英寸)尺寸范围的紧固件施加大约800磅到大约6500磅范围的载荷。在一个实施例中，当在此使用时，关于紧固件尺寸的术语“薄”意思是当工件114(例如，面板)的厚度小于紧固件10的名义直径时的情况。例如，当工件114是薄的并且高压缩载荷被施加时，工件114朝着锁定构件(例如，螺母)(图中未示)偏移。当这种情况发生时，其挤压壳体22直到它和卡环20接触。结果，卡环20的臂84保持自由且不丧失能力。
在一个实施例中，壳体22的外壁102的厚度t1是在大约0.015英寸(15毫英寸)到大约0.085英寸(85毫英寸)范围内。根据另一实施例，厚度t1是在大约0.0215英寸(21.5毫英寸)到大约0.025英寸(25毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.021英寸(21毫英寸)到大约0.030英寸(30毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.0205英寸(20.5毫英寸)到大约0.035英寸(35毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.020英寸(20毫英寸)到大约0.040英寸(40毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.0195英寸(19.5毫英寸)到大约0.045英寸(45毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.0190英寸(19毫英寸)到大约0.050英寸(50毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.0185英寸(18.5毫英寸)到大约0.055英寸(55毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.018英寸(18毫英寸)到大约0.060英寸(60毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.0175英寸(17.5毫英寸)到大约0.065英寸(65毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.0170英寸(17毫英寸)到大约0.070英寸(70毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.0165英寸(65毫英寸)到大约0.075英寸(75毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t1是在大约0.016英寸(16毫英寸)到大约0.080英寸(80毫英寸)范围内。
在一个实施例中，壳体22的内壁104的厚度t2是在大约0.015英寸(15毫英寸)到大约0.085英寸(85毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.070英寸(70毫英寸)到大约0.080英寸(80毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.065英寸(65毫英寸)到大约0.075英寸(75毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.060英寸(60毫英寸)到大约0.072英寸(72毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.055英寸(55毫英寸)到大约0.069英寸(69毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.050英寸(50毫英寸)到大约0.066英寸(66毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.045英寸(45毫英寸)到大约0.063英寸(63毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.040英寸(40毫英寸)到大约0.060英寸(66毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.035英寸(35毫英寸)到大约0.057英寸(57毫英寸)范围。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.030英寸(30毫英寸)到大约0.054英寸(54毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.025英寸(25毫英寸)到大约0.051英寸(51毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.020英寸(20毫英寸)到大约0.048英寸(48毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.0195英寸(19.5寸)到大约0.045英寸(45毫英寸)范围内。在另一实施例中，厚度t2是在大约0.019英寸(19毫英寸)到大约0.042英寸(42毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.0185英寸(18.5寸)到大约0.039英寸(39毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.018英寸(18毫英寸)到大约0.036英寸(36毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.0175英寸(17.5毫英寸)到大约0.033英寸(33毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.0170英寸(17.0毫英寸)到大约0.030英寸(33毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.0165英寸(16.5毫英寸)到大约0.027英寸(27毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.016英寸(16毫英寸)到大约0.024英寸(24毫英寸)范围内。在另一个实施例中，厚度t2是在大约0.0155英寸(15.5毫英寸)到大约0.021英寸(21毫英寸)范围内。
应理解，在此描述的紧固件10仅仅是示例性的，并且本领域的技术人员可以进行很多变化和改变而不脱离在此描述的实施例的全部精神和范围。例如，在一个实施例中，紧固件10不需要包括上垫圈16，下垫圈18能直接连接到工件114。在这点上，参见图12A到12C和13A到13D，在一个实施例中，卡持面板紧固件210包括螺检212、单件式垫圈215、卡环220和壳体222。紧固件210的结构和功能类似于上面描述的紧固件10，除了垫圈215通过向外张开部分266直接连接到工件314外(见图3A到3D)。在另一个实施例中，参见图14A到14C和15A到15D，卡持面板紧固件410包括螺栓412、盘形构件415、卡环420和壳体422。紧固件410的结构和功能类似于上面描述的紧固件10，除了没有垫圈并且构件415直接连接到工件514的第二边518外。在一个实施例中，构件415能由其它形状和尺寸构成。在另一个实施例中，构件415通过胶结、粘结、焊接、机械手段，例如铆钉或其它紧固件，或现有技术中已知的其它合适的紧固和固定手段而连接到工件514。
在另一个实施例中，紧固件10不需要包括上和下垫圈16、18和壳体22。在这点上，在图16A和16B所示的实施例中，卡环20能以上面描述的方式直接连接到螺拴12。在这点上，卡环20的外环76的内表面80限制了梁元件82的偏移。
图17A和17B示出了卡环520、壳体522和连接到壳体522的盖523的实施例。参见图17A，在一个实施例中，卡环520包括三个分开并且独特的曲线形状的悬臂584，每个悬臂584包括具有V形接合构件594的第一端586和与第一端586相对且具有U形钩构件589的第二端588。在一个实施例中，壳体522包括圆形外壁602和与外壁602同中心且隔开的圆形内壁604。在一个实施例中，外壁602和内壁604形成圆形通道606。在一个实施例中，内壁604包括多个延伸通过其的窗口610，而外壁604包括多个形成在其中的T形沟槽611。在一个实施例中，壳体522包括相互等距定位的三个窗口610和相互等距定位的三个沟槽611。参见图17B，在一个实施例中，卡环520的每个壁584被容纳在壳体522的通道606内。在这点上，每个钩构件589接合壳体522的对应的沟槽611，而每个接合构件594驻留在相应的窗口610中。
在一个实施例中，当螺栓(例如上述螺栓12)接合卡环520时，为了使螺栓12能够在卡环520内移动，臂584的第一端586从自由状态位置径向地移置并扩张到扩张位置(图中未示)。在螺栓12插入过程中，臂584的第二端588通过卡环520的钩构件589和壳体522的沟槽611接合而被固定就位。当螺栓12被推入卡环520并且接合构件594接合且对齐螺栓12的环形槽40时，臂584从它们的扩张位置弹回它们自由状态位置(图中未示)。按照这种方式，接合构件594的顶点接合且驻留在螺栓12的环形槽40内，因此使得螺栓12被卡持(图中未示)。
图18A和18B示出了卡环720和壳体722的一个实施例。参见图18A，在一个实施例中，卡环720包括一对独特的曲线形状的悬臂784，每个悬臂784包括第一端786和与第一端786相对的第二端788、内表面789和从内表面789延伸且位于第一端786和第二端788之间的突出部分792。在一个实施例中，压垫794从每个突出部分792延伸。在一个实施例中，壳体722包括圆形外壁802和一对与外壁802相隔开且同中心的V形的圆形内壁804。在一个实施例中，外壁802和内壁804形成一对月牙形的通道806。在一个实施例中，内壁804包括一对延伸穿过其的窗口810。在一个实施例中，每个窗口810包括止挡表面812。参见图18B，在一个实施例中，卡环720的每个臂784被容纳在壳体722的相应的通道806内。在这点上，臂784的内表面789接合内壁804，而每个突出部分792驻留在相应的窗口810内。
在一个实施例中，当螺栓(例如螺栓12)接合卡环720时，为了使螺栓12能在卡环720内移动，臂784朝着外壁802移置(图中未示)。在一个实施例中，臂784一直移置到压垫794接合壳体722的止挡表面812，以便防止臂784移动太远并永久变形(图中未示)。在一个实施例中，当螺栓12被推入卡环720并且压垫794与螺栓12的环形槽40接合并对齐时，臂784弹回到其自由状态位置。按照这种方式，压垫794接合并驻留在螺栓12的环形槽40内，因此使得螺栓12被卡持。
图19A和19B示出了卡环920和壳体922的一个实施例。参见图19A，在一个实施例中，卡环920包括一对分离且独特的曲线形状的悬臂984，每个悬臂984包括具有钩构件987的第一端986和与第一端986相对的、具有从其延伸的突出部分992的第二端988。在一个实施例中，压垫994从每个突出部分992延伸。在一个实施例中，壳体922包括圆形外壁1002和一对与外壁1002隔开的弧形内壁1004。在一个实施例中，内壁1004互相偏置开。在一个实施例中，外壁1002和内壁1004形成通道1006。在一个实施例中，内壁1004包括一对延伸通过其的窗口1010。在一个实施例中，每个窗口1010包括止挡表面1012。在一个实施例中，一对沿直径方向相对的突出部1003从外壁1002的内表面延伸并进入通道1006。参见图19B，在一个实施例中，卡环920的每个臂984被容纳在壳体922的通道1006内。在这点上，臂984的内表面989接合内壁1004，同时每个突出部分992驻留在相应的窗口1010内。在一个实施例中，每个钩构件987接合相应的内壁1004的一端和壳体922的一个突出部1003。
在一个实施例中，当螺栓(例如螺栓12)接合卡环920时，为了使螺栓12能够在卡环920内移动，臂984的第一端986从自由状态位置径向地移置并扩张到扩张位置(图中未示)。在螺栓12插入过程中，臂984的第二端988通过卡环920的钩构件987的接合而被固定就位。在一个实施例中，臂984一直移置到压垫994接合壳体922的止挡表面1012，以便防止臂982移动太远并永久变形(图中未示)。在一个实施例中，当螺栓12被推入卡环920并且压垫994与螺栓12的环形槽40接合并对齐时，臂984弹回到其自由状态位置。按照这种方式中，压垫994接合并驻留在螺栓12的环形槽40内，因此使得螺栓12被卡持。
图20示出了壳体1122的一个实施例，其包括圆形外壁1202和与外壁1202隔开的圆形内壁1204。在一个实施例中，外壁1202和内壁1204形成了通道1206。在一个实施例中，内壁1204包括多个延伸通过其的窗口1210。在一个实施例中，壳体1122包括多个可滑动地定位在窗口1210内的T形爪1215。在一个实施例中，每个爪1215包括压垫1194。在一个实施例中，每个爪1215包括适于接纳弹簧1199的孔1197，该弹簧抵靠着外壁1202的内表面定位。
在一个实施例中，当螺栓(例如螺栓12)接合壳体1122时，为了使螺栓能够在壳体1122内移动，爪1215被移置并且朝着外壁1202向外滑动(图中未示)。在一个实施例中，爪1215一直移置到爪1215接合外壁1202的内表面(图中未示)。在一个实施例中，当螺栓12被推入壳体1122并且压垫1194与螺栓12的环形槽40接合和对齐时，爪1215向内弹回，并且压垫1194接合且驻留在螺栓12的环形槽40内，因此使得螺栓12被卡持(图中未示)。
所有这些变化和改变被包括在随附的权利要求书限定的本发明的范围内。
Claims (23)
1.一种紧固件，包括：
具有适于定位在工件的开口内的细长柄部分的螺栓，工件具有第一边和与第一边相对的第二边，细长柄部分具有第一端、与第一端相对的第二端、形成在第一端的头部、具有多个外螺栓螺纹且适于延伸经过工件的第二边的带螺纹部分、和接近于第二端形成的环形槽；
具有容座和从容座延伸的头部的上垫圈，上垫圈的头部具有外表面、内表面和形成在内表面内的环形凹穴，其中上垫圈适于安装在工件的开口内；
下垫圈，该下垫圈具有带有第一端和与第一端相对的第二端的管状部分、从管状部分的第一端延伸的向外张开部分和从管状部分的第二端延伸的基座构件，基座构件包括内部部分，其中下垫圈适于安装在上垫圈内，从而使得上垫圈的容座的尺寸和形状适于接纳下垫圈的管状部分，并且上垫圈的头部的环形凹穴的尺寸和形状适于接纳下垫圈的向外张开部分；
壳体；和
容纳在壳体内的卡环，
其中下垫圈的基座构件的内部部分的尺寸和形状适于接纳壳体和卡环，并且
其中螺栓的细长柄部分适于安装在上垫圈和下垫圈内，以使得卡环接合螺栓的环形槽从而卡持螺栓。
2.根据权利要求1所述的紧固件，其中螺栓的细长柄部分的环形槽由大致垂直于螺栓的纵轴线延伸的环形部分和与螺栓的纵轴线成角度地延伸的斜面部分限定，其中环形部分防止螺栓从卡环脱开。
3.根据权利要求2所述的紧固件，其中卡环包括具有外表面和内表面的外环和从外环的内表面延伸的至少一个弹性梁元件，其中当螺栓接合卡环时，为了使螺栓能够移动通过卡环，所述至少一个弹性梁元件从自由位置径向地移置和扩张到扩张位置，并且其中当卡环与螺栓的环形槽接合和对齐时，所述至少一个弹性梁元件弹回到其自由位置。
4.根据权利要求3所述的紧固件，其中所述至少一个弹性梁元件包括细长臂，所述细长臂具有连接到外环的内表面的第一端和与细长臂的第一端相对的自由的第二端，其中所述至少一个弹性梁元件的臂和外环的内表面之间形成沟槽。
5.根据权利要求4所述的紧固件，其中卡环的所述至少一个弹性梁元件包括形成在细长臂的第二端的突出部分。
6.根据权利要求5所述的紧固件，其中壳体包括外壁、内壁、形成在内壁和外壁之间的通道和中心定位的孔，其中壳体的通道的尺寸和形状适于接纳卡环以使得卡环的外环的外表面和壳体的外壁并列，并且卡环的所述至少一个弹性梁元件和壳体的外壁并列。
7.根据权利要求6所述的紧固件，其中所述至少一个弹性梁元件包括多个弹性梁元件。
8.根据权利要求7所述的紧固件，其中所述多个弹性梁元件的细长臂每个都是曲线形状。
9.根据权利要求7所述的紧固件，其中壳体包括形成在内壁内的多个窗口，其中每个窗口包括止挡表面，并且其中壳体的每个窗口的尺寸和形状适于接纳卡环的相应的弹性梁元件的突出部分。
10.根据权利要求9所述的紧固件，其中卡环的每个突出部分包括压垫，其中当所述多个弹性梁元件处于其扩张位置时，每个压垫接触壳体的相应的止挡表面。
11.根据权利要求10所述的紧固件，其中每个压垫垂直于其相应的弹性梁元件的臂延伸。
12.根据权利要求11所述的紧固件，其中每个突出部分基本上垂直于其相应的弹性梁元件的臂的自由端延伸并且与其相应的弹性梁元件的臂的自由端处于相同平面内。
13.根据权利要求12所述的紧固件，其中下垫圈的基座构件包括环形压缩壁，其中环形压缩壁限定了基座构件的内部部分，并且其中环形压缩壁适于被围绕其周边压缩以便将卡环和壳体封装在基座构件的内部部分内。
14.根据权利要求1所述的紧固件，其中螺栓的带螺纹部分适于接纳锁定构件。
15.根据权利要求1所述的紧固件，其中螺栓的带螺纹部分包括在环形槽下面接近螺栓的第二端的外螺纹。
16.根据权利要求1所述的紧固件，其中螺栓的环形槽与螺栓的外螺栓螺纹相符和。
17.根据权利要求1所述的紧固件，其中工件是面板。
18.一种紧固件，包括：
具有适于定位在工件的开口内的细长柄部分的螺栓，工件具有第一边和与第一边相对的第二边，细长柄部分具有第一端和与第一端相对的第二端、形成在第一端的头部、具有多个外螺栓螺纹且适于延伸经过工件的第二边的带螺纹部分、和接近于第二端形成的环形槽；
具有容座、从容座一端延伸的头部和从容座的相对端延伸的基座构件的垫圈，基座构件包括内部部分，其中垫圈适于安装在工件的开口内；
壳体；和
容纳在壳体内的卡环，
其中垫圈的基座构件的内部部分的尺寸和形状适于接纳壳体和卡环，并且其中螺栓的细长柄部分适于安装在垫圈内，以使得卡环接合螺栓的环形槽从而卡持螺栓。
19.根据权利要求18所述的紧固件，其中卡环包括具有内表面的外环和从内表面延伸的至少一个弹性梁元件，其中当螺栓接合卡环时，所述至少一个弹性梁元件从自由位置径向地移置和扩张到扩张位置从而使螺栓能够移动通过卡环，并且其中当卡环与螺栓的环形槽接合和对齐时，所述至少一个弹性梁元件弹回到其自由位置。
20.一种紧固件，包括：
具有适于定位在工件的开口内的细长柄部分的螺栓，工件具有第一边和与第一边相对的第二边，细长柄部分具有第一端、与第一端相对的第二端、形成在第一端的头部、具有多个外螺栓螺纹且适于延伸经过工件的第二边的带螺纹部分、和接近于第二端形成的环形槽；
具有内部部分的壳体；和
容纳在壳体的内部部分内的卡环，
其中螺栓的细长柄部分适于穿过壳体安装，以使得卡环接合螺栓的环形槽从而卡持螺栓。
21.根据权利要求20所述的紧固件，其中卡环包括具有内表面的外环和从内表面延伸的至少一个弹性梁元件，其中当螺栓接合卡环时，所述至少一个弹性梁元件从自由位置径向地移置和扩张到扩张位置从而使螺栓能够移动通过卡环，并且其中当卡环与螺栓的环形槽接合和对齐时，所述至少一个弹性梁元件弹回到其自由位置。
22.一种紧固件，包括：
具有适于定位在工件的开口内的细长柄部分的螺栓，工件具有第一边和与第一边相对的第二边，细长柄部分具有第一端和与第一端相对的第二端、形成在第一端的头部、具有多个外螺栓螺纹且适于延伸经过工件的第二边的带螺纹部分、和接近于第二端形成的环形槽；
卡环，
其中卡环与螺栓的环形槽接合和对齐从而卡持螺栓。
23.根据权利要求22所述的紧固件，其中卡环包括具有内表面的外环和从内表面延伸的至少一个弹性梁元件，其中当螺栓接合卡环时，所述至少一个弹性梁元件从自由位置径向地移置和扩张到扩张位置从而使螺栓能够移动通过卡环，并且其中当卡环与螺栓的环形槽接合和对齐时，所述至少一个弹性梁元件弹回到其自由位置。
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