JP2015528549A - リベットレスナットプレート、リベットレスナットプレートアセンブリ、リベットレスナットプレートファスナーを含むワークピース、および関連方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、リベットレスナットプレートを包含し、リベットレスナットプレートは、下面および上面を有するベースプレートと、ファスナーに係合するための複数の延在部であって、延在部はそれぞれ、上面に実質的に垂直な方向に上面から延在し、延在部は、延在部間にケージ領域を画定し、延在部は、ファスナーをケージ領域において上面に対して保持するための保持具を受け取るように適合させられる、延在部と、下面から遠位端に延在する本体を備えるアンカであって、本体は、アンカのまわりに形成される基材の一部を含む溝を有し、溝は、下面と遠位端との間に配置され、本体が、ベースプレートの下面に垂直な軸に関して回転対称ではない立体構造を有する、アンカとを含む。

Description

（関連出願への相互参照）
本願は、米国特許法§１１９（ｅ）のもと、米国仮特許出願第６１／６８２，９９６号（２０１２年８月１４日出願、名称「Ｒｉｖｅｔｌｅｓｓ Ｎｕｔ Ｐｌａｔｅ， Ｒｉｖｅｔｌｅｓｓ Ｎｕｔ Ｐｌａｔｅ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ， Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｒｉｖｅｔｌｅｓｓ Ｎｕｔ Ｐｌａｔｅ Ｆａｓｔｅｎｅｒｓ， ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）の利益を主張し、その開示全体は、参照によって本明細書に援用される。

（発明の背景）
ファスナーは、２つ以上のワークピースを相互に取り付けるために、航空宇宙産業および自動車産業を含む種々の産業において使用される。これらのファスナーは、多くの場合、アセンブリの部品であるナットプレートおよびナットを含む。先行技術ナットプレートとして、リベット付きナットプレート、定位置に糊付けされたナットプレート、およびスエージ加工された（ｓｗｅｄｇｅｄ）ナットプレートが挙げられる。リベット付きナットプレートでは、２つ以上のリベットが、ワークピースに事前に加工された孔を通過させられ、ナットプレートの本体をワークピースに固着させる。リベットは、多くの場合、ワークピース表面とナットプレートとの間に定置される封止剤または接着剤と併用される。リベット付きナットプレート技術は、多数の短所を有する。例えば、付加的時間および労力が、リベットが定置される孔のそれぞれを加工するために要求され、付加的材料（リベット）の使用およびその機械加工を通じて、コストの増加を被る。

いくつかの「リベットを含まない」先行技術ナットプレート技術は、リベットの代わりに、接着剤を使用して、ナットプレートをワークピースに固着させる。本技術の短所として、接着剤の付加的コストと、接着剤を塗布および硬化させるために必要とされる取付時間の増加とが挙げられる。さらに、ナットプレートとワークピースとの間の適切な結合強度を達成することが重要であるため、接着剤の硬化に対する専門技術および注意が要求される。

スエージ加工または拡張された「リベットレス」ナットプレート技術が、リベットを伴わずに、ナットプレートの取付を可能にするために開発された。これらの設計では、スリーブまたはマンドレルが、ワークピースに取り付けられて拡張またはスエージ加工され、ナットプレートのベース部分と係合させられ、ナットプレートのベース部分をワークピース上の定位置に維持する。本設計における技術は、例えば、米国特許第４，７３２，５１８号、第５，０９６，３４９号、第５，２４５，７４３号、第５，４０５，２２８号、第７，０５９，８１６号、および第７，１１４，９００号に開示されている。これらの技術の短所としては、取付のために要求される時間および特殊ツールと、特に、ワークピース基材が複合材料であるとき、ワークピース基材への損傷の可能性とが挙げられる。例えば、複合材基材内の作業孔の半径方向過拡張は、複合材の剥離につながり得る。逆に、不十分な半径方向拡張は、適切な剪断負荷伝達を妨害する。

当技術分野において、ワークピース構造内への孔の導入を要求せず、ナットプレートの高速、検証可能に安全、かつ安価な取付を可能にするナットプレート技術の必要性が残る。

米国特許第４，７３２，５１８号明細書 米国特許第５，０９６，３４９号明細書 米国特許第５，２４５，７４３号明細書 米国特許第５，４０５，２２８号明細書 米国特許第７，０５９，８１６号明細書 米国特許第７，１１４，９００号明細書

（発明の簡単な概要）
本発明は、リベットレスナットプレートを包含し、リベットレスナットプレートは、実質的に平らな下面および実質的に平らな上面を有するベースプレートと、ファスナーに係合するための複数の延在部であって、延在部はそれぞれ、上面に実質的に垂直な方向に上面から延在し、延在部は、延在部間にケージ領域を画定し、延在部は、ケージ領域において上面に対してファスナーを保持するための保持具を受け取るように適合させられる、延在部と、下面から遠位端に延在する本体を備えるアンカであって、本体は、アンカのまわりに形成される基材の一部を含む溝を有し、溝は、下面と遠位端との間に配置され、アンカの対称軸に平行ではない向きを有し、本体は、ベースプレートの下面に垂直な軸に関して回転対称ではない立体構造を有する、アンカとを含む。ナットプレートのアンカが基材内に埋め込まれると、ベースプレートの下面は、基材の表面に対して同一平面となり、ナットプレートは、溝内に収容された基材の部分を破壊することも変形させることもなしに基材から抜去されることができず、ナットプレートは、アンカを中心として回転させられることができず、ナットプレートは、基材の表面に対する固定配置におけるケージ領域を提供する。

本ナットプレートを含むワークピース、ナットプレートアセンブリ、およびそれを製造する方法も含まれる。

基材および本発明のナットプレートを含むワークピースと、保持具が、延在部に係合し、ファスナーをケージ領域内におよびベースプレートの上面に対して保持するように、本発明のナットプレート、保持具、およびファスナーを含むナットプレートアセンブリとがまた、含まれる。

本発明のナットプレートを有するワークピースを製造する方法もまた、説明される。本方法は、少なくとも１つの本発明のナットプレートを型内の位置に定置することと、アンカの溝が硬化または成形された基材の一部を含むように、ナットプレートの周囲で基材を成形または硬化させることとを含む。

第１のワークピースを第２のワークピースに取り付ける方法が、含まれる。本方法は、少なくとも１つの本発明のナットプレートを型内の位置に定置し、そして、アンカの溝が硬化または成形された基材の一部を含むように、ナットプレートの周囲で基材を成形または硬化させることによって、ナットプレートを伴う第１のワークピースを製造するステップと、ねじ山付きナットをベースプレートの上面に対して定置するステップと、保持具を延在部と係合させることによって、ナットをケージ区域内に保持するステップと、第２のワークピースに取り付けられているボルトをナットに挿入するステップと、第１のワークピースを第２のワークピースにボルト締めするステップとを包含する。

ナットプレート−ワークピース一体化物であって、一体化物は、ファスナーに係合するための複数の延在部が延在する少なくとも１つの実質的に平らな表面を有するワークピース部分を含み、延在部はそれぞれ、平らな表面に実質的に垂直な方向に、実質的に平らな表面から延在し、延在部は、延在部間にケージ領域を画定し、延在部は、ケージ領域において表面に対してファスナーを保持するための保持具を受け取るように適合させられ、ケージ領域は、基材の表面に対する固定配置にあり、ワークピースの延在部および平らな表面は、一体式部品を形成するように共成形される、一体化物もまた、本発明の範囲内で想定される。

少なくとも１つのナットプレートを型内の位置に定置することと、ナットプレートがワークピースに付着させられるように、ナットプレートの周囲で基材を成形または硬化させることとを含む、ナットプレートを伴うワークピースを製造する方法も、含まれる。そのような方法では、ナットプレートは、当技術分野において公知であるかまたは開発中であるかのいずれであってもよい。

本発明の種々の実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて読むことによって、さらに理解され得る。しかしながら、本発明は、示される正確な配列および器具類に限定されないことを理解されたい。
図１は、本発明のナットプレートの実施形態の側面斜視図である。 図２は、本発明のナットプレートの実施形態の底部向き斜視図である。 図３は、平面Ａ−Ａの位置を示す、本発明のナットプレートの実施形態の上面図である。 図４は、平面Ａ−Ａで切り取られた、本発明のナットプレートの実施形態の断面である。 図５は、本発明のナットプレートの実施形態の側面図である。 図６は、ワークピースに取り付けられた本発明のナットプレートアセンブリの実施形態の図である。 図７は、ナットプレートおよびワークピースが一体式部品として成形される本発明の付加的実施形態の斜視図である。 図８は、図７のナットプレート／ワークピース一体化物を含むナットプレートアセンブリの斜視図である。 図９は、ナットプレートおよびワークピースが一体式部品として成形される本発明の第２の付加的実施形態の斜視図である。 図１０は、図１０のナットプレート／ワークピース一体化物を含むナットプレートアセンブリの斜視図である。 図１１、図１２、および図１３は、本発明の方法を使用して、複合材ワークピースに取り付けられた先行技術のナットプレート（および、ナットプレートアセンブリ）を示す。 図１１、図１２、および図１３は、本発明の方法を使用して、複合材ワークピースに取り付けられた先行技術のナットプレート（および、ナットプレートアセンブリ）を示す。 図１１、図１２、および図１３は、本発明の方法を使用して、複合材ワークピースに取り付けられた先行技術のナットプレート（および、ナットプレートアセンブリ）を示す。

（発明の詳細な説明）
本明細書に説明される発明は、リベットレスナットプレート、リベットレスナットプレートを含むナットプレートアセンブリ、リベットレスナットプレート（および／またはアセンブリ）を含むワークピースを製造する方法、および／または本発明のナットプレートを使用して、第１のワークピースを第２のワークピースに固着する方法を含む。「リベットレス」とは、実質的に、意図される最終使用のための必要規格、例えば、航空宇宙用途において使用されるコネクタのためのＮａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって設定された規格またはＮａｔｉｏｎａｌ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｉｎｃ．によって設定された規格に対して、リベットが、ナットプレートを固着するために必要とされないことを意味する。例えば、本明細書に説明されるナットプレートおよび／またはナットプレートアセンブリが評価され得る規格として、ＮＡＳＭ ２５０２７（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ「Ｎｕｔ， Ｓｅｌｆ−Ｌｏｃｋｉｎｇ ２５０°Ｆ， ４５０°Ｆ， ａｎｄ ８００°Ｆ」（１９９９年９月承認））が挙げられる。

本発明の物品および方法は、多数の利点において、先行技術と異なる。例えば、本発明のナットプレートの取付は、（１）加工された孔が要求されないため、ワークピースの構造の割れ目、（２）リベットおよび／または接着剤等のコスト付加材料の使用、（３）取付のための（例えば、孔の加工および接着剤の調製のための）付加的時間および／または技術を必要としないが、本技術は、所与の最終用途においてナットプレートに適用される技術基準を満たす。本発明のナットプレートは、以下に詳細に説明されるように、回転防止特徴および「引き抜き」防止特徴を含むように設計されるという点において、さらに有利である。

本発明は、いくつかの実施形態では、本明細書の図面を参照して説明される。本明細書では、「内側」および「外側」、「上側」および「下側」、「上方」および「下方」、「遠位」および「近位」、「内向き」および「外向き」、「上向き」および「下向き」等の用語、ならびに同様の趣旨の用語は、図面を参照するとき、本発明の理解を助けるために使用され、そのような用語に関して、本明細書によって、特定の定義または意味が別様に与えられないからと言って、本発明の範囲に限定されると見なされるべきではない。

ナットプレート、ナットプレート−ワークピース一体化物、関連ナットプレートアセンブリ、ならびにそれを使用および製造する方法が、本発明の範囲内で想定される。実施形態では、本発明は、３つの部分を含むナットプレートを含む。

図を参照すると、ナットプレート１００の３つの一般的部分は、１つ以上の延在部または複数の延在部（１０８ａ、１０８ｂ）とアンカ１１２との間にはさまれるベースプレート１０２である。ワークピースに位置するとき、ナットプレートのアンカ１１２は、ベースプレートの底部または下面１０４が、ワークピース（図示せず）の最外表面と実質的に同一平面であるように、実質的に、ワークピースの基材内に配置される。

ベースプレート１０２は、平面図から見て、任意の形態（例えば、非均一多角形、正方形、オーバル、長方形等）であってもよい。形態は、本明細書に含まれる図に示されるように、平面図から見て、実質的に円形であることが好ましくあり得る。ベースプレートは、最外縁１０１を含み、最外縁１０１は、平坦な縁であり得るか、または１つ以上の斜面または面取りした面１０３を持ち得る。

実施形態では、ベースプレートは、ベースプレートボア１０５を含んでもよい。存在する場合、ベースプレートボア１０５は、アンカ内に存在するボア１２６と同軸であってもよい。ベースプレートボア１０５の直径は、アンカボア１２６の直径と実質的に同一であってもよく、あるいはより大きくてもよくまたはより小さくてもよい。ベースプレートは、下面１０４および上面１０６を含む。これらの面はそれぞれ、独立して、実質的に平面であってもよい。ワークピース内の所定の位置では、下面１０４は、ワークピースの表面と実質的に同一平面であり、上面１０６は、ファスナーまたはナットを受け取るように外向きに向けられる。

ベースプレート１０２は、ケージ領域１１０と連通するボア１０５を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ボア１０５は、アンカ本体に存在するボア１２６と連通してもよい。複数の延在部１０８ａ、１０８ｂが、ベースプレート１０２の上面１０６から外向きに延在する。

好ましくあり得る実施形態では、延在部１０８ａ、１０８ｂは、実質的に、９０°の角度でベースプレート１０２の上面１０６から延在する（すなわち、垂直に延在する）が、任意の角度が、所望に応じて、使用されてもよい。延在部は、それらの間にケージ領域１１０を画定し、ケージ領域１１０内にファスナー１２５が受け取られ、必要に応じて、保持具１２４によって、ベースプレートの上面に対して保持されてもよい。

延在部１０８ａ、１０８ｂは、保持具を受け取るように適合させられ、すなわち、延在部は、保持具を受け取りかつ／または固着させるように構成された構造である。延在部の精密な構造は、したがって、使用を意図する保持具の構造に応じて、必然的に変動する。

例えば、図を参照すると、実施形態では、延在部１０８ａ、１０８ｂの内側表面１４０ａ、１４０ｂまたは外側表面１４２ａ、１４２ｂの一方あるいは両方は、保持具に係合するように好適に適合させられたくぼみ１３０を含んでもよい。実施形態では、保持具は、保持具クリップ１３５であってもよく、延在部１０８ａ、１０８ｂの外側表面１４２ａ、１４２ｂは、保持具クリップの一部が着座する実質的水平チャネル１３０の形態のくぼみを含む。保持具および延在部は、ファスナーを実質的垂直方向にしっかりと維持する役割を果たすが、固定されたベースプレートの上面に対するファスナーの制御された側方移動（「浮動」）を可能にするように構成されてもよい。

ナットプレート１００はさらに、アンカ１１２を含む。アンカ１１２は、ベースプレート１０２の下面１０４からアンカ１１６の遠位端まで延在する本体１１４を含む。アンカ本体は、所望される任意の幾何学的形態を有してもよく、例えば、断面から見て、アンカ本体は、多角形、正方形、長方形、オーバル、または円形の形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、本体１１４は、ベースプレートの下面に垂直な軸に関して回転対称ではない立体構造を有し、所定の位置における望ましくない回転を低減または回避することが好ましくあり得る。

実施形態では、アンカ本体１１４は、軸方向に平坦な円柱である。「軸方向に平坦な円柱」とは、断面から見て、断面の周囲の少なくとも１つの部分に沿って平坦である円柱を意味する。実施形態では、平坦部分を通過する仮想平面は、概して、円柱の回転軸と平行であってもよい。実施形態では、円柱は、アンカ本体１０４の両側に少なくとも１つの対の平坦面１２８ａ、１２８ｂを持つように、少なくとも２つの部分において平坦であってもよい。対の平坦面１２８ａおよび１２８ｂは、実質的に、相互に平行であってもよい。

別の実施形態では、アンカ本体１１４は、ベースプレート１０２の下面１０４とアンカ本体１１４の遠位端１１６との間のアンカ本体１１４の表面上に配置された１つ以上の溝１１８を有する軸方向に平坦な円柱である。溝１１８（単数または複数）は、アンカ本体１１４の外側表面１２２上にあってもよく、かつ／またはボア１２６を伴うアンカ本体１１４を含む実施形態では、溝１１８（単数または複数）は、アンカ本体１１４の内側表面（図示せず）内にあってもよい。いくつかの実施形態では、溝１１８は、アンカ１１２の対称軸と平行ではない向きを有することが望ましくあり得る。

アンカ本体１１４が軸方向に平坦な円柱である実施形態では、アンカが円柱の両側に配置される一対の溝１１８を有し、くぼみのそれぞれが実質的に相互に平行であることが望ましくあり得る。いくつかの実施形態では、溝１１８は、平坦面１２８の少なくとも一部に延在してもよい。

ナットプレート１００のアンカ１１２が、基材内に埋め込まれると、ベースプレート１０２の下面１０４は、基材の表面に対して同一平面となり、ナットプレートは、溝１１８内に収容された基材の部分を破壊することも変形することもなしに基材から抜去されることができず、ナットプレート１００は、アンカ１１２を中心として回転させられることができず、ナットプレート１００は、基材の表面に対する固定配置におけるケージ領域１１０を提供する。

本発明の実施形態では、ナットプレートは、１つの部品片として形成されてもよく、すなわち、アンカ、ベースプレート、および延在部は、一体式である。代替として、アンカ、ベースプレート、および延在部は、単一体である。例えば、アンカ、ベースプレート、および延在部はそれぞれ、所望に応じて、別個に、異なる材料から形成され、例えば、限定ではないが、接着剤、溶接、ろう接、あるいは機械的ファスナー（例えば、ステープル、ピン、またはねじ）によって、ともに添着されてもよい。さらなる代替実施形態では、アンカ、ベースプレート、および延在部のうちの少なくとも２つは、一体式であり、残りの構成要素は、別個に（所望に応じて、異なる材料から）製造され、前述のように、一体式部品片に添着される。

ナットプレート（または、一体式ではない場合、独立して、その構成部品のいずれか）は、公知のまたは開発中の任意の材料から形成されてもよい。当業者が認識するように、選択された材料は、ナットプレートのために想定される所望の最終使用に応じて、必然的に異なる。そのような材料として、限定ではないが、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、１７−４ＰＨステンレス、１７−７ＰＨステンレス、３００系ステンレス、４００系ステンレス；Ｉｎｃｏｎｅｌ、Ｗａｓｐａｌｌｏｙステンレス、高性能ポリマーまたはポリマー複合材、およびチタンが挙げられ得る。好適なポリマーまたはポリマー複合材の非限定的例として、ワークピースのための可能な材料として以下に列挙されるものが挙げられる。

いくつかの実施形態では、ナットプレート（または、一体式ではない場合、独立して、その構成部品のいずれか）は、（前述のような）第１の材料から形成され、代替材料の１つ以上のコーティングまたは層でコーティングされ、あるいはそれを提供されてもよい。コーティング材料（単数または複数）として、限定ではないが、ポリマー、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ニッケル、および／またはクロムが挙げられ得る。好適なポリマーの非限定的例として、例えば、ワークピースのための可能な材料として以下に列挙されるものが挙げられる。

本発明はまた、本発明のナットプレートが固定される表面または基材を自身が含むワークピースを含む。基材は、ワークピースと一体であってもよく、または後で、ワークピースに添着されてもよい。ワークピースは、ナットプレートを添着することを所望する任意の物品または構成要素（例えば、航空宇宙産業用構成部品、自動車用構成部品、医療用構成部品、および／または構造用構成部品等）であってもよい。「構造用構成部品」とは、シェルタ、格納庫、貯蔵庫等、一時的または恒久的建築構造の構築において使用される材料を意味する。

ワークピースは、所望の任意の材料から形成されてもよい。ナットプレートが添着されるワークピース上の基材は、任意の材料が成形可能である（すなわち、任意の材料が、硬化、乾燥、あるいは固化されて、実質的に、非流動性または固定材料になり得る流動性かつ／または形成可能材料として存在することができる）限り、そのような材料から形成されてもよい。好適な材料として、限定ではないが、金属、天然粘土および合成粘土、タンパク質性マトリクス材料、熱可塑性および／または熱硬化性ポリマーならびにポリマー複合材が挙げられる。選択される材料が、ポリマーまたはポリマー複合材である場合、材料は、１つ以上のポリマーあるいはコポリマー（単数または複数）および／または特性向上添加剤を含んでもよい。

好適なポリマーとして、以下の例示的材料：ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリブチレン、ポリプロピレン等）、ポリ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）（ＡＢＳ）、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリ（ブタジエン−スチレン）（ＰＢＳ）、ポリ（スチレン−アクリロニトリル）（ＳＡＮ）、ポリブチレン、セルロース樹脂（エチルセルロース、アセチルセルロース、酢酸酪酸セルロース、アセチルプロピオニルセルロース、およびニトロセルロース等）、ポリエチレンビニルアルコール（ＥＶＡ）、ポリエチレンビニルアセテート、フルオロポリマー（溶融加工性フッ素プラスチック（テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と少なくとも１つのパーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＡＶＥ）とのコポリマー（ＰＦＡ）、ＴＦＥと少なくとも１つの他のパーフルオロアルキレン（ヘキサフルオロプロピレン等）とのコポリマー（ＦＥＰ）等）、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、ポリエチルクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリエチルトリフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等）、イオノマー、液晶性ポリマー（ＬＣＰ）、ポリアセタール、ポリアクリレート、ポリアミド（ＮＹＬＯＮ１２、ＮＹＬＯＮ６等）、ポリフタルイミド、ポリイミド、ポリエーテルアミド、ポリアミドイミド、ポリフェノール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニル、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンエステル、ポリフェニレンエーテルエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリメチルペンテン、ポリケトン、ポリアリーレン（ＰＡＥおよびＰＡＥＫ）ポリマー（ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、およびポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）等）、熱可塑性エラストマー（エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、およびポリウレタンエラストマー等）、塩素化ポリエチレン、ビスシトラコン酸イミド（ＢＣＩ）、ビスマレイミド（ＢＭＩ）、ビスマレイミド／トリアジン／エポキシ樹脂、シアン酸エステル、シアネート樹脂、フラン樹脂、フェノール樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、フタロシアニン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、アセチレン末端ポリイミド樹脂、シリコーン、ポリトリアジン、ポリアルキド、およびキシレン樹脂が挙げられ得る。

また、これらの材料のそれぞれまたはいずれかと、相互あるいは他のポリマー種、モノマー種、もしくはオリゴマー種のいずれかとのコポリマー（ランダムまたはブロック形態の２つ以上のモノマー種から形成されるポリマー、あるいはグラフトコポリマーであって、そのいずれかが複数のモノマー成分または反応物を有し得るグラフトコポリマー）もまた、公知または開発中にかかわらず、含まれ得、使用され得る。加えて、そのような材料は、形成するために依然として有用であることを前提として、誘導体化され、かつ／または官能基（末端および／または鎖上にかかわらず）、分岐鎖および／または直鎖骨格構造、鎖または側基に沿った不飽和の追加の位置、ならびに同様のものを含んでもよい。提供され得る官能基として、アリール、ケトン、アセチレン、酸基、ヒドロキシル、硫黄含有基、スルファート、スルファイト、メルカプト、ホスファト、カルボキシル、シアノ、ホスファイト、酸素／エーテルまたはエステル（鎖または側鎖内に組み込むこともできる）、カルボン酸、窒素、アンモニウム、アミド、アミジン、ベンズアミジン、およびイミダゾール（ｉｍｉｄｉｚｏｌｅ）、および同様のものが挙げられる。

基材のために選択されたポリマー（単数または複数）はまた、混合物、混成物、合金中で使用され得るか、あるいは相互または他のモノマーとコポリマー化され、新しいランダムコポリマー、ブロックコポリマー、またはグラフトコポリマーを形成してもよい。また、本発明内で使用するために、特定の高温架橋性ポリイミドおよびポリスルホン等の材料ならびに熱可塑性の特性に類似する特性を有する熱硬化性材料を採用することも可能である。

ポリマー複合材は、任意のポリマーまたはコポリマー（上記に列挙されたものを含む）および１つ以上の特性向上添加剤を含んでもよい。例示的添加剤として、例えば、二酸化ケイ素、シリカ、アルミナ、タルク、チョップドファイバまたは短繊維（ガラス、ＰＴＦＥ、ＴＦＥコポリマー、炭素、黒鉛等）、硫酸バリウム、ガラス球、リボンまたは小板、珪灰石、チタナートウィスカー、相溶化剤、流動性剤または揺変剤、帯電防止剤（熱可塑性マトリクスに提供される官能基および／またはグラフトコポリマーの使用によって組み込まれ得る）、ならびに他の類似充填剤、摩擦学的添加剤および他の強化剤が挙げられる。そのような添加剤は、複合材の総重量に基づいて、重量あたり複合材の約２５％以下、好ましくは、約１０％以下の量で存在することが好ましい。しかしながら、より多い材料またはより少ない材料が、所望の特性および最終使用に応じて、使用されてもよい。

強化繊維（単数または複数）が含まれる場合、単一タイプの繊維あるいは組み合わせまたは混成材料であってもよく、すなわち、例えば、限定ではないが、ガラス、炭素、黒鉛、アラミド、セラミック、ＰＴＦＥ（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）として市販）、玄武岩、石英、ホウ素、麻繊維、ポリブチレン酸化物（ＰＢＯ）、アルミナ、ＴＦＥコポリマー、ガラス／炭素、ガラス／黒鉛／炭素、黒鉛／炭素、アラミド／ガラス、セラミック／ガラス、およびＰＴＦＥまたはＴＦＥコポリマー繊維／炭素混成物を含む２つ以上の繊維タイプが、ポリマーマトリクス材料内で使用されてもよい。そのような繊維は、前述のような種々の材料、好ましくは、セラミック、ガラス、黒鉛、炭素、および／またはプラスチック（熱可塑性および熱硬化性）繊維（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）として市販のアラミド繊維等）を含む、有機物または無機物であってもよい。連続繊維は、一方向性または双方向性連続繊維（但し、一方向性繊維が、好ましい（双方向性である場合、繊維の約５０％以下が、横方向に延在する方向に存在することが好ましい））、伸長破断編組繊維、および織り連続繊維であってもよい。加えて、繊維は、編組または混合繊維であってもよい。

前述の材料は全て、当技術分野において公知または開発中の種々の他の充填剤を含んでもよい。色素、染料、ガラス、セラミック、メッシュ、マイカ、粘土、有機着色剤、可塑剤、揺変剤、難燃剤、ＵＶ吸収剤、増量剤、および安定剤を含む、種々の充填剤が、使用されてもよい。

前述の材料は、好ましくあり得るが、一覧は、網羅的であると見なされるべきではなく、当業者は、本開示に基づいて、本発明の範囲から逸脱することなく、他の材料が本発明で使用されてもよいことを理解する。

付加的実施形態として、本発明は、ワークピース−ナットプレート一体化物（「一体化物」）を含み、一体化物は、ワークピースが延在部を持つように成形される。図７および図８を参照すると、ワークピース２１４は、実質的に平らな表面２１２を有し、そこから複数の延在部２０８ａ、２０８ｂが延在する。延在部はそれぞれ、平らな表面２１２に実質的に垂直な方向に、実質的に平らな表面から延在する。延在部２０８ａおよび２０８ｂは、ケージ領域２１０を画定し、ケージ領域内の表面に対してファスナーを保持するための保持具を受け取るように適合させられる。実施形態では、ケージ領域２１０は、基材の平らな表面２１２に対する固定配置にあり、ワークピースの延在部および平らな表面は、一体式部品を形成するように共成形される。成形プロセスは、本明細書に説明される方法を含む、当技術分野において使用されるか、または公知であるかのいずれであってもよい。

いくつかの実施形態では、本明細書に説明される一体化物またはナットプレートは、１つの延在部を有してもよい。

本発明のナットプレートと、ファスナー、および前述のように、ファスナーをナットプレート内に固着させるための保持具等の付加的構成要素とを含むナットプレートアセンブリが、本発明の範囲内でさらに想定される。ファスナーは、例えば、ねじ山付きナットであってもよく、保持具は、クリップ（例えば、Ｄ−形状クリップ）、撚線、または他の保持具であってもよい。図６は、本発明のナットプレートアセンブリを図示し、ナットプレートは、ワークピース１３７内の所定の位置にあり、ファスナー１２５（ナット）および保持クリップ１３５は、アセンブリ上の定位置にある。図９および図１０は、本発明の一体化物実施形態を使用するナットプレートアセンブリを図示し、ファスナーおよび保持クリップは、アセンブリ上の定位置にある。

ナットプレートは、ワークピース基材（すなわち、ワークピース内に含まれる基材、または後にワークピースに追加される基材）をナットプレートのアンカの周囲に成形することによって、構成部品内に固着される。任意の成形プロセスが、使用されることができる。プロセスパラメータは、成形のために選択される材料に応じて、変動する。一般に、プロセスは、ナットプレートアセンブリを分解し、ナットプレートを型ツール内に定置し、型を閉鎖し、成形される材料を型に流し、選択されたパラメータ（温度、圧力、休止時間等）下で型を処理し、部品を除去および洗浄することを伴う。本明細書に説明されるようなナットプレートが使用される場合、成形後にナットプレートのベースプレートの下面が、実質的に、ワークピース基材の表面と同一平面になるように、アンカ部分のみが、ワークピース内に成形される。

いくつかの実施形態では、前述の成形プロセスは、従来の先行技術のプレートをワークピースに成形するために使用される。図１１、図１２、および図１３は、ワークピース内に成形された従来の先行技術のナットプレートを示す。

本発明の広範な概念から逸脱することなく、変更が前述の実施形態に行われ得ることは、当業者によって理解される。したがって、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲内の修正を網羅することが意図されることを理解されたい。

Claims (32)

1. リベットレスナットプレートであって、前記ナットプレートは、
   実質的に平らな下面および実質的に平らな上面を有するベースプレートと、
   ファスナーに係合するための複数の延在部であって、前記延在部はそれぞれ、前記上面に実質的に垂直な方向に前記上面から延在し、前記延在部は、前記延在部間にケージ領域を画定し、前記延在部は、前記ケージ領域において前記上面に対して前記ファスナーを保持するための保持具を受け取るように適合させられている、延在部と、
   前記下面から遠位端に延在する本体を備えるアンカであって、前記本体は、前記アンカのまわりに形成される基材の一部を含む溝を有し、前記溝は、前記下面と前記遠位端との間に配置され、前記アンカの対称軸に平行ではない向きを有し、前記本体は、前記ベースプレートの前記下面に垂直な軸に関して回転対称ではない立体構造を有する、アンカと
   を備え、前記ナットプレートの前記アンカが基材内に埋め込まれると、前記ベースプレートの前記下面は、前記基材の表面に対して同一平面となり、前記ナットプレートは、前記溝内に収容された前記基材の部分を破壊することも変形させることもなしに前記基材から抜去されることができず、前記ナットプレートは、前記アンカを中心として回転させられることができず、前記ナットプレートは、前記基材の表面に対する固定配置における前記ゲージ領域を提供する、ナットプレート。
2. 前記アンカ本体は、軸方向に平坦な円柱である、請求項１に記載のナットプレート。
3. 前記溝は、前記円柱の軸に実質的に垂直な平面において、前記円柱の外面上に配置されている、請求項２に記載のナットプレート。
4. 前記アンカを通って延在する第１のボアと前記ベースプレートを通って延在する第２のボアとを有し、前記ベースプレートは、前記ボアの軸に関して回転対称である、請求項１に記載のナットプレート。
5. 前記第１のボアは、前記ケージ領域と連通している、請求項４に記載のナットプレート。
6. 前記アンカ本体は、軸方向に平坦な円柱であり、前記円柱は、前記第１のボアおよび前記第２のボアと同軸である、請求項４に記載のナットプレート。
7. 前記アンカは、前記円柱の両側に配置された一対の平坦面を有し、前記平坦面はそれぞれ、相互に実質的に平行である、請求項６に記載のナットプレート。
8. 前記延在部は、前記延在部のまわりに延在するくぼみを有し、保持具を前記くぼみに係合させる、請求項１に記載のナットプレート。
9. 前記延在部はそれぞれ、外周縁を有し、前記くぼみは、実質的に、前記延在部の前記外周縁全体に延在する、請求項８に記載のナットプレート。
10. 前記くぼみは、実質的に、前記延在部の前記外周縁の少なくとも５０％に延在する、請求項９に記載のナットプレート。
11. 前記アンカ、ベースプレート、および延在部は、一体式である、請求項１に記載のナットプレート。
12. 前記アンカ、ベースプレート、および延在部は、単一体である、請求項１に記載のナットプレート。
13. 前記アンカ、前記ベースプレート、および前記延在部のうちの少なくとも２つは、一体式である、請求項１に記載のナットプレート。
14. 前記アンカ、前記ベースプレート、および前記延在部（単数または複数）のうちの１つまたは複数は、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、１７−４ＰＨステンレス、１７−７ＰＨステンレス、３００系ステンレス、４００系ステンレス、Ｉｎｃｏｎｅｌ、Ｗａｓｐａｌｌｏｙステンレス、高性能ポリマーまたはポリマー複合材、およびチタンから成る群から選択される材料から作製されている、請求項１に記載のナットプレート。
15. 前記アンカ、前記ベースプレート、および前記延在部（単数または複数）のうちの１つまたは複数は、ポリマー、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ニッケル、および／またはクロムから成る群から選択される材料を含むコーティングを有する、請求項１に記載のナットプレート。
16. 基材および請求項１に記載のナットプレートを備えるワークピース。
17. 前記ワークピースは、航空宇宙産業用構成部品である、請求項１６に記載のワークピース。
18. 前記ワークピースは、自動車用構成部品である、請求項１６に記載のワークピース。
19. 前記ワークピースは、医療用構成部品である、請求項１６に記載のワークピース。
20. 前記ワークピースは、構造用構成部品である、請求項１６に記載のワークピース。
21. ナットプレートアセンブリであって、前記アセンブリは、
    請求項１に記載のナットプレートと、
    保持具と、
    ファスナーと
    を備え、前記保持具は、前記延在部に係合し、前記ファスナーを前記ケージ領域内および前記ベースプレートの上面に対して保持する、アセンブリ。
22. 請求項８に記載のナットプレートを有し、前記保持具は、少なくとも１つのくぼみに係合する保持クリップである、請求項２１に記載のアセンブリ。
23. 前記ファスナーは、ねじ山付きナットである、請求項２１に記載のアセンブリ。
24. ナットプレートを伴うワークピースを製造する方法であって、前記方法は、請求項１に記載の少なくとも１つのナットプレートを型内の位置に定置することと、前記アンカの前記溝が硬化または成形された基材の一部を含むように、前記ナットプレートの周囲で前記基材を成形または硬化させることとを含む、方法。
25. 第１のワークピースを第２のワークピースに取り付ける方法であって、請求項１に記載の少なくとも１つのナットプレートを型内の位置に定置し、そして、前記アンカの前記溝が硬化または成形された基材の一部を含むように、前記ナットプレートの周囲で前記基材を成形または硬化させることによって、ナットプレートを伴う第１のワークピースを製造することと、ねじ山付きナットを前記ベースプレートの前記上面に対して定置することと、保持具と前記延在部とを係合させることにより、前記ナットをケージ区域内に保持することと、第２のワークピースに取り付けられているボルトを前記ナットに挿入することと、前記第１のワークピースを前記第２のワークピースにボルト締めすることとを含む、方法。
26. 前記基材は、前記ナットプレートが前記基材に添着された後、ワークピースに取り付けられる、請求項２５に記載の方法。
27. ナットプレート−ワークピース一体化物であって、前記一体化物は、少なくとも１つの実質的に平らな表面を有するワークピース部分を備え、ファスナーに係合するための複数の延在部が、前記平らな表面から延在し、前記延在部はそれぞれ、前記平らな表面に実質的に垂直な方向に、前記実質的に平らな表面から延在し、前記延在部は、前記延在部間にケージ領域を画定し、前記延在部は、前記ケージ領域において前記表面に対して前記ファスナーを保持するための保持具を受け取るように適合させられ、前記ケージ領域は、基材の表面に対する固定配置にあり、前記ワークピースの前記延在部および前記平らな表面は、一体式部品を形成するように共成形されている、一体化物。
28. 前記延在部は、前記延在部のまわりに延在するくぼみを有し、保持具を前記くぼみに係合させる、請求項２７に記載の一体化物。
29. 前記延在部はそれぞれ、外周縁を有し、前記くぼみは、実質的に、前記延在部の前記外周縁全体に延在する、請求項２８に記載の一体化物。
30. 前記くぼみは、実質的に、前記延在部の前記外周縁の少なくとも５０％に延在する、請求項２９に記載の一体化物。
31. ナットプレートを伴うワークピースを製造する方法であって、前記方法は、少なくとも１つのナットプレートを型内の位置に定置することと、前記ナットプレートが前記ワークピースに付着させられるように、前記ナットプレートの周囲で基材を成形または硬化させることとを含む、方法。
32. 第１のワークピースを第２のワークピースに取り付ける方法であって、前記方法は、少なくとも１つのナットプレートを型内の位置に定置し、そして、前記ナットプレートが前記ワークピースに添着されるように、前記ナットプレートの周囲で基材を成形または硬化させることによって、ナットプレートを伴う第１のワークピースを製造することを含む、方法。
    

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