JP7028614B2 - 回転防止ファスナシステム - Google Patents

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Description

本開示は、一般にファスナに関し、より具体的には構造部材をまとめて固定するための回転防止特徴部を有するファスナシステムに関し、更により具体的には高温回転防止ファスナシステムに関する。
ボルトファスナ及びナットファスナなどの機械ファスナシステムは、一般に構造の構成要素をまとめて結合するために使用される。しかしながら、多くの構造において、ファスナシステムへのアクセスは、構造の片側(例えば外側)だけに限定されている。この問題に対し、ボルトの設置及び締結前に、ナットがその締結位置に固定されることがある。
更に、ファスナシステムに伝達される振動及び熱膨張の影響は、ファスナシステムを緩める(例えば、ボルトが反対方向に回転し、ナットからボルト自体を緩める)可能性がある。振動及び熱膨張によるファスナシステムへの影響は、特に航空宇宙産業で問題となりうる。この問題に対し、ファスナシステムはまた、ボルトに取り付けられたワイヤを含み、この場合、ワイヤの張力がボルトの回転を防止する。しかしながら、これらの回転防止装置は、構造の外面の空気力学に悪影響を及ぼす可能性があり、特に航空宇宙産業において問題となりうる。したがって、構造の外面の空力効率への影響を最小にする回転防止特徴部を有する機械ファスナシステムが必要になる。
更に、多くの用途で、特に航空宇宙産業において、構造の外側が非常に高い温度に曝され、又は非常に高い温度に直面することがある。例として、大気再突入飛行体、超音速飛行体及び内部ジェットエンジン排気構成要素の外面は、動作中に極めて熱くなることがある。この問題に対して、構造の外面は、典型的には、セラミックタイル、パネル、ブランケット、セラミックマトリックス複合体又は能動冷却ライナーなどの熱防護システム(TPS)で覆われている。このような熱的被覆は、典型的には、高温の接着剤で、例えば、構造を結合するために使用される任意のファスナを覆うように、構造の表面に接着される。しかしながら、修理又は交換のためにこれらの熱的被覆を除去することは、大きな労働力を要し、コストがかかる。したがって、高温に耐えることができる熱被覆を機械的に取り付けることが、機械ファスナシステムにとって必要である。
したがって、当業者は、ファスナシステム分野の研究開発努力を継続している。
1つの実施形態では、開示されたファスナシステムは、ファスナの第1の端及び縦方向に対向するファスナの第2の端を含むファスナと;ファスナが第1の方向に回転すると、ファスナを受容し捕捉するように構成されたアンカーであって、ファスナが第1の方向に完全に回転すると、ファスナの第1の端に係合するよう更に構成され、ファスナの第1の端と係合すると、ファスナの第1の方向と反対の第2の方向への更なる回転を防止するよう更に構成されるアンカーとを含む。
別の実施形態では、開示された構造は、第1のファスナ開口を備える第1の構造部材と、第2のファスナ開口を備え、第1の構造部材と当接する第2の構造部材であって、第2のファスナ開口が第1のファスナ開口に位置合わせされる、第2の構造部材と、第1のファスナ開口内に固定されたアンカーと、第2のファスナ開口を通って挿入され、アンカーによって捕捉されるファスナとを含み、アンカーは、ファスナが第1の方向に完全に回転すると、ファスナの第1の端に係合し、アンカーは、ファスナの第1の端と係合すると、第1の方向と反対の第2の方向への更なる回転を防止する。
更に別の実施形態では、第1のファスナ開口を有する第1の構造部材を第2のファスナ開口を有する第2の構造部材に固定するための開示された方法は、(1)アンカーを第1のファスナ開口内に固定するステップと、(2)第1の構造部材及び第2の構造部材を第2のファスナ開口と位置合わせした第1のファスナ開口に当接させるステップと、(3)第2のファスナ開口を通してファスナを挿入するステップと、(4)アンカー内にファスナを受容するステップと、(5)ファスナを第1の方向に回転させるステップと、(6)ファスナをアンカーで捕捉するステップと、(7)ファスナが第1の方向に完全に回転すると、ファスナの第1の端をアンカーに係合させるステップと、(8)アンカーがファスナの第1の端と係合すると、ファスナの、第1の方向に反対の第2の方向への更なる回転を防止するステップとを含む。
開示されている装置及び方法の他の実施形態が、以下の詳細な説明、添付の図面及び別記の特許請求の範囲により、明確になるだろう。
開示されたファスナシステムの実施形態の断面における概略的な分解立面図である。 構造内に設置された開示されたファスナシステムの実施形態の断面における概略立面図である。 構造内に設置された開示されたファスナシステムの断面における別の概略立面図である。 開示されたファスナシステムの回転防止ロッキングインターフェースの実施形態の概略斜視図である。 開示されたファスナシステムの回転防止ロッキングインターフェースの実施形態の概略斜視図である。 開示されたファスナシステムの回転防止ロッキングインターフェースの実施形態の概略斜視図である。 開示されたファスナシステムの回転防止ロッキングインターフェースの実施形態の概略斜視図である。 開示されたファスナシステムの回転防止ロッキングインターフェースの実施形態の概略斜視図である。 開示されたファスナシステムの回転防止ロッキングインターフェースの実施形態の概略斜視図である。 第1の構造部材及び第2の構造部材を一緒に固定するための開示された方法の実施形態のフロー図である。 航空機の製造及び保守方法の概略ブロック図である。 航空機の概略図である。
以下の詳細な説明は、添付の図面に言及しており、本開示によって説明された特定の実施形態及び/又は実施例を示している。種々の構造及び工程を有する他の/例も、本開示の範囲から逸脱するものではない。同様の参照番号は、異なる図面における同一の特徴、要素、又は構成要素を表し得る。
特許請求され得るが、特許請求されないこともある、本開示による主題の例示的かつ非網羅的な実施形態が、以下に提供される。
図1は、開示されたファスナシステム100の例示的実施形態の断面における概略的な立面図である。ファスナシステム100は、ファスナ102、及びアンカー104、又はアンカーアセンブリを含む。アンカー104は、ファスナ102を少なくとも部分的に受容しかつ捕捉するように構成される。アンカー104は、ファスナ102の少なくとも1つの方向への回転を防止するよう更に構成される。
ファスナ102は、ファスナ中心軸106を含み、それはまたファスナ縦軸及び/又はファスナの回転軸とも称される。ファスナ102は、ファスナの第1の端108、及びファスナの第1の端108に縦方向に対向するファスナの第2の端110を含む。ファスナ102は、ファスナの第1の端108として配置されたノーズ112を含み、即ち、ファスナの第1の端108は、ノーズ112で終端しうる。ファスナ102は、ファスナの第2の端110に配置されたファスナヘッド114を含む。
ファスナヘッド114は、ソケット126を含みうる。ソケット126は、適するツール300(図3)による係合用に構成されうる。例として、ソケット126は、Torx(登録商標)ドライバ又はビットによる係合用に構成された、星形の、Torx(登録商標)としても知られているソケットでありうる。別の例として、ソケット126は、Allenレンチ又はビットとの係合用に構成された、6角形の、Allenとしても知られているソケットでありうる。Phillipsソケット、Frearsonソケット、スロット付きソケット、コンビネーションソケットなど、対応するツールによる係合用の任意の数の他の異なるソケット構成もまた考えられる。
ファスナ102は、ファスナの第1の端108(例えば、ノーズ112に近接している)からファスナの第2の端110(例えば、ファスナヘッド114に近接している)まで延びるシャンク116又はシャフトを含む。例示的実施形態では、シャンク116は、第1の外径118及び第2の外径120を含む。例において、第1の外径118は、第2の外径120未満であり、ショルダ122を形成又は画定する。シャンク116の少なくとも一部は、外側の雄ねじ124を含む。例として、例えば第1の外径118を有する、シャンク116の第1の部分128は、雄ねじ124を含みうる。本例では、例えば第2の外径120を有する、シャンク116の第2の部分130は、平滑面を含みうる。
したがって、ファスナシステム100の例示的実施形態では、アンカー104は、ファスナが第1の方向418(図2)に回転すると、ファスナ102を受容し捕捉するように構成される。アンカーは、ファスナ102が第1の方向418に完全に回転すると、ファスナの第1の端108と係合するよう更に構成される。アンカー104は、ファスナの第1の端108と係合すると、ファスナ102の、第1の方向418に反対の第2の(例えば、逆回転)方向420(図2)への更なる回転を防止するよう更に構成される。ある実施形態では、アンカー104は、ファスナの第1の端108と係合すると、ファスナ102の第1の方向418への更なる回転を防止するよう更に構成される。他の実施形態では、アンカー104は、ファスナの第1の端108と係合すると、ファスナ102の第1の方向418への更なる回転を可能にするよう更に構成される。
アンカー104は、ナット132を含む。ナット132は、ファスナ102の一部を受容し捕捉するように構成される。ナット132は、ナット中心軸134を含み、それはまたナット縦軸又はナットの回転軸とも称される。ナット132はまた、ナットの第1の端136、及びナットの第1の端136に縦方向に対向するナットの第2の端138を含む。ナット132はまた、ファスナ102の雄ねじ124と嵌合及び係合するように構成された内側の雌ねじ140を含む。例として、ナット132の内側の側壁156の少なくとも一部は、雌ねじ140を含む。
例示的実施形態では、ファスナ102の雄ねじ124及びナット132の雌ねじ140は、UNJF型のネジ設計(典型的UNF又はUNCネジ設計と比較)を用いる。ねじ設計は、特にファスナ102及び/又はナット132がセラミック又は金属で作られている場合に、ねじの切欠感度を最小化し、ファスナシステム100の強度と疲労の両方を改善しうる。
アンカー104はまた、回転防止ロックプレート142を含む。ロックプレート142は、ファスナ102のノーズ112と係合し、係合すると、ファスナ102の、ファスナ中心軸106周囲での少なくとも1つの方向への回転を防止するように構成される。ロックプレート142は、ロックプレート中心軸144を含み、これはまた、ロックプレート縦軸又はロックプレートの回転軸とも称される。ロックプレート142はまた、ロックプレートの第1の端146、及びロックプレートの第1の端146に縦方向に対向するロックプレートの第2の端148を含む。例示的実施形態では、ロックプレート142は、ロックプレートの第1の端146に配置されたステム150、及びロックプレートの第2の端148に配置されたロックプレートヘッド152を含む。
ナット132はまた、ナット132の内側の側壁156によって形成又は画定されるナット凹部154を含む。ナット凹部154は、ロックプレート142の少なくとも一部、例えば、ロックプレートヘッド152を受容するように構成される。ナット凹部154はまた、ロックプレート中心軸144周囲でのロックプレート142の回転を防止するように構成される。
例示的実施形態では、ナット132の第1の部分158の内部の側壁156は、ロックプレート142の少なくとも一部に係合し、ロックプレート142の回転位置を固定して、回転を防止するように構成される。例として、ナット凹部154を画定する、ナット132の第1の部分158の内側の側壁156は、ロックプレートヘッド152の外周形状に一致する形状を含み、よって、ロックプレートヘッド152がナット凹部154内に受容されると、ロックプレート142の回転が防止される。ナット132の第1の部分158の内側の側壁156は、ロックプレート142のナット中心軸134に沿った直線運動を可能にするために平滑面を含みうる。この例では、ナット132の第2の部分160の内側の側壁156は、雌ねじ140を含みうる。
別の例示的実施形態では、図1に示されるように、ナット132の第1の部分158の内側の側壁156は、少なくとも1つの溝162(2つのナットの溝162が例により示されている)を含みうる。この例示的実施形態では、ロックプレート142は、ロックプレートヘッド152から外に向かって半径方向に延びる、少なくとも1つのロックプレートタン164(2つのロックプレートタン164が例として示されている)を含みうる。ナットの溝162は、ロックプレートヘッド152がナット凹部154内に受容されると、関連するロックプレートタン164を受容し、ロックプレート142のナット凹部154内での回転を防止するように構成される。
アンカー104はまた、バイアス要素166を含む。バイアス要素166は、ロックプレート142をバイアスし、ファスナ102のノーズ112との係合用ナット凹部154内の位置に侵入するように構成される。バイアス要素166は、バイアス要素の第1の端168、及びバイアス要素の第1の端168に縦方向に対向するバイアス要素の第2の端170を含む。例として、バイアス要素166は、コイルバネである。
例示的実施形態では、バイアス要素166は、ロックプレート142をバイアスしてファスナの第1の端108とインターロック係合させるように構成される。ロックプレート142は、ロックプレート142がファスナの第1の端108とインターロック係合すると、ファスナ102の第2の方向420(図2)への更なる回転(例えば、逆回転)を防止するように構成される。バイアス要素166は、ファスナ102が第1の方向418(図2)に完全に回転すると、ロックプレート142にバイアスをかけて、ファスナの第1の端108と接触係合させるように構成される。ロックプレート142がファスナの第1の端108と接触係合してから、ファスナ102が第1の方向418又は第2の方向420に部分的に回転すると、ロックプレート142に更にバイアスをかけ、ファスナの第1の端108とインターロック係合させるように構成される。1つの例では、ロックプレート142は、ファスナの第1の端108が接触係合すると、ファスナ102の第1の方向418又は第2の方向420への部分的回転を、1回転の4分の1(1/4)未満に制限するよう更に構成される。別の例では、ロックプレート142は、ファスナの第1の端108が接触係合すると、ファスナ102の第1の方向418又は第2の方向420への部分的回転を、1回転の8分の1(1/8)未満に制限するよう更に構成される。
アンカー104はまた、ナットプレート172を含む。ナットプレート172は、ナット中心軸134周囲で、ナット132を受容し、ナット132の回転を防止するように構成される。ナットプレート172は、ナットプレート中心軸174を含む。ナットプレート172はまた、ナットプレートの第1の端176、及びナットプレートの第1の端176に縦方向に対向するナットプレートの第2の端178を含む。
ナットプレート172は、管状部分180を含む。ナットプレート172はまた、ナットプレートの第2の端178に近接して管状部分180から外に向かって半径方向に延びるフランジ182を含む。例として、フランジ182は、ナットプレート172を構造部材に結合するために使用されうる。ナットプレート172はまた、ナットプレートの第2の端178に近接して管状部分180から内に向かって半径方向に延びるブラケット184を含む。ブラケット184は、ナットプレート172内でナット132をカプセル化するために、ナットの第2の端138の上方を延びうる。例として、ブラケット184は、いったんナットプレート172内に位置付けられるとナット132を覆うように形成されるナットプレートの第1の端176に近接するナットプレート172の本体の一部でありうる。別の例として、ブラケット184は、いったんナットプレート172内に位置付けられるとナット132を覆うようなナットプレート172のナットプレートの第1の端176に結合される、ロッキングリングなどの別個の要素でありうる。
ナットプレート172はまた、ナットプレート172の管状部分180の内側の側壁188によって形成又は画定されるナットプレート容器186を含む。ナットプレート容器186は、ナット中心軸134周囲で、ナット132を受容し、ナット132の回転を防止するように構成される。ナットプレート容器186はまた、ナットプレート中心軸174に沿って、ロックプレート142及びバイアス要素166を受容し、ロックプレート142の直線運動を可能にするように構成される。
例示的実施形態では、とりわけナットプレート容器186を部分的に画定する、ナットプレート172の第1の部分190の内側の側壁188は、バイアス要素166及びロックプレート142を収容するように構成される。例として、バイアス要素の第1の端168は、ナットプレートの第1の端176でナットプレート172の管状部分180の底壁278に結合されるか、そうでなければ固定される。バイアス要素の第2の端170は、ロックプレートの第1の端146でロックプレート142のステム150に結合されるか、そうでなければ固定される。ナットプレート172の第2の部分192の内部の側壁188は、ナット132の回転部分を固定し、回転を防止するために、ナット132の少なくとも一部に係合するように構成される。例として、とりわけナットプレート容器186を画定する、ナットプレート172の第2の部分192の内部の側壁188は、ナット132の外側の側壁194の外周形状に一致する形状を含みうるため、ナット132の回転が防止される。
別の例示的実施形態では、図1に示されるように、ナットプレート172の管状部分180の第2の部分192の内側の側壁188は、少なくとも1つのナットプレートの溝196(2つのナットの溝196が例により示されている)を含みうる。この例示的実施形態では、ナット132は、ナット132の外側の側壁194から外に向かって半径方向に延びる、少なくとも1つのナットタン198(2つのナットタン198が例として示されている)を含みうる。ナットプレートの溝196は、ナットプレート容器186内でのナット132の回転を防止するために、関連するナットタン198を受容するように構成される。
ファスナ102はまた、ファスナの第1の端108に配置されたファスナロッキング特徴部202を含む。ロックプレート142はまた、ロックプレートの第2の端148に配置されたロックプレートロッキング特徴部204を含む。ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204は、ファスナ102の回転を防止するために、互いに係合し、協同的に嵌合し、インターロックする。本明細書の以下でより詳しく説明されるように、ファスナロッキング特徴部202は、ファスナ102のノーズ112のファスナ係合面208内から突出してもよく、又はファスナ係合面208内で窪んでいてもよい。同様に、ロックプレートロッキング特徴部204は、対応して、ロックプレート142のロックプレートヘッド152のロックプレート係合面206内で窪んでいてもよく、又はロックプレート係合面206から突出してもよい。
例示的実施形態では、ファスナの第1の端は、ファスナ係合面208、及びファスナ係合面208に配置されたファスナロッキング特徴部202を含む。ロックプレート142は、ロックプレート係合面206、及びロックプレート係合面206に配置されたロックプレートロッキング特徴部204を含む。ファスナロッキング特徴部202は、ファスナ102が第1の方向418又は第2の方向420(図2)に更に回転すると、ロックプレートロッキング特徴部204と位置合わせされる。ロックプレートロッキング特徴部204は、ロックプレート142がファスナの第1の端108と連合結合すると、ファスナロッキング特徴部202と嵌合する。
例示的実施形態では、ファスナ102はまた、ファスナの第1の端108からファスナの第2の端110まで延びるファスナチャネル210を含む。例として、ファスナチャネル210は、ファスナ中心軸106周囲を周方向に形成され、ファスナ102のノーズ112、シャンク116及びファスナヘッド114を通って延びる。本明細書の以下でより詳しく説明されるように、ファスナチャネル210は、ファスナ102のファスナロッキング特徴部202からロックプレート142のロックプレートロッキング特徴部204を係合解除するために、ファスナ102を介したロックプレート142へのアクセスを提供する。更に、ファスナチャネル210は、ファスナ102を冷却するための冷却空気の流れを収容しうる。
本実施形態では、ロックプレート142はまた、ロックプレートの第1の端146からロックプレートの第2の端148まで延びるロックプレートチャネル212を含む。例として、ロックプレートチャネル212は、ロックプレート中心軸144周囲を周方向に形成され、ロックプレート142のステム150及びロックプレートヘッド152を通って延びる。本明細書の以下でより詳しく説明されるように、ロックプレートチャネル212は、ロックプレート142、ナット132及び/又はファスナ102を冷却するための冷却空気の流れを収容しうる。
本実施形態では、ナットプレート172はまた、ナットプレート172の管状部分180の底壁278を通って延びるナットプレートチャネル276を含む。例として、ナットプレートチャネル276は、ナットプレート中心軸174周囲で周方向に形成される。本明細書の以下でより詳しく説明されるように、ナットプレートチャネル276は、ロックプレート142、ナット132及び/又はファスナ102を冷却するための冷却空気の流れを収容しうる。
図2は、開示されたファスナシステム100の例示的実施形態の断面における概略的な立面図である。図2は、ファスナ102のファスナ係合面208(即ち、ファスナロッキング特徴部202)と、ロックプレート142のロックプレート係合面206(即ち、ロックプレートロッキング特徴部204)とがインターロック係合している構造400に設置されたファスナシステム100を示す。
一般に、構造400は、第1の構造部材402、及び第2の構造部材404を含む。第1の構造部材402及び第2の構造部材404は、表面インターフェース406で共に接合され、当接関係にある。第1の構造部材402は、第1のインターフェース面408を含む。例として、第1のインターフェース面408は、第1の構造部材402の外面でありうる。第2の構造部材404は、第2のインターフェース面410を含む。例として、第2のインターフェース面410は、第2の構造部材404の内面でありうる。第2の構造部材404はまた、対向面412を含みうる。例として、対向面412は、第2の構造部材404の外面でありうる。第1のインターフェース面408及び第2のインターフェース面410は、ファスナシステム100設置のために当接関係に配置される。
例示的実施態様では、構造400は、航空機、宇宙船、大気再突入飛行体などの航空宇宙飛行体でありうる。この例では、第1の構造部材402は、例えば、金属又はポリマーマトリックス複合材料で作られた、飛行体の機体又は他の下位支持フレームでありうる。第2の構造部材404は、航空宇宙飛行体の外面を画定する、外板処理された(skinned)セラミックマトリックス複合材料(CMC)パネル又は熱保護システム(TPS)などのパネルでありうる。
別の例示的実施態様では、構造400は、航空機上に見られるジェットエンジンなどのエンジンを覆うエンジンカウリングでありうる。本実施例では、第1の構造部材402は、チタニウム又はインコネル(例えば、オーステナイトニッケル-クロムベースの超合金の群)などから作られたカウリングの下位支持フレームでありうる。第2の構造部材404は、カウリングの内面を画定する、外板処理されたCMCパネル又は他のTPSパネルなどのパネルでありうる。
更に他の実施例では、構造400は、様々な他の種類の移動体(例えば、陸上移動体、海上移動体など)、又はまとめて固定される要素又は構成要素の他の装置であり、特にその内部で、構造400(例えば、互いに対する第1の構造部材402及び第2の構造部材404)の移動、振動又は熱膨張が、構造部材をまとめて固定するために使用されるファスナを緩める傾向にありうる。
開示されたファスナシステム100は、第1の構造部材402及び第2の構造部材404を共に固定するように構成される。第1の構造部材402は、第1のファスナ開口414を含む。第2の構造部材404は、第2のファスナ開口416を含む。第1のファスナ開口414及び第2のファスナ開口416は、第1の構造部材402及び第2の構造部材404が当接すると、互いに位置合わせされる。
アンカー104は、第1の構造部材402の第1のファスナ開口414内に挿入するように構成される。例として、ナットプレート172は、第1のファスナ開口414内に挿入され、その内部で保持される。ナットプレート172は、ナットプレート172のナットプレート中心軸174(図1)周囲での回転を防止するために、第1の構造部材402に結合される。
例として、ナットプレート172は、締りばめ又は圧入(例えば、加締加工)によって、第1のファスナ開口414内に保持されうる。別の例として、ナットプレート172は、例えば、液体ポッティング複合物又は接着剤によって、ナットプレート172の外側壁200(図1)を第1のファスナ開口414の内径に、及び/又はナットプレート172のフランジ182を第1の構造部材402の第1の内面408に接着するために、第1のファスナ開口414内にポッティング(potted)又は接着されうる。更に別の例として、ナットプレート172は、第1の構造部材402の第1の内面408にフランジ182を固定する、例えば、ねじ又はリベットなどの機械ファスナで、第1のファスナ開口414内に固定されうる。
図2に示されるように、設置中に、ファスナ102は、第2の構造部材404の第2のファスナ開口416を介して挿入され、ナット132と係合して、ファスナ102の雄ねじ124(図1)及びナット132の雌ねじ140(図1)が嵌合する。本明細書中で先ほど説明されたように、ナットプレート172は、ファスナ102を締めることができるように、ナット132の回転を防止する。
次いで、ファスナ102は、設置が完了しナット132に適切に締められるまで、方向矢印418により示されるように、第1の方向に回転し、第2の構造部材404及び第1の構造部材402が一緒に接合される。本明細書で使用されるように、第1の方向、又は第1の回転方向は、例えば、時計方向など、ファスナ102を締結するための(即ち、締結方向)ファスナ中心軸106(図1)周囲のファスナ102の回転方向である。
例として、ファスナ102は、例えば、トルクにより測定されるように、必要な締め付け荷重が構造400に印加されると、完全に設置されうる。別の例として、ファスナ102は、ファスナ102のショルダ122がナットプレート172(例えば、ブラケット184)と接触するときに、完全に設置されてもよい。更に別の例として、ファスナ102は、ファスナヘッド114が第2の構造部材404の対向面412(例えば、構造400の外面)と面一であるとき、完全に設置されうる。ある実施形態では、第2のファスナ開口416は、ファスナヘッド114を受容するように構成されたカウンタボア424を含みうる。
ファスナ102の設置及びナット132との係合中に、ロックプレート142は、バイアス要素166によってバイアスされ、ナット凹部154内に位置付けられる。ファスナ102が完全に設置されると、ロックプレート142は、バイアス要素166によってバイアスされ、ファスナ102と係合する。
例として、ファスナ102は、第1の方向418に最終的に回転すると、図2に示されるように、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされインターロックするような位置に配置されうる。この位置で、ファスナ係合面208及びロックプレート係合面206が係合し、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202がインターロックし、よってロックプレート142は、回転方向矢印420によって示されるように、ファスナ102の第2の方向への回転を防止する。本明細書で使用されるように、第2の方向、又は第2の回転方向は、例えば、反時計方向など、ファスナ102を緩めるための第1の方向(即ち、緩める方向)とは反対の、ファスナ中心軸106(図1)周囲のファスナ102の回転方向である。
本明細書に記載されるように、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204のある構成において、ファスナ係合面208とロックプレート係合面206とが係合し、ロックプレートロッキング特徴部204とファスナロッキング特徴部202とがインターロック係合すると、ロックプレート142はまた、ファスナ102の第1の方向418への回転を防止する。
別の例として、ファスナ102は、第1の方向418に最終的に回転すると、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされずインターロックしない位置に配置されうる。この位置で、ファスナ係合面208及びロックプレート係合面206は接触しうるが、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202は、位置合わせされずインターロックしない。例として、ファスナロッキング特徴部202は、ロックプレート係合面206と接触しうるが、ロックプレートロッキング特徴部204とインターロック係合していない。例として、ロックプレートロッキング特徴部204は、ファスナ係合面208と接触しうるが、ファスナロッキング特徴部202とインターロック係合していない。よって、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされインターロックするまで、ロックプレート142により、ファスナ102の第1の方向418又は第2の方向420のどちらかへの部分的回転が可能になる。
例として、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされインターロックするまで、ファスナ102は、手動で部分的に回転しうる(例えば、第1の方向418又は第2の方向420に)。
別の例として、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされインターロックするまで、ファスナ102は、例えば、振動又は熱膨張に起因して、自然に部分的に回転可能とされうる(例えば、第2の方向420に)。よって、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202が、ファスナ102の設置に続いて、最初に位置合わせ及びインターロックされない状況では、ロックプレート142は、第2の方向420(例えばファスナ102を緩める)への部分的回転に応じて、自動ロックを行う。
更に、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202は、最初に位置合わせ及びインターロックされる場合には、ファスナ102の、例えば第1の方向418又は第2の方向420への部分的回転の量を制限するように構成されうる。例として、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202は、回転を一回転の半分(1/2)に制限するように構成されうる。例として、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202は、回転を一回転の4分の1(1/4)に制限するように構成されうる。更なる例として、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202は、回転を一回転の8分の1(1/8)に制限するように構成されうる。
図3は、開示されたファスナシステム100の例示的実施形態の断面における概略的な立面図である。図3は、構造400に設置されたファスナシステム100を示し、ロックプレート142のロックプレート係合面206のロックプレートロッキング特徴部204が、ファスナ102のファスナ係合面208のファスナロッキング特徴部202から係合解除されている。
例示的実施態様では、ツール300は、ロックプレート142をファスナ102から係合解除するように構成される。例として、ロックプレート142は、ファスナ102を構造400から除去する間に、ファスナ102から係合解除される。ファスナ102の除去は、例えば、第2の構造部材404を修理若しくは交換する目的で、及び/又は第1の構造部材402にアクセスする目的で、第2の構造部材404を第1の構造部材402から除去するために必要でありうる。別の例として、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204の構成次第で、ロックプレート142は、構造400上へのファスナ102の設置中に、ファスナ102から係合解除される。
例示的実施形態では、ツール300は、ピン302を含む。ピン302は、ファスナ102を貫通し、ロックプレート142に係合するように構成される。例として、ピン302は、ファスナ102のファスナチャネル210に挿入され、ファスナチャネル210を貫通して、ロックプレート142のロックプレート係合面206に係合するように構成される。ピン302に印加される力Fは、バイアス要素166を押し下げ(例えば、圧縮し)、ロックプレート142をファスナ102から離れるように直線的に移動させる。ロックプレート142がファスナ102から離れるように異動すると、ロックプレートロッキング特徴部204がファスナロッキング特徴部202から係合解除され、ファスナ102が第2の方向420(図2)に回転可能となる。
ツール300はまた、ドライバ304を有するツールヘッド306を含む。ドライバ304は、ファスナヘッド114に係合するように構成される。例として、ドライバ304は、ソケット126内に挿入され、ソケット126と係合するように構成されうる。例として、ドライバ304は、Torx(登録商標)ドライバ、Allenドライバ又は任意の他の適した構成を有するドライバでありうる。
例示的実施形態では、ツールヘッド306は、ツールヘッドチャネル(図示されず)を含み、ドライバ304は、ドライバチャネル(図示されず)を含む。ピン302は、ツールヘッドチャネル及びドラバチャネルを貫通し、よってツールヘッド306のピン302に対する位置は、ファスナ102が設置又は除去されると、変化しうる。
図4は、開示されたファスナシステム100のロッキングインターフェース214の実施形態の概略斜視図である。ファスナ102のファスナ係合面208のファスナロッキング特徴部202、及びロックプレート142のロックプレート係合面206のロックプレートロッキング特徴部204は、ロッキングインターフェース214を形成する。
この実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、少なくとも2つのファスナ凸部216を含む。例示的実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、2つのファスナ凸部216を含む。他の例示的実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、2つを上回る(例えば、3つ、4つ、6つ、8つ、12などの)ファスナ凸部216を含みうる。
ファスナ凸部216は、ファスナ係合面208から外に向かって縦方向に延びる又は突出する。各ファスナ凸部216は、第1のファスナ凸部ファセット218及び反対側の第2のファスナ凸部ファセット220を含みうる。この例では、第1のファスナ凸部ファセット218及び第2のファスナ凸部ファセット220の各々が平らでありうる。この例では、第1のファスナ凸部ファセット218及び第2のファスナ凸部ファセット220は、丸みを帯びた(radiused)、面取りされた又は凹状の第3ファスナ凸部ファセット222によって、ファスナ係合面208に対向して結合されうる。
ファスナ凸部216の各々は、ファスナ凸部216のうちの隣接する凸部から等しく間隔を空けて配置される。例示的実施形態では、2つのファスナ凸部216は、180度の角度で互いに間隔を空けて配置される。別の例では、4つのファスナ凸部216は、90度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。別の例では、6つのファスナ凸部216は、60度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。更に別の例では、8つのファスナ凸部216は、45度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。
この実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、少なくとも2つのロックプレート凹部224を含む。例示的実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、8つのロックプレート凹部224を含む。他の例示的実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、8つを下回る(例えば、2つ、3つ、4つ、6つなど)又は8つを上回る(例えば、10、12など)のロックプレート凹部224を含みうる。
例示的実施形態では、ロックプレート凹部224は、ロックプレート係合面206から内に向かって縦方向に延びる又は突出する(例えば、ロックプレート係合面206に形成される)。ロックプレート凹部224は、ファスナ凸部216の外側形状に相互補完的かつ適合する内側形状を有している。各ロックプレート凹部224は、第1のロックプレート凹部ファセット226、及び対向する第2のロックプレート凹部ファセット228を含みうる。例示的実施例において、第1のロックプレート凹部ファセット226及び第2のロックプレート凹部ファセット228の各々は、平らでありうる。本例では、第1のロックプレート凹部ファセット226及び第2のロックプレート凹部ファセット228は、凹状の第3のロックプレート凹部ファセット230を形成するために収束しうる。
ロックプレート凹部224の各々は、ロックプレート凹部224のうちの隣接する凹部から等しく間隔を空けて配置される。例示的実施形態では、8つのロックプレート凹部224は、45度の角度で互いに間隔を空けて配置される。別の例では、4つのロックプレート凹部224は、90度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。更に別の例では、2つのロックプレート凸部224は、180度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。
ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされインターロック係合すると、ファスナ凸部216は、ロックプレート凹部224内に受容され、よって第1のファスナ凸部ファセット218は、第1のロックプレート凹部ファセット226と面一に接触し、第2のファスナ凸部ファセット220は、第2のロックプレート凹部ファセット228と面一に接触し、第3のファスナ凸部ファセット222は、第3のロックプレート凹部ファセット230と面一に接触する。
したがって、ロックプレート142により可能とされるファスナ102の回転部分は、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202が最初に位置合わせされインターロックされる場合には、ファスナ凸部216の数又はロックプレート凹部224の数の1つによって決定されうる。ロックプレート凹部224の数はファスナ凸部216の数以上であると理解すべきである。更に、ロックプレート凹部224の数はファスナ凸部216の数で割り切れると理解すべきである。
例として、ファスナロッキング特徴部202が2つのファスナ凸部216を含む場合、対応するロックプレートロッキング特徴部204は、例えば、回転を1回転の半分(1/2)に制限するために、2つのロックプレート凹部224を含みうる。別の例として、ファスナロッキング特徴部202が4つのファスナ凸部216を含む場合、対応するロックプレートロッキング特徴部204は、例えば、回転を1回転の4分の1(1/4)に制限するために、4つのロックプレート凹部224を含みうる。更に別の例として、ファスナロッキング特徴部202が8つのファスナ凸部216を含む場合、対応するロックプレートロッキング特徴部204は、例えば、回転を1回転の8分の1(1/8)に制限するために、8つのロックプレート凹部224を含みうる。
この実施形態では、(例えば、少なくとも2つの)ロックプレート凹部224は、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされると、(例えば、少なくとも2つの)ファスナ凸部216を受容する。ロックプレート142は、ロックプレート凹部224がファスナ凸部216を受容すると、ファスナ102の第1の方向418への回転を防止するように構成される。
図5は、開示されたファスナシステム100のロッキングインターフェース214の別の実施形態の概略斜視図である。
この実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、少なくとも2つのロックプレート凸部234を含む。例示的実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、2つのロックプレート凸部234を含む。他の例示的実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、2つを上回る(例えば、3つ、4つ、6つ、8つ、12などの)ロックプレート凸部234を含みうる。
ロックプレート凸部234は、ロックプレート係合面206から外に向かって縦方向に延びる又は突出する。各ロックプレート凸部234は、第1のロックプレート凸部ファセット236、及び対向する第2のロックプレート凸部ファセット238を含みうる。本実施例において、第1のロックプレート凸部ファセット236及び第2のロックプレート凸部ファセット238の各々は、平らでありうる。本実施例では、第1のロックプレート凸部ファセット236及び第2のロックプレート凸部ファセット238は、丸みを帯びた(radiused)、面取りされた又は凹状の第3のロックプレート凸部ファセット240によって、ファスナ係合面208に対向して結合されうる。
ロックプレート凸部234の各々は、ロックプレート凸部234のうちの隣接する凸部から等しく間隔を空けて配置される。例示的実施形態では、2つのロックプレート凸部234は、180度の角度で互いに間隔を空けて配置される。別の例では、4つのロックプレート凸部234は、90度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。別の例では、6つのロックプレート凸部234は、60度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。更に別の例では、8つのロックプレート凸部234は、45度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。
この実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、少なくとも2つのファスナ凹部232を含む。例示的実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、8つのファスナ凹部232を含む。他の例示的実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、8つを下回る(例えば、2つ、3つ、4つ、6つなど)又は8つを上回る(例えば、10、12など)のファスナ凹部232を含みうる。
例示的実施形態では、ファスナ凹部232は、ファスナ係合面208から内に向かって縦方向に延びる又は突出する。ファスナ凹部232は、ロックプレート凸部234の外側形状と整合する内側形状を有している。各ファスナ凹部232は、第1のファスナ凹部ファセット242及び反対側の第2のファスナ凹部ファセット244を含みうる。例示的実施例において、第1のファスナ凹部ファセット242及び第2のファスナ凹部ファセット244の各々は、平らでありうる。本例では、第1のファスナ凹部ファセット242及び第2のファスナ凹部ファセット244は、凹状の第3のファスナ凹部ファセット246を形成するために収束しうる。
ファスナ凹部232の各々は、ファスナ凹部232のうちの隣接する凹部から等しく間隔を空けて配置される。例示的実施形態では、8つのファスナ凹部232は、45度の角度で互いに間隔を空けて配置される。別の例では、4つのファスナ凹部232は、90度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。更に別の例では、2つのファスナ凹部232は、180度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。 他の構成もまた意図されている。
ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされインターロック係合すると、ロックプレート凸部234は、ファスナ凹部232内に受容され、よって第1のロックプレート凸部ファセット236は、第1のファスナ凹部ファセット242と面一に接触し、第2のロックプレート凸部ファセット238は、第2のファスナ凹部ファセット244と面一に接触し、第3のロックプレート凸部ファセット240は、第3のファスナ凹部ファセット246と面一に接触する。
したがって、ロックプレート142により可能とされるファスナ102の回転部分は、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202が最初に位置合わせされインターロックされる場合には、ロックプレート凸部234の数又はファスナ凹部232の数の1つによって決定されうる。ファスナ凹部232の数はロックプレート凸部234の数以上であると理解すべきである。更に、ファスナ凹部232の数はロックプレート凸部234の数で割り切れると理解すべきである。
例として、ロックプレートロッキング特徴部204が2つのロックプレート凸部234を含む場合、対応するファスナロッキング特徴部202は、例えば、回転を1回転の半分(1/2)に制限するために、2つのファスナ凹部232を含みうる。別の例として、ロックプレートロッキング特徴部204が2つのロックプレート凸部234を含む場合、対応するファスナロッキング特徴部202は、例えば、回転を1回転の4分の1(1/4)に制限するために、4つのファスナ凹部232を含みうる。更に別の例として、ロックプレートロッキング特徴部204が2つのファスナ凸部234を含む場合、対応するファスナロッキング特徴部202は、例えば、回転を1回転の8分の1(1/8)に制限するために、8つのファスナ凹部232を含みうる。
図4及び図5に示される実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202が位置合わせされインターロック係合すると、ロックプレート142は、ファスナ102の第2の方向420及び第3の方向418(図2)への回転を防止するように構成される。それゆえ、ファスナ102を完全に設置するために、ツール300は、図3に示されるように、バイアス要素166を押し下げ、ロックプレート142をファスナ102から離すために使用されうる。
この実施形態では、(例えば、少なくとも2つの)ロックプレート凸部234は、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされると、(少なくとも2つの)ファスナ凹部232に侵入する。ロックプレート142は、ロックプレート凸部234がファスナ凹部232に侵入すると、ファスナの第1の方向418への回転を防止するように構成される。
図6は、開示されたファスナシステム100のロッキングインターフェース214の別の実施形態の概略斜視図である。
この実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、別個にファスナ歯部(tooth)248とも称される、少なくとも2つのファスナ歯部(teeth)248を含む。例示的実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、8つのファスナ歯部248を含む。他の実施例では、ファスナロッキング特徴部202は、2つを上回る(例えば、3つ、4つ、6つ、8つ、12などの)ファスナ歯部248を含みうる。
ファスナ歯部248は、ファスナ係合面208から外に向かって螺旋状に延びる又は突出する。各ファスナ歯部248は、ファスナ中心軸106(図1)に対して斜めである第1のファスナ歯部ファセット250、及びファスナ中心軸106に平行である第2のファスナ歯部ファセット252を含みうる。本実施例では、第1のファスナ歯部ファセット250は、平ら、凹状、又は凸状であり、第2のファスナ歯部ファセット252は、平らでありうる。
本実施形態では、第2のファスナ歯部ファセット252の各々が、第2のファスナ歯部ファセット252のうちの隣接するファセットから等しく間隔を空けて配置される。例示的実施形態では、8つのファスナ歯部248に関連する8つの第2のファスナ歯部ファセット252が、45度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。
図7は、開示されたファスナシステム100のロッキングインターフェース214の別の実施形態の概略斜視図である。例示的実施形態では、2つのファスナ歯部248に関連する2つの第2のファスナ歯部ファセット252が、180度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。
別の実施形態では、4つのファスナ歯部248に関連する4つの第2のファスナ歯部ファセット252が、90度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。更に別の実施形態では、6つのファスナ歯部248に関連する6つの第2のファスナ歯部ファセット252が、60度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。他の構成もまた意図されている。
図6及び図7を参照すると、これらの例示的実施形態において、ロックプレートロッキング特徴部204は、別個にロックプレート歯止め(pawl)254とも称される、少なくとも2つのロックプレート歯止め(pawls)254を含む。例示的実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、8つのロックプレート歯止め254を含む。他の例示的実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、8つを下回る(例えば、2つ、3つ、4つ、6つなど)又は8つを上回る(例えば、10、12など)のロックプレート歯止め254を含みうる。
例示的実施形態では、ロックプレート歯止め254は、ロックプレート係合面206から外に向かって螺旋状に延びる又は突出する。ロックプレート歯止め254は、ファスナ歯部248の輪郭形状に相互補完的かつ適合する輪郭形状を有している。各ロックプレート歯止め254は、ファスナ中心軸106(図1)に対して斜めである第1のロックプレート歯止めファセット256、及びファスナ中心軸106に平行である第2のロックプレート歯止めファセット258を含みうる。本実施例では、第1のロックプレート歯止めファセット256は、平ら、凹状、又は凸状であり、第2のロックプレート歯止めファセット258は、平らでありうる。
本実施形態では、第2のロックプレート歯止めファセット258の各々が、第2のロックプレート歯止めファセット258のうちの隣接するファセットから等しく間隔を空けて配置される。例示的実施形態では、8つの第2のロックプレート歯止め254に関連する8つの第2のロックプレート歯止めファセット258が、45度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。別の実施形態では、4つのロックプレート歯止め254に関連する4つのロックプレート歯止めファセット258が、90度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。更に別の実施形態では、6つのロックプレート歯止め254に関連する6つの第2のロックプレート歯止め258が、60度の角度で互いに間隔を空けて配置されうる。他の構成もまた意図されている。
ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされインターロック係合すると、ロックプレート歯止め254は、ファスナ歯部248と嵌合し、よって第1のロックプレート歯止めファセット256は、第1のファスナ歯部ファセット250と面一に接触し、第2のロックプレート歯止めファセット258は、第2のファスナ歯部ファセット252と面一に接触する。
したがって、ロックプレート142により可能とされるファスナ102の回転部分は、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202が最初に位置合わせされインターロックされる場合には、ロックプレート歯止め254の数又はファスナ歯部248の数の1つによって決定されうる。1つの実施形態では、ロックプレート歯止め254の数はファスナ歯部248の数以上であると理解すべきである。本実施形態では、更に、ロックプレート歯止め254の数はファスナ歯部248の数で割り切れると理解すべきである。また、他の実施形態では、ファスナ歯部248の数はロックプレート歯止め254の数以上であると理解すべきである。本実施形態では、ファスナ歯部248の数はロックプレート歯止め254の数で割り切れると理解すべきである。
例として、ファスナロッキング特徴部202が2つのファスナ歯部248を含む場合、対応するロックプレートロッキング特徴部204は、例えば、回転を1回転の半分(1/2)に制限するために、2つのロックプレート歯止め254を含みうる。別の例として、ファスナロッキング特徴部202が2つのファスナ歯部248を含む場合、対応するロックプレートロッキング特徴部204は、例えば、回転を1回転の4分の1(1/4)に制限するために、4つのロックプレート歯止め254を含みうる。更に別の例として、ファスナロッキング特徴部202が2つのファスナ歯部248を含む場合、対応するロックプレートロッキング特徴部204は、例えば、回転を1回転の8分の1(1/8)に制限するために、8つのロックプレート歯止め254を含みうる。
この実施形態では、(例えば、少なくとも2つの)ファスナ歯部248は、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204が位置合わせされると、(例えば、少なくとも2つの)ロックプレート歯止め254に噛合する。ロックプレート142は、ファスナ歯部248がロックプレート歯止め254に噛合すると、ファスナ102の第1の方向418への回転を可能にするよう更に構成される。
図6及び図7に示される実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204及びファスナロッキング特徴部202が位置合わせされインターロック係合すると、ロックプレート142は、ファスナ102の第2の方向420(図2)への回転を防止するが、ファスナ102の第1の方向418(図2)の方向への回転を可能にするように構成される。例として、ファスナ歯部248は、ファスナ102が第1の方向418に回転すると、バイアス要素166を押し下げ、ロックプレート142をファスナ102から離すように、ロックプレート歯止め254全域でラチェットしうる(may ratchet)。したがって、ファスナ102を完全に設置するために、ツール300(図3)は必要とされないこともある。
図8は、開示されたファスナシステム100のロッキングインターフェース214の別の実施形態の概略斜視図である。
この実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、1つのファスナ凸部216を含む。ファスナ凸部216は、ファスナ係合面208から外に向かって縦方向に延びる又は突出する。ファスナ凸部216は、断面形状262を形成する複数のファスナ凸部ファセット260を含む。例として、ファスナ凸部ファセット260によって形成される断面形状262は、6点星形(例えば、Torx(登録商標))である。別の例として、ファスナ凸部ファセット260によって形成される断面形状262は、六角形である。更に別の例として、ファスナ凸部ファセット260によって形成される断面形状262は、正方形である。様々な他の2次元の幾何学形状もまた、ファスナ凸部216の断面形状262として考えられる。
本実施形態では、ファスナチャネル210は、ファスナ凸部216の中心を通って延び、ツール300(図3)のピン302がロックプレート142にアクセス及び係合可能になり、及び/又は冷却空気をファスナ102を通して流すことができるようになる。
この実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、1つのロックプレート凹部224を含む。ロックプレート凹部224は、内に向かってロックプレート係合面206内に縦方向に延びる又は突出する。ロックプレート凹部224は、断面形状266を形成する複数のロックプレート凹部ファセット264によって形成される。ロックプレート凹部224の断面形状266は、ファスナ凸部216の断面形状262に相互補完的であり、かつ適合する。例として、ロックプレート凹部ファセット264によって形成される断面形状266は、6点星形(例えば、Torx(登録商標))である。別の例として、ロックプレート凹部ファセット264によって形成される断面形状266は、六角形である。更に別の例として、ロックプレート凹部ファセット264によって形成される断面形状266は、正方形である。様々な他の2次元の幾何学形状もまた、ロックプレート凹部224の断面形状266として考えられる。
本実施形態では、ロックプレートチャネル212は、冷却空気がロックプレート142を通って流れることができるように、ロックプレート凹部224の中心を通って延びる。
図9は、開示されたファスナシステム100のロッキングインターフェース214の別の実施形態の概略斜視図である。
この実施形態では、ファスナロッキング特徴部202は、1つのファスナ凹部232を含む。ファスナ凹部232は、内に向かってファスナ係合面208内に縦方向に延びる又は突出する。ファスナ凹部232は、断面形状270を形成する複数のファスナ凹部ファセット268を含む。例として、ファスナ凹部ファセット268によって形成される断面形状270は、6点星形(例えば、Torx(登録商標))である。別の例として、ファスナ凹部ファセット268によって形成される断面形状270は、六角形である。更に別の例として、ファスナ凹部ファセット268によって形成される断面形状270は、正方形である。様々な他の2次元の幾何学形状もまた、ファスナ凹部232の断面形状270として考えられる。
本実施形態では、ファスナチャネル210は、ファスナ凹部232の中心を通って延び、ツール300(図3)のピン302がロックプレート142にアクセス及び係合可能になり、及び/又は冷却空気をファスナ102を通して流すことができるようになる。
この実施形態では、ロックプレートロッキング特徴部204は、1つのロックプレート凸部234を含む。ロックプレート凸部234は、ロックプレート係合面206から外に向かって縦方向に延びる又は突出する。ロックプレート凸部234は、断面形状274を形成する複数のロックプレート凸部ファセット272を含む。ロックプレート凸部234の断面形状274は、ファスナ凹部232の断面形状270に相互補完的であり、かつ適合する。例として、ロックプレート凸部ファセット272によって形成される断面形状274は、6点星形(例えば、Torx(登録商標))である。別の例として、ロックプレート凸部ファセット272によって形成される断面形状274は、六角形である。更に別の例として、ロックプレート凸部ファセット272によって形成される断面形状274は、正方形である。様々な他の2次元の幾何学形状もまた、ロックプレート凸部234の断面形状274として考えられる。
開示されたファスナシステム100の様々な実施形態では、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204のロッキングインターフェース214の特定の構成は、様々な要因、例えば、構造400の動作又は使用中にファスナ102に印加される力(例えば、トルク)、ファスナ102及び/又はロックプレート142を作るために使用される材料(例えば、金属、セラミック、プラスチックなど)、ファスナ102及び/又はロックプレート142を作るために使用される材料をそれぞれ考慮した、特定のファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204の製造可能性(例えば、コスト、複雑性、時間)などにより、決定されうる。
同様に、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172を含む、開示されたファスナシステム100を作るために使用される材料は、ファスナシステム100の特定の用途、特定のファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204の選択された材料による製造可能性(例えば、コスト、複雑性、時間など)、構造400の動作又は使用中に直面する温度、熱膨張要因などに基づき、選択されうる。
例示的実施形態では、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、金属又は金属合金で作られてもよい。一般的な例として、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、Inconel超合金(例えば、PM2000又はPM1000)、モリブデン、タングステン、チタニウム、ニオブ、クロム又はハステロイ(例えば、ニッケル系鋼合金)などで作られてもよい。特定の例として、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、超合金PM2000(例えば、耐酸化性が高く、かつ耐クリープ性も著しいフェライト鉄 - クロム系合金)で作られてもよい。例として、ファスナ102が直面する予想最大温度がおよそ2300°F(1260℃)未満であり、構造400についても同じであるとき、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つの材料として、金属が選択されうるが、ファスナ102が能動的に冷却される場合、ファスナ102周囲の構造は、およそ2300°F(1260℃)を上回る最大温度に直面しうる。例として、ファスナ102及び/又はロックプレート142の少なくとも1つの材料として金属が選択されるとき、ロッキングインターフェース214の開示された実施形態の何れか(例えば、図4から図9)が、例えば、金属の製造可能性のために使用されうる。
別の例示的実施形態では、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、プラスチックで作られてもよい。一般的な例として、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、高温耐熱性プラスチック又はポリマーで作られてもよい。特定の例として、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、ポリベンゾイミダゾール(PBI)で作られてもよい。PBIは、継続的な極度の高温でさえ、例えば、少なくともおよそ800°F(426℃)でも、極めて良好な機械強度特性を有するので、特定の利益及び/又は利点を提供しうる。PBIはまた、機械加工されてもよく、又は型で成形されてもよい。別の特定の例として、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、ポリスルホン(PPSF)で作られてもよい。PPSFはまた、高温で良好な機械的強度特性を有し、型で成形されても3D印刷されてもよい。一般的な例として、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、別の高温耐熱性ポリマーシステムである、ポリイミド系ポリマーで作られてもよい。オプションで、これらのポリマーの何れかは、ポリマー剛性及び機械特性を高めるために、無機質フィラーで充填されてもよい。更に、ポリマーの熱処理はまた、ポリマーの結晶化の量を増加させ、ポリマーのガラス転移温度(Tg)を上昇させうる。当業者は、幾つかのポリマーが約800°Fを上回る温度で短時間残存しうるが、その残存はポリマーの酸化への制限に関わると理解するだろう。例えば、酸素が限られている場合、そのような空間では、このことは当てはまらず、ポリマーは長時間残存し、約800°Fを上回る温度に耐えうる。
例として、構造400が直面する予想最大温度がおよそ800°Fの連続使用未満であるとき、高Tgを有するポリイミドのような、またオプションで充填材が充填された高温耐熱性プラスチックが、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つの材料として選択されうる。例として、ファスナ102及び/又はロックプレート142の少なくとも1つの材料として高温のプラスチックが選択されるとき、プラスチックの製造可能性のため、ロッキングインターフェース214の開示された実施形態の何れか(例えば、図4から図9)が使用されうる。
別の例示的実施形態では、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、セラミックで作られてもよい。例として、例えば、ファスナ102を能動冷却せずに、構造400が直面する予想最大温度が約2550°F(1400℃)未満であるとき、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つの材料として、セラミックが選択されうる。例として、ファスナ102及び/又はロックプレート142の少なくとも1つの材料としてセラミックが選択されるとき、ロッキングインターフェース214のある実施形態(例えば、図4、図5、図8及び図9)が、例えば、セラミックの製造可能性のために好ましいことがある。
更に別の例示的実施形態では、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、ウィスカ強化材を使用するセラミック複合体で作られてもよい。例として、例えば、ファスナ102を能動冷却せずに、構造400が直面する予想最大温度が2550°F(1400℃)未満であるとき、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つの材料として、セラミック複合体が選択されてもよい。例として、ファスナ102及び/又はロックプレート142の少なくとも1つの材料としてセラミック複合体が選択されるとき、ロッキングインターフェース214のある実施形態(例えば、図4、図5、図8及び図9)が、例えば、セラミック複合体の製造可能性のために好ましいことがある。
例として、例えば、ファスナ102を能動冷却せずに、構造400が直面する予想最大温度が約2,800°F(1540°C)未満であるとき、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つの材料として、SiC/SiC又はC/SiCなどのセラミック複合体が選択されうる。
更に別の例示的実施形態では、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つは、連続繊維強化材を使用する炭素強化炭素複合体(C/C)で作られてもよい。例として、例えば、酸素が限られている場合にファスナ102を能動冷却せずに、構造400が直面する予想最大温度が約4000°F(2200°C)未満であるとき、ファスナ102、ナット132、ロックプレート142及び/又はナットプレート172のうちの少なくとも1つの材料として、炭素強化炭素複合体が選択されてもよい。例として、ファスナ102及び/又はロックプレート142の少なくとも1つの材料として炭素強化炭素複合体が選択されるとき、ロッキングインターフェース214のある実施形態(例えば、図4、図5、図8及び図9)が、例えば、炭素強化炭素複合体の製造可能性のために好ましいことがある。
これらの実施形態のあるものにおいて、硬質セラミックマトリックスは、極めて強く硬い炭化ケイ素ウィスカで強化される。例として、ファスナ102、ナット132及び/又はロックプレート142は、炭化ケイ素ウィスカで強化された酸化アルミニウムセラミック材料の混合物であるセラミックマトリックス複合材料から構成されうる。ファスナ102、ナット132及び/又はロックプレート142を構成するために使用されるセラミックマトリックス複合材料の特定の例は、ペンシルバニア州セイガータウンのGreenleaf Corporationから入手可能である、ウィスカ強化セラミック材料WG-300(登録商標)である。WG-300(登録商標)において、酸化アルミニウムセラミック材料粉末と炭化ケイ素結晶ウィスカとの混合物における炭化ケイ素ウィスカの割合は、およそ30%である。ファスナ102、ナット132及び/又はロックプレート142を構成するために使用されるセラミック複合材料の他の例では、酸化アルミニウムセラミック材料粉末と炭化ケイ素ウィスカとの混合物における炭化ケイ素結晶ウィスカの割合は、混合物の約10%から約70%までの範囲である。ファスナ102、ナット132及び/又はロックプレート142を構成する際に酸化アルミニウムセラミック材料粉末及び炭化ケイ素ウィスカの混合物を使用する代替例として、窒化ケイ素(Si)を代わりに使用することができるだろう。ファスナ102、ナット132及び/又はロックプレート142を構成するために使用される窒化ケイ素材料の特定の例は、Greenleaf Corporationから入手可能なXSYTIN-1(登録商標)である。他のSiが作用する間、XSYTIN-1(登録商標)材料は、相が強化され、材料の強度及び破壊靱性も増大するので、特定の利益及び/又は利点を提供しうる。これは、熱間プレスSiの結晶粒成長(crystals gain growth)を伸ばすために、現場で(In-Situ)Siを熱処理することによって行われる。SiCウィスカ包含強化アルミナ及び細長い結晶化窒化ケイ素材料の両方が、ウィスカタイプの強化補強材を有しており、それぞれがおよそ2550°F(1400°C)及び2400°F(1315°C)の非常に高温で連続使用できる。これらの材料は熱間プレスされ、非常に良好な粒度を有するほぼ全密度を実現し、例えば、超合金の半分以上の重量で温度によりほとんど又は全く劣化することのない、高強度、高弾性率及び高硬度を有するファスナ102を製造するする。
また、それぞれ、およそ6MPa√mの破壊靱性及びおよそ700-900MPaの曲げ強度を有する他の非相強靭化窒化ケイ素と比較して、相強靭化熱間プレスXSYTIN-1窒化ケイ素材料は、およそ7.5MPa√mの非常に高い破壊靭性及びおよそ1300MPaの非常に高い曲げ強度を有していることも当業者は認識するだろう。一般に、窒化ケイ素の靱性は、およそ1800°F(980°C)を上回る温度で増加する。これは、熱膨張6×10-6/CにおけるWG-300と比較して、熱膨張3.5×10-6/Cの半分と組み合わせているので、ファスナ102製作時に使用する有望な材料となる。総体的に、これらのセラミックは金属の熱膨張よりずっと低い(例えば、Inconel718は、14-15×10-6/Cの熱膨張を有している)。
ウィスカ強化材又は細長粒は、セラミックファスナに対する微小亀裂生成に耐え、(セラミックが壊滅的に破壊されることなく)雄ねじを精密に機械加工してセラミックにすることを可能にしつつ、ファスナ102の機械的信頼性も高めるような、高い靭性特性を提供する。ウィスカ強化材からの靭性は、低い熱膨張性及び高い熱伝導率と組み合わせられ、ファスナ102の熱衝撃能力を大幅に高める。
高温ねじファスナ102を設計するためにアルミナ(Al)SiCウィスカ強化セラミック材料を使用することは、高い破壊靱性と最小の切欠き感度を有する温度領域全体にわたって、高い強度及び弾性率の条件を満たすことがある。この材料はまた、スケーリングを行わない間、又は熱い原子状酸素が付着している間に、低い触媒作用(catalectic effect)、高い放射率、高い剛性、高い硬度、及び良好な熱衝撃耐性を有することがある。
WG-300ウィスカ強化アルミナは、破壊靭性が10MPa√m、曲げ強度が690MPaで硬度が2100、CTEが6×10-6/℃とかなり低い。よって、SiCウィスカは、破壊靭性を高めるだけではなく、ファスナ102の放射率も増加させる。
更に、低触媒効果を伴うこれらのセラミック材料の高放射率は、ファスナ102を過熱(金属と比較して)から守る。このことは、外側モールドラインファスナ102及びTPS材料(例えば、第2の構造部材404)が耐熱性を必要とし、非常に過酷な環境に耐えなければならず、かつ飛行体が直面する全温度範囲にわたって高い歩留り及び破壊強度を要する大気再突入飛行体又は超音速飛行体に特に有利でありうる。金属ファスナとは違い、セラミック複合材料から作られる開示されたファスナ102は、低触媒性(a low catalicity)(例えば、飛行体の外面で原子ガスの再結合を低下させる)、高放射率、熱い酸素への耐性(特に原子酸素への耐性)及びスケーリングの最小化を有しうる。
更に、エンジン環境でセラミックマトリックス複合体(CMC)の使用が増加すると、この環境で使用されるファスナ102は低い熱膨張率(CTE)を有していることが特に有利でありうる。
したがって、例示的実施形態では、ファスナ102は、例えば、XSYTIN-1(登録商標)などの窒化ケイ素(Si)のようなセラミックから作られてもよい。例示的実施形態では、ファスナ102は、例えば、WG-300(登録商標)などの炭化ケイ素(SiC)で強化されたアルミナを含む別のセラミック材料から作られてもよい。別の例示的実施形態では、ファスナ102は、C/SiC又はSiC/SiCなどの非酸化セラミックマトリックス複合体(CMC)、炭素/炭素複合体(C/C)、及びSiCセラミックを含む他のセラミックから作られてもよい。
代替的な例示的実施形態では、ファスナ102は、例えば、Inconel、PM1000、PM2000、モリブデン、タングステン、チタン、ニオブ、クロム、及びハステロイなどの、チタニウム又は高温超合金などの金属から作られてもよい。例として、PLANSEE PM2000は、高耐酸化性かつ極めて耐クリープ性のフェライト鉄-クロム系合金である市販の超合金である。PM2000は、良好な熱間強度及び2460°F(1350°C)までのクリープ強度を有しており、およそ2375°F(1300°C)までの高速ガス流に高い耐性のある、高密度で粘着性のあるAlスケールを形成するので、特定の利益及び/又は利点を提供しうる。
低い温度での用途に対し、ファスナ102は、チタニウムで作られることがある。更に低い温度では、ファスナ102が能動的に冷却され、高温ポリマーは継続使用でおよそ800°F(426°C)に耐えることができるので、ファスナ102は、ポリベンゾイミダゾール(PBI)又はポリフェニルスルホン(PPSF)などの高温ポリマーで作られてもよい。
加えて、レーダーが金属の反射的性質に関与する場合には、非金属のオプションが好適でありうる。
例示的実施形態では、ナット132は、PBI又はPPSFから作られてもよい。別の例では、ナット132はまた、チタニウム又はセラミック(例えば、WG-300(登録商標))で作られてもよい。例において、ナットプレート172は、冷却が十分な際には、金属(例えば、チタニウム)又はPBI若しくはPPSFから作られてもよい。
一般に、C/Cの温度限界はおよそ4000°F(2200°C)であり、C/SiCはおよそ2800°F(1540°C)、SiC/SiCはおよそ2500°F、WG-300(登録商標)はおよそ2500°F(1370°C)、Siはおよそ2300°F(1260°C)、PM2000はおよそ2400°F(1315°C)、PBIはおよそ800°F(426°C)である。
例えば、ファスナ102及びナット132が能動的に冷却され、ナット132の温度がおよそ800°F(426°C)未満で保持される場合、エンジン環境におけるファスナ102の好適な材料は、Si窒化物(例えば、XSYTIN-1(登録商標))又はWG-300(登録商標)であり、ナット132がPBI(例えば、プラスチック)から作られている。ファスナ102及びナット132が能動的に冷却されないか、ナット132の温度がおよそ800°F(426°C)を上回る場合、ナット132は、金属(例えば、チタニウム)又はセラミック(例えば、WG-300(登録商標)又はSi)でありうる。Siは、およそ2300°F(1260°C)までの温度に耐え、WG-300(登録商標)は、およそ2500°F(1370°C)まで耐えうる。ファスナ102を能動的に冷却することにより、ファスナ102及び/又はナット132は、ファスナ102周囲で直面する遥かに高い温度でも残存可能となる。ファスナ102周囲で直面する温度が高く、酸素が制限される場合、例えば再突入などの場合に、より高い強度が必要とされ、連続繊維CMC複合体(例えば、C/SiC又はC/C)が使用されうる。SiC/SiCなどの複合体はまた、ファスナ102の良好な代替物となりうる。金属から作られるファスナ102もまた代替物であるが、酸素との触媒反応及び強度低下に伴う低い放射率のため、再突入には好ましくない。しかしながら、多くの高温の場合には、ナット132が金属から作られてもよい。
図2を再び参照すると、開示されたファスナシステム100は、冷却空気の流動(stream)又は流れ(flow)により能動的に冷却されるよう構成されうる。例として、第1の構造部材402はまた、冷却空気プレナム422(例えば、冷却空気で充填された開放空間)を含みうるか画定しうる。冷却空気プレナム422は、ナットプレートチャネル276、ロックプレートチャネル212及びファスナチャネル210と流体連通している。ファスナシステム100が設置されると、ナットプレートチャネル276、ロックプレートチャネル212及びファスナチャネル210は、位置合わせされ、互いに流体連通する。ある実施形態では、ロックプレートチャネル212の少なくとも一部の断面寸法(例えば、直径)は、ファスナチャネル210の断面寸法(例えば、直径)未満であり、例えば、ファスナ102の設置又は除去中に、冷却空気の流れを可能にするが、ツール300(図3)のピン302の挿入を防止する。
したがって、種々の開示された実施形態では、ファスナシステム100は、有利には、選択された高温材料及び/又はファスナ102、ロックプレート142及びナットプレート172で形成された能動冷却されたチャネルの使用を通して、高温耐熱性ファスナシステムを提供する。したがって、ファスナシステム100は、有利には、極端な温度環境及び熱衝撃に耐えることができる、強くて信頼できる軽量ファスナ102を提供する。
種々の開示された実施形態では、ファスナシステム100はまた、有利には、構造400の片側だけから(例えば、航空宇宙移動体の外面から、ジェットエンジンノズルの内面から)のファスナ102への容易なアクセスを提供し、迅速なサービス転換を提供する。
種々の開示された実施形態では、ファスナシステム100はまた、有利には、構造400の外面の空力効率を干渉することのない回転防止ロッキングインターフェース214を有する低輪郭空力ファスナ102を提供する。
図10は、構造400(図2及び図3)の第1の構造部材402及び第2の構造部材404などの第1の構造部材を第2の構造部材に固定するための方法500の例示的実施形態を示すフロー図である。
ブロック502に示されるように、アンカー104は、第1の構造部材402の第1のファスナ開口414内に固定される。例として、ナットプレート172は、第1のファスナ開口414内に挿入され、第1の構造部材402に取り付けられる。
ブロック504に示されるように、第1の構造部材402及び第2の構造部材404は、実質的に位置合わせされた第1のファスナ開口414及び第2のファスナ開口416に共に当接される。
ブロック506に示されるように、ファスナ102は、第2のファスナ開口416を通って挿入される。ブロック508に示されるように、ファスナ102は、アンカー104内に受容される。ブロック510に示されるように、ファスナ102は、第1の方向418に回転する。ブロック512に示されるように、ファスナ102は、アンカー104で捕捉される。例として、ナット132は、ファスナ102を受容する。ファスナ102の第1の方向418への回転により、ファスナ102の雄ねじ124及びナット132の雌ねじ140が係合し、ファスナ102を捕捉する。
ブロック514に示されるように、アンカー104は、ファスナ102が完全に回転すると、ファスナ102のファスナの第1の端108に係合する。例として、アンカー104は、ファスナ102のファスナの第1の端108に配置されたファスナロッキング特徴部202に係合する。
本明細書で使用されるように、ファスナ102の「完全な回転」という用語は、ファスナ102が完全に設置され、ナット132に十分に締結され、構造400に所望の締め付け荷重(例えば、予荷重)を加えるまで、ファスナ102の第1の方向418への回転を意味している。
ブロック516に示されるように、ファスナ102のファスナの第1の端108をアンカー104に係合させること(ブロック514)は、ファスナ102が第1の方向418に完全に回転すると、ロックプレート142をバイアスし、ファスナ102のファスナの第1の端108と接触係合させることを含む。ブロック518に示されるように、ファスナ102は、第1の方向418又は第2の方向420に部分的に回転する。ブロック520に示されるように、ファスナ102のファスナの第1の端108をアンカー104に係合させること(ブロック516)は、ファスナが第1の方向又は第2の方向に接触係合し部分的に回転すると、ロックプレートを更にバイアスし、ファスナの第1の端にインターロック係合させることを更に含む。
本明細書で使用されるように、「接触係合」という用語は、アンカー104がファスナ102のファスナの第1の端108と接触し、アンカー104が、ファスナ102の第1の方向418か第2の方向420のどちらかへの部分的回転を可能にすることを意味している。例として、ある実施形態によれば、ファスナ102の回転位置は、ファスナ102が完全に回転すると、ファスナ102のファスナロッキング特徴部202を、ロックプレート142のロックプレート係合面206と接触するように配置しうる。要するに、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204は、位置合わせされない又は係合しない。反対に、別の実施例として、他の実施形態によれば、ファスナ102の回転位置は、ファスナ102が完全に回転すると、ロックプレート142のロックプレートロッキング特徴部204を、ファスナ102のファスナ係合面208と接触するように配置しうる。要するに、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204は、位置合わせされない又は係合しない。
本明細書で使用されるように、「部分的回転」という用語は、ファスナ102の回転位置を最小に変化させ、構造400に加えられる締め付け荷重に本質的に影響を与えない、ファスナ102の第1の方向418又は第2の方向420への追加的回転を意味している。
本明細書で使用されるように、「インターロック係合」という用語は、アンカー104がファスナ102のファスナの第1の端108とインターロックし、アンカー104が、ファスナ102の更なる回転を防止することを意味している。例として、ファスナ102の回転位置は、ファスナ102が完全に回転するか、ファスナ102が完全に回転した後に部分的に回転すると、ファスナ102のファスナロッキング特徴部202、及びロックプレート142のロックプレート係合面206を、インターロック関係に配置しうる。要するに、ファスナロッキング特徴部202及びロックプレートロッキング特徴部204は、位置合わせされ係合する。
ブロック522に示されるように、アンカーがファスナ102のファスナの第1の端108と係合すると、アンカー104は、ファスナ102の第2の方向420への更なる回転を防止する。
本明細書で使用されるように、「更なる回転」という用語は、ファスナ102がナット132から緩みやすくなる更なる回転など、完全な回転が実現した後のファスナ102の追加的な回転、例えば不所望な回転を意味している。
上記のように、ある環境では、第2の構造部材404を除去する及び/又は第1の構造部材402にアクセスするために、ファスナ102を除去することが必要又は所望でありうる。
よって、ブロック524で示されたように、アンカー104は、ファスナ102のファスナの第1の端108から係合解除される。例として、ツール300のピン302が、ファスナチャネル210を通って挿入され、バイアス要素166を押し下げ、ロックプレート142をファスナの第1の端108から離れるように移動させる。ロックプレート142をファスナの第1の端108から離れるように移動させることにより、ロックプレートロッキング特徴部204がファスナロッキング特徴部202から係合解除され、ファスナ102の第2の方向420への回転が可能になる。ブロック526に示されるように、ファスナ102は、第2の方向420に回転する。ブロック528に示されるように、次にファスナ102は、第2の構造部材404から除去される。
開示されたファスナシステム100を使用して接合された本開示のファスナシステム100及び構造400の例は、図11に示す航空機の製造及び保守方法1100と、図12に示す航空機1200に照らして説明されうる。
製造前の段階では、例示的な方法1100は、ブロック1102で示す航空機1200の仕様及び設計と、ブロック1104で示す材料調達とを含みうる。製造段階では、ブロック1106で示す航空機1200の構成要素及びサブアセンブリの製造とブロック1108で示すシステムインテグレーションとが行われる。開示されたファスナシステム100の製造、及び構造400を固定するファスナシステム100の使用は、本明細書に記載されるように、製造の一部、つまり、構成要素及びサブアセンブリの製造ステップ(ブロック1106)、及び/又はシステムインテグレーション(ブロック1108)の一部として実現されうる。その後、航空機1200はブロック1110で示す認可及び納品を経て、ブロック1112で示す運航に供される。運航中、航空機1200は、ブロック1114で示す定期的な保守及び点検がスケジューリングされうる。定期的な保守及び点検は、航空機1200の一又は複数のシステムの修正、再構成、改修などを含みうる。
例示的な方法1100のプロセスの各々は、システムインテグレータ、第三者、及び/又は顧客などのオペレータによって実行又は実施されうる。本明細書においては、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含みうるがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含みうるがそれらに限定されず、かつ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
図12に示すように、例示的な方法1100によって製造された航空機1200は、例えば、ノンクリンプ織物100、複数の高レベルシステム1204及び内装1206を含む複合パネル又は他の複合構造を有する機体1202を含みうる。高レベルシステム1204の例には、推進システム1208、電気システム1210、油圧システム1212及び環境システム1214のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例が示されているが、本明細書で開示された原理は、自動車産業、海運産業などの他の産業にも適用されうる。
本書で図示され説明されているシステム、装置及び方法は、製造及び保守方法1100の、一又は複数の任意の段階において用いられうる。例えば、構成要素及びサブアセンブリの製造(ブロック1106)に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機1200の運航(ブロック1112)中に製造される構成要素又はサブアセンブリと同じような方法で製作又は製造されうる。また、システム、装置及び方法、又はそれらの組み合わせのうちの一又は複数の実施例は、製造段階(ブロック1108及び1110)中に利用されてもよい。同様に、システム、装置及び方法、又はそれらの組み合わせのうちの一又は複数の実施例は、例えば、限定しないが、航空機1200の運航(ブロック1112)中に、かつ整備及び保守段階(ブロック1114)に利用されてもよい。
本書で「実施形態」に言及することは、実施形態に関連して説明される一又は複数の特徴、構造、要素、構成要素又は特性が、本発明の少なくとも1つの実施態様に含まれることを意味する。したがって、本開示全体における「1つの実施形態」、「別の実施形態」という表現、及び類似表現は、同一の実施形態を指すこともあるが、必ずしも同一の実施形態を指しているわけではない。更に、任意の1つの実施形態を特徴付ける主題は、任意の他の実施形態を特徴付ける主題を含むこともあるが、必ずしも含むわけではない。
同様に、本書で「実施例」に言及することは、実施例に関連して説明される一又は複数の特徴、構造、要素、構成要素又は特性が、少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本開示全体における「1つの実施例」、「別の実施例」という表現、及び類似表現は、同一の実施例を指すこともあるが、必ずしも指しているとは限らない。さらに、任意の一実施例を特徴付ける主題は、任意の他の実施例を特徴付ける主題を含み得るが、必ずしもそうではない場合もある。
別途提示されない限り、「第1」「第2」などの用語は、本書では単に符号として使用され、それらの用語が表すアイテムに順序的、位置的、又は序列的な要件を課すことは意図していない。更に、例えば「第2の」アイテムに言及することによって、より低い番号のアイテム(例えば「第1の」アイテム) 及び/又はより高い番号のアイテム(例えば、「第3の」アイテム)の存在は、要求も除外もされない。
本明細書で使用されるように、列挙されたアイテムと共に使用される「~のうちの少なくとも1つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの一又は複数の種々の組み合わせが使用可能であり、かつ、列挙されたアイテムのうち1つだけあればよいということを意味する。アイテムとは、特定の物体、物品、又はカテゴリであり得る。すなわち、「~のうちの少なくとも1つ」は、アイテムの任意の組み合わせ、あるいはいくつかのアイテムが列挙された中から使用され得ることを意味するが、列挙されたアイテムの全てが必要なわけではない。例えば、「アイテムA、アイテムB、及びアイテムCのうちの少なくとも1つ」は、例えば、「アイテムA」、「アイテムAとアイテムB」、「アイテムB」、「アイテムAとアイテムBとアイテムC」、又は「アイテムBとアイテムC」を意味し得る。幾つかの場合には、「アイテムA、アイテムB、及びアイテムCのうちの少なくとも1つ」は、例えば、限定するものではないが、「2つのアイテムAと1つのアイテムBと10のアイテムC」、「4つのアイテムBと7つのアイテムC」、又は他の好適な組み合わせを意味し得る。
本明細書で使用されるように、「およそ(approximately)」及び「約(about)」という用語は、なおも所望の機能を実行し又は所望の結果を実現する記載された量に近い量を表す。例えば、「およそ」及び「約」という用語は、記載された量の10%未満以内、5%未満以内、1%未満以内、0.1%未満以内、0.01%未満以内の量を指すことがある。
本明細書で使用されるように、「実質的に(substantially)」という用語は、ある程度、正確であると認識されうる「正確に」及び「類似の」を含みうる。限定的例としてではなく単に例示目的で、「実質的に」という用語は、正確又は実際から±5%の変動があるものとして数量化されうる。例えば、「AはBと実質的に同一である」という表現は、AがBと全く同じである場合、又はAが例えばBの値の±5%の変動以内若しくはその逆の場合の実施形態を包含しうる。
本明細書で使用されるように、「部分的に(partially)」又は「~の少なくとも一部(at least a portion of)」という用語は、全体を含みうる全体の量を含む全体の量を表すことがある。例えば、「~の一部(a portion of)」という用語は、全体の0.01%を上回る、全体の0.1%を上回る、全体の1%を上回る、全体の10%を上回る、全体の20%を上回る、全体の30%を上回る、全体の40%を上回る、全体の50%を上回る、全体の60%を上回る、全体の70%を上回る、全体の80%を上回る、全体の90%を上回る、全体の95%を上回る、全体の99%を上回る、全体の100%を上回る量を指すことがある。
上記の図10及び11では、ブロックは工程及び/又はその一部を表すことが可能であり、様々なブロックを結合する線は、工程又はその一部のいかなる特定の順序又は従属関係も暗示しない。破線で示されるブロックがもしあれば、それらのブロックは、代替的な工程及び/又はその一部を示す。様々なブロックを結合する破線がもしあれば、その破線は、工程又はその一部の代替的な従属関係を表す。開示されている様々な工程間のすべての従属関係が必ずしも表されているわけではないことが理解されよう。本書に明記された一又は複数の方法の工程を説明する、図10及び図11並びにこれらに付随する記載は、必ずしもそれらの工程が実行される順序を決定すると解釈すべきではない。むしろ、1つの例示的な順番が示されていても、動作の順序は、それが適当な場合には、改変されうると理解されたい。したがって、図示されたある工程に、修正、追加及び/又は省略がなされてもよく、ある工程を異なる順番で又は同時に実行してもよい。加えて、当業者であれば、記載されたすべての工程を実施する必要はないことを認識するであろう。
更に、本開示は以下の条項による実施形態を含む。
条項1. ファスナの第1の端及び縦方向に対向するファスナの第2の端を備えるファスナと、
ファスナが第1の方向に回転すると、ファスナを受容し捕捉するように構成されたアンカーであって、
ファスナが第1の方向に完全に回転すると、ファスナの第1の端に係合するよう更に構成され、
ファスナの第1の端と係合すると、ファスナの第1の方向と反対の第2の方向への更なる回転を防止するよう更に構成されるアンカーと
を備えるファスナシステム。
条項2. アンカーは、ファスナの第1の端と係合すると、ファスナの第1の方向への更なる回転を防止するよう更に構成される、条項1に記載のファスナシステム。
条項3. アンカーは、ファスナの第1の端と係合すると、ファスナの第1の方向への更なる回転を可能にするよう更に構成される、条項1に記載のファスナシステム。
条項4. アンカーが、
ロックプレートと、
ロックプレートに結合されたバイアス要素と
を備え、
バイアス要素が、ロックプレートをバイアスしてファスナの第1の端とインターロック係合するように構成され、
ロックプレートが、ファスナの第1の端とインターロック係合すると、ファスナの第2の方向への更なる回転を防止するように構成される、条項1に記載のファスナシステム。
条項5. バイアス要素は、ファスナが第1の方向に完全に回転すると、ロックプレートをバイアスしてファスナの第1の端と接触係合するように、更に、ロックプレートがファスナの第1の端と接触係合し、ファスナが第1の方向又は第2の方向に部分的に回転すると、ロックプレートをバイアスしてファスナの第1の端とインターロック係合するよう更に構成される、条項4に記載のファスナシステム。
条項6. ロックプレートは、ファスナの第1の端と接触係合すると、ファスナの部分的回転を、第1の方向又は第2の方向の一回転の4分の1未満に限定するよう更に構成される、条項5に記載のファスナシステム。
条項7. ファスナの第1の端が、ファスナ係合面、及びファスナ係合面に配置されたファスナロッキング特徴部を備え、
ロックプレートが、ロックプレート係合面、及びロックプレート係合面に配置されたロックプレートロッキング特徴部を更に備え、
ファスナロッキング特徴部は、第1の方向又は第2の方向にファスナが更に回転すると、ロックプレートロッキング特徴部と位置合わせされ、
ロックプレートロッキング特徴部は、ロックプレートがファスナの第1の端とインターロック係合すると、ファスナロッキング特徴部と嵌合する、条項5に記載のファスナシステム。
条項8. ファスナロッキング特徴部が、ファスナ係合面から延びる少なくとも2つのファスナ凸部を備え、
ロックプレートロッキング特徴部が、ロックプレート係合面に形成された少なくとも2つのロックプレート凹部を備え、
少なくとも2つのロックプレート凹部は、ファスナロッキング特徴部及びロックプレートロッキング特徴部が位置合わせされると、少なくとも2つのファスナ凸部を受容し、
ロックプレートは、少なくとも2つのロックプレート凹部が少なくとも2つのファスナ凸部を受容すると、ファスナの第1の方向への回転を防止するよう更に構成される、条項7に記載のファスナシステム。
条項9. ファスナロッキング特徴部が、ファスナ係合面に形成された少なくとも2つのファスナ凹部を備え、
ロックプレートロッキング特徴部が、ロックプレート係合面から延びる少なくとも2つのロックプレート凸部を備え、
少なくとも2つのロックプレート凸部は、ファスナロッキング特徴部及びロックプレートロッキング特徴部が位置合わせされると、少なくとも2つのファスナ凹部に侵入し、
ロックプレートは、少なくとも2つのロックプレート凸部が少なくとも2つのファスナ凹部に侵入すると、ファスナの第1の方向への回転を防止するよう更に構成される、条項7に記載のファスナシステム。
条項10. ファスナロッキング特徴部が、ファスナ係合面から延びる少なくとも2つのファスナ歯部を備え、
ロックプレートロッキング特徴部が、ロックプレート係合面から延びる少なくとも2つのロックプレート歯止めを備え、
少なくとも2つのファスナ歯部は、ファスナロッキング特徴部及びロックプレートロッキング特徴部が位置合わせされると、少なくとも2つのロックプレート歯止めに噛合し、
ロックプレートは、少なくとも2つの歯部が少なくとも2つのロックプレート歯止めに噛合すると、ファスナの第1の方向への回転を可能にするよう更に構成される、条項7に記載のファスナシステム。
条項11. ファスナが、ファスナの第1の端からファスナの第2の端まで延びるファスナチャネルを更に備え、ファスナチャネルが、ピンを受容し、ファスナの第1の端からロックプレートを係合解除するように構成された、条項4に記載のファスナシステム。
条項12. ロックプレートが、ロックプレートの第1の端、縦方向に対向するロックプレートの第2の端、及びロックプレートの第1の端からロックプレートの第2の端まで延びるロックプレートチャネルとを備え、ロックックプレートチャネル及びファスナチャネルは、冷却空気がロックプレート及びファスナを通過できるように構成される、条項11に記載のファスナシステム。
条項13. 第1のファスナ開口を備える第1の構造部材と、
第2のファスナ開口を備え、第1の構造部材と当接する第2の構造部材であって、第2のファスナ開口が第1のファスナ開口に位置合わせされる、第2の構造部材と、
第1のファスナ開口内に固定されたアンカーと、
ファスナの第1の端を備え、第2のファスナ開口を通って挿入され、アンカーによって捕捉されるファスナと
を備え、
アンカーは、ファスナが第1の方向に完全に回転すると、ファスナの第1の端に係合し、
アンカーは、ファスナの第1の端と係合すると、ファスナの第1の方向と反対の第2の方向への更なる回転を防止する、構造。
条項14. アンカーは、ファスナの第1の端と係合すると、ファスナの第1の方向への更なる回転を防止する、条項13に記載の構造。
条項15. アンカーは、ファスナの第1の端と係合すると、ファスナの第1の方向への更なる回転を可能にする、条項13に記載の構造。
条項16. アンカーが、
ロックプレートと、
ロックプレートに結合されたバイアス要素と
を備え、
バイアス要素が、ロックプレートをバイアスしてファスナの第1の端とインターロック係合するように構成され、
ロックプレートが、ファスナの第1の端とインターロック係合すると、ファスナの第2の方向への更なる回転を防止する、条項13に記載の構造。
条項17. バイアス要素は、ファスナが第1の方向に完全に回転すると、ロックプレートをバイアスしてファスナの第1の端と接触係合させ、更に、ロックプレートがファスナの第1の端と接触係合し、ファスナが第1の方向又は第2の方向に回転すると、ロックプレートをバイアスしてファスナの第1の端とインターロック係合させる、条項16に記載の構造。
条項18. 第1のファスナ開口を有する第1の構造部材を第2のファスナ開口を有する第2の構造部材に固定するための方法であって、
アンカーを第1のファスナ開口内に固定することと、
第1の構造部材及び第2の構造部材を第2のファスナ開口と位置合わせした第1のファスナ開口に当接させることと、
第2のファスナ開口を通してファスナを挿入することと、
アンカー内でファスナを受容することと、
ファスナを第1の方向に回転させることと、
ファスナをアンカーで捕捉することと、
ファスナを第1の方向に完全に回転させ、ファスナの第1の端をアンカーと係合させることと、
アンカーをファスナの第1の端と係合させ、アンカーを伴うファスナの第1の方向と反対の第2の方向への更なる回転を防止することと
を含む、方法。
条項19. ファスナの第1の端からアンカーを係合解除することと、
ファスナを第2の方向に回転させることと、
ファスナを除去することと
を更に含む、条項18に記載の方法。
条項20. ファスナの第1の端をアンカーと係合させることが、
ファスナを第1の方向に完全に回転させ、アンカーのロックプレートをバイアスし、ファスナの第1の端と接触係合させることと、
ファスナを第1の方向又は第2の方向に部分的に回転させることと、
ファスナを接触係合させ部分的に回転させて、ロックプレートを更にバイアスし、ファスナの第1の端とインターロック係合させることと
を含む、条項18に記載の方法。
開示されている装置及び方法の様々な実施形態を示し説明してきたが、当業者は本明細書を読むことで、変更例を想起し得る。本願は、こうした変更例を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (12)

  1. ファスナシステムであって、
    ファスナの第1の端、縦方向に対向するファスナの第2の端、及び前記ファスナを通って縦方向に延びるファスナチャネルを備えるファスナと、
    アンカーと
    を備え、前記アンカーは、
    前記アンカーを通って縦方向に延びるアンカーチャネルと、
    ロックプレートと、
    前記ロックプレートに結合されたバイアス要素とを備え、
    前記アンカーは、前記ファスナが第1の方向に回転すると前記ファスナを受容し捕捉するように構成され、
    前記バイアス要素は、前記ファスナが前記第1の方向に完全に回転すると、前記ロックプレートをバイアスして前記ファスナの第1の端と係合させるよう構成され、
    前記ロックプレートは前記ファスナの第1の端とインターロック係合すると、前記ファスナの前記第1の方向と反対の第2の方向への更なる回転を防止するよう構成され
    前記アンカーによって前記ファスナが受容されると、前記ファスナチャネルと前記アンカーチャネルとは整列され、互いに流体連通して、冷却空気の流れが前記アンカーと前記ファスナとを通過することを可能にする、ファスナシステム。
  2. 前記ロックプレートは、前記ファスナの第1の端と前記インターロック係合すると、前記ファスナの前記第1の方向への更なる回転を防止するよう更に構成される、請求項1に記載のファスナシステム。
  3. 前記ロックプレートは、前記ファスナの第1の端と前記インターロック係合すると、前記ファスナの前記第1の方向への更なる回転を可能にするよう更に構成される、請求項1に記載のファスナシステム。
  4. 前記バイアス要素は、前記ファスナが前記第1の方向に完全に回転すると、前記ロックプレートをバイアスして前記ファスナの第1の端と接触係合させるように、更に、前記ロックプレートが前記ファスナの第1の端と接触係合し、前記ファスナが前記第1の方向又は前記第2の方向に部分的に回転すると、前記ロックプレートをバイアスして前記ファスナの第1の端と前記インターロック係合させるよう更に構成される、請求項に記載のファスナシステム。
  5. 前記ロックプレートは、前記ファスナの第1の端と接触係合すると、前記ファスナの前記部分的回転を、前記第1の方向又は前記第2の方向の一回転の4分の1以下に限定するよう更に構成される、請求項に記載のファスナシステム。
  6. 前記ファスナの第1の端が、ファスナ係合面、及び前記ファスナ係合面に配置されたファスナロッキング特徴部を備え、
    前記ロックプレートが、ロックプレート係合面、及び前記ロックプレート係合面に配置されたロックプレートロッキング特徴部を更に備え、
    前記ファスナロッキング特徴部は、前記第1の方向又は前記第2の方向に前記ファスナが更に回転すると、前記ロックプレートロッキング特徴部と位置合わせされ、
    前記ロックプレートロッキング特徴部は、前記ロックプレートが前記ファスナの第1の端とインターロック係合すると、前記ファスナロッキング特徴部と嵌合する、請求項に記載のファスナシステム。
  7. 前記ファスナロッキング特徴部が、前記ファスナ係合面から延びる少なくとも2つのファスナ凸部を備え、
    前記ロックプレートロッキング特徴部が、前記ロックプレート係合面に形成された少なくとも2つのロックプレート凹部を備え、
    前記少なくとも2つのロックプレート凹部は、前記ファスナロッキング特徴部及び前記ロックプレートロッキング特徴部が位置合わせされると、前記少なくとも2つのファスナ凸部を受容し、
    前記ロックプレートは、前記少なくとも2つのロックプレート凹部が前記少なくとも2つのファスナ凸部を受容すると、前記ファスナの前記第1の方向への前記回転を防止するよう更に構成される、請求項に記載のファスナシステム。
  8. 前記ファスナロッキング特徴部が、前記ファスナ係合面に形成された少なくとも2つのファスナ凹部を備え、
    前記ロックプレートロッキング特徴部が、前記ロックプレート係合面から延びる少なくとも2つのロックプレート凸部を備え、
    前記少なくとも2つのロックプレート凸部は、前記ファスナロッキング特徴部及び前記ロックプレートロッキング特徴部が位置合わせされると、前記少なくとも2つのファスナ凹部に侵入し、
    前記ロックプレートは、前記少なくとも2つのロックプレート凸部が前記少なくとも2つのファスナ凹部に侵入すると、前記ファスナの前記第1の方向への前記回転を防止するよう更に構成される、請求項に記載のファスナシステム。
  9. 前記ファスナロッキング特徴部が、前記ファスナ係合面から延びる少なくとも2つのファスナ歯部を備え、
    前記ロックプレートロッキング特徴部が、前記ロックプレート係合面から延びる少なくとも2つのロックプレート歯止めを備え、
    前記少なくとも2つのファスナ歯部は、前記ファスナロッキング特徴部及び前記ロックプレートロッキング特徴部が位置合わせされると、前記少なくとも2つのロックプレート歯止めに噛合し、
    前記ロックプレートは、前記少なくとも2つの歯部が前記少なくとも2つのロックプレート歯止めに噛合すると、前記ファスナの前記第1の方向への前記回転を可能にするよう更に構成される、請求項に記載のファスナシステム。
  10. 前記ファスナチャネルはピンを受容し、前記ロックプレートを前記ファスナの第1の端から係合解除するように構成された、請求項1に記載のファスナシステム。
  11. 前記ロックプレートはロックプレートの第1の端と縦方向に対向するロックプレート
    の第2の端とを有し、
    前記アンカーチャネルは前記ロックプレートの第1端から前記ロックプレートの第2端へ延びるロックプレートチャネルを有し、
    前記ファスナが前記アンカーによって受容され、かつ前記ロックプレートに係合されると、前記ロックプレートチャネルと前記ファスナチャネルとは整列され、互いに流体連通して、前記冷却空気の前記流れが前記ロックプレートと前記ファスナとを通過することを可能にする、請求項10に記載のファスナシステム。
  12. 前記ロックプレートと前記ファスナのうち少なくとも1つがセラミック複合体から作られている、請求項1に記載のファスナシステム。
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