CN100404889C - 带驱动孔的螺钉及用于该螺钉的螺丝刀头 - Google Patents

Abstract

一种螺钉，包括具有驱动孔的头部和与前述头部一体形成并设有螺纹牙的脚部，驱动孔的卡合槽从螺钉的中心轴呈放射状地、并沿圆周方向等间隔地配置，而且各卡合槽的底面由位于脚部侧的陡斜面和位于与脚部相反侧的缓斜面构成，以增大该卡合槽的卡合壁的面积。

Description

带驱动孔的螺钉及用于该螺钉的螺丝刀头

本发明基于申请号为2003-155321的日本专利申请，该专利申请的内容被结合到本专利申请中。

技术领域

本发明涉及一种使螺丝刀头卡合在驱动孔中并即便施加大的驱动力，所述驱动孔也不容易破损的螺钉，以及用于这种螺钉的螺丝刀头。

背景技术

由形成有驱动孔的头部和形成有螺纹牙的脚部所构成的带驱动孔的螺钉，作为用于装配产品、或将部件安装在工件上的紧固部件，被用在各种领域中。

图1为表示现有的带驱动孔的螺钉(以下，简单地称作“螺钉”)101上的驱动孔110的形状的局部剖面图。

在螺钉101的头部102上形成了俯视时呈大致十字形状的驱动孔110，螺丝刀头的驱动尖部插入到该部分中，使驱动孔110的驱动槽111和形成在螺丝刀头的驱动尖部上的卡合翼卡合，在这种状态下通过对螺丝刀头进行旋转驱动而将螺钉101紧固在工件上。

可是最近，伴随着作为连接对象的制品和工件的小型化，使用较小尺寸螺钉的情况日益增多。

对于这种小尺寸的螺钉，伴随着其小型化，驱动孔110本身也变小，所以经受不住螺丝刀头所施加的大驱动力，导致驱动孔110的卡合槽111损坏，出现不能充分紧固螺钉101的问题。

为了解决这个问题，例如将驱动孔110作得更深，考虑即使稍许增大与螺丝刀头卡合的部分，但是这样作时，由于驱动孔110的底部会深入脚部内部，所以在脚部和头部的接合部分(颈部)产生壁厚较薄的部分，使机械强度降低，从而在拧紧螺钉时，颈部易于损坏，有可能发生所谓的颈迸现象。

发明内容

本发明的第1目的是提供一种这样构成的螺钉，即，即使所述驱动孔的深度比较浅，该驱动孔的卡合槽也不容易破损，而且能确实地传递大的驱动力。

本发明的第2目的是提供一种螺丝刀头，其具有适合于在上述螺钉上施加驱动力的形状的卡合翼。

上述第1目的由螺钉1实现，该螺钉包括形成有驱动孔的头部和与头部一体形成并在其周面形成有螺纹牙的脚部，其中：当俯视头部时，驱动孔的数个卡合槽从螺钉的中心轴呈放射状地、并沿圆周方向大致等间隔地形成，并且在以通过中心轴的平面切断各卡合槽的底面时断面的轮廓具有第1直线和第2直线，具有第1直线的轮廓的底面形成在比具有第2直线的轮廓的底面更靠脚部侧，且第2直线相对于中心轴的倾斜角比第1直线相对于中心轴的倾斜角大。

根据上述结构，特别是即使驱动孔不深，也能使承受由螺丝刀头施加的旋转方向的驱动力之卡合槽上的卡合壁的面积增加，这样，施加在该卡合壁上的每单位面积的推压力减少，所以即使螺丝刀头施加大的驱动力，驱动槽也不容易破损。

这里，第2倾斜面相对于中心轴的倾斜角优选为第1倾斜面相对于中心轴的倾斜角的2倍以下。

而且，这里，在驱动孔沿中心轴方向的深度设为d的情况下，当以该驱动孔的最深部为基点时，从具有第1直线的轮廓的底面向具有第2直线的底面转换的边界的位置在深度为0.5d～0.7d的范围内。

上述第2目的由螺丝刀头实现，该螺丝刀头由轴部和形成在其前端的驱动尖部构成，并使驱动尖部卡合在形成于前述的螺钉的头部上的驱动孔中而发挥作用，其中：驱动尖部具有数个卡合翼，俯视时，它们从轴部的中心轴呈放射状地、并沿圆周方向大致等间隔地形成，各卡合翼在以通过轴部的中心轴的平面切断含有其棱线的面时断面的轮廓具有第3直线和第4直线，具有第3直线的轮廓的部分形成在比具有第4直线的轮廓的部分更靠前述驱动尖部的前端侧，第4直线相对于轴部的中心轴的倾斜角比第3直线相对于轴部的中心轴的倾斜角大。

这里，优选的是，当将驱动尖部插入到前述的螺钉的驱动孔中而使之卡合时，含有卡合翼的棱线的面便成为沿着该驱动孔的卡合槽的具有第1直线轮廓的底面和具有第2直线的轮廓的底面的形状。

根据上述结构，能确实增加上述螺钉的驱动孔和螺丝刀头的卡合翼的接触面积，从而能稳定且可靠地传递驱动力。

附图说明

通过下文结合表示本发明特殊实施方式的附图所进行的详细介绍，本发明的这些目的和其它目的、优点以及特征将更加清楚。

图1为表示现有螺钉的驱动孔形状的主要部分的局部剖面图。

图2为根据本发明第1实施方式的螺钉之主要部分的局部剖面图。

图3为图2的螺钉的头部之放大俯视图。

图4为用于图2的螺钉的螺丝刀头之主要部分的正视图。

图5为图4的螺丝刀头的仰视图。

图6为表示图2的螺钉的驱动孔和图4的螺丝刀头的卡合状态的主要部分的剖面正视图。

图7为本发明第2实施方式的螺钉的主要部分之局部剖面图。

图8为图7的螺钉头部的俯视图。

图9示出作为比较例的现有的其它的螺钉之驱动孔的形状的图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。

<第1实施方式>

(1)螺钉的结构

图2为本发明第1实施方式的螺钉1的局部剖面图，图3为图2的螺钉1头部2的放大俯视图。

如图2所示，螺钉1由头部2和与其一体、并形成有螺纹牙3的脚部4构成。在该螺钉1的头部2上形成有驱动孔10，该孔与后述的图4所示的专用的螺丝刀头20的驱动尖部22卡合。

如图3的放大俯视图所示，该驱动孔10由4个卡合槽11和沿中心轴C形成的中心孔15构成，所述卡合槽从螺钉1的中心轴C放射状地延伸并沿圆周方向等间隔地配置。

而且，在该实施方式中，4个卡合槽11配置成十字形而形成，但是卡合槽11的个数不限定于4个，多个也可以。

各卡合槽11的侧面是与螺丝刀头的卡合翼卡合而承受驱动力的卡合壁12，在各一对卡合壁12之间形成了卡合槽11的底面13。

如图2所示，所述底面13由陡斜面(第1倾斜面)13a和缓斜面(第2倾斜面)13b构成，其中陡斜面13a位于驱动孔10的深位置处(靠近脚部3的位置)，缓斜面13b位于靠近头部2的上面侧(离脚部3较远一侧)而且比陡斜面13a倾斜平缓。

而且，在本实施方式中，陡斜面13a和缓斜面13b的边界13c位于该驱动孔10的深度的大致中央位置。

这里，假设缓斜面13b相对于螺钉1的中心轴C的倾斜角为α、陡斜面13a相对于中心轴C的倾斜角为β，则设定为β＜α，因此从中心轴C到卡合槽11的外周侧的端部的距离W比现有螺钉中的长。

而且，螺丝刀头尖部的前端部所卡合的部分的槽底面的倾斜角(在本实施方式中为倾斜角β)本身通常根据工业标准决定，例如根据JIS(日本工业标准)，规定为26°。

通过这样在卡合槽11的底面设置向外侧扩展的缓斜面13b，比起图1所示的现有螺钉的驱动孔110，能增加卡合壁12的面积，而且能使每单位面积从螺丝刀头的卡合翼接受的推压力减小，所以可获得驱动槽11不易破损的效果。而且，驱动孔的深度也不必设得较大，所以不会产生因螺钉1的颈部的壁厚薄而使机械强度降低的问题。

而且，从图2可以清楚地看到，陡斜面13a、缓斜面13b在包含相应中心轴C的平面中的截面为直线或接近直线的曲线。这种形状的驱动孔加工容易，而且卡合槽的深度测量简单，易于进行质量管理。

(2)缓斜面的倾斜角α的大小以及陡斜面和缓斜面的转换位置

如上所述从增加与螺丝刀头的卡合面积的观点来说，希望增大缓斜面13b的倾斜角α，和/或者，使由陡斜面13a向缓斜面13b转换的边界13c位置靠近驱动孔10的底部，这样可以增大卡合壁12的面积。

但是，由陡斜面13a向缓斜面13b转换的位置如果接近驱动孔10的底部，即卡合槽11上的陡斜面13a的比例减小到一定程度时，则与螺丝刀头的驱动尖部的嵌合性降低，会发生拧紧螺钉时操作性变差的问题。

根据上述观点，本申请的发明者反复进行了试制实验，确认了如下的优选范围，即当驱动孔的深度为d时，陡斜面13a和缓斜面13b的边界13c沿中心轴C方向的深度d1的范围为0.5d≤d1≤0.7d。

而且，对头部2的直径大小也有规定，当卡合槽11向外周方向扩展得过大时，螺钉1的头部2和颈部的机械强度会降低，所以缓斜面13b的倾斜角α的大小也有上限。为了将这种螺钉的机械强度保持在一定程度，倾斜角α优选为倾斜角β的两倍以下。因此，β＜α≤2β便是α值的可取范围。

而且，为了既保持螺钉的足够的机械强度，又使驱动孔不会破损，优选的是115β≤α≤1.92β的范围。

(3)螺丝刀头前端的形状

具有驱动孔10的螺钉1，也可以使用现有的具有普通十字形状的驱动尖部的螺丝刀头来进行拧紧，但是使用具有如图4、图5所示的与螺钉1的驱动孔10的形状相吻的尖部形状的专用螺丝刀头20，便能得到更好的效果。

图4为表示本实施方式的螺丝刀头20的驱动尖部形状的主要部分的正视图，图5为图4的螺丝刀头20的驱动尖部的仰视图。

如图4所示，螺丝刀头20具有轴部25、和形成于该轴部前端的驱动尖部26，如图5的仰视图所示，驱动尖部26上立设有呈十字状地延伸的4个卡合翼21。

包含各卡合翼21的棱线的面22，在如图4所示的前端侧具有陡斜面22a(第1倾斜部)和缓斜面22b(第2倾斜部)，前者相对于轴部25的中心轴D的倾斜角小，后者形成在前端侧的外周侧并且相对于中心轴D的倾斜角比陡斜面22a的大，而且所述面22具有沿着构成螺钉1的驱动孔10的卡合槽11的底面13的形状。

图6为表示使螺丝刀头20的尖部卡合在螺钉1的驱动孔10中的状态的图(这里，为了不使图面复杂，以点划线表示螺丝刀头20)。

如该图所示，螺丝刀头20的卡合翼21的棱线沿着螺钉1的卡合槽11的底面13的形状，因此，可使螺丝刀头20的卡合翼21和螺钉1的卡合槽10的卡合壁12的接触面积最大。

回到图4，在螺丝刀头20的相邻两个卡合翼21之间形成槽23，前述螺钉1的卡合槽11间的突出部14(参照图3)嵌入该槽23内，即，发生咬合现象。

而且，在本实施方式中，位于驱动孔10的卡合槽11之间的突出部14的相对距离L被设定得稍大，以便在螺丝刀头20的驱动尖部卡合在驱动孔10中时，与对应的螺丝刀头20侧的槽23的底部之间略有间隙。

这样，即使将螺丝刀头20的驱动尖部强推压到螺钉1的驱动孔10中，在该部分也不会发生过度的咬合现象，即使在使用螺钉拧紧机等自动机械来紧固螺钉1的情况下，也不会出现螺钉拧紧结束时将工件抬起的现象等，能防止发生紧固不好的情况。

将如此构成的具有驱动孔10的螺钉1紧固在工件(图中未示出)上的情况，如图6所示，使前述专用的螺丝刀头20沿着该驱动孔10嵌入驱动孔10中。这样，卡合翼21沿卡合槽11的底面13嵌入。之后，在螺丝刀头20上施加紧固方向上的驱动力。这样，驱动力通过卡合壁12传送，螺钉1被紧固在工件上，从而部件(图中未示出)被固定到工件上，螺钉的拧紧作业结束。

<第2实施方式>

下面，说明本发明第2实施方式的螺钉。

该实施方式的螺钉30的头部的厚度比前述第1实施方式的螺钉1的头部的厚度薄，即，螺钉30为薄头螺钉。

图7是螺钉30的局部剖面正视图，图8是其头部的俯视图。在这两图中，和图2标记相同的部分表示相同的构成部分。

如图所示，螺钉30在头部2和脚部4之间形成头部侧直径大的倒锥形加强部5。由于头部2的驱动孔10终止到脚部4，所以该加强部5是用来加强螺钉1的颈部的，而且该加强部5沿螺钉中心轴C方向的高度h设定为根据螺钉尺寸所需的最小限度的高度(约0.25mm～0.60mm)，以使在将螺钉拧紧到工件上时，不会发生因加强部接触工件而出现螺钉成为浮起状态之类的故障。

头部2的中心轴C上设有和第1实施方式相同的驱动孔10，如图8所示，该驱动孔10也具有从中心轴C沿放射方向形成的4个卡合槽11。

各卡合槽11的底面形状和第1实施方式的相同，具有中心侧(脚部侧)为陡斜面13a、外周侧(和脚部相反一侧)为缓斜面13b的底面13，在其两侧形成卡合壁12。

这样，由于在卡合槽11的底面13上设有缓斜面13b，所以和第1实施方式相同，可使驱动孔10的深度较浅，而且可使螺丝刀头的旋转扭矩作用的方向上的卡合面积增加。

因此，即使加强部5沿中心轴C方向的高度减小，颈部也能得到足够的机械强度，在对工件进行紧固螺钉时，能进一步减少加强部5接触工件而出现螺钉浮起这样的不合适情况。而且，由于与螺丝刀头的卡合翼的接触面积增大，故紧固时驱动孔不易破损。

而且，在本实施方式中，位于驱动孔10的卡合槽11之间的突出部14的相对距离L(参照图8)被设定得稍大，以便在螺丝刀头20的尖部卡合在驱动孔10中时，和对应的螺丝刀头20的槽23的底部之间产生稍许间隙。

另外，倾斜角α和β的大小及陡斜面和缓斜面的转换位置等条件也可用和上述实施方式相同的条件。所述倾斜角α和β的大小及陡斜面和缓斜面的转换位置，以及加强部的高度等条件，尤其对于薄头螺钉是有效的条件，能显著地发挥防止颈迸现象的效果。

<其它>

(1)上述驱动孔的形状特别是对尺寸小的螺钉(公称直径为1.2mm～2.0mm左右)发挥效果，但是，不用说，对于尺寸大的螺钉也是适用的。

(2)另外，作为螺钉的驱动孔的形状，例如，在日本特公平3-6365号公报中公开了如图9所示的自攻螺钉201。

在该螺钉中，在驱动孔210的卡合槽211的底面213之螺丝刀头的插入侧，具有如同画圆弧地少许向外侧扩展的部分214，这种限定使得卡合槽211的卡合壁的面积比图1所示现有例的要大。

但是，该公报所公开的发明(以下称作“公知文献发明”)的课题是尽量减少将石膏板、硅酸钙板、熟石膏板等的壁、天花板固定在钢制衬底材料上的自攻螺钉上的粉末状的钻屑粉的排出和飞散，因此，其特征在于螺纹牙的形状设计，完全没有认识到如本申请那样来防止产生螺钉的驱动孔破损问题。

在该公知文献发明中，驱动孔210的螺丝刀头的插入侧少许向外侧扩展，这是为了使螺丝刀头的驱动尖部易于插入驱动孔中的缘故。

因此，它和本发明具有如下的本质差异。

(a)本发明的螺钉中的陡斜面向缓斜面的转换位置，为了能得到和螺丝刀头的驱动尖部的充分的卡合面积，如图9的点划线215所示，相对于驱动孔210的深度d，转换位置必须位于0.5d以上、0.7d以下的范围，但是，在螺钉201中是从0.8d附近开始弯曲并向外侧扩展，所以不能得到充分的卡合面积。因此，在这样的螺钉201中，特别是在公称直径小的螺钉中，施加大的驱动力时仍然会发生卡合槽的破损。

(b)在公知文献发明中，如上所述，驱动孔210的卡合槽211的底面213上，陡斜面的比例大，所以即使在螺丝刀头上施加沿螺钉的中心轴C的推力，该推力也会分散，在螺钉旋入方向上推压螺钉201的力变小，另外，当在螺丝刀头上施加转矩时，螺丝刀头从驱动孔210往上滑(排出现象)，屡次从卡合槽211脱开，因此，也导致发生卡合槽211的破损。

(c)在公知文献发明中，由于卡合槽211的底面213向头部的外周侧弯曲，所以与本发明的螺钉那样缓斜面的底面之截面为直线状的情况相比，难以得到大的卡合壁的面积。

(d)另外，如公知文献发明的那样，在构成卡合槽的底面上形成圆弧形状的情况下，难以高精度地形成以锻造成形方法对驱动槽进行成形时所使用的冲头的金属模。而且，必须对驱动孔的卡合槽的深度进行管理，以使该深度与螺钉的尺寸相对应，但是，由于底面为圆弧状，所以用于测量槽深度的测定基点难以确定，隐藏有测定者测量时易发生误差这样的制造管理方面的问题。

但是，根据本发明，用含有中心轴C的平面剖切的陡斜面和缓斜面的底面的截面为直线或接近直线的曲线，所以不容易发生这样的制造上的问题。

尽管已经参照附图通过例子充分地描述了本发明，但是应该注意，对于本领域的普通技术人员而言，可以进行各种改变和变型。

因此，只要这些改变和变型不偏离本发明的范围，它们都应该被认为包含在本发明中。

Claims (5)

1.一种螺钉(1)，其包括形成有驱动孔(10)的头部(2)和与前述头部(2)一体形成并在其周面形成有螺纹牙(3)的脚部(4)，其特征在于：当俯视前述头部(2)时，前述驱动孔(10)的数个卡合槽(11)从螺钉的中心轴(C)呈放射状地、并沿圆周方向大致等间隔地形成，并且在以通过前述中心轴(C)的平面切断前述各卡合槽(11)的底面(13)时断面的轮廓具有第1直线和第2直线，具有前述第1直线的轮廓的底面(13a)形成在比具有前述第2直线的轮廓的底面(13b)更靠前述脚部(4)侧，且前述第2直线相对于前述中心轴(C)的倾斜角(α)比前述第1直线相对于前述中心轴(C)的倾斜角(β)大。

2.如权利要求1所述的螺钉，其特征在于：前述第2直线相对于前述中心轴(C)的倾斜角(α)为前述第1直线相对于前述中心轴(C)的倾斜角(β)的2倍以下。

3.如权利要求1所述的螺钉，其特征在于：在前述驱动孔(10)沿前述中心轴(C)方向的深度设为d的情况下，当以该驱动孔(10)的最深部为基点时，从具有前述第1直线的轮廓的底面(13a)向具有前述第2直线的底面(13b)转换的边界(13c)的位置在深度为0.5d～0.7d的范围内。

4.一种螺丝刀头(20)，其由轴部(25)和形成在其前端的驱动尖部(26)构成，并使前述驱动尖部(26)卡合在形成于权利要求1所述的螺钉(1)的头部(2)上的驱动孔(10)中而发挥作用，其特征在于：前述驱动尖部(26)具有数个卡合翼(21)，俯视时，它们从前述轴部(25)的中心轴(D)呈放射状地、并沿圆周方向大致等间隔地形成，前述各卡合翼(21)在以通过前述轴部(25)的中心轴(D)的平面切断含有其棱线的面(22)时断面的轮廓具有第3直线和第4直线，具有前述第3直线的轮廓的部分(22a)形成在比具有前述第4直线的轮廓的部分(22b)更靠前述驱动尖部(26)的前端侧，前述第4直线相对于前述轴部(25)的中心轴(D)的倾斜角比前述第3直线相对于前述轴部(25)的中心轴(D)的倾斜角大。

5.如权利要求4所述的螺丝刀头，其特征在于：当将前述驱动尖部(26)插入到权利要求1所述的螺钉(1)的驱动孔(10)中而使之卡合时，含有前述卡合翼(21)的棱线的面(22)便成为沿着该驱动孔(10)的卡合槽(11)的具有第1直线轮廓的底面(13a)和具有第2直线的轮廓的底面(13b)的形状。

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