CN101283186A - 带有多层凹陷的紧固件和带有多层驱动尖端的驱动器 - Google Patents

Abstract

紧固件(20a)包括连接到头部(28a)的螺纹柄(26a)。复合凹陷(30)在所述头部内且该复合凹陷在所述头部的远离所述柄的端部处开口。所述复合凹陷包括叠置的第一凹陷(32)和第二凹陷(34)，它们的每个构造为由驱动器尖端驱动地接合。所述第二凹陷(34)的长度大于所述第一凹陷(32)的长度。所述驱动器尖端包括用于同时驱动地接合在所述紧固件的所述复合凹陷内叠置的层。所述叠置的层包括第一层和第二层，且所述第二层的长度可以大于所述第一层的长度。

Description

带有多层凹陷的紧固件和带有多层驱动尖端的驱动器

相关技术参考

本申请要求2006年8月17日提交的美国临时申请No 60/709,134的权益。2006年8月17日提交的美国临时申请No 60/709,134的完全公开在此通过参考合并。

技术领域

本申请一般地涉及具有多层凹陷的螺钉，用于与相应的多层驱动器匹配。这样的螺钉例如从US2005/0086791 A1、US 6,755,748 B2、US6,792,838 B2和US 6,988,432 B2中已知。US2005/0086791 A1、US6,755,748 B2、US 6,792,838 B2和US 6,988,432 B2的每个的完全公开在此通过参考合并。

背景技术

总是希望紧固件和驱动器提供新的特性平衡。在一些情况中，重要的特性涉及紧固件的多层凹陷和相应的驱动器的多层尖端之间的干涉配合。以成本有效的方式实现良好的干涉配合可以是有利的。

发明内容

根据本发明的一个方面，紧固件包括连接到头部的带螺纹的柄。复合凹陷在所述头部内，且该复合凹陷在所述头部的远离所述柄的端部处开口。该复合凹陷包括叠置的第一和第二凹陷，所述第一和第二凹陷的每个构造为由驱动器尖端驱动地接合。所述第二凹陷的长度可以大于所述第一凹陷的长度。该复合凹陷可以进一步包括与所述的第一和第二凹陷叠置的第三凹陷，且所述第三凹陷构造为由驱动器尖端驱动地接合。所述第二凹陷可以定位在所述的第一和第三凹陷之间，且所述第二凹陷的长度也可以大于所述第三凹陷的长度。根据一个例子且有利地，长度差别可以是有助于实现所述紧固件的复合凹陷和所述驱动器的尖端之间的良好干涉的成本有效的方式。

根据本发明的一个方面，所述驱动器的尖端包括叠置的层，该叠置的层用于同时驱动地接合在所述紧固件的复合凹陷内。所述叠置的层包括第一和第二层，且所述第二侧的长度可以大于所述第一层的长度。该叠置的层可以进一步包括与所述的第一和第二层叠置的第三层。所述第二层可以定位在所述的第一和第三层之间，且该第二层的长度也可以大于所述第三层的长度。根据一个例子且有利地，层之间的长度差别可以是助于实现所述紧固件的复合凹陷和所述驱动器的尖端之间的良好干涉的成本有效的方式。

根据本发明的一个方面，所述的第一、第二和第三凹陷的每个以及所述的第一、第二和第三层的每个是多边形的，或更特定地是六边形的，但其他形状也可以在本发明的范围内。

根据本发明的一个方面，当所述尖端位于该复合凹陷内时，所述驱动器的尖端被扭转，使得这些层同时分别驱动所述凹陷，且因此通过所述驱动器驱动所述紧固件。

本发明的其他方面和优点将从下文中显见。

附图说明

在下文中参考附图，附图图示了本发明的典型的实施例且不必需地按比例绘制，各图为：

图1是沿紧固件的纵向中心线截取的(即沿图2的线1-1截取的)截面视图，其中截去了紧固件柄的大部分；

图2是图1的紧固件的顶视图；

图3是可以用于操作图1的紧固件的驱动器的侧视图；

图4是图3的驱动器的底视图；和

图5至图18类似于图1，但它们针对其他的紧固件。

具体实施方式

现在更详细地参考附图，附图图示了本发明的示例性实施例，且其中在数个视图中相同的附图标记指示了相同的零件，在图1、图2和图5至图18中图示了多种紧固件20a至20e、120a至120e、220a至220e。根据本发明的示例性实施例，所有紧固件20a至20e、120a至120e、220a至220e可以以图2和图3中图示的驱动器24的尖端22驱动，将在下文中对其进行更详细地论述。

参考图1，紧固件20a包括柄26a，柄26a从紧固件的头部28a延伸，用于保持固定地接附到紧固件的头部28a。柄26a和头部28a之间的过渡典型地在肩部29处发生。头部28a包括用于接收驱动器24的尖端22的复合凹陷30，将在下文中对其进行更详细地论述。复合凹陷30包括叠置的大、中、小和最内的单独的凹陷32、34、36、38，它们处于分层布置中。大的单独凹陷32在头部28a的端面33处开口/与头部28a的端面33邻接。中单独凹陷34面向大单独凹陷32的基部32a开口/与大单独凹陷32的基部32a邻接。小单独凹陷36面向中单独凹陷34的基部34a开口/与中单独凹陷34的基部34a邻接。略微呈锥形的最内单独凹陷38面向小单独凹陷36开口/与小单独凹陷36邻接。

当紧固件20a由金属制成时，对于所述紧固件典型地是包括最内单独凹陷38，因为最内单独凹陷38由用于形成复合凹陷30的冲压机的尖端形成。然而，在一些情形中，紧固件20可以由不同于金属的材料(例如聚合物材料)制成，和/或复合凹陷30可以由不同于冲压机的设备形成，和/或最内单独凹陷38可以不存在。即最内单独凹陷38是可以选择的。

如参考图2最佳地理解，在紧固件20a的顶视图中，单独凹陷32、34、36的每个具有六边形形式。在该顶视图中，由大单独凹陷36限定的六边形大于由中单独凹陷34限定的六边形，且在该顶视图中由中单独凹陷34限定的六边形大于由小单独凹陷36限定的六边形。为解释和理解的方便，而不是为了限制本发明的范围的目的，单独凹陷32、34、36已分别基于因此在该顶视图中限定的六边形的尺寸而命名为“大”、“中”和“小”。替代地，单独凹陷32、34、36可以通过其他名称参考，和/或单独凹陷32、34、36的一个或多个可以具有不同于六边形的形状。

根据本发明的示例性实施例，对于单独凹陷32、34、36的每个，典型地凹陷的六边形形状从凹陷的顶部到凹陷的底部是均匀的，除了典型地但非必需地在所述单独凹陷的每个的上外周边缘处存在常规的平滑过渡/微小的曲率半径。在图1和图2中未示出在单独凹陷32、34、36的每个的上外周边缘处的所述平滑过渡/微小的曲率半径；因此本公开中的这些和其他类似的附图在某种程度上是示意性的。类似地，紧固件的柄26a(图1)典型地包括外部螺旋形螺纹39，仅它们中的两个螺纹部分在图1中示意性地示出。

进一步参考图2，由单独凹陷32、34、36限定的六边形形状在相互之间且相对于紧固件20a/紧固件柄26a的纵向轴线是共轴的，且这些六边形的每个相对于自身是对称的。紧固件20a/紧固件柄26a的纵向轴线示意性地图示为垂直和居中布置的虚线，所述虚线在图1中通过附图标记27指示。另外，图2图示了单独凹陷32、34、36相互之间是对称地布置的。替代地，可以旋转单独凹陷32、34、36的一个或多个，使其不与单独凹陷32、34、36的其他凹陷的对称排列(即，可以是不对齐的)，且凹陷32、34、36的一个或多个可以相对于自身是不对称的。

根据本发明的示例性实施例，大、中、小单独凹陷32、34、36构造为由图2和图3中图示的驱动器24的尖端22驱动地接合，而最内的凹陷38不构造为由驱动器24的尖端22驱动地接合。如在图1和图2中示出，大、中、小单独凹陷32、34、36构造为驱动地接合，因为每个凹陷包括多个平面的侧壁或由多个平面的侧壁限定，该多个侧壁的每一个都沿轴线27的方向或至少大体上沿轴线27的方向延伸。大单独凹陷32的侧壁的每个在所述大单独凹陷的相对端部之间延伸，且这些侧壁的代表性的一个在图1和图2中由附图标记31指示。中单独凹陷34的侧壁的每个在所述中单独凹陷的相对端部之间延伸，且这些侧壁的代表性的一个在图1和图2中由附图标记35指示。小单独凹陷36的侧壁的每个在所述小单独凹陷的相对端部之间延伸，且这些侧壁的代表性的一个在图1和图2中由附图标记37指示。最内凹陷38的单一壁25一般是锥形的，且它绕轴线27且相对于轴线27倾斜地延伸。不同地构造的壁也在本发明的范围内。

大单独凹陷32具有长度LL和直径DL，中单独凹陷34具有长度LM和直径DM，小单独凹陷36具有长度LS和直径DS。根据本发明的典型的实施例，中单独凹陷34的长度LM大于至少大单独凹陷32的长度LL，且中单独凹陷34的长度LM也可以大于小单独凹陷36的长度LS。

更特定地，中单独凹陷34的长度LM可以大于大单独凹陷32的长度LL至少大约10％；甚至更特定地，中单独凹陷34的长度LM可以大于大单独凹陷32的长度LL的至少大约20％；甚至更特定地，中单独凹陷34的长度LM可以大于大单独凹陷32的长度LL的至少大约30％；且甚至更特定地，中单独凹陷34的长度LM可以大于大单独凹陷32的长度LL的至少大约40％。类似地，中单独凹陷34的长度LM可以大于小单独凹陷36的长度LS至少大约10％；甚至更特定地，中单独凹陷34的长度LM可以大于小单独凹陷36的长度LS至少大约20％；且甚至更特定地，中单独凹陷34的长度LM可以大于小单独凹陷36的长度LS至少大约30％。

然而，该长度LM大于所述的长度LL和长度LS的量典型地限制为至多100％。更特定地，在每个情况中但独立地，该量可以限制为75％且甚至更特定地限制为50％。

在本发明的示例性实施例的一个特定的版本中，尺寸可以如在下面的表I内指示：

表I，示例性实施例的第一版本

在典型的实施例的一个版本中，在表I中提出的测量值的每个是近似值(即，在表I中提出的测量值的每个前面冠以“大约”)。在示例性实施例的一个更特定的版本中，在表I中提出的测量值的每个可以向上或向下浮动大约0.02毫米，使得所述尺寸可以在下面表II中提出的范围内：

表II，示例性实施例的第二版本

替代地，在表I中提出的测量值的每个可以向上或向下浮动大约5％，使得所述尺寸可以位于在下面表III中提出的范围内：

表III，示例性实施例的第三版本

虽然可能优选的是大单独凹陷32的长度LL小于小单独凹陷36的长度LS，但根据本发明的一些例子也可以的是使大单独凹陷32的长度LL大约等于或甚至大于小单独凹陷36的长度LS，如在表III中指示。

与以上明确地给出的测量值(例如在表I、表II和表III中)不同的测量值也在本发明的范围内。

如同样参考图3和图4最佳地理解，在驱动器的尖端22插入到复合凹陷30内之后，紧固件20a可以使用驱动器24操作。驱动器24的尖端22在形状和尺寸上对应于复合凹陷30。更特定地，驱动器尖端22包括大、中、小层40、42、44。在附图中图示的版本中，驱动器的大层40在尺寸和形状上大体上对应于紧固件20a的大单独凹陷32。类似地，驱动器的中层42在尺寸和形状上大体上对应于紧固件20a的中单独凹陷34。类似地，驱动器的小层44在尺寸和形状上大体上对应于紧固件20a的小单独凹陷36。因此，在表I、表II和表III中提出的用于紧固件单独凹陷32、34、36的测量值，以及以上所述的其他与紧固件单独凹陷32、34、36的尺寸相关的特征分别对应于驱动器的层40、42、44。即，大层40大体上具有与大单独凹陷32相同的长度LL和直径DL，中层42大体上具有与中单独凹陷34相同的长度LM和直径DM，且小层44大体上具有与小单独凹陷36相同的长度LS和直径DS。相应地，尺寸LL、DL、LM、DM、LS和DS包括在图3和图4中。

尽管如上所述，但大层40的长度可以长于(与其他层相比)在图3中示出的长度。例如，大层40的长度可以一直延伸到驱动器24的上端。在此方面上例如，在相对地大的紧固件中，大单独凹陷32可以比中单独凹陷34更长。

可选地，驱动器尖端22可以包括略微锥形的最终层46，最终层46在尺寸和形状上对应于紧固件的最内凹陷38。当驱动器24的尖端22完全插入到紧固件的复合凹陷30内且转矩施加到该驱动器以操作所述紧固件时，大层40填充到大单独凹陷32内，且施加转矩(例如驱动地接合)到紧固件侧壁(例如见图1和图2的侧壁31)，该侧壁围绕且因此限定了大单独凹陷32，中层42填充中单独凹陷34且施加转矩(例如驱动地接合)到紧固件的侧壁(例如见图1和图2的侧壁35)，该侧壁围绕且因此限定了中单独凹陷34，且小层44填充小单独凹陷36且施加转矩(例如驱动地接合)到紧固件的侧壁(例如见图1和图2的侧壁37)，该侧壁围绕且因此限定了小单独凹陷36。可选地，驱动器的最终层46可以接合紧固件的最内单独凹陷38，但典型地仅可忽略的转矩的量(如果存在)将施加到限定了最内单独凹陷38的紧固件壁25。即，典型地，驱动器的最终层46不驱动地接合紧固件的最内单独凹陷38。

典型地，驱动器24是单件部件，使得层40、42、44、46的每个是驱动器的整体部分，且所述层的每个固定地连接到其相邻的层。虽然在图3和图4中驱动器24图示为具有钻头的形式，例如用于可拆卸地安装到电动工具且与该电动工具一起使用的钻头的形式，但驱动器可以替代地具有手动操作工具的形式。例如，驱动器24可以在与尖端22相对的端部安装有手柄。

根据本发明的典型的实施例，在驱动器尖端22和紧固件的复合凹陷30之间的配合可以具有干涉配合的形式，其特征可以在于提供了本发明的“插入配合”特征。干涉配合可以是如下事实的结果，即大层40具有大体上与大单独凹陷32相同的长度LL和直径DL，中层42具有大体上与中单独凹陷34相同的长度LM和直径DM，小层44具有大体上与小单独凹陷36相同的长度LS和直径DS，且这些尺寸维持在足够精密的公差内以提供希望的干涉配合。对于干涉配合，可以使得：(1)驱动器尖端22可以合理地容易地完全插入到紧固件20a的复合凹陷30内，且此后紧固件20a可以由于所述干涉配合而合理地容易地仅由驱动器24承载，即使当紧固件在驱动器下方且每个垂直地定向时；和(2)在希望时驱动器尖端22可以合理地容易地从紧固件20a的复合凹陷30取出。

在第一例子中，提供了此干涉配合而不使用任何在US 6,988,432B2中描述的肋片。根据此第一例且根据申请人不意图于被限定的预言性的理论，认为干涉配合和/或其他特征可以提高，其原因是中单独凹陷34和中层42的长度LM与现有的类似设备内的类似长度相比相对地大。在第二例中，通过使用如在US 6,988,432 B2中描述的一个或多个肋片提供了主体干涉配合。也在本发明的范围内的是：如希望那样忽略干涉配合，或由于不维持足够精密的公差导致的忽略干涉配合。即，干涉配合/“插入配合”特征可以是可选的。

即使忽略干涉配合/插入配合特征，本发明也可以提供相对于例如滑脱(cam out)和一般的使用方便性的其他特征的改进的特性平衡。例如且关于滑脱，本发明的特征(例如选择的长度和直径)寻求在紧固件由驱动器驱动时防止驱动器24的尖端22意外地从紧固件20的复合凹陷30滑脱和/或损坏复合凹陷30的形状。

根据本发明的示例性实施例，对于包括不同尺寸的紧固件20a至20e的紧固件范围(图1、图2和图5至图8)，且该范围也可以包括不同形状的紧固件120a至120e、220a至220e(图9至图18)，所有包括在其内的大单独凹陷32至少大体上具有相同的尺寸，所有包括在其内的中单独凹陷34至少大体上具有相同的尺寸，且所有包括在其内的小单独凹陷36至少大体上具有相同的尺寸，使得相同的驱动器24可以用于操作在此范围内的所有紧固件。例如，所述范围可以包括标准尺寸紧固件，即六号、八号、十号、十二号和十四号紧固件。其他范围也可以在本发明的范围内。即，对于在表I、表II和表III中提出的尺寸，分别对其进行放大和缩小以用于在标准尺寸范围以上和以下的紧固件也可以在本发明的范围内。

虽然紧固件20a至20e、120a至120e和220a至220e(图1、图2和图5至图18)可以更特定地参考为螺钉，但它们可以替代地具有螺栓或其他紧固件的形式。

十四号平头螺钉

在图1和图2中图示的紧固件20a是根据本发明的示例性实施例的带有如下特征的十四号平头螺钉。复合凹陷30可以更特定地参考为大复合凹陷30，因为它与将在下文中详细论述的中复合凹陷48(例如见图6和图7)和小复合凹陷50(例如见图8)相比相对地大。

如参考图1最好地理解，头部28a具有长度H1，该长度是从头部28a的顶部测量到柄26的顶部(即到肩部29等，该肩部限定了柄26a和头部28a之间的过渡)。高度H1大约为3.89毫米。头部28a具有最大直径D1，该直径D1垂直于头部28a的纵向中心线测量。直径D1大约为12.18毫米。在紧固件20a内，小单独凹陷36的底部在柄26a上方，而最内单独凹陷38延伸到柄26a内。

除了标记的改变和对于本领域一般技术人员将显见的变化之外，在图5至图8中图示的紧固件20b至20e以及使用驱动器24操作它们的方式分别对应于紧固件20a和以驱动器操作该紧固件20a的方式。

十二号平头螺钉

在图5中图示的紧固件20b是根据本发明的示例性实施例的带有如下特征的十二号平头螺钉。紧固件20b包括大复合凹陷30，它与图1和图2中的紧固件20a的大复合凹陷30相同。因此，紧固件20b具有在其头部28b的端面处开口/与头部28b的端面邻接的大单独凹陷32。头部28b的端面与紧固件的柄26b相对。

紧固件的头部28b具有从头部28b的顶部到柄26b的顶部测量的大约3.35毫米的长度。头部28b具有垂直于紧固件20b的纵向中心线测量的大约10.50毫米的最大直径。紧固件20b的小单独凹陷36延伸到柄26b内大约0.3毫米。

十号平头螺钉

在图6中图示的紧固件20c是根据本发明的示例性实施例的带有如下特征的十号平头螺钉。紧固件20c包括中复合凹陷48，中复合凹陷48与图1和图2的紧固件20a的大复合凹陷30相同，不同在于大单独凹陷32(图1和图2)已从中复合凹陷48内省略。因此，对于紧固件20c的头部28c，中单独凹陷34在头部的端面处开口/与该头部的端面邻接。

从头部28c的顶部测量到柄26c的顶部的长度大约为2.95毫米。头部28c具有垂直于紧固件20c的纵向中心线测量的大约9.21毫米的最大直径。紧固件20c的小单独凹陷36的底部在柄26c上方，而最内单独凹陷38延伸到柄26c内。

如也通过参考图3和图4最好地理解，虽然驱动器24的尖端22完全地插入到中复合凹陷48内，且转矩施加到该驱动器以操作紧固件20c，但大层40在中复合凹陷48外部，而中层42填充了紧固件20c的中单独凹陷34且施加转矩到紧固件表面，该表面围绕中单独凹陷34延伸且因此限定了中单独凹陷34，且小层44填充了紧固件20c的小单独凹陷36且施加转矩到紧固件表面，该表面围绕小单独凹陷36延伸且因此限定了小单独凹陷36。

八号平头螺钉

图7中图示的紧固件20d是根据本发明的示例性实施例的带有如下特征的八号平头螺钉。紧固件20d包括中复合凹陷48，该中复合凹陷48与图6的紧固件20c的中复合凹陷48相同，且以与图6的紧固件20c的中复合凹陷48相同的方式与驱动器24(图3和图4)组合操作。例如，对于紧固件20d的头部28d，中凹陷34在头部的端面处开口/与头部的端面邻接。

紧固件的头部28d具有从该头部的顶部测量到柄26d的顶部的大约2.54毫米的长度。头部28d具有垂直于紧固件20d的纵向中心线测量的大约7.93毫米的最大直径。紧固件20d的小单独凹陷36延伸到柄26d内大约0.06毫米。

六号平头螺钉

在图8中图示的紧固件20e是根据本发明的示例性实施例的具有如下特征的六号平头螺钉。紧固件20e包括小复合凹陷50，该小复合凹陷50与图1和图2的紧固件20a的大复合凹陷30相同，不同在于大复合凹陷32和中复合凹陷34(图1和图2)已从小复合凹陷50省略。因此，对于紧固件20e的头部28e，小单独凹陷36在头部的端面处开口/与头部的端面邻接。

从头部28e的顶部测量到柄26e的顶部的长度大约为2.11毫米。头部28e具有垂直于紧固件20e的纵向中心线测量的大约6.64毫米的最大直径。紧固件20e的最内单独凹陷38在柄26e上方。

如也参考图3和图4最好地理解，虽然驱动器24的尖端22完全插入到小复合凹陷50内且转矩施加到该驱动器以操作紧固件20e，但大层40和中层42在小复合凹陷50外侧，而小层44填充了紧固件20e的小单独凹陷36且施加转矩到紧固件表面，该表面围绕小单独凹陷36延伸且由此限定了小单独凹陷36。

椭圆头螺钉

根据本发明的示例性实施例，图9至图13的紧固件120a至120e是具有如下特征的椭圆头螺钉。紧固件120a至120e以及使用驱动器24操作它们的方式(图3和图4)分别对应于紧固件20a至20e(图1、图2和图5至图8)和使用驱动器24操作紧固件20a至20e的方式，不同在于标记的改变和对于本领域一般技术人员将显见的变化。

如在图9中示出，十四号椭圆头螺钉120a的头部128a具有从头部128a的最外的外周边缘52a测量到柄126a的顶部(即测量到肩部129等，该肩部129限定了柄126a和头部128a之间的过渡)的长度H2。长度H2大约为3.89毫米。头部128a具有垂直于紧固件120a的纵向中心线且在最外部外周边缘52a处测量的最大直径D2。直径D2大约为12.18毫米。最内单独凹陷38不延伸到紧固件120a的柄126a内。

参考图10，十二号椭圆头螺钉120b的头部128b具有从外周边缘52b测量到柄126b的顶部的大约3.35毫米的长度。头部128b具有垂直于紧固件120b的纵向中心线且在最外部外周边缘52b处测量的大约为10.50毫米的最大直径。在紧固件120b内，小单独凹陷36的底部在柄126b上方，而最内单独凹陷38延伸到柄126b内。

如在图11中示出，十号椭圆头螺钉120c的头部128c包括大复合凹陷30，该大复合凹陷30与以上所述的大复合凹陷30相同，且以与以上所述的大复合凹陷30相同的方式操作。从外周边缘52c测量到柄126c的顶部的长度大约为2.95毫米。头部128c具有垂直于紧固件120c的纵向中心线且在最外部外周边缘52c处测量的大约9.21毫米的最大直径。紧固件120c的小单独凹陷36延伸到柄126c内大约0.21毫米。

参考图12，八号椭圆头螺钉120d的头部128d具有从外周边缘52d测量到柄126d的顶部的大约2.54毫米的长度。头部128d具有垂直于紧固件120d的纵向中心线且在外周边缘52d处测量的大约为7.93毫米的最大直径。在紧固件120d内，最内单独凹陷38的底部在柄126d上方。

如参考图13最好地理解，六号椭圆头螺钉120e的头部128e具有从外周边缘52e测量到柄126e的顶部的大约2.11毫米的长度。头部128e具有垂直于紧固件120e的纵向中心线且在外周边缘52e处测量的大约6.64毫米的最大直径。

平锥头螺钉

根据本发明的示例性实施例，图14至图18的紧固件220a至220e是具有如下特征的平锥头螺钉。紧固件220a至220e以及使用驱动器24操作它们的方式(图3和图4)分别对应于紧固件20a至20e(图1、图2和图5至图8)和以驱动器24操作紧固件20a至20e的方式，不同在于标记的改变和对于本领域一般技术人员将显见的变化。

如在图14中示出，十四号平锥头螺钉220a的头部228a具有从头部228a的顶部测量到柄226a的顶部(即测量到肩部229等，该肩部229限定了柄226a和头部228a之间的过渡)的长度H3。长度H3小于紧固件20a(图1和图2)的长度H1(图1)。头部228a具有垂直于紧固件220a的纵向中心线测量的最大直径D3。直径D3大约为12.26毫米。紧固件220a的小单独凹陷36延伸到柄226a内大约0.03毫米。

如在图15中示出，十二号平锥头螺钉220b的头部228b包括中复合凹陷48，中复合凹陷48与以上所述的中复合凹陷48相同，且以与以上所述的中复合凹陷48相同的方式运行。紧固件220b具有从头部228b的顶部测量到柄226b的顶部的长度，该长度小于紧固件20b(图5)的头部28b(图5)的长度。头部228b具有垂直于紧固件220b的纵向中心线测量的大约10.56毫米的最大直径。在紧固件220b中，小单独凹陷36的底部在柄226b上方，而最内单独凹陷延伸到柄226b内。

参考图16，十号平锥头螺钉220c的头部228c具有从头部228c的顶部测量到柄226c的顶部的长度，该长度小于紧固件20c(图6)的头部28c(图6)的长度。头部228c具有垂直于紧固件220c的纵向中心线测量的大约为9.27毫米的最大直径。

参考图17，八号平锥头螺钉220d的头部228d具有从头部228d的顶部测量到柄226d的顶部的长度，该长度小于紧固件20d(图7)的头部28d(图7)的长度。头部228d具有垂直于紧固件228d的纵向中心线测量的大约为7.98毫米的最大直径。紧固件220d的小单独凹陷36延伸到柄226d内大约0.33毫米。

如参考图18最好地理解，六号平锥头螺钉220e的头部228e具有从头部228e的顶部测量到柄226e的顶部的长度，该长度小于紧固件20e(图8)的头部28e(图8)的长度。头部228e具有垂直于紧固件220e的纵向中心线测量的大约6.68毫米的最大直径。

虽然在上文中提供了特定尺寸的例子，但应理解的是大范围的不同尺寸在本发明的范围内。

虽然在图5至图18中的螺钉通过参考其型号尺寸而描述，但它们也可以公制尺寸提供或以任何其他尺寸系统提供。在公制中，具有三个凹陷(图5、图9至图11、图14)的螺钉将最可能地是M10和M12，具有两个凹陷(图6、图7、图12、图15至图17)的螺钉将最可能地是M8和M10，且具有单独层的螺钉(图8、图13、图18)将最可能是M6。

从以上描述中清楚的是可以存在变化，且一个尺寸的一个螺钉可以具有两个或三个层，而在不同的头部形式中，例如螺钉可以具有或多或少的凹陷。

从转矩驱动能力的观点看，典型地，螺钉可以容纳的凹陷越多则典型地可驱动更大的转矩，但也需要注意保证螺钉头部内的所述复合凹陷的尺寸不要太大以免削弱所述螺钉。因此，虽然在驱动器和凹陷之间可以传递相当大的转矩，但如果螺钉被削弱，使得在这些相当大的转矩下螺钉的头部以某种方式实效，则这不是有利的。因此，必须取决于情况进行平衡。

本发明的一个方面是使用具有三层的单独驱动器驱动一系列具有一层、两层或三层的不同尺寸的螺钉。

以上所参考的且在US 6,988,432 B2中描述的“肋片”插入配合特征如果必将实现则优选地关于最小凹陷实现。在此情况中，或在根本不使用肋片特征而是提供足够公差的情况中，在理论中发现在螺钉具有单独凹陷或三个凹陷的情况中螺钉可以保持与驱动器非常满意地接合。“非常满意地”意味着当螺钉与驱动器尖端接合时，可非常合理地以手摇动驱动器且螺钉仍不从驱动器脱出(即不与驱动器分离)。这是主观测试和估计，且当使用可选的“肋片”插入配合特征时，可期望较高的“满意”标准。

在理论上认为(不希望由任何特定的理论限制)对于具有单独的凹陷的螺钉，具有“非常满意”的性能的原因仅仅是因为这些螺钉明显是最小的螺钉，且当在不同的方向上加速时它们的惯性较小，因此在任何情况下存在较小的使其分离的趋势。

在理论上认为(不希望由任何特定的理论限制)对于具有三层的螺钉，具有“非常满意”的性能的原因是因为对于三个层在螺钉的复合凹陷和驱动器尖端之间存在相当程度的“楔紧(keying)”。尽管具有三个凹陷的复合凹陷的较大螺钉的相对较大惯性，但是之间的楔紧非常满意地将螺钉保持为与驱动器接合。

然而且作为一个例子，在凹陷的长度大体上相同的现有技术中，已在理论上观察到在具有仅两个凹陷的螺钉的情况中，中间位置不适合。替代地，看似的是由三个凹陷(如与两个凹陷相对的)提供的额外楔紧的损失不足以通过减小的螺钉尺寸中的惯性降低得以充分补偿。

然而，通过增加中间凹陷的长度且具有足够的公差解决了此问题或至少减轻了此问题：

在三个凹陷的螺钉的情况中，不存在楔紧损失；

在单独凹陷的螺钉的情况中，中间凹陷的增加长度主要从最大凹陷获得，因此最小凹陷的长度具有很小的降低；和

在两个凹陷的螺钉的情况中，第二凹陷的额外长度补偿了楔紧的损失且允许在这样的螺钉和驱动器之间的非常满意的接合。

因此，虽然现有技术教示了三个凹陷的配置，但已知的现有技术给出了三个大体上等长度凹陷的三个凹陷配置，从而导致了以上所提及的问题。

被认为在使用了三个等长度凹陷的现有技术中存在的另一个问题是缺乏一定的方向稳定性，这对于两个凹陷的螺钉特别地明显，且可能导致以上所论述的“滑脱”。因为没有凹陷是非常深的，所以相对地容易使驱动器尖端相对于复合凹陷倾斜且将驱动器从该凹陷中分离。因此，不仅对于两个凹陷的螺钉而且对于三个凹陷的螺钉，延伸中间凹陷长度的步骤用于更好地相对于螺钉轴向导向驱动器，且因此有助于维持适当的接合。因为单独凹陷螺钉非常小，所以不对齐问题通常不显著。

根据本发明的替代的实施例，该替代实施例可以类似于示例性实施例，不同在于标记的变化和对于本领域一般技术人员将显见的变化，可以通过将驱动器24的小层44的平面侧壁的每个渐缩使得小层44的平面侧壁的每个以3度6分的角度相对于该驱动器的延伸中心轴线延伸而提供或促进干涉配合/插入配合特征。作为结果，对于本发明的此替代实施例：在小层44的邻近最终层46的端部处，从该小层的一个侧壁测量到所述小层的相对的侧壁的直径是2.5毫米，且在小层44的邻近中层42的端部处，从该小层的一个侧壁测量到所述小层的相对的侧壁的直径是2.6毫米。

本领域一般技术人员将理解的是虽然本发明已在上文中参考示例性实施例描述，但可以对本发明进行多种添加、修改和改变而不偏离本发明的在如下的权利要求中阐明的精神和范围。

Claims (32)

1.一种紧固件，包括：

连接到头部的螺纹柄，其中

所述柄具有沿轴向方向延伸的纵向轴线；

所述头部包括远离所述柄的端部；

所述头部限定了复合凹陷，所述复合凹陷在所述头部的所述端部处开口；

所述复合凹陷至少包括相互叠置的第一凹陷和第二凹陷；

所述第一凹陷和第二凹陷中的每个构造为驱动地接合；

所述第一凹陷具有在该第一凹陷的相对端部之间沿所述轴向方向延伸的长度；

所述第二凹陷具有在该第二凹陷的相对端部之间沿所述轴向方向延伸的长度；和

所述第二凹陷的所述长度大于所述第一凹陷的所述长度。

2.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述第一凹陷定位在所述第二凹陷和所述头部的所述端部之间。

3.根据权利要求1或2所述的紧固件，其中：

所述第一凹陷在所述头部的所述端部的俯视图中具有多边形形状；和

所述第二凹陷在所述头部的所述端部的俯视图中具有多边形形状。

4.根据权利要求1、2或3所述的紧固件，其中：

所述第一凹陷定位在所述第二凹陷和所述头部的所述端部之间；

所述复合凹陷进一步包括第三凹陷，所述第三凹陷与所述第一凹陷和第二凹陷叠置；

所述第二凹陷定位在所述第一凹陷和所述第三凹陷之间；和

所述第三凹陷至少部分地由至少大体上沿所述轴向方向延伸的壁限定。

5.根据前述权利要求的任一项所述的紧固件，其中所述第二凹陷的所述长度至少比所述第一凹陷的所述长度大大约10％，优选地大20％至70％之间。

6.根据权利要求4所述的紧固件，其中：

所述复合凹陷进一步包括第四凹陷，所述第四凹陷与所述的第一、第二和第三凹陷叠置，和

所述第三凹陷定位在所述第二凹陷和所述第四凹陷之间。

7.根据前述权利要求的任一项所述的紧固件，其中

所述第一凹陷具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；

所述第二凹陷具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；以及

所述第一凹陷的所述最大直径大于所述第二凹陷的所述最大直径。

8.根据权利要求4所述的紧固件，其中：

所述第三凹陷具有沿所述轴向方向在所述第三凹陷的相对的第一和第二端之间延伸的长度；和

至少部分地限定了所述第三凹陷的壁至少大体上沿所述轴向方向从所述第三凹陷的所述第一端延伸到所述第三凹陷的所述第二端。

9.根据权利要求8所述的紧固件，其中所述第二凹陷的所述长度大于所述第三凹陷的所述长度。

10.根据权利要求4所述的紧固件，其中所述第三凹陷包括相对的端部，且所述第三凹陷的所述相对的端部中的每个限定了多边形形状。

11.根据权利要求10所述的紧固件，其中：

所述第三凹陷限定了六边形形状；

所述第一凹陷限定了六边形形状；

所述第二凹陷限定了六边形形状；

所述第一凹陷具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；

所述第二凹陷具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；

所述第三凹陷具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；和

所述第二凹陷的所述最大直径小于所述第一凹陷的所述最大直径且大于所述第三凹陷的所述最大直径。

12.根据权利要求4所述的紧固件，其中：

所述第二凹陷的所述长度比所述第三凹陷的所述长度大30％至75％之间；和

所述第二凹陷的所述长度比所述第一凹陷的所述长度大20％至65％之间。

13.一种用于与包括具有凹陷的头部的螺纹紧固件一起使用的驱动器，所述驱动器包括：

用于插入到所述凹陷内的尖端，其中

所述尖端具有沿轴向方向延伸的纵向轴线；

所述尖端包括多个叠置的层以同时驱动地接合在所述凹陷内；

所述多个叠置的层包括：

(a)用于驱动地接合在所述凹陷内的第一层，且所述第一层具有沿所述轴向方向在所述第一层的相对的端部之间延伸的长度；和

(b)用于驱动地接合在所述凹陷内的第二层，且所述第二层具有沿所述轴向方向在所述第二层的相对的端部之间延伸的长度；和

所述第二层的所述长度大于所述第一层的所述长度。

14.根据权利要求13所述的驱动器，其中所述第一和第二层包括相对的端部，并且所述第一和第二层中的至少一个的所述相对的端部中的每个限定了多边形形状。

15.根据权利要求13或14所述的驱动器，其中：

所述第一层具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；

所述第二层具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；和

所述第一层的所述最大直径大于所述第二层的所述最大直径。

16.根据权利要求13或14所述的驱动器，其中：

所述第一层具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；

所述第二层具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；和

所述第二层的所述最大直径大于所述第一层的所述最大直径。

17.根据权利要求13至16中的任一项所述的驱动器，其中所述第二层固定地连接到且邻接所述第一层。

18.根据权利要求13至17中的任一项所述的驱动器，其中所述多个叠置的层中的每层是多边形形状。

19.根据权利要求18所述的驱动器，其中所述多个叠置的层中的每层是六边形形状。

20.根据权利要求13至19中的任一项所述的驱动器，其中：

所述多个叠置的层进一步包括第三层，所述第三层用于驱动地接合在所述凹陷内且具有：

(a)沿所述轴向方向在所述第三层的相对的端部之间延伸的长度；和

(b)垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；

所述第三层的所述最大直径小于所述第二层的所述最大直径；和

所述第二层的所述长度大于所述第三层的所述长度。

21.一种紧固件系统，包括：

紧固件和驱动器，其中，

所述紧固件包括连接到头部的螺纹柄；

所述柄包括沿轴向方向延伸的细长轴线；

所述头部包括远离所述柄的端部；

所述头部限定了复合凹陷，所述复合凹陷在所述头部的所述端部处开口；

所述复合凹陷至少包括相互叠置的第一凹陷和第二凹陷；

所述第一凹陷具有在所述第一凹陷的相对端部之间沿所述轴向方向延伸的长度；

所述第二凹陷具有在所述第二凹陷的相对端部之间沿所述轴向方向延伸的长度；

所述第二凹陷的所述长度大于所述第一凹陷的所述长度；

所述驱动器包括尖端，用于以预先确定的方式容纳在所述复合凹陷内；

所述驱动器的所述尖端至少包括第一层和第二层，所述第一和第二层相互叠置；

所述第一层和所述第一凹陷被协作地适配，使得当所述尖端以所述预先确定的方式在所述复合凹陷内时，所述第一层驱动地接合在所述第一凹陷内；和

所述第二层和所述第二凹陷被协作地适配，使得当所述尖端以所述预先确定的方式在所述复合凹陷内时，所述第二层在所述第二凹陷内且至少大体上沿所述第二凹陷的整个长度驱动地接合。

22.根据权利要求21所述的紧固件系统，其中：

所述第一凹陷具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；

所述第二凹陷具有垂直于所述轴向方向延伸的最大直径；和

所述第一凹陷的所述最大直径大于所述第二凹陷的所述最大直径。

23.根据权利要求21或22所述的紧固件系统，其中所述第二凹陷至少部分地由至少大体上沿所述轴向方向从所述第二凹陷的所述第一端延伸到所述第二凹陷的所述第二端的壁限定。

24.根据权利要求21、22或23所述的紧固件系统，其中所述第二凹陷的所述相对端部中的每个限定了六边形形状。

25.根据权利要求21至24中的任一项所述的紧固件系统，其中：

所述复合凹陷进一步包括第三凹陷；

所述第二凹陷定位在所述第一凹陷和所述第三凹陷之间；

所述驱动器的所述尖端进一步包括第三层；

所述第二层定位在所述第一层和所述第三层之间；

所述第三层和所述第三凹陷协作地适配，使得当所述尖端以所述预先确定的方式在所述复合凹陷内时，所述第三层驱动地接合在所述第三凹陷内。

26.一种包括驱动器和一定范围的不同尺寸紧固件的紧固件系统，其中：

每个紧固件包括连接到头部的螺纹柄；

所述柄包括沿轴向方向延伸的细长轴线；

所述头部包括远离所述柄的端部；

所述头部限定了驱动凹陷，所述驱动凹陷在所述头部的所述端部处开口；其中

(a)所述范围内的至少一些较小的紧固件具有驱动凹陷，该驱动凹陷是单独的第一凹陷，所述第一凹陷具有沿所述轴向方向在所述第一凹陷的相对端部之间延伸的第一长度；

(b)所述范围内的至少一些中等尺寸的紧固件具有驱动凹陷，该驱动凹陷是复合凹陷，所述复合凹陷至少包括相互叠置的第一凹陷和第二凹陷；其中

所述第一凹陷具有沿所述轴向方向在所述第一凹陷的相对的端部之间延伸的长度；

所述第二凹陷在所述开口端和所述第一凹陷之间，且具有沿所述轴向方向在所述第二凹陷的相对的端部之间延伸的长度；

所述第二凹陷的所述长度大于所述第一凹陷的所述长度，且所述第一凹陷的所述长度与所述较小紧固件的所述第一凹陷的长度相同；

(c)所述范围内的至少一些较大尺寸的紧固件具有驱动凹陷，该驱动凹陷是复合凹陷，所述复合凹陷至少包括相互叠置的第一凹陷、第二凹陷和第三凹陷；其中

所述第一凹陷具有沿所述轴向方向在所述第一凹陷的相对的端部之间延伸的长度；

所述第二凹陷具有沿所述轴向方向在所述第二凹陷的相对的端部之间延伸的长度；

所述第三凹陷在所述开口端和所述第二凹陷之间，且具有沿所述轴向方向在所述第三凹陷的相对的端部之间延伸的长度；

所述第一和第二凹陷的所述长度与所述中等尺寸的紧固件的所述第一和第二凹陷的所述长度相同；和

(d)所述驱动器包括尖端，用于以预先确定的方式容纳在所述较小尺寸、中等尺寸或较大尺寸紧固件中的任何紧固件的所述驱动凹陷内；

所述驱动器的所述尖端包括相互叠置的第一层、第二层和第三层；

所述第一层和所述第一凹陷被协作地适配，使得当所述尖端以所述预先确定的方式在较小尺寸、中等尺寸和较大尺寸紧固件的所述驱动凹陷内时，所述第一层驱动地接合在所述第一凹陷内；和

所述第二层和所述第二凹陷被协作地适配，使得当所述尖端以所述预先确定的方式在中等尺寸和较大尺寸紧固件的所述驱动凹陷内时，所述第二层在所述第二凹陷内且至少大体上沿所述第二凹陷的整个长度驱动地接合；和

所述第三层和所述第三凹陷被协作地适配，使得当所述尖端以所述预先确定的方式在较大尺寸紧固件的所述驱动凹陷内时，所述第三层驱动地接合在所述第三凹陷内。

27.根据权利要求26所述的紧固系统，其中所述第三凹陷的所述长度小于所述第二凹陷的所述长度。

28.根据权利要求27所述的紧固系统，其中所述第三凹陷的所述长度大体上等于所述第一凹陷的所述长度。

29.根据权利要求27或28所述的紧固系统，其中所述较大紧固件的所述驱动凹陷的深度是所述第一、第二和第三凹陷的长度之和，且其中所述第一和第三凹陷的所述长度都在所述驱动凹陷的深度的25％至35％之间，所述第二凹陷的所述长度在所述驱动凹陷的深度的30％至50％之间。

30.根据权利要求29所述的紧固系统，其中所述第一和第三凹陷的所述长度都在所述复合凹陷的深度的26％和30％之间，且所述第二凹陷的所述长度在所述复合凹陷的深度的40％至48％之间。

31.根据权利要求29或30所述的紧固系统，其中所述复合凹陷的深度在3mm至5mm之间，优选地在3.5mm至4.5mm之间。

32.根据权利要求26至31中的任一项所述的紧固系统，进一步包括至少一些在所述范围内的最大尺寸紧固件，除了所述第三凹陷的长度至少与所述第二凹陷的所述长度一样长之外，该最大尺寸紧固件对应于所述较大尺寸紧固件。

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