CN113586575A - 具有稳定肋的紧固件系统 - Google Patents

Abstract

本文公开了紧固件、改锥、冲头、紧固件系统及制造紧固件、改锥、冲头和紧固件系统的方法。在一个示例中，所述紧固件、改锥、冲头和紧固件系统包括稳定肋和对应的凹部。

Description

具有稳定肋的紧固件系统

本分案申请是基于申请号为201780043083.4，申请日为2017年06月06日，发明名称为“具有稳定肋的紧固件系统”的中国专利申请的分案申请，该中国专利申请为国际申请号为PCT/US2017/036065的国际申请的中国国家阶段。

相关专利申请

本申请要求2016年7月11日提交的美国临时专利申请62/360,741的优先权，所述专利申请通过引用以其整体并入本文。

背景技术

使用动力工具以高速和高扭矩负载驱动螺纹紧固件导致由改锥向紧固件施加的大的力。尽管许多螺纹紧固件驱动系统(特别是那些在紧固件头部中具有能够与改锥接合的凹部的螺纹紧固件驱动系统)被设计成具有由改锥上的对应表面接合的表面，但在实践中难以实现最好的情况下这种理想的表面到表面的接合。改锥-凹部接合通常集中在小区域或点中，而不是改锥与紧固件之间的表面到表面的接合(驱动负载可以通过其分布在宽的表面区域上)。此外，当改锥-凹部接合不一致时是恼人的。

这可能是由许多因素造成的，例如紧固件或改锥的制造不一致以及在现场遇到的困难。现场遇到的困难可能包括例如由于可能已经收集在凹部中的油漆或其他碎屑，改锥和紧固件的未对准或者无法将改锥完全安置在凹部中。即使是改锥与紧固件之间的轻微未对准，或者紧固件或改锥与设计规格的差异也可能导致改锥和紧固件之间的接触区域显著减小，从而在许多情况下导致改锥和紧固件的若干部分的接近点状的接触。在此类情况下施加高扭矩必然导致改锥和凹部的材料中的集中应力，这进而可能通过塑性变形或破裂而导致材料的失效。即使凹部和改锥的接合表面的轻微塑性变形也会对系统性能产生不利影响。如果凹部变形到限定从竖向方向倾斜的斜坡状表面，则改锥可能在所施加的负载的影响下“滑脱”(cam out)凹部。这种滑脱是不期望的，不仅因为它导致改锥和凹部的过早或不可控制的脱离，而且因为突然脱离的改锥可能滑到工件上并损坏工件。附加地，在驱动紧固件时改锥叶片中的过大应力可能致使叶片变形，使得减小与紧固件接触的表面区域并有效地使接触区域径向向内移动，由此减小改锥-凹部接合的有效性并增加故障的风险。

将所期望的是提供十字穴头紧固件和改锥的改进，通过所述改进减少或消除前述和其他困难并提高稳定性。

发明内容

本文公开了各种紧固件、紧固件系统、改锥、冲头和形成紧固件系统的方法。示例性紧固件可以包括在其端部处形成的能够与改锥接合的凹部，所述凹部包括具有底部区域的中心芯部和从所述中心芯部向外辐射的多个翼部，所述翼部各自由成对的侧壁和邻接所述侧壁的外过渡表面限定，所述外过渡表面从所述凹部的顶部延伸并连接到所述底部区域，并且在所述底部区域与所述外过渡表面的交叉处形成底部区域过渡边缘。在一个示例中，紧固件可以包括将第一翼部的侧壁连接到第二翼部的侧壁的内过渡表面，所述第一翼部和第二翼部彼此邻近。在另一个示例中，所述紧固件可以包括所述内过渡表面中的从所述内过渡表面沿径向向外方向延伸的凹槽，所述凹槽从与所述底部区域过渡边缘相距第一距离处延伸到与所述底部区域过渡边缘相距第二距离处。在一个特定示例中，所述第一距离非零。在一个示例中，所述凹槽延伸到所述凹部的顶部。并且在又一个示例中，所述凹槽包括第一凹槽壁和第二凹槽壁，所述第一凹槽壁和第二凹槽壁在凹槽的顶端处相交，随着所述凹部的凹槽沿从所述凹部的顶部朝向所述底部区域的方向延伸，所述凹槽的顶端朝向所述紧固件的纵向轴线径向向内渐缩。

在一个示例中，凹槽的顶端从所述紧固件的纵向轴线以约10.4度的角度渐缩。在另一个示例中，在第一凹槽壁和第二凹槽壁之间存在约50.4度的角。在一个示例中，凹槽的顶端在与所述底部区域过渡边缘相距第一距离处与所述内过渡表面相交。并且在又一个示例中，底部区域具有与所述底部区域过渡边缘相距第三距离的底部凹部末端。在一个示例中，所述第一距离大于约0.04英寸。

本文公开了示例性紧固件，其中，在一个示例中，在所述第一凹槽壁和第二凹槽壁分别与所述过渡表面的交叉处形成的第一交叉线和第二交叉线在其间形成约6.5-7.0度之间的角。在另一个示例中，所述内过渡表面从所述紧固件的纵向轴线以约3.5度与约4.0度之间的角度渐缩。在一个示例中，所述侧壁中的至少一个还包括从其相关联的外过渡表面径向向内限定的释放区域，以在其相应的外过渡表面与所述释放区域之间限定相对升高的扭矩垫，所述扭矩垫是细长条带并沿着所述侧壁的邻接所述外过渡表面的边缘纵向延伸。并且在又一个示例中，所述凹部包括四个翼部，并且所述内过渡表面中的至少两个具有凹部的凹槽。并且在又一个示例中，所述侧壁中的至少一个被构造成限定螺旋区段。在一个示例中，所述内过渡表面中的至少一个包括具有顶部的过盈表面，并且从所述顶部到所述底部区域过渡边缘的距离小于第一距离。

本文公开了紧固件系统。在一个示例中，紧固件包括具有底部区域的凹部中心芯部。在一个示例中，紧固件包括从所述凹部中心芯部向外辐射的多个翼部，所述翼部由成对的凹部侧壁和邻接所述凹部侧壁的凹部外过渡表面限定，所述凹部外过渡表面从所述凹部的顶部延伸并连接到所述底部区域，并且在所述底部区域与所述外过渡表面的交叉处形成底部区域过渡边缘。并且在另一示例中，至少一个凹部内过渡表面将第一翼部的凹部侧壁连接到第二翼部的凹部侧壁，所述第一翼部和第二翼部彼此邻近。并且在又一个示例中，凹部包括所述内过渡表面中的从所述内过渡表面沿径向向外方向延伸的凹槽，所述凹槽从与所述底部区域过渡边缘相距第一距离处延伸到与所述底部区域过渡边缘相距第二距离处。并且在又一个示例中，所述第一距离非零。

在一个示例中，紧固件系统包括用于接合所述紧固件的凹部的改锥，所述改锥包括柄部部分和在所述柄部部分的端部处形成的凹部接合部分，所述凹部接合部分包括具有端部区域的改锥中心芯部和从所述改锥中心芯部向外辐射的多个瓣状部，每个瓣状部由成对的改锥侧壁和邻接所述改锥侧壁的改锥外过渡表面限定，所述改锥外过渡表面从所述柄部部分延伸并连接到所述端部区域，并且在与所述改锥端部区域的交叉处形成端部区域外过渡边缘。并且在又一个示例中，至少一个改锥内过渡表面将第一瓣状部的改锥侧壁连接到第二瓣状部的改锥侧壁，所述第一瓣状部和第二瓣状部彼此邻近。在一个示例中，改锥包括所述改锥内过渡表面上的从所述改锥中心芯部沿径向向外方向延伸的稳定肋，所述稳定肋从与端部区域外过渡边缘相距第一距离处延伸到与所述端部区域外过渡边缘相距第二距离处，所述第一距离非零。并且在又一个示例中，所述凹槽包括第一凹槽壁和第二凹槽壁，所述第一凹槽壁和第二凹槽壁在凹槽的顶端处相交，随着所述凹部的凹槽沿从所述凹部的顶部朝向所述底部区域的方向延伸，所述凹槽的顶端径向向内渐缩。并且在另一个示例中，稳定肋包括第一肋壁和第二肋壁，所述第一肋壁和第二肋壁在肋顶端处相交，随着所述稳定肋朝向所述端部区域延伸，所述肋顶端径向向内渐缩。

在一个示例中，所述凹槽的顶端相对于所述紧固件的纵向轴线以一定角度渐缩，并且所述稳定肋的顶端相对于所述改锥的纵向轴线以一定角度渐缩，所述凹槽的顶端的锥角大于所述稳定肋的顶端的锥角。并且在另一个示例中，凹槽的顶端从所述紧固件的纵向轴线以约10.4度的角度渐缩。并且在另一个示例中，所述稳定肋的顶端从所述改锥的纵向轴线以约7.5度与8.5度之间的角度渐缩。并且在又一个示例中，在所述第一凹槽壁和第二凹槽壁之间存在约50.4度的角度。在一个示例中，其中在所述第一稳定肋壁和第二稳定肋壁之间存在约70度的角度。在另一个示例中，所述凹槽的顶端在与所述底部区域过渡边缘相距第一距离处与所述内过渡表面相交。并且在又一个示例中，所述稳定肋的顶端在与所述端部区域外过渡边缘相距第一距离的位置处与所述内过渡表面相交。

在所公开的紧固件系统的一个示例中，在所述第一凹槽壁和第二凹槽壁与所述凹部内过渡表面的交叉处分别形成的第一交叉线和第二交叉线在所述凹槽壁之间形成约6.5-7.0度之间的角度。在另一个示例中，所述改锥内过渡表面相对于所述改锥的所述纵向轴线以一定角度渐缩，并且所述凹部内过渡表面相对于所述凹部的所述纵向轴线以一定角度渐缩，所述改锥内过渡表面的锥角小于所述凹部内过渡表面的锥角。并且在又一个示例中，所述凹部内过渡表面从所述紧固件的纵向轴线以约3.5-4.0度之间的角度渐缩，所述角度包括端值在内。并且在另一个示例中，所述改锥内过渡表面从所述紧固件的纵向轴线以约2.25-2.75度之间的角度渐缩，所述角度包括端值在内。并且在又一个示例中，所述凹部侧壁中的至少一个还包括从其相关联的凹部外过渡表面径向向内限定的释放区域，以在所述凹部外过渡表面与所述凹部中心芯部之间限定相对升高的扭矩垫，所述扭矩垫是细长条带并沿着所述侧壁的邻接所述外过渡表面的边缘纵向延伸。

在另一示例中，所公开的示例性紧固件系统包括具有四个翼部的凹部，并且所述内过渡表面中的至少两个具有凹部的凹槽。在一个示例中，改锥包括在所述瓣状部的至少一个侧壁上形成的至少一个扭矩肋，所述至少一个扭矩肋被定向成基本上垂直于所述瓣状部的外过渡表面延伸并且其横截面面积沿径向向外方向增加。在另一个示例中，至少一个扭矩肋的径向最外端部限定所述瓣状部的最宽部分。并且在另一个示例中，所述至少一个扭矩肋的横截面大体是三角形的。并且在又一个示例中，所述凹部内过渡表面中的至少一个包括具有由设计凹部过盈区域限定的顶部的过盈表面，并且从所述顶部到所述底部区域过渡边缘的距离小于与所述凹槽相距的第一距离。在一个公开的紧固件系统中，所述改锥内过渡表面中的至少一个包括具有由设计改锥过盈区域限定的顶部的过盈表面，并且从所述顶部到所述端部区域外过渡边缘的距离小于与所述稳定肋相距的第一距离。并且在另一个示例性紧固件系统中，所述紧固件系统包括所述凹部过盈区域的顶部与所述凹槽之间的间隙距离。并且在又一个示例性紧固件系统中，所述紧固件系统包括所述改锥过盈区域的顶部与所述肋之间的间隙距离。

本文公开了形成螺纹紧固件的方法。在一个示例性方法中，所述方法包括形成螺纹紧固件，所述螺纹紧固件具有在其端部处形成的能够与改锥接合的凹部。在一个示例中，所述方法包括使用冲头来形成凹部，所述冲头包括：具有底部形成部分的中心芯部；以及从所述中心芯部向外辐射的多个翼部形成部分，所述翼部形成部分各自由成对的侧壁形成部分和邻接所述侧壁形成部分的外过渡表面形成部分限定，所述外过渡表面形成部分连接到所述底部区域形成部分，并在所述底部区域形成部分和所述外过渡表面形成部分的交叉处形成底部区域过渡边缘形成部分。在另一个示例性方法中，所述冲头包括将第一翼部形成部分的侧壁形成部分连接到第二翼部形成部分的侧壁形成部分的至少一个内过渡表面形成部分，所述第一翼部形成部分和第二翼部形成部分彼此邻近。在又一个示例性方法中，所述冲头包括所述内过渡表面形成部分中的从所述内过渡表面形成部分沿径向向外方向延伸的凹槽形成部分，所述凹槽形成部分从与所述底部区域过渡边缘形成部分相距第一距离处延伸到与所述底部区域过渡边缘形成部分相距第二距离处，所述第一距离非零。

在一个示例性方法中，所述冲头包括具有第一凹槽壁形成部分和第二凹槽壁形成部分的凹槽形成部分，所述第一凹槽壁形成部分和第二凹槽壁形成部分在凹槽顶端形成部分处相交，随着所述凹部的凹槽形成部分沿从主体朝向所述底部区域形成部分的方向延伸，所述凹部顶端形成部分朝向所述紧固件的纵向轴线径向向内渐缩。在另一个示例性方法中，冲头包括凹槽顶端形成部分，所述凹槽顶端形成部分从所述冲头的纵向轴线以约10.4度的角度渐缩。

将在附图和以下详细描述中提供附加的细节。

附图说明

图1是根据所公开实施例的示例性紧固件凹部的局部透视图；

图2是根据所公开实施例的示例性紧固件凹部的端视图；

图3是根据所公开实施例的图2的示例性紧固件凹部的剖视图；

图4是根据所公开实施例的示例性冲头的透视图；

图5是根据所公开实施例的示例性冲头的透视图；

图6是根据所公开实施例的示例性冲头的侧视图；

图7是根据所公开实施例的示例性冲头的剖视图；

图8是根据所公开实施例的示例性冲头的剖视图；

图9是根据所公开实施例的示例性改锥的透视图；

图10是根据所公开实施例的示例性改锥的侧视图；

图11是根据所公开实施例的示例性改锥的端视图；

图12是根据所公开实施例的示例性改锥的剖视图；

图13是根据所公开实施例的与示例性凹部配合的示例性改锥的端视图；

图14是根据所公开实施例的与示例性凹部配合的示例性改锥的剖视图；

图15是根据所公开实施例的与示例性凹部配合的示例性改锥的透视图；

图16是根据所公开实施例的与示例性凹部配合的示例性改锥的透视图；

图17是根据所公开实施例的与示例性凹部配合的示例性改锥的剖视图；

具体实施方式

贯穿本说明书的相同附图标记在所有附图中指代相同的特征。

图1-3示出了示例性紧固件凹部的各种视图。紧固件100具有在头部101中形成的能够与改锥接合的凹部102。能够与改锥接合的凹部具有可被定义为在平面图中大致为十字形的多边形形状。凹部包括中心芯部和从中心部分向外辐射的多个翼部103。翼部103各自由通过外过渡表面108彼此分开的安装侧壁104、移除侧壁106限定，所述外过渡表面108被示为向下(远离头部101)并向内倾斜。在假设右旋紧固件螺纹的情况下，侧壁104和106在本文中称为安装侧壁104和移除侧壁。内过渡表面110在相邻翼部的安装表面与移除表面之间延伸。

在一个示例中，翼部103的尺寸大体符合标准十字形的尺寸，例如相对于工业用紧固件学会的IFI Inch Fastener Standards Book，2014年第9版(“IFI标准”，参见例如在本文中被包括作为附录A的引用)内的各种十字形凹部描述的尺寸，所述文献以引用方式整体并入本文。对于本公开的其余部分，除非另有说明，否则对“标准”的引用是指由IFI标准建立的那些标准。在一个示例中，内过渡表面110大体符合标准方形凹部的形状，例如IFI标准中描述的那些方形凹部。根据本公开，对那些标准的修改将是显而易见的。在一个示例中，具有翼部103和内过渡表面110的凹部102连同对应的改锥可以大体符合Phillips

(PSD)凹部和改锥(由美国马萨诸塞州伯灵顿的Phillips ScrewCompany以该名称市售)的各种尺寸。然而，本公开的特征也可以结合到其他紧固件和紧固件系统的非驱动表面中。例如，本公开的实施例可以结合到现有的紧固件设计中，例如Phillips Screw Company的市售的紧固件，例如，以商品名称

Super、External

Super市售的那些紧固件，以及具有例如2、3、4、5、6或更多个翼部的其他多翼部紧固件中。此外，所公开的那些紧固件/改锥至少部分地由螺旋区段限定，例如，颁发给Stacy(Stacy专利)的美国专利5,957,645、6,234,914和6,367,358，颁发给Dilling(Dilling专利)的美国专利7,891,274、8,171,826和8,387,491，和2016年6月17日提交的美国临时申请62/351540('540申请)中描述的那些，全部这些专利申请与本申请都是所共同拥有的。这些专利的公开内容通过引用以其整体并入本文。

继续图1-3的示例性实施例，外过渡表面108和内过渡表面110汇聚到大致凹形的凹部底部区域120。外过渡表面108在底部区域过渡边缘122处与底部区域120相交。内过渡表面110在内过渡底部边缘124处与底部区域120相交。至少一个内过渡表面110包括在内过渡表面110内的凹槽112。凹槽112从内过渡表面径向向外延伸。因此，无论改锥是否包括稳定肋(下面更详细地讨论)，符合凹部102的尺寸的改锥将适配在凹部102内。一个或多个凹槽112与对应的一个或多个稳定肋交互以使改锥稳定在凹部内并使改锥的摇摆最小化。该特征将在下面进一步讨论。

在一个示例中，凹部102包括具有凹槽112的多于一个的内过渡表面108。例如，在一个实施例中，沿直径相对的内过渡表面各自都具有凹槽112。例如，凹部102可以包括任意数量对的沿直径方向相对的凹槽112。如图1-2所示，凹部102包括两对沿直径方向相对的凹槽112，或者替代地，对于不同构造的凹部具有一对、三对、四对或更多对沿直径方向相对的凹槽。

在一个示例中，凹槽112包括在凹槽的顶端(apex)115处连接在一起的凹槽壁114。凹槽壁在交叉线116处与内过渡表面110相交。凹槽壁之间的角度可以是被构造成提供所需的稳定性并且还基于凹部的尺寸和构造的任何角度。在一个示例中，对于PSD尺寸1-2的凹部，凹槽壁114之间的角度在约40度与约60度之间，或者为约50.4度。在一个示例中，PSD尺寸命名法M-N是指根据Phillips Screw Company市售的尺寸并如IFI标准中所公开的符合“M”尺寸方形以及“N”尺寸Phillips/十字形的PSD凹部/改锥。

在一个示例中，内过渡表面110从凹部的顶部朝向底部区域120朝向紧固件的纵向轴线向内渐缩。内过渡表面110的渐缩建立过盈表面156(以斜线标记表示)以用于提供与对应的改锥的配合表面的过盈配合。

在一个示例中，安装侧壁104或移除侧壁106中的一者或两者可以设置有释放区域118，所述释放区域118从对应侧壁104、106的上边缘向下朝向侧壁的底部延伸。释放区域118被形成为使得其相应的侧壁的未被释放部分限定扭矩垫119，所述扭矩垫119呈现沿其相关的侧壁的外边缘延伸的相对凸起的条带形式，即在所述扭矩垫119处侧壁与翼部103的外过渡表面108相交。扭矩垫119旨在由配合改锥的瓣状部(lobe)的最径向向外区域接合以确保驱动扭矩将在凹部驱动壁的最径向向外位置处施加到凹部驱动壁。释放区域118被设计和构造成使得在一个示例中，改锥叶片将不会接合由释放区域118限定的侧壁104、106的那些部分。例如在Hughes等人的美国专利6,223,634、6,601,482和6,786,827(‘634专利)中可以找到关于示例性扭矩垫和释放区域118的附加信息，所述专利的全部内容通过引用并入本文。通过维持改锥叶片与侧壁的最外区域的接合，所施加的扭矩的力矩臂最大化，由此减小形成期望扭矩水平所需的力并因此减小凹部的不期望的变形的风险。凹部的顶部还可以包括头部标记140，所述头部标记140可以接触凹槽112的顶表面而不会对凹槽112产生不利影响。

参照图3，凹槽112在与底部区域过渡边缘122相距距离152的位置开始并且继续到凹部102的顶部，所述凹部102的顶部与底部区域过渡边缘122相距距离150。在一个特定示例中，距离152大于零，使得凹槽112不延伸到底部区域120，因此不会干扰卡住配合特征。在一个特定示例中，凹槽112所具有的与过盈表面156的顶部相距的凹槽间隙距离154大于零。

所公开的示例性凹部可以由镦锻冲头形成，所述镦锻冲头适于形成具有所公开的对应凹部的紧固件的头部。凹部可以通过常规镦锻技术形成，例如在两冲镦机中。图4-8示出了被构造成形成示例性公开凹部的冲头300。冲头是与相对于图1-3描述的凹部102实施例的负形相对应的正形。因此，参考所公开的冲头300描述的特征和尺寸也适用于对应凹部102特征和实施例，并且反之亦然。

冲头包括主体部分370，所述主体部分370具有面部374和从面部374突出的整体尖头376。尖头376的形状与凹部的形状互补，并且冲头的面部的形状与预期螺钉头部(在此示出为平头)的形状互补。参照图5，尖头376包括中心芯部和从芯部大体径向向外延伸的多个翼部形成部分303。如图所示，每个翼部形成部分303包括形成相应安装侧壁形成部分304和移除侧壁形成部分306的释放区域形成部分318和扭矩垫形成部分319，以及外过渡表面形成部分308。内过渡表面形成部分310在相邻翼部的安装表面形成部分和移除表面形成部分之间延伸。

外过渡表面形成部分308和内过渡表面形成部分310汇聚到底部区域形成部分320中。外过渡表面形成部分308在底部区域过渡边缘形成部分322处与底部区域形成部分320相交。内过渡表面形成部分310在内过渡底部边缘形成部分324处与底部区域形成部分320相交。至少一个内过渡表面形成部分310包括在内过渡表面形成部分310中的凹槽形成部分312。凹槽形成部分312从内过渡表面形成部分310径向向外延伸。

在一个示例中，内过渡表面形成部分310从主体部分370朝向底部区域形成部分320朝向冲头300的纵向轴线向内渐缩。内过渡表面形成区域310的渐缩(在对应的形成的凹部上)形成过盈表面，其在冲头上被示为过盈表面定标区域356(以斜线标记表示)。所得的过盈表面在形成的凹部上的位置将取决于凹部的尺寸和构造以及凹部内使用的改锥的尺寸和构造。例如，所得的过盈表面156(图1和图3)是内过渡表面110的其中对应改锥被设计成与凹部接触(在施加安装或移除扭矩之前)并且在凹部与改锥之间发生过盈配合或卡住配合的区域。在冲头的制造和操作期间，可以检查(或定标)过盈表面形成定标区域356以确保过盈表面定标区域356落在设计公差内。如果推断表面定标区域356在公差内，则凹部与改锥之间的过盈配合应当在适当位置发生，即在凹槽112与凹部的底部区域120之间以及稳定肋212与改锥的端部区域220之间，如以下讨论的。过盈表面/过盈表面定标区域356的该位置可以改变，其取决于凹部/改锥设计以及在什么凹部深度处需要过盈配合而在凹部中移动得更高或更低(并且在对应的凹部形成冲头上)。

参考图6，在一个示例中，凹槽形成部分312包括在凹槽顶端形成部分315处连接在一起的凹槽壁形成部分314。凹槽壁形成部分在交叉线316处与内过渡表面形成部分310相交。凹槽壁形成部分之间的角度可以是被构造成提供所期望的凹部的凹槽的任何角度。在一个示例中，对于PSD尺寸1-2的凹部，凹槽壁形成部分314之间的角度δ(图8)在约40度与约60度之间，或者为约50.4度。针对用于形成PSD尺寸为1-2的凹部的冲头设计，在内过渡表面形成部分310的平面内，交叉线316之间的角度α在约6.5与约7.0度之间(包括端值在内)。

底部区域形成部分在末端形成部分321和底部区域过渡边缘形成部分322之间具有距离350。过盈表面定标区域356的顶部380与底部区域过渡边缘形成部分322相距距离358，并且在过盈表面定标区域356的顶部380与底部382之间具有距离357，从而在一个示例中限定用于定标的过盈表面定标区域356的可接受设计极限的位置。在一个示例中，距离357可以在约0.001英寸与约0.012英寸之间(包括端值在内)。并且在一个示例中约是1英寸的百分之一。或者，例如，约0.012英寸。而在另一个示例中，不超过0.012英寸。

过盈表面定标区域356的顶部380与末端形成部分321相距距离359。凹槽形成部分312可以在与底部区域过渡边缘形成部分322相距距离352的位置处开始，即交叉线316彼此以及与内过渡表面形成部分310的交叉点，从而导致过盈表面定标区域356的顶部380与凹槽形成部分312之间的间隙距离354。

可以确定间隙距离354以提供与过盈表面定标区域356相距的间隙，使得凹槽形成部分312将不会与定标内过渡表面310的过盈表面定标区域356干涉。定标对于确保所形成的紧固件在公差范围内而言是重要的。在一个示例中，间隙距离354还可以取决于所得凹槽与改锥稳定肋之间的期望接合量，下面将更详细地讨论。在某些非限制性示例中，间隙距离354可以在约0.005英寸与约0.011英寸之间(包括端值在内)、在约0.005英寸与约0.012英寸之间(包括端值在内)、或者约0.011英寸。

表1包括参考图6讨论的尺寸参考的非限制性示例。参考对应的PSD改锥尺寸列出示例性尺寸。改锥由Phillips Screw Company市售。

表1(英寸)

参照图7，在一个示例中，在内过渡底部边缘形成部分324处在相对的内过渡表面310之间的距离360符合用于相应的改锥尺寸的标准方形凹部。在一个示例中，对于PSD 1-2尺寸的改锥，距离360在约0.0852英寸与约0.0842英寸之间(包括端值在内)。在一个示例中，内过渡表面形成部分(以及所得内过渡表面)相对于整体尖头376的纵向轴线以锥角β朝向末端形成部分321朝向冲头整体尖头376的纵向轴线向内渐缩。在一个示例中，锥角β在约3.5度与约4度之间(包括端值在内)。锥角β将建立与改锥的过盈配合，如以下将讨论的。因此，根据相应改锥的设计，其他锥角也可以是适当的。

在一个示例中，凹槽顶端形成部分315相对于整体尖头376的纵向轴线以凹槽的顶端锥角γ朝向末端形成部分321朝向冲头整体尖头376的纵向轴线向内渐缩。在一个示例中，凹槽的顶端锥角γ在约8度与约12度之间(包括端值在内)。在一个示例中，凹槽的顶端锥角γ约为10.4度。如以下所讨论的，凹槽的顶端锥角γ将建立与改锥的稳定效果。因此，根据相应改锥的设计，其他锥角也可以是适当的。

图8示出了凹槽形成部分312的一个示例的剖视图。凹槽形成部分312包括在凹槽顶端形成部分315处连接在一起的凹槽壁形成部分314。凹槽壁形成部分314在交叉线316处与内过渡表面形成部分310相交。凹槽壁形成部分之间的角度δ可以是被构造成提供所需的稳定性并且基于凹部的尺寸和构造的任何角度。在一个示例中，对于PSD尺寸1-2的凹部，角度δ在约40度与约60度之间，或者为约50.4度。然而，根据本公开，其他角度将是显而易见的。

图9-13示出了示例性改锥200的各种视图。改锥200具有在柄部(未示出)上形成的可与凹部接合的部分。改锥200具有可被定义为在平面图中大致为十字形的多边形形状。改锥包括中心部分和从中心部分向外辐射的多个瓣状部203。瓣状部203各自由通过外过渡表面208彼此分开的安装侧壁204、移除侧壁206限定，所述外过渡表面208被示为向下且向内倾斜(假设改锥末端221向下指向到凹部中)。在假设改锥正在安装或移除右旋紧固件螺纹的情况下，侧壁204和206在本文中称为安装侧壁204和移除侧壁206。内过渡表面210在相邻瓣状部203的安装表面204与移除表面206之间延伸。

在一个示例中，瓣状部203的尺寸大体符合标准十字形或标准十字形改锥的尺寸。在一个示例中，内过渡表面110大体符合标准方形改锥的形状，例如IFI标准中描述或者以其他方式设计尺寸以便与IFI标准中描述的标准凹部接合的那些方形改锥。根据本公开，对那些标准的修改将是显而易见的。在一个示例中，可与凹部接合的部分202具有瓣状部203和内过渡表面210，所述可与凹部接合的部分202在一个示例中可以大体符合本文中Phillips Screw Company市售的PSD改锥的各种尺寸。然而，本公开的特征也可以结合到其他紧固件和紧固件系统的非驱动表面中。例如，本公开的实施例可以结合到现有的改锥设计中，例如Phillips Screw Company市售的改锥，例如，以商品名

Phillips

Super、External

Super市售的那些改锥，以及具有例如2、3、4、5、6或更多个翼部的其他多翼部紧固件中。此外，所公开的那些紧固件/改锥至少部分地由螺旋区段限定，例如，在Stacy专利、Dilling专利和/或‘540申请中描述的那些。

继续图9-12的示例性实施例，外过渡表面208和内过渡表面210汇聚到大致凸形的改锥端部区域220。外过渡表面208在端部区域外过渡边缘222处与端部区域220相交。内过渡表面210在端部区域内过渡边缘224处与端部区域220相交。至少一个内过渡表面210包括稳定肋212。稳定肋212从内过渡表面210径向向外延伸。一个或多个稳定肋212与对应的一个或多个稳定凹槽交互以使改锥稳定在凹部内并使改锥的摇摆最小化。

在一个示例中，可与凹部接合的部分202包括具有稳定肋212的多于一个的内过渡表面208。例如，在一个实施例中，沿直径相对的内过渡表面210各自具有稳定肋212。可与凹部接合的部分202可以包括例如任意数量对的沿直径相对的稳定肋212。如图9和11所示，可与凹部接合的部分202包括两对沿直径相对的稳定肋212，或者替代地，对于具有不同构造的改锥具有一对、三对、四对或更多对。

在一个示例中，稳定肋212包括在肋顶端215处连接在一起的肋壁214(图11)。肋壁214在交叉线216处与内过渡表面210相交。凹槽壁之间的角度可以是被构造成提供所需的稳定性并且还基于凹部的尺寸和构造的任何角度。在一个示例中，对于PSD尺寸1-2的改锥，肋壁214之间的角度在约60度与约80度之间，或者为约70度。在一个示例中，肋壁214之间的角度大于凹槽壁形成部分314(和对应的形成的凹部)之间的角度δ。在一个示例中，基于主要方形卡住特征的任何缺陷(例如在内过渡表面处)，使肋壁214之间的角度大于凹槽壁形成部分314(或凹槽壁114)之间的角度δ在需要时促进了改锥钻头肋与凹部的凹槽之间的稳定性和表面接触。另外，它有助于消除改锥钻头在凹部内的不期望的来回摇动。

在一个示例中，内过渡表面210从改锥的柄部朝向端部区域220/末端221朝向紧固件的纵向轴线向内渐缩。内过渡表面210的渐缩建立过盈表面256(以斜线标记表示)以用于提供与对应的凹部的配合表面的过盈配合。

在一个示例中，可以为安装侧壁204或移除侧壁206中的一者或两者提供扭矩肋230。可以提供扭矩肋230以减小‘634专利中公开的滑脱和其他优点。

参照图10，稳定肋212在与端部区域外过渡边缘222相距距离252的位置开始并且继续到与端部区域外过渡边缘222相距距离250的位置。在一个示例中，距离250可以在瓣状部203的上限处结束，或者在另一示例中，继续越过瓣状部203。内过渡表面210的边缘(即内过渡表面210与瓣状部203相交的位置)可以形成角度ε，其也可符合对应的凹部角度。在一个示例中，对于PSD尺寸1-2的改锥，ε约为1.5度。在一个特定示例中，距离252大于零，使得凹槽112不延伸到底部区域120。在一个特定示例中，稳定肋212所具有的与过盈表面256的顶部相距的肋间隙距离254大于零。

图11示出了朝向具有四个瓣状部203和四个稳定肋212的改锥200的末端221观看的端视图。从该视图可以看出，内过渡表面210朝向末端221向内渐缩。

图12示出图11的剖视图。在一个示例中，端部区域内过渡边缘224处的相对的内过渡表面210之间的距离260符合标准方形改锥尺寸。在一个示例中，对于PSD 1-2尺寸的改锥，距离260在约0.0889英寸与约0.0879英寸之间(包括端值在内)。在一个示例中，内过渡表面相对于改锥200的纵向轴线以锥角ζ朝向改锥的纵向轴线向内渐缩。在一个示例中，锥角ζ在约4.5度与约5.5度之间(包括端值在内)。此外，所公开的那些紧固件/改锥至少部分地由螺旋区段限定，例如，Stacy专利、Dilling专利和/或‘540申请。这些专利的公开内容通过引用以其整体并入本文。在一个特定示例中，锥角ζ大于相关凹部的锥角β，由此在一个示例中在过盈配合区域256中形成过盈配合。根据相应凹部的设计，其他锥角也可以是适当的。

在一个示例中，稳定肋顶端315相对于整体尖头改锥200的纵向轴线以稳定肋的顶端锥角η朝向末端221朝向改锥200的纵向轴线向内渐缩。在一个示例中，对于PSD 1-2尺寸的改锥，稳定肋的顶端锥角η在约6度与约10度之间，或者在约7.5度与约8.5度之间(包括端值在内)。在一个示例中，稳定肋顶端锥角η小于对应凹部的凹槽112的锥角γ，这在配合时可以在稳定肋212与对应的凹槽112之间提供附加的间隙。根据相应凹部的设计，其他锥角也可以是适当的。

图13示出了改锥200插入其中的示例性紧固件100的顶视图。为清楚起见，未示出包括轴的改锥的剩余部分。

图14示出了图13的剖视图，其示出接合在凹部102内的改锥200。已经添加了虚线264以指示虚线外侧的对应的稳定肋212的轮廓。在改锥200与紧固件100之间的正常同轴插入中，内过渡表面110和210建立过盈配合456，从而防止改锥末端221在凹部中触底。根据本说明书，可以根据紧固件和改锥设计要求来调整卡住配合的量和程度。此外，在改锥200与紧固件100之间的正常同轴插入中，在稳定肋212与凹槽112之间存在间隙458。在一个示例中，也可以包括该间隙以便有利于在肋212接触凹槽112上建立卡住配合456。

然而，如果改锥200将在凹部102内摇动，或者相对于凹部102的纵向轴线以一定角度插入，则稳定肋212将接合对应的凹槽112以提供稳定性。另外，如果内过渡表面210的尺寸或其他改锥尺寸超出正常公差，使得无法完全获得期望的卡住配合456，则稳定肋212和凹槽112也可以提供稳定性。

继续参照图15和图16，在一个示例中，改锥的瓣状部203和凹部的翼部103可以构造成使得间隙458(图16)存在于凹部和改锥的相应的外过渡表面108、208之间。可以包括该间隙458(图16)以进一步确保在相应的内过渡表面110、210之间建立卡住配合456，而不是使改锥的外过渡表面208触底到凹部的外过渡表面108。在一个非限制性示例中，对于PSD1-2尺寸的改锥和对应凹部，间隙458可以是约0.0020英寸。在一个非限制性示例中，对于PSD 0-1、1-2、2-2和3-3尺寸的改锥，间隙458在约0.002英寸与约0.010英寸之间(包括端值在内)。

增加改锥的稳定性(即改锥轴线更加与凹部轴线一致)具有许多非限制性优点。例如，通过维持改锥在凹部内的稳定性，可以发生改进的卡住配合456，这可以增加将紧固件施加到工件的速度。此外，瓣状部203可以具有改进的与翼部103的接合，这将减少滑脱和改锥/凹部损坏。

图17示出了与示例性紧固件100接合的示例性改锥200，以及附表2中的示例性非限制性尺寸。

表2(英寸)

以此方式，提出了一种新型和独特的紧固件、改锥、冲头和紧固件系统，其提供了在改锥凹部接合的稳定性特性方面的改进并且还改善了紧固件系统的整体性能。

应当理解的是，以上描述仅是对本发明的说明。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以设计出各种替代和修改。因此，本发明旨在涵盖所有这些替代、修改和变化。

附录A

Claims (10)

1.一种螺纹紧固件，所述螺纹紧固件具有在其端部处形成的能够与改锥接合的凹部，所述凹部包括：

具有底部区域的中心芯部；

从所述中心芯部向外辐射的多个翼部，所述翼部各自由成对的侧壁和邻接所述侧壁的外过渡表面限定，所述外过渡表面从所述凹部的顶部延伸并连接到所述底部区域，并且在所述底部区域与所述外过渡表面的交叉处形成底部区域过渡边缘；

至少一个内过渡表面，所述至少一个内过渡表面将第一翼部的侧壁连接到第二翼部的侧壁，所述第一翼部和第二翼部彼此邻近；

所述内过渡表面中的从所述内过渡表面沿径向向外方向延伸的凹槽，所述凹槽从与所述底部区域过渡边缘相距第一距离处延伸到与所述底部区域过渡边缘相距第二距离处，所述第一距离非零。

2.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中所述凹槽延伸到所述凹部的顶部。

3.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其中所述凹槽包括第一凹槽壁和第二凹槽壁，所述第一凹槽壁和第二凹槽壁在凹槽的顶端处相交，随着所述凹部的凹槽沿从所述凹部的顶部朝向所述底部区域的方向延伸，所述凹槽的顶端朝向所述紧固件的纵向轴线径向向内渐缩。

4.根据权利要求3所述的螺纹紧固件，其中所述凹槽的顶端从所述紧固件的纵向轴线以约8度与约12度之间的角度渐缩，所述角度包括端值在内。

5.根据权利要求3所述的螺纹紧固件，其中所述凹槽的顶端从所述紧固件的纵向轴线以10.4度的角度渐缩。

6.根据权利要求3所述的螺纹紧固件，其中在所述第一凹槽壁和第二凹槽壁之间存在约40度与约60度之间的角度，所述角度包括端值在内。

7.根据权利要求3所述的螺纹紧固件，其中在所述第一凹槽壁和第二凹槽壁之间存在50.4度的角度。

8.根据权利要求3所述的螺纹紧固件，其中所述凹槽的顶端在与所述底部区域过渡边缘相距第一距离处与所述内过渡表面相交。

9.根据权利要求3所述的螺纹紧固件，其中所述底部区域具有与所述底部区域过渡边缘相距第三距离的底部凹部末端。

10.根据权利要求3所述的螺纹紧固件，其中所述第一距离大于约0.04英寸。

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