JP2016223630A - 非対称ファスニング装置及び非対称ファスニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバーの弱化と早期摩耗を引き起こす局部応力の発生を防止する。
【解決手段】非対称ファスニングシステム１００のための方法と装置は、ドライバー１０２の壁とトルクス型ファスナーの凹部ソケット領域１１０との間の強化された係合を提供するように適合された表面に適合するように構成されたドライバーを含む。ドライバーはベース部と端部との間の長手軸に向かって先細りしながら長手軸から伸びる半径線に対してある角度に設定された実質的に平坦な面を形成する駆動壁を有しうる。ドライバーは駆動壁から離間して傾斜する取外し面をさらに有しうる。本技術は、ドライバーと相手ファスナーとの間に「スティックフィット」を生じるようにドライバーが相手ファスナー内に嵌め合わされるように、ドライバーと相手ファスナーとの間の強化された係合を提供するためにドライバーに面が合わされるように構成された対応する相手ファスナーを含みうる。
【選択図】図１

Description

関連出願のためのクロスリファレンス

本願は2013年5月10日に出願された米国特許出願番号13/891,521の一部継続出願である。

本発明は、非対称ファスニング装置及び非対称ファスニング方法に関する。

現在のファスナーは、フィリップスデザイン、ストレート壁で囲まれた六角形およびその他のマルチローブ幾何学形状のように種々の凹部とそれに適合するドライビングツールを備えるようにつくられている。ドライバーの壁や面と凹部は、駆動部材とファスナーの従動面との間の対面接触（メイティング）を達成するために互いに密接に適合するように設計されている。しかし、凹部へのドライバーの挿入を可能にするために、ドライバーとファスナーの凹部との間にはある程度の隙間がなければならない。その結果、接触面積は、ドライバーとファスナーの凹部との間の十分な対面接触により一般的に小さい。このため、ドライバーによってトルクが供されたときに、ファスナーヘッドとドライバーに掛かる力が局部に偏在して集中する局部応力集中が発生する。これらの局部応力は、ドライバーやファスナーの変形、ドライバーの破損、およびファスナーの早期カムアウトにつながる可能性がある。ドライバーとファスナーとの間の接触面積を増大させるための努力は、典型的には直線状のラインに沿う対面接触の増加をもたらす。これは、いくらかの増大した接触面積を提供できるが、それは多くの場合、ドライバーの弱化と早期摩耗を引き起こす局部応力と疲労を頻繁に生じさせる。

米国特許第７６１８３２７号公報

本技術の態様に従う非対称ファスニングシステムのための方法および装置は、マルチローブファスナーのドライバーの壁と凹部ソケット領域との間の強化された係合を提供するように適合された表面に適合して構成されたドライバーを含むものである。ドライバーは、ベース部と端部との間で長手軸に向けて傾斜して先細りする間に、長手軸から伸びる半径線に対してある角度に設定された実質的に平坦な接触領域が形成される駆動壁を有することができる。ドライバーは、駆動壁から離れるように傾斜する取外し面をさらに有することができる。また、本発明技術は、ドライバーと相手ファスナーとの間に「スティックフィット」をつくりだすためにドライバーが相手ファスナーにかみ合うように、ドライバーと相手ファスナーとの間の強化された係合を提供するためにドライバーに対して相手となる面を構成する対応する相手ファスナーを含む。

本発明のより完全な理解は、以下の例示的図面と関連して考慮される場合、詳細な説明を参照することによって得ることができる。以下の図では、同様の参照符号は図を通して同様の要素およびステップを参照する。
図１は本発明の模範的な実施の形態に係るファスナーおよびそれと対になるドライバービットを示す斜視図である。 図２は本発明の模範的な実施の形態に係るファスナーと凹部ソケット領域を示す縦断面斜視図である。 図３は本発明の模範的な実施の形態に係る６つの凹部トルク面を持つファスナーを示す平面図である。 図４は本発明の模範的な実施の形態に係る７つの凹部トルク面を持つファスナーを示す平面図である。 図５の（ａ）は本発明の模範的な実施の形態に係る凹部ソケット領域のトップエッジでの凹部トルク面を示す部分断面図、図５の（ｂ）は本発明の模範的な実施の形態に係る凹部ソケット領域のトップエッジとボトムエッジとの間の位置での凹部トルク面を示す部分断面図、図５の（ｃ）は本発明の模範的な実施の形態に係る凹部ソケット領域のボトムエッジでの凹部トルク面を示す部分断面図である。 図６は本発明の模範的な実施の形態に係る凹部座ぐりを示す斜視図である。 図７は本発明の模範的な実施の形態に係るドライバービットを示す斜視図である。 図８は、図７のドライバービットを図中のＡ-Ａ線（８-８線）のところで切断して示す横断面図である。 図９は本発明の模範的な実施の形態に係るドライバーの駆動壁と取り外し壁を示す斜視図である。 図１０Ａは従来のファスナーデザインを示す図である。 図１０Ｂは、図１０Ａのファスナーと対になる従来のドライバービットを示す図である。 図１０Ｃは、図１０Ａのファスナーのなかに図１０Ｂのドライバーを配置した図である。 図１０Ｄは、トルク力の下での図１０Ｂのドライバーを示す図である。 図１１は本発明の変形例のドライバービットを示す斜視図である。 図１２は本発明の変形例のドライバービットを示す側面図である。 図１３は、本発明の変形例に係る図１１のドライバーをトップ側から見て示す平面図である。 図１４は、本発明の変形例に係る図１１のドライバーの駆動壁および取り外し壁の詳細を示す部分詳細図である。 図１５は、本発明の変形例に係る図１２の１５-１５線のところで切断したドライバービットを示す横断面図である。 図１６は、本発明の変形例に係る図１２の１６-１６線のところで切断したドライバービットを示す横断面図である。 図１７は、本発明の変形例に係る図１２の１７-１７線のところで切断したドライバービットを示す横断面図である。 図１８は、本発明の変形例のファスナーと凹部ソケット領域をトップ側から見て示す平面図である。 図１９は、本発明の変形例に係る図１３のファスナーの駆動面および取外し面を示す部分詳細図である。 図２０は、本発明の模範的な実施形態のファスナーシステムを形成するためのフローチャートである。

本発明は機能的ブロック部品および種々の処理プロセス工程の用語を記載することができる。そのような機能的ブロックは、特定の機能を実行し、種々の結果に到達するようにするためにどのような構成要素によっても実現することができる。例えば、本発明技術は、種々のタイプの材料、ファスニング装置、ドライバーシステム、および種々の機能を実行できるものなどを用いることができる。加えて、本発明技術は、ファスナーの製造、機械付属品、およびトルク伝達システムのようにいくつかのプロセスと結びついて実行することができる。そのシステムは本発明のただ単に１つの典型的な用途として記載されている。さらに、本発明技術は、金属加工、部品製造、工具製作、及び／又は成形平面のためにいくつかの従来技術を用いることができる。

本発明技術の種々の面に従う非対称ファスニングシステムのための方法および装置は、好適なトルク伝達システムと結びついて操作することができるものである。本発明技術の種々の代表的な実施は、ファスナーを回転させることができるいかなる装置にも適用し得るものである。

ここで図１を参照してみると、本願請求項の一実施形態において、非対称ファスニング装置100はドライバー102及びファスナー104を有しうるものである。ファスナー104は、軸部106及びヘッド部108を有する。ドライバー102は、ドライバー102からファスナー104にトルクを伝えやすくするためにファスナー104と併せて適合する好適なデバイスまたはシステムを有しうるものである。例えば、ドライバー102は、ファスナー104の凹部ソケット領域110に選択的に挿入されるべき多小葉面（マルチ−ローブラーサーフェイス）を有し、ドライバー102の多小葉面に実質的に合わせるのに適する凹部ソケット領域110の面に係合するようになっている。ドライバー102とファスナー104との間の係合は、ドライバー102をファスナー104の凹部ソケット領域110に挿入した後に、押し付けるか、またはファスナー104が脱落またはそうでなければ自動的にドライバー102から外れないように「スティックフィットする（貼り付ける）」ことにより、ドライバー102とファスナー104とが一緒になるようにこれらを連結させるための十分な面接触をつくり出すことができる。

ファスナー104は、凹部ソケット領域110とドライバー102との間の対面接触を増加させるように構成されている。ファスナー104は、ドライバー102と実質的にぴったりとフィットさせるためのデバイスまたはシステムを有しうる。例えば、図２を参照してみると、凹部ソケット領域110はファスナー104のヘッド部108のなかに延び込む壁218を有している。壁218は、ドライバー102を受けるために適した形状または寸法にすることができ、またドライバー102とファスナー104との間でトルクを伝えやすくするために適合した１つ又はそれ以上の面を含むことができる。

図２、図３及び図１８を参照すれば、一実施形態において、壁218は、凹部ソケット領域110を規定する長手軸220まわりに配向する面を有することができる。壁218は、凹部ソケット領域110に開口を形成するトップエッジ206を有するとともに、凹部ソケット領域110の最下部に近接配置されたボトムエッジ208を有することができる。壁218は、凹部ソケット領域110をヘッド部108のなかにさらに延び込ませて凹部ソケット領域110の横断面積が増加するように、トップエッジ206とボトムエッジ208との間において長手軸220に向かって内向きにテーパーが付けられている。このテーパーは、ファスナー104とドライバー102との間においてくさび状の嵌め合い（ウェッジライクフィット）をしやすくするためにドライバー102の寸法に対応させるようにしてもよい。

壁218のテーパーは、ヘッド部108の外周、ヘッド部108の高さ、及び／又はファスナー104またはドライバー102を作製するために用いられた材料の強度のような種々変化する基準に基づく好適な角度をもつことができる。例えば、一実施形態において、壁218は、長手軸220に関して１度から５度までの間のテーパーを有することができる。第２の実施形態において、このテーパーは、長手軸220に対して１５度以下の角度とすることができる。

壁218は、壁218の周囲に配置された１つ又はそれ以上の凹部トルク面204またはソケットトルク面1802をさらに有することができる。凹部トルク面204及びソケットトルク面1802は、駆動力の下では第１の方向に、また取り外し力の下では第２の方向に長手軸220まわりに選択的に回転されるべきファスナー104がドライバー102に面接触するように構成されている。例えば、駆動力は、スクリュードライバー、レンチ、パワードリルなどのような適当な器具によって供される取付トルクを有する。同様に、取り外し力は、駆動力とは実質的に反対方向に供されるトルクを有する。

一実施形態において、凹部トルク面204およびソケットトルク面1802は、ドライバー102からそれと一致する丸く突出するローベまたはフィンを受けるように構成された複数の非対称小葉凹部を有する。図２と図３を参照する第１の実施形態において、各凹部トルク面204は、駆動面210、取外し面212、および駆動面210と取外し面212との間に延び出す第１の遷移面214を有する。壁218は、第１の凹部トルク面204の駆動面210と第２の凹部トルク面204の取外し面212との間に延び出す第２の遷移面216を形成することができる。

複数の凹部トルク面204は、所望の数を長手軸220まわりに配向させることができる。凹部トルク面204の数は、特殊用途の所定トルク要求のように適当な基準に従って決めることができる。例えば、図３を参照する一実施形態において、複数の凹部トルク面204は、長手軸220からの放射状の直線により規定される外周まわりに等間隔に配置される６つの非対称小葉凹部を有することができる。図４を参照する第２の実施形態において、複数の凹部トルク面204は、長手軸220からの半径線により規定される外周まわりに等間隔に離間配置される７つの非対称小葉凹部を有することができる。

駆動面210はドライバー102から印加されるトルクを受けるための接触領域を提供するものである。駆動面210は適当な形状や寸法をもつように構成することができる。図２と図３を再度参照する一実施形態において、駆動面210は、駆動面210の面が長手軸220から延び出す半径線に対して実質的に平行になるように、駆動力に対して直交する向きに構成される実質的に平坦な面を有することができる。駆動面210は、実質的に９０°の角度に駆動力を受けるように構成するようにしてもよい。駆動面210は、該駆動面210が第１の遷移面214と第２の遷移面216との間に実質的に垂直な面を形成するように、ほぼ直角に第１の遷移面214及び／又は第２の遷移面216を交差させることができる。

駆動面210は、壁218が内向きにテーパーが付けられて先細りになっているにもかかわらず、凹部ソケット領域110のトップエッジ206からボトムエッジ208までファスナー104の挿入方向に沿ってほぼ平行のままにとどめることができる。結果として、駆動面210は、係合時にドライバー102によって係合されうる大きな接触領域を形成する。この大きな接触領域は、印加されたトルクが駆動面全体に均一に分散されることを可能とし、またカムアウトの影響を受けにくくしながらトルクの増加を可能とする。

また、駆動面210は、凹部ソケット領域110のトップエッジ206からボトムエッジ208までの面全体に沿って均一な小葉高さを有することができる。例えば、図４を参照する一実施形態では、第１の凹部トルク面402の駆動面210は、ボトムエッジ208での第２の小葉高さ406と同じであるトップエッジ206での小葉高さ404をもつことができる。とはいえ、壁218は、駆動力に直交する実質的に矩形で平坦な面を形成する駆動面210に対して内方に傾斜している。

取外し面212は、ドライバー102から印加されるトルクを受ける第２の接触領域を与える。取外し面212は、いずれも適当な形状または寸法をもつように構成することができる。図２と図３を再び参照する一実施形態において、取外し面212は、駆動面210に関して非平行な向きの面を有することができる。加えて、取外し面212は、長手軸220に揃っていなく、斜めの角度で長手軸220から延び出す半径線と交差することができる。例えば、取外し面212は、第１の遷移面214と第２の遷移面216との間のコーナー部と比較して大きい径をもつコーナー部を通って第1及び第２の遷移面214,216と交差することができる。このため、取外し面212は、駆動面210と比較して第１及び第２の遷移面214,216間の面のほうをより緩やかに傾斜させることができる。

取外し面212の大径を利用することは、凹部トルク面204の全体に沿うせん断に対して余分の強度と抵抗力を提供することができる。このため、ファスナー104は、凹部トルク面204が剥がれ落ちにくいより高いトルク値を施すことができる。例えば、フィリップス型ファスナーは、ネジ挿入方向に直交する大きい平坦領域および取外し方向に直交する大きい平坦領域を有している。この配置は、カムアウトの影響を高く受け、ドライバーの変形及び／又は損壊を生じるおそれがある。

図２に示すように、取外し面212は、凹部ソケット領域110のトップエッジ206からボトムエッジ208まで延び出すように、長手軸220に関して非垂直線を形成することができる。一実施形態において、非垂直線は、凹部ソケット領域110のボトムエッジ208に向かって下降するにつれて第１の遷移面214が漸次小さくなるような角度にあることができる。加えて、第１の遷移面214のサイズの減少の結果として、凹部ソケット領域110のボトムエッジ208に向かって下降するにつれて第２の遷移面216のサイズが増加する。

図５（ａ）に示すように、駆動面210、取外し面212および第１の遷移面214は、第２の遷移面216がトップエッジ206のところで第１の内径502で配置されるように、凹部トルク面204内に小葉多角形状に形成することができる。取外し面212は、凹部トルク面204の全体を非対称にする駆動面210よりも大きな径に形成することができる。図５（ｂ）に示すように、駆動面210、取外し面212、第１の遷移面214および第２の遷移面216は凹部ソケット領域110のトップエッジ206とボトムエッジ208との間のポジションに発達し、各面は凹部トルク面204の多角形状がトップエッジ206よりも小さい領域となるように、中心長手軸220に近づくように内方に向かうテーパーが付けられている。図５（ｃ）に示すように、駆動面210、取外し面212、第１の遷移面214および第２の遷移面216は凹部ソケット領域110のトップエッジ206とボトムエッジ208との間のポジションに発達し、各面は凹部トルク面204の多角形状が凹部ソケット領域110のトップエッジ206とボトムエッジ208との間のポジションの領域よりもボトムエッジ208のほうが小さい領域をもつように、中心長手軸220に向かう内方へのテーパーに連続している。さらに、第２の遷移面216は、第１の内径502より小さい第２の内径504のポジションにある。第１の内径502から第２の内径504までのテーパーは始めから終わりまで、駆動面210の小葉高さに一定に保たれている。

駆動面210、取外し面212、第１の遷移面214および第２の遷移面216の幅は、各々が多角形状を不均衡にする凹部ソケット領域110のボトムエッジ208に向けて進むように異なる比率で減少させることができる。例えば、取外し面212および第１の遷移面214は、駆動面210と比べて不均衡に減少させ、トップエッジ206とボトムエッジ208との間に比例数が保たれるようにすることができる。多角形状は、凹部ソケット領域110の底部に進むにつれて凹部トルク面204の幅が小さくなっていき、取外し面212および第１の遷移面214の下方に除去された不均衡な材料を有する。これは、駆動面から離れていくようにテーパーが付けられているボトムエッジ208にトップエッジ206から進み、トップエッジ206のところでさらに離れ、ボトムエッジ208のところで近寄るにつれて、ラインを刻むために取外し面212をもたらす。これは、凹部トルク面204の幅が減少するにしたがって第２の遷移面216の幅が増加することをさらにもたらす。その結果としての形状は、駆動面210に向かうドライバー102を進ませるくさび状の傾斜面をつくり出し、ドライバー102が凹部ソケット領域110内に十分に挿入されているときに全体的に面と面とが向き合うように改善される。

図６を参照すれば、ヘッド部108は、凹部ソケット領域110に向かってドライバー102が進みやすくするようにするための半径座ぐり602をさらに有することができる。半径座ぐり602は、ドライバービットを捕捉するのに適合した適当な形状を有し、凹部ソケット領域110に対してそれを案内する。例えば、一実施形態において、半径座ぐり602は、ヘッド部108の面604に沿う大きな径をもち、かつヘッド部108のトップエッジ206と面604との間に設けた第２の面606に沿う小さな径をもつ内方傾斜面を有する。

図１を再度参照すれば、ドライバー102はファスナー104にトルク力を供するように構成されている。ドライバー102は、ファスナー104に係合するために適した形状やサイズを有することができる。例えば、ドライバー102は、凹部ソケット領域110のなかに位置する面に係合するか、または他の実質的な合わせに適する面を有することができる。一実施形態において、ドライバー102は、ドライバー102とファスナー104の凹部ソケット領域110との間の面摩擦力がドライバー102とファスナー104とを一緒に組にして十分になるように、凹部ソケット領域110内に挿入されたときにスティックフィット（貼り付き嵌め合い）が提供されるように適合させることができる。

図７を参照すれば、一実施形態において、ドライバー102は、ドライバー102のベース部704と端部706との間に延び出すテーパー側壁708をもつトルク面702を有することができる。テーパー側壁708は、より完全な係合を提供するために凹部ソケット領域110の壁218のテーパーと同じ角度を有することができる。加えて、ベース部704と端部706との間の距離は、凹部ソケット領域110のトップエッジ206とボトムエッジ208との間の距離に相当するものにしてもよい。変形例の実施形態において、ベース部704と端部706との間の距離は、ドライバー102とファスナー104との間の係合を十分に確かなものとするために、トップエッジ206とボトムエッジ208との間の距離よりも大きくしても小さくしてもよいが、金属めっきまたは他の表面処理のような追加的な特徴をファスナー104に適用するようにしてもよく、それにより凹部ソケット領域110の全体的な直径が減少する結果となる。

例えば、一実施形態のファスナーは、ファスナーの耐食性を増加させる表面コーティングを有することができる。表面コーティングの塗布は、ファスナー104の全外表面に対して凡そ千分の一インチ（0.001”）以下のめっき厚さを供することができる。結果として、凹部ソケット領域110の直径は、凡そ二千分の一インチ(0.002”)ほど減少することができる。他の実施形態において、めっき厚さを凡そ三万分の一インチ(0.0003”)とすることができる。その結果として、凹部ソケット領域110の直径は、約六万分の一インチ(0.0006”)ほど減少する。この減少を計上するために、トルク面702の端部706が表面コーティング塗布前のファスナーのボトムエッジ208の径よりも小さい径をもつように、ベース部704と端部706との間の距離を増加させることができる。

図８と図９を参照すれば、トルク面702は、トルク面702の表面から外方に延び出す複数の小葉突出部802をさらに有することができる。複数の小葉突出部802は、トルク面702が凹部ソケット領域110に位置揃えされているときに、ファスナー104の長手軸220に一致するドライバー102の軸812まわりに配向することができる。

各小葉突出部802は、駆動面804と取外し面806との間に延び出す駆動壁804、取外し壁806、および第１の遷移壁808を有することができる。トルク面は、第１の小葉突出部802の駆動壁804と第２の小葉突出部802の取出し壁806との間に延び出す第２の遷移壁810を有することができる。これらの壁の各々は、ファスナー104の該当する面と一致するように適合させることができる。例えば、駆動壁804は、駆動面210の一定の小葉高さと等しいベース部704から端部706までの一定の小葉高さを有することができる。加えて、駆動壁804は、係合時に駆動壁804と駆動面210との間の対面接触が実質的に完全なものとなるように、ドライバー102の軸812に位置揃えすることができる。これにより、駆動面とファスニング装置内の対応する面との間の局所的な接触を提供するだけで、周知のファスナー装置を通して達成できるよりも大きい領域に駆動力を分散させることが可能になる。

同様に、取外し壁806は、係合中の取外し壁806と取外し面212との間の対面接触が実質的に完全になるように、取外し面212と同じ寸法をもつことができる。例えば、取外し壁806は、取外し面212に対するのと同等の方法でベース部704から端部706まで延び出すように、ドライバー102の軸812に関して非垂直な線を形成することができる。この非垂直線は、端部706に向かって下降するにつれて第１の遷移壁808が漸次小さくなるような角度とすることができる。同様に、駆動壁804、取外し壁806、第１の遷移壁808および第２の遷移壁810はトルク面702の端部706に向かって進み、小葉突出部802の多面体形状がベース部704でのほうが端部706でのほうよりも小さな領域をもつように、これらの各面は中心長手軸220に対して内方に傾斜している。

最終的な結果は、トルク面702が凹部ソケット領域110としてあらゆる局面で同じに傾斜していること、およびトルク面702があらゆる対応するポジションで凹部ソケット領域110と同じサイズであることである。このため、ドライバー102を凹部ソケット領域110のなかに挿入したとき、トルク面702の全体が実質的に縦方向および横方向の両方において凹部ソケット領域110のあらゆる面に接触している状態にある。同様の幾何学的形状は、ドライバー102とファスナー104との間の嵌め合い（フィット）を全方向において実質的に１００％のウェッジドフィット（くさび止め嵌め合い）を生成させるために凹部ソケット領域110内にくさび止めされるべきトルク面702を可能にするものである。

このウェッジドフィット（くさび止め嵌め合い）は、トルク面702と凹部ソケット領域110との間の公差が減少することにより使用中のドライバー102とファスナー104とをさらにぴったりと位置揃えすることを可能にする。減少した公差は、駆動力または取外し力がカムアウト及び／又は離脱の機会を減らすことに用いられるときに、凹部ソケット領域110内でのドライバー102のぐらつきを低減させる結果をもたらすことを可能にする。使用中のくさび止め嵌め合いは、駆動壁804、駆動面210、取外し壁806、及び／又は取外し面212の塑性変形を減少させることを可能とし、またトルク面702および凹部ソケット領域110の摩耗を低減させる結果をもたらすことも可能にする。

変形例の実施形態では、非対称ファスニングシステム100は、トルクス（登録商標）スタイルのファスナーのような既存のシステムと連携して機能するのに適したものにできる。このタイプの既存のファスニングシステムは、ドライバーと「対面する」ネジとの間にかなりのギャップ量をもつ傾向がある。例えば、図１０Ａ〜図１０Ｄを参照すれば、普通のＴ３０トルクスファスナーは、0.03864インチ幅をもつ凹部トルク面を有することができるが、「対面する」Ｔ３０ドライバーのフィンは0.03382インチ幅をもつものである。結果として、ドライバーがファスナーの凹部ソケット開口に挿入されるときに、トルク無しで面が相互接触する。したがって、ドライバーは、ドライバーの面がファスナーの面と出会って接触するファスナーに対してトルク力を適用して回転させるのはただ一度のみである。これは、トルク力がファスナーに印加されるコンタクトオーバーの狭い点をもたらす。ドライバーの両側に掛かるこれらの点荷重は、使用中のドライバーの摩耗及び／又は破損率の増加につながる可能性がある。

図１１〜図１７を参照する本変形例の実施の形態において、ドライバー1100は、ドライバー1100のベース部1104と端部1106との間に延び出すテーパー側壁1102を有することができる。テーパー側壁1102は、適当な量だけ長手軸1202に向かう角度とすることができる。例えば、図１２を参照すれば、長手軸1202に向かう傾斜は、長手軸1202に対して約１度から５度までの間の角度αを有する。このテーパー側壁1102は、トルクスシステムで用いられる実質的に垂直な側壁によってファスナーのソケット領域内にドライバーを割り込ませるのに役立つ。

テーパー側壁1102の結果、ドライバー1100の端部1106はソケット領域110よりも小さい横断面積を有することができるが、ドライバーのベース部1104はソケット領域110よりも大きい横断面積を有することができる。例えば、図１５を参照すれば、ベース部1104でのテーパー側壁1102の最外周部は、各フィン1108が円周1502から外向きに延び出す円周1502を有することができる。図１６を参照すれば、テーパー側壁1102がベース部1104と端部1106との間の中間点に向かって進展し、円周1502と各フィン1108との間には第１のギャップＧ₁が存在する。図１７を参照すれば、端部1106において、各フィン1108が中間点より大きな量だけ円周1502から離れるように、第１のギャップＧ₁より大きい第２のギャップＧ₂が存在する。

その結果、ベース部1104と端部1106との間に１つ又はそれ以上のポイントにおいて、テーパー側壁1102は、凹部ソケット領域110の壁218に接触することなく、ソケット領域110内で自由に回転するドライバー1100の能力を低下させるソケット領域110に対してドライバー1100を割り込ませる。例えば、一実施形態において、ドライバー1100の端部1106は標準的なＴ３０トルクスビットと同じ寸法を有することができ、またベース部1104は対応するＴ３０トルクスネジのソケット領域と同じか又は僅かに大きい寸法を有することができる。

テーパー側壁1102は、長手軸1202まわりに等間隔に振り分け配置される６つの非対称フィン1108を有することができる。各フィン1108は、標準のトルクススタイルの凹部に嵌め合わされる間に、ドライバー1100の駆動面1110及び取外し面1112とファスナー1800の凹部ソケット領域110との間の高い係合及び／又は高い面接触を提供する変更された幾何学形状を有することができる。

図１３と図１４を参照すれば、駆動面1110は、長手軸1202から駆動面1110のリーディングエッジまで延び出す半径線1404に対して角度βだけオフセットされる面1402を形成する実質的に平坦な接触領域を提供することができる。角度βは、半径線1404に対して約５度から２５度までの間の適当な角度とすることができる。一実施形態では、駆動面1110の角度βは約１５度に設定することができる。第２の実施形態では、駆動面1110の角度βは約１２．５度に設定することができる。さらに他の実施形態では、駆動面1110の角度βは約１８．５度に設定することができる。

実質的に平坦な接触領域は、ベース部1104と端部1106との間に延び出し、ベース部1104と端部1106との間の断面積の狭小化にもかかわらず一定の幾何学的形状の面を形成することができる。例えば、実質的に平坦な接触領域は、ベース部1104と端部1106との間の壁高さを一定または均一にすることができる。直交角度から見たときに、実質的に平坦な接触領域は、２つの端部間に均一な高さをもつ四辺形を形成するように表示することができる。

実質的に平坦な接触領域は、適当な方法または機械加工プロセスによって形成することができる。例えば、図１５を参照する一実施形態では、ベース部1104の駆動面1110は、テーパー側壁1102のいずれの他の面が様々な寸法および幾何学的形状であるにもかかわらず、ベース部1104と端部1106との間に揃えられた駆動面1110を保持するように構成された非対称膨らみ（バルジ）1504を有することができる。膨らみ1504の全体的なサイズと外観は、少なくとも部分的に断面積を減少させ、かつテーパー側壁1102の残りの面のサイズと形状を変えることにより、テーパー側壁1102がベース部1104から端部1106まで進むにつれて小さくまたは少なくなるようにすることができる。例えば、図１６を参照すると、ベース部1104と端部1106との間に位置するポジションにおいて、テーパー側壁1102の断面積が減少するように膨らみ1504は小さくなっていく。図１７を参照すると、端部1106におけるテーパー側壁1102の全体的な寸法は、膨らみ1504は実質的に平坦な接触領域を維持することが不必要である点に還元することができる。

ドライバー1100の全長に沿って実質的に平坦な接触面積を維持することによって、ドライバー1100がファスナー104を締め付ける力を印加しているときに、ドライバー1100とファスナー104の凹部ソケット領域110の壁218との間の面接触が増加する。増加した面接触は、より大きな面積にわたって負荷を分散し、使用中にドライバー1100が破損すること、または点荷重の結果として凹部ソケット領域110が短期間で摩耗することを防止及び／又は低減することができる。

図１１〜図１９を再び参照すれば、取外し面1112は、最外周面1114と最内周面1116との間に延び出す湾曲面を形成する駆動面1110から離れて傾斜している。取外し面1112は、端部1106よりもベース部1104でのほうを大きくすることによって駆動面1110から離れて傾斜するように構成することができる。結果として、各フィン1108の最外周面1114での半径は、取外し面1112が端部1106からベース部1104に進むにつれて幅が増加する。

そのため、テーパー側壁1102は、長手軸1202に沿う方向の幾何学的な変化に起因するばかりでなく、各フィン1108が端部1106とベース部1104との間の２つの断面積の間に種々の幾何学形状をもつことにも起因する。これらの幾何学的変化は、２つのデバイス間の更に高い面接触をもたらすファスナー1800の凹部ソケット領域110に対するテーパー側壁1102のより大きい面接触でドライバー1100がかみ合いやすい三次元形状に起因している。

このかみ合いフィットは、テーパー側壁1102と凹部ソケット領域110との間の公差が減少することによって、使用中のドライバー1100とファスナー1800とを更に整列させることができる。減少した公差は、駆動力または取外し力が印加されるとき、凹部ソケット領域110内でのドライバー1100のぐらつきの可能性の低減がもたらされ、またカムアウト及び／又は離脱の可能性を低減できる。使用中のかみ合いフィットは、テーパー側壁1102、駆動面1110、および取外し面1112の塑性変形を減少させ、ドライバー1100の摩耗の低減をもたらす。

図１８と図１９を参照する代替的な実施の形態では、ファスナー1800の凹部ソケット領域110に関して上述の記述説明に続く関連することとして、凹部ソケット領域110の壁218は、ドライバー1100のテーパー側壁1102と適合して対となるように構成される６つの非対称ソケットトルク面1802を有することができる。例えば、各非対称ソケットトルク面1802は、ドライバー1100のフィン1108の実質的なミラーイメージを形成する駆動面1804および取外し面1806を有することができる。このように、駆動面1804および取外し面1806は、ドライバー1100がファスナー1800の凹部ソケット領域110に挿入されているときに、全方向において２つのデバイス間の面接触が９５〜１００％の上のほうにすることができる。

本質的には、一般に知られているトルクススタイルシステムとは逆に、トルク力が存在していない状態では接触面との間には固有のギャップまたはスペースが無い。しかしながら、非対称ソケットトルク面1802は、標準のトルクススタイルビットを受けるように適切に構成され、標準ビットと標準トルクススタイルのネジとの間の面接触量を比較することによって、駆動面1804と標準ビットとの間に増加した接触領域を提供するものである。さらに、トルク面1802は、標準トルクススタイルビットが凹部ソケット領域110に挿入される際に「スティックフィット」を提供することができる。

駆動面1804は、ドライバー1100から与えられたトルクを受けるために実質的に平坦な接触領域を提供することができる。ドライバー1100の駆動面1110と同様に、駆動面210は、長手軸220から駆動面1804のリーディングエッジまで延び出す半径線1904に対して角度λにオフセットされる面1902を形成することができる。角度λは、半径線1904に対して約５度から約２５度までの間で適当な角度を有することができ、さらにドライバー1100の角度βと同一の角度としてもよい。一実施形態では、駆動面1804の角度λを約１５度に設定することができる。第２の実施形態では、駆動面1804の角度λを約１２．５度に設定することができる。さらに他の実施形態では、駆動面1804の角度λを約１８．５度に設定することができる。

加えて、取外し面1806は、取外し面1806が凹部ソケット領域110の最外周面1808と最内周面1810との間に延び出す湾曲面を形成するように、相手駆動面1100と同様に駆動面1804から離れていくように傾斜する構成にすることができる。また、取外し面1806は、ボトムエッジ208よりもトップエッジ206のほうの量を大きくすることにより、駆動面1804から離れていくように傾斜する構成にしてもよい。その結果、各ソケットトルク面1802の最外周面1808の半径は、トップエッジ206からボトムエッジ208まで幅が減少する。

凹部ソケット領域110は、成形、鍛造、鋳造、切断、グラインディング、フライス研削などの適当な加工方法により形成することができる。一実施形態では、ファスナー104および凹部ソケット領域は、冷間圧造のような金属加工によって形成することができる。例えば、図２０を参照すれば、ワイヤーブランクを圧造機内に送給し、所定長に切断する（工程2001）。次いでワイヤーブランクを金型の前面に配置する（2002）。ワイヤーブランクは、最初の打撃を加えるすえ込み加工具により金型内に強制され、第１の打撃を受けて中間形状に形成される（工程2003）。第２の打撃は、ファスナー104のヘッド部108のヘッド高さと直径を形成するように適当に構成されたハンマーにより中間形状に加えられる（工程2004）。ハンマーは、第２の打撃の間に凹部ソケット領域110の形成に適合するように構成されたドライブを有することができる。次いでファスナー104を圧造機から取出し（工程2005）、軸部106にねじ山を付けるために後処理に移送する（工程2006）。その後、ドライブは、ファスナー104にトルク力を付与するために用いられるドライバー102にドライブを変換するために追加の処理を受けさせることができる。したがって、壁218および凹部トルク面204の寸法は、凹部ソケット領域110を形成するためにドライバー102を使用した以降に、トルク面702の寸法と同一になる。

図示し記載した特定の実施は、本発明及びその最良の実施態様を示すものであり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実際、簡潔さ、従来の製造、接続、準備、およびシステムの他の機能的側面のためには詳細に説明しない。さらに、種々の図面に示される接続線は、各種の要素間の例示的な機能的関係及び／又はステップを表わすことを意図している。多くの代替または追加の機能的関係または物理的接続が実際のシステムに存在していてもよい。

前述の明細書において、本発明は特定の例示的な実施形態を参照して説明してきた。種々の変形および変更は、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱しない限りは、いかなるものも行うことができる。明細書および図面に示したものは限定的なものではなく例示であり、変形例は本発明の範囲内に含まれることが意図されている。したがって、本発明の範囲は、ただ単に実施例の記載のみによるのではなく、特許請求の範囲およびその法的均等物によって決定されるべきものである。

例えば、いかなる方法またはプロセスの請求項に記載のステップは、いかなる順序で行われてもよいし、特許請求の範囲に提示された特定の順序に限定されるものではない。加えて、いかなる装置の請求項に記載のコンポーネント及び／又はエレメントを組合せてもよく、あるいはそうでなければ作動順序の様々な他の構成としてもよく、したがって請求項に記載の特定の構成に限定されるものではない。

利益、他の利点および課題の解決策を特定の実施形態に関連して上述のように説明してきたが、何らかの利益、利点、いずれかの特定の利益、利点、または解決策が発生したり、より顕著になることを引き起こす可能性がある問題や要素への解決策が必要または重要になるか、または本質的な特徴またはいかなる構成要素またはすべての請求項と解釈されるべきものではない。

本明細書中で使用される用語「有する」、「有する」、「有する」、「持つ」、「含む」、「含む」またはそれらの意図されるいかなる変形は、非排他的な包含を参照するようにこれらの列挙要素のみが含まれていない要素のリストを含むだけでなく、他の要素が明示され、またはそのようなプロセス、方法、物品、組成物または装置に固有ではないが含むことができるプロセス、方法、物品、組成物または装置を含むようにしてもよい。他の組合せ及び／又は特に列挙されていないものに加えて本発明の実施において使用される上述の構造、配置、応用、割合、要素、材料または構成要素の変形は、同じ一般的な原理から逸脱することなく、仕様環境、製造仕様、設計パラメータまたは他の処理要求を変更するか又は他の方法で特に特定のものに適合させることができる。

100…非対称ファスニングシステム、102…ドライバー、104…ファスナー、106…軸部、108…ヘッド部、110…ソケット領域、204…凹部トルク面、206…トップエッジ、208…ボトムエッジ、210…駆動面、212…取外し面、214…第１の遷移面、216…第２の遷移面、218…壁、220…長手軸、
502…第１の内径、504…第２の内径、602…半径座ぐり、604…面、606…第２の面、702…トルク面、704…ベース部、706…端部、708…テーパー側壁、802…小葉突出部（ローブ）、804…駆動壁、806…取外し壁、808…第１の遷移壁、810…第２の遷移壁、812…軸、
1100…ドライバー、1102…テーパー側壁、1104…ベース部、1106…端部、1108…フィン、1110…駆動面、1112…取外し面、1114…最外周面、1116…最内周面、1202…長手軸、1402…面、1404…半径線、1502…外周、1504…非対称膨らみ（バルジ）、
1800…ファスナー、1802…非対称ソケットトルク面、1804…駆動面、1806…取外し面、1808…最外周面、1810…最内周面、1902…面、1904…半径線。

Claims (20)

1. そのなかに延び拡がるソケット領域を有するヘッド部と、長手軸を前記ソケット領域と共有する軸部とを有するファスニング装置であって、
   トップエッジ及びボトムエッジを有する凹部ソケット領域を規定する壁と、該壁は、前記トップエッジから前記ボトムエッジまで前記ソケット領域の横断面積が減少するように、前記トップエッジから前記ボトムエッジに向かって前記長手軸に対して約１度から５度までの間の角度で内向きにテーパーがつけられていることと、
   前記壁に沿って設けられた複数のソケットトルク面と、
   を具備し、
   前記ソケットトルク面の各々は、
   前記ソケットトルク面の第１の側に沿って設けられ、前記トップエッジと前記ボトムエッジとの間に延び拡がる駆動面と、該駆動面は、前記トップエッジにて前記長手軸から前記駆動面のリーディングエッジを通って外向きに延び出す半径線に対して約５度から約２５度までの間の角度に傾斜する実質的に平坦な接触領域を有することと、
   前記ソケットトルク面の第２の側に沿って設けられ、前記トップエッジと前記ボトムエッジとの間に拡がる取外し面と、該取外し面は、前記トップエッジにおいて前記駆動面から離れるようにテーパーがつけられていることと、
   を有し、
   前記取外し面は、前記トップエッジにて前記駆動面のリーディングエッジに対して前記トップエッジよりも前記ボトムエッジのほうが短い距離で前記駆動面から離間していることを特徴とするファスニング装置。
2. 前記複数のソケットトルク面は、前記長手軸まわりに等間隔の６つの面と等しいことを特徴とする請求項１記載のファスニング装置。
3. 前記駆動面は、前記半径線に対して約１５度の角度に傾いていることを特徴とする請求項１記載のファスニング装置。
4. 前記実質的に平坦な接触領域は、前記ボトムエッジと前記トップエッジとの間において一定の幾何学的形状を有することを特徴とする請求項１記載のファスニング装置。
5. 前記実質的に平坦な接触領域は、前記ボトムエッジと前記トップエッジとの間において均一な垂直高さを有することを特徴とする請求項１記載のファスニング装置。
6. 前記ソケットトルク面の各々は、前記トップエッジに第１の幅を有し、前記ボトムエッジに第２の幅を有し、前記第２の幅は前記第１の幅より小さいことを特徴とする請求項１記載のファスニング装置。
7. 前記ボトムエッジにおいて第１のソケットトルク面の前記駆動面は第２のソケットトルク面の前記駆動面から離れており、それと同じ量だけ前記トップエッジにおいて第１のソケットトルク面の前記駆動面は第２のソケットトルク面の前記駆動面から離れている、ことを特徴とする請求項１記載のファスニング装置。
8. ファスニング装置用のドライバーであって、
   前記ドライバーのベース部と前記ドライバーの端部との間に延び出す側壁と、該側壁は、前記ベース部から前記端部までにおいて前記ドライバーの長手軸に対して約１度から５度までの間の角度で内方にテーパーがつけられていることと、
   前記側壁から外方に延び出す複数のフィンと、
   を具備し、
   前記フィンの各々は、
   前記ベース部および端部の間の前記フィンの第１の側に沿って設けられた駆動面と、該駆動面は、前記トップエッジにて前記長手軸から前記駆動面のリーディングエッジを通って外方に延び出す半径線に対して約５度から約２５度までの間の角度に傾く実質的に平坦な接触領域を有することと、
   前記ベース部と前記端部との間において前記フィンの第２の面に沿って設けられた取外し面と、
   を有し、
   前記取外し面は、前記駆動面のリーディングエッジからテーパーをつけて離れており、
   前記取外し面は、前記駆動面の前記リーディングエッジに対して前記端部での離間距離よりも前記ベース部での離間距離のほうを大きくすることにより、前記駆動壁から分離されている、ことを特徴とするファスニング装置用ドライバー。
9. 前記複数のフィンは、前記長手軸まわりの等間隔の６つの面に等しいことを特徴とする請求項８記載のドライバー。
10. 前記駆動面は、前記半径線に対して約１５度の角度をなすことを特徴とする請求項８記載のドライバー。
11. 前記ベース部において各フィンの前記駆動面は膨らみを有し、
    前記ドライバーの前記端部は、実質的に平坦な接触領域を形成するために、前記ベース部での前記駆動面を前記端部での前記駆動面に位置が揃うように構成され、
    前記ベース部から前記端部に進むにつれて前記膨らみがはっきりしなくなる、ことを特徴とする請求項８記載のドライバー。
12. 前記実質的に平坦な接触領域は、前記ドライバーの前記ベース部と前記端部との間に一定の幾何学的形状を有することを特徴とする請求項８記載のドライバー。
13. 前記実質的に平坦な接触領域は、前記ドライバーの前記ベース部と前記端部との間で均一な高さであることを特徴とする請求項８記載のドライバー。
14. 前記フィンの各々は、前記ベース部に第１の幅と、前記端部に第２の幅とを有し、
    前記第２の幅は前記第１の幅より小さく、
    第１のフィンの前記取外し面は、該取外し面が前記ベース部から前記端部まで進むにつれて第２のフィンの前記駆動面から離れていくように傾斜していることを特徴とする請求項８記載のドライバー。
15. 前記ベース部での前記第１のフィンの駆動面は、前記端部での前記第１のフィンの駆動面が前記端部での前記第２のフィンの駆動面から離れているのと同じ分だけ、前記ベース部での前記第２のフィンの駆動面から離れていることを特徴とする請求項１４記載のドライバー。
16. ソケット領域に差し込みできる相手となるドライバーを有するファスニングシステムであって、
    前記ドライバーは、
    該ドライバーのベース部と端部との間に延び出し、該ドライバーの長手軸に対して約１度および約５度の間の角度をなすように前記ベース部から前記端部まで内方に傾斜している側壁と、
    前記側壁から外方に延び出す複数のフィンと、
    を具備し、
    前記フィンの各々は、
    前記ベース部と前記端部との間に前記フィンの第１の辺に沿って設けられた駆動面と、
    前記ベース部と前記端部との間に前記フィンの第２の辺に沿って設けられ、前記駆動面の前記リーディングエッジから離れるようにテーパーが付けられ、前記駆動面の前記リーディングエッジに対して前記端部での離間距離よりも前記ベース部での離間距離のほうを大きくすることにより、前記駆動壁から離れている取外し面と、
    を有し、
    および、
    前記ヘッド部のなかに延び込む凹部ソケット領域をもつヘッド部を有するファスナーと、
    を具備し、
    前記ファスナーの前記凹部ソケット領域は、該凹部ソケット領域を規定する壁を有し、
    前記壁は、前記ドライバーの前記複数のフィンとぴったり合うように構成されている、ことを特徴とするファスニングシステム。
17. 前記駆動面は、前記半径線に関して約１５度の角度がつけられていることを特徴とする請求項１６記載のファスニングシステム。
18. 前記ベース部において各フィンの前記駆動面は膨らみを有し、
    前記ドライバーの前記端部は、実質的に平坦な接触領域を形成するために、前記ベース部での前記駆動面を前記端部での前記駆動面に位置が揃うように構成され、
    前記ベース部から前記端部に進むにつれて前記膨らみがはっきりしなくなる、ことを特徴とする請求項１６記載のファスニングシステム。
19. 前記実質的に平坦な接触領域は、前記ドライバーの前記ベース部と前記端部との間に一定の幾何学形状を有することを特徴とする請求項１６記載のファスニングシステム。
20. 前記実質的に平坦な接触領域は、前記ドライバーの前記ベース部と前記端部との間に均一な高さを有することを特徴とする請求項１６記載のファスニングシステム。

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