JP6459010B2 - テーパー状ローブを有するトルク伝達ドライバー、締結具システム、及び締結具群 - Google Patents

Description

本発明は、動力ドライバー等のトルク発生源から、構造体又は装置を組み付ける締結具にトルクを伝達するのに使用されるトルク伝達ドライバーに関する。

本特許出願は、２０１１年８月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／５２７，６０３号、及び２０１２年１月１０日に出願された米国仮特許出願第６１／５８５，０３７号の利益を主張するものであり、これらの米国仮特許出願の双方は、参照により本明細書に組み込まれる。

トルク伝達システムのトルク伝達ドライバーとそれらのシステムにおいて使用される締結具とが、当該技術においてよく知られている。ドライバーのビットは、締結具における相補形状の凸部又は凹部に嵌まる特定の形状の凹部又は凸部を有している。より一般的に知られているトルク伝達システムのうちの１つは、ＰＨＩＬＬＩＰＳ（商標）駆動システムとして市販されている十字型駆動システムである。例えば、米国特許第２，０４６，８３７号を参照されたい。トルク伝達駆動システムの数多くの形態及び形状が提案されている。例えば、米国特許第２，３９７，２１６号を参照されたい。

４ローブ、５ローブ及び６ローブのスプライン型トルク伝達システムがよく知られている。これらの４ローブ、５ローブ及び６ローブのトルク伝達システムの例が、それらのシステムの締結具及びドライバーとともに、米国特許第２，９６９，２５０号、同第３，１８７，７９０号、同第３，５８４，６６７号、同第４，９７０，９２２号及び同第５，２７９，１９０号に記載されている。そのようなスプライン型トルク伝達駆動システムの初期の形態は、正方形コーナーを有しており、この正方形コーナーに対応する締結具凹部は、製造が困難であるとともに製造費が高く、締結具及び／又はドライバーに応力を生じさせ、この応力は、繰返し使用による疲労破壊を引き起こした。５ローブ及び６ローブのスプライン型トルク駆動システムの後期の形態は、交互になっている一連のローブ及びフルートを形成するように締結具頭部又はドライバービットの３６０度の周に均一に位置決めされた、交わる複数の対向曲面を有した。これらの後期の形態のトルク駆動システムは、最も早期のスプライン型システムに固有の問題のうちの幾つかを解消しているが、一般には、ローブ駆動角度を５度未満に保持することが可能ではなかった。より高いトルクがかけられると、力成分が増大して破壊が生じるか又は締結具若しくはドライバーからローブがすり減る。市販名がＴＯＲＸ（商標）駆動システムとして知られている、これらの後期の形態のスプライン型トルク駆動システムの一形態は、１０度〜２０度の範囲内の駆動角度を達成するように設計されている、嵌合する弧状面をベースに６ローブ構成及び５ローブ構成を有するものであった。米国特許第３，５８４，６６７号を参照されたい。

このスプライン型トルク伝達駆動システムの後期の形態は、締結具頭部の駆動面とトルクドライバーの駆動面との双方が第１の一連の楕円曲面とこの第１の一連の楕円曲面の間に交互になっている第２の一連の楕円曲面とによって形成されていることによって、駆動角度をゼロに低減させるものであった。これらの一連の楕円曲面の一方は凸状であり、他方で、交互になっている一連の楕円曲面は凹状であった。交互になっている凹状楕円曲面及び凸状楕円曲面は、締結具頭部又はドライバービットの３６０度の周の回りに延在する、交互になっている一連のフルート及びローブを画定するように、滑らかに接線方向に合流するものであった。締結具頭部及びドライバービットのローブ及びフルートは双方とも、断面が楕円状に曲がっているものであった。また、楕円状に曲がったローブの中心と楕円状に曲がったフルートの対応する中心とは、これらの構成要素の交互特性に起因して、同一の六角形ではないが正六角形の頂点に配置されていた。米国特許第５，２７９，１９０号を参照されたい。このローブを有するトルク伝達駆動システムの一実施形態は、ＴＯＲＸ ＰＬＵＳ（商標）駆動システムとして市販されている。

或る特定の従来のトルク伝達ドライバーは、ドライバーのサイズに対応する、凹部又は凸部を有する駆動面を有する、１つ又は限定数のサイズの締結具に専用であることによって限定されている。例えば、ＴＯＲＸ（商標）という商標名で市販されている、ローブを有する締結具には、対応する締結具の各サイズに合う径の別個のドライバーが必要とされている。これは、一組のドライバーが組付け作業者が現場で保持する必要があり、異なるサイズの締結具を取り付けるごとに、異なるサイズビットをその組から探し出してトーションガン（ｔｏｒｓｉｏｎ ｇｕｎ）内に取り付けることを意味している。例えば、Ｔ−１ ＴＯＲＸ（商標）ドライバーは、Ｔ−１ ＴＯＲＸ（商標）締結具を駆動するようになっており、Ｔ−２ ＴＯＲＸ（商標）ドライバーは、Ｔ−２ ＴＯＲＸ（商標）締結具を駆動するようになっているといった具合である。ＰＨＩＬＬＩＰＳ（商標）という商標名で販売されている十字型システム等の他の締結具システムが、２つ以上のサイズの締結具を駆動することができるが、これらのシステムは、締結具からドライバーがカムアウトしやすいものであった。カムアウトは、締結具及びドライバーが、面と面との間の滑りを可能にする角度付き面を有する場合に引き起こされる、回転により浮き上がる動きであり、この動きによって、ドライバーが締結具凹部から浮き上がる。従来のトルク伝達システムによるカムアウトにより、締結具及びドライバーに損傷が生じ、締結具が適切なトルクに締め付けられることが妨げられ、また、組付けの際に部品を損傷させる削り及びかえりが発生する。

種々のサイズの締結具を取り付ける組付け作業者にとって、従来のシステムは非効率をもたらすものであった。組付け作業者は、或るサイズの締結具を取り付けるのに或るドライバーを選び出し、別のサイズの締結具を取り付けるのに別のドライバーを選び出す必要があるか、又は代替的に、サイズが合わないドライバー又はカムアウトするドライバーを用いて締結具を駆動しようと試みる必要があり、このことは、不可能でないがいっそう困難にさせるものであった。締結具には大きすぎるか又は小さすぎるドライバーにより締結具を駆動することにより、ドライバーが適切に着座することが妨げられることで、ドライバーが締結具からカムアウトする可能性、締結具凹部又は締結具凸部がすり減る又はせん断する可能性、及び／又は締結具が不適切にトルクを加えられて取り付けられる可能性が増していた。このことは、取付けにおける非効率及び摩耗、並びに、組立品に誤って取り付けられる締結具の発生及び組立品の不具合の増加を呈するものであった。従来の十字形タイプにおけるテーパー付き駆動システム、例えば、ＰＨＩＬＬＩＰＳ（商標）ドライバーは、トルク下で締結具がカムアウトすることで、締結具又はドライバーに対する損傷及び締結具又はドライバーの摩耗を引き起こし、効率減少を伴うとともに、誤って取り付けられる締結具の発生の増加、並びに、製品、装置及び機械の誤った組付けの増加を伴うことがよく知られていた。更に、従来のスプライン型システムは、ドライバーが締結具からカムアウトしやすく、また、ドライバーが軸方向の位置合わせを維持せずに締結具内で傾くものであったため、ねじ形成締結具及びねじ切り締結具にはあまり効果的ではなかった。これらの問題の全ては、詳細には、約０．０６３インチ（１．６ミリメートル）よりも小さなねじ大径を有する締結具、より詳細には、約０．０３９インチ（１．０ミリメートル）よりも小さなねじ大径を有する締結具の場合の、極度に小さなサイズの締結具頭部及びトーションドライバーにおいて目立つものであった。上述した問題に加え、そのような小さな締結具は、締結具の小さなサイズ、ローブのサイズ及び伴うクリアランス公差に起因して、使用するときに変形しやすいものであった。

トルク伝達ドライバーが開示される。当該トルク伝達ドライバーは、第１の端部分及び第２の端部分を有する本体を備え、第１の端部分は、トルク発生源からトルクを受けて伝達し、第１の端部分の反対の第２の端部分は、少なくとも２つのサイズの複数の締結具における類似の形状及びテーパーの対応する駆動面と係合する、回転軸から１５度〜４５度のテーパー角度を有するテーパー状駆動面を含む、交互になっている一連の５つ又は６つのローブ及び５つ又は６つのトラフを回転軸の周囲に含む駆動面を含む、成形テーパー状ビットを有し、成形テーパー状ビットのテーパー状駆動面は、第１のサイズの締結具の駆動面と係合する第１のテーパー部分と、第２のサイズの締結具の駆動面と係合する第２のテーパー部分とを有し、第２のサイズの締結具の駆動面は、第１のサイズの締結具の駆動面よりも大きく、５つ又は６つのローブの各ローブは、ローブ幅対ローブ高さの比が実質的に一定であるテーパー高さ及びテーパー幅を有する。

一代替形態において、駆動面は、４つのローブ及び４つのトラフを有してもよい。

ビット駆動面は、対応する締結具面と係合する駆動角度を有する駆動側面遷移部を、各ローブと、各ローブの少なくとも片側におけるトラフとの間に含む。駆動側面遷移部の駆動角度は、０度〜５度とすることができる。あるいは、駆動角度は、−２度〜−１０度であってもよい。駆動側面遷移部は、ローブ高さの約２０％〜６０％とすることができる。

締結具の駆動面は凹部を形成することができ、テーパー状ビットは、少なくとも２つのサイズの締結具の駆動面と係合する。一代替形態では、締結具の駆動面は凸部を形成し、テーパー状ビットは、少なくとも２つのサイズの締結具の駆動面と係合する。

トルク伝達ドライバーのテーパー状駆動面は、回転軸から２０度〜４０度のテーパー角度を有することができる。あるいは、テーパー角度は、回転軸から３０度〜４０度であってもよい。

締結具システムも開示される。当該締結具システムは、少なくとも２つのサイズのテーパー状駆動面の組合せを有する複数の締結具と、第１の端部分及び第２の端部分を含む本体を有するトルク伝達ドライバーとを備え、各締結具は、少なくとも２つのサイズのテーパー状駆動面を有する駆動端部分と、リード端部分とを有し、各締結具の駆動端部分は、トルク伝達ドライバーと係合し、リード端部分は、各締結具を締結し、締結具の駆動面は、交互になっている一連の５つ又は６つの締結具ローブ及び５つ又は６つの締結具トラフを回転軸の周囲に含むとともに、トルク伝達ドライバーにおける類似の形状及びテーパーの対応する駆動面と係合する、回転軸から１５度〜４５度のテーパー角度を有し、前記締結具の前記駆動面の５つ又は６つの締結具ローブの各締結具ローブは、ローブ幅対ローブ高さの比が実質的に一定であるテーパー高さ及びテーパー幅を有し、第１の端部分は、トルク発生源からトルクを受けて伝達し、第１の端部分の反対の第２の端部分は、複数の締結具の少なくとも２つのサイズのテーパー状駆動面と係合する、回転軸から１５度〜４５度のテーパー角度を有するテーパー状ビット駆動面を形成する、交互になっている一連の５つ又は６つのドライバーローブ及び５つ又は６つのドライバートラフを回転軸の周囲に含む、成形テーパー状ビットを有し、成形テーパー状ビットのテーパー状ビット駆動面は、第１のサイズの締結具の駆動面と係合する第１のテーパー部分と、第２のサイズの締結具の駆動面と係合する第２のテーパー部分とを含み、第２のサイズの締結具の駆動面は、第１のサイズの締結具の駆動面よりも大きく、５つ又は６つのドライバーローブの各ドライバーローブは、ローブ幅対ローブ高さの比が実質的に一定であるテーパー高さ及びテーパー幅を有し、トルク伝達ドライバーの５つ又は６つのドライバーローブ及び５つ又は６つのドライバートラフは、複数の締結具の５つ又は６つの締結具トラフ及び５つ又は６つ締結具ローブと相補的に係合する。

一代替形態では、ビット駆動面及び対応する締結具の駆動面は、４つのローブ及び４つのトラフを有してもよい。

少なくとも２つのサイズの締結具の駆動面のそれぞれは、実質的に同一の少なくとも１つの断面を有することができる。ビット駆動面は、対応する締結具面と係合する駆動角度を有する駆動側面遷移部を、各ローブと、各ローブの少なくとも片側におけるトラフとの間に含む。駆動側面遷移部の駆動角度は、０度〜５度とすることができる。あるいは、駆動角度は、−２度〜−１０度であってもよい。駆動側面遷移部は、ローブ高さの約２０％〜６０％とすることができる。

締結具の駆動面は凹部を形成することができ、テーパー状ビットは、少なくとも２つのサイズの締結具の駆動面と係合する。一代替形態では、締結具の駆動面は凸部を形成し、テーパー状ビットは、少なくとも２つのサイズの締結具の駆動面と係合する。

トルク伝達ドライバーのテーパー状駆動面は、回転軸から２０度〜４０度のテーパー角度を有することができる。あるいは、テーパー角度は、回転軸から３０度〜４０度であってもよい。

さらに、本開示は、締結具群を備える。当該締結具群は、少なくとも２つのサイズのテーパー状駆動面の組合せを有する複数の締結具を含み、少なくとも２つのサイズのテーパー状駆動面のそれぞれは、類似の断面形状を有し、各締結具は、駆動端部分及びリード端部分を有し、各締結具の駆動端部分は、トルク伝達ドライバーと係合し、リード端部分は、各締結具を締結し、各締結具の駆動端部分は、トルク伝達ドライバーにおける類似の形状及びテーパーの対応する駆動面と係合する、回転軸から１５度〜４５度のテーパー角度を有するテーパー状駆動面を形成する交互になっている一連の５つ又は６つのローブ及び５つ又は６つのトラフを回転軸の周囲に含み、テーパー状駆動面の各ローブは、ローブ幅対ローブ高さの比が実質的に一定であるテーパー高さ及びテーパー幅を有する。

一代替形態では、テーパー状駆動面は、４つのローブ及び４つのトラフを有してもよい。

少なくとも２つのサイズのテーパー状駆動面のそれぞれは、実質的に同一の少なくとも１つの断面を有することができる。締結具の駆動面は、対応するドライバー面と係合する駆動角度を有する駆動側面遷移部を、各ローブと、各ローブの少なくとも片側におけるトラフとの間に含む。駆動側面遷移部の駆動角度は、０度〜５度とすることができる。あるいは、駆動角度は、−２度〜−１０度であってもよい。駆動側面遷移部は、ローブ高さの約２０％〜６０％とすることができる。

締結具の駆動面は凹部を形成することができる。あるいは、締結具の駆動面は凸部を形成する。テーパー状駆動面は、回転軸から２０度〜４０度のテーパー角度を有することができる。あるいは、テーパー角度は、回転軸から３０度〜４０度であってもよい。

また、トルク伝達ドライバーが開示される。当該トルク伝達ドライバーは、第１の端部分及び第２の端部分を有する本体を備え、第１の端部分は、トルク発生源からトルクを受けて伝達し、第１の端部分に対向する第２の端部分は、異なるサイズの複数の締結具における類似の形状及びテーパーの凹部に対応する成形テーパー状ビットを有し、成形テーパー状ビットは、第１のトルク方向に対応する駆動面を含み、該駆動面は、対応するテーパー状締結具面と２度未満のリフト角度で係合する。

トルク伝達ドライバーの第２の端部分は、連続的なテーパー状とすることができる。

成形テーパー状ビットは、駆動面と、第２のトルク方向に対応する従動面とを有する複数のローブを有することができる。駆動面は、成形テーパー状ビットの半径に対してほぼ平行とすることができる。駆動面と従動面との間の距離は、成形テーパー状ビットのテーパーに沿って短くなる。代替的又は付加的には、成形テーパー状ビットのテーパーは、対応する締結具凹部のテーパーとは異なってもよい。

更に別の態様において、軸の周囲で漸次的にテーパー状になっている直径を有する中心シャフトを備えるとともに、種々のサイズの複数の締結具と係合してトルクを複数の締結具に加えるドライバーが開示される。当該ドライバーは、当該複数の締結具における凹部と係合するローブ状外形であって、複数のローブを有し、複数のローブの各ローブは駆動側面及び従動側面を有する、ローブ状外形を有し、各ローブの駆動側面は、該漸次的にテーパー状になっている直径に沿ったほぼ一定の径方向位置にあり、各ローブの駆動側面は、複数の締結具と減少リフト角度で係合することによって、カムアウトを低減させる。

ドライバーの駆動側面と従動側面との間の距離は、漸次的にテーパー状になる直径に沿って短くなってもよい。代替的又は付加的には、リフト角度は０度〜２度であってもよい。一代替形態では、リフト角度は０度〜１度であってもよい。

複数の締結具のうちの１つの締結具における類似の形状及びテーパーの対応する凹部と係合しているトルク伝達ドライバーの図である。 複数の締結具のうちの１つの締結具における類似の形状及びテーパーの対応する凹部と係合しているトルク伝達ドライバーの図である。 複数の締結具のうちの１つの締結具における類似の形状及びテーパーの対応する凹部と係合しているトルク伝達ドライバーの概略図である。 複数の締結具のうちの１つの締結具における類似の形状及びテーパーの対応する凹部と係合しているトルク伝達ドライバーの図である。

トルク伝達ドライバーの側面図である。

図２のトルク伝達ドライバーの端部図である。

図２の４−４の断面線に沿ったトルク伝達ドライバーの断面図である。

図４の断面図による詳細図である。

図２の４−４の断面線に沿ったトルク伝達ドライバーの代替的な一断面図である。

図６の断面図による詳細図である。

締結具の頭部の上面図である。

図８の締結具の部分断面図である。

図９の１０−１０の断面線に沿った締結具の断面図である。

図２の４−４の断面線に沿った代替的な一断面図である。

図２の４−４の断面線に沿った代替的な別の断面図である。

本開示の代替的な締結具の斜視図である。

図２のトルク伝達ドライバーの詳細図である。

本開示の代替的なトルク伝達ドライバーの詳細図である。

ここで図１Ａ〜図１Ｄを参照すると、異なる凹部サイズ４２、４４、４６を有する複数の締結具３２、３４、３６における類似の形状及びテーパーの対応する凹部と係合しているトルク伝達ドライバー２０の図が示されている。図１Ａ〜図１Ｄに示すような、ビットのテーパー状駆動面は、第１の締結具３２における第１のサイズの凹部４２と係合するように動作可能な第１のテーパー部分５２と、第２の締結具３４における第２のサイズの凹部４４と係合する第２のテーパー部分５４と、第３の締結具３６における第３のサイズの凹部４６と係合するように動作可能な第３のテーパー部分５６とを有することができる。図１Ｄに示すように、この本出願では、第３の締結具３６の第３のサイズの凹部４６は、第２の締結具３４の第２のサイズの凹部４４よりも大きく、第２の締結具３４の第２のサイズの凹部４４は、第１の締結具３２の第１のサイズの凹部４２よりも大きい。従って、トルク伝達ドライバー２０は、２つ以上のサイズの締結具を有効に駆動する。図１Ａ〜図１Ｄに示されているトルク伝達ドライバー２０は、３つの異なるサイズの締結具凹部と有効に係合するとともにこれらの締結具凹部を駆動するが、トルク伝達ドライバー２０は、所望の複数の締結具凹部サイズ及び締結具サイズに適合させることができる。通常、トルク伝達ドライバーは、以下で論じるように、凹部又は凸部等の２つ〜４つの異なる締結具の駆動面と有効に係合するとともにこれらの締結具の駆動面を駆動することができる。

図２に示されているようなトルク伝達ドライバー２０は、第１の端部分６２及び第２の端部分６４を有する本体６０を備える。第１の端部分６２は、所望に応じて、動力ドライバー、手動式ドライバーハンドル、ドリルモーター又は他のトルク発生源等のトルク発生源からトルクを受けて伝達する。図２及び図３に示すように、第２の端部分６４は、第１の端部分６２に対向しており、図２においてＡとして示されている回転軸の周囲に一連の６つのローブ７０及びトラフ７２を有する成形テーパー状ビット６６を有する。６つのローブ７０及びトラフ７２は、図２に示されているように、回転軸から１５度〜４５度のテーパー角度θを有して回転軸の周囲に対称的に配置されている。一適用形態において、テーパー角度θは約３５度である。あるいは、テーパー角度は約４０度である。更に別の適用形態において、テーパー角度は２５度〜４０度で選択された角度である。

図３及び図４に示されているようなトルク伝達ドライバー２０は、６ローブドライバーである。一代替形態では、トルク伝達ドライバー２０及び対応する締結具は、図１１における断面の例によって示されている５ローブトルク伝達システムであってもよく、又は、図１２における断面の例によって示されている４ローブトルク伝達システムであってもよい。一適用形態において、約０．０３９インチ（１．０ミリメートル）未満のねじ大径を有する小さな締結具が４ローブトルク伝達システムを用いることができる。あるいは、約０．０６３インチ（１．６ミリメートル）未満のねじ大径を有する小さな締結具が４ローブトルク伝達システムを用いることができる。別の適用形態において、約０．０３９インチ（１．０ミリメートル）未満のねじ大径を有する小さな締結具が５ローブトルク伝達システムを用いることができる。更に別の代替形態では、約０．０６３インチ（１．６ミリメートル）未満のねじ大径を有する小さな締結具が５ローブトルク伝達システムを用いることができる。

図４に示す断面等の、テーパー状ビット６６の任意の断面において、各ローブ７０の最外の先端がローブ外径７４を形成し、各トラフ７２の底が内径７６を形成する。ローブ外径７４の半径と内径７６の半径との差は、ローブ高さ７８である。更に、各ローブは幅８０を有する。ビット６６が第２の端部に向かってテーパー状になっているため、各ローブはテーパー高さ及びテーパー幅を有する。各テーパー状ローブについて、ローブの幅対高さの比は、各ローブが軸に沿ってテーパー状になっているため、各ローブごとに実質的に同一のである。

本体６０は、動力ドライバー等のトルク発生源内に取り付けられるように又は別様にトルク発生源と係合する長さ及び断面サイズを有する六角形シャンクとすることができる。例えば、共通の用途において、本体は５／１６インチの六角形断面を有することができる。あるいは、本体は１／４インチの六角形断面を有してもよい。本体６０は、用途に必要とされるトルク発生源に対応して所望に応じて任意の断面形状及び断面サイズを有することができる。あるいは、本体は、トルク発生源における対応する係合部を収納するソケット（図示せず）を有してもよい。

図３〜図５の例では、各ローブ７０と各ローブ７０の少なくとも片側のトラフ７２との間の遷移部は、遷移外径９４と遷移内径９６との間に延在する駆動側面遷移部８２を形成する。駆動角度αは、図５に示されているように、駆動側面遷移部８２と、回転軸Ａから延在するとともに遷移内径９６に対して接線方向にある半径ライン９８との間で測定されたものである。駆動側面遷移部８２は、対応する締結具面と係合してドライバーから締結具にトルクを伝達する。駆動側面遷移部は通常、ローブ高さの約２０％〜６０％である。あるいは、駆動側面遷移部は、ローブ高さの約１０％〜８０％である。更に別の代替形態では、駆動側面遷移部は、ローブ高さの約２０％〜４０％である。図５に示されているように、駆動側面遷移部８２は、０度〜５度の駆動角度αを形成する。あるいは、図６及び図７に示すように、各ローブと各ローブ７０の少なくとも片側のトラフとの遷移部は、駆動角度αが０度〜−１０度である、負の駆動角度を有する駆動側面遷移部８２を形成する。一用途において、駆動角度αは、−２度〜−１０度である。あるいは、駆動角度αは、−３度〜−１０度である。更に別の代替形態において、駆動側面遷移部は、０度〜−３度の駆動角度を形成してもよい。本明細書において用いるように、正の駆動角度は、外側に傾斜した駆動側面遷移面として規定され、そのため、この面から垂直に延在する線は、内径７６の外側に向かって方向付けられる、すなわち内径７６から離れる。逆に、負の駆動角度は、内側に傾斜した駆動側面遷移面として規定され、そのため、この面から垂直に延在する線は、内径７６の内側に向かって方向付けられる、すなわち内径７６に向かう。ゼロ度の駆動角度は、ローブ内径及び／又はローブ外径の接線に対して平行な駆動側面遷移面に対して垂直な線を提供する。通常、締結具駆動角度は、面対面の接触を提供するようにビット駆動角度とほぼ同一のである。あるいは、締結具駆動角度は、所望に応じて締結具とドライバーとの間のクリアランスに対処するようにビット駆動角度よりも大きくても小さくてもよい。

テーパー付きドライバー２０は、雄雌係合した、締結具における対応する駆動面を駆動する。上記で説明され、図８〜図１０に示されているような一適用形態において、締結具３６は、駆動端部分８６及びリード端部分８８を有する。駆動端部分８６は、トルク伝達ドライバーと係合し、リード部分８８は、例えばねじ山によって、締結具を締結させるように動作可能である。駆動端部分８６は、回転軸から１５度〜４５度のテーパー状駆動面γを有する一連の５つ又は６つの締結具ローブ９０及び５つ又は６つの締結具トラフ９２を回転軸の周囲に有する駆動面４０を有する。締結具ローブ９０及び締結具トラフ９２は、ドライバーにおける類似の形状及びテーパーの対応する駆動面と係合する。各締結具ローブ９０は、ローブの幅対高さの比が一定である、テーパー高さ及びテーパー幅を有する。締結具凹部において、ローブ９０は、ドライバーにおけるドライバートラフ７２と係合するように凹部内に突出している。同様に、ドライバーにおけるドライバーローブ７０は、締結具凹部における締結具トラフ９２と係合する。

図１３に示されているような別の代替形態において、締結具の駆動面４０は、ドライバー（図示せず）における対応する凹部と係合する４つ、５つ又は６つのローブ及び４つ、５つ又は６つのトラフの凸部を有する。図９に示されているような締結具における凹部に対応する、ドライバービットの駆動面を記載する本適用形態における説明及び参照が、図１３に示されているような締結具における凸部としての駆動面にも当てはまることが意図される。同様に、図９に示されているような締結具における凹部の駆動面を記載する本適用形態における説明及び参照が、図１３に示されているような締結具における駆動凸部に用いる、ドライバーにおける凹部の駆動面にも当てはまる。

ローブ及びトラフは、少なくとも、図９において「Ｐ」として特定されている底部平面へと、凹部内へテーパー状になっている。本明細書で用いられる場合の底部平面Ｐは、対応するドライバーが凹部に挿入可能であるおよその深さである。底部平面Ｐの下では、凹部の底部は円錐形、半球形、半球状、平坦、又は、凹部を形成する、所望に応じて任意の他の弧状若しくは傾斜形状とすることができる。底部平面Ｐから、凹部の断面ローブ状形状は、テーパー角度γを有する締結具凹部の頂部に向かって外側にテーパー状になっている。凹部のテーパー角度γは、ドライバーのテーパー角度θとほぼ同一のとすることができる。あるいは、凹部のテーパー角度γは、製造公差のためにドライバーのテーパー角度θよりも僅かに大きくてもよい。別の代替形態において、凹部のテーパー角度γは、ドライバーのテーパー角度θよりも０．５度〜５度大きくてもよい。一例として、公称上、凹部のテーパー角度γ及びドライバーのテーパー角度θが３５度である場合、凹部のテーパー角度γは３５度〜３６度に規定されてもよく、ドライバーのテーパー角度θは３４度〜３５度に規定されてもよい。しかしながら、凹部のテーパー角度γ及びドライバーのテーパー角度θは、所望に応じて回転軸から１５度〜４５度の任意の角度であってもよい。

１つのトルク伝達ドライバー２０が複数の異なるサイズの締結具３２、３４、３６を駆動する、締結システムを提供することができる。テーパー付きドライバー２０は、同一のサイズのビット６６を有する、２つ以上の異なるサイズの締結具を駆動することができる。図１Ａ〜図１Ｄの例では、テーパー状ビットの先端部分は、第１のテーパー部分５２を形成する断面サイズを有する。第１のテーパー部分５２は、第１のテーパー部分のサイズに対応する締結具と係合する。第２のテーパー部分５４は、第１のテーパー部分よりも大きい断面サイズを有するテーパー状ビットの或る位置において第１のテーパー部分５２に隣接することができる。第２のテーパー部分５４は、第２のテーパー部分のサイズに対応する締結具と係合する。同様に、第３のテーパー部分５６は、第３のテーパー部分のサイズに対応する締結具と係合する第２のテーパー部分５４に隣接する。例えば、１つのドライバーを、対応サイズの６ねじ、８ねじ及び１０ねじを駆動することができ、その場合、ビットの第１のテーパー部分５２を♯６ねじに適合させ、第２のテーパー部分５４を♯８ねじに適合させ、第３のテーパー部分５６を♯１０ねじに適合させる。他の代替形態において、１つのドライバーを、対応サイズの８ねじ、１０ねじ及び１２ねじを駆動するように適合させることができ、別のドライバーを、対応の１／４インチねじ、５／１６インチねじ及び３／８インチねじを駆動することができる。あるいは、ドライバーを、ドライバーに対応する、サイズが♯０の締結具及び♯１の締結具又はサイズがより小さい締結具等、複数の小さな締結具を駆動することができる。ドライバーを、所望に応じて２つ以上の連続サイズの対応締結具を駆動することができる。

１つのドライバー２０が、異なるサイズの複数の締結具３２、３４、３６を駆動する場合、各締結具はドライバーに対応する駆動面４０を有しており、そのため、異なるサイズの駆動面は、サイズ及び形状が実質的に同一のである少なくとも１つの断面を有する。具体的には、図１Ａ〜図１Ｄを参照すると、底部平面Ｐにおける凹部４２、４４、４６の断面のサイズ及び形状は、所望の駆動ビット６６と対応する各締結具に関してほぼ同一のである。更に、第２の端６４における、ドライバー２０の対応する断面サイズ及び断面形状は、底部平面Ｐにおける締結具サイズ及び締結具形状とほぼ同一のである。或る用途の場合、凹部に対するドライバーの挿脱を容易にするために、第２の端部６４における、ドライバー２０の断面サイズ及び断面形状は、底部平面Ｐにおける締結具サイズ及び締結具形状よりも小さい。あるいは、第２の端６４における、ドライバー２０の断面サイズ及び断面形状は、底部平面Ｐにおける締結具サイズ及び締結具形状よりも僅かに大きく、そのため、ドライバーと締結具との間の干渉により、締結具がドライバーに解放可能に固定され、それによって、組付け作業者が締結具をドライバーに対して保持する必要がない。

締結具の駆動面及び対応して構成されたビット駆動面は、締結具の駆動面が、対応するビット駆動面と、ドライバービットから締結具にトルクを良好に適用させるのに十分な係合深さだけ係合する。例えば、約０．０３９インチ（１．０ミリメートル）未満のねじ大径を有する小さな締結具は、０．０１０インチ（０．２５ミリメートル）未満の、駆動面の有効な係合深さを有することができる。約０．２３６インチ（６．０ミリメートル）を超える大きなねじ大径を有するような、より大きな締結具の場合、有効な係合深さは、０．０６インチ（１．５ミリメートル）以上とすることができる。

或る特定のより大きな締結具の用途の場合、テーパー状締結具の駆動面及び対応するドライバーは、従来の冷間頭部成形技法及び／又は加工技法を用いて製造することができる。しかしながら、より小さな締結具は、高い精度を必要とする傾向がある。一適用形態では、締結具の駆動面は、型押しによって締結具に印象加工又はエンボス加工される。約０．０３９インチ（１．０ミリメートル）未満のねじ大径を有するか、又は代替的に、約０．０６３インチ（１．６ミリメートル）未満のねじ大径を有する小さな締結具の場合のような、或る特定の用途の場合、ドライバーは、放電加工（ＥＤＭ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）又は電解加工（ＥＣＭ：ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）によって作製することができる。或る特定の適した幾何学形状のためにホッビングを用いることもできることが意図される。

本トルク伝達ドライバーは、用途の所望に応じて鋼製又はアルミニウム製とすることができる。一代替形態において、鋼は、焼入性及び強度の所望に応じて、ＡＩＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：アメリカ鉄鋼協会）のＳ２、６１５０、８６５０、８６６０、若しくは他の工具鋼組成又は合金鋼組成等の中炭素鋼である。中炭素鋼は、ドライバーが作製された後で硬化することができる。トルク伝達ドライバーが形成された後、鋼ドライバーは、５８−６２ＨＲＣの硬度まで硬化することができる。あるいは、鋼製ドライバーは、６２ＨＲＣを超える硬度まで硬化してもよい。

上述のように、例えば、図３に示すドライバーのローブ７０は、ビット６６がテーパー状になっているため、テーパー状になっている。これらの実施形態では、断面ビット（図２〜図４を参照）のサイズが縮小しても、トラフ７２に対するローブ７０の比率は、実質的に同一のままである。ローブがテーパー状になっているため、図１４Ａに「ＦＲ」として概略的に表されている、締結具からドライバーローブに対してかけられる反力は、リフト角度βを有する。反力ＦＲは、締結具の駆動時にドライバー２０を浮き上がらせるとともに締結具凹部へのドライバーの係合を浅くさせる方向に、図１４Ａに「ＦＶ」として概略的に表されている、ドライバー軸に沿った成分を有する。この作用は、成分力ＦＶに対向する力が加えられない場合、駆動トルクが増加するとともに成分力ＦＶが増加するため、ドライバーは、締結具凹部から離れる方向に浮き上がる可能性があり、また、幾つかの例において、ドライバーは、締結具凹部から離脱するほど浮き上がる可能性があることから、「カムアウト」として知られている。

現時点で開示されている締結具システムは、カムアウトを阻止し、或る特定の用途の場合、カムアウトを引き起こす力を更に低減させることが望まれ得る。図１４Ｂに示されている一例において、ドライバー６６'の駆動面１０２は変更することができ、その一方、従動面１０４は前述したようにテーパー状とすることができる。製造公差に応じて、駆動面１０２は、図１４Ｂに示されているように、ドライバーの回転軸に対して実質的に平行にして、リフト角度βをゼロ度又はゼロ度近くに低減させることができる。一代替形態において、駆動面１０２におけるリフト角度は、０度〜２度であり得る。リフト角度は、トルクがドライバーにより締結具に加えられたときにドライバーにかかる垂直力の量を減らすように選択することができる。トルク要件が高まるにつれ、リフト角度がゼロ度に又はゼロ度近くになることが望ましい場合がある。低トルク構成では、リフト角度は、用途によって左右されるほど大きく制約される必要はない場合がある。駆動側面の角度がほぼゼロ度である、図１４Ｂに示されている構成では、ドライバーを用いて対応する凹部を有する締結具を締め付けると、リフト角度βがゼロ近くになることで、締結時のカムアウトの可能性が低減する。図１４Ｂに示されているドライバーを用いて締結具を緩める場合、締結具の取外しを促す、従動面１０４のリフト角度は、ゼロよりも大きいものとすることができる。締結具は、締結具の取付け及び取外しのための別個のドライバーを受容するように設計することができ、これは不正防止用途向けに望まれ得る。

図１４Ｂに示されているドライバー６６'により、締結具凹部におけるローブの対応する駆動側面のテーパーを少なくすることが可能になり、これにより、締結具のローブの材料の量が増加することで、締結具がより強度のあるものとなる。締結具ローブの材料が付加されることで、ドライバーと締結具との間のトルクの差の量をより僅差にし、カムアウトを阻止することに更に役立つとともにドライバーの用役を高めることができる。

本発明を図面及び上記の記載において詳細に図示及び記載してきたが、本発明は、特徴が限定的ではなく例示的であるとみなされるべきであり、専ら好ましい実施形態が示されているとともに記載されていること、また、本発明の趣旨内にある全ての変形及び変更が添付の特許請求の範囲及びその均等物によって保護されることが望まれることが理解される。

Claims (9)

1. トルク伝達ドライバーであって、
   第１の端部分及び第２の端部分を有する本体を備え、
   前記第１の端部分は、トルク発生源からトルクを受けて伝達し、
   前記第１の端部分に対向する前記第２の端部分は、異なるサイズの複数の締結具における形状に対応するビットを有し、
   前記ビットは、前記トルク伝達ドライバーの回転軸の周囲に、交互になっている複数のドライバーローブおよびドライバートラフと、第１のトルク方向に対応する複数の駆動面とを含み、前記複数の駆動面のそれぞれは、対応するテーパー状締結具面と２度未満のリフト角度で係合し、
   前記複数の駆動面のそれぞれは、各ドライバーローブと、各ドライバーローブの少なくとも片側におけるトラフとの間に延在し、かつ対応する締結具面と係合する駆動側面遷移部を含み、前記駆動側面遷移部における駆動角度は、−２度〜−１０度である、トルク伝達ドライバー。
2. トルク伝達ドライバーであって、
   第１の端部分及び第２の端部分を有する本体を備え、
   前記第１の端部分は、トルク発生源からトルクを受けて伝達し、
   前記第１の端部分に対向する前記第２の端部分は、異なるサイズの複数の締結具における形状に対応するビットを有し、
   前記ビットは、第１のトルク方向に対応する駆動面を含み、該駆動面は、対応するテーパー状締結具面と２度未満のリフト角度で係合し、
   前記駆動面は、前記トルク伝達ドライバーの回転軸に対してほぼ平行であり、
   前記ビットは、前記駆動面と、第２のトルク方向に対応する従動面とを有する複数のドライバーローブを含み、
   前記従動面のリフト角度が前記駆動面のリフト角度よりも大きい、トルク伝達ドライバー。
3. 前記ビットは、第２のトルク方向に対応する従動面を有する、請求項１に記載のトルク伝達ドライバー。
4. 前記従動面が連続的にテーパー状になっている、請求項２または３に記載のトルク伝達ドライバー。
5. 前記複数の駆動面は、前記トルク伝達ドライバーの回転軸に対してほぼ平行である、請求項１に記載のトルク伝達ドライバー。
6. 前記複数のドライバーローブが、前記複数の駆動面と、第２のトルク方向に対応する従動面とを有する、請求項５に記載のトルク伝達ドライバー。
7. 前記駆動面と、対応する前記従動面との間の距離は、前記ビットのテーパーに沿って短くなる、請求項２または３に記載のトルク伝達ドライバー。
8. 前記ビットの前記テーパーのサイズは、前記対応する締結具凹部の前記テーパーのサイズとは異なる、請求項７に記載のトルク伝達ドライバー。
9. 前記リフト角度は、０度〜１度である、請求項１から８のいずれか一項に記載のトルク伝達ドライバー。

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