JPH05209295A - トルクを伝達する作業面を備えた工具および該工具の製作方法 - Google Patents

トルクを伝達する作業面を備えた工具および該工具の製作方法

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JPH05209295A
JPH05209295A JP4191707A JP19170792A JPH05209295A JP H05209295 A JPH05209295 A JP H05209295A JP 4191707 A JP4191707 A JP 4191707A JP 19170792 A JP19170792 A JP 19170792A JP H05209295 A JPH05209295 A JP H05209295A
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tool
friction material
layer
working surface
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Robert Hoy
ロバート・ホイ
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Bera Werk Hermann Buerunaa & Co GmbH
BERA WERK HERMANN BUERUNAA GMB
Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
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Bera Werk Hermann Buerunaa & Co GmbH
BERA WERK HERMANN BUERUNAA GMB
Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルクの伝達を最適に行う工具の伝達面を提
供することおよびこのような工具の製作方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 本発明による工具は，ワークピースとの当接
によりトルクを伝達する作業面（５）を有し，該作業面
には金属埋封により固定された水晶および／またはダイ
ヤモンドのチップのような金属材料または鉱物材料から
なる摩擦材料の粒子（８）が設けられており，またトル
クを伝達する作業面を最適に形成するために，該作業面
は摩擦材料の粒子（８）を埋封層（９）で表面上に付着
させるためのみの電気めっき金属基層（７）であって，
あとで該摩擦材料粒子の固定のために該埋封層（９）が
同様に電気めっきされ，ここで基層（７）の厚さ（ｘ）
が埋封層（９）の厚さより小さくまた埋封層（ｙ）の厚
さが摩擦材料の粒子（８）の粒径より小さくなっている
ところの該電気めっき金属基層（７）を特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主請求項の前文に記載の
工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】トルクを伝達するための工具として種々
の形状の作業端部を有するスクリュードライバビットが
既知である。それらの形状に応じて，溝付ねじ，フィリ
ップスねじまたは六角ソケットねじがねじ込み可能であ
る。十分なトルクを伝達することが可能であるという前
提を満足させるために，原則としてねじ回しブレードの
製作のためには合金鋼のみが使用されている。防食保護
をするために，作業端部に黒皮を形成して保護してもよ
くまたは電気めっき浴内でニッケルクロームコーティン
グを行ってもよい。このような保護手段の耐久性はしば
しば不十分なことがある。電気めっきを行うと，作業端
部が水素脆化割れを示す危険性さえある。さらに作業端
部がねじヘッドなどから滑って外れるという危険性も考
えられ，これは表面構造によるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はトルク
を伝達するための当該タイプの工具の作業面を最適な形
態で形成することおよびこのような工具の製作方法を提
供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的は本発明により
請求項１に記載の工具および請求項５に記載の方法によ
り達成される。従属項はさらに他の利点を含んでいる。
【０００５】このような設計の結果として，作業面にま
ず１５μｍの範囲内の厚さを有するたとえばニッケルの
ような硬質基層からなる金属被膜が設けられる。電気め
っきにより付着されるこのニッケル層は金属の硬さの面
でトルクを伝達するときにある程度摩耗を減少しまた表
面をとくに腐食から保護することにもなる。ニッケル層
の厚さを約１５μｍとすることは欠陥となる作業面の水
槽脆化割れが発生しないという驚くべき効果が予想され
る。したがって工具を苛酷に使用しても長い有効寿命が
保証される。さらに作業端部がワークピースの駆動開口
から飛び出したり滑り出したりすることを防止するため
に，摩擦材料の粒子を表面上に支持するためのみの電気
めっき金属基層とおよびそれに続く摩擦材料の粒子のた
めの同様に電気めっきされた埋封層とが設けられてい
る。この場合この寸法は，基層の厚さが埋封層の厚さよ
り小さくまた埋封層の厚さが摩擦材料の粒子の粒径より
小さいように選択される。ねじ回しの場合における作業
面の線接触の代わりに，この場合にはトルクの増大とと
もに次第に面接触が得られ，この場合埋封層から突出し
ている摩擦材料の粒子の部分がワークピースの駆動と共
に食い込み形状ロックを形成することになる。ワークピ
ースがねじとして形成されているとき，このことは，作
業面がある程度ねじヘッドの溝の壁内にそれ自身食い込
むことたとえば作業端部全体のより硬い層（ニッケル）
により制約される制限深さまで食い込むことを意味す
る。作業面にかかる面荷重は最適化されるので，ねじの
サイズに応じて最適トルクの伝達が可能である。この場
合摩擦材料の粒子が均等硬さの金属基層（ニッケル）に
当接可能であることにより力が直接作業面に伝達される
ということは，力の伝達上同様に好ましいことである。
摩擦材料の粒子を埋封層とともに付着させると，すみ肉
領域は別として部分的領域において統計的に摩擦材料の
粒子からなる単粒子層が形成されることは驚くべきこと
である。作業面の力伝達領域においては，これは摩擦材
料の粒子の単一層に対応する。（約３／１００ｍｍだ
け）仕上寸法より小さい寸法にしなければならないこと
により作業面がこうむる安定性の減少は対応する被膜に
より補償され，したがって安定性の減少に関しては全く
不利がない。基層および埋封層に対してニッケルまたは
第１族ないし第８族の合金を使用することが有利である
ことがわかった。このとき基層を約１−１００μｍの厚
さに形成しかつ３ないし５００μｍの範囲の粒径を選定
することが可能である。粒径が比較的小さいので，摩擦
材料の粒子からなる被膜は人の目には作業面の陰影をつ
けた領域として見える。作業端部の種々の方向を向く面
および場合により種々の構造を有する面に粒子を電気め
っき浴槽内で付着させる変更態様が存在することがわか
った。この場合には他の領域よりもすみ肉部内のほぼ半
径方向内側を向く作業面上においてより多くの粒子の集
積が得られることになる。さらに駆動先端部の旋盤加工
によりリブの周縁側にはほぼ波形の跡が残り，これと同
時にその谷部内に粒子のより大きい集積が発生する。こ
れらはすべて，十字溝を有するねじの場合に作業端部か
ら滑って外れるのを防止する安定した座を形成するよう
に作業端部に働くものである。しかしながら埋封層は常
に摩擦材料の粒子の粒径より小さい厚さを有している。
この場合粒径は特定の用途に応じて異なり；粒径が大き
くなればなるほど「カム係合効果」はいっそう低下す
る。さらに，摩擦材料の粒子を含む層を付着させたとき
作業端部は不当な加熱を受けないので，作業端部の強度
は維持されたままとなることもまた強調されるべきであ
る。このような加熱はろう付により摩擦材料の粒子を塗
布する既知の方法（たとえばドイツ特許公開第３８２９
０３３号）の場合には発生する。代替方法は摩擦材料の
粒子を作業面内に圧入することからなる。この場合には
粒子は作業面の領域内で材料内にアンカーされることに
なる。力を伝達するときに摩擦材料の粒子にかかる荷重
は同様にアンカーの方向に働き，したがってこの荷重は
摩擦材料の粒子の抜け出しをおさえることになる。工具
は，まず金属基層が作業面に電気めっきされる方法で製
作される。次に基層に対し表面被膜となる金属材料また
は鉱物材料からなる摩擦材料の粒子の電気めっき埋封に
よる埋封層内への付着が行われ，該埋封層は相互に並ん
で配置された摩擦材料の粒子の間の隙間をそれらの高さ
の一部分まで充填する。このとき埋封層の上に突出する
領域により，摩擦材料の粒子は力の伝達の際に対応する
材料の駆動面内にかみ合いをなしかつワークピースのと
くに良好な駆動を確保しかつ作業端部がワークピースか
ら飛び出すのを防止する。代替態様として，埋封層を電
着した後に該埋封層内に結晶粒子を圧入することもまた
可能であろう。以下に本発明の一実施態様を図１ないし
５により説明する。
【０００６】
【実施例】ねじ回し１の形で形成された工具はハンドル
２を有し，該ハンドル内にブレード３が挿入されてい
る。ブレードの作業端部４が示すように，このねじ回し
１はフィリップスねじをねじ込むためのものである。断
面が十字形に形成されたこの作業端部４は等角間隔に離
して配置された４つのリブ１２とおよびスロットまたは
すみ肉部１１とにより形成され，該すみ肉部１１の壁は
作業面５を形成し，該作業面によりねじ回しまたはその
作業端部４はフィリップスねじの十字溝付ヘッドに作用
することになる。
【０００７】作業端部４の防食保護および最適トルク伝
達を得るために，作業端部４は多層被膜６を有する。作
業面５上に直接電気めっき基層７が存在する。該基層７
はニッケルまたは第１族ないし第８族の金属からなりか
つ約５μｍの厚さｘを有する。基層７の厚さはさらに１
ないし１００μｍの範囲であってもよい。基層は摩擦材
料８の粒子を形成するダイヤモンドチップを付着させる
働きをなし，該摩擦材料の粒子８はあとから同様に電気
めっきで付着された埋封層により作業面５に付着され
る。埋封層９に対しても同様にニッケルが選択される。
埋封層９は相互に並べて配置された摩擦材料の個々の粒
子間の隙間をそれらの高さの一部分まで充填する。この
埋封層の表面は摩擦材料の粒子８の領域において僅かに
引上げられ，このことはさらに前記粒子のアンカー固定
を改善することになる。図３から基層７の厚さｘが埋封
層９の厚さｙより小さいことがわかる。厚さｙは厚さｘ
のほぼ２倍に対応する。図３からさらに，基層７上に直
接当接する摩擦材料の粒子８の粒径が厚さｙより大きい
ことがわかる。このようにして埋封層９から突出するセ
クション１０が形成される。図示の実施態様において
は，粒径は約５０μｍである。しかしながら用途に応じ
て，３ないし５００μｍの範囲の粒径を選択可能であ
る。しかしながら粒径は埋封層９の厚さｙより常に大き
くしなければならない。
【０００８】とくに摩擦材料の粒子８がその中に一部分
だけ埋封されるところの該埋封層９を電着したとき，谷
底の領域を除き一部の領域上では統計的に単粒子層とみ
なされる摩擦材料の粒子８の層が形成される。１層ごと
の付着はダイヤフラム壁により分けられた浴槽の３つの
セクション内で約７５ミリアンペアを有する電気めっき
浴内で行われる。
【０００９】トルクの伝達が開始されるとき，作業面は
はじめにねじの駆動面に対し線接触をなしている。トル
クが大きくなると，たとえばねじをさらにねじ込むこと
によりまたはねじを締め付けることにより線接触は面接
触に移行し，これにより摩擦材料の粒子８の突出セクシ
ョン１０はねじのスロット壁の材料内に食い込んで単位
面積当たり好ましい力を伝達することになる。このよう
にして，ねじ回し１の作業端部がねじの十字溝から飛び
出すことなく高いトルクが伝達可能である。同時に摩擦
材料の粒子８は基層７に当接しているので，これはトル
クの全体的な最適伝達を行うように働く。個々の隣接す
る摩擦材料の粒子８の間の隙間を充填しかつ摩擦材料の
粒子の高さの一部分まで伸長するところの埋封層９によ
り，一方で摩擦材料の粒子は同様にしっかりとアンカー
される。
【００１０】基層７，摩擦材料の粒子８および埋封層９
からなる被膜６を形成するので，被膜形成後においても
作業端部がなお基準寸法内にあるようにそれに応じて作
業端部４を（約３／１００ｍｍだけ）小さめの寸法に形
成することが必要である。小さめの寸法にすることによ
り当然安定性は低減するが，これは被膜６により補償さ
れる。
【００１１】もし「カム係合効果」が無視されるなら
ば，金属被覆だけでも防食層として働くことができる。
この場合被膜は約１５μｍの厚さｘのニッケル層（基層
７）で形成される。ニッケル層７は同様にねじ回しの作
業端部４の作業面５に電気めっきで付着される。原則と
してこの場合，このような付着工程が当然ねじ回しの寿
命を減少することになる水素脆化割れを発生させないこ
とに注目すべきである。
【００１２】摩擦材料の粒子を種々の方向を向きかつ種
々の形状に形成された面に付着させる変更態様が図４お
よび５からはわかるであろう。図４はとくに，摩擦材料
の粒子８がすみ肉部内のほぼ半径方向を向く作業面５上
に集積し，この集積はリブの周縁面の方向に次第に減少
していることを示している。
【００１３】もし先端部分の作業点が旋盤加工素材を円
錐台形状にテーパを付けた端部に形成することにより得
られた場合，加工後に顕微鏡でのぞくと，リブ１２は加
工溝により形成されたほぼ波形の形状を有している。こ
の場合摩擦材料の粒子８の集積は山部１２″よりも谷部
１２′において多くなっている。これがねじの十字溝内
での作業端部４のとくに安定した座を形成しかつ作業端
部４の十字溝からの飛出しに対し著しく抵抗している。
【００１４】例示の実施態様においては，フィリップス
ねじ用のねじ回しの作業面に関して示してきた。ねじ回
し先端部の作業面をそれらの形状とは無関係に同様に形
成することは可能である。さらにアレンキー，リングレ
ンチ，オープンジョーレンチなどの作業面を同様に処理
することも可能であろう。
【００１５】上記の明細書，図面および特許請求の範囲
に開示された本発明の特徴は，個々におよび任意の組合
せにおいて重要であってもしいずれかが不足しても本発
明の効果を減少させるものである。開示されたすべての
特徴は本発明に対し基本的なものである。したがって，
対応する／添付の優先書類（事前出願のコピー）の開示
もまたすべて本出願の開示内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィリップスヘッドねじ用のねじ回しとして形
成された工具のほぼ実物大の全体図である。
【図２】ねじ回しブレードの作業端部の拡大図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにより示す部分の拡大
図である。
【図４】作業端部の拡大断面図である。
【図５】作業端部のスロットにより形成されたリブの領
域における部分縦断面図である。
【符号の説明】
１ 工具 ５ 作業面 ７ 電気めっき金属基層 ８ 摩擦材料の粒子 ９ 電気めっき埋封層 ｘ 基層の厚さ ｙ 埋封層の厚さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ホイ ドイツ国、デー−5620・ヴェルバート・ 15、エルバーフェルダーシュトラッセ・ 171

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワークピースとの当接によりトルクを伝
    達する作業面を備えた工具であって，該作業面が金属埋
    封により固定された水晶および／またはダイヤモンドの
    チップのような金属材料または鉱物材料からなる摩擦材
    料の粒子が設けられたところの該工具において：摩擦材
    料の粒子（８）を表面上に付着させるためのみの電気め
    っき金属基層（７）であって，該付着後に該摩擦材料粒
    子の固定のために埋封層（９）が同様に電気めっきさ
    れ，ここで基層（７）の厚さ（ｘ）が埋封層（９）の厚
    さより小さくまた埋封層の厚さ（ｙ）が摩擦材料の粒子
    （８）の粒径より小さいところの該電気めっき金属基層
    （７）を特徴とするトルクを伝達する作業面を備えた工
    具。
  2. 【請求項２】 基層（７）および埋封層（９）がニッケ
    ルまたは第１族ないし第８族の金属からなることを特徴
    とするとくに請求項１の工具。
  3. 【請求項３】 基層（７）が１ないし１００μｍであり
    また粒径が３ないし５００μｍであることを特徴とする
    とくに前出請求項のいずれかの工具。
  4. 【請求項４】 ワークピースとの当接によりトルクを伝
    達する作業面を備えた工具であって，該作業面が金属埋
    封により固定された水晶および／またはダイヤモンドの
    チップのような金属材料または鉱物材料からなる摩擦材
    料の粒子が設けられたところの該工具において：作業面
    に圧入された摩擦材料の粒子を特徴とするトルクを伝達
    する作業面を備えた工具。
  5. 【請求項５】 まず金属基層（７）が作業面（５）上に
    電気めっきされ，次にその上に表面付着層として摩擦材
    料の粒子（８）が付着され，ここで前記摩擦材料の粒径
    が基層（７）の厚さ（ｘ）より大きくまた電気めっき埋
    封層（９）が相互に隣接する摩擦材料の個々の粒子
    （８）間の隙間を該粒子の高さの一部まで充填すること
    を特徴とする工具の製作方法。
JP4191707A 1991-07-02 1992-06-25 トルクを伝達する作業面を備えた工具および該工具の製作方法 Pending JPH05209295A (ja)

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