KR20000062218A - 드라이버, 패스너 및 성형 공구 - Google Patents

드라이버, 패스너 및 성형 공구 Download PDF

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KR20000062218A
KR20000062218A KR1019990059585A KR19990059585A KR20000062218A KR 20000062218 A KR20000062218 A KR 20000062218A KR 1019990059585 A KR1019990059585 A KR 1019990059585A KR 19990059585 A KR19990059585 A KR 19990059585A KR 20000062218 A KR20000062218 A KR 20000062218A
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존비. 와그너
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와그너, 존 비.
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    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B15/00—Screwdrivers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B23/00—Specially shaped nuts or heads of bolts or screws for rotations by a tool
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Abstract

패스너 구동 시스템 등을 위한 토크 전달 또는 결합 구조물에서, 외부 형상 및 내부 형상을 각각 갖는 구성 요소들은 축을 갖는 본체를 포함하고, 상기 본체는 외주벽에 의해 한정되는 개조된 다각형 단면을 갖는다. 외주벽 내에 위치한 다각형 중심부는 개조된 다각형 단면의 면적보다 더 작은 면적을 갖는다. 외주벽의 일부분을 형성하는 구동 벽은 인접 단부의 평면 상에서 다각형 중심부로부터 말단부로 외측으로 연장된다. 외주벽의 또 다른 부분을 형성하는 제1 외부 벽은 소정 각도로 구동 벽의 말단부에 결합하는 인접 단부와, 외주벽 상에서 끝나는 말단부를 구비한다. 본 시스템은 패스너 드라이버, 스레드 패스너 및 패스너 내에 리세스를 형성하는 성형 공구를 포함한다.

Description

드라이버, 패스너 및 성형 공구 {DRIVER, FASTENER AND FORMING TOOL}
본 발명은 패스너 드라이버와 같은 제1 부품이 스레드 패스너와 같은 제2 부품 및 상기 제1 또는 제2 부품들 중 하나에서 개조된 다각형 상호 끼워맞춤부로 리세스를 형성하는 성형 공구와 같은 제3 부품에 구동 토크를 인가하는 구동 시스템에 관한 것이다.
1930년대 후반 및 1940년대 초반에 공장 조립 라인에서 동력 패스너 드라이버가 도입되고 대량 사용됨에 따라, 가장 오래된 기계적 발명품들 중 하나에서 변혁이 일어났다. 그러한 한정된 변화는 동력 패스너 드라이버에 의해 인가된 대량의 토크였다. 지난 10년간 상대적으로 저렴하고 휴대 가능한 동력 패스너 드라이버가 다량 생산됨으로 인해 동력 패스너 드라이버는 모든 직공 기술자들이 입수하여 대다수가 "자가 수리"하여 왔다.
종래 기술에서는 다음과 같이 실제의 동력 드라이버 및 나사의 매개 변수들을 제한하였다. 1) 높은 토크력을 전달할 수 있는 비트(bit) 및 이를 수용할 수 있는 스레드(threaded) 패스너, 2) 높은 토크력을 신뢰성 있게 반복적으로 전달할 수 있는 큰 중심부를 갖춘 드라이버 비트, 3) 낮은 캠-아웃(cam-out)[또는 낮은 록-아웃(rock-out)으로 알려짐]을 받는 드라이버 비트 및 상호 끼워맞춤 스레드 패스너, 및 4) 자화된 비트가 사용되어야 할 필요성 및 그에 수반되는 문제점들이 없는 높은 고정-끼워맞춤(stick-fit)을 이루는 드라이버 및 스레드 패스너 상호 끼워맞춤부(interfit).
본 발명은 동력 패스너 드라이버의 그러한 중요성과 일치되는 패스너 드라이버 비트 및 스레드 패스너를 개시한다.
본 발명의 목적은 본 명세서에서 "개조된 다각형"(modified polygonal)으로서 더 세부적인 실시예들에서는 "개조된 정사각형"(modified square)으로 특징되는 독특하게 기하학적으로 리세스 가공되거나 또는 외부 가공된 헤드 구성을 제공함으로써, 높은 토크력을 수용할 수 있는 스레드 패스너의 헤드로 높은 토크력을 전달할 수 있는 패스너 드라이버 비트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 큰 지지 면적에 의해 지지되는 구동 벽 및 리세스 또는 외부 헤드 내의 큰 중심부에 의해 신뢰성 있게 반복적으로 높은 토크를 스레드 패스너로 전달할 수 있는 패스너 드라이버 비트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 주로 비대칭 구성에 기인한 "캠-아웃"을 최소화하는 패스너 드라이버 비트 및 상호 끼워맞춤 스레드 패스너 리세스 헤드 구성을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 패스너가 구동될 때 패스너와 드라이버 사이의 진동(wobble)을 최소화하는 드라이버 비트 및 상호끼워맞춤 스레드 패스너 구성을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 드라이버 비트 및 스레드 패스너 사이에 "고정-끼워맞춤"을 제공하여 넓게 축방향으로 테이퍼진 정합 벽들에 의해 자화된 비트의 필요성을 제거하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 패스너 드라이버 비트 및 스레드 패스너가 저렴하고 신뢰성 있게 대량 생산될 수 있는 구성을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 패스너가 드라이버 비트에 신속하고 용이하게 부착되고 패스너의 위치로 이송되며 동력 드릴에 의해 삽입되고 소정의 위치로 들어갈 수 있으며, 드라이버 비트가 스레드 패스너로부터 용이하게 해제될 수 있는 드라이버 비트 및 상호끼워맞춤 스레드 패스너를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명을 명확히 도시하기 위해 패스너의 일부분을 일부 절단한 상태로 본 발명의 패스너의 리세스로 삽입되도록 정렬되어 위치한 본 발명의 구동 공구의 일부분을 도시하는 정면도.
도2는 본 발명을 명확히 도시하기 위해 구동 공구 및 패스너의 일부분이 제거된 상태로 완전히 결합된 도1의 구동 공구와 패스너를 도시한 정면도.
도3은 도1의 선 3-3을 따라 나사 헤드의 일부분의 단면을 도시하고, 파단선의 정사각형은 리세스의 "개조된 정사각형"을 도시하기 위해 나사 리세스 상에 중첩되고, 정사각형 구성을 갖는 드라이버에 의해 패스너가 회전될 수 있는 것을 도식적으로 도시한 상부도.
도3a는 도3의 4개 위치의 선 3A-3A를 따라 도시한 단면도.
도3b는 도3의 3개 위치의 선 3B-3B를 따라 도시한 단면도.
도4는 도2의 선 4-4를 따라 나사 헤드 및 드라이버의 일부분의 단면을 보다 명확하게 도시하고, 파단선의 정사각형은 기하학적 정사각형에 대한 본 발명의 "개조된 정사각형"을 보다 명확히 도시하기 위해 중첩되어 도시된 상부도.
도4a는 도4의 4개 위치의 선 4A-4A를 따라 도시한 단면도.
도4b는 도4의 3개 위치의 선 4B-4B를 따라 도시한 단면도.
도5는 본 발명을 보다 명확히 도시하기 위해 헤드의 일부분을 단면으로 도시한 본 발명의 패스너의 일실시예의 측면도.
도6은 도5에 도시된 패스너의 헤드를 선 6-6 상의 화살표의 방향을 따라 도시하고, 파단선의 정사각형은 기하학적 정사각형과 본 발명의 "개조된 리세스"사이의 비교예를 도시하기 위해 나사 리세스 상에 중첩되어 도시된 상부도.
도7은 본 발명에 따라 제조된 단부를 갖는 드라이버의 일실시예를 도시하는 측면도.
도8은 도7에 도시된 드라이버의 일부분을 도7의 선 8-8 상의 화살표의 방향을 따라 도시한 측면도.
도9는 도7에 도시된 드라이버를 선 9-9 상의 화살표의 방향을 따라 도시하고, 파단선의 정사각형은 기하학적 정사각형과 본 발명의 "개조된 다각형"리세스 사이의 비교예를 도시하기 위해 리세스부에 중첩되어 도시된 단부도.
도10은 본 발명의 패스너 헤드 내에 리세스를 형성하는데 사용되는 성형 공구, 펀치 또는 본체를 도시하고, 그 일부분은 본 발명을 보다 명확히 도시하기 위해 단면도로 도시된 측면도.
도11은 도10에 도시된 성형 공구를 선 11-11을 따라 화살표 방향으로 도시하고, 파단선의 정사각형은 전술된 것과 동일한 이유로 패스너 리세스 내에 중첩되고, 성형 공구가 선 11-11에 의해 교차되는 단면도로서 일부분을 도시한 단부도.
도12는 도10에 도시된 성형 공구와 유사한 성형 공구의 일실시예를 도시하고, 성형 공구의 단부의 구성을 잘 도시하기 위해 그 일부분이 절단된 측면도.
도13은 도12에 도시된 성형 공구를 선 13-13을 따라 화살표 방향으로 도시하고, 파단선의 정사각형은 전술된 이유들로 본 발명의 "개조된 정사각형 리세스"상에 중첩되어 도시된 단부도.
도14는 패스너의 일실시예에서 본 발명의 리세스를 형성하기 위해 도12의 성형 공구가 (단면도로 도시된) 다른 성형 공구와 함께 사용되는 방법을 도시한 단면도.
도15는 본 발명의 외부 형태가 도시된 헤드가 형성된 패스너의 또 다른 형태를 도시하고, 헤드의 일부분이 패스너 헤드의 구성을 도시하기 위해 절단되어 도시된 측면도.
도16은 도15의 선 16-16을 따라 화살표 방향으로 도시한 도15에 도시된 패스너의 단부도.
도17은 본 발명의 외부 형상의 구동면을 갖는 너트를 도시하고, 너트의 일부분이 도시를 위해 절단된 측면도.
도18은 선18-18를 따라 도시한 도17에 도시된 너트의 단면도.
도19는 외부 형상을 갖는 헤드를 구비한 패스너를 도시하는 본 발명의 또 다른 용도를 도시하고, 소켓 부재의 상부 리세스로 삽입되는 드라이버를 도시하는 상부 부재를 갖는 본 발명의 구성을 이용하여 리세스가 형성된 다른 단부와 본 발명의 내부 리세스가 형성된 소켓 부재에 의해 구동된 상태를 도시하는 분해 측면도.
도20은 도19의 선 20-20을 따라 도시한 도19에 도시된 소켓의 상부 평면도.
도21은 도19의 선 21-21을 따라 도시한 단면도.
도22는 본 발명의 개조된 형태를 도시하는 리세스를 갖는 패스너의 상부 평면도.
도22a는 도22의 상이한 4개 위치들의 선 22A-22A를 따라 도시한 단면도.
도22b는 도22의 상이한 3개 위치들의 선 22B-22B를 따라 도시한 단면도.
도23은 본 발명의 또 다른 변형예를 도시하는 리세스를 갖는 패스너의 상부 평면도.
도23a는 도23의 상이한 2개의 위치들의 선 23A-23A를 따라 도시한 단면도.
도23b는 도23의 상이한 2개의 위치들의 선 23B-23B를 따라 도시한 단면도.
도24는 본 발명의 또 다른 변형예를 도시하는 리세스를 갖는 패스너의 상부 평면도.
도24a는 도24의 상이한 5개의 위치들의 선 24A-24A를 따라 도시한 단면도.
도24b는 도24의 상이한 3개의 위치들의 선 24B-24B를 따라 도시한 단면도.
도25는 본 발명의 또 다른 변형예를 도시하는 리세스를 갖는 패스너의 상부 평면도.
도25a는 도25의 상이한 2개의 위치들의 선 25A-25A를 따라 도시한 단면도.
도25b는 도25의 상이한 3개의 위치들의 선 25B-25B를 따라 도시한 단면도.
도26은 본 발명의 또 다른 변형예를 도시하는 리세스를 갖는 패스너의 상부 평면도.
도26a는 도25의 선 26A-26A를 따라 도시한 단면도.
도26b는 도26의 상이한 2개의 위치들의 선 26B-26B를 따라 도시한 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 패스너
1' : 드라이버
1": 펀치
2 : 생크
3 : 스레드
4 : 축
7 : 리세스
12, 12', 12": 외주벽
13, 13', 13": 다각형 중심부
141, 142, 143, 144, 14', 14": 구동 벽
17, 17', 17": 제1 외부 벽
18, 18', 18": 인접 단부
본 명세서에서 사용되는 드라이버(driver)라는 용어는 가장 일반적으로 직공에 의해 사용되는 조립 라인에서 전기 동력식으로 이용되는 고정형 동력 드라이버 또는 직공 및 비직공에 의해 사용되는 배터리에 의해 동작되는 휴대형 동력 드라이버를 말한다. 또한, 드라이버는 수동 공구일 수 있다. 드라이버는 리세스형 또는 볼록한 외형을 갖는 나사 또는 볼트를 조작하는데 이용될 수 있다.
스레드 패스너는 리세스형 또는 볼록한 외형을 갖는 나사 및 볼트를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 성형 공구는 패스너 또는 드라이버에서 리세스를 제조하는데 사용되는 펀치형 공구이다. 성형 공구의 실시예는 도10에 도시된다.
본 발명의 양호한 실시예는 도1 내지 도11에 도시되고, 본 발명은 그에 대해서 주로 설명된다.
패스너 및 구동 공구에 관해서, 도면에는 본 발명의 원리에 따라 내부 구조물을 갖는 리세스 또는 소켓이 패스너에 제공되고 상보적 외부 구성물들이 구동 공구 형태인 본 발명의 응용예가 도시된다. 본 기술 분야의 당업자는 패스너가 본 발명에 따라 외부 구성물을 이용할 수 있고 구동 공구가 상보적 내부 구성물들을 갖는 소켓 요소의 형태로 될 수 있다는 점에서 전술한 상태가 바뀌어질 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.
도1 및 도2을 참조하면, 본 발명에 따른 패스너 및 구동 공구 구조물이 도시된다. 패스너 또는 본체(1)는 스레드(3)와 축(4)을 갖는 긴 생크(2)를 포함하고, 스레드는 생크 상에 형성된다. 패스너(1)의 단부(5)에는 내부에 형성된 리세스 또는 구동 소켓(7)을 갖는 확대부 또는 헤드부(6)가 제공된다. 또한, 구동 공구 또는 본체(1')가 도시되고, 구동 공구 또는 본체는 리세스(7)에 대해 상보적 형상을 가짐으로써 구동 공구(1')가 패스너(1)로 구동력을 전달할 수 있도록 결합 가능한 단부(8')를 구비한다.
도10을 참조하면, 패스너(1)에서 리세스(7)를 형성하도록 구성된 단부(5")와 함께 단부(10")를 구비한 성형 공구, 펀치 또는 본체(1")가 도시되어 있다.
다음 설명에서, 본 발명을 쉽게 이해할 수 있고 표시되는 부품 번호의 개수를 줄이기 위해, 다음의 방식이 이용되었다. 패스너, 드라이버 및 성형 공구에 있어서 동일한 도면 부호는 그에 대응되는 동일한 부품들을 나타내고, 다만 드라이버에는 단일 프라임(')이 병기되고 성형 공구에는 이중 프라임(")이 병기되는 점에서 차이가 있다. 도1 내지 도11에서는 이러한 방식을 가장 정확하게 따르고 있다.
토크 전달 시스템용 또는 그러한 시스템용의 부품을 제조하기 위한 제품은 축(4, 4' 또는 4")을 포함하고 외주벽(12, 12' 또는 12")에 의해 한정된 개조된 다각형 단면을 갖는 본체(1, 1' 또는 1")와; 개조된 다각형 단면(11, 11' 또는 11")의 면적보다 작은 면적을 갖고 외주벽(12, 12' 또는 12") 내에 배치된 다각형 중심부(13, 13' 또는 13")와; 인접 단부(15, 15' 또는 15")로부터의 평면 상에서 다각형 중심부(13, 13' 또는 13")로부터 말단부(16, 16' 또는 16")로 외측으로 연장된 외주벽(12, 12' 또는 12")의 일부분을 형성하는 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14' 또는 14")과; 그리고 외주벽(12, 12' 또는 12")의 또 다른 부분을 형성하고 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14' 또는 14")에 대해 소정 각도(19, 19' 또는 19")로 배치되며 외주벽(12, 12' 또는 12") 상에서 끝나는 말단부(20, 20' 또는 20")와 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14' 또는 14")의 말단부(16, 16' 또는 16")에 인접하는 인접 단부(18, 18' 또는 18")를 갖는 제1 외부 벽(17, 17' 또는 17")을 포함한다. 패스너의 구동 벽들은 각각 도면 부호로 지칭된다. 간략하게, 드라이버(1')의 구동 벽의 단지 하나만이 도면 부호(14')로 표시되어 있다. 이러한 방식으로, 공구(1")의 구동 벽들 중 단지 하나만이 도면 부호(14")로 표시된다. 양호하게는 드라이버(1')는 패스너(1)와 동일한 도면 부호의 구동 벽들을 구비함을 이해하여야 한다. 물론, 공구(1")는 패스너(1)와 동일한 도면 부호의 구동 벽들을 구비한다.
전술한 설명은 도1, 도2 및 도3에 도시된 나사, 즉 스레드 패스너의 일형태로 명명됨으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 또한, 전술한 설명은 드라이버의 일형태로, 즉 동력 드라이버(도시안됨)용 나사 드라이버 비트로 명명된다. 도1 및 도2에 도시된 드라이버용의 동일 부품들이 단일 프라임 표시(')가 된 점을 제외하고는 동일한 도면 부호로 표시되므로, 전술한 설명은 반복되지 않는다. 전술한 설명은 공구의 일형태로, 즉 나사 패스너에서 리세스를 형성하기 위한 펀치로 명명된다. 도10 및 도11에 도시된 펀치용의 유사한 부품들이 이중 프라임 표시(")가 된 점을 제외하고는 동일한 도면 부호로 표시되므로, 전술한 설명도 반복되지 않는다.
패스너(1)의 다각형 중심부(13)(파단선으로 도시됨)는 상이한 길이를 갖는 도3에 도시된 도면 부호(131) 및 도4에 도시된 도면 부호(13'1)과 같은 임의의 개수의 직선으로 구성될 수 있으나, 양호하게는 다각형 중심부(13)는 대칭 형상으로 형성된다. 이러한 형상은 삼각형, 오각형, 육각형 또는 더 많은 직선의 형상일 수 있으나, 양호한 실시예서는 패스너(1), 드라이버(1') 및 공구(1")가 정사각형이다.
이러한 응용예에서 패스너에 대해 도면 부호(141, 142, 143, 144)로, 드라이버에 대해 도면 부호(14')로 그리고 공구에 대해 도면 부호(14")로 표시된 "구동 벽"이라는 용어는 토크를 전달하거나 수용하는데 사용되는 주요 벽을 표시하는데 사용된다. 공구에 있어서, 구동 벽(14")은 패스너의 주 토크 수용 벽에 대응되는 벽을 표시한다. 구동 벽의 위치는 패스너에 회전 토크를 전달하는 구동 시스템의 효율을 정한다. 구동 벽의 대부분의 모든 위치들이 일부 토크를 전달할지라도, 토크는 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14', 14")이 패스너의 축(4), 드라이버의 축(4') 및 공구의 축(4")의 반경방향 축(221또는 222, 221' 또는 222', 221"또는 222")의 평면 상에 각각 있을 때 토크가 최적화된다. 이러한 최대 힘은 도3에 도시되는데, 이 도면에서 힘의 화살표(9)는 구동 벽(143) 상의 드라이버(도시안됨)에 의해 가해진 힘의 크기 및 방향을 나타낸다. 동일한 힘(9)이 또한 구동벽(141, 142, 144) 상에 가해진다.
본 발명의 외주벽(12, 12' 또는 12")은 임의의 특정 개수의 측면으로 제한되지 않는다. 양호하게는, 외주벽(12, 12' 또는 12")은 전술된 바와 같이 양호하게는 반경방향 축상 평면(22, 22' 또는 22") 상에 위치한 복수의 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14' 또는 14")을 포함한다. 1 내지 6 또는 그 이상의 임의의 개수가 될 수도 있으나, 4개의 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14' 또는 14")이 만족스러운 결과를 제공하는 것으로 판명되었다. 양호하게는 각각의 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14' 또는 14")에 대해 적어도 하나의 제1 외부벽(17, 17' 또는 17")이 있고, 각각의 인접 단부(15, 15' 또는 15")는 각각의 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14' 또는 14")의 말단부(16, 16' 또는 16")를 각각 결합시킨다. 양호하게는, 복수의 제2 외부 벽(23, 23' 또는 23")이 제공되고 제1 외부 벽(17, 17', 17")의 말단부(20, 20' 또는 20")의 각각에 결합되고 일련의 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14' 또는 14")의 각각의 인접 단부(15, 15', 15")에 각각 결합되는 말단부(25, 25', 25")를 갖는다.
도면에 도시된 바와 같이, 4개의 구동 벽(141, 142, 143, 144, 14' 또는 14")과 4개의 제1 외부 벽(17, 17', 17")으로 구성된 외주벽(12, 12', 12")은 우수한 결과를 제공함이 판명되었다.
본 발명의 외주벽(12)들의 특정 구성에 따른 본질적인 이점으로서, 본 발명의 토크 시스템은 "록-아웃(rock-out)"으로 알려진 "캠-아웃(cam-out)"에 대해 우수한 저항성을 나타낸다. 이러한 현상은 특별한 오프셋 홈들을 갖는 필립스 타입(Phillips type) 헤드에 대한 아이.에이. 스미스에게 허여된 U.S. Re 24,878호에 개시되어 있다. 대향된 쌍의 구동 벽(141, 142, 143, 144)과 제1 외부 벽(17)은 드라이버(1')가 실질적인 축방향으로 후퇴되는 것을 제외한 임의의 상대 운동에 대해 리세스(7) 내에서 체결되도록 대향되게 형성됨을 충분히 알 수 있다. 본 발명에서, 안티-캠 아웃(anti-cam out)은 외주벽(12)을 대칭 기하 형상으로 단순히 배열함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징은 드라이버 또는 나사를 자화시키지 않고도 나사를 드라이버에 "고정"(stick)시킬 수 있는 특성이다. 이러한 특징은 패스너(1)의 리세스(7)의 외주벽(12)의 적어도 일부분을 밀접하게 정합되도록 내측 방향으로 테이퍼 가공하고 드라이버(1')의 외주벽(12') 상의 벽을 유사하게 정합하도록 테이퍼 가공함으로써 달성된다.
본 출원인은 "고정-끼워맞춤"(stick-fit) 등에 대해 발명을 청구하는 것은 아니며, 그 이유는 그러한 "고정-끼워맞춤"현상이 패스너 기술 분야에서 널리 알려져 있기 때문이다. 그러나, 본 출원인은 종래에 달성되었던 "고정-끼워맞춤"보다 더 현저하게 고정-끼워맞춤이 달성되는 패스너 리세스 형상은 본 발명의 요지로 청구한다. 또한, 본 출원인은 신규한 패스너 형상을 발명하였는 바, 이는 종래보다 나사를 삽입하는데 사용되는 드라이버들의 사이클의 수를 더 크게 하여 "고정-끼워맞춤"을 더 현저하게 달성한다. 종래 기술의 시스템에서, 드라이버가 수백개의 패스너들을 삽입하기 위해 거듭하여 사용되므로, 고정-끼워맞춤을 달성하는데 사용되는 드라이버들의 면들이 마모되고 "고정-끼워맞춤"을 달성하는데 요구되는 밀접한 공차 정합들이 점차적으로 제공되지 않는다. 주요 구동 벽으로 사용되지 않는 구동 벽의 표면 면적보다 더 큰 표면 면적을 갖는 적어도 하나의 벽을 포함하는 외주벽(12)의 특별한 구성에 의해 본 출원인은 이러한 장시간의 지속적인 "고정-끼워맞춤"을 달성할 수 있다. 물론, 본 출원인은 패스너 리세스 내의 유사 벽과 밀접하게 정합되는 구동 벽의 표면 면적보다 더 큰 표면을 면적을 갖는 적어도 하나의 벽을 구비한 드라이버(1')를 제공한다.
전술한 바를 설명하기 위해, 예를 들어 미국 특허 제5,279,190호에 의해 보호되는 잘 알려진 상업적 나사에 대해 특허 허여된 미국 특허 제5,509,334호의 패스너 리세스 구성과 비교한다. 상기 2개의 특허의 유일한 차이점은 미국 특허 제5,279,190호의 외주벽의 단순한 수정예로서 미국 특허 제5,509,334호에서 작은 삼각형 "고정-끼워맞춤"벽들을 추가한 데 있다. 이러한 미소한 수정은 결과적으로 미국 특허 제5,279,190호들의 주요 개선점이 "고정-끼워맞춤"에 있다는 것을 의미한다.
그러나, 미국 특허 제5,509,334호 및 본 발명 사이의 차이점은 본 출원인이 미국 특허 제5,509,334호에 의해 달성되는 고정-끼워맞춤 벽들보다 훨씬 더 큰 면적을 갖는 고정-끼워맞춤 벽을 제공할 수 있다는 것이다. 또한, 본 출원인의 구성은 고정-끼워맞춤 벽이 주요 구동 벽으로서 사용되지 않는 벽이 됨으로써 구동 벽 만큼 빨리 마모되지 않도록 되어 있다. 출원인의 "고정-끼워맞춤"벽은 주요 구동 벽보다 사실상 더 큰 면적을 가질 수 있다. 마지막으로, 출원인은 드라이버에 의해 나사에 매우 적은 힘이 가해지더라도 드라이버가 나사 리세스로 삽입될 수 있고, 나사가 드라이버에 고정되며, 나사 지점이 종동되는 작업편과 접촉되지 않는다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 나사가 작업면 아래에 리세스된 표면으로 종동된다면, 드라이버는 자동 공급 장치에서 플라스틱 스트립에 의해 보유되는 나사내에 리세스를 결합시키게 된다. 나사는 나사가 표준 나사 공급 스트립으로부터 해제되게 하기 위해 필요한 힘으로만 드라이버에 고정될 것이다. 나사는 나사가 작업편에 도달하기 전에 소정 거리로 이송되어야 할지라도 그리고 높은 회전수로 스피닝될지라도 드라이버에 고정될 것이다. 그러한 낮은 나사 및 드라이버 결합 압력을 이용하여 그러한 높은 고정-끼워맞춤을 달성하는 어떠한 나사 및 드라이버 조합은 알려져 있지 않다.
양호하게는, 다각형 중심부(13, 13' 또는 13")에는 패스너의 리세스로 드라이버를 용이하게 삽입하는 대칭 구성이 제공된다.
도면에 도시된 바와 같이, 다각형 중심부(13, 13', 13")는 정사각형이다. 정사각형 구성은 본 발명의 리세스 구성이 형성된 패스너들이 표준 정사각형 구성을 갖는 드라이버들에 설치될 수 있게 한다. 이러한 것이 본 발명의 패스너들을 삽입하는 가장 바람직한 방식이 아니더라도, 작업자가 본 발명의 구성을 갖는 드라이버를 갖지 못하는 경우에도 정사각형 드라이버를 사용할 수 있게 한다.
도3에 도시된 바와 같이, 양호하게는 패스너의 구동 벽(141, 142, 143, 144)은 패스너의 본체(1)의 축(221)의 반경방향 축상의 평면에 위치한다. 이러한 구성은 드라이버(1')의 최대 토크가 드라이버의 구동 벽(14')을 통해 패스너의 구동 벽(141, 142, 143, 144)으로 전달되도록 보장한다.
본 발명의 토크 전달 시스템이 단지 하나의 구동 벽을 갖추어 조작 가능하더라도, 2개의 이상의 구동 벽들이 더 큰 토크 전달을 제공할 수 있음이 명백하다. 도시된 바와 같이, 예를 들어 도3에서, 외주벽(12)은 복수의 구동 벽(141, 142, 143, 144), 즉 각각이 반경방향 축(221, 222)과 같은 반경방향 축상 평면 상에 있는 4개의 벽들을 포함한다. 이와 유사하게, 양호하게는, 외주벽(12)은 복수의 구동 벽(141, 142, 143, 144)의 말단부(16)와 각각 결합되는 각각의 인접 단부(18)를 갖는 복수의 제1 외부 벽(17)과, 제1 외부 벽(17)이 말단부(20)의 각각에 각각 결합된 인접 단부(24) 및 일련의 구동 벽(141, 142, 143, 144)의 각각의 인접 단부(18)에 각각 결합된 말단부(25)를 구비한 복수의 제2 외부 벽을 포함한다. 구동 벽(141, 142, 143, 144)의 각각은 도면에 도시되어 있지만, 간략화하기 위해 외주벽(12) 상의 다른 벽들의 세트만이 표시되어 있다. 이와 유사하게, 드라이버 및 공구 내의 단지 한세트의 벽들만이 도4 및 도11에 표시되어 있다.
도1 내지 도11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 도시된 모든 형태들은 비대칭인 외주벽(12, 12' 또는 12")을 구비한다. 이와 비교하여, 미국 특허 제5,207,132호의 패스너 리세스는 대칭인 리세스의 내부 구조를 형성하는 벽을 구비한다. 본 출원에 설명된 본 발명의 형태에서, 예를 들어 패스너의 리세스 상의 드라이버의 힘들이 시계 및 반시계 회전 방향들에서 현저히 차이가 나며, 반면에 패스너의 리세스 상의 드라이버에 의해 가해진 미국 특허 제5,207,132호에서의 힘들은 그 힘이 시계 또는 반시계 방향이더라도 동일하다.
도1 내지 도11에 도시된 바와 같이, 패스너의 리세스 내의 외주벽(12)의 적어도 일부분은 드라이버의 외주 상의 대응 유사 테이퍼 벽(12')과 밀접하게 정합되어 축방향 내측으로 테이퍼짐을 알 수 있다. 도3에 도시된 바와 같이, 양호하게는 구동 벽(141, 142, 143및 144)은 테이퍼 가공되어 있지 않고, 반면에 제1 외부 벽(17) 및 제2 외부 벽(23)은 테이퍼 가공되어 있다. 테이퍼 가공되는 벽들의 개수는 특정 용도에 요구되는 "고정-끼워맞춤"의 양에 따라 감소될 수 있다. 도4b에 도시된 바와 같이, 이러한 테이퍼는 예를 들어 3도이다.
양호하게는, 테이퍼 가공된 패스너의 외주벽(12)의 일부분은 구동 벽(14') 이외의 벽들이다. 이러한 것은 토크력을 가하는 구동 벽(14')의 면적을 증가시킨다.
"고정-끼워맞춤"을 최대화하기 위해, 외주벽(12)의 개수와 면적이 증가되어야 한다. 본 출원인은 다수의 용도에서 충분한 "고정-끼워맞춤"을 제공하기 위해 그리고 토크를 인가하는 벽 면적을 충분히 제공하기 위해, 패스너의 축에 수직인 평면 상의 구동 벽(141, 142, 143, 144및 14')을 제외하고는 외주벽(12 및 12')의 모든 부분들이 테이퍼 가공되어 있다.
패스너의 외주벽의 사실상 비구동부와 정합 드라이버는 패스너의 구동 벽들과 정합 드라이버보다 사실상 더 큰 면적을 갖는다. 도3에 개시된 바와 같이, 예를 들어 제1 외부 벽(17)과 제2 외부 벽(23)이 결합된 면적은 구동 벽(141, 142, 143및 144)보다 더 크다. "고정-끼워맞춤"을 유발하는 테이퍼 벽(17 및 23)은 사실상 토크를 전달하는데 사용되지 않아서 이러한 벽들 상에 매우 적은 마모가 발생되므로, "고정-끼워맞춤"의 성능이 구동 공구의 다수의 반복 사용 후에도 유지될 수 있다.
도15 및 도16을 참조하면, 패스너 볼트(26)에는 스레드(27), 헤드 플랜지(28), 및 도3에 도시된 리세스의 내부 구성과 동일한 외부 구성을 이룬 외주벽(112)을 구비한 구동 헤드(29)가 형성되어 있다.
토크 전달 시스템용의 제조 제품인 패스너 볼트(26)는 축(104)을 포함하고 외주벽(112)에 의해 한정된 개조된 다각형 단면(111)을 구비한 본체(101)와, 외주벽(112) 내에 배치되고 개조된 다각형 단면(111)의 면적보다 작은 면적을 갖는 다각형 중심부(113)와, 평면 상에서 다각형 중심부(113)로부터 외측으로 형성된 인접 단부(115)로부터 말단부(116)로 연장되고 외주벽(112)의 일부분을 형성하는 구동 벽(114)과, 외주벽(112)의 또 다른 부분을 형성하고 구동 벽(114)에 대해 소정 각도(119)로 배치되며 외주벽(112)에서 끝나는 말단부(120)와 구동 벽(114)의 말단부(116)에 결합하는 인접 단부(118)를 구비한 제1 외부 벽(117)을 포함한다.
도17 및 도18을참조하면, 패스너 너트(36)에는 내부 스레드(37)와, 헤드 플랜지(38)와, 도3에 도시된 리세스의 내부 구성 및 도15의 구동 헤드(29)의 외부 구성과 동일한 외부 구성을 갖는 외주벽(212)을 구비한 구동 헤드(39)가 형성된다.
토크 전달 시스템용의 제조 제품인 패스너 너트(36)는 축(204)을 포함하고 외주벽(212)에 의해 한정된 개조된 다각형 단면(211)을 구비한 본체(201)와, 외주벽(212) 내에 배치되고 개조된 다각형 단면(211)의 면적보다 작은 면적을 갖는 다각형 중심부(213)와, 평면 상에서 다각형 중심부(213)로부터 외측으로 형성된 인접 단부(215)로부터 말단부(216)로 연장되고 외주벽(212)의 일부분을 형성하는 구동 벽(214)과, 외주벽(212)의 또 다른 부분을 형성하고 구동 벽(214)에 대해 소정 각도(219)로 배치되며 외주벽(212)에서 끝나는 말단부(220)와 구동 벽(214)의 말단부(216)에 결합하는 인접 단부(218)를 구비한 제1 외부 벽(217)을 포함한다. 본 발명에서 플랜지(38)는 필수적이 아니고 단지 예시적인 목적으로 도시되었음을 이해하여야 한다. 구동 헤드(39)는 가장 내측의 스레드 구동 너트 상에서 알 수 있는 바와 같이 직선 벽일 수 있다.
도15 내지 도18을 참조하면, 본 발명의 외주벽(112 및 212)은 특정한 개수의 측면들로 제한되지는 않는다. 양호하게는, 외주벽(112 및 212)은 전술된 바와 같이 양호하게는 반경방향 축상 평면(112 및 222) 상에 위치한 복수의 구동 벽(114 및 214)을 포함한다. 그 개수는 1 내지 6 또는 그 이상으로 될 수 있지만, 4개의 구동 벽(114 또는 214)이 만족스러운 결과를 제공하는 것으로 판명되었다. 양호하게는, 복수의 제2 외부 벽(123 또는 223)이 제공되며, 제2 외부 벽은 제1 외부 벽(117 또는 217)의 말단부(120 또는 220)에 각각 결합된 인접 단부(124 또는 224)를 구비하고 일련의 구동 벽(114 또는 214)의 각각의 말단부(115 또는 215)에 각각 결합된 말단부(125 또는 225)를 구비한다.
도19 내지 도21을 참조하면, 한 단부에서는 드라이버(301')와 결합되고 다른 단부에서는 외부 형상 구동 헤드(29)를 구비한 패스너 볼트(26)와 결합되는 제조 물품이 도시되고, 그 제조 물품은 한 쌍으로 대향되었으나 축상으로 배치된 리세스(307, 307')를 구비한 커플링 소켓 부재(41)이고, 여기서 리세스(307)들 중 하나는 드라이버(301')와 결합하고 다른 리세스(307')는 패스너 볼트(26)의 구동 헤드(29)와 결합한다.
커플링 소켓 부재(41)는 축(304)을 포함하고 외주벽(312, 312')에 의해 각각 한정된 개조된 다각형 단면(311, 311')을 각각 구비한 본체(301, 301')와, 각각의 외주벽(312, 312') 내에 배치되고 각각의 개조된 다각형 단면(311, 311')의 면적보다 작은 면적을 갖는 다각형 중심부(313, 313')와, 평면 상에서 다각형 중심부(313, 313')로부터 외측으로 형성된 인접 단부(315, 315')로부터 말단부(316, 316')로 연장되고 각각의 외주벽(312, 312')의 일부분을 형성하는 구동 벽(314, 314')과, 외주벽(312, 312')의 또 다른 부분을 형성하고 각각의 구동 벽(314, 314')에 대해 소정 각도(319, 319')로 배치되며 외주벽(312, 312')에서 끝나는 말단부(320, 320')와 구동 벽(314, 314')의 말단부(316, 316')에 결합하는 인접 단부(318, 318')를 구비한 제1 외부 벽(317, 317')을 포함한다.
계속해서, 도19 내지 도21을 참조하면, 본 발명의 외주벽(312, 312')은 특정한 개수의 측면들로 제한되지는 않는다. 양호하게는, 외주벽(312, 312')은 전술된 바와 같이 양호하게는 반경방향 축상 평면(322, 322') 상에 위치한 복수의 구동 벽(314, 314')을 포함한다. 그 개수는 1 내지 6 또는 그 이상으로 될 수 있지만, 4개의 구동 벽(314 또는 314')이 만족스러운 결과를 제공하는 것으로 판명되었다. 양호하게는, 복수의 제2 외부 벽(323 또는 323')이 제공되며, 제2 외부 벽은 제1 외부 벽(317 또는 317')의 말단부(320 또는 320')에 각각 결합된 인접 단부(324 또는 324')를 구비하고 일련의 구동 벽(314 또는 314')의 각각의 말단부(315 또는 315')에 각각 결합된 말단부(325 또는 325')를 구비한다.
도22, 도22a 및 도22b는 전술된 발명의 5개의 변형예의 제1 실시예를 도시한다. 본 발명의 기하 형상이 변경되더라도, 본 발명의 본질은 변함없다. 본 발명의 5개의 변형예 모두는 청구범위에 근거하고 그 각각의 차이점이 아래에 설명된다. 본 발명의 본질은 동일하므로, 본 출원인은 간단하게 패스너 제품에 대해서만 구체적으로 설명한다. 5개의 변형예의 구동 공구 제품과 드라이버 제품은 본 발명의 양호한 형태로서 전술된 패스너 제품의 개시 내용을 따르므로 이에 대해 설명되지는 않았다. 즉, 설명되는 변형예 모두에서, 드라이버 제품은 패스너 제품 내의 리세스와 정합되도록 구성되고, 구동 공구 또는 소위 펀치는 패스너 제품 내의 리세스를 형성하도록 구성된다.
도22, 도22a 및 도22b를 상세히 참조하면, 토크 전달 시스템에서 사용하기 위한 제조 또는 그러한 시스템용의 구성 부품들의 제조 물품은 축(404)을 포함하고 외주벽(412)에 의해 한정된 개조된 다각형 단면(411)을 구비한 본체(401)와, 외주벽(412) 내에 배치되고 개조된 다각형 단면(411)의 면적보다 작은 면적을 갖는 다각형 중심부(413)와, 평면 상에서 다각형 중심부(413)로부터 외측으로 형성된 인접 단부(415)로부터 말단부(416)로 연장되고 외주벽(412)의 일부분을 형성하는 구동 벽(4141, 4142, 4143및 4144)과, 외주벽(412)의 또 다른 부분을 형성하고 각각의 구동 벽(4141, 4142, 4143및 4144)에 대해 소정 각도(419)로 배치되며 외주벽(412)에서 끝나는 말단부(420)와 구동 벽(4141, 4142, 4143및 4144)의 말단부(416)에 결합하는 인접 단부(418)를 구비한 제1 외부 벽(417)을 포함한다.
도22에 도시된 특정 구성은 구동 벽(4141, 4142, 4143및 4144)의 말단부(416)와 제1 외부 벽(417)의 말단부(420)가 축(4041)이 본체(401)의 축(404)과 동축상인 공통의 큰 원(421) 상에 위치하고, 구동 벽(4141, 4142, 4143및 4144)이 다각형 중심부(413)의 인접 벽들을 양분하는 축(4221) 또는 축(4222) 중 어느 하나와 사실상 평행하다는 것을 나타낸다. 따라서, 도22에 도시된 바와 같이, 구동 벽(4141)은 외주선(4131)을 양분하는 축방향 평면(4221)에 평행하고, 구동 벽(4142)은 외주선(4132)을 양분하는 축방향 평면(4222)에 평행하고, 구동 벽(4143)은 외주선(4133)을 양분하는 축방향 평면(4221)에 평행하고, 구동 벽(4144)은 외주선(4134)을 양분하는 축방향 평면(4224)에 평행하다. 전술한 구성은 구동 벽이 전술된 패스너들에서 회전 중심으로부터 떨어져 있으므로 나사 상의 드라이버에 의해 가해진 토크를 최대화한다.
힘 화살표(426)는 구동 벽(4141, 4142, 4143및 4144)의 교차부를 교차하지만 패스너에 전달된 임의의 회전력에 기인하지 않고 패스너의 리세스(407)의 측면에 대해 반경방향 축상 평면(429)을 따라 반경방향 외측으로 가해진 (도시되지 않은) 드라이버에 의해 가해진 힘 성분을 나타낸다. 화살표(427)는 그에 따른 힘 선을 나타내고, 화살표(428)는 패스너 본체(401) 상의 (도시되지 않은) 드라이버에 의해 가해진 회전력의 양을 나타낸다.
도22에 도시된 패스너의 또 다른 구성상 특징은 리세스가 제1 외부 벽(417)의 말단부(420)의 각각에 결합된 인접 단부(424) 및 일련의 구동 벽(4141, 4142, 4143및 4144)의 각각의 인접 단부(415)에 각각 결합된 말단부(425)를 구비한 복수의 제2 외부 벽(423)으로 형성되고, 제1 외부 벽(417)이 제2 외부 벽(423)보다 사실상 더 긴 것이다. 이러한 구성은 (도시되지 않은) 드라이버 내의 재료의 양을 최대화한다. 따라서, 드라이버는 제1 외부 벽(417)과 다각형 중심부(413)의 한 측면을 형성하는 파단선(4131)과 구동 벽(4141)을 형성하는 선들에 의해 경계 지워진 면적 내에 부합되는 재료를 구비하게 된다.
도22a는 구동 벽(4141)과 같은 구동 벽들이 패스너의 본체의 축(404)에 평행한 것을 도시하고, 도22b는 외주벽(412) 상의 제1 외부 벽(417) 및 제2 외부 벽(423)이 약 3도로 경사져서 드라이버를 자화시킬 필요없이 패스너 본체(401)가 (도시되지 않은) 드라이버에 "고정"되는 상태를 도시한다.
힘 화살표(430, 431, 432)는 제1 외부 벽(417)의 소정 지점에서 축선(433)과 관련하여 가해진 힘의 성분을 나타낸다. 화살표(430)는 패스너의 본체(401)의 리세스의 모서리에 대해 가해지고 패스너 본체(401)의 회전에 아무런 기여도 하지 않는 힘을 나타낸다. 화살표(431)는 그 결과에 따른 힘이고, 화살표(432)는 패스너의 본체(401)의 회전에 기인하는 제1 외부 벽(417)에 대해 (도시되지 않은) 드라이버에 의해 가해진 힘을 나타낸다. 또한, 180도로 역전될 때의 화살표(432)는 패스너의 본체(401)를 후퇴시킬 때에 (도시되지 않은) 드라이버에 의해 가해진 그 특정 지점에서의 힘이란 것을 이해하여야 한다.
도23에 도시된 구성은 도22에 도시된 구성과 대체적으로 동일하며, 다만 구동 벽(5141, 5142, 5143, 5144)이 본체 축(504)으로부터 나오는 반경방향 축상 평면(534)을 따라 위치한다는 점에서 다르다. 반경방향 축상 평면(534)은 다각형 중심부(513)의 주위 선(5131)을 양분하는 반경방향 축상 평면(5221)으로부터 다양한 각도(535)로 위치할 수 있지만, 도23에 도시된 바와 같이 22도의 각도(535)가 만족스러운 것으로 나타난다.
간략하게는, 도23의 유사 요소들은 도22의 요소들이 "400"의 일련의 번호들로 표시되고 도23의 요소들은 "500"의 일련의 번호들로 표시되는 점을 제외하고는 도22에 도시된 동일 도면 부호로 표시된다. 따라서, 도23, 도23a 및 도23b의 설명은 반복되지 않는다.
화살표(509)로 나타난 바와 같이 구동 벽(5141, 5142, 5143, 5144) 상의 (도시되지 않은) 드라이버에 의해 제공된 회전력은 반경방향 축상 평면(534)에 대해 직각인 방향으로 작용하므로 최대가 된다.
도25를 참조하면, 본 발명의 또 다른 형태가 개시된다. 도25에 도시된 구성은 도3에 도시된 구성과 유사하고, 유사 부품들의 설명은 반복되지 않는다. 도25에서의 유사 부품들은 도25에서의 부호들이 "600"의 일련 번호들로 표시되는 점을 제외하고는 도3에 도시된 것과 동일한 도면 부호로 표시된다.
도3의 구성에 대해 도25에 도시된 구성이 다른 점은 구동 벽(6141, 6142, 6143, 6144)의 말단부(616)와 제1 외부 벽(617)의 말단부(620)가 그 축이 본체(601)의 축(604)과 동축상인 공통의 큰 원(621) 상에 위치한다는 점이다. 도3에 도시된 것과 같이, 구동 벽(6141, 6142, 6143, 6144)은 반경방향 축(6221또는 6222) 상의 평면 위에 위치한다. 이로써 구동 벽(141, 142, 143, 144)보다 더 긴 길이를 갖는 구동 벽(6141, 6142, 6143, 6144)을 제공하므로, 회전력을 패스너에 전달하기 위해 드라이버(도시안됨)와 패스너 사이에 더 큰 접촉 면적을 제공한다.
도26을 참조하면, 본 발명의 또 다른 변형예가 도시된다. 이러한 본 발명의 변형예는 도26에 도시된 바와 같이 구동 벽(7141, 7142, 7143, 7144)이 5도의 각도로 경사져 있다는 점을 제외하고는 도25에 도시된 발명의 형태와 동일하다. 간략하게, 도26의 유사 부품들은 도26의 부품들이 "600 대의 도면 번호들"대신에 "700 대의 도면 번호들"로 표시된다는 점을 제외하고는 도25에서와 동일한 번호로 표시되므로, 그 설명은 반복되지 않는다. 예를 들어, 도26에서의 한 요소를 참조할 때, 그 요소와 그 설명의 표시를 알아보면 단순히 그 숫자의 뒷부분 2자리를 유의하고 명세서 내에서 그 번호를 명명하면 된다.
특히, 도26의 본체(701)와 도25의 본체(601) 사이의 차이점은 다각형 중심부(713)의 외주선(7131)을 양분하는 반경방향 축상 평면(7221)으로부터 시계 방향으로 대략 5도의 각도(7451)로 구동 벽(7141)이 경사져 있다는 것이다. 이와 유사하게, 다각형 중심부(713)의 외주선(7132)을 양분하는 반경방향 축상 평면(7222)으로부터 시계 방향으로 대략 5도의 각도(7452)로 구동 벽(7142)이 경사져 있고, 다각형 중심부(713)의 외주선(7133)을 양분하는 반경방향 축상 평면(7221)으로부터 시계 방향으로 대략 5도의 각도(7453)로 구동 벽(7143)이 경사져 있고, 다각형 중심부(713)의 외주선(7134)을 양분하는 반경방향 축상 평면(7222)으로부터 시계 방향으로 대략 5도의 각도(7454)로 구동 벽(7144)이 경사져 있다.
도24, 도24a 및 도24b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 변형예가 도시된다. 본 발명의 변형예는 도시된 본 발명의 모든 다른 형태와 그 개념면에서 동일하고, 간략하게 도24에서의 유사 요소들은 "800 대의 도면 번호들"에서 번호 "8"이 선행된다는 점을 제외하고는 다른 도면들과 마찬가지로 동일한 2자리의 뒷자리 번호로서 표시된다. 그러한 유사 요소들의 설명은 반복되지 않는다. 예를 들어, 도24에서 한 요소를 참조할 때, 그 요소와 그 설명의 표시를 알아보면 단순히 그 숫자의 뒷부분 2자리를 유의하고 명세서 내에서 그 번호를 명명하면 된다. 보다 명확히 설명하면, 도24의 외주벽(812)은 도3의 외주벽(12), 도16의 외주벽(112), 도18의 외주벽(212), 도19의 외주벽(312), 도22의 외주벽(412), 도23의 외주벽(512), 도25의 외주벽(612) 및 도26의 외주벽(712)과 유사하다.
도24에 도시된 구성은 외주벽(812)이 축(8041)을 중심으로 대칭이고 사실상 동일한 양방향 토크 전달력을 제공한다는 점에서 본 발명의 도시된 다른 형태와는 특별히 구별된다. 즉, 매칭(matching) 드라이버와 나사 패스너의 리세스의 구성에 의해, 패스너를 삽입할 때 드라이버에 의해 나사 패스너에 전달된 힘은 작업편으로부터 나사 패스너를 후퇴시키는 것과 마찬가지로 동일하다.
도24에 도시된 본 발명의 또 다른 형태의 특징은 표준 정사각형 드라이버가 도24에 도시된 패스너를 삽입시키거나 또는 후퇴시키기 위해 사용될 수 있다는 점이다. 이러한 매우 실용적인 특징은 표준 정사각 생크형 드라이버와 같은 완전한 정사각형을 형성하는 다각형 중심부(813)로 도시된다.
특히, 도24를 참조하면, 토크 전달 시스템에서 사용하기 위한 제조 또는 그러한 시스템용의 부품들의 제조 물품은 축(804)을 포함하고 외주벽(812)에 의해 한정된 개조된 다각형 단면(811)을 구비한 본체(801)와, 외주벽(812) 내에 배치되고 개조된 다각형 단면(811)의 면적보다 작은 면적을 갖는 다각형 중심부(813)와, 평면 상에서 다각형 중심부(813)로부터 외측으로 형성된 인접 단부(815)로부터 말단부(816)로 연장되고 외주벽(812)의 일부분을 형성하는 구동 벽(8141, 8142, 8143, 8144)과, 외주벽(812)의 또 다른 부분을 형성하고 구동 벽(8141, 8142, 8143, 8144)에 대해 소정 각도(819)로 배치되며 외주벽(812)에서 끝나는 말단부(820)와 구동 벽(8141, 8142, 8143, 8144)의 말단부(816)에 결합하는 인접 단부(818)를 구비한 제1 외부 벽(817)을 포함한다. 앞서 설명된 바와 같이, 도24에 도시된 나사 패스너의 구성은 나사 패스너의 리세스를 형성하는데 사용되는 공구 또는 드라이버의 형태를 취하도록 개조될 수 있다.
도24에 도시된 구성은 다음의 점에서 특별하다. 즉, 구동 벽(8141, 8142, 8143, 8144)의 말단부(816)와 제1 외부 벽(817)의 말단부(820)가 축(8041)이 본체(801)의 축(804)과 동축상인 공통의 큰 원(821) 상에 위치하고, 구동 벽(4141)이 다각형 중심부의 인접 벽들을 양분하는 반경방향 축상 평면(8221)과 사실상 평행하다. 따라서, 도24에 도시된 바와 같이, 구동 벽(8141)은 외주선(8131)을 양분하는 축방향 평면(8221)에 평행하고, 구동 벽(8142)은 외주선(8132)을 양분하는 축방향 평면(8222)에 평행하고, 구동 벽(8143)은 외주선(8133)을 양분하는 축방향 평면(8221)에 평행하고, 구동 벽(8144)은 외주선(8134)을 양분하는 축방향 평면(8224)에 평행하다. 전술한 구성은 구동 벽이 도22에 도시된 패스너를 제외하고 이전에 설명된 패스너들에서 회전 중심으로부터 떨어져 있으므로 나사 상의 드라이버에 의해 가해진 토크를 최대화한다.
힘 화살표(826)는 구동 벽(8141)과 제1 외부 벽(817)의 교차부를 교차하지만 패스너에 전달된 임의의 회전력에 기인하지 않고 패스너의 리세스(807)의 측면에 대해 반경방향 축상 평면(829)을 따라 반경방향 외측으로 가해진 (도시되지 않은) 드라이버에 의해 가해진 힘 성분을 나타낸다. 화살표(827)는 그에 따른 힘 선을 나타내고, 화살표(828)는 패스너 본체(801) 상의 (도시되지 않은) 드라이버에 의해 가해진 회전력의 양을 나타낸다.
도24에 도시되고 양방향으로 토크를 전달하는 패스너의 또 다른 구성상 특징은 제1 외부 벽(817)의 말단부(820)의 각각에 결합된 인접 단부(824)를 구비한 복수의 제2 외부 벽(823)으로 형성된다는 점이다. 도24에 도시된 바와 같이, 제2 외부 벽(823)은 구동 벽(8141)에 사실상 평행하다. 도24에 도시된 본 발명의 형태는 제3 외부 벽(846)이 제2 외부 벽(823)의 말단부(825)에 결합하는 인접 단부(847)와 말단부(848)를 구비한다는 점에서 이전에 설명된 본 발명의 다른 형태와는 또한 다르다. 제3 외부 벽(846)의 말단부(848)와 제4 외부 벽(849)의 말단부(850)는 대체로 공통의 큰 원(821) 상에 위치한다.
외주벽(812)은 제3 외부 벽(846)의 말단부(848)에 결합하는 인접 단부(850)와 말단부(851)를 구비한 제4 외부 벽(849)과, 제4 외부 벽(849)의 말단부(851)에 결합하는 인접 단부(852)와 큰 원(821) 상에 위치한 말단부(853)를 구비한 제4 구동 벽(8144)을 더 포함하고, 상기 제4 구동 벽(8144)은 다각형 중심부(813)의 인접 벽(8134)을 양분하는 축(8222)에 사실상 평행하다.
도24a는 패스너의 본체의 축(804)에 평행한 구동 벽(8141, 8142, 8143, 8144)을 도시하고, 도24b는 리세스(807)의 제1 외부 벽(8171, 8172, 8173, 8174), 제3 외부 벽(846) 및 제4 외부 벽(849)이 약 3도의 각도로 경사져서 패스너 본체(801)가 드라이버를 필수적으로 자화시킴없이 (도시되지 않은) 드라이버에 "고정"된다.
힘 화살표(830, 831, 832)는 제3 외부 벽(846)의 소정 지점에서 반경방향 축상 평면(833)과 관련하여 가해진 힘의 성분을 나타낸다. 화살표(830)는 패스너의 본체(801)의 리세스의 모서리에 대해 가해지고 패스너 본체(801)의 회전에 아무런 기여도 하지 않는 힘을 나타낸다. 화살표(831)는 그 결과에 따른 힘이고, 화살표(832)는 패스너의 본체(401)의 회전에 기인하는 제3 외부 벽(846)에 대해 (도시되지 않은) 드라이버에 의해 가해진 힘을 나타낸다. 또한, 180도로 역전될 때의 화살표(832)는 패스너의 본체(801)를 후퇴시킬 때에 (도시되지 않은) 드라이버에 의해 가해진 그 특정 지점에서의 힘이란 것을 이해하여야 한다.
도5에는 본 발명의 한 사용예가 도시되고, 도5에서는 헤드(6)를 갖는 자동 드릴링 스레드 나사와 같은 패스너의 본체(1)에 본 발명에 따른 리세스(7)가 형성된다. 도6에 도시된 바와 같이, 패스너의 제1 외부 벽(17)은 주위 선(131)과 다양한 각도 관계를 이룰 수 있고, 여기서 도시된 각도(55)는 10도이다. 이와 유사하게, 패스너의 제2 외부 벽(234)에 의해 형성된 각도(54)는 다양한 각도를 이룰 수 있고, 여기서 도시된 각도는 5도이다.
본 발명의 또 다른 사용예는 패스너들을 작업편으로 삽입하는데 사용되는 드라이버의 본체(1')에 적용된다. 드라이버(1')의 단부(5')는 본 발명에 설명된 대로 구성된다. 드라이버의 단부(5')의 테이퍼 각도(56')는 다양한 각도를 이룰 수 있고, 여기서 도시된 각도는 3도이다. 양호하게는, 드라이버의 단부(5')의 선단에는 다양한 각도를 이룰 수 있지만 여기서의 각도(57')는 20도로 도시된 원추 형상부가 형성된다.
본 발명은 본 명세서에서 "개조된 다각형"(modified polygonal)으로서 더 세부적인 실시예들에서는 "개조된 정사각형"(modified square)으로 특징되는 특별한 형상으로 리세스 또는 외부 헤드 구성을 제공함으로써, 높은 토크력을 수용할 수 있는 스레드 패스너의 헤드로 높은 토크력을 전달할 수 있는 패스너 드라이버 비트를 제공한다. 또한, 큰 지지 면적에 의해 지지되는 구동 벽 및 리세스 또는 외부 헤드 내의 큰 중심부에 의해 신뢰성 있게 반복적으로 높은 토크를 스레드 패스너로 전달할 수 있는 패스너 드라이버 비트를 제공한다. 또, 주로 비대칭 구성에 기인한 "캠-아웃"을 최소화하는 패스너 드라이버 비트 및 상호끼워맞춤 스레드 패스너 리세스 헤드 구성을 제공하고, 패스너가 구동될 때 패스너와 드라이버 사이의 진동(wobble)을 최소화하는 드라이버 비트 및 상호끼워맞춤 스레드 패스너 구성을 제공한다. 또한, 드라이버 비트 및 스레드 패스너 사이에 "고정-끼워맞춤"을 제공하여 주로 정합 보드의 축방향으로 테이퍼진 벽들에 의해 자화된 비트의 필요성을 제거하며, 패스너 드라이버 비트 및 스레드 패스너가 저렴하고 신뢰성 있게 대량 생산될 수 있는 구성을 제공하고, 패스너가 드라이버 비트에 신속하고 용이하게 부착되고 패스너의 위치로 이송되며 동력 드릴에 의해 삽입되고 소정의 위치로 들어갈 수 있으며, 드라이버 비트가 스레드 패스너로부터 용이하게 해제될 수 있는 드라이버 비트 및 상호끼워맞춤 스레드 패스너를 제공한다.

Claims (25)

  1. 토크 전달 시스템용 또는 그러한 시스템용 부품들을 제조하기 위한 제조 물품에 있어서,
    축을 포함하고, 외주벽에 의해 한정된 개조된 다각형 단면을 갖는 본체와,
    상기 외주벽 내에 위치하고, 상기 개조된 다각형 단면의 면적보다 더 작은 면적을 갖는 다각형 중심부와,
    인접 단부로부터의 평면 상에서 상기 다각형 중심부로부터 말단부로 외측으로 연장된 상기 외주벽의 일부분을 형성하는 구동 벽과,
    상기 외주벽의 다른 부분을 형성하고, 상기 구동 벽의 말단부와 소정 각도로 결합하는 인접 단부와 상기 외주벽에서 끝나는 말단부를 구비한 제1 외부 벽을
    포함하는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다각형 중심부는 대칭 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다각형 중심부는 정사각형인 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구동 벽은 상기 본체의 축의 반경방향 축 상의 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외주벽은 반경방향 축 평면에 각각 위치하는 복수의 구동 벽들을 포함하고,
    상기 외주벽은 상기 복수의 구동 벽들의 말단부들과 각각 결합하는 각각의 인접 단부를 갖는 복수의 상기 제1 외부 벽들을 포함하고,
    복수의 제2 외부 벽들은 상기 제1 외부 벽들의 말단부들에 각각 결합하는 인접 단부들과 상기 일련의 구동 벽들의 인접 단부들에 각각 결합하는 말단부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 외주벽은 4개의 구동 벽들과 4개의 제1 외부 벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 외주벽은 대칭 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 외주벽의 적어도 일부분은 드라이버의 상기 외주 상의 대응하는 유사 테이퍼 벽과 정확히 정합되어 축방향 내측으로 테이퍼진 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  9. 제8항에 있어서, 테이퍼진 상기 외주벽의 상기 일부분은 상기 구동 벽 이외의 벽이고, 상기 구동 벽은 패스너의 축에 사실상 평행한 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 외주벽의 모든 부분들은 상기 패스너의 축에 수직한 평면 상에 위치한 상기 구동 벽들을 제외하고는 테이퍼진 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  11. 제8항에 있어서, 상기 정합 드라이버 및 상기 패스너의 외주벽의 사실상의 비구동부는 정합 드라이버 및 패스너의 구동 벽들보다 사실상 더 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 물품은 대응 형상의 구동 공구를 결합시키기 위한 나사 패스너인 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  13. 제1항에 있어서, 상기 물품은 대응 형상의 패스너를 결합시키기 위한 구동 공구인 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  14. 제1항에 있어서, 상기 물품은 상기 패스너 본체 내에 리세스를 형성하고 그에 따라 형성된 외주벽 형상을 갖는 성형 공구인 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  15. 제1항에 있어서, 상기 물품은 구동 헤드를 갖는 패스너이고, 구동 헤드는 상기 외주벽이 수용되는 외부 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  16. 제1항에 있어서, 상기 물품은 상기 외주벽이 수용되는 외부 구성을 갖는 볼트용의 스레드 너트인 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  17. 제1항에 있어서, 일단부에서는 드라이버와 결합하고 다른 단부에서는 외부 형상 구동 헤드를 갖는 패스너와 결합하며, 상기 물품은 대향되었으나 축방향으로 위치한 한 쌍의 리세스들을 구비하고, 상기 리세스들 중 하나는 상기 드라이버와 결합하고 다른 리세스는 상기 패스너의 상기 구동 헤드와 결합하는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  18. 제1항에 있어서, 상기 구동 벽의 말단부와 상기 제1 외부 벽의 말단부는 상기 본체의 축과 동축상인 공통의 큰 원 상에 대체로 위치하고, 상기 구동 벽은 상기 다각형 중심부의 인접 벽을 양분하는 축에 사실상 평행한 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 외부 벽들의 말단부들에 각각 결합하는 인접 단부들과 상기 일련의 구동 벽들의 인접 단부들에 각각 결합하는 말단부들을 구비한 복수의 제2 외부 벽들을 포함하고,
    상기 제1 외부 벽은 상기 제2 외부 벽보다 사실상 더 긴 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 외부 벽들의 말단부들에 각각 결합하는 인접 단부들과 상기 일련의 구동 벽들의 인접 단부들에 각각 결합하는 말단부들을 구비한 복수의 제2 외부 벽들을 포함하고,
    상기 구동 벽의 말단부 및 상기 제1 외부 벽의 말단부는 상기 본체의 축과 동축상인 공통의 큰 원 상에 대체로 위치하고,
    상기 구동 벽은 상기 본체의 축의 반경방향 축 상의 평면에 위치하며,
    상기 제1 외부 벽은 상기 제2 외부 벽보다 사실상 더 긴 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  21. 제1항에 있어서, 상기 구동 벽의 말단부 및 상기 제1 외부 벽의 말단부는 상기 본체의 상기 축과 동축상인 큰 원 상에 대체로 위치하고, 상기 구동 벽은 상기 본체의 축의 반경방향 축 상의 평면에 대체로 위치하는 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  22. 제1항에 있어서, 상기 구동 벽은 상기 다각형 중심부의 인접 벽을 양분하는 축으로부터 시계 방향으로 대략 5도의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  23. 제1항에 있어서, 상기 외주벽은 사실상 동일한 양방향 토크 전달력을 제공하는 축을 중심으로 대칭인 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 제1 외부 벽의 말단부와 결합하는 인접 단부와 말단부를 구비한 제2 외부 벽을 포함하고,
    상기 구동 벽의 말단부 및 상기 제1 외부 벽의 말단부는 상기 본체의 축과 동축상인 공통의 큰 원 상에 대체로 위치하고,
    상기 구동 벽은 상기 다각형 중심부의 인접 벽을 양분하는 축에 사실상 평행하고,
    상기 제2 외부 벽은 상기 구동 벽에 사실상 평행한 것을 특징으로 하는 제조 물품.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2 외부 벽의 말단부와 결합하는 인접 단부와 상기 공통의 큰 원 상에 대체로 위치한 말단부를 구비한 제3 외부 벽과,
    상기 제3 외부 벽의 말단부와 결합하는 인접 단부와 말단부를 구비한 제4 외부 벽과,
    상기 제4 외부 벽의 말단부와 결합하는 인접 단부와 상기 큰 원 상에 위치한 말단부를 구비한 제4 구동 벽을 포함하고;
    상기 제4 구동 벽은 상기 다각형 중심부의 인접 벽을 양분하는 축에 사실상 평행한 것을 특징으로 하는 제조 물품.
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