KR20150130969A - 체결구 머리부 및 상보적인 드라이버 - Google Patents

Abstract

드라이버 공구 비트 및 상보적인 체결구 머리부를 포함하는 체결 시스템이 제공된다. 상기 드라이버 공구 비트의 구동 단부와 상기 체결구 머리부 간의 결합은, 상기 구동 단부에 위치되어 돌출된 적어도 하나의 수평돌기부와, 삽입된 구동 단부의 수직 Y축(즉, 길이방향 축)의 회전 시에 상기 수평돌기부를 수용하는 크기 및 형상을 가진 체결구 머리부 내의 공동에 의하여 이루어진다. 보다 구체적으로, 상기 체결구의 공동은 상기 드라이버 공구 비트의 구동 단부의 돌출된 수평돌기부와 짝맞춤되도록 구성된 걸림부를 포함하여서, 작업 대상물에 대한 상기 체결구의 삽입 또는 분리 동안에 길이방향 축을 따라서 작업 대상물을 향하는 압력을 가할 필요가 없게 되는 향상된 연결이 얻어진다.

Description

체결구 머리부 및 상보적인 드라이버{FASTENER HEAD AND COMPLEMENTARY DRIVER}

본 발명은 공구 비트 및 상보적인 수용 머리부를 구비한 체결구의 분야에 관한 것이다.

본 기술분야에는 많은 다양한 유형의 드라이버 공구 비트 및 상보적인 체결구가 공지되어 있다. 그러나, 현존하는 설계형태는 체결구를 삽입 또는 분리하기 위하여 소정량의 길이방향 축으로의 압력(즉, 수직의 Y축 방향을 따라서, 체결구가 삽입되고 있거나 삽입되어 있는 작업 대상물을 향하는 방향으로의 압력)을 가할 것을 필요로 한다. 예를 들어 미국 특허 5,203,657, 5,205,694, 및 5,890,860를 참조하면, 비트(bit)가 테이퍼진 스크류 드라이버 말단부를 구비한 벽판 스크류(wallboard screw)는, 작업 대상물(work object) 안으로 삽입하는 동안에 상기 테이퍼진 드라이버 비트를 벽판 스크류의 소켓 머리부 안에 유지하기 위하여 수직의 축방향 압력을 적용할 것을 필요로 한다.

다시 말하면, 작업 대상물로부터 스크류를 제거하는 때에도, 상기 드라이버 비트와 소켓 머리부 간의 연결을 유지하기 위하여 상기 작업 대상물을 향하는 수직축 방향으로 압력을 가할 필요가 있다. 특히 스크류가 손상된 경우에는, 궁극적으로 스크류를 작업 대상물로부터 멀어지는 반대방향으로 움직일 필요가 있는 상황에서 위와 같이 작업 대상물을 향하는 수직축 압력을 유지해야 하는 필요성은 난처한 것이 된다. 이것은 상기 스크류 및 작업 대상물에 대한 추가적인 손상으로 이어질 수도 있는바, 이와 같은 손상은 다수의 방식으로 일어나기도 한다. 예를 들어, 체결구의 머리부가 드라이버 공구 비트와 결합된 상태에서 미끄러짐으로 인하여 체결구의 머리부가 손상될 수 있다. 이와 같은 미끄러짐 현상을 해결하기 위하여 수직축 압력이 가해진다. 이것은 상기 드라이버 공구 비트에 손상을 유발하거나, 보다 흔하게는 설치되는 체결구의 머리부에 손상을 유발할 수 있다. 예를 들어, 그와 같은 압력으로 인하여, 스크류 또는 볼트의 체결구 머리부가 "벗겨질(stripped)" 수 있는데, 여기에서 벗겨짐이라 함은 상기 드라이버 공구 비트의 단부와 짝맞춤되는 형상을 가진 체결구 머리부 내의 구멍이, 상기 길이방향 축 아래로의 압력과 조합되는 드라이버 공구 비트 단부의 힘에 의해 유발되는 전단력으로 인하여 그 형상을 잃게 됨을 의미한다. 이와 같이 벗겨진 스크류 또는 볼트는 제거하기가 매우 곤란하게 된다.

유사하게, 작업 대상물로부터 체결구를 제거하는 동안에, 약간의 역-축방향 힘(reverse axial force)(즉, 작업 대상물로부터 멀어지는 방향으로의 힘)이 있으면 드라이버 공구 비트가 체결구로부터 분리되는 결과를 초래할 것이다. 이와 같은 분리를 방지하기 위하여 체결구의 머리부에 반복적으로 삽입하고 수직축 방향의 힘을 가하면, 상기 체결구의 머리부의 홈을 이룬 요부에 추가적인 손상을 유발할 수 있다. 이와 같은 체결구 머리부에 대한 손상은, 상기 체결구를 수용하는 작업 대상물에 대한 과도한 압력 및 응력을 유발할 수 있으며, 이는 상기 체결구를 수용하는 구멍 자체가 손상되는 결과를 초래할 수도 있다.

또한, 현재 시중에 있는 스크류 유형의 체결구를 설치하기 위하여는 작업 대상물을 향하여 수직축 방향의 힘을 가해야 하는바, 이것은 이와 같은 도구를 덜 전형적인 환경 및 적용예에서 활용함을 곤란하게 만들 수 있다. 예를 들어, 작업 표면에 대해 사용자의 위치가 덜 안정적인 수중 또는 우주 공간 환경에서 상기 작업 대상물을 향하는 수직축 방향의 힘을 적용함은, 사용자를 작업 대상물로부터 멀리 밀어내는 동등한 힘이 발생되는 결과를 초래할 것이다. 이와 같은 환경에서는, 상기 공구 비트와 체결구 간에 보다 확고한 연결, 즉 연결을 유지하기 위하여 작업 대상물을 향하는 수직축 방향의 힘을 적용할 것을 필요로 하지 않는 연결이 있게 되도록 하는 것이 바람직하다.

작업 대상물 자체에 대한 불필요한 손상을 방지함이 특히 바람직한 다른 적용예들이 있다. 이와 같은 적용예에는, 고가이거나 쉽게 훼손되는 작업 표면에 대한 작업, 또는 의료 및 외과 적용예에서 찾아볼 수 있는 조직 또는 뼈와 같은 섬세한 표면에 대한 작업이 포함된다.

따라서, 드라이버 공구 비트의 말단부와 체결구의 상보적인 머리부가 작업 대상물에 대한 체결구의 설치 및/또는 분리 동안에 물리적으로 서로 결합된 상태를 유지하도록 함으로써, 예를 들어 용도에 맞게 필요한 임의의 추가적인 수직 압력을 최소화하는 등, 전술된 미끄러짐과 분리를 최소화시키는, 논-슬립(non-slip) 연결용 드라이버 공구 비트 및 상보적인 체결구가 필요하다.

일 형태에 의하면, 체결구 머리부의 수용 공동과 맞물리는 드라이버 공구 비트가 제공되는바, 상기 체결구 머리부는 상기 수용 공동 위에 배치된 걸림부를 포함하고, 상기 드라이버 공구 비트는 생크 단부 및 상기 생크 단부의 반대측에 있는 구동 단부를 포함하고, 상기 구동 단부는 적어도 하나의 블레이드와, 수평돌기부들을 포함하는 하나 또는 복수의 돌출부를 포함하며, 각각의 돌출부는 상기 블레이드들 중 하나에 배치되고, 일단 상기 드라이버 공구 비트가 상기 체결구 머리부에 회전가능하게 맞물리면, 상기 돌출부들이 상기 공동 안에 수용되고 또한 상기 걸림부의 하측에 배치된다. 따라서, 각각의 돌출부가 상기 걸림부에 대해 물리적으로 맞닿고 접촉하게 됨으로써, 사용중에 상기 공구 비트가 체결구로부터 분리됨이 방지된다. 바람직하게는 각각의 돌출부가, 상기 드라이버 공구 비트의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 연장된 적어도 하나의 수평돌기부에 의하여 형성되는데, 상기 수평돌기부는 상기 드라이버 공구 비트가 상기 체결구 머리부에 대하여 회전되는 때에 상기 체결구 머리부의 수용 공동 안에 삽입되어서 상기 걸림부와의 물리적인 맞닿음을 유발하는 위치 및 치수를 갖는다.

다른 일 형태에 의하면, 드라이버 공구 비트와 맞물리는 체결구 머리부가 제공되는바, 상기 드라이버 공구 비트는 수평돌기부를 구비한 적어도 하나의 돌출부와 적어도 하나의 블레이드를 포함하는 구동 단부를 구비하며, 상기 돌출부는 상기 블레이드들 중 하나 상에 위치한다. 짝맞춤되는 연결을 제공하기 위하여, 상기 체결구 머리부는 수용 공동을 포함하며, 상기 수용 공동 위에는 적어도 하나의 걸림부가 구비되고, 상기 걸림부는 상기 드라이버 공구 비트의 구동 단부의 수평돌기부와 맞물리도록 구성된다.

또다른 일 형태에 따르면 드라이버 공구 비트와 상보적인 체결구 머리부를 포함하는 체결 시스템이 제공되는바, 상기 드라이버 공구 비트는 생크 단부와 구동 단부를 포함하고, 상기 구동 단부는 적어도 하나의 블레이드 및 돌출되어 있는 하나 또는 복수의 수평돌기부들을 포함하며, 상기 상보적인 체결구 머리부는 수용 공동을 포함하고, 상기 수용 공동의 위에는 걸림부가 배치되며, 상기 걸림부는 상기 구동 단부가 삽입 및 회전되는 때에 상기 수평돌기부와 짝맞춤되도록 구성된다. 이로 인하여 얻어지는 드라이버 공구 비트와 체결구 간의 향상된 연결로 인하여, 사용시 이들을 함께 유지하기 위하여 추가적인 수직축 압력을 가할 필요가 없게 되며, 이는 곧 작업 표면 또는 구성요소가 사용시 손상될 가능성의 감소로 이어진다.

아래에서는 하기의 도면들 및 예시적인 실시예들을 참조로 하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 1a 에는 (도 2a 내지 도 2c 에 도시된 예와 같은) 상보적인 체결구와의 연결을 위해 구성된 드라이버 공구 비트의 측면도가 도시되어 있고;
도 1b 에는 드라이버 공구 비트의 사시도가 도시되어 있고;
도 1c 에는 도 1a 에 도시된 측면과 반대인 드라이버 공구 비트의 제2 측면이 도시되어 있고;
도 1d 에는 일 실시예에 따른 드라이버 공구 비트 및 상기 공구 비트의 블레이드 구성을 도시하는 것으로서 도 1a 의 A-A 절단선을 따라 취한 단부면도가 도시되어 있으며, 그 모습은 드라이버 공구 비트의 생크 단부(shank end; 4)에 부착된 생크(2)를 향하여 본 모습이고;
도 1e 에는 도 1a 의 A-A 절단선을 따라 취한 상기 드라이버 공구 비트의 단부면도가 도시되어 있으며, 그 모습은 드라이버 공구 비트의 말단부(1)를 향하여 본 모습이고;
도 2a 에는 도 1a 내지 도 1e 에 도시된 드라이버 공구 비트와 맞물리도록 구성된 편평한 머리부를 구비한 예시적인 체결구의 평면도가 도시되어 있고;
도 2b 에는 도 2a 의 B-B 선을 따라 취한 체결구의 단면도가 도시되어 있고;
도 2c 에는 도 2a 및 도 2b 의 체결구의 측면도가 도시되어 있고;
도 3a 에는 도 2a 내지 도 2c 의 체결구 머리부의 평면도가 도시되어 있고;
도 3b 에는 도 2a 내지 도 2c 의 체결구 머리부의 등각도(isometric view)가 도시되어 있고;
도 3c 에는 도 2a 내지 도 2c의 체결구 머리부의 측면도가 도시되어 있고;
도 4a 에는 맞물림 전 상태에서, 도 1a 의 드라이버 공구 비트의 일부분과 도 2a 내지 도 2c 의 체결구 머리부의 일부분이 도시되어 있으며;
도 4b 에는 맞물림 동안의 상태에서, 도 4a 의 드라이버 공구 비트와 체결구 머리부가 도시되어 있고;
도 4c 에는 상기 체결구 머리부 안으로 삽입된 상기 드라이버 비트의 횡단면도가 도시되어 있고;
도 4d 에는 도 4b 에 도시된 드라이버 공구 비트가 체결구 머리부 안으로 삽입되고 시계방향 위치로 회전된 때의 모습을 도시하는 횡단면도가 도시되어 있고;
도 4e 에는 도 4b 에 도시된 드라이버 공구 비트가 체결구 머리부 안으로 삽입되고 반시계방향 위치로 회전된 때의 모습을 도시하는 횡단면도가 도시되어 있고;
도 5a 에는 맞물림 전 상태에서 상기 드라이버 공구 비트와 체결구의 측면도가 도시되어 있고;
도 5b 에는 맞물림 동안의 상태에서 상기 드라이버 공구 비트와 체결구의 측면도가 도시되어 있고;
도 6a 에는 상기 체결구 머리부가 최종 형태를 얻기 위하여 스탬핑(stamping)되기 전에 체결구 머리부를 위하여 제조된 전구체(precursor)의 평면도가 도시되어 있고;
도 6b 에는 도 6a 의 전구체를 C-C 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있고;
도 6c 에는 전구체의 등각도가 도시되어 있고;
도 6d 에는 전구체의 측면도가 도시되어 있고;
도 7a 에는 도 3a 내지 도 3c 에 도시된체결구 머리부의 추가적인 측면도가 도시되어 있고;
도 7b 에는 도 7a 의 체결구 머리부의 D-D 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.

본 발명의 일 형태에 의하면, 드라이버 공구 비트 및 상보적인 체결구 머리부를 포함하는 체결 시스템으로서, 이들 간의 물리적인 결합 및 직접적인 맞닿음이 가능하게 되는 체결 시스템이 제공된다. 바람직하게는 상기 결합이, 상기 드라이버 공구 비트의 구동 단부에 위치하고 돌출된 적어도 하나의 수평돌기부와, 드라이버 공구 비트가 삽입된 후 수직의 Y축(예를 들어, 길이방향 축)을 중심으로 회전되는 때에 상기 돌출된 수평돌기부를 수용 및 확보하는 치수 및 형상을 가진 공동을 구비한 표면을 가진 체결구 머리부에 의하여 이루어진다. 바람직한 실시예에서는, 작업 대상물에 대한 체결구의 삽입 또는 제거를 위하여, 길이방향 축(즉, 드라이버 공구 비트의 길이를 따르는 축)을 따라서 상기 작업 대상물로 향하는 압력이 최소로 필요하게 된다.

다른 일 형태에 의하면, 수용 공동을 구비한 상보적인 체결구 머리부와 연결되도록 구성된 드라이버 공구 비트가 제공된다. 상기 수용 공동은 스크류 또는 기계 볼트와 같은 체결구의 상부 안으로 형성될 수 있는데, 상기 체결구는 목재, 금속, 및 복합 재료를 고정 또는 확보하기 위한 용도로 설계된 것일 수 있다. 상기 체결구 자체는 금속, 세라믹, 또는 플라스틱을 포함하는 다양한 재료들로 만들어질 수 있다.

또 다른 형태에 의하여 제공되는 드라이버 공구 비트에서는, 드라이버 공구 비트의 구동 단부 표면 상에 있는 작은 수평돌기부들 또는 돌출부들이 상보적인 형태를 가지고 수용하는 체결구와 분리가능하게 결합되는바, 상기 체결구는 수용 공동 위에 걸림부를 구비하여서 상기 공구 비트 드라이버의 길이방향을 따른 (즉, 작업 대상물을 향하는) 추가적인 길이방향 축 압력을 필요로 하지 않고서도 작업 대상물에 대한 삽입 및 분리 동안에 확고한 연결이 얻어질 수 있다. 이와 같은 방식으로, 드라이버 공구 비트가 체결구에 맞물리는 때에는, 상기 공구 비트의 구동 단부에 위치한 수평돌기부들이 상기 걸림부의 하측에 수용되고 상기 공구 비트가 체결구에 대하여 미끄러지는 것을 방지한다. 상기 연결되는 드라이버 공구 비트는 소정의 적용예에서의 편의를 위하여 자성을 가진 것일 수 있다. 상기 공구 비트와 체결구 머리부의 무결점 연결로 인하여, 상기 공구 비트 및 상보적인 체결구 모두의 기능 수명이 향상될 뿐만 아니라, 상기 작업 대상물에 대한 손상 가능성도 감소된다.

도 1a 에는 생크(2)에 부착된 드라이버 공구 비트(20)의 측면도가 도시되어 있는바, 상기 드라이버 공구 비트(20)는 (도 1c 에 도시된) 구동 단부(17)에 적어도 하나의 블레이드(22)를 포함하고, 구동 단부(17)는 말단부(1)에서 종료된다. 도 1c 에 도시된 바와 같이, 상기 드라이버 공구 비트(20)는 일반적인 공구 비트 생크로서 형성 또는 제작될 수 있는 (말단부(1) 단부의 반대측에 있는) 생크 단부(4)를 더 포함하며, 상기 일반적인 공구 비트는 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 고찰되는 바와 같이 손잡이 또는 동력 도구에 영구적으로 또는 가역적으로 부착되도록 설계될 수 있다.

도 1a 에는 세 개의 블레이드(22)들을 구비한 실시예가 도시되어 있는데 (두 개의 블레이드(22)들만이 보여질 수 있음), 각각의 블레이드(22)에는 적어도 하나의 돌출부(3)가 형성되어 있다. 도 1b 에 가장 잘 도시된 바와 같이, 도시된 실시예에서는, 각각의 블레이드가 적어도 두 개의 면(18)들 및 하나의 에지(16)를 포함하는데, 각각의 면(18)은 미리 정해진 각도(예를 들어 120°)로 다른 블레이드(22)의 대응되는 면(18)과 대면한다. 도시된 실시예에는 말단부(1)에 의하여 정의되는 축방향 중심으로부터 방사상으로 배치된 세 개의 블레이드(22)들이 존재하며, 이들 각각은 두 개의 돌출부(3)들을 구비한다. 대안적인 실시예에서는, 단일의 블레이드 드라이버가 사용될 수 있으며, 블레이드(22)의 적어도 일 표면에 돌출부(3)가 형성될 수 있다.

각각의 돌출부(3)는 드라이버 공구 비트에 맞는 것으로 알려진 금속 또는 임의의 다른 짝맞춤 재료로 만들어질 수 있다. 바람직한 실시예에서는 도 1b 에 도시된 바와 같이, 각각의 돌출부(3)가 적어도 두 개의 표면들, 즉 수평돌기부(50)와 내측 평면부(inner plane; 55)에 의하여 한정되기도 한다. 상기 수평돌기부(50)는 말단부(1)의 반대측을 대면하고, 드라이버 공구 비트(20)의 길이방향 축을 따라서 횡방향으로 연장된다. 상기 내측 평면부(55)는 말단부(1)를 향하여 길이방향으로 연장되고, 수평돌기부(50)에 대해 직각을 이룬다. 일 실시예에서, 각각의 돌출부(3)는 말단부(1)의 단부에 가장 가까운 (또는 인접한) 정점과 상기 말단부(1)의 단부로부터 멀리 또는 떨어져 위치한 삼각형의 밑변을 구비하여 전체적으로 삼각형의 형상으로 형상화될 수 있다. 대안적인 실시예에서는, 상기 돌출부(3)가 선분에 해당되는 셋 이상의 측면들과 말단부(1)로부터 떨어진 적어도 두 개의 꼭지점들(예를 들어, 삼각 다각형 형상의 밑변)을 구비한 임의의 다각형으로 형상화될 수 있다.

각각의 돌출부(3)는 면(18) 및 내측 평면부(55) 둘 다에 대해 인접하고 직각을 이루는 수평돌기부(50)를 포함한다. 바람직한 일 실시예에서 상기 수평돌기부(50)는 구동 단부(17)의 길이방향 축으로부터 외향으로 연장된 사각형 형상으로 형성되지만, 대안적인 실시예에서는 수평돌기부(50)가 다른 다각형의 구성형태로 형상화될 수 있다.

이제 도 1d 및 도 1e 를 참조하면, 여기에는 각각 도 1a 의 드라이버 공구 비트(20)의 세 개의 블레이드 구성의 두 가지 단부면도가 도시되어 있다. 구체적으로, 도 1e 에는 도 1a 의 A-A 절단선을 따라 취한 상기 드라이버 공구 비트의 단면 모습이 도시되어 있는데, 여기에서의 모습은 말단부(1)를 향하여 본 모습이다. 도 1d 의 모습은 생크(2)를 향하는 반대 방향으로 본 모습이다.

도 1e 에서 볼 수 있는 바와 같이 각각의 블레이드에는 두 개의 돌출부(3)들이 있으며, 각각의 돌출부(3)는 수평돌기부(50)를 포함한다. 각각의 블레이드(22)가 두 개의 돌출부(3)들을 포함하고, 각각의 돌출부(3)가 수평돌기부(50)를 포함하기 때문에, 이 단면도에서는 총 6개의 수평돌기부(50)들이 도시되어 있다.

드라이버 공구 비트(20)는 상보적인 체결구와 짝맞춤되도록 설계된다. 그 관계는 도 5a 및 도 5b 에 전체적으로 도시되어 있다. 구체적으로, 체결구(28)의 체결구 머리부(8) 안으로 깍여져 있는 상보적인 수용 공동(11) 안에 말단부(1)가 수용된다. 상기 체결구(28)의 추가적인 상세 사항들은 도 2a 내지 도 2c 에 도시되어 있다. 도 2a 에는 수용 공동(11) 의 표면을 한정하는 세 개의 슬롯(7)들을 구비한 체결구 머리부(8)의 평면도가 도시되어 있다. 도 2b 에는 도 2a 의 B-B 선을 따라 취한 체결구의 측단면도가 도시되어 있다. 수용 공동(11) 은 상기 드라이버 공구 비트의 말단부(1)의 적어도 일부분을 받아들이도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 체결구(28)는 평편한 머리부를 갖는 스크류 체결구로서 도시되어 있지만, 체결구 머리부(8)가 다른 형상을 가질 수도 있다. 도 2c 에는 체결구(28)의 측면도가 도시되어 있고, 체결구 머리부(8)의 하측부로부터 말단부까지 연장된 체결구(28)의 원통형 부분은 권취 나사(winding thread)를 구비하여 나사가 형성된 생크(9)로서 한정되는바, 이것은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 고찰될 수 있는 바와 같이 다른 구성형태를 가질 수 있다.

회전축(turning axis)이라고도 호칭되는 길이방향 축(26)이 도시되어 있는데, 체결구(28)는 도 1a 내지 도 1c 의 드라이버 공구 비트(20)에 의하여 이를 따라 회전된다. 체결구 머리부(8)의 표면을 따라서 연장된 횡방향 축(6)도 도시되어 있다.

도 3a 내지 도 4e 에 더 상세히 도시된 바와 같이, 드라이버 공구 비트(20)는 스크류 또는 다른 체결구(28)의 머리부에 형성된 수용 공동 안에 수용되기에 적합한 구성을 갖는다. 전형적으로는, 상기 수용 공동(11) 이 상기 드라이버 공구 비트(20)(예를 들어, 스크류 드라이버, 렌치(wrench), 또는 드릴 드라이버 비트)의 말단부(1)의 단부에 맞는 하나 이상의 슬롯들을 포함할 수 있다. 상기 슬롯들의 개수에 따라서, 상기 수용 공동의 형상은 슬릿(slit), 도면에 도시된 Y자 형태, 십자 형태, 또는 다른 형태일 수 있다.

도 3a 및 도 4a 를 참조하면, 체결구 머리부(8)의 수용 공동(11) 안에 존재하는 걸림부(24)는 드라이버 공구 비트(20)의 말단부(1)에 위치된 하나 이상의 돌출부(3)를 수용하기 위해 협력한다. 구체적으로, 드라이버 공구 비트(20)의 회전축(26)을 중심으로 한 시계방향 또는 반시계방향의 회전시에 체결구(28)를 드라이버 공구 비트(20)에 확고하게 맞물리도록 하기 위하여, 돌출부(3)의 하측에 배치된 수평돌기부(50)가 걸림부(24)와 접촉한다. 이로써, 드라이버 공구 비트(20)의 하나 이상의 돌출부(3)가 상기 체결구 머리부(8)의 수용 공동(11) 안에 포함된 대응되는 걸림부(24)와 맞물리게 되어서, 드라이버 공구 비트(20)의 미끄러짐이 방지된다.

체결구 머리부(8)의 단면의 평면도가 도시되어 있는 도 3a 를 참조하면, 걸림부(24)들을 보다 쉽게 볼 수 있다. 바람직하게는 걸림부(24)들이, 체결 또는 분리 작업에서 도 1a 내지 도 1c 의 드라이버 공구 비트(20)의 말단부(1)를 수용하기 위한 수용 공동(11)의 표면을 한정하는 세 개의 슬롯들의 내측 꼭지점들 각각에 배치된다. 걸림부(24)들은 횡방향 축(6)에 대해 평행하게 배치되며 또한 회전축(26)의 중심을 향하여 연장된다. 상기 돌출부(3)들의 수평돌기부(50)들은, 돌출부(3)들이 뜻하지 않게 체결구 머리부(8)의 슬롯(7)들을 통해 미끄러져 나옴을 방지하기 위하여, 걸림부(24)와 접촉하고 맞물리도록 구성된다.

도 4a 내지 도 4e 를 참조하면, 여기에는 3개 블레이드 구성과 블레이드(22)들 각각에 배치된 두 개의 돌출부(3)들을 가진 드라이버 공구 비트(20)의 말단부(1)의 맞물림이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 말단부(1)는 체결구 머리부(8) 및 이것의 수용 공동(11) 안에 수용된다. 도 4c 내지 도 4e 를 비교하면 그로부터 얻어지는 향상된 연결이 이해될 수 있을 것이다. 도 4c 에 도시된 말단부(1)는 회전되지 않은 상태이며, 따라서 수평돌기부(50)가 걸림부(24) 아래에 걸리지 않는다. 그러나, 도 4d 에 도시된 드라이버 공구 비트(20)의 경우에는, 그것의 말단부(1)가 체결구 머리부(8)의 수용 공동(11) 안으로 삽입된 다음에 시계방향으로 회전되어 있다. 세 개의 블레이드(22)들 각각에 있는 돌출부(3)들은 회전축(26)을 중심으로 한 드라이버 공구 비트(20)의 회전시에 수용 공동(11) 안에 확보된다 (도 2b 참조). 따라서, 돌출부(3)들의 확고한 짝맞춤으로 인해서, 수평돌기부(50)가 걸림부(24) 아래에 맞물리게 된다. 이와 같은 방식으로 체결구 머리부(8)에 대한 드라이버 공구 비트(20)의 결합이 이루어져서, 체결구를 작업 대상물 안으로 삽입하는 동안에 그 연결을 유지하기 위하여 길이방향 축을 따른 압력이 필요하지 않게 된다. 다시 말하면, 체결구(28)를 작업 대상물 안으로 구동하여 넣기 위하여 드라이버 공구 비트(20)가 사용되는 동안에, 드라이버 공구 비트(20)가 뜻하지 않게 분리될 가능성이 낮아진다. 일단 내부에 수용된 상태에서는, 돌출부(3)들에 의하여 제공되는 수평돌기부(50)가 걸림부(24)와 협력하여서, 드라이버 공구 비트의 말단부(1)와 체결구 머리부(8) 간의 짝맞춤 연결이 미끄러져 빠짐을 방지한다.

이제 도 4e 를 참조하면, 여기에는 드라이버 공구 비트(20)를 포함하는 체결 시스템의 평면도가 도시되어 이는데, 상기 드라이버 공구 비트(20)는 적어도 하나의 블레이드(22)를 구비하고 체결구 머리부(8)의 수용 공동(11) 안으로 삽입되어서 반시계방향의 위치로 회전되어 있다. 도시된 바와 같이, 도 4d 에서와 유사하게, 돌출부(3)들은 체결구(28)의 표면에 배치된 겹침부(overlap portion; 24) 아래에 물리적으로 보유되고 확보된다. 그 결과, 길이방향 축을 따른 역방향의 압력이 가해지더라도, 돌출부(3)와 겹침부(24)가 접촉을 유지하는 한 체결구 머리부(8)와 드라이버 공구 비트(20)가 맞물린 채로 유지될 것이다. 이것은 본 발명의 유리한 특징에 해당되는바, 왜냐하면 드라이버 공구 비트(20)와 맞물린 때에 체결구 머리부(8)에 대해 "뒤로 당기기(pull back)"가 가능하게 되어서 체결구(28)의 분리가 용이하게 되기 때문이다. 이와 같은 특징은, 체결구(28)의 나사가 형성된 생크(9) 또는 체결구 머리부(8)가 부분적으로 벗겨지거나 또는 다른 방식으로 손상되는 경우, 또는 체결구(28)가 보유되는 작업 대상물 내의 구멍이 손상되는 경우에 특히 중요하게 된다. 이와 같은 형태의 손상은 체결구(28)의 분리를 어렵게 만드는 경향이 있다. 돌출부(3)들 및 걸림부(24)들의 구성형태에 의하여 가능하게 되는, 길이방향 축을 따른 역방향의 압력을 활용함으로써, 체결구를 풀어내는 과정이 현저히 용이하게 된다.

도 3c 의 단면도에는 도 2b 에도 도시된 바 있는, 요부를 이루는 공동(11)의 측벽(30)들이 도시되어 있다. 측벽(30)들은 체결구 머리부(8)의 표면으로부터 나사 생크(나사가 형성되어 있는 생크)(threaded shank; 9)를 향하여 아래로 연장되어서, 드라이버 공구 비트(20)의 말단부(1)와 이것의 블레이드(22)들을 수용하기 위한 요부 형태의 공동(11)을 한정한다. 또한, 체결 작업 또는 풀음 작업(즉, 체결구의 회전 작업) 동안에, 돌출부(3)들은 요부를 이루는 공동(11) 안에 수용되어 측벽(30)들에 인접하게 배치된다.

걸림부(24)들과 수평돌기부(50)들 간의 접촉에 부가하여, 추가적인 접촉 지점들이 있다. 도 4a 에 도시된 바와 같이, 돌출부(3)의 내측 평면부(55)는 표면(103)에 직접적으로 접촉할 것이다. 블레이드(22)의 면(18)은 슬롯(7)들의 에지(edge; 104)에 직접적으로 접촉할 것이다. 또한, 말단부(1)는 측벽(30)들에 접촉한다. 이와 같은 복수의 접촉 지점들로부터, 드라이버 공구 비트(20)와 체결구(28) 간의 보다 강하고 튼튼한 연결과 힘의 개선된 배분이 얻어진다. 이와 같은 추가적인 접촉 지점들은, 드라이버 공구 비트(20)가 체결구 머리부(8)로부터 뜻하지 않게 분리될 가능성을 더욱 최소화시킨다. 그러나, 이들을 서로로부터 의도적으로 분리하고자 하는 경우에는, 돌출부(3)들의 수평돌기부(50)들이 걸림부(24)들로부터 분리되도록, 드라이버 공구 비트(20)를 간편하게 회전시키기만 하면 된다.

도 7a 에는 체결구 머리부(8)의 추가적인 측면도가 도시되어 있는바, D-D 선에서 취한 단면은 도 7b 에 도시되어 있다. 걸림부(24)들은 도 7b 에서 쉽게 확인된다.

요부를 이루고 있는 공동(11)은 체결구 머리부(8) 내의 성형된 섹션(formed section)으로서, Y자 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나 그 형상은 변형가능하다. 슬롯의 다른 형상들도 고찰될 수 있는바, 예를 들면 체결구 머리부(8)의 중앙부를 향하여 연장된 걸림부 또는 돌출형 테두리 에지(protruding rim edge)를 갖는 단일 슬롯 형상도 가능하다. 대안적으로는, 4, 5, 또는 그 이상의 슬롯이 십자 또는 별 모양을 형성하는 것도 가능하다.

도 6a 내지 도 6d 에는 도 2a 내지 도 2c 에 도시된 것과 같은, 수용 공동을 위한 세 개의 슬롯을 구비한 체결구를 제조하는 방법이 도시되어 있다. 그 제조는 두 개의 단계로 이루어지는 것이 전형적이다. 먼저, 체결구 머리부를 위한 전구체가 생성될 수 있는데, 그 생성은 적합한 금속 또는 합금으로 그 전구체의 형상을 스탬핑하거나 주조함으로써 이루어진다. 도 6a 에는 도 6b 내지 도 6d 에도 도시된 전구체(250)의 평면도가 도시되어 있다. 전구체(250)는 도시된 바와 같이 Y자 형상으로 절단되어 돌출된 세 개의 Y슬릿-세그먼트(Y-slit segment; 200)들을 구비하도록 형성된다. 두 번째 단계에서는, 상기 Y슬릿-세그먼트(200)들을 머리부의 중앙부를 향하여 90도 아래로 스탬핑시켜서 수평돌기부들(50)(도 1e 에 가장 잘 도시되어 있음)을 생성하고, 예를 들어 도 2a 에 도시된 바와 같은 수용 공동(11)의 상부 모습으로 형성되게끔 한다.

도면들에 도시되어 있는 것은 설치 후에 작업 대상물의 표면과 같은 높이게 있게 되도록 일반적으로 설계되는 편평한 표면을 갖는 머리부를 구비한 체결구 스크류이지만, 앞서 언급된 바와 같이 체결구와 관련하여 공지된 다양한 형상들도 가능하다. 예를 들어, 체결구 머리부는 둥근 형태의 상측 표면을 가질 수 있는데, 이 경우에는 체결구 머리부가 설치된 때에 작업 대상물로부터 돌출된다. 상기 체결구는 나사 생크를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 많은 변형들이 가능하다.

본 발명은 특정의 실시예를 참조로 하여 설명되었으나, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 수많은 변형, 변경, 및 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (23)

1. 구동 단부(driving end)에 적어도 하나의 돌출부(protrusion)를 구비한 드라이버 공구 비트(driver tool bit)를 수용하는 체결구로서,
   상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 구동 단부의 말단부(tip)를 향하여 테이퍼(taper)지고, 상기 말단부는 상기 드라이버 공구 비트의 길이방향 축에 대해 직각을 이루는 표면 영역(surface area)을 가지며, 상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 드라이버 공구 비트의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 연장되고,
   상기 체결구는:
   (a) 상기 말단부 및 상기 적어도 하나의 돌출부를 수용하기 위하여, 수용 공동(receiving cavity) 및 상기 수용 공동의 표면을 한정하는 적어도 하나의 슬롯(slot)을 구비한 머리부; 및
   (b) 상기 슬롯에 인접하여 배치되고 상기 수용 공동 위에서 상기 슬롯으로부터 횡방향으로 연장된 적어도 하나의 걸림부(overhang)로서, 상기 체결구가 체결되거나 풀리는 동안에 상기 적어도 하나의 돌출부 중 하나와 상기 공동 안에서 직접 맞물려 유지시키도록 구성된, 걸림부;를 포함하며,
   상기 수용 공동은 추가적으로 상기 드라이버 공구 비트의 말단부와 짝맞춤되도록 구성된 바닥부(floor)에 의해 한정되고, 상기 바닥부는 상기 드라이버 공구 비트의 말단부의 표면 영역에 실질적으로 대응되는 표면 영역을 가지며,
   상기 수용 공동은 추가적으로 상기 바닥부와 상기 적어도 하나의 걸림부 사이에서 연장되는 측벽(sidewall)들에 의해 한정되고, 상기 측벽들은 상기 바닥부를 원주방향으로 에워싸고 상기 드라이버 공구 비트의 적어도 하나의 돌출부와 짝맞춤되도록 구성된 것을 특징으로 하는 체결구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 슬롯으로부터 횡방향으로 연장된 두 개의 걸림부들이 구비된 것을 특징으로 하는 체결구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 수용 공동의 표면을 한정하는 세 개의 슬롯들이 구비되고, 각각의 슬롯에는 슬롯으로부터 횡방향으로 연장된 두 개의 걸림부들이 구비된 것을 특징으로 하는 체결구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 걸림부들 중 적어도 하나는 상기 드라이버 공구 비트의 삽입 및 시계방향으로의 회전 시에 드라이버 공구 비트의 돌출부와 맞물리도록 구성된 것을 특징으로 하는 체결구.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 걸림부들 중 적어도 하나는 상기 드라이버 공구 비트의 삽입 및 반시계방향으로의 회전 시에 드라이버 공구 비트의 돌출부와 맞물리도록 구성된 것을 특징으로 하는 체결구.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수용 공동의 바닥부로부터 방사상 외향으로 연장된 세 개의 슬롯들이 구비되고, 상기 슬롯들은 서로에 대하여 120도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 체결구.
7. 체결구 머리부의 수용 공동과 맞물리는 드라이버 공구 비트로서,
   상기 수용 공동은 적어도 하나의 슬롯을 포함하고, 상기 슬롯은 상기 수용 공동 위의 적어도 하나의 걸림부와 에지(edge)들에 의하여 한정되며, 상기 수용 공동은 바닥부 및 상기 바닥부와 상기 적어도 하나의 걸림부 사이에서 연장된 측벽들에 의해 더 한정되고, 상기 측벽들은 상기 바닥부를 원주방향에서 에워싸며,
   상기 드라이버 공구 비트는:
   (a) 생크 단부; 및
   (b) 상기 생크 단부 반대측에 있고 적어도 하나의 블레이드를 포함하는 구동 단부로서, 상기 블레이드 각각은 적어도 하나의 표면 및 상기 표면에 배치된 적어도 하나의 돌출부를 구비하고, 각각의 블레이드는 상기 구동 단부의 말단부로부터 방사상 외향으로 연장되도록 구성된, 구동 단부;를 포함하고,
   상기 드라이버 공구 비트가 상기 체결구 머리부에 회전가능하게 맞물리면, 상기 적어도 하나의 돌출부가 상기 공동 안에 수용되고 상기 적어도 하나의 걸림부 아래에 배치되며, 상기 말단부는 상기 수용 공동의 바닥부와 접촉하고, 상기 적어도 하나의 블레이드의 표면은 상기 적어도 하나의 슬롯의 에지와 접촉하며,
   상기 돌출부의 맞물림으로 인하여, 상기 드라이버 공구 비트가 회전 중에 상기 체결구로부터 분리됨이 방지되는 것을 특징으로 하는, 드라이버 공구 비트.
8. 제7항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 돌출부 각각은 상기 구동 단부로부터 횡방향으로 연장된 적어도 하나의 수평돌기부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 수평돌기부는 상기 적어도 하나의 걸림부와 맞물리도록 구성된 것을 특징으로 하는, 드라이버 공구 비트.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 돌출부는 삼각형 형상을 가지고, 상기 삼각형의 정점은 상기 구동 단부의 말단부에 위치하는 것을 특징으로 하는, 드라이버 공구 비트.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 공구 비트는 수동 또는 동력에 의하여 구동되는 드라이버 장치에 연결되도록 구성된 생크 단부를 구비한 것을 특징으로 하는, 드라이버 공구 비트.
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 공구 비트는 세 개의 블레이드들을 구비하고, 각각의 블레이드는 두 개의 표면들을 구비하며, 각각의 표면은 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부들은 상기 체결구 머리부의 수용 공동 안에 포함되어 있는 걸림부들과 맞물리도록 구성된 것을 특징으로 하는, 드라이버 공구 비트.
12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부들은 상기 수평돌기부들에 대해 직각을 이루는 내측 면들을 더 포함하고, 상기 내측 면들은 상기 체결구 머리부 내의 수용 공동 안에 있는 측벽들과 짝맞춤되도록 구성된 것을 특징으로 하는, 드라이버 공구 비트.
13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로에 대하여 120도의 각도로 배치된 세 개의 블레이드들이 구비된 것을 특징으로 하는, 드라이버 공구 비트.
14. 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 블레이드는 두 개의 표면들과 상기 표면들 상에 배치된 두 개의 돌출부들을 구비한 것을 특징으로 하는, 드라이버 공구 비트.
15. (a) 길이방향 축, 구동 단부, 및 생크 단부를 구비한 드라이버 공구 비트로서, 상기 구동 단부는 드라이버 공구 비트의 길이방향 축에 대해 직각을 이루는 표면 영역을 갖는 말단부를 구비하며, 상기 드라이버 공구 비트는 적어도 하나의 블레이드(blade)를 포함하고, 각각의 블레이드는 적어도 하나의 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부는 상기 드라이버 공구 비트의 구동 단부에 배치되고 상기 블레이드로부터 횡방향 축을 따라 연장되며, 각각의 돌출부는 상기 드라이버 공구 비트의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 연장된 수평돌기부(ledge)를 더 포함하고, 각각의 돌출부는 상기 말단부로부터 방사상 외향으로 연장된, 드라이버 공구 비트; 및
    (b)상기 드라이버 공구 비트를 수용하는 체결구 머리부;를 포함하는 체결 시스템(fastening system)으로서,
    상기 체결구 머리부는:
    (i) 상기 구동 단부의 말단부, 상기 적어도 하나의 블레이드, 및 상기 적어도 하나의 돌출부를 수용하도록 상기 체결구 머리부의 표면에 위치한 적어도 하나의 슬롯 및 수용 공동; 및
    (ii) 상기 표면에서 상기 슬롯에 인접하게 위치된 걸림부로서, 상기 표면과 걸림부가 그 하측에 공동을 형성하도록 상기 걸림부는 상기 횡방향 축을 따라 연장되고, 상기 체결구 머리부가 체결되거나 풀어지고 있는 동안에 상기 적어도 하나의 돌출부와 맞물리고 상기 돌출부를 걸림부의 하측 및 상기 공동 안에 유지시키도록 구성된, 걸림부;를 포함하고,
    (iii) 상기 수용 공동은 상기 드라이버 공구 비트의 말단부와 짝맞춤되도록 구성된 바닥부에 의하여 더 한정되고, 상기 바닥부는 상기 드라이버 공구 비트의 말단부의 표면 영역에 실질적으로 대응되는 표면 영역을 구비하며,
    (iv) 상기 수용 공동은 상기 바닥부와 걸림부 사이에서 연장되는 측벽들에 의하여 더 한정되고, 상기 측벽들은 상기 드라이버 공구 비트의 돌출부들과 짝맞춤되도록 구성되고 상기 바닥부를 원주방향에서 에워싸는 것을 특징으로 하는, 체결 시스템.
16. 제15항에 있어서,
    상기 체결구 머리부 안으로 삽입된 드라이버 공구 비트는, 드라이버 공구 비트가 길이방향 축을 중심으로 상기 체결구 머리부에 대하여 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 때에 상기 체결구 머리부와 확고히 맞물리는 것을 특징으로 하는, 체결 시스템.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 드라이버 공구 비트와 체결구 머리부는 자성을 갖는 것을 특징으로 하는, 체결 시스템.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 공구 비트는 세 개의 블레이드들을 포함하고, 각각의 블레이드는 두 개의 표면들을 구비하며, 각각의 표면에는 그 표면으로부터 횡방향으로 연장된 하나의 돌출부가 구비되고, 상기 체결구 머리부의 수용 공동은 상기 표면에서, 상기 수용 공동의 바닥부로부터 방사상 외향으로 연장되고 서로에 대하여 120도의 각도를 이루는 세 개의 슬롯들에 의하여 한정된 것을 특징으로 하는, 체결 시스템.
19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부들은 상기 수평돌기부들에 대해 직각을 이루는 내측 면들을 더 포함하고, 상기 내측 면들은 상기 수용 공동의 측벽들과 짝맞춤되도록 구성된 것을 특징으로 하는, 체결 시스템.
20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로에 대하여 120도의 각도로 배치된 세 개의 블레이드들과, 서로에 대하여 120도의 각도로 배치된 세 개의 슬롯들이 구비된 것을 특징으로 하는, 체결 시스템.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 블레이드는 두 개의 표면들 및 상기 표면들 상에 위치된 두 개의 돌출부들을 구비하고, 각각의 슬롯에는 두 개의 걸림부들이 구비된 것을 특징으로 하는, 체결 시스템.
22. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 체결구의 제조를 위한 블랭크(blank)로서,
    (a) 횡방향 축을 한정하는 표면과 중앙부를 구비한 머리부로서, 내부에 드라이버 공구 비트의 구동 단부를 수용하기 위한 공동을 포함하는, 머리부;
    (b) 상기 머리부에 대해 직각을 이루고 반대측에 있는 생크 단부; 및
    (c) 상기 머리부의 표면 상에 있는 적어도 하나의 잎사귀형상부(leaf)로서, 상기 횡방향 축에 대해 직각으로 연장된 힌지(hinge)에 의하여 더 한정된, 잎사귀형상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크.
23. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 체결구를 제조하기 위한 방법으로서,
    (a) 금속 또는 합금으로 제22항의 블랭크를 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 잎사귀형상부가 횡방향 축을 따라서 상기 머리부의 중앙부를 향하여 상기 힌지에서 접혀지도록 상기 머리부를 스탬핑(stamping)하는 단계;를 포함하는, 체결구 제조 방법.

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