TW201430228A - 螺釘頭及其所用之工具 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種螺釘，其中螺釘頭(1)具有在螺釘頭上表面的槽(2)，標準平面形之上週壁(9)從槽之外緣向下延伸到螺釘頭中，上週壁(9)大致對齊於螺釘之軸而形成凹部(3)，傾斜過渡表面(15)相對於上週壁(9)之下緣而向下向內延伸，追加凹部(11)從傾斜過渡表面(15)之下緣向下延伸，其中螺釘頭之大小係為當由具有上(16)與下(17)密合部之工具(6)密合螺釘頭時，且其中上密合部(16)相對於工具所密合之螺釘軸向下延伸，而下密合部(17)進一步向下延伸，並其中追加凹部(11)之內壁(12)上具有至少一個突起(或肋)(21)，而使得追加凹部(11)之內壁(12)上之突起(21)與工具(6)之下密合部(17)之間具有「榫合」。

Description

螺釘頭及其所用之工具

本發明係關於一種用於驅動螺釘之系統，並有關於利用螺釘與工具首先維持，然後驅動螺釘進入背材。

本發明適用於具有直旁軸側壁凹部之螺釘頭的任何螺釘，以及具有接近直軸向側壁凹部的螺釘。更特定言之(但不限於)，本發明有關於在螺釘頭上表面上具有六角花形(hexalobular)槽之螺釘頭，以及用於此螺釘頭之工具。工具與螺釘頭一起包含用於固定螺釘之系統。

對於傳統螺釘頭之直槽的改良，發展出Torx(TM)槽。此舉有星形的一般形狀，並向下延伸到螺釘頭，提供比直槽更好的密合特點。其他螺釘在螺釘頭上具有成形凹槽，並具有直或接近直之側壁。實例為Phillips、六角或Spline頭之螺絲。互補形狀之工具(螺絲起子)係用於驅動螺釘至不論適當與否之背材。若成形槽向下延伸太多至螺釘頭，槽的末端的最低部分可接近螺釘頭之底面。舉例而言，成形槽可接近皿錐螺釘之外部錐形底面，而弱化螺釘頭。已發展數種系統以克服這個與其他缺點。

在與本申請人相關的二個較早之專利中圖示二個這樣系統的實例。這些係為US 6,951,158與US 7,730,812。US 6,951,158給出不會重複之先前技術的詳細審查。

在US 7,730,812之說明書中具有在上表面具有六角花形槽之螺釘頭。槽之曲壁在整個長度與螺釘之軸線大致平行，並可以通常可為1.5deg之角度而成為向下向內之錐形。六角花形槽之基座上具有向下向內之錐形過渡表面，而導致較小直徑的追加中央凹部。此較小之追加凹部具有錐形壁。而實際經驗導致更廣泛之錐形壁之使用，錐形壁可為在6deg與12deg之間向下的錐形，而舉例而言，對於螺釘之軸為10.8333deg，通常在6.5deg與7.5deg之間，而較佳為7.5deg。

追加凹部之意圖在於促使適當形狀的工具(螺絲起子)準確地插入螺釘頭之六角花形槽中。工具尖端之錐形圓截面之中央端點與追加凹槽之密合允許螺釘保持於工具上，同時工匠操縱螺釘至位置上。

藉由壓力密合以保留螺釘於工具上係特別有用於單手電動工具與機械工具。

其他螺釘與工具系統係已知於生產及銷售。實例為「反凸出(anti cam out)」ACR(TM)系統和Ribbed Phillips(TM)「反凸出」肋系統。此等系統具有利用肋之驅動系統，但在此等實例中肋以一個不間斷的長度向下延伸至螺釘頭，且不具有螺釘頭凹部內之過渡傾斜。

本發明意欲顯著地改善US 7,730,812中揭示之系統。

本發明提供一種螺釘，其中螺釘頭具有在螺釘頭上表面的槽，標準平面形之上週壁從槽之外緣向下延伸到螺釘頭中，上週壁大致對齊於螺釘之軸而形成凹部，傾斜過渡表面相對於上週壁之下緣而向下向內延伸，追加凹部從傾斜過渡表面之下緣向下延伸，其中螺釘頭之大小係為當由具有上與下密合部之工具密合螺釘頭時，且其中上密合部相對於工具所密合之螺釘之軸向下延伸，而下密合部進一步向下延伸，並其中追加凹部之內壁上具有至少一個突起(例如肋或平坦元件)，而使得由於追加凹部之內壁上之突起與工具之下密合部間之摩擦而具有榫合。工具與螺釘間具有榫合限制追加凹部之內壁上之突起將造成工具與螺釘間顯著的摩擦，而使得螺釘不會從工具脫落。

在一種形式中，突起為螺旋狀，並佈置於追加凹部之內壁上。

在另一種形式中，突起為直的，並佈置於追加凹部之內壁上，且對齊於螺釘之軸。

在此另一形式中，較佳為三個突起以三個突起間之徑向間隔120deg安排。

突起可為了追加凹部之完整深度而延伸。

突起可延伸於平行於螺釘之軸向之方向，或可延伸於平行於螺釘之圓周向之方向。

較佳者為追加凹部之壁呈錐形地向下向內至追加凹部之底部。更佳者為2.5deg與12.0deg間之錐形(例如 10.8333deg)，通常為6.5deg與7.5deg之間，且較佳者為7.5deg+-公差。

較佳者亦為上週壁呈錐形地向下向內延伸至傾斜過渡表面之上緣。更佳者為錐形為0.5deg與3deg之間，通常為1deg與2deg之間，且有利地為1.5deg。

在一較佳形式中，螺釘之上表面中之槽為六角花形。

在又另一形式中，突起在平面中以螺釘之軸成直角環繞於螺釘內部。

本發明亦提供一種用於維持及驅動如上所述之螺釘之工具尖端，其中在工具之密合部之外表面上具有至少一個突起(例如肋或平坦元件)，以密合追加凹部，而不再需要螺釘頭相應部分上之突起。較佳地，工具具有三個等距突起(或肋)。關於突起之形狀與延伸的上述討論亦適用於此處。因此，在突起可環繞工具而螺旋狀延伸於工具之軸向或圓周向上。

本發明亦提供包含上述螺釘組合上述工具之系統。

本發明亦提供用於在如上所述之螺釘之壁形成突起的穿孔針。

1‧‧‧螺釘頭

2‧‧‧槽

3‧‧‧凹部

6‧‧‧工具

9‧‧‧外週壁

11‧‧‧追加凹部

12‧‧‧內壁

13‧‧‧底部

14‧‧‧上部

15‧‧‧傾斜過渡表面

16‧‧‧密合部

17‧‧‧中心點

18‧‧‧傾斜過渡表面

19‧‧‧空間

21a‧‧‧突起

21b‧‧‧突起

22a‧‧‧穿孔針

22b‧‧‧穿孔針

23a‧‧‧突起孔

23b‧‧‧突起孔

101‧‧‧螺釘頭

102‧‧‧槽

103‧‧‧凹部

106‧‧‧工具

111‧‧‧追加凹部

112‧‧‧內壁

113‧‧‧底部

115‧‧‧傾斜過渡表面

116‧‧‧密合部

117‧‧‧中心點

121‧‧‧突起

本發明之圖示之實例與一個特定實施例現在將參照隨附圖式以實例之方式描述，其中：第1圖係為示意圖，圖示具有突起之工具尖端與螺釘頭凹部；第2a圖係為根據突起之第一實施例在第1圖中之 A1-A1線之橫截面；第2b圖係為根據突起之第二實施例在第1圖中之A2-A2線之橫截面；第3a圖圖示根據第一實施例以形成突起之穿孔針之示意圖；第3b圖圖示根據第二實施例以形成突起之穿孔針之示意圖；第4a圖係為第3a圖中之B1-B1線之橫截面；第4b圖係為第3b圖中之B2-B2線之橫截面；第5圖圖示密合螺釘頭之尖端之特定實施例的詳細側視圖；第6圖係為第5圖中之CC線之橫截面；第7圖係為穿孔針之側視圖；以及第8圖係為第7圖中之DD線之橫截面。

如在第1圖中之示意性圖示，螺釘頭1具有在螺釘頭1之上表面中之槽2。(槽之配置在第5圖中更好地圖示。)槽2形成直邊凹部3，直邊凹部3具有平行於螺釘頭1之上表面之平面中之橫截面。凹部具有凸出點，並與密合表面在點之不同側上(未圖示)。此等點係意欲藉由直邊凹部3之對應形狀之工具6來密合。

槽2在直邊六點凹部3之底部具有追加中央凹部11。追加凹部11對齊於螺釘之軸，且中心位於其中。此追加凹部11具有圓形橫截面與小於凹部3之直徑。追加凹部11之壁12係略為傾斜，以使得追加凹部11之底部13具有略小於追加凹部11之上部14之直徑。傾斜過渡表面15形成於追 加凹部11之上部14與六點凹部3之壁9之下部之間。

應理解當特定實施例涉及具有六點凹部3之螺釘頭時，具有許多其他標準形狀凹部之螺釘可結合根據本發明之突起。

工具6具有密合部16，密合部16係設計於適合凹部3。平面圖中密合部16之形狀係對應於凹部3之形狀。密合部之直徑可為一致的，或如第1圖所示，可朝密合部之下端向下向內略呈錐形。錐形可為1.25deg至1.75deg(通常為1.5deg)。密合部16之直徑之尺寸係允許密合部16毫無困難地插入至凹部3。

工具6亦具有從密合部16向下延伸之圓形橫截面之中心點17。工具6之中心點17之直徑略小於螺釘頭1之追加凹部11之直徑。工具6之傾斜過渡表面18從中心點17向外向上延伸至密合部16。過渡表面18之傾斜角小於過渡表面15之傾斜角。因此，當工具插入槽2時，表面15與表面18之間形成空間19。空間19之深度朝中心點17發散。當工具進入槽2時，工具6之部16可密合於凹部3之壁9之上部外週。中心點(或引導點)17通常可具有短於凹部3高度之長度，以使工具6之密合部16進入凹部3。

在具有為了保存目的而進行表面塗料之螺釘之狀況下，發散空間19允許任何多餘塗料收集於空間19中而不阻礙工具6與槽2間之密合。若沒有提供空間，則多餘塗料剩餘可能沉澱於表面15與凹部11之底部13上，而藉此此防止工具6與槽2間足夠的密合。

藉由工具6之密合部16與壁9之上部外週支持之中心點17與追加凹部11間之按壓密合，以(由於摩擦，即榫合)確保螺釘可保留於工具上而不脫落。此模式之密合在減少工具6和螺釘頭1間之角移動上特別有效。

如第2a圖及第2b圖所示，本發明不同於先前技術之處在於，螺釘頭1具有三個向內突起在螺釘頭1之追加凹部11之壁12上，突起如第2a圖所示之肋21a相對於壁12向內突出，以及如第2b圖所示之平坦元件21b。可能具有三個以上之向內突起，但使用三個突起以定位螺釘頭1於工具6上係為有利。

每一平坦元件21b包含去角平表面，其中於第2b圖見到凹部11之圓形橫截面形成如同連接圓弧之端的直線的弦。平坦元件21b之平表面包含獨立突起與工具6間之接觸面積。平坦元件21b之平表面大於第2a圖之獨立肋21a與工具6間之接觸面積。

在本發明之範圍內，但未示出於特定實施例之方式之形式中，可能只有一個突起，例如肋或平坦元件。此舉可形成螺釘中之追加凹部之壁上之筆直，而長度對齊於螺釘之軸，或可形成為螺釘中之追加凹部之壁上之標準螺旋。

第3a圖與第4a圖圖示穿孔針22a，以為了製造如肋21a之突起而形成螺釘頭1中之追加凹部11之內表面。第3b圖與第4b圖圖示穿孔針22b形成螺釘頭1中之追加凹部11之內表面，以形成如平坦元件21b之突起。建立在穿孔針上之突起孔23a、23b之處理利用從穿孔針去除材料而開始建立 過大「近網狀(near net)」之引導形狀。突起孔可在「近網狀(near net)」之引導形狀上以擠壓、加工或以一些方式創造。材料可從「近網狀(near net)」之引導形狀去除，以建立最後引導形狀。因此，穿孔針包含至少一個突起孔23a、23b，以在追加凹部11之內壁12上形成至少一個突起21a、21b。因此，在螺釘製造過程中，穿孔針將在螺釘之螺釘頭1中之追加凹部11中形成突起。

現在本發明之實際實施例之更詳細之附圖圖示於第5圖至第8圖。類似元件符號係用於類似於在第1圖與第2圖中所圖示之部件。

螺釘頭101在上表面上具有六角花形槽102，而形成直邊六點凹部103沿軸向向下延伸至螺釘頭。槽102之六角花形之形狀具有突出點，並與密合表面在這些點之不同側。較小橫截面之追加凹部111位於螺釘之軸之中心，且比凹部103更深入螺釘頭。追加凹部111之壁112略為傾斜，而使得追加凹部111略呈錐形地向下向內至該凹部之底部113。傾斜過渡表面115連接凹部103之基底與螺釘頭101之追加凹部111之頂部。

六角花形槽係為ISO 10664中所描述之內部驅動技術特徵。

工具106具有密合表面116，密合表面116係設計於適合六角花形凹部103。平面圖中密合表面116之形狀係對應於凹部103之形狀。密合表面116可朝密合表面116之下端略呈錐形。

同時密合表面之錐形可為0.5deg至3.5deg之範圍內，錐形通常在1.25deg及1.75deg之間，並且1.5deg係為有利。

工具106之中心點117略呈錐形以與螺釘頭101之追加凹部111密合。在追加中心凹部111中，向下向內之錐形略低於11deg。(10.833)。然而，有限元素分析研究可顯示7.5deg或更陡之錐形可給予螺釘頭與工具間更好的榫。

按照本發明，螺釘頭101上之追加凹部111具有三個向內面對之突起，此處顯示為在內表面上之肋121。突起當然亦可形成為如在第2b圖中所示之平坦元件。這些如肋121所示之突起平行於螺釘之軸，並與工具106之中心點117之向外面對之壁密合，而由於摩擦而建立突起與工具間之榫合，使得螺釘可保持於工具上而不會脫落。此舉可在第6圖之橫截面中最好地看出。突起(肋或平坦元件)提供給驅動工具106與螺釘頭101更好的密合。在本發明之實施例中未圖示出者，亦可能僅有一個突起。除了對準於螺釘之軸，突起可螺旋地運行於追加凹部111之內表面上。

突起之高度可從追加凹部111直徑之5%至25%。突起可佔據周長之1%至10%，但亦可能為更小或更大的比例。

上述之本發明之特定實施例顯示，本發明可應用至螺釘頭之一個特定(六角花形)之形式。然而，可參照所述之特定實施例提供具有突起之許多其他螺釘頭，而事實上突起可形成於與那些其他螺釘頭一起使用之工具(螺絲起子) 上。

舉例而言，在六角或Spline驅動螺釘等等之情況下。

儘管本發明之較佳實施例已圖示並敘述，可以想像到的是，本領域具有通常知識者可在不脫離所附之專利請求範圍之精神及範圍下設計多種修改及等同物。

可注意，與六點凹部3密合之工具6之密合部16將從工具傳輸力矩至螺釘。追加凹部11較佳地設置有大致圓形的橫截面(當不考慮突起21時)。

本發明之優點

由於接觸壓力的顯著增加，凹部引導孔之內表面之突起係預期改善具有尖端引導之壓合附著，從而提高工匠的螺釘將粘至工具的信心。

突起之略為變形將以類似效果在一定程度延伸至輔助附著。

此外，突起將允許多餘之緊固塗料在尖端插入後位移至相鄰區域，從而降低塗料在附著上之負面影響。

1‧‧‧螺釘頭

2‧‧‧槽

3‧‧‧凹部

6‧‧‧工具

9‧‧‧外週壁

11‧‧‧追加凹部

12‧‧‧內壁

13‧‧‧底部

14‧‧‧上部

15‧‧‧傾斜過渡表面

16‧‧‧密合部

17‧‧‧中心點

18‧‧‧傾斜過渡表面

19‧‧‧空間

Claims (21)

1. 一種具有一軸並包含一螺釘頭(1)之螺釘，該螺釘頭(1)具有一槽(2)在該螺釘頭之一上表面，其中：一上週壁(9)，標準平面形的該上週壁(9)從該槽之一外緣向下延伸到該螺釘頭中，該上週壁(9)大致對齊於該螺釘之該軸而形成一凹部(3)；一傾斜過渡表面(15)，該傾斜過渡表面(15)相對於該上週壁(9)之該下緣而向下及向內延伸；以及一追加凹部(11)，該追加凹部(11)從該傾斜過渡表面(15)之該下緣向下延伸，該追加凹部(11)包含一內壁(12)，其中該螺釘頭適於與一工具(6)密合，該工具(6)具有與該上週壁(9)密合之一上密合部(16)，以及與該追加凹部(11)密合之一下密合部(17)，且其中該追加凹部(11)之該內壁(12)上設置有至少一個突起(21a、21b)，而使得當該螺釘頭(1)與該工具(6)密合時，由於該追加凹部(11)之該內壁(12)上之該至少一個突起(21a、21b)與該工具(6)之該下密合部(17)間之摩擦而具有榫合。
2. 如請求項1所述之螺釘，其中該突起為螺旋狀，且佈置於該追加凹部(11)之該內壁(12)上。
3. 如請求項1所述之螺釘，其中該突起為直的，且佈置於該追加凹部(11)之該內壁(12)上，並對齊於該螺釘之該軸。
4. 如請求項3所述之螺釘，其中具有三個突起以該三個突起間之徑向間隔120deg安排。
5. 如先前請求項之任意一者所述之螺釘，其中該等突起可為了該追加凹部(11)之該完整深度而延伸。
6. 如先前請求項之任意一者所述之螺釘，其中該至少一個突起為一肋。
7. 如先前請求項之任意一者所述之螺釘，其中該至少一個突起為一平坦元件。
8. 如先前請求項之任意一者所述之螺釘，其中該追加凹部(11)之該壁呈錐形地向下向內至該追加凹部(11)之該底部(13)。
9. 如請求項8所述之螺釘，其中該錐形係在2.5deg與12.0deg之間。
10. 如請求項9所述之螺釘，其中該錐形係在6.5deg與7.5deg之間，而較佳者為7.5deg。
11. 如先前請求項之任意一者所述之螺釘，其中該上週壁(9) 呈錐形地向下向內至該傾斜過渡表面(15)之該上緣(14)。
12. 如請求項11所述之螺釘，其中該錐形係在1deg與3deg之間。
13. 如請求項11或12所述之螺釘，其中該錐形係為1.5deg。
14. 如請求項1所述之螺釘，其中該至少一個突起在一平面中以該螺釘之該軸成直角環繞於該螺釘內部。
15. 如先前請求項之任意一者所述之螺釘，其中在該螺釘之該上表面中之該槽係為六角花形(hexalobular)。
16. 一種用於維持及驅動如請求項1至15之任意之者所述之螺釘之工具(6)，該工具(6)包含與該螺釘(2)之該上週壁(9)密合之一上密合部(16)，以及與該螺釘(2)之該追加凹部(11)密合之一下密合部(17)，其中在該工具之該密合部(16)之一外表面上具有至少一個突起，以使得不再需要該螺釘頭之該相應部分上之該突起(21)。
17. 如請求項16所述之工具，其中具有三個等距突起
18. 如請求項16或17所述之工具，其中該至少一個突起為一肋。
19. 如請求項16或17所述之工具，其中該至少一個突起為一平坦元件。
20. 一種包含如請求項1至15之任意之者所述之螺釘並結合如請求項16至19之任意之者所述之工具之系統。
21. 一種在如請求項1至15之任意之者所述之螺釘之該螺釘頭(1)中之該追加凹部(11)中形成突起之穿孔針(22a、22b)，該穿孔針(22a、22b)包含至少一個突起孔(23a、23b)，該至少一個突起孔(23a、23b)用於在該追加凹部(11)之該內壁(12)形成該至少一個突起。