TW201619513A - 具有穩定嚙合及緊配之扣件系統及其建構方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示之各種實施例提供一種具有若干直壁驅動表面之扣件系統，該扣件系統提供一可靠的緊配特徵，同時亦改良系統組件之間的嚙合之穩定性。該新系統之一特徵在於允許該新系統中現有之標準直壁驅動器的嚙合。

Description

具有穩定嚙合及緊配之扣件系統及其建構方法
此申請案一般係關於用於螺紋扣件之驅動系統，該等扣件系統之製造工具，及用於向此等扣件施加扭矩之驅動器。更明確而言，此申請案係關於經建構具有直壁凹槽之扣件。尤其係建構一扣件系統，其中該驅動器及扣件用經改良軸向對準及緊配之穩定性嚙合。
通常被用於產業應用中之螺紋扣件一般係由處於高速且高扭矩負載之動力工具所驅動。此等條件可能呈現困難的設計考量，尤其是關於該等驅動系統，且尤其是關於在扣件頭部中具有一驅動器可嚙合凹槽或對於該扣件頭部之一驅動器可嚙合外部輪廓之螺紋扣件。在理想條件下，此一驅動系統需易於製造，就凹槽及頭部幾何形狀二者，以及就用於形成該扣件頭部之關聯工具及用於嚙合該凹槽或頭部幾何形狀之驅動器而言均如此。該凹槽應不負面影響該扣件之頭部之強度。當配接時，該驅動器應均勻地分佈應力負載，以避免形成高度局部化應力區域，其可能導致該等驅動表面或驅動器或二者變形，從而導致該驅動系統過早發生故障。
當該扣件被驅動時，該扣件系統應抵抗該驅動器自該凹槽退出。在許多應用中，很重要的是該扣件必須能夠耐受若干循環，如在該等扣件必須被移除以修理或更換部件或移除且更換進入板之應用 中。該扣件驅動系統在理想條件下應能夠耐受此重複循環，尤其在使用中該凹槽可能被污染、染漆、腐蝕或受到其他不利影響之環境中。在此等環境中，該驅動系統在於一移除方向上施加扭矩的同時維持驅動嚙合非常重要。在移除該扣件時，該驅動系統必須能夠施加更高位準之扭矩，如可能發生於例如當該扣件在初步裝配期間過緊或該嚙合螺紋之介面處產生腐蝕，或若該經裝配組件之熱循環已向該扣件施加增大之應力。此等及其他特徵通常呈現彼此競爭的考量；且可能需要損及一者以有益於另一者。
各種凹槽及驅動器組態被普遍使用，包括各種交叉凹槽，例如美國專利Re.24,878(Smith等人)、美國專利3,237,506(Muenchinger)及美國專利2,474,994(Tomalis)中描述之凹槽。其他扣件幾何形狀包括美國專利3,763,725(Reiland)中所描述的多葉狀部幾何形狀類型及美國專利4,187,892(Simmons)中描述之肋狀驅動系統。常見凹槽組態中亦有「Allen」系統，其主要係一直壁六角形承窩，其可容納一形狀類似之驅動器。美國專利5,957,645(Stacy)中描述了一種具有多個螺旋組態驅動表面之葉狀部之扣件系統。
除了該等肋狀系統之外，該驅動器及凹槽之壁及面一般係經設計相互緊密配合，以努力實現該等驅動表面及被驅動表面之間之面至面接觸。對於交叉凹槽扣件，若真發生此面至面嚙合，其僅當該驅動器合適地對準且坐落於該凹槽中發生。然而，一個實際問題在於，為了致能將該驅動器插入該凹槽中，兩者之間必須存在一些間隙。
對於凹槽具有實質上軸向對準(直形)驅動壁之凹槽(例如在Reiland '725專利及Allen頭部系統中)，此間隙之必要性更為關鍵。在所有此等系統中，此間隙之必要性之實際結果在於，該驅動器與凹槽表面之間若有實質的面至面、寬區域接觸，此情況亦很少達到。對於螺紋扣件的大多數驅動系統，該驅動器與該頭部中之該凹槽以一導致 點接觸或線接觸而非面至面寬區域接觸之方式配接。接觸之實際區域一般實質上小於完全面至面接觸。因此，當該驅動器施加扭矩時，施加至該螺絲頭之力傾向於集中於局部化區域，造成高局部化應力及不穩定軸向對準。此局部化高應力可使該凹槽塑性變形，從而形成會導致該驅動器過早、非預期地自該凹槽脫離之斜面或其他變形。
Stacy'645專利中描述了一種用於最大化該驅動器與該驅動表面之間的可嚙合表面區域之扣件系統，該專利係連同本申請案共同擁有。'645專利之揭示內容係以引用之方式併入此申請案中。'645專利之凹槽及驅動器經建構具有螺旋組態嚙合表面，該等表面與該扣件之軸線實質上平行對準且大致可歸類為直壁扣件系統。美國專利申請公開案2009-0104002(Dilling)中描述螺旋驅動扣件系統之一更強健實施例，該專利係連同本申請案被共同擁有。Dilling申請案之揭示內容亦以引用之方式併入本文中。
'645專利中描述之發明之優點係藉由分別組態該驅動器及扣件之驅動表面及被驅動表面以符合一螺旋之一片段且特別是依在該驅動器之插入及移除期間可致使該驅動器與該凹槽之間的實質及足夠大的間隙之一螺旋組態而達成，但在此期間，該完全坐落之驅動器被允許旋轉以佔據該間隙。該驅動器之驅動壁及該凹槽之驅動器可嚙合壁之螺旋組態使得當該等螺旋壁嚙合時，其等在一相對寬區域上完成嚙合，從而在該寬區域上施加及分佈該應力。經螺旋組態之驅動壁及被驅動壁經定向以導引所施加的扭矩之一主要部分實質上垂直於該扣件半徑，僅極少(若存在時)依賴摩擦、接近正切的嚙合。
一直壁扣件系統之另一實例係頒予Reiland之美國專利3,584,667中描述的系統。此參考係以引用之方式併入本文中。Reiland '667專利描述了一種扣件系統，在該系統中，該驅動表面幾何形狀由一系列經配置實質上成一個六角形之半圓柱形表面組成。Reiland扣件系統 大致被稱為六葉狀部且具有若干平行於該扣件之軸線之驅動表面。
儘管直壁扣件成功地通用於許多應用中，其等可因驅動器與扣件之間的軸向不對準而經歷困難。此外，已難以獲得提供一緊配特徵之可靠摩擦嚙合。需要一緊配特徵來將該扣件對準地固持於該驅動器上，同時開始該扣件之安裝。此在使用動力驅動頭以施加扭矩至該扣件之大量裝配線操作中特別有利。隨著該扣件長度延伸，軸向對準及緊配亦很重要。
在許多其中使用一直壁驅動系統之應用中，該驅動器可經動力驅動或需要被插入有限制之接達位置。在此等情形下，需要在安裝該扣件之前，可釋放地將該扣件嚙合於該驅動器上，因此該驅動器可作為一插入工具，亦可作為一驅動器。已在若干不同類型之扣件中嘗試使用此此「緊配」特徵，例如，具有十字架形(交叉幾何形狀)之扣件/驅動器系統中，美國專利6,199,455及4,457,654中描述若干。美國專利4,084,478中闡明了一種具有一正方形驅動幾何形狀之扣件系統。據觀察，緊配努力聚焦於該等驅動表面上。
「緊配」特徵允許該扣件可釋放地嚙合於該驅動器上，以致能在難於達到、自動化或其他應用中將該驅動器及扣件作為一單元操作。一旦被安裝，該扣件及驅動器可以最小之努力脫離。
對Larson美國專利4,269,246之參考關注的原因在於，其採用一部分漸斜驅動器來增強嚙合。在Larson專利中，該驅動器凹槽之內半徑經設置平行於該驅動器之軸線，而該葉狀部之頂部朝該尖端向內漸斜。此案所表達之目的在於避免頭與凹槽之間發生過早之干涉。據觀察，該組態導致該驅動器與凹槽在圓周方向及軸向上均產生一線性接觸且將不會加強穩定性或摩擦嚙合。僅有該頭漸斜而不會改變該凹槽幾何形狀。
亦關注對Goss的美國專利5,461,952之參考。在Gross專利中，該 驅動器之一尾側壁漸斜以提供一逐漸變厚之葉狀部幾何形狀，其在一驅動表面上產生一摩擦嚙合。由於僅一個側壁漸斜，與該直側驅動表面之嚙合變成一圓周線性接觸。再次僅重新組態該頭。這是因為不願意改變該凹槽幾何形狀，因為改變該凹槽幾何形狀會導致失去與現有的驅動器之相容性。在任何扣件系統中，尤其是在直壁系統中，反向相容性係一設計優點。
Dilling的美國專利7,293,949的參考中描述了一種經組態以在一直壁扣件中提供緊配之扣件系統，該專利係與此申請案共同擁有。在Dilling的專利中，干涉表面被建構於該扣件凹槽之諸翼之間的內部非驅動轉變表面上。已發現，為此類型之扣件系統使用一標準驅動器，在該凹槽之所謂「B」尺寸上使用該干涉表面可獲得一改良之緊配特徵。
本文所描述之各種實施例提供一種具有若干直壁驅動表面之扣件系統，該扣件系統提供一可靠的緊配特徵，同時亦改良該等系統組件之間的嚙合之穩定性。該新系統之一重要特徵在於允許該新系統中之現有的標準直壁驅動器之嚙合。為了達成此目標，如下所述建構一新的驅動器及凹槽系統。
此申請案之直壁扣件系統大致經建構具有一凹槽，該凹槽具有多個自一中央軸線徑向向外延伸之翼；及一驅動器，其具有與該凹槽之該等翼配接之匹配多個葉狀部。該等翼及葉狀部中之各者具有若干驅動表面，其由根據扭矩施加的方向之一安裝表面及一移除表面組成。此等驅動表面經建構對於該扣件系統之該中央軸線成實質上平行對準之關係。相鄰之翼或葉狀部係藉由一非驅動轉變表面而於外半徑處分隔。如圖中所示，由該外半徑形成之直徑將在此被稱為「A」尺寸。
為了產生一干涉配合且提供緊配，在該等驅動器葉狀部之該「A」尺寸表面上形成一實質上平坦之干涉輪廓且在該等凹槽翼之相對「A」尺寸表面上形成一配接干涉輪廓。該凹槽相對於該標準直壁凹槽擴大，以為嚙合一標準直壁驅動器提供空間，而不會與該凹槽翼干涉輪廓產生干涉。熟悉此項技術者將理解，本文參考之一「標準」驅動器及凹槽係指在相關市場上被主要產業接受之尺寸。應注意，當使用一標準驅動器來嚙合該扣件時，無法獲得該緊配及對準優點，而是以此方式提供反向相容性，以允許在此申請案之該凹槽中使用一標準驅動器。
為了形成該驅動器與扣件之配接介面，該驅動器葉狀部干涉表面及該凹槽翼干涉表面向內漸斜。該介面自該凹槽之底部徑向向外漸斜到達該凹槽的高度之稍下方之一距離。該等干涉輪廓可實質上平坦，以最大化表面至表面嚙合。然而，為了促進建構，此等輪廓將具有一相對較大半徑之稍微曲率，以允許使用一車削過程。
以此方式可提供緊配，且驅動器與凹槽之嚙合之穩定性得以強化。此外，藉由相對於一直壁扣件系統之標準凹槽稍微擴大該等尺寸，可允許使用一標準驅動器。然而，如上文所指示，當使用一標準驅動器時，將不存在緊配嚙合。
在此申請案之一實施例中，該直壁扣件系統係經組態具有一個六葉狀扣件系統之驅動表面幾何形狀，如上文所引用參考之Reiland案中所述。
在此申請案之另一實施例中，該直壁扣件系統經組態具有一螺旋之驅動表面幾何形狀，如上文引用參考之Stacy案中所述。
在此申請案之另一實施例中，該直壁扣件系統係經組態具有一螺旋之驅動表面幾何形狀，如上文所引用之Dilling的公開申請案中所述。
在此申請案之另一實施例中，該扣件係經建構具有從外接達之驅動器表面且該驅動器經建構具有一配接承窩。
在本發明之另一態樣中，提供一衝頭，以在一扣件胚體之頭部中形成一凹槽，其中該衝頭包含一主體，該主體具有一端，該端經定輪廓以形成該扣件頭之一部分；一尖端，其經調適以一習知的兩吹製頭技術形成本發明之該凹槽。該尖端之該等徑向延伸翼具有一個或兩個螺旋表面，其等經調適以在撞擊向該扣件之頭部端時形成互補表面。
自本發明的實施例之以下詳盡描述及圖式，可更為清晰瞭解本發明之此等及其他特徵及優點。
2‧‧‧扣件
4‧‧‧頭部
5‧‧‧螺紋柄部
6‧‧‧凹槽
10‧‧‧凹槽
11‧‧‧特殊驅動器
12‧‧‧標準驅動器
13‧‧‧干涉輪廓
14‧‧‧驅動器葉狀部
15‧‧‧干涉輪廓
16‧‧‧凹槽翼
18‧‧‧間隙
19‧‧‧介面
20‧‧‧安裝驅動表面
21‧‧‧移除驅動表面
22‧‧‧尖端
23‧‧‧安裝驅動表面
24‧‧‧移除驅動表面
25‧‧‧凹槽10之底部
26‧‧‧點
27‧‧‧頂部
30‧‧‧凹槽
40‧‧‧翼
41‧‧‧翼
42‧‧‧葉狀部
43‧‧‧葉狀部
50‧‧‧翼
51‧‧‧翼
52‧‧‧翼
53‧‧‧葉狀部
54‧‧‧葉狀部
55‧‧‧葉狀部
110‧‧‧凹槽
111‧‧‧特殊驅動器
112‧‧‧標準驅動器
113‧‧‧干涉輪廓
114‧‧‧驅動器葉狀部
115‧‧‧干涉輪廓
116‧‧‧凹槽翼
118‧‧‧間隙
119‧‧‧介面
120‧‧‧安裝表面
121‧‧‧移除表面
122‧‧‧驅動器111之尖端
123‧‧‧安裝驅動表面
124‧‧‧移除驅動表面
125‧‧‧凹槽110之底部
126‧‧‧點
127‧‧‧頂部
210‧‧‧驅動器
211‧‧‧突起
213‧‧‧突起干涉輪廓
214‧‧‧葉狀部
215‧‧‧凹槽干涉表面
216‧‧‧翼
310‧‧‧驅動器承窩
311‧‧‧突起
313‧‧‧突起干涉輪廓
314‧‧‧葉狀部
315‧‧‧凹槽干涉輪廓
316‧‧‧翼
410‧‧‧驅動器承窩
411‧‧‧突起
413‧‧‧驅動器干涉輪廓
415‧‧‧側
418‧‧‧凹槽干涉輪廓
419‧‧‧側
510‧‧‧驅動器承窩
511‧‧‧突起
513‧‧‧驅動器干涉輪廓
515‧‧‧側
518‧‧‧輪廓
519‧‧‧側
610‧‧‧驅動器承窩
611‧‧‧突起
613‧‧‧驅動器干涉輪廓
614‧‧‧角落
615‧‧‧側
617‧‧‧角落
618‧‧‧干涉輪廓
619‧‧‧側
710‧‧‧驅動器承窩
711‧‧‧突起
713‧‧‧驅動器干涉輪廓
714‧‧‧角落
715‧‧‧側
718‧‧‧干涉輪廓
719‧‧‧側
720‧‧‧直壁部分
圖1係根據先前技術具有一經螺旋組態之驅動表面之一扣件之一透視圖。
圖2係經根據一第一實施例建構的一個六葉狀驅動系統之嚙合幾何形狀之一示意圖。
圖3係經組態以驅動圖2之該扣件之一驅動器之一俯視圖。
圖4係圖2之該驅動器之一側視圖。
圖5係根據圖2之該實施例之具有一凹槽之扣件之一俯視圖。
圖6係沿圖5之VI-VI截面線所取之一截面圖。
圖7係圖2之該特殊驅動器及扣件之一透視圖。
圖8係根據一第二實施例所建構之一螺旋驅動系統之嚙合幾何形狀之一示意圖。
圖9係經組態以驅動圖8之該扣件之一驅動器之一俯視圖。
圖10係圖8之該驅動器之一側視圖。
圖11係根據圖8之該實施例之具有一凹槽之扣件之一俯視圖。
圖12係沿圖11之XII-XII截面線所取之一視圖。
圖13係圖8之該特殊驅動器及扣件之一透視圖。
圖14係顯示一個六葉狀驅動系統之一第三實施例之一透視圖，在該六葉狀驅動系統中，該扣件具有外部驅動表面。
圖15係顯示一螺旋驅動系統之一第四實施例之一透視圖，在該螺旋驅動系統中，該扣件具有外部驅動表面。
圖16係圖2之該扣件系統之一第五實施例之示意圖，且四個葉狀部及翼上具有緊配介面表面。
圖17係圖2之該扣件系統之一第六實施例之示意圖，且三個葉狀部及翼上具有緊配介面表面。
圖18至圖21係顯示一個六角形頭部驅動系統的實施例之透視圖，在該驅動系統中，該扣件具有外部驅動表面。
儘管將參考圖式中所顯示之實施例來描述本發明，應理解，本發明可具有替代形式。此外，可使用任何合適的大小、形狀或類型之元件或材料。
圖1圖解先前技術之具有直壁驅動表面之一螺紋扣件之一實例。術語「直壁驅動表面」用於本文中係指在其中該等驅動表面與該扣件之縱軸線係實質上對準(即平行)之扣件系統。在扣件產業中可接受諸如「平行對準」之敍述係遭受一些偏差公差，因為應理解，此等對準遭受製造公差且在實際實踐中可稍微變化。特別地，圖1圖解上文所參考之頒予Dilling之公開申請案中所描述之扣件。一般而言，此類型之扣件系統經建構具有一扣件2及一配接驅動器頭(未圖示)。該扣件2經建構具有一頭部4及一螺紋柄部5。在此實例中，一經螺旋組態之凹槽6形成於該頭部4中，且驅動表面與該扣件2之軸線z平行對準(直壁)。一驅動器頭經建構具有螺旋組態之驅動表面，該等表面與該扣件凹槽6之對應表面配接。該頭部4可在一習知的兩吹製頭機中形成， 在該製頭機中，製成該扣件之線或其他材料之端被支撐於該製頭機之一模中且其頭部端被撞擊，首先使用部分形成該頭部之一衝頭，且接著用精加工該頭部且形成該驅動器可嚙合凹槽之一精加工衝頭撞擊。扣件之一般構造係廣為人知且在此申請案中將不再進一步描述。對此等廣為人知之方法之混合可用於建構標的扣件系統。
扣件被建構成許多不同的組態且對此申請案之該標的物之申請不希望受限於任何特定的類型。例如，一些扣件不具有可將該工件夾持至基板之頭部。替代地，其等可使用一第二螺紋區段來嚙合該工件。雖然所圖解之扣件具有若干夾持頭，所圖解之組態提供之優點可在其他扣件類型(諸如非夾持扣件及其他扣件)中獲得。
圖2中顯示一第一實施例之特徵，其中一凹槽10、一特殊驅動器11及一標準驅動器12之外型輪廓幾何形狀被顯示成嚙合關係。在圖2及其他圖中顯示了垂直於中央縱軸線之笛卡爾(Cartesian)軸線V及S。圖2中以虛線顯示了該標準驅動器12之輪廓，該輪廓不同於該特殊驅動器11之輪廓。儘管在此特定圖解中，該幾何形狀類似於上述所引用的Reiland案中之六葉狀類型扣件系統，其預期僅作為將本發明用於一直壁扣件系統中之一實例。當然，圖2不意欲指示可同時使用該兩個驅動器，而是僅圖解當嚙合於該扣件凹槽中時，該特殊驅動器與標準驅動器之相對位置。為圖解之目的，間隙係經誇大。在該特殊驅動器與凹槽之間的介面19處將不存在間隙。該摩擦嚙合將發生於該扣件凹槽10之該頂部27之稍向內處。
如圖2所示，該特殊驅動器11經建構具有一干涉輪廓13，其形成於該驅動器葉狀部14之該「A」尺寸表面上。扣件凹槽10係經建構具有一干涉輪廓15，其形成於該等凹槽翼16之相對「A」尺寸表面上。該凹槽相對於一標準六葉狀凹槽(未圖示)被擴大，以提供一將一六葉狀的標準驅動器12容納於該凹槽10中而不與該干涉輪廓15產生干涉之 足夠間隙18。在一實施例中，僅該「A」尺寸輪廓被擴大，而該「B」尺寸輪廓保持用於圖2中所圖解之類型之扣件之標準凹槽大小。此改良該特殊驅動器與該標準驅動器二者之對準之穩定性。根據該實施例顯示了一標準凹槽30之幾何形狀，其中僅該「A」尺寸被擴大。圖2中以虛線顯示該標準凹槽30之輪廓，該輪廓不同於該特殊凹槽10之輪廓。當嚙合時，該特殊驅動器11及該凹槽10在該驅動器葉狀部干涉輪廓13與該干涉輪廓15之間形成一介面19。應注意，因此該干涉輪廓13及15形成為非驅動表面。
該干涉輪廓13及15經建構以於一介面19處提供明顯的表面至表面嚙合。該等輪廓經匹配以進一步促成此嚙合。在該等干涉輪廓之構造中，將執行一加工過程，藉由該過程將可形成一稍微之曲率。由於用於該較佳實施例中之曲率半徑大，此等輪廓可被視為「實質上平坦」，然而，該等介面輪廓可更為彎曲且仍完成該標的扣件系統之優點。
圖3及圖4中顯示了圖2之該經改良特殊驅動器11之細節，且類似之數字標識類似之元件。如上所述，一特殊驅動器11經建構具有一干涉輪廓13，其形成於處於該驅動器幾何形狀之「A」尺寸之各個驅動器葉狀部14之頂部。此等表面為非驅動表面，其等分別在安裝驅動表面20與移除驅動表面21之間提供一轉變輪廓。該干涉輪廓13相對於該特殊驅動器11之該中央縱軸線以一角θ朝向該特殊驅動器11之一尖端22向內逐漸地漸斜。根據該干涉輪廓(或楔形部)15之角度，該角θ較佳在約1°至約3°之範圍內。
如圖5及6所示，該凹槽10被建構於該扣件之該頂部27中，其具有一位於該凹槽10之該等凹槽翼16中之各者的相對「A」尺寸處之干涉輪廓15。此等表面係非驅動表面，其等分別在該安裝驅動表面23與該移除驅動表面24之間提供一轉變輪廓。該干涉輪廓15朝向該凹槽10 之底部25向內(朝向該中央縱軸線y)逐漸地漸斜。該干涉輪廓15始於該凹槽10之頂部27之稍下方之一點26處且繼續達到一深度d，對於小角度，該深度d接近漸斜長度。初步插入後，這在該特殊驅動器11與該凹槽10之間提供一小間隙。該干涉輪廓15相對於該扣件之中央縱軸線y以一角Φ而向內漸斜。根據該驅動器葉狀部干涉輪廓13之角度，該角Φ較佳在約一度(1°)至約三度(3°)之範圍內。
為了確保建立一有效的緊配特徵，該等干涉輪廓13及15較佳相對於該凹槽以約一度(1°)至約三度(3°)之範圍內之一角度自上而下向內漸斜，然而，已發現，角Φ與θ應不完全相等，而是該角θ應稍大於該角Φ。較佳的是，該角θ與Φ之間的差在自約四分之一度(0.25°)至約四分之三度(0.75°)，且更佳的是，約半度(0.5°)。取決於該等螺絲之大小且因此其凹槽之深度，可能需要使該角θ及該角Φ較大或較小。對於當前建材供應市場中主要之一號至三號之凹槽，較佳為約三度(3°)。對於較大尺寸之驅動器及凹槽，較佳為約四度(4°)。且隨著該螺絲凹槽及驅動器大小變大，較大的角度可能較佳。對於建材供應市場中之標準凹槽及驅動器大小，該角θ及Φ較佳為自約半度(0.5°)至約七度(7°)。隨著該角度變大，漸斜長度變小。有利地是，橫跨該「A」尺寸向內或向外漸斜係該漸斜長度之深度d的約百分之十(10%)。
作為一實例，一又二分之一度(1.5°)之角Φ及二度(2°)之角θ將提供一有效的干涉。亦可在製造期間，藉由維持該驅動器「A」尺寸在(例如+零(+0)至正千分之二(+.002))英寸之一正公差內，同時使該凹槽之「A」尺寸形成具有例如負零(-0)至負千分之二(-.002)英寸之一負公差而可靠地建構緊配。作為另一實例，可如下指定該幾何形狀的公差：對於該凹槽角Φ，正四分之一度(+0.25°)，負零度(-0.0°)；而對於該驅動器角θ，正零度(+0.0°)，負四分之一度(-0.25°)。該介面自該凹 槽之底部徑向向外漸斜至該凹槽之高度稍下方之一距離。如上所述，為促成該驅動器及凹槽之一緊配嚙合，該等驅動器葉狀部干涉輪廓之該漸斜角θ可經建構稍微大於該凹槽翼干涉輪廓之該漸斜角Φ。
圖8中圖解另一實施例之外型輪廓幾何形狀。在圖8中，凹槽110顯示為包括一具有螺旋輪廓之直壁驅動器表面。一特殊驅動器111及一標準驅動器112被顯示成嚙合關係。為了圖解之目的，間隙係經誇大。類似於該第一實施例，在該特殊驅動器111與該凹槽110之間的介面119處不存在間隙。該扣件凹槽110之頂部稍微向內處將發生摩擦嚙合。
如圖8中所示，該特殊驅動器111經建構具有一干涉輪廓113，其形成於該等驅動器葉狀部114之該「A」尺寸表面上。該扣件凹槽110經建構具有一干涉輪廓115，其形成於該等凹槽翼116之相對「A」尺寸表面上。該凹槽相對於一標準六葉狀凹槽(未圖示，但類似於圖2之實施例中所示之凹槽)被擴大，以提供將該標準驅動器112容納於該凹槽110中且不與該干涉輪廓115發生干涉之一足夠間隙118。在一實施例中，僅該「A」尺寸輪廓被擴大，而該「B」尺寸輪廓則被保持用於圖8中圖解之類型之一扣件之標準凹槽大小。當嚙合時，該特殊驅動器111及該凹槽110分別在該等干涉輪廓113與115之間形成一介面119。應注意，該等干涉輪廓113及115因此經形成為非驅動表面。
該等干涉輪廓113及115經建構以在該介面119處提供一明顯表面至表面嚙合。該等輪廓經匹配以進一步促成此嚙合。在該等干涉輪廓之構造中，將執行一加工過程，藉由此過程將形成一稍微之曲率。由於用於該較佳實施例中之大曲率半徑，此等輪廓將可被視為「實質上平坦」，然而，該等介面輪廓可更為彎曲且仍將完成該標的扣件系統之該等優點。
圖9及圖10中顯示圖8之該經改良特殊驅動器111之細節，且類似 之參考數字標識類似之元件。如上所述，該特殊驅動器111經建構具有一干涉輪廓113，其形成於處於該驅動器幾何形狀之該「A」尺寸之各個驅動器葉狀部114之頂部。此等表面係非驅動表面，其等分別在該安裝表面120與該移除表面121之間提供一轉變輪廓。該干涉輪廓113相對於該特殊驅動器111之該縱軸線x以一角θ朝向該特殊驅動器111之尖端122向內逐漸地漸斜。根據該干涉輪廓115之角度，該角θ較佳在約一度(1°)至約三度(3°)之範圍內。
如圖10至12中所示，該凹槽110被建構於該扣件的該頂部127中，其具有一位於該凹槽110之該等凹槽翼116中之各者之相對的「A」尺寸處之干涉輪廓115。此等表面為非驅動表面，其等分別在該安裝驅動表面123與該移除驅動表面124之間提供一轉變輪廓。該干涉輪廓115朝向該凹槽110之底部125逐漸向內(朝向該軸線x)漸斜。該干涉輸廓115始於該凹槽110之頂部127的稍下方之一點126處且繼續達到一深度d。初步插入之後，這在該特殊驅動器111與該凹槽110之間提供一小間隙。該干涉輪廓115相對於該扣件之縱軸線y以一角Φ向內漸斜。根據該驅動器干涉輪廓113之角度，該角Φ較佳可在約一度(1°)至約三度(3°)之一範圍內。
在此實施例中，為了確保建立一有效的緊配，該干涉輪廓113及115較佳相對於該凹槽以約一度(1°)至約三度(3°)之範圍內之一角度自上而下向內漸斜，然而，已發現該等角Φ及θ應不完全相等，而是該角θ應稍大於該角Φ。作為一實例，一又二分之一度(1.5°)的角Φ及二度(2°)的角θ將提供一有效的干涉。緊配亦可在製造期間藉由維持該驅動器「A」尺寸在例如正零(+0)至正千分之二(+.002)英寸之一正公差內，同時使該凹槽的「A」尺寸形成具有例如負零(-0)至負千分之二(-.002)英寸之一負公差內而可靠地建構。該介面自該凹槽的底部徑向向外漸斜至該凹槽的高度稍下方之一距離。為促成該驅動器與該凹槽 之緊配嚙合，如上所指示，可將該驅動器之漸斜角θ建構成稍大於該凹槽之該漸斜角Φ。
將上述特徵應用至其他直壁扣件系統可有類似結果。作為另一實施例，所引用之Stacy參考案之該螺旋驅動系統係可藉由分別在該凹槽及驅動器之翼及葉狀部之相對的「A」尺寸上建構一干涉介面而改良。將不再進一步描述此實施例，因為其操作及構造可自上文描述中獲得。
在該等較佳實施例中，將在該等驅動器葉狀部干涉輪廓之各者及該等凹槽翼干涉輪廓之各者上建構該等干涉輪廓，以避免需要使驅動器與扣件以一特定的相對定向對準且促成製造。然而，在一些應用中，較佳的是將該等干涉輪廓建構於選定的成對驅動器葉狀部及扣件翼上，因為應理解通常可能會發生一些不對準。例如，在該六葉狀組態中，藉由將該等干涉輪廓建構於相對的成對翼40及41及葉狀部42及43上(如圖16中所示)，可在一定程度上避免不對準。如圖2中所示，圖16中以虛線顯示了一標準驅動器之輪廓，該輪廓不同於該特殊驅動器之輪廓，且虛線顯示了一標準凹槽之該輪廓，該輪廓不同於該特殊凹槽之該輪廓。
在該六葉狀組態之另一實施例中，在三個間隔翼50、51及52及葉狀部53、54、55上建構了介面輪廓之一平衡分佈，如圖17所示。此組態將允許使用者藉由使該驅動器之緊配介面與該凹槽之緊配介面對準或不對準而選擇性地使用或不用該緊配特徵。或者(未圖示)，可不對稱地間隔該三個介面輪廓，其中兩個位於相鄰之凹槽葉狀部及對應之驅動器翼中且該第三個係位於一非相鄰葉狀部及對應之翼中，以提供至少一對翼及葉狀部干涉輪廓之嚙合，而不論嚙合後該驅動器相對於該凹槽如何旋轉地定位。如圖2中所示，圖17中以虛線顯示了一標準驅動器之輪廓，其中該輪廓不同於該特殊驅動器之輪廓，且以虛線 顯示了一標準凹槽之輪廓，其中該輪廓不同於該特殊凹槽之輪廓。
上文所述之實施例係闡明為扣件系統之一普通形式，該扣件系統涉及位於該扣件上之一母凹槽；及一公組態驅動器。然而，該標的扣件系統之干涉輪廓亦適用於圖14及圖15所示之該相對配置。圖14中顯示具有六葉狀、直壁驅動表面之扣件系統。在此實施例中，該扣件經建構具有一突起211，其自該扣件頭徑向向外延伸，以與一驅動器210嚙合。該驅動器210經建構具有一母承窩，該承窩具有用於與該突起211之該等驅動表面嚙合之匹配驅動表面。在此實施例中，突起干涉輪廓213被建構於該扣件突起211之該等葉狀部214之該「A」尺寸表面上且凹槽干涉表面215被建構於該驅動器210的該等翼216之相對「A」尺寸表面上。
圖15中顯示該標的扣件系統之一外部驅動型式之一進一步實施例，圖15中圖解了一螺旋驅動扣件系統。在圖15之該螺旋驅動、直壁扣件系統中，一突起311經建構自該扣件頭徑向向外延伸，以與一驅動器承窩310嚙合。該驅動器承窩310經建構具有匹配驅動表面，其等用於與該突起311之該等驅動表面嚙合。在此實施例中，突起干涉輪廓313被建構於該扣件突起311的該等葉狀部314的該「A」尺寸表面上且凹槽干涉輪廓315被建構於該驅動器承窩310的該等翼316之相對「A」尺寸表面上。以此方式，在一外部驅動扣件系統中獲得該對準穩定性及可靠的緊配。
圖18至圖21中顯示一外部驅動扣件系統之進一步實施例，該等圖中圖解一個六角形頭驅動扣件系統。在圖18之該六角形頭驅動、直壁扣件系統中，一突起411經建構自該扣件頭徑向向外延伸，以與一驅動器承窩410嚙合。該驅動器承窩410經建構具有匹配驅動表面，其等用於與該突起411之驅動表面嚙合。在此實施例中，驅動器干涉輪廓413被建構於該突起411之側419的表面上且凹槽干涉輪廓418被建構 於驅動器承窩410的側415的相對表面上。以此方式在一外部驅動六角形頭扣件系統中獲得對準穩定性及可靠的緊配。在圖18中，該等驅動器干涉輪廓413被顯示定位於表面419的下部，然而，亦可將驅動器干涉輪廓413定位得較高且將其定大小以延伸遍及該等表面419的一較大或較小部分，且該等輪廓518經定位置及定大小以相應地匹配。
在圖19之該六角形頭驅動、直壁扣件系統中，一突起511經建構自該扣件頭徑向向外延伸，以與一驅動器承窩510嚙合。該驅動器承窩510經建構具有若干匹配驅動表面，其等用於與該突起511之該等驅動表面嚙合。在此實施例中，驅動器干涉輪廓513被建構於該突起511的側519之表面上且凹槽干涉輪廓518被建構於該驅動器承窩510的側515的相對的表面上。圖19中所示之系統類似於圖18之系統，然而該等驅動器干涉輪廓513及518分別延伸遍及該等側519及515之表面的僅一部分。在圖19中，該等驅動器干涉輪廓513被顯示定位於該等側519之表面的下部中央部分，然而，該等驅動器干涉輪廓513可被定位較高或至一側及/或可經定大小以延伸遍及該等側519之表面的較大或較小部分，且該等輪廓518經定位及定大小以相應地匹配。
在圖20的該六角形頭驅動、直壁扣件系統中，一突起611經建構自該扣件頭徑向向外延伸，以與一驅動器承窩610嚙合。該驅動器承窩610經建構具有若干匹配驅動表面，其等用於與該突起611的該等驅動表面嚙合。在此實施例中，該等驅動器干涉輪廓613被建構於兩個相鄰的側619之間的角落617處的該突起611的該等側619的表面上，且該等凹槽干涉輪廓618被建構於介於兩個相鄰側615之間的角落614處之該驅動器承窩610的該等側615之相對表面上處。
在圖21之該六角形頭部驅動、直壁扣件系統中，一突起711經建構自該扣件頭徑向向外延伸，以與一驅動器承窩710嚙合。該驅動器承窩710經建構具有匹配驅動表面，以與突起711的該等驅動表面嚙 合。在此實施例中，驅動器干涉輪廓713被建構於兩個相鄰的側719之間的突起711的該等側719之表面上，且凹槽干涉輪廓718被建構於兩個相鄰側715之間的角落714處之驅動器承窩710的該等側715之相對表面上。圖21所示之系統類似於圖20中之系統，然而，該驅動器干涉輪廓713之漸斜始於該突起711的頂部下方之一位置，即，於該直壁部分720之底部。
本申請之驅動器及凹槽可在一習知的二沖製頭機中製造。衝頭一般經形成具有一本體及一尖端，該尖端實質上對應於該驅動器之幾何形狀，如圖4及10中所示。可根據習知的衝頭形成技術(諸如使用滾削模)而形成衝頭。根據本發明之驅動器亦可使用習知的技術(諸如藉由以一個或多個成形模衝壓一驅動器胚體而形成所期望形狀之翼或藉由使用特殊形狀之銑刀銑削該驅動器頭)而製造。
上文之描述及圖示僅被視為對具體實施例之闡釋，該等具體實施例達成本文所述之特徵及優點。對於特定的條件及材料，可做出修改及替代。據此，該等實施例不應被視為受上文之描述及圖示所限制，而是僅由隨附申請專利範圍所限制。
10‧‧‧凹槽
11‧‧‧特殊驅動器
13‧‧‧干涉輪廓
15‧‧‧干涉輪廓

Claims (18)

  1. 一種扣件系統，其包括：一扣件，其具有一頭部及一柄部，該扣件具有一中央縱軸線，其中該頭部經建構具有一凹槽，該凹槽具有一中央部分及複數個自該中央部分徑向向外之扣件凹槽翼，該等扣件凹槽翼之各者具有一安裝驅動表面及一移除驅動表面，該等表面係由一非驅動外轉變輪廓分隔，該非驅動外轉變輪廓形成該扣件凹槽翼之徑向最向外部分，且其中該等扣件驅動表面經建構與該扣件之該中央縱軸線實質上平行對準；一驅動器，其具有一驅動器頭端，該驅動器具有一中央縱軸線，其中該驅動器頭端經建構具有一中央部分及複數個自該中央部分徑向向外之驅動器葉狀部，該等驅動器葉狀部之各者具有一安裝驅動表面及一移除驅動表面，該等表面係藉由一非驅動外轉變輪廓分隔，該非驅動外轉變輪廓形成該驅動器葉狀部之徑向最向外部分，其中該等驅動器驅動表面經建構與驅動器之該中央縱軸線實質上平行對準，且其中該扣件凹槽可接納該驅動器頭端，而使該等扣件驅動表面以一配接嚙合接納該等驅動器驅動表面；及一干涉介面，包括：一驅動器干涉輪廓，其形成於該等驅動器葉狀部之該等非驅動外轉變輪廓之至少一者中，其中該驅動器干涉輪廓相對於該驅動器之中央縱軸線以一驅動器漸斜角而朝向該驅動器之一尖端向內漸斜；及一扣件干涉輪廓，其形成於該等扣件凹槽翼之該等非驅動外轉變輪廓之至少一者中，其中該扣件干涉輪廓相對於該扣 件之中央縱軸線以一扣件漸斜角而朝向該凹槽之一底部向內漸斜；及其中該驅動器漸斜角大於該扣件漸斜角，且其中該驅動器干涉輪廓及該扣件干涉輪廓經建構以在當該扣件凹槽及驅動器頭端處於該配接嚙合時，在該干涉介面形成一摩擦配接嚙合。
  2. 如請求項1之扣件系統，其中該凹槽翼被建構成一螺旋片段的形狀，且該葉狀部具有一匹配形狀。
  3. 如請求項2之扣件系統，其中各該驅動器葉狀部之一剖面形狀具有一突起，該突起具有一寬度與一高度，且該突起高度對該突起寬度之比率等於或小於0.5。
  4. 如請求項2之扣件系統，其中該凹槽包含一具有一第一半徑之中央芯及一具有一第二半徑之尖端，且其中該第一半徑對該第二半徑之比率大於0.55。
  5. 如請求項4之扣件系統，其中該外轉變輪廓具有一等於該第二半徑之半徑。
  6. 如請求項2之扣件系統，其中該凹槽包含一具有一第一半徑之中央芯及一具有一第二半徑之尖端，且該等凹槽翼透過在相鄰翼之該安裝表面及該移除表面之間延伸的一內轉變表面來連接，且該轉變表面符合該中央芯之一週緣。
  7. 一種建構一扣件系統之方法，其包括：形成一具有一頭部及一柄部之扣件，該扣件具有一中央縱軸線，其中該頭部經建構具有一凹槽，該凹槽一中央部分及複數個自該中央部分徑向向外之扣件凹槽翼，該等扣件凹槽翼之各者具有一安裝驅動表面及一移除驅動表面，該等表面係藉由一非驅動外轉變輪廓分隔，該非驅動外轉變輪廓形成該扣件凹槽翼之徑向最向外部分，且其中該等扣件驅動表面經建構與該扣 件之中央縱軸線實質上平行對準；形成一具有一驅動器頭端之驅動器，該驅動器具有一中央縱軸線，其中該驅動器頭端經建構具有一中央部分及複數個自該中央部分徑向向外之驅動器葉狀部，該等驅動器葉狀部中之各者具有一安裝驅動表面及一移除驅動表面，該等表面係藉由一非驅動外轉變輪廓分隔，該非驅動外轉變輪廓形成該驅動器葉狀部之徑向最向外部分，其中該等驅動器驅動表面經建構與該驅動器之該中央縱軸線實質上平行對準，且其中該扣件凹槽可接納該驅動器頭端，而使該等扣件驅動表面以一配接嚙合接納該等驅動器驅動表面；及形成一干涉介面，其包括：在該等驅動器葉狀部之該等非驅動外轉變輪廓之至少一者中形成一驅動器干涉輪廓，其中該驅動器干涉輪廓相對於該驅動器之中央縱軸線以一驅動器漸斜角而朝向該驅動器之一尖端向內漸斜；及在該等扣件凹槽翼之該等非驅動外轉變輪廓之至少一者中形成一扣件干涉輪廓，其中該扣件干涉輪廓相對於該扣件之中央縱軸線以一扣件漸斜角而朝向該凹槽之一底部向內漸斜；且其中該驅動器漸斜角大於該扣件漸斜角，且其中驅動器干涉輪廓及該扣件干涉輪廓經建構以在當該扣件凹槽及驅動器頭端處於該配接嚙合時，在該干涉介面形成一摩擦配接嚙合。
  8. 如請求項7之方法，其中該凹槽翼被建構成一螺旋片段的形狀，且該葉狀部具有一匹配形狀。
  9. 如請求項8之方法，其中各該驅動器葉狀部之一剖面形狀具有一突起，該突起具有一寬度與一高度，且該突起高度對該突起寬 度之比率等於或小於0.5。
  10. 如請求項8之方法，其中該凹槽包含一具有一第一半徑之中央芯及一具有一第二半徑之尖端，且其中該第一半徑對該第二半徑之比率大於0.55。
  11. 如請求項10之方法，其中該外轉變輪廓具有一等於該第二半徑之半徑。
  12. 如請求項8之方法，其中該凹槽包含一具有一第一半徑之中央芯及一具有一第二半徑之尖端，且該等凹槽翼透過在相鄰翼之該安裝表面及該移除表面之間延伸的一內轉變表面來連接，且該轉變表面符合該中央芯之一週緣。
  13. 一種扣件，其包括：一頭部及一柄部，其等具有一中央縱軸線，其中該頭部經建構具有一中央部分及複數個自該中央部分徑向向外之翼，該等翼之各者具有一安裝驅動表面及一移除驅動表面，該等表面係由一非驅動外轉變輪廓分隔，該非驅動外轉變輪廓形成該翼之徑向最向外部分，且其中該等驅動表面經建構與該扣件之該中央縱軸線實質上平行對準；及一楔形部，其形成於該等扣件翼之該非驅動轉變輪廓中，以呈現一漸斜介面表面，其中漸斜介面表面是在一度(1°)至三度(3°)之一角度的範圍內漸斜。
  14. 如請求項13之扣件，其中該凹槽翼被建構成一螺旋片段的形狀，且該葉狀部具有一匹配形狀。
  15. 如請求項14之扣件，其中各該驅動器葉狀部之一剖面形狀具有一突起，該突起具有一寬度與一高度，且該突起高度對該突起寬度之比率等於或小於0.5。
  16. 如請求項14之扣件，其中該凹槽包含一具有一第一半徑之中央 芯及一具有一第二半徑之尖端，且其中該第一半徑對該第二半徑之比率大於0.55。
  17. 如請求項16之扣件，其中該外轉變輪廓具有一等於該第二半徑之半徑。
  18. 如請求項14之扣件，其中該凹槽包含一具有一第一半徑之中央芯及一具有一第二半徑之尖端，且該等凹槽翼透過在相鄰翼之該安裝表面及該移除表面之間延伸的一內轉變表面來連接，且該轉變表面符合該中央芯之一週緣。
TW105102571A 2010-03-02 2010-09-20 具有穩定嚙合及緊配之扣件系統及其建構方法 TWI621784B (zh)

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