TW201829132A - 起子／扣件相互嚙合系統 - Google Patents

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TW201829132A
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漢彌爾頓 羅傑 德雷克
丹尼爾Ａ 歐赫恩
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美商聯合螺絲有限公司
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Abstract

本發明之實施例提供一種螺釘及起子系統，其包括一範圍之螺釘、及用於上述範圍之起子。每一螺釘皆包括一頭部，上述頭部具有在其表面中藉起子嚙合之被驅動凹口。每一凹口皆具有一凹口縱向軸線。上述範圍內較大螺釘之凹口具有複數個疊置的凹口疊層，其尺寸隨著從上述表面起之深度漸增而漸小，除最小者外之每一凹口疊層各具有與凹口縱向軸線大致平行之複數個被驅動表面。起子之驅動頭具有起子縱向軸線及複數個疊置驅動疊層，疊置驅動疊層朝向起子之尖端漸減小尺寸，除最小者外之每一驅動疊層各具有大致平行之複數個驅動表面，驅動表面與縱向軸線大致平行。起子及凹口成形為，使得當起子與上述範圍內之任何螺釘的凹口嚙合時，施加至起子之扭矩係透過驅動表面傳遞至螺釘。較大螺釘之最小凹口疊層具有在鄰接凹口疊層之底板中的嘴口且具有複數個凹口側腹，所有凹口側腹皆從嘴口以介於1.91°與6.85°之間的凹口錐角朝向凹口縱向軸線漸縮呈錐形。起子之最小驅動疊層具有在鄰接驅動疊層之基部中的根部且具有複數個驅動側腹，所有驅動側腹皆從根部以不同於凹口錐角之介於負1.5°與正2.5°之間的疊層錐角朝向起子縱向軸線漸縮呈錐形。驅動疊層在 根部處之直徑與凹口疊層在嘴口處之直徑係使得當驅動頭插入螺釘凹口中時，起子與凹口側腹相互嚙合，以在基部嚙合底板前透過摩擦嚙合而變形且黏合在一起。

Description

起子/扣件相互嚙合系統
本發明之構想關於一種起子/扣件相互嚙合系統、一種用於此類系統之起子、及一種用於上述系統中之扣件。
本發明關於一種多疊層凹口扣件(multi-tiered-recess fastener)、尤其為螺釘，亦即包括用於插入驅動工具(起子)的驅動凹口之螺釘，凹口包括複數個具有漸減小尺寸之疊置凹口疊層。凹口疊層可為同心的，在此情況下其呈非圓形。實際上，本發明特別地關於後者，這係因其具有額外特徵，即鑑於起子具有固定數量之疊層，螺釘可根據其大小尺寸及扭矩驅動需求而具有一些或全部之凹口疊層。
此類螺釘之一特殊特徵為，具有適合於驅動一尺寸範圍內螺釘之單一起子。較小之螺釘具有一或二個小凹口，而較大螺釘亦具有較大凹口。
英國專利案第GB-A-1150382號似乎為第一個揭露一種設有多疊層凹口之螺釘及對應之多疊層起子者。英國專利案第GB-A-2285940號揭露大體上相同之概念。此二公開案描述了所揭露的配置所提供之優點。首要者係此等凹口大體上呈側端平行，從而消除與十字頭凹口相關之打滑問題。其次，它們提供了以單一驅動工具適用於驅動廣泛尺寸螺釘之可能 性。
單一驅動工具通常具有三個(譬如)驅動表面疊層，此等疊層被運用於驅動具有三個凹口之凹口疊層的大螺釘。然而，相同之工具可被運用於具有僅二個凹口之凹口疊層的較小螺釘，其中省略了大螺釘之最大螺釘疊層。實際上，就算是最小螺釘在其凹口中亦可僅具有一個最小凹口疊層，且僅藉工具之最小疊層驅動。
英國專利案第GB-A-2329947號揭露一種相似配置，且國際專利案第WO-A-0177538號揭露凹口疊層，其在螺釘及螺栓之凹口中具有小延伸範圍，使得在上述螺釘想要的操作扭矩下，除非至少二個凹口疊層皆由上述工具嚙合，不然螺釘將無法轉動。否則，螺釘配置成與驅動工具嚙合。這將提供一安全保障特徵，其中只有具備全部必要驅動疊層之合適工具可鬆開該螺釘。
國際專利案第WO-A-0325403號揭露一種使用冷作衝頭來製造此類螺釘之方法。製作具某種精密度之凹口以使得驅動工具緊密配合於凹口中是可能的。這具有可使凹口疊層變淺之非常有用的特徵。因此，無需加大螺釘頭來容納驅動工具。然而，由於緊密的公差配合，一大比例之每凹口面積係用於扭矩傳遞，因此仍可施加適當扭矩。但同樣有用的是，工具與螺釘緊密地配合，使得螺釘一旦與驅動工具配合，螺釘可在被提供至工件時被起子單獨支持。確實，尤其是(儘管非專用於)自攻木螺釘，起子與螺釘之間的連接非常穩定，使得可對工具施加一些推壓及同時旋轉力，而無需固持該螺釘。這可在 無連接失效之重大風險的情況下完成，譬如Posi-Driv(註冊商標)螺釘的連結可能會發生的折疊，除非力量保持沿絕對地軸向。針對本發明所關聯之三疊層型螺釘，期望配合緊密，使得倘謹慎地支撐，甚至可能支撐螺釘從起子垂直地懸蕩。
然而，仍期望能改善此特徵。針對具有僅一或二個凹口之凹口疊層的螺釘尤其如此。此似乎為該複數個凹口疊層之部份，這至少在某種程度上解釋為何螺釘看似如此有效地抓牢上述起子。因此，針對凹口僅具有一個凹口疊層之較小螺釘，上述特徵將不如此明顯。
國際專利案第WO-A-2005047715號解決了此問題。其提供一種螺釘與起子系統，其包括一範圍之螺釘、及用於上述範圍之起子，每一螺釘皆包括一頭部，上述頭部具有一在其表面中藉起子嚙合之驅動凹口、及縱向軸線，其中上述範圍內較大螺釘之凹口具有複數個疊置的凹口疊層，其尺寸隨著從該表面起之深度漸增而漸縮，每一凹口疊層各具有與縱向軸線大致平行之複數個平行驅動表面，及其中起子及凹口係成形為使得當起子與上述範圍中任何螺釘之凹口嚙合時，施加至起子之扭矩透過驅動表面傳遞至螺釘；其中在起子與凹口之間設有干涉，當起子插入凹口中時引發凹口之變形。在一實施例中，干涉包括上述範圍內至少較小螺釘之至少一凹口疊層，其具有與縱向軸線平行的肋，且當起子與該凹口嚙合時，侵入起子所佔據之凹口疊層的空間，藉此使起子與凹口之嚙合引發肋之變形，且因此建立起子在凹口中之干涉配合。
在一實施例中，起子之最小疊層包括遠端及近 端，且干涉包括最小疊層之截面從近端到遠端之錐形推拔，居於上述端中間之疊層的截面係與範圍中之螺釘的最小凹口疊層之截面對應。因此，當起子與螺釘之凹口嚙合時，最小凹口疊層壁之側腹將變形，以在它們之間建立干涉配合。
相似地，可當上述範圍內每一螺釘之凹口的最小凹口疊層具有一底端及一開放頂端時提供相反者。干涉包括最小凹口疊層之截面從開放頂端到底端之錐形推拔，居於上述端中間之凹口疊層的截面係與起子之最小疊層的截面對應。
此類配置之一問題在於，起子與螺釘之間的干涉引發了一定程度的不穩定。
本發明實施例之一目的係至少減輕先前技藝之一個或更多問題。
依據本發明，提供了一種螺釘及起子系統，其包括一範圍之螺釘、及用於上述範圍之起子，每一螺釘皆包括一頭部，頭部具有在其表面中藉起子嚙合之驅動凹口，其中：a)每一驅動凹口皆具有一凹口縱向軸線，b)上述範圍內較大螺釘之驅動凹口具有複數個疊置的凹口疊層，其尺寸隨著從表面起之深度漸增而漸縮，除最小者外之每一凹口疊層各具有與凹口縱向軸線大致平行之複數個平行被驅動表面，c)起子之驅動頭具有起子縱向軸線、及複數個疊置驅動疊層，疊置驅動疊層朝向驅動頭之尖端呈漸縮尺寸，除最小者外之每一驅動疊層各具有大致平行之複數個平行 驅動表面，驅動表面與起子縱向軸線大致平行，以及d)起子及凹口成形為使得當驅動頭與上述範圍內之任何螺釘的凹口嚙合時，施加至起子之扭矩係透過起子之驅動表面傳遞至螺釘之被驅動表面；且其中較大螺釘之最小凹口疊層具有在鄰接凹口疊層之底板中的嘴口且具有被驅動表面，被驅動表面包括複數個凹口側腹，所有凹口側腹皆從嘴口以介於2.5°與5.5°之間的凹口錐角朝向凹口縱向軸線漸縮呈錐形；起子之最小驅動疊層具有在鄰接驅動疊層之基部中的根部且具有驅動表面，驅動表面包括複數個驅動側腹，所有驅動側腹皆從根部以不同於凹口錐角之介於負1.5°與正2.5°之間的疊層錐角朝向起子縱向軸線漸縮呈錐形；及驅動疊層在根部處之直徑與凹口疊層在嘴口處之直徑係使得當驅動頭插入螺釘凹口中時，起子與凹口側腹相互嚙合以在基部嚙合底板前透過摩擦嚙合而變形且黏合在一起。
是以，本發明並不建議沿著起子與凹口之間的線而在表面與邊緣之間嚙合(如國際專利案第WO-A-2005047715號中設想者)，而是在二個大致完全相同之漸縮錐形表面之間嚙合。可與堆疊、且透過表面摩擦嚙合而自然嚙合之漸縮錐形喝水杯相比擬。理想上，起子與螺釘凹口之間、亦即起子之驅動側腹與螺釘之凹口側腹之間的錐形推拔完全相同，但本發明之議題涉及公差。
本發明典型地運用於最普通類型之自攻木螺釘領域中，此等螺釘運用於房屋建築及許多其他工程。在此類領域中，螺釘之製造成本係一重大商業議題，且需適應螺釘尺寸之寬公差以降低成本。不過，成本對所有類型之螺釘皆可為議題，且本發明並不以自攻木螺釘為限。
國際專利案第WO-A-0325403號揭露一種改善(用於在多螺釘中建立凹口之冷作衝頭)製造精度的反直覺措施，以降低螺釘之製造成本。在此，精度意指衝頭之凹口形成疊層的尺寸精度、特別是直徑的精度。無庸置疑地，精確形成之衝頭將生產精確形成之螺釘。然而，由於螺釘更精確地匹配起子，疊層凹口可設計為具有減小的深度。因此，即使深度較淺，起子與螺釘之所有疊層的起子側腹與凹口側腹之間的表面嚙合面積可足夠大，以傳遞所需水準之扭矩。
由於衝頭之疊層深度較淺，使衝頭可較凹口疊層相對較深者存活較長(其可在較多螺釘中形成凹口)。由於衝頭之凹口形成疊層的側腹係與衝頭之驅動方向平行，因此明顯造成衝頭之磨耗。如此，減小側腹之深度將減少磨耗。
不過，衝頭製造數千個螺釘之凹口的磨耗，仍將造成螺釘之尺寸中無可避免之公差(即差異)。
是以，螺釘之最小凹口疊層的錐形推拔設定為比起子之驅動疊層的對應錐形推拔大負1.5°到正2.5°之間，藉此使起子與凹口之間多數的不匹配，導致起子之尖端係在螺釘中之螺釘凹口疊層基部附近嚙合凹口疊層，而非凹口疊層之嘴口在起子之驅動疊層根部附近嚙合驅動疊層之側腹。此具有使 起子與螺釘之間的相互嚙合發生擺動之任何趨勢皆得以降低的效果。
在一些實施例中，起子之最小驅動疊層具有複數個驅動側腹，所有側腹皆從根部以小於凹口錐角之介於0°與1.0°之間的疊層錐角朝向起子縱向軸線漸縮呈錐形。
在大多數情形下，預期起子之最小驅動疊層將具有3.7°±0.9°之疊層錐角，而螺釘之最小凹口疊層將具有4.3°±0.9°之凹口錐角。這確實意謂某些起子/螺釘組合可具有負錐形推拔差，即凹口之嘴口將在此等時機咬合在起子之側腹上，但在正常製造公差內之大多數情形下，起子及凹口之側腹將更為平行或具有正錐形推拔差，意指起子之尖端將在凹口之底板附近咬合在凹口之側腹中。
關於公差之另一議題為，起子之複數個驅動側腹在其根部處與鄰接疊層基部之間無可避免的材料內圓角。這對於製作螺釘中凹口之衝頭亦然。內圓角具有半徑，且當內圓角之半徑愈大，起子各別驅動側腹與凹口之間的嚙合愈小。在起子與凹口之較大疊層中，由於疊層之間的軸向錯位(及因疊層之表面分別與起子及凹口之縱向軸線平行)除了影響關於疊層之間的總接觸表面積外，不致影響疊層之相互嚙合，因此這將為較小的問題。
然而，關於起子及凹口之漸縮錐形最小疊層，起子上之內圓角可限制起子與凹口之嚙合，使得各漸縮錐形側腹不嚙合且漸縮錐形側腹之間無摩擦表面配合。
是以，在一實施例中： 起子具有在最小驅動疊層與鄰接驅動疊層基部之間根部處的最小驅動內圓角，其中最小驅動內圓角之半徑係介於0.1與0.5公釐之間，螺釘具有在最小驅動凹口與鄰接凹口疊層底板之間嘴口處的最小凹口倒角，其中最小凹口倒角之半徑係介於0.1與0.5公釐之間；以及最小驅動內圓角起始所在處之驅動頭最小驅動疊層的直徑，比最小螺釘倒角終結所在處之最小驅動凹口的直徑大0.04至0.1公釐。
至少就最小驅動疊層與最小驅動凹口之嚙合而論，提供最小驅動疊層與最小驅動凹口之直徑及此等內圓角/倒角之限制將確保當起子與螺釘匹配時，在起子上之最小驅動內圓角衝擊螺釘中之最小螺釘倒角之前、且在起子之鄰接驅動疊層基部衝擊螺釘之鄰接凹口疊層底板之前，最小驅動疊層之驅動側腹與最小驅動凹口之被驅動側腹嚙合。是以，關於起子與凹口之驅動與被驅動側腹之間的最大表面積接觸、以及起子與螺釘之最小起子/凹口疊層之間的大致表面對表面摩擦夾牢嚙合二者，將確保起子與凹口之間有效嚙合的可能性。
可藉由定性評估來試驗後者，上述定性評估係基於插入一起子與一螺釘嚙合，且當夾牢螺釘時單獨使用手指壓力推壓起子嚙合，及接著倒置起子，使得螺釘有機會在重力影響下掉落而脫離嚙合，但起子與螺釘之最小起子/凹口疊層之間的摩擦夾牢嚙合足以將螺釘扣持於起子上之適當位置中。
附帶地，儘管未形成本發明之一部份，然起子之 中等及最大疊層的嚙合本身可為起子之最小疊層與具有中等、或中等及最大凹口疊層之螺釘中的螺釘最小凹口嚙合時之限制因素。因此，亦需使起子之中等及最大疊層的尺寸(包含最大與中等疊層之間的干涉驅動內圓角之半徑)與具有中等、或中等及最大尺寸凹口疊層之螺釘的對應凹口(及中等凹口疊層嘴口處之凹口倒角)適當地匹配。起子之最大疊層可不具有驅動內圓角，而是具有延長之驅動側腹，這係因為甚至較大之螺釘仍通常設有較深之最大凹口疊層，藉此可對此類螺釘施加較大扭矩。
10、10’‧‧‧螺釘
12‧‧‧頭部
13‧‧‧頂面
14‧‧‧驅動凹口
16a~16c‧‧‧凹口
16b’‧‧‧鄰接凹口疊層
16c’‧‧‧最小凹口疊層
30‧‧‧起子(衝頭)
30’‧‧‧起子(衝頭)
32‧‧‧軸桿
34‧‧‧驅動頭(側腹)
36a‧‧‧疊層
36b‧‧‧疊層
36b’‧‧‧鄰接驅動疊層
36c‧‧‧疊層
36c’‧‧‧最小驅動疊層
38‧‧‧驅動內圓角
39‧‧‧基部
40、40’‧‧‧衝頭
42、42’‧‧‧凹口形成頭凹口形成頭
44‧‧‧側腹
46a~46c‧‧‧衝頭疊層
48‧‧‧基部
118‧‧‧底板
50c‧‧‧倒角
50R‧‧‧內圓角
DD‧‧‧最小驅動疊層直徑
Dact‧‧‧側腹實際直徑
Dnom‧‧‧疊層在基部處直徑
F‧‧‧角度
G‧‧‧間隙
HR‧‧‧螺釘最小疊層凹口側腹深度
HD‧‧‧最小驅動疊層高度
RD‧‧‧驅動內圓角根部處半徑
RR‧‧‧衝頭內圓角半徑
X‧‧‧凹口縱向軸線
Y‧‧‧起子縱向軸線
CP‧‧‧第一接觸點
α‧‧‧凹口錐角
β‧‧‧疊層錐角
現在將參考隨附圖式，僅舉例說明本發明之實施例，其中：第1a圖至第1d圖分別顯示用於形成依據本發明之二凹口疊層螺釘的二疊層衝頭之端視圖、側視圖、第二正交側視圖、及源自第1c圖之細部B；第2a圖至第2c圖分別顯示依據本發明之起子的端視圖、側視圖、及第二正交側視圖；第3a圖至第3c圖分別顯示用於形成依據本發明之三凹口疊層螺釘的三疊層衝頭；第4a圖至第4b圖分別顯示，依據本發明之另一實施例的起子側視圖及螺釘側剖面圖；及第5圖是依據本發明之介於螺釘凹口與起子之間的嚙合之放大視圖(未按比例)。
起初請參考第4a圖及第4b圖，螺釘10具有在其頭部12中之驅動凹口14，驅動凹口14在頭部12之頂面13處呈開放。凹口14包括三個疊置六角形凹口16a、16b、16c，其每一者皆具有漸縮的尺寸。可能具有較少或更多的凹口。
用於螺釘10之起子30包括軸桿32及驅動頭34，驅動頭34包括三疊層36a、36b、36c(或者，倘最大螺釘中具有更多凹口疊層，則起子包括更多疊層)。驅動疊層36a、36b、36c之截面係與螺釘10之凹口16a、16b、16c的截面對應，且截面直徑朝驅動頭34之尖端漸縮。緣是，當驅動頭34插入凹口14中時，螺釘10容座於起子30之末端上，且其可藉旋轉起子而被驅動及以螺紋而被鎖入工件(未顯示)中。
凹口14之最大及中等凹口疊層16a及16b中的每一者各具有界定被驅動表面之平行側端，此等側端係與凹口之凹口縱向軸線X平行。同樣地，驅動頭34之最大及中等驅動疊層36a及36b中的每一者各具有界定驅動表面之平行側端，此等側端亦與起子30之起子縱向軸線Y平行。驅動疊層與凹口疊層之尺寸緊密地匹配，藉此將施加至起子之扭矩透過每一驅動疊層之驅動表面或側腹抵接對應之螺釘凹口被驅動表面或側腹，而傳遞至開口。由於此等側端皆與起子及凹口之旋轉軸線X、Y平行，因此無打滑傾向。
然而最小凹口疊層16c及最小驅動疊層36c不具有平行側腹，而是以漸縮錐形推拔所替代。錐形推拔可呈筆直，或其可如第4a圖及第4b圖中所示者呈彎曲。在任何情況下，它們互相匹配且藉緊密地匹配最小凹口疊層之錐形推拔、及其 他凹口疊層之尺寸與對應之起子的驅動疊層匹配，最大及中等驅動疊層可完全嚙合，且凹口與起子之最小疊層的錐形推拔充份緊貼地相互嚙合，使得其間的輕微擠壓足以防止藉起子相對於凹口之倒置而使螺釘位移。此外，由於最小驅動疊層與最小凹口疊層之側腹之間的接觸係透過其各自之驅動/被驅動表面接觸而非藉由線接觸，因此當螺釘與工件嚙合時，起子與凹口之間的連接更穩定且較不可能擺動。
請翻閱第3a圖至第3c圖，衝頭40具有凹口形成頭42，且用於形成如第4b圖中所示之螺釘的凹口14，凹口形成頭42包括三個六角形衝頭疊層46a、46b、46c。
請翻閱第1a圖至第1d圖，衝頭40’具有凹口形成頭42’，且用於形成圖式中未顯示但僅具有二個凹口疊層之螺釘凹口，凹口形成頭42’包括二個六角形衝頭疊層46b、46c，凹口疊層配置成與第4b圖中所示螺釘之凹口疊層16b、16c精確地對應。
然而，藉由衝頭40、40’形成之螺釘凹口與第4b圖中所示螺釘的不同之處在於衝頭40、40’之最小衝頭疊層40c具有筆直側腹44。
應了解的是，在藉將衝頭驅動進入螺釘胚料頭中以形成螺釘凹口之冷作製程中，螺釘頭之金屬在衝頭之極端壓力及衝擊下暫時變成液態，且環繞衝頭之外型流動。以此方法形成之凹口承襲與衝頭幾乎完全相同之外型及尺寸，藉此衝頭之外型及尺寸與形成之凹口的尺寸大體上精確地鏡射。
在第1a圖至第1d圖、尤其第1d圖中，顯示最小 衝頭疊層46c之細節。此與待形成之螺釘10的最小凹口疊層16c之外型及尺寸對應(儘管不完全如第4b圖所示，由於螺釘具有彎曲錐形推拔之最小凹口16c)。
是以，以下頻繁地藉引用第1圖來參考螺釘之凹口、特別是其最小凹口疊層的特徵，及形成上述特徵之衝頭40’(或更確切地，第3a圖至第3c圖中之衝頭40，其不同之處僅在於具有第三、最大衝頭疊層46a)。
如上所述，藉衝頭40、40’形成之最小凹口疊層16c係以凹口錐角α往內朝向凹口縱向軸線X。α可為4.35°。衝頭具有鄰接疊置基部48，衝頭疊層46c係由此延伸。倘側腹44與基部48之間有理想角度，則疊層在基部48處之直徑Dnom係2.56公釐。然而，內圓角50R必然留存(在衝頭40、40’之製造過程中)於側腹與基部之間，且衝頭內圓角50R具有半徑RR，其可介於0.15公釐與0.2公釐之間。衝頭內圓角提供了在螺釘最小疊層凹口的嘴口中之對應倒角50c(參見第5圖)。相似地，基部48形成了螺釘10的鄰接凹口疊層16b之底板118(請參見第4b圖)。
側腹44因此實際上從距基部48的0.15公釐到0.2公釐開始，且在此可具有2.535公釐的直徑Dact。螺釘之最小疊層凹口46c的側腹44深度HR可為1.17公釐。
回到起子，第2a圖至第2c圖顯示起子30’，其與藉衝頭40、40’形成之螺釘的凹口14共同作動。最小之驅動疊層36c’具有1.09公釐之高度HD，但其亦具有不可避免的驅動內圓角38，驅動內圓角38在最小驅動疊層36c’與鄰接驅動疊 層36b’基部39之間的其根部處具有半徑RD。RD相似地被限制在0.15公釐與0.2公釐之間。緊鄰驅動內圓角38的最小驅動疊層之直徑DD係2.615公釐。最小驅動疊層36c’之側腹34具有一疊層錐角β，其可為3.7°。
造成凹口錐角α與疊層錐角β差異之原因為，任何螺釘與起子之製造皆有所差異。第5圖(未按比例)顯示起子30’最小驅動疊層36c’與螺釘10’最小凹口疊層16c’之間的交互作用。以下之第1表係橫跨有價值、符合成本效益之製造範圍的可達成代表性尺寸。
以下之第2表說明尺寸可能性的另一可能之實施例。
第2表
在此等範圍中，尤其在第2表中之限制內，在大多數時機下，具有最小驅動疊層36c’之起子30’將以第一接觸點CP與最小疊層凹口16c’交互作用，第一接觸點CP係與最小疊層凹口16c’嘴口處之倒角50c分離。假設驅動內圓角38與倒角50c大致匹配，則將在螺釘10’的鄰接凹口疊層16b’的底板118處與起子30’的鄰接驅動疊層36b’的基底48處之間留下介於0.04與0.1公釐之間的間隙G。此外，接觸點CP將因此在其上方留下分離F(介於接觸點CP與倒角/內圓角50c/38之間)，同時在下方具有起子之壓縮及凹口之膨脹。然而，角度F將是最小的，以使凹口與起子之間的壓縮/膨脹恆小且遍布在顯著大的區域上，但通常起子恆與凹口之嘴口分離。從而達成了更穩定之連接。
當然，應理解到，起子及凹口之最小疊層的剖面如同其他疊層係呈六角形(儘管可能為其他多邊形剖面)，且在最小螺釘中可僅提供單一個最小疊層凹口，其僅藉起子之最小驅動疊層驅動。是以，由於疊層之側腹並非與起子/螺釘組合之縱向軸線平行，且實際上凹口及起子二者係漸縮呈錐形，因此一旦在起子與螺釘之間施加扭矩，將會有打滑的傾向。亦即，當施加扭矩時，螺釘與起子之間的反作用力存在軸向分量，上述分量傾向使螺釘與起子分離。然而，當錐角小於5°時，上述力的分量較小。在小螺釘中，僅有單一個最小疊層凹口時，軸向力相較於施加扭矩之比例可更大，且對螺釘/起子分離之固有阻力(透過多疊層螺釘中平行側腹之摩擦嚙合)較小。不過，使用者用 此類小螺釘抵抗打滑力時少有困難。
此外，應了解的是，此處使用之術語「直徑」關於六角形、或任何多邊形剖面使用時係指(除非文中另有明示)正交地跨越剖面側端的尺寸(平面對平面尺寸)。通常，「直徑」僅為所指剖面大小尺寸之度量，但其可譬如為跨越六角形剖面圓角之有意義距離。
本說明書(包含任何隨附申請專利範圍、摘要、及圖式)中所揭示之所有特徵、及/或如此揭示之任何方法或程序的所有步驟，皆可依任何組合而結合，除非至少某些此類特徵及/或步驟互斥的組合以外。
除非另有特別說明，否則本說明書(包含任何隨附申請專利範圍、摘要、及圖式)中所揭示之每一特徵可由適合於相同、等義、或相似目的之另一選擇特徵取代。是以，除非另有特別說明，否則揭示之每一特徵僅為一同屬系列等義或相似特徵之一範例。
本發明並非以任何前述實施例之細部設計為限。本發明可擴展成本說明書(包含任何隨附申請專利範圍、摘要、及圖式)所揭示之特徵的任何其中一新穎特徵、或該等特徵的任何新穎組合，或者如此揭示之任何方法或程序的步驟之任何其中一新穎步驟、或該等步驟之任何新穎組合。申請專利範圍不應被理解為僅涵蓋前述實施例，而亦涵蓋落於申請專利範圍之範疇內的任何實施例。
隨附申請專利範圍之申請專利範圍第3項、第4項、第6項至第8項中的每一項可依附於其先前之任一或更多 個實施例。

Claims (8)

  1. 一種螺釘及起子系統，包括一範圍之螺釘及一用於該範圍之起子，每一螺釘皆包括一頭部，該頭部具有在其表面中藉該起子嚙合之一驅動凹口，其中：a)每一驅動凹口皆具有一凹口縱向軸線；b)該範圍內較大螺釘之驅動凹口具有複數個疊置的凹口疊層，其隨著從該表面起之深度漸增而呈漸小尺寸，除最小者外之每一凹口疊層各具有與該凹口縱向軸線大致平行之複數個平行被驅動表面；c)該起子之一驅動頭具有一起子縱向軸線及複數個疊置驅動疊層，該等疊置驅動疊層朝向該驅動頭之一尖端呈漸小尺寸，除最小者外之每一驅動疊層各具有大致平行之複數個平行驅動表面，該等驅動表面與該起子縱向軸線大致平行；以及d)該起子及凹口成形為使得當該驅動頭與該範圍內之任何螺釘的凹口嚙合時，施加至該起子之扭矩係透過該起子之該等驅動表面傳動至該螺釘之該等被驅動表面；及其中較大螺釘之該最小凹口疊層具有在一鄰接凹口疊層之一底板中的一嘴口且具有該等被驅動表面，該等被驅動表面包括複數個凹口側腹，所有該等凹口側腹皆從該嘴口以介於1.91°與6.85°之間的一凹口錐角朝向該凹口縱向軸線漸縮呈錐形；該起子之該最小驅動疊層具有在一鄰接驅動疊層之一基部中的一根部且具有該等驅動表面，該等驅動表面包括複數 個驅動側腹，所有該等驅動側腹皆從該根部以不同於該凹口錐角之介於負1.5°與正2.5°之間的一疊層錐角朝向該起子縱向軸線漸縮呈錐形；以及該驅動疊層在該根部處之直徑與該凹口疊層在該嘴口處之直徑係使得當該驅動頭插入該螺釘凹口中時，該等起子與凹口側腹相互嚙合，以在該基部嚙合該底板前，透過摩擦嚙合而變形且黏合在一起。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之螺釘及起子系統，其中較大螺釘之該最小凹口疊層的該等凹口側腹皆從該嘴口以介於2.5°與5.5°之間的一凹口錐角朝向該凹口縱向軸線漸縮呈錐形。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之螺釘及起子系統，其中該起子之該最小驅動疊層具有複數個驅動側腹，所有該等驅動側腹皆從該根部以小於該凹口錐角之介於0°與1.0°之間的一疊層錐角朝向該起子縱向軸線漸縮呈錐形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之螺釘及起子系統，其中該驅動頭之該最小驅動疊層具有一3.7°±2.5°之疊層錐角，且該螺釘凹口之該最小凹口疊層具有一4.3°±2.5°之凹口錐角。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之螺釘及起子系統，其中該驅動頭之該最小驅動疊層具有一3.7°±0.9°之疊層錐角，且該螺釘凹口之該最小凹口疊層具有一4.3°±0.9°之凹口錐角。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之螺釘及起子系統，其中： 該起子具有在該最小驅動疊層與該鄰接驅動疊層基部之間之根部處的一最小驅動內圓角，其中該最小驅動內圓角之半徑係介於0.1與0.5公釐之間；該螺釘具有在該最小驅動凹口與該鄰接凹口疊層底板之間之嘴口處的一最小凹口倒角，其中該最小凹口倒角之半徑係介於0.1與0.5公釐之間；及該最小驅動內圓角起始所在處之該驅動頭最小驅動疊層的直徑較該最小螺釘倒角終結所在處之該最小驅動凹口的直徑大0.04至0.1公釐。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之螺釘及起子系統，其中：當該起子與該螺釘匹配時，在該起子上之該最小驅動內圓角衝擊該螺釘中之該最小螺釘倒角之前、且在該起子之該鄰接驅動疊層基部衝擊該螺釘之該鄰接凹口疊層底板之前，該最小驅動疊層之該等驅動側腹與該最小驅動凹口之該等被驅動側腹嚙合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之螺釘及起子系統，包括至少三個尺寸的螺釘，其係：一最大尺寸螺釘，包括三個凹口疊層，其係形成於該鄰接凹口疊層底板中之該最小凹口疊層、及一最大凹口疊層，該鄰接凹口疊層形成於該最大凹口疊層之底板中；一中等尺寸螺釘，包括二個凹口疊層，其係形成於該鄰接凹口疊層底板中之該最小凹口疊層；及一小尺寸螺釘，包括一個凹口疊層，其係形成於該螺釘之該頭部表面中的該最小凹口疊層；其中 該起子包括至少三個該等驅動疊層，配置成與每一螺釘尺寸之對應凹口疊層相配合。
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