負(fù)驅(qū)動(dòng)角的制作方法
【專利摘要】一種扭矩傳遞起子，其具有：主體，其具有第一端部分和第二端部分，第一端部分適于接收并傳遞來自扭矩產(chǎn)生源的扭矩，與第一端部分相對(duì)的第二端部分具有圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的一系列的五個(gè)或六個(gè)凸角和槽，以及驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部，其在各個(gè)凸角和槽之間在各個(gè)凸角的至少一側(cè)上，形成-2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。對(duì)應(yīng)于扭矩傳遞起子的緊固件，其具有：適于嚙合扭矩傳遞起子的驅(qū)動(dòng)端部分和適于緊固該緊固件的引導(dǎo)端部分，驅(qū)動(dòng)端部分具有圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的一系列的五個(gè)或六個(gè)凸角和槽；以及驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部，其在各個(gè)凸角和槽之間在各個(gè)凸角的至少一側(cè)上，形成-2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
【專利說明】負(fù)驅(qū)動(dòng)角
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
此申請(qǐng)是非臨時(shí)專利申請(qǐng)，并且要求2011年8月25日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/527，606的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該臨時(shí)專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容整體通過引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002]用于扭矩(torque)傳遞系統(tǒng)的緊固件和扭矩傳遞起子(driver)在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。緊固件的頭部具有特定形狀的凹部(recess)或突起，其適配起子中的互補(bǔ)形狀的突起或凹部。更廣為人知的扭矩傳遞系統(tǒng)中的一種是商業(yè)化為PHILLIPS?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的十字型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。參見諸如美國專利號(hào)2，046，837。已經(jīng)提出了眾多外形和形狀的扭矩傳遞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。參見諸如美國專利號(hào)2，397，216。
[0003]五凸角(lobe)和六凸角構(gòu)造的花鍵型(spline-type)扭矩傳遞系統(tǒng)也已經(jīng)廣為人知。這些五凸角和六凸角扭矩傳遞系統(tǒng)的實(shí)例與它們的緊固件和起子一起在美國專利號(hào)2，969，250 ;3，187，790 ;3，584，667 ;4，970，922 和 5，279，190 中描述。此類花鍵型的扭矩傳遞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的早期版本具有方角(square corner),對(duì)此,相應(yīng)的緊固件凹部是難以制造且昂貴的，并在緊固件和/或起子中產(chǎn)生應(yīng)力，這隨著重復(fù)使用導(dǎo)致疲勞失效。這些五凸角和六凸角花鍵型扭矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的稍后版本具有均勻地圍繞緊固件頭部或起子鉆頭的360°外周定位的多個(gè)相對(duì)相交的彎曲表面，以形成交替系列的凸角和凹槽(flute)。這些后一種扭矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)克服了最早的花鍵型系統(tǒng)中固有的問題中的一些，但通常并未能夠使凸角驅(qū)動(dòng)角保持為小于五度。在應(yīng)用更高的扭矩時(shí)，施力部件將升高，引發(fā)凸角的失效或使凸角從緊固件或起子剝離。這些稍后的花鍵式扭矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)版本(作為T0RX?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)商業(yè)地已知)具有基于與設(shè)計(jì)成獲得在10°至20°范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)角的弧形表面配合的六凸角和五凸角構(gòu)造，現(xiàn)有的T0RX?六凸角的輪廓由曲線205在圖7和圖8中示出。參見美國專利號(hào) 3，584，667。
[0004]此花鍵型扭矩傳遞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的稍后版本通過具有緊固件頭部的從動(dòng)(driven)表面和扭矩起子的驅(qū)動(dòng)表面而將驅(qū)動(dòng)角降低至零，從動(dòng)表面和驅(qū)動(dòng)表面由第一系列橢圓彎曲表面和在這些第一系列橢圓彎曲表面之間交替出現(xiàn)的第二系列橢圓彎曲表面形成。這些橢圓彎曲表面中的一系列是凸形的，而交替的橢圓彎曲表面系列是凹形的。交替的凹形和凸形的橢圓彎曲表面平滑地且切線地融合，以限定圍繞緊固件頭部或起子鉆頭的360°周邊延伸的一系列交替的凹槽和凸角。緊固件頭部和起子鉆頭的凸角和凹槽在截面上均為橢圓地彎曲的。此外，橢圓彎曲凸角的中心和相應(yīng)的橢圓彎曲凹槽的中心由于這些部件的交替性質(zhì)而布置在正六邊形的頂點(diǎn)處，盡管并非同一個(gè)六邊形。參見美國專利5，279，190。此凸角的扭矩傳遞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施例已經(jīng)作為TORX PLUS?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)商業(yè)地上市。現(xiàn)有的TORXPLUS?六凸角起子的輪廓在圖7和圖8中由曲線203示出，且配合的TORX PLUS?緊固件凹部由曲線204示出。
[0005]隨著這些近來的六凸角花鍵型系統(tǒng)的困難在于，當(dāng)扭轉(zhuǎn)緊固件時(shí)，在各個(gè)凸角處在起子鉆頭與緊固件頭部之間存在狹窄的點(diǎn)接觸，并且此點(diǎn)接觸將隨著轉(zhuǎn)矩(torsion)起子的磨損而改變。這通過在圖7和圖8中所示的曲線203和204所見，并且更詳細(xì)地描述。根據(jù)由圖7和圖8中的曲線203和204圖示的零驅(qū)動(dòng)角，在扭矩起子與緊固件頭部之間存在接觸點(diǎn)的較少運(yùn)動(dòng)且在扭矩驅(qū)動(dòng)起的鉆頭上存在磨損，但起子鉆頭的凸角仍隨著磨損而遭受切變和失效。另外，現(xiàn)有的花鍵型系統(tǒng)由于螺紋成形和螺紋切削的緊固件而是較少地有效的，因?yàn)槠鹱于呌谕钩鼍o固件之外，并且起子在緊固件中擺動(dòng)而不維持軸向?qū)R。所有這些問題在非常小尺寸的緊固件頭部和轉(zhuǎn)矩起子中都更突顯，尤其是具有小于大約0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑的小緊固件，或備選地具有小于大約0.063英寸(1.6毫米)的主螺紋直徑的小緊固件，其由于凸角的尺寸和所包括的間隙公差而在使用時(shí)趨于變形。
[0006]已經(jīng)持續(xù)需要的是帶有緊固件頭部和轉(zhuǎn)矩起子的轉(zhuǎn)矩傳遞系統(tǒng)，其隨著磨損保持穩(wěn)定并且使扭矩驅(qū)動(dòng)能夠?qū)⒏吲ぞ貍鬟f至緊固件的頭部，且減小起子或緊固件的凸角的切變或破壞。此外，所需要的是五凸角或六凸角轉(zhuǎn)矩傳遞系統(tǒng)，其將允許更高的扭矩通過轉(zhuǎn)矩傳遞系統(tǒng)來施加至緊固件。這些問題在小尺寸的扭矩傳遞系統(tǒng)中尤其突顯，其中緊固件頭部和起子鉆頭兩者的凸角都為非常小的，并且凸角和間隙公差的尺寸相應(yīng)地小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]公開了一種緊固件，其用于在扭矩傳遞系統(tǒng)中使用，該扭矩傳遞系統(tǒng)包括:具有驅(qū)動(dòng)端部分和引導(dǎo)端部分的緊固件，驅(qū)動(dòng)端部分適于嚙合扭矩傳遞起子并且引導(dǎo)部分適于螺紋連接緊固件，驅(qū)動(dòng)端部分構(gòu)造有驅(qū)動(dòng)表面，該驅(qū)動(dòng)表面包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的一系列的五個(gè)或六個(gè)凸角和槽，以及驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部，其在各個(gè)凸角和槽之間在各個(gè)凸角的至少一側(cè)處上，形成-2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。驅(qū)動(dòng)側(cè)是緊固件的各個(gè)凸角的側(cè)，轉(zhuǎn)矩通過將緊固件螺紋連接入基底中的轉(zhuǎn)矩傳遞起子而從該側(cè)施加至緊固件的驅(qū)動(dòng)端部分。備選地，驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部可形成-3°至-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
[0008]緊固件的驅(qū)動(dòng)端部分的各個(gè)凸角的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部可為-4°與-6°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
[0009]形成負(fù)驅(qū)動(dòng)角的緊固件的驅(qū)動(dòng)端部分的各個(gè)凸角的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有沿著凸角的介于0.001英寸(例如對(duì)于具有小于大約0.039英寸(L O毫米)的主螺紋直徑的小緊固件)與0.020英寸(例如對(duì)于具有小于大約0.12英寸(3.0毫米)的主螺紋直徑的緊固件)之間的長(zhǎng)度。備選地或額外地，緊固件的各個(gè)凸角的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部可具有負(fù)驅(qū)動(dòng)角，帶有在A半徑與B半徑之間的差的20%與40%之間的沿著緊固件的凸角的長(zhǎng)度，其中A是凸角的外半徑并且B是槽的內(nèi)半徑。
[0010]緊固件的驅(qū)動(dòng)端部分可具有適于嚙合扭矩傳遞起子的外部地構(gòu)造的起子表面或適于嚙合扭矩傳遞起子的內(nèi)部地構(gòu)造的起子表面。在任一情況下，緊固件的驅(qū)動(dòng)端部分與扭矩傳遞起子的鉆頭之間的間隙均可為小于0.002英寸。
[0011]還公開了一種扭矩傳遞起子，其包括:主體，該主體具有第一端部分和第二端部分，第一端部分適于接收并傳遞來自扭矩產(chǎn)生源的扭矩，與第一端部分相對(duì)的第二端部分包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的一系列的五個(gè)或六個(gè)凸角和槽，以及驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部，其在各個(gè)凸角和槽之間在各個(gè)凸角的至少一側(cè)上，形成-2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。驅(qū)動(dòng)側(cè)是扭矩傳遞起子的各個(gè)凸角的側(cè)，轉(zhuǎn)矩根據(jù)期望通過將緊固件螺紋連接入基底中的轉(zhuǎn)矩起子來從該側(cè)施加至緊固件的驅(qū)動(dòng)端部分。[0012]扭矩傳遞起子的第二端部分的各個(gè)凸角的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部可為-4°與-6°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
[0013]扭矩傳遞起子的第二端部分的各個(gè)凸角的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部可具有負(fù)驅(qū)動(dòng)角，該負(fù)驅(qū)動(dòng)角具有沿著凸角的0.001英寸至0.020英寸之間的長(zhǎng)度，取決于緊固件和轉(zhuǎn)矩起子的尺寸。備選地或額外地，扭矩傳遞起子的第二端部分的各個(gè)凸角的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部可具有負(fù)驅(qū)動(dòng)角，帶有沿著凸角和槽的A半徑與B半徑之間的差的20%與40%之間的長(zhǎng)度，其中A是凸角的外半徑并且B是槽的內(nèi)半徑。
[0014]扭矩傳遞起子緊固件的第二端部分可具有適于嚙合緊固件的外部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面或適于嚙合緊固件的內(nèi)部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面。在任一情況下，扭矩傳遞起子的鉆頭的第二端部分與緊固件的驅(qū)動(dòng)部分之間的間隙均可為小于0.002。
[0015]本扭矩傳遞系統(tǒng)以及其緊固件和轉(zhuǎn)矩起子的其他細(xì)節(jié)、目的和優(yōu)點(diǎn)隨著本發(fā)明的實(shí)施例的以下詳細(xì)描述將為顯而易見的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖圖示了本發(fā)明的扭矩傳遞系統(tǒng)以及其緊固件和轉(zhuǎn)矩起子的具體實(shí)施例，在其中:
圖1是六凸角緊固件和轉(zhuǎn)矩起子的部分鉆頭的局部等距視圖，圖示了本發(fā)明的實(shí)施
例，
圖2是扭矩傳遞起子的六凸角鉆頭的正視圖以及以橫截面示出的六凸角緊固件的局部視圖，圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，
圖3A是示出了六凸角轉(zhuǎn)矩起子與六凸角緊固件頭部中的凹部的嚙合的橫截面視圖，圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，
圖3B是圖3A的起子鉆頭的橫截面視圖的細(xì)節(jié)，示出了六凸角轉(zhuǎn)矩起子的凸角，
圖3C是圖3A的緊固件凹部的橫截面視圖的細(xì)節(jié),示出了六凸角緊固件凹部的凸角，
圖4是帶有突起的緊固件頭部的緊固件的一部分和轉(zhuǎn)矩起子的部分鉆頭的等距視圖，圖示了本發(fā)明的備選實(shí)施例，
圖5是用于與帶有凸起頭部的緊固件帶的部分橫截面視圖相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)矩起子的鉆頭的立面視圖，圖示了本發(fā)明的備選實(shí)施例，
圖6A是圖示了六凸角轉(zhuǎn)矩起子與緊固件的突起的頭部的嚙合的橫截面視圖，圖示了本發(fā)明的備選實(shí)施例，
圖6B是圖6A的起子鉆頭的橫截面視圖的細(xì)節(jié)，示出了六凸角轉(zhuǎn)矩起子的凸角，
圖6C是圖6A的緊固件凹部的橫截面視圖的細(xì)節(jié),示出了六凸角緊固件凹部的凸角，
圖7是穿過五凸角轉(zhuǎn)矩起子的備選橫截面視圖，圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，
圖8是穿過四凸角轉(zhuǎn)矩起子的另一備選橫截面視圖，圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，
圖9是圖示了本發(fā)明的六凸角緊固件頭部和六凸角轉(zhuǎn)矩起子的構(gòu)造以及用于比較的現(xiàn)有技術(shù)的六凸角轉(zhuǎn)矩起子和六凸角緊固件頭部的構(gòu)造的輪廓，以及圖10是識(shí)別為圖9中的細(xì)節(jié)10的圖9的一部分的放大視圖。
【具體實(shí)施方式】[0017]參考圖1和圖2，其中圖示了六凸角扭矩傳遞系統(tǒng)的緊固件10和轉(zhuǎn)矩起子20。緊固件10具有柄部(shank)，柄部具有形成了緊固件10的引導(dǎo)部分12的螺紋，螺紋適于根據(jù)需要將緊固件10螺紋連接入基底。緊固件10還具有頭部部分16，該頭部部分16具有內(nèi)部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面，驅(qū)動(dòng)表面形成六凸角凹部18或備選地形成由圖7中的示例橫截面所圖示的五凸角凹部，凹部適于與相應(yīng)地構(gòu)造的轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22配合，轉(zhuǎn)矩起子20適于將扭矩驅(qū)動(dòng)力傳遞至緊固件10。緊固件10的凹部18構(gòu)造有定位圍繞凹部18的360°周邊的一系列交替的凸角24和槽(trough) 26。相應(yīng)地，轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22具有形成了交替的凸角30和槽32的驅(qū)動(dòng)表面，這些交替的凸角30和槽32圍繞360°周邊定位，形成了六個(gè)交替的凸角30和槽32，這些交替的凸角30和槽32與緊固件頭部16的凹部18的凸角24和槽26的形狀互補(bǔ)。
[0018]轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22可具有如圖2中所示的平坦的端表面。備選地，鉆頭部分22可具突起的引導(dǎo)端，諸如在2011年7月7日提交的題為扭矩傳遞起子(TorqueTransmission Driver)的國際申請(qǐng)序列號(hào)PCT/US2011/043198中所公開。起子20包括端部分21，該端部分21適于接收并傳遞來自扭矩產(chǎn)生源(諸如動(dòng)力起子、手動(dòng)操作的起子手柄、鉆機(jī)馬達(dá)或根據(jù)需要的其他扭矩產(chǎn)生源)的扭矩。端部分21可包括諸如圖2中以虛線示出的用于嚙合扭矩產(chǎn)生源的凹部23。備選地，端部分21可為適于接收并傳遞來自扭矩產(chǎn)生源的扭矩的突起或柄(未示出)的形式。
[0019]參考圖3A，轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22示出為組裝入緊固件10的頭部部分16的凹部18中，且轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22的凸角30和槽32分別與緊固件頭部16中的凹部18的槽26和凸角24嚙合。如圖3A和圖3B中所示，在轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22的各個(gè)凸角30和槽32之間設(shè)有形成-2°至-10。之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角Θ的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部(transition) 34,該驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部34在外過渡部弧(radius) 42和內(nèi)過渡部弧44之間延伸。驅(qū)動(dòng)角Θ在驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部34和徑向線28之間測(cè)得，該徑向線28從旋轉(zhuǎn)軸延伸并與內(nèi)過渡部弧44相切，如圖3B中所示。如圖3C中所示，在緊固件10的緊固件頭部16的凹部18的各個(gè)凸角24和槽26之間設(shè)有形成-2°至-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角α的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36，該驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36在外過渡部弧46與內(nèi)過渡部弧48之間延伸。驅(qū)動(dòng)角Θ在驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36和徑向線28’之間測(cè)得，徑向線28’從旋轉(zhuǎn)軸線延伸并與內(nèi)過渡部弧48相切，如圖3C中所示。鉆頭部分22中的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部34和緊固件頭部16的凹部18中的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36均可具有-3°與-10°之間的負(fù)角。在又一個(gè)備選方案中，鉆頭部分22中的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部34和緊固件頭部16的凹部18中的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36均可具有-4°與-6°之間的負(fù)角。以此構(gòu)造，轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部34與緊固件頭部16中的凹部18的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36之間的間隙可保持為小于0.002英寸。此公差提供了轉(zhuǎn)矩起子20與緊固件10一起的有效且長(zhǎng)期的使用。典型地，緊固件驅(qū)動(dòng)角α大致與鉆頭驅(qū)動(dòng)角Θ相同，以提供表面至表面接觸。備選地，緊固件驅(qū)動(dòng)角α可大于或小于鉆頭驅(qū)動(dòng)角Θ，以在緊固件與起子之間提供間隙。
[0020]在任何情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)矩力38由轉(zhuǎn)矩起子20的旋轉(zhuǎn)而通過鉆頭部分22施加至緊固件10的頭部部分16時(shí)，鉆頭部分22的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部34和緊固件頭部16的凹部18中的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36嚙合。鉆頭部分22的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部34和緊固件頭部16的凹部18的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36在轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22和緊固件頭部16中的凹部18的各個(gè)凸角和槽之間提供了在從半徑A和B之間的差的20%至40%的范圍內(nèi)的嚙合長(zhǎng)度，其中A為用于凹部18的鉆頭部分22的凸角的外外徑，并且半徑B為凹部18的鉆頭部分22的槽的內(nèi)半徑。驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部34或36的實(shí)際長(zhǎng)度可為在0.001英寸與0.020英寸之間，取決于緊固件10和轉(zhuǎn)矩起子20的尺寸。例如，對(duì)于具有小于大約0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑的小緊固件而言，驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部的長(zhǎng)度可為0.001英寸至大約0.005英寸之間。在較大的緊固件中，對(duì)于具有在大約0.039英寸(1.0毫米)至0.12英寸(3.0毫米)之間的主螺紋直徑的緊固件，該距離例如可為大約0.005至大約0.015之間，并且隨著緊固件10和轉(zhuǎn)矩起子20的尺寸增大和減小，該距離將分別成比例地向上和向下縮放。轉(zhuǎn)矩起子20的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部34和緊固件頭部16的凹部18的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36允許在加緊緊固件10時(shí)分散轉(zhuǎn)矩力，并且?guī)в邢騼?nèi)的轉(zhuǎn)矩力的分量，如圖3A中的箭頭38所示。此外，由轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22施加在緊固件頭部16和緊固件貫穿凹部18上的這些轉(zhuǎn)矩力38隨著轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22的磨損而保持相對(duì)穩(wěn)定。
[0021]緊固件頭部16的凹部18和相應(yīng)地構(gòu)造的轉(zhuǎn)矩起子20的鉆頭部分22被構(gòu)造為使鉆頭部分22被插入凹部18中足夠深度，以允許扭矩從起子鉆頭部分良好地施加至緊固件。例如，具有小于大約0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑的小緊固件可具有小于0.010英寸(0.25毫米)的驅(qū)動(dòng)表面的有效嚙合深度。對(duì)于較大的緊固件,諸如具有大于大約0.236英寸(6.0毫米)的主螺紋直徑，有效嚙合深度可為0.06英寸(1.5毫米)或更大。
[0022]應(yīng)當(dāng)指出的是，類似的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部可設(shè)在凸角和槽之間，用于通過轉(zhuǎn)矩起子施加轉(zhuǎn)矩力來使緊固件松動(dòng)。此增加的特征對(duì)于設(shè)計(jì)為被松動(dòng)來拆卸的緊固件可為有用的。在用于拆卸的應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部可包括驅(qū)動(dòng)角，該驅(qū)動(dòng)角按期望形成正驅(qū)動(dòng)角或負(fù)驅(qū)動(dòng)角。然而，這將僅為應(yīng)用的一小部分，因?yàn)榇蠖鄶?shù)緊固件在組件(它們被緊固在該組件中)的使用壽命期間被加緊并定位來用于使用。此外，提供驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部來用于拆卸，并且必須采取維護(hù)以確保過渡部起子的凸角不被削弱，限制了它們的使用壽命。
[0023]參考圖4和圖5，圖示了六凸角轉(zhuǎn)矩傳遞系統(tǒng)的緊固件110和轉(zhuǎn)矩起子120，在其中緊固件110具有外部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面118，該驅(qū)動(dòng)表面118以圍繞外部表面118的360°周邊定位的一系列交替的凸角124和槽126的形式來構(gòu)造。相應(yīng)地，轉(zhuǎn)矩起子120的鉆頭部分122具有圍繞360°周邊定位的交替的凸角130和槽132，形成了六個(gè)交替的凸角130和槽132，這些交替的凸角130和槽132與緊固件110的緊固件頭部116的外部表面118的凸角124和槽126的形狀互補(bǔ)。
[0024]參考圖6A，轉(zhuǎn)矩起子120的鉆頭部分122示出為組裝在緊固件110的頭部部分116的外部驅(qū)動(dòng)表面118之上，同時(shí)轉(zhuǎn)矩起子120的鉆頭部分122的凸角130和槽132分別嚙合緊固件頭部116的外部表面118的槽128和凸角126。如圖6A和圖6B中所示，在轉(zhuǎn)矩起子120的鉆頭部分122的各個(gè)凸角130和槽132之間設(shè)有形成_2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角Θ的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部134，該驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部134在外過渡部弧142與內(nèi)過渡部弧144之間延伸。驅(qū)動(dòng)角Θ在驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部134和徑向線128之間測(cè)得，該徑向線128從旋轉(zhuǎn)軸線延伸并且與內(nèi)過渡部弧144相切，如圖6B中所示。如圖6C中所示，在緊固件110的緊固件頭部116的外部表面118的各個(gè)凸角124和槽126之間設(shè)有形成-2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角α的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部136，該驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部136在外過渡部弧146和內(nèi)過渡部弧148之間延伸。驅(qū)動(dòng)角α在驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部36與徑向線128’之間測(cè)得，該徑向線128’從旋轉(zhuǎn)軸線延伸并且與內(nèi)過渡部弧148相切，如圖6C中所示。鉆頭部分122中的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部134和凹部118中的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部136均可具有-3°與-10°之間的負(fù)角。在又一個(gè)備選方案中，鉆頭部分122的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部134和緊固件頭部116的外部表面118中的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部136均可具有-4°與-6°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。此外，以此構(gòu)造，轉(zhuǎn)矩起子120的鉆頭部分122的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部134與緊固件頭部116的外部表面118的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部136之間的間隙可保持為小于0.002英寸。此公差提供了扭矩起子120與多個(gè)緊固件110 —起的有效且長(zhǎng)期的使用。
[0025]當(dāng)轉(zhuǎn)矩力138通過鉆頭部分122來由轉(zhuǎn)矩起子120提供至緊固件110的頭部部分116時(shí)，鉆頭部分122的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部134和緊固件頭部116的外部表面118中的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部136嚙合。鉆頭部分122的驅(qū)動(dòng)過渡部134和緊固件頭部116的外部表面118的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部136均在傳遞起子120的鉆頭部分122的各個(gè)凸角和槽與緊固件頭部116的外部驅(qū)動(dòng)表面118之間提供了在半徑A與B之間距離的20%到40%的范圍內(nèi)嚙合長(zhǎng)度，其中A是外部表面118的鉆頭部分122的凸角的外半徑，并且B是外部表面118的鉆頭部分122的槽的內(nèi)半徑。驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部134或136的實(shí)際長(zhǎng)度可為在0.001英寸與0.020英寸之間，取決于緊固件110和轉(zhuǎn)矩起子120的尺寸。例如，對(duì)于具有小于大約0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑的緊固件，驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部的長(zhǎng)度可在0.001英寸與大約0.005英寸之間。在較大的緊固件中，對(duì)于在緊固件尺寸的長(zhǎng)度上在大約0.039英寸(1.0毫米)與0.12英寸(3.0毫米)之間的緊固件，該距離例如可為在大約0.005與大約0.015之間，并且隨著緊固件110和轉(zhuǎn)矩起子120的尺寸分別增大或減小，該距離將成比例地向上或向下縮放。過渡部起子120的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部134和緊固件頭部116的外部表面118的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部136允許在加緊緊固件110時(shí)使扭矩力分散，并且?guī)в邢騼?nèi)的傳遞力的分量，如由圖6中的箭頭138所示。然而，通過外部表面118由轉(zhuǎn)矩起子120的鉆頭部分122施加在緊固件頭部116和緊固件上的這些轉(zhuǎn)矩力138隨著起子120的鉆頭部分122的磨損而保持相對(duì)穩(wěn)定。
[0026]緊固件頭部116的外部驅(qū)動(dòng)表面118和相應(yīng)地構(gòu)造的轉(zhuǎn)矩起子120的鉆頭部分122構(gòu)造為用于使外部驅(qū)動(dòng)表面118被插入鉆頭部分122中的相應(yīng)表面中足夠深度，以允許扭矩從起子鉆頭良好地施加至緊固件。例如，具有大約0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑的小緊固件可具有小于0.010英寸(0.25毫米)的外部驅(qū)動(dòng)表面嚙合入鉆頭凹部中的有效深度。對(duì)于較大的緊固件，諸如具有大于大約0.236英寸(6.0毫米)的主螺紋直徑，有效深度嚙合可為0.06英寸(1.5毫米)或更大。
[0027]此外，如同在圖1、圖2和圖3中圖示的具有由凹部18示出的內(nèi)部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面的緊固件的實(shí)施例一樣，在圖4、圖5和圖6中示出的在緊固件上帶有外部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面的本實(shí)施例可設(shè)有在凸角和槽之間的附加的類似的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部，用于經(jīng)由轉(zhuǎn)矩起子來通過施加轉(zhuǎn)矩力以使緊固件松開。如同在圖1、圖2和圖3中示出的實(shí)施例一樣，此附加特征對(duì)于如圖4、圖5和圖6中所示而體現(xiàn)的緊固件被松開來拆卸可為有用的，并且可具有正驅(qū)動(dòng)角或負(fù)驅(qū)動(dòng)角。然而，如同圖1、圖2和圖3中所示的實(shí)施例一樣，有可能僅為一小部分應(yīng)用，因?yàn)榇蠖鄶?shù)緊固件組件(這些緊固件被使用于該組件)的使用壽命期間被加緊并定位，以供使用。此外，如同圖1、圖2和圖3中示出的實(shí)施例一樣，帶有用于松開的驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部的本發(fā)明的實(shí)施例可進(jìn)行維護(hù)，以避免抑制了起子的使用壽命的過渡部起子的凸角的削弱。[0028]所構(gòu)思的是，本扭矩傳遞系統(tǒng)的緊固件10、110和起子20、120可包括由圖7中的橫截面的示例示出的五凸角扭矩傳遞系統(tǒng)，或可為由圖8中的橫截面的示例示出的四凸角扭矩傳遞系統(tǒng)。在一個(gè)應(yīng)用中，具有小于大約0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑的小緊固件可利用四凸角扭矩傳遞系統(tǒng)。
[0029]參考圖9和圖10，由曲線201和202以輪廓圖示了與圖1、圖2和圖3中所示的六凸角轉(zhuǎn)矩起子和緊固件的凹部相類似的六凸角轉(zhuǎn)矩起子和緊固件的凹部。還由曲線203和204示出了在美國專利5，279，190中描述并商品化為TORX PLUS?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)有的花鍵型六凸角緊固件和轉(zhuǎn)矩起子的類型。還以曲線205示出了如在美國專利3，584，667中描述并商品化為T0RX?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)有的花鍵型六凸角扭矩起子和緊固件。如可從圖7和圖8所見，本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)矩起子的鉆頭部分與緊固件的頭部部分中的構(gòu)造之間提供了緊密得多的間隙，使系統(tǒng)將更高的扭矩更快地施加至緊固件。此外，圖7和圖8圖示的是，本系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩起子可用于加緊T0RX?和TORX PLUS?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的六凸角緊固件，然而，TORX PLUS?花鍵型轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的六凸角起子可不與本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一起使用。
[0030]本扭矩傳遞起子根據(jù)對(duì)應(yīng)用的期望可為鋼或鋁。在一種備選方案中，鋼為中碳鋼，諸如AISI S2、6150、8650、8660，或根據(jù)對(duì)可淬硬性和強(qiáng)度的期望而為其他工具鋼組合物或合金鋼組合物。中碳鋼可在制成起子之后被硬化。在形成扭矩傳遞起子之后，鋼起子可被硬化至58HRC至62HRC的硬度。備選地，鋼起子可被硬化至高于52HRC的硬度。
[0031]盡管已描述了某些實(shí)施例，但必須理解的是，在不脫離本公開的精神或范圍的情況下，可做出多樣的修改并且等同物可被替換。另外，可做出諸多改型以使具體情形或材料適于本公開內(nèi)容的教導(dǎo)，而不脫離本公開內(nèi)容的精神或范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種緊固件，其用于在扭矩傳遞系統(tǒng)中使用，所述扭矩傳遞系統(tǒng)包括: 緊固件，其具有驅(qū)動(dòng)端部分和引導(dǎo)端部分，所述驅(qū)動(dòng)端部分適于嚙合扭矩傳遞起子，并且所述引導(dǎo)端部分適于緊固所述緊固件，所述驅(qū)動(dòng)端部分包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的一系列的五個(gè)或六個(gè)凸角和槽，以及驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部，其在各個(gè)凸角與槽之間在各個(gè)凸角的至少一側(cè)上，形成-2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中，各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有-4°與-6°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中，帶有所述負(fù)驅(qū)動(dòng)角的各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有在所述緊固件的所述凸角與所述槽之間的在A半徑與B半徑之間的差的20%至40%之間范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，其中A是凸角的外半徑并且B是槽的內(nèi)半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中，所述緊固件的所述驅(qū)動(dòng)端部分具有適于嚙合扭矩傳遞起子的外部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的緊固件，其中，所述緊固件的所述驅(qū)動(dòng)端部分與所述扭矩傳遞起子之間的間隙小于0.002英寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中，所述緊固件的所述驅(qū)動(dòng)端部分具有適于嚙合扭矩傳遞起子的內(nèi)部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的緊固件，其中，所述緊固件的所述驅(qū)動(dòng)端部分與所述扭矩傳遞起子之間的間隙小 于0.002英寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中，所述緊固件具有小于0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑。
9.一種扭矩傳遞起子，其包括: 主體，其具有第一端部分和第二端部分， 所述第一端部分適于接收并傳遞來自扭矩產(chǎn)生源的扭矩， 與所述第一端部分相對(duì)的所述第二端部分，其包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的一系列的五個(gè)或六個(gè)凸角和槽，以及驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部，其在各個(gè)凸角和槽之間在各個(gè)凸角的至少一側(cè)上，形成-2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的扭矩傳遞起子，其中，各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有-4°至-6°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的扭矩傳遞起子，其中，帶有所述負(fù)驅(qū)動(dòng)角的各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有沿著所述起子的所述凸角的在0.001英寸與0.020英寸之間的長(zhǎng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的扭矩傳遞起子，其中，帶有所述負(fù)驅(qū)動(dòng)角的各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有沿著所述起子的所述凸角的在A半徑與B半徑之間的差的20%至40 %之間的長(zhǎng)度，其中A為凸角的外半徑并且B為槽的內(nèi)半徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的扭矩傳遞起子，其中，所述起子的所述第二端部分具有適于嚙合緊固件的外部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的扭矩傳遞起子，其中，所述緊固件的所述第二端部分與所述扭矩傳遞起子之間的間隙小于0.002英寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的扭矩傳遞起子，其中，所述起子的所述第二端部分具有適于嚙合緊固件的內(nèi)部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的扭矩傳遞起子，其中，所述緊固件的所述第二端部分與所述扭矩傳遞起子之間的間隙小于0.002英寸。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的扭矩傳遞起子，其中，所述起子的第二端部分適于嚙合具有小于0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑的緊固件。
18.一種緊固件，其用于在扭矩傳遞系統(tǒng)中使用，所述扭矩傳遞系統(tǒng)包括: 緊固件，其具有驅(qū)動(dòng)端部分和引導(dǎo)端部分，所述驅(qū)動(dòng)端部分適于嚙合扭矩傳遞起子，并且所述引導(dǎo)端部分適于緊固所述緊固件， 所述驅(qū)動(dòng)端部分包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的一系列的四個(gè)、五個(gè)或六個(gè)凸角和槽，以及驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部，其在各個(gè)凸角和槽之間在各個(gè)凸角的至少一側(cè)上，形成-2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的緊固件，其中，所述緊固件具有小于0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的緊固件，其中，所述緊固件具有小于0.063英寸(1.6毫米)的主螺紋直徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的緊固件，其中，各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有-4°與-6°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng) 角。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的緊固件，其中，帶有所述負(fù)驅(qū)動(dòng)角的各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有在所述緊固件的所述凸角和所述槽之間的在A半徑和B半徑之間的差的20%至40%之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，其中A為凸角的外半徑并且B為槽的內(nèi)半徑。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的緊固件，其中，所述緊固件的所述驅(qū)動(dòng)端部分具有適于嚙合傳遞扭矩起子的外部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的緊固件，其中，所述緊固件的所述驅(qū)動(dòng)端部分與所述扭矩傳遞起子之間的間隙小于0.002英寸。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的緊固件，其中，所述緊固件的所述驅(qū)動(dòng)端部分具有適于嚙合扭矩傳遞起子的內(nèi)部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的緊固件，其中，所述緊固件的所述驅(qū)動(dòng)端部分與所述扭矩傳遞起子之間的間隙小于0.002英寸。
27.一種扭矩傳遞起子，其包括: 主體，其具有第一端部分和第二端部分， 所述第一端部分適于接收并傳遞來自扭矩產(chǎn)生源的扭矩， 與所述第一端部分相對(duì)的所述第二端部分，其包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的一系列的五個(gè)或六個(gè)凸角和槽，以及 驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部，其在各個(gè)凸角和槽之間在各個(gè)凸角的至少一側(cè)上，形成-2°與-10°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩傳遞起子，其中，所述起子的所述第二端部分適于嚙合具有小于0.039英寸(1.0毫米)的主螺紋直徑的緊固件。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩傳遞起子，其中，所述起子的所述第二端部分適于嚙合具有小于0.063英寸(1.6毫米)的主螺紋直徑的緊固件。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩傳遞起子，其中，各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有-4°與-6°之間的負(fù)驅(qū)動(dòng)角。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩傳遞起子，其中，帶有所述負(fù)驅(qū)動(dòng)角的各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有沿著所述起子的所述凸角的在0.0Ol英寸與0.020英寸之間的長(zhǎng)度。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩傳遞起子，其中，帶有所述負(fù)驅(qū)動(dòng)角的各個(gè)凸角的所述驅(qū)動(dòng)側(cè)過渡部具有沿著所述起子的所述凸角的在A半徑與B半徑之間的差的20%與40 %之間范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，其中A是凸角的外半徑并且B是槽的內(nèi)半徑。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩傳遞起子，其中，所述起子的所述第二端部分具有適于嚙合緊固件的外部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的扭矩傳遞起子，其中，所述緊固件的所述第二端部分與所述扭矩傳遞起子之間的間隙小于0.002英寸。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的扭矩傳遞起子，其中，所述起子的所述第二端部分具有適于嚙合緊固件的內(nèi)部地構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)表面。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的扭矩傳遞起子，其中，所述緊固件的所述第二端部分與所述扭矩傳遞起子之間的 間隙小于0.002英寸。
【文檔編號(hào)】F16B43/00GK104011408SQ201280052569
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月25日
【發(fā)明者】R.W.拉克斯, R.盧祖姆, M.泰斯曼, D.奧斯博恩, R.史密斯 申請(qǐng)人:英法斯泰克知識(shí)產(chǎn)權(quán)私人有限公司