[發明專利]具有摩擦接合面的螺旋驅動緊固件

有效

• 申請號: 200580018989.8
• 申請日: 2005-04-12
• 公開（公告）號: CN101427037A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: G·迪林
• 申請（專利權）人: 菲利普斯螺絲公司
• 主分類號: F16B23/00
• 分類號: F16B23/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;楊松齡

發明領域

本發明大體上涉及用于螺紋緊固件的驅動系統、加工螺紋緊固 件的工具以及給這種緊固件施加扭矩的驅動器(driver)。更具體而言， 本發明涉及使用翼部類型的驅動器的緊固件。特別是，緊固件具有 提供了螺旋驅動面的凹槽。

發明背景

在工業用途中一般使用的螺紋緊固件通常由高速高扭矩負載的 電動工具來驅動。這種情況帶來了困難的設計考慮，特別是關于驅 動系統、尤其是在緊固件頭部具有驅動器接合凹槽的螺紋緊固件。 理論上，這種驅動系統應該容易制造，不僅是凹槽和頭部的幾何形 狀容易制造，而且用于成形緊固件頭部的相關工具和用于接合凹槽 的驅動器也一樣應該容易制造。緊固件頭部的強度不應該受到凹槽 的不利影響。驅動器應該易于插入凹槽并易于從凹槽取出。驅動器 和凹槽在接合時應該均勻地分布應力負載，從而避免應力的高度局 部化區域的形成，該區域的形成可能引起凹槽或驅動器、或兩者的 變形，從而導致驅動系統過早損壞。

在驅動緊固件時，驅動系統應該防止驅動器從凹槽中脫出。在 許多應用中，非常重要的是，緊固件必須能夠承受多次循環使用， 比如為了修理或替換零件、或拆下并替換檢修孔蓋板，因而必須拆 卸緊固件的應用時。理想地，緊固件驅動系統應該能夠承受這種重 復循環使用，特別是在凹槽可能被污染、噴漆、腐蝕或其它使用情 況的不利影響下。在這些情況下，驅動系統在移動方向上施加扭矩 時保持驅動接合是十分必要的。對于驅動系統來說，在拆卸緊固件 時能夠施加更高水平的扭矩是十分必要的，這可能發生在當緊固件 最初裝配時擰得過緊、或接合螺紋接觸面上發生了腐蝕、或在裝配 元件的熱循環把增大應力施加在緊固件時。當這些特性中的一個或 多個或其它特性可能存在競爭考慮時，可能對一個特性作出妥協， 以便有利于另一個特性。

許多不同的凹槽和驅動器結構已經普遍使用，包括多個的十字 槽、例如美國專利US?24,878(Smith等人)、US?3,237,506 (Muenchinger)和US?2,474,994(Tomalis)中描述的十字槽。其它 緊固件結構包括美國專利US?3,763,725(Reiland)中描述的多凸角式 結構類型，以及美國專利US?4,187,892(Simmons)中描述的凸肋式 驅動系統。同樣在普通凹槽結構之中包括六角系統，該系統基本是 容納類似外形驅動器的直壁六邊形承座。

除了凸肋式系統外，驅動器和凹槽的壁和面通常設計為相互緊 密配合，從而實現驅動表面和從動表面的面對面接觸。十字槽緊固 件上的這種面對面接合，如果有的話，只發生在當驅動器完全對準 并放置在凹槽內時。然而，實際上，為了使驅動器可以插入凹槽， 這兩者之間必要存在若干間隙。

這種間隙的必要性在具有基本垂直驅動壁的凹槽中更加重要， 例如Reiland的’725專利和六角頭系統中。在所有這些系統中，該間 隙必要性的實踐結果是，如果不是根本不能實現的話，也是很難實 現在驅動器和凹槽表面之間的真正的面對面的大面積接觸。在大多 數螺紋緊固件的驅動系統中，驅動器與頭部的凹槽以產生點接觸或 線接觸而不是面對面大面積接觸的方式接合。實際接觸面積通常遠 遠小于完全面對面接觸面積。因此，當驅動器施加扭矩時，施加在 螺釘頭部的力易于集中在局部區域，從而導致局部高應力。這種局 部高應力可能導致凹槽塑性變形、形成斜面或其它導致提前損壞、 驅動器與凹槽的不期望脫離的變形。現有技術已經認識到了前述的 困難。例如，美國專利US?2,248,695(Bradshaw)公開了一種螺釘頭 和驅動器裝置，其中驅動器和緊固件的驅動和從動表面分別是曲面 的，并相對螺釘軸偏離中心。在Bradshaw緊固件中，可以使用任何 “合適的曲率”如圓形或對數螺線，只要其通過摩擦接合導向結合 或鎖緊在一起。盡管公開了Bradshaw的講述內容，但是，后面的緊 固件驅動系統、例如上面提到的那些系統，看起來并未采用依靠摩 擦接合的Bradshaw講述內容。

與題述專利申請共同擁有的美國專利US?5,957,645中描述了使 在驅動器和凹槽之間的接合面積最大化的驅動系統。’645專利公開 通過引用與本專利結合在一起。’645專利的凹槽和驅動器構造為具 有螺旋結構接合面。