JP3545991B2 - 駆動システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にヘッド付きスタッドの駆動システム（ドライブシステム）に加わる捻れ応力に対する抵抗を増加させた新規な駆動システムに関する。特に、本発明は、駆動ヘッドとスタッド本体との間に新規な過渡部を設けて、駆動ヘッドとスタッド本体との間の捻れ剪断に抗する強度を増加させた新規な駆動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスタッドは、その駆動端に駆動ヘッドを形成してある。例えば、ＴＯＲＸ（登録商標）駆動ヘッドを使用する場合は、その駆動ヘッドの雄部分は、スタッドの自由端に形成されている。ＴＯＲＸ駆動ヘッドの山の頂（クレスト）は、これまでは、ＴＯＲＸ駆動ヘッドの突部（ローブ）上にネジを形成しないように、スタッドの本体上に形成されたネジ部の根元の直径より小さい直径に形成される必要があった。ＴＯＲＸ駆動ヘッドは、スタッドの駆動ヘッドと本体との間の材質の強度より大きい捻れ応力が駆動ヘッドにかかる結果、スタッドを剪断してしまう場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の構造を改良し、駆動ヘッドとスタッドの本体との間に過渡部を設けて、スタッド本体から駆動ヘッドへの捻れ応力に対する抵抗を更に与える新規な駆動構造を提供する。本発明の他の特徴および利点は、図面の参照と組み合わせて、添付の説明を読むことにより明らかになる。
【０００４】
本発明の一般的な目的は、ヘッド付きスタッドの駆動システムに加わる捻れ応力に対する抵抗を増加させた新規な駆動システムを提供することにある。
【０００５】
本発明の１つの目的は、駆動ヘッドとスタッド本体との間に新規な過渡部を設けて、駆動ヘッドとスタッド本体との間の捻れ剪断に抗する強度を増加させた新規な駆動システムを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、過渡部に対する潜在的に砕ける位置をシフトしておくことによって、ソケット内に係合したときに、正味有効断面積と最大捻れ強度が増加される駆動システムを提供することにある。
【０００７】
本発明の異なる目的は、ソケットと係合したときに、ソケットと締結物（ファスナ）との間に、従来技術の構造によって与えられるものより大きな係合を与える駆動システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
簡単に、そして前述したことに従って、本発明は、ネジ切りされた締結物（ファスナ）本体または駆動ツール本体のような本体と、この本体の一端に設けられ、テーパ付けされた過渡部と、この過渡部の一端に設けられた駆動ヘッドとを、前記過渡部が前記駆動ヘッドと前記本体との間に位置するように備える駆動システムを開示する。前記過渡部は、対応するソケットと係合するために、複数の交互に湾曲した突部と縦溝のような構造を、その上に有する。前記縦溝の一部と前記突部の一部は、前記過渡部内でネジ切りされている。前記駆動ヘッドはまた、前記ソケットと係合するために、複数の交互に湾曲した突部と縦溝のような構造を、その上に有する。前記過渡部の前記縦溝は、前記駆動ヘッドの前記縦溝と軸方向に一直線上に並べられ、前記過渡部の前記突部は、前記駆動ヘッドの前記突部と軸方向に一直線上に並べれられている。
【０００９】
本発明の構造および作用の構成および手法は、その更なる目的および利点と共に、添付の図面に関連した以下の説明を参照することによって最も良く理解される。図面では同一参照符号が同一要素を識別している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は異なる形態の実施例を受け入れ可能であるが、図面に示され、ここに詳細に説明される特定の実施例は、この開示が発明の原理の例示であると考慮されるべきものであって、本発明を、ここに図示され、説明されたものに限定することを意図したものではないことが理解されるべきである。
【００１１】
本発明は、新規な駆動システム２０を提供する。この駆動システム２０は、ヘッド付きスタッドであり、そして締結物（ファスナ）２２として説明され、図面に示されている。しかしながら、この発明は、トルク伝達またはトルク結合の適用にも使用され、１つの駆動ユニットが相補的形状の駆動ユニットに対しトルクを伝達することに使用されることが明記されるべきである。
【００１２】
駆動システム２０の第１の実施例は、図１〜４に示されている。駆動システム２０の第２の実施例は、図５〜８に示されている。これら実施例のそれぞれにおいて、駆動システム２０は、駆動ヘッド２４とスタッド本体２６との間に新規な過渡部２８を設けることによって、駆動ヘッド２４と長尺の本体２６との間の捻れ剪断に抗する強度を増加させている。駆動システム２０の第３の実施例は、図９に示されている。この第３の実施例では、駆動ヘッドは省略されている。
【００１３】
図示された締結物２２と駆動ツール３０の構成は、本発明の特別な適用を示している。この場合、締結物２２は、本発明の原理に従って形成された外部構成を有する駆動ヘッド２４と過渡部２８とを備える。一方で、相補的な駆動ツール３０は、締結物２２に設けられた外部構成を受ける相補的な内部構成を有したソケット３２を備える。当業者は、この状態が反転可能であることを容易に理解できる。例えば、駆動ツール３０が本発明の原理に従う外部構成を使用する一方で、締結物２２が相補的な内部構成を有したソケット３２を含むようにすることができる。
【００１４】
長尺の本体２６は、その上に形成されたネジ部３４を有し、そして締結物２２の中心線、すなわち中心軸３６を定める。過渡部２８は、本体２６の端部に設けられている。駆動ヘッド２４は、ネジ切りされておらず、そして過渡部２８の自由端に設けられる。
【００１５】
過渡部２８は、対向した第１および第２の端部を有する。第２の端部は、本体２６の端部に接続されている。過渡部２８は、その第１の端から第２の端に向けたテーパを有し、また、その周面の回りに、セクション３８の第１のシリーズと、セクション４０の第２のシリーズとを交互に有する。即ち、過渡部２８の周面の回りに１つのセクション３８が出現し、次に１つのセクション４０が出現し、それからまた１つのセクション３８が出現し、さらに１つのセクション４０が出現する、というように、過渡部２８の周面の回りを進行する。
【００１６】
セクション３８の第１のシリーズとセクション４０の第２のシリーズは、過渡部２８の長手方向に沿って軸方向に延びている。各セクション３８は、図面に示されるように、締結物２２の中心線３６に向かって半径方向内側に湾曲した表面によって形成された縦溝（フルート）３８の形態をとる。各セクション４０は、図面に示されるように、締結物２２の中心線３６から半径方向外側に向かって湾曲した表面によって形成された突部（ローブ）４０の形態をとる。このようにして、縦溝３８は、突部４０に比べて、締結物２２の中心線３６に向かって凹陥することになる。縦溝３８および突部４０をそれぞれ形成する隣接した湾曲面は、概ね互いに接線となるよう滑らかに融合する。
【００１７】
縦溝３８と突部４０の交互構成は、過渡部２８の外部構成を定める。縦溝３８と突部４０は、過渡部２８の周面の回りに均等に配置され、そして図示の実施例では、６つの縦溝３８が第１のシリーズとして設けられ、また６つの突部４０が第２のシリーズとして設けられている。
【００１８】
ここで、図１〜４に示された過渡部２８の第１の実施例に注目する。縦溝３８と突部４０は、過渡部２８の第１の端部から第２の端部にかけて、図３に示す締結物２２の中心線３６と相対的に同じ角度でテーパ付けされている。過渡部２８の第２の端部に近接した各縦溝３８の一部は、少なくとも１つのネジ部４２を有するようにネジ切りされている。過渡部２８の第２の端部に近接した各突部４０の一部は、少なくとも１つのネジ部４２を有するようにネジ切りされている。縦溝３８および突部４０上のネジ部４２は、互いに一直線上に並べられるとともに、本体２６上に形成されたネジ部３４に対して一直線上に並べられている。これは、ここで説明されるように、通常のネジロール形成動作では、ネジ部３４，４２が本体２６上および過渡部２８の突部４０上に形成されるためである。本体２６上のネジ部３４の根元と同じ直径を有する縦溝３８および突部４０の部分だけが、ネジ切りされている。
【００１９】
次に、図５〜８に示された過渡部２８の第２の実施例に注目する。縦溝３８は、図７に示すように、過渡部２８の第１の端部から第２の端部にかけて、締結物２２の中心線３６に対し、ある角度でテーパ付けされている。この角度は、突部４０が過渡部２８の第１の端部から第２の端部に向けてテーパ付けされた角度より大きい。過渡部２８の第２の端部に近接した各縦溝３８の一部は、少なくとも１つのネジ部４２を有するようにネジ切りされている。過渡部２８の第２の端部に近接した各突部４０の一部は、少なくとも１つのネジ部４２を有するようにネジ切りされている。縦溝３８と突部４０上のネジ部４２は、互いに一直線上に並べられるとともに、本体２６上に形成されたネジ部３４に対して一直線上に並べられている。これは、ここで説明されるように、通常のネジロール形成動作では、ネジ部３４，４２が本体２６上および過渡部２８の突部４０上に形成されるためである。本体２６上のネジ部３４の根元と同じ直径を有する縦溝３８および突部４０の部分だけが、ネジ切りされている。縦溝３８および突部４０の上に形成されたネジ部４２は、各縦溝３８の高さが本体２６上のネジ部３４の根元より低くなるまでの所定の距離だけ連続している。
【００２０】
第１および第２の実施例のそれぞれにおいて、駆動ヘッド２４は、係合するための手段、即ちその周面の回りに交互に設けたセクション４６の第１のシリーズおよびセクション４８の第２のシリーズによって定められる外部構成を有する。即ち、駆動ヘッド２４の周面の回りに１つのセクション４６が出現し、次に１つのセクション４８が出現し、それからまた１つのセクション４６が出現し、さらに１つのセクション４８が出現する、というように、駆動ヘッド２４の周面の回りを進行する。
【００２１】
セクション４６の第１のシリーズとセクション４８の第２のシリーズは、駆動ヘッド２４の長手方向に沿って軸方向に延びている。各セクション４６は、図面に示されるように、締結物２２の中心線３６に向かって半径方向内側に湾曲し、且つ長円によって生成された表面によって形成されたネジ切りされていない縦溝４６の形態をとる。縦溝４６をそれぞれ形成することに使用された各長円の中心は、締結物２２の中心線３６から半径方向に等距離である。各セクション４８は、図面に示されるように、締結物２２の中心線３６から半径方向外側に向かって湾曲し、且つ長円によって生成された表面によって形成された、ネジ切りされていない突部４８の形態をとる。突部４８をそれぞれ形成することに使用された各長円の中心は、締結物２２の中心線３６から半径方向に等距離である。このようにして、縦溝４６は、突部４８に比べて、締結物２２の中心線３６に向かって凹陥することになる。縦溝４６および突部４８をそれぞれ形成する隣接した湾曲面は、概ね互いに接線となるように滑らかに融合する。縦溝４６と突部４８の交互構成は、駆動ヘッド２４の外部構成を定める。縦溝４６と突部４８は、駆動ヘッド２４の周面の回りに均等に配置され、そして図示の実施例では、６つの縦溝４６が第１のシリーズに設けられ、また６つの突部４８が第２のシリーズに設けられている。縦溝４６を形成することに使用された長円の中心は、締結物２２の中心線３６に関する円を定める。突部４８を形成することに使用された長円の中心は、締結物２２の中心線３６に関する円を定める。これらの円は、互いに重なっていても、あるいは互いにずれていてもよい。駆動ヘッド２４上に設けられた縦溝４６と突部４８の幾何学的詳細は、米国特許第５，２０７，１３２号および第５，２７９，１９０号に記述されている。これら特許のそれぞれは、本出願人によって共通に所有されており、その開示は参照によってここに組み入れられる。
【００２２】
駆動ヘッド２４上の各縦溝４６は、過渡部２８上のそれぞれの縦溝３８に対して軸方向に一直線上に並べられている。駆動ヘッド２４上の各突部４８は、過渡部２８上のそれぞれの突部４０に対して軸方向に一直線上に並べられている。駆動ヘッド２４上に軸方向に一直線上に並べられた縦溝４６および突部４８と、過渡部２８上に軸方向に整列した縦溝３８および突部４０は、過渡部２８上および本体２６上に配置され、ネジ部４２または４４上に係合したナット５０と干渉しない寸法に設定されている。
【００２３】
駆動ツール３０内のソケット３２は、締結物２２の駆動ヘッド２４および過渡部２８と完全には同一形状でないが、相補的である。このため、駆動ツール３０は、駆動力を締結物２２に加えるようにして、締結物２２と係合可能である。ソケット３２はネジ切りされていない。駆動ツール３０内のソケット３２が、締結物２２の駆動ヘッド２４および過渡部２８を容易に受け入れ、しかも係合状態を推進するときに効果的であることを可能にするために、ソケット３２の縦溝および突部は、スキマバメ（クリアランス・フィット）式に寸法決めされる必要がある。また、対となる縦溝および突部間に所望の係合状態および係合深さを達成するためには、ソケット３２の形状は、突部４０が駆動ツール３０のソケット３２内にある程度受け入れられるように、またそれに対応してソケット３２の突部が締結物２２の縦溝３８内に受け入れられるように、僅かに変形される必要がある。
【００２４】
過渡部２８に対する潜在的な破砕位置をシフトしておくことで、駆動ヘッド２４および過渡部２８がソケット３２内に係合するときに、正味有効断面積と最大捻れ強度が増加される。これは、駆動ヘッド２４の縦溝４６および突部４８を過渡部２８に沿って延長することによって、縦溝３８および突部４０を形成した結果である。ソケット３２内における過渡部２８の係合状態は、従来技術の構造によって与えられるものより大きな係合状態を締結物２２とソケット３２の間に与える。
【００２５】
加えて、過渡部２８に縦溝３８および突部４０を設けることは、水平負荷成分を与えることになる。この点に関して、駆動ツール３０によって駆動ヘッド２４および過渡部２８に端部負荷が加えられたときに、端部負荷の一部は、その端部負荷を水平ベクトル成分に変換する過渡部２８に加えられる。このようにして、係合は、駆動ヘッド２４上およびソケット３２内で軸方向に一直線上に並べられた突部および縦溝の側に沿って生じ、そして力は、水平ベクトル成分を定める過渡部２８内の縦溝の根元に加えられる。
【００２６】
本発明の第１または第２の実施例によって締結物２２を形成するために、本体２６、過渡部２８および駆動ヘッド２４が形成される。その後、概ね平面のネジ切り金型（ダイ）が使用され、既知のネジ切り手法に従ってネジ部３４および４２または４４（それが形成される実施例による）がその上に形成される。ネジ部４２または４４は、ネジ切り金型（ダイ）と、その上で過渡部２８中に延びるネジ形成溝とによって、過渡部２８に部分的に形成される。過渡部２８上に形成されたネジ部４２または４４は、駆動ヘッド２４の軸方向に一列に並べられた突部４８の山の頂より僅かに大きい根元直径を有する。本体２６上のネジ部３４の根元と同じ直径を有する縦溝３８および突部４０部分だけがネジ切りされる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施例を図示した図９に注目する。この実施例では、軸方向に延びた駆動ヘッド２４は省略されている。過渡部２８は本体２６の自由端上に形成され、そして本体２６中に直接転位している。過渡部２８のいずれの実施例でも、この実施例に対し適用可能である。駆動ツール（図示せず）上のネジ切りしてないソケット（図示せず）は、締結物２２の過渡部２８と完全には同形状ではないが、相補的である。このようにして、駆動ツール３０は、駆動力を締結物２２に加えることによって、それと係合できる。
【００２８】
本発明の第３の実施例に係る締結物２２を形成するために、本体２６と過渡部２８とが形成される。その後、概ね平面のネジ切りダイが使用され、既知のネジ切り手法に従ってネジ部４２または４４（それが形成される実施例による）がその上に形成される。ネジ部４２または４４は、ネジ切り金型（ダイ）と、その上の過渡部２８中に延びるネジ形成溝とによって、過渡部２８に部分的に形成される。本体２６上のネジ部３４の根元と同じ直径を有する縦溝３８および突部４０部分だけがネジ切りされる。
【００２９】
当業者は、この発明が些細な設計に制限されるものではないことを理解することであろう。駆動ヘッド２４上に設けられたどのような係合構成でも、過渡部２８内に延長可能である。例えば、６角形、４角形が可能である。
【００３０】
本発明の好ましい実施例が図示され、そして説明されたが、当業者は、添付した請求の範囲の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明の種々の変形をなし得ることが予測される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の特徴を適用したファスナの駆動端と、一部断面で示す駆動ツールの分解斜視図である。
【図２】図１のファスナの立側面図である。
【図３】図１のファスナの駆動端の断面図である。
【図４】図１のファスナの正面図である。
【図５】本発明の第２の実施例の特徴を適用したファスナの駆動端と、一部断面で示す駆動ツールの分解斜視図である。
【図６】図５のファスナの立側面図である。
【図７】図５のファスナの駆動端の断面図である。
【図８】図５のファスナの正面図である。
【図９】本発明の第２の実施例の特徴を適用したファスナの斜視図である。
【符号の説明】
２０ 駆動システム
２２ ファスナ
２４ 駆動ヘッド
２６ 本体
２８ 過渡部
３０ 駆動ツール
３２ ソケット
３４ ネジ部
３６ 中心線
３８ 縦溝
４０ 突部
４２ ネジ部
４４ ネジ部
４６ 縦溝
４８ 突部
５０ ナット。

Claims (4)

1. 本体（２６）と、前記本体（２６）の一端の過渡部（２８）とを備え、前記過渡部（２８）は、その第１の端部からその第２の端部にかけてテーパ付けされ、前記過渡部（２８）は、複数の縦溝（３８）と複数の突部（４０）とを前記過渡部（２８）の周面の回りに交互に有し、前記突部（４０）は、少なくとも一部がネジ切りされ、前記縦溝（３８）は、ネジ切りされた第１の部分と前記突部（４０）上のネジ部の根元の直径より小さい第２の部分とを有し、前記各縦溝（３８）の前記第２の部分は、ネジ切りされていないことを特徴とする駆動システム部材。
2. 前記縦溝（３８）は、前記突部（４０）が前記第１の端部から前記第２の端部にかけてテーパ付けされている角度と同じか又はより大きな角度で、前記第１の端部から前記第２の端部にかけてテーパ付けされていることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム部材。
3. 前記過渡部（２８）の前記第１の端部から延びた駆動部（２４）を備え、前記駆動部（２４）は、複数の縦溝（４６）と複数の突部（４８）とを有し、前記駆動部（２４）の前記縦溝（４６）は、前記過渡部（２８）の前記縦溝（３８）と軸方向に一列に並べられ、前記駆動部（２４）の前記突部（４８）は、前記過渡部（２８）の前記突部（４０）と軸方向に一列に並べられていることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム部材。
4. 前記過渡部（２８）に設けられた外部構成を受ける駆動ツール部材（３０）をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の駆動システム部材。

Images