JP2017215042A - 安定した係合及びスティックフィットを伴う締結システム - Google Patents

Abstract

【課題】確実なスティックフィットを提供し、かつシステムコンポーネント間の係合の安定性を改善する直線壁構造の駆動面を有する締結システムを提供する。
【解決手段】ファスナのヘッドから軸方向外側に伸びる突起２１１を有してドライバ２１０に係合するように構成されている。ドライバ２１０には整合駆動面を有して突起２１１の駆動面に係合するメス型ソケットが設けられている。締結突起２１１のローブ２１４の「Ａ」寸法面には突起干渉コンタ２１３が設けられており、相手方となるドライバソケット２１０のウィング部２１６の「Ａ」寸法面には凹部干渉コンタ２１５が設けられている。
【選択図】図１４

Description

本願は、概ね、ねじ式ファスナ（ｆａｓｔｅｎｅｒ）用の駆動システム、駆動システムを製造するツール、及び当該ファスナにトルクを付加するドライバに関する。本願は、特に、直線壁構造の凹部が設けられたファスナに関し、更に、ドライバとファスナとが軸アライメント及びスティックフィットの安定性を改善して係合する締結システムが構成される。

一般に産業上の用途に使用されるねじ式ファスナは、典型的な場合、パワーツールによって、高速かつ高トルク負荷の下で駆動される。特に駆動システム、より詳細にはファスナのヘッド内においてドライバに係合可能な凹部を有するねじ式ファスナ又は当該ファスナのヘッドにおいてドライバに係合可能な外部コンタ（ｃｏｎｔｏｕｒ）を有するねじ式ファスナを備えた駆動システムに関するこのような状況は難しい設計の検討事項となる。理想的には、このような駆動システムは容易に製造されることが必要であり、凹部及びヘッドの両方の形状、並びに、当該ファスナのヘッドを形成するための関連ツール及び当該凹部又は当該ヘッドの形状に係合するドライバも同様である。当該ファスナのヘッドの強度は当該凹部によって悪影響を受けるものであるべきではない。当該ドライバは結合した際に応力負荷を均一に分散し、これによって駆動面、ドライバ、又はその両方の変形を生じさせて駆動システムの早期故障の原因となり得る応力の局所的に高い領域の形成を防ぐべきである。

締結システムは、ファスナが駆動された際に、ドライバの凹部からのカムアウトに抵抗力を有するべきである。多くの用途において非常に重要なことは、部品の修理若しくは交換又はアクセスパネルの除去及び交換のためにファスナが取り外されなければならないように、ファスナが数回の繰り返し動作に耐えることができなければならないということである。理想的には、締結駆動システムは、当該繰り返し動作、特に凹部が使用中に汚染、塗装、腐食され、又は悪影響を受けるような環境における繰り返し動作を可能にするべきである。当該環境において必要なことは、当該駆動システムが駆動係合を維持する一方で取り外す方向にトルクを付加することである。最初の組付け中にファスナが過剰に締付けられている場合、係合したねじ部の接触面において腐食が進んでいる場合、又は組立てられた部品の熱サイクルがファスナにおける負荷を増大させていた場合においては、駆動システムは、ファスナが取り外される際により高いレベルのトルクを付加することができることを要することもある。これら及び他の特徴はしばしば相反する検討事項であり、１つを妥協して他を選ぶことがなされなければならないこともある。

様々な凹部及びドライバの構成が一般に使用されており、例えば、米国再発行特許第２４，８７８号（Ｓｍｉｔｈら）、米国特許第３，２３７，５０６号（Ｍｕｅｎｃｈｉｎｇｅｒ）、及び米国特許第２，４７４，９９４号（Ｔｏｍａｌｉｓ）に記載されている複数の十字穴を含む。他のファスナの形状は、米国特許第３，７６３，７２５号（Ｒｅｉｌａｎｄ）に記載されているタイプのマルチローブ形状及び米国特許第４，１８７，８９２号（Ｓｉｍｍｏｎｓ）に記載されているリブ付き駆動システムを含む。また、一般的な凹部の構成は「アレン（Ａｌｌｅｎ）」システムであり、当該システムは、基本的には直線壁構造の六角形状でありかつ同様の形状のドライバを受け入れるソケットである。らせん構造の駆動面を備え、かつ複数のローブを有する締結システムは米国特許第５，９５７，６４５号（Ｓｔａｃｙ）に記載されている。

リブ付きシステムを除いて、典型的な場合、ドライバ及び凹部の壁及び表面は、駆動する面と駆動される面との面接触を実現するために、互いに密接に嵌合するように構成される。十字穴のファスナにおいて、面係合は、できる限りドライバが適切に位置合わせされかつ凹部に着座している場合にのみ生ずることができる。しかし、実際にドライバが凹部に挿入されるためには２つの間にいくらかの隙間がなければならない。

この隙間の必要性は、Ｒｅｉｌａｎｄの第３，７６３，７２５号特許及びアレンヘッドシステムのような、ほぼ軸方向に整列した（直線的な）駆動壁を有する凹部においては致命的である。全てのこれらシステムにおいて、実際上の当該隙間の必要性の結果、ドライバと凹部表面との間の十分な面接触、広い範囲の接触はほとんど実現されていない。多くのねじ式ファスナ用の駆動システムにおいて、ドライバはヘッド内の凹部に結合し、その後、広い範囲の面接触ではなく点接触又は線接触する。実際の接触領域は完全な面接触よりも大幅に小さい。それ故に、ドライバによってトルクが付加された際に、ねじヘッドに付加される力は局所的に集中する傾向があり、その結果、局所的に高い応力及び不安定な軸アライメントを生ずる。当該局所的に高い応力は、凹部を塑性変形させ、傾斜又は他の歪みを形成し、その結果、ドライバの凹部からの早期離脱、意図しない離脱を生ずる。

ドライバと駆動面との間の係合可能な表面領域を最大化する締結システムは、本願出願人が共同所有するＳｔａｃｙの第５，９５７，６４５号特許に記載されている。第５，９５７，６４５号特許の開示内容は参照することによって本願に組み込まれているものとする。第５，９５７，６４５号特許の凹部及びドライバには、ファスナの軸にほぼ平行に整列したらせん構造の係合面が設けられており、第５，９５７，６４５号特許の凹部及びドライバは、一般的には直線壁構造の締結システムに分類され得るものである。らせん駆動締結システムのよりロバストな実施例は、本願出願人が共同所有する米国特許出願公開第２００９−０１０４００２号（Ｄｉｌｌｉｎｇ）に記載されている。当該Ｄｉｌｌｉｎｇの出願の開示内容は参照することによってここに組み込まれているものとする。

第５，９５７，６４５号特許に記載されている発明の利点は、ドライバの駆動する面及びファスナの駆動される面を、それぞれらせん形状の部分、特にドライバの挿入及び取外しの際に当該ドライバと凹部との間に十分かつ相当の隙間を与えることができるが、完全に着座したドライバが当該隙間を塞ぐように回転することを許容されるらせん構造の部分に整合するように構成することによって実現されている。当該らせん構造の当該ドライバの駆動壁及び凹部の当該ドライバに対する係合可能壁は、らせん壁が係合した際に比較的広い範囲に亘って係合し、これによってその広い範囲に応力を付加かつ分散する。当該らせん構造の駆動する壁及び駆動される壁は、トルクが付加されている部分の大部分をファスナの半径方向に対してほぼ平均的なものにするように回転され、例えあったとしても摩擦係合、接線方向に近い係合への依存は小さいものである。

直線壁構造の締結システムの他の例はＲｅｉｌａｎｄに特許された米国特許第３，５８４，６６７号に記載されているシステムである。この特許の内容は参照することによりここに組み込まれているものとする。Ｒｅｉｌａｎｄの第３，５８４，６６７号特許は、ほぼ六角形状に構成された１組の半円筒面を含む駆動面形状の締結システムである。Ｒｅｉｌａｎｄの締結システムは通常ヘックスローブと呼ばれ、ファスナの軸に平行な駆動面を有している。

直線壁構造のファスナは多くの用途において一般的に使用され成功しているが、これらはドライバとファスナの間の軸方向のずれに起因する問題に悩むことがある。さらに、スティックフィットの特徴を提供する確実な摩擦係合を得ることは困難であった。ファスナをドライバ上に位置合わせして保持する一方で当該ファスナの取付けが開始されるスティックフィットの特徴は切望されている。これは、ファスナにトルクを付加するのにパワー駆動されたビットを使用する大量組立のライン作業において非常に有益である。軸アライメント及びスティックフィットは、ファスナの長さが伸びた際にも重要である。

直線壁構造の駆動システムが使用される多くの用途において、ドライバは、限られたアクセス位置においてパワー駆動されるか又は挿入されることを要する場合がある。このような状況においては、取付けに先立ってファスナがドライバ上に離脱可能なように係合し、当該ドライバがドライバとしてだけでなく挿入ツールとしても使用されることができることを要する。この「スティックフィット」の特徴は、例えば十字形（十字形状）のファスナ／ドライバシステムなどのいくつかの異なるタイプのファスナにおいて達成しようとされてきており、そのいくつかは、米国特許第６，１９９，４５５号及び米国特許第４，４５７，６５４号に示されている。正方形の駆動形状を有する締結システムは米国特許第４，０８４，４７８号に示されている。駆動面上へのスティックフィットが着目されているのが認められる。

「スティックフィット」の特徴は、ファスナがドライバに離脱可能なように係合され、ドライバ及びファスナを１つのユニットとして手の届かない場所、自動化された場所、及び他の用途において操作することを可能にする。一旦取付けられると、当該ファスナとドライバとは最小限の力で取外され得る。

参照文献であるＬａｒｓｏｎの米国特許第４，２６９，２４６号は、係合を強化するために部分的にテーパ形状のドライバを採用している点で興味深いものである。Ｌａｒｓｏｎにおいて、ドライバ溝の内部領域は当該ドライバの軸に平行に設けられており、一方ローブの頂部は先端に向かって内側にテーパ形状をなしている。この目的は、ビットと凹部との間の早期干渉を防ぐことである。かかる構成は、ドライバと凹部との間において円周方向及び軸方向の線接触を生じさせ、安定性を強化せず又は摩擦係合しない。ビットのみがテーパ形状であり、凹部形状に変更はない。

また、参照文献であるＧｏｓｓの米国特許第５，４６１，９５２号も興味深いものである。Ｇｏｓｓにおいて、ドライバの後部側壁がテーパ形状をなしており、これによって駆動面に摩擦係合を生じさせ、かつ徐々に厚みを増すローブ形状を提供している。一方の側壁のみがテーパ形状になっているため、直線の側部駆動面との係合は円周方向の線接触となる。やはりビットのみが再構成されている。これは、既存のドライバとの互換性を失うために凹部形状を変更するのに抵抗があるからである。締結システム、特に直線壁構造のシステムにおいて後方互換性は構成上の利点である。

直線壁構造のファスナにおいてスティックフィットを提供するように構成された締結システムは、本願出願人が共同所有する参照文献であるＤｉｌｌｉｎｇの米国特許第７，２９３，９４９号に記載されている。Ｄｉｌｌｉｎｇにおいて、ファスナの凹部のウィング部（ｗｉｎｇ）間の内部非駆動遷移表面上に干渉面が設けられている。このタイプの締結システムにおける標準のドライバといわゆる「Ｂ」寸法の凹部上の当該干渉面とを使用して改善されたスティックフィットの特徴が得られ得ることが見出された。

本明細書に記載されている様々な実施例は、確実なスティックフィットの特徴を提供し、かつシステムコンポーネント間の係合の安定性を改善する直線壁構造の駆動面を有する締結システムを提供する。当該新規なシステムの重要な特徴は、既存の標準の直線壁構造のドライバがこの新規なシステムに係合することを許容していることである。このため、以下に記載されるように新規なドライバ及び凹部のシステムが構成される。

本願の直線壁構造の締結システムには、全体的に、中心軸から半径方向外側に広がる複数のウィング部（ｗｉｎｇ）を有する凹部と、当該凹部の当該ウィング部に整合する複数の整合ローブを有するドライバと、が構成されている。当該ウィング部及びローブの各々は、トルクが付加される方向に応じた取付け面及び取外し面を含む駆動面を有する。これら駆動面は、当該締結システムの中心軸に対してほぼ平行に設けられている。隣接するウィング部又はローブは、非駆動の遷移面によって外側半径において分離している。当該外側半径によって形成される半径は、本明細書では図面に示されている「Ａ」寸法として説明される。

干渉フィットを生成してスティックフィットを提供するために、ドライバのローブの「Ａ」寸法の表面にはほぼ平坦な干渉コンタが形成され、相手方の凹部のウィング部の「Ａ」寸法の表面には整合干渉コンタが形成される。当該凹部は標準の直線壁構造の凹部に比べて拡大されており、これによって凹部のウィング部の干渉コンタに干渉することなく標準の直線壁構造のドライバが係合する場所を提供する。当業者であれば、本明細書の参照文献の「標準の」ドライバ及び凹部は関連する市場における一般産業に認められたサイズを指すことを理解するであろう。ただし、スティックフィット及びアライメントの利点は、標準のドライバが当該ファスナに係合するのに使用されたときに得られるのではなく、このような態様にて後方互換性が提供されるので標準のドライバが本願の凹部に使用されることが可能となるということである。

ドライバ及びファスナの整合インターフェイスを形成するために、当該ドライバのローブ及び凹部のウィング部の干渉面は内側にテーパ形状をなしている。当該インターフェイスは、当該凹部の底部から当該凹部の高さのわずかに下の距離の部分まで外側にテーパ形状をなしている。当該干渉コンタは、面係合する面を最大化するようにほぼ平坦であり得る。しかし、作製を容易にするために、これら形状は、回転処理が使用されるのを許容するために比較的大きな半径のわずかな湾曲部を有する。

このようにして、スティックフィットが提供される一方でドライバ及び凹部の係合の安定性が強化される。さらに、直線壁構造の締結システムの標準の凹部に対してわずかに寸法を拡大することによって、標準のドライバの使用が許容される。しかし、上記したように、標準のドライバを使用した際にはスティックフィットの係合は存在しない。

本願の１の実施例において、直線壁構造の締結システムには上記のＲｅｉｌａｎｄの参照文献に記載されているヘックスローブの締結システムの駆動面形状が構成されている。

本願の他の実施例において、直線壁構造の締結システムは上記のＳｔａｃｙの参照文献に記載されているらせん形状の駆動面形状を有するように構成されている。

本願の他の実施例において、直線壁構造の締結システムは上記のＤｉｌｌｉｎｇの参照文献に記載されているらせん構造の駆動面形状を有するように構成されている。

本願の他の実施例においては、ファスナは外部接続されたドライバ表面を有するように構成されており、当該ドライバには整合ソケットが構成されている。

本発明による他の態様においては、ファスナのブランクのヘッドに凹部を形成するパンチが提供され、当該パンチは、従来のツーブローヘッダ技術において本発明による凹部を形成するのに適したニブ及び当該ファスナのヘッドの部分を形成するような形状の端部を有するメインボディを含む。当該ニブの半径方向に広がるウィング部は、当該ファスナのヘッド端部に打刻された際に補完的な表面を形成するのに適した１つ又は２つのらせん形状の表面を含み得る。

本発明のこれらの特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、以下の本願の詳細な説明及び実施例の図面からより明確に理解されるであろう。

従来技術によるらせん構造の駆動面を有するファスナの斜視図である。 第１実施例に従って構成されたヘックスローブの駆動システムの係合形状の概略図である。 図２のファスナを駆動するように構成されたドライバの上面図である。 図２のドライバの側面図である。 図２の実施例による凹部を有するファスナの上面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 図２のファスナ及び特別なドライバの斜視図である。 第２実施例に従って構成されたらせん駆動システムの係合形状の概略図である。 図８のファスナを駆動するように構成されたドライバの上面図である。 図８のドライバの側面図である。 図８の実施例による凹部を有するファスナの上面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。 図８のファスナ及び特別なドライバの斜視図である。 ヘックスローブの駆動システムを示す第３実施例の斜視図であり、ファスナは外部駆動面を有している。 らせん構造の駆動システムを示す第４実施例の斜視図であり、ファスナは外部駆動面を有している。 ４つのローブ及びウィング部にスティックフィットの接触面を備えた図２の締結システムの第５実施例の概略図である。 ３つのローブ及びウィング部にスティックフィットの接触面を備えた図２の締結システムの第６実施例の概略図である。 六角ヘッドの駆動システムを示す実施例の斜視図であり、ファスナは外部駆動面を有している。 六角ヘッドの駆動システムを示す実施例の斜視図であり、ファスナは外部駆動面を有している。 六角ヘッドの駆動システムを示す実施例の斜視図であり、ファスナは外部駆動面を有している。 六角ヘッドの駆動システムを示す実施例の斜視図であり、ファスナは外部駆動面を有している。

本発明は図面に示された実施例を参照して記載されるが、本発明は代替形態を有し得る。さらに、適切なサイズ、形状、又はタイプの要素又は材料が使用されることができる。

図１は従来技術の直線壁構造の駆動面を有するねじ式ファスナの例を示している。用語「直線壁構造の駆動面」は、本明細書では、駆動面がほぼ一直線に構成されている、すなわち駆動面がファスナの長手軸に平行に構成されている締結システムを説明するのに使用される。ファスナの産業において認められているのは「平行配列」などの表現がいくらかの許容公差の影響を受けることであり、例えば当該配列は製造誤差の影響を受けて実際にはわずかに異なる。一例として、図１は上記参照したＤｉｌｌｉｎｇの出願公開に記載されているファスナを示している。一般にこのタイプの締結システムはファスナ２及び整合ドライバビット（図示せず）を有するように構成されている。ファスナ２はヘッド４及びねじ式シャンク５を有するように構成される。この例において、ヘッド４にはらせん構造の凹部６が形成され、駆動面はファスナ２のｚ軸に平行に整列している（直線壁構造）。ドライバビットは、ファスナの凹部６の対応する面に整合するらせん構造の駆動面を有するように構成される。ヘッド４は、ファスナを作製するワイヤ又は他の材料の端部が当該ヘッダマシンの金型によって支持されている従来のツーブローヘッダマシンによって形成されてもよく、ヘッドの端部は、まず当該ヘッドを部分的に形成するパンチによって打刻され、その後当該ヘッドを仕上げる仕上げパンチによって打刻されて、ドライバに係合可能な凹部を形成する。ファスナの一般的な構成手段・方法は周知であり、本願ではさらなる記載はされない。当該周知な方法の組合せが本締結システムを構成するのに使用されることもできる。

ファスナは多くの異なる構造に構成され、本願の用途は特定のタイプに制限されない。例えば、いくつかのファスナは基板にワークピースをクランプするヘッドを有していない。その代わりに、これらはワークピースに係合する第２のねじ部分を使用することがある。図示されているファスナはクランピングヘッドを有しているが、図示されている構造によって得られる利点は、非クランピングファスナなどの他のファスナのタイプ及びその他のものにおいて得られ得る。

図２には第１実施例の特徴が示されており、係合した状態の凹部１０、特別なドライバ１１、及び標準のドライバ１２のプロファイル形状が示されている。説明のために、図２及び他の図には、中心長手軸に垂直なデカルト軸Ｖ及びＳが示されている。標準のドライバ１２のコンタが図２において点線で示されており、これは特別なドライバ１１のコンタとは異なるものである。この特定の図において、形状は上記参照したＲｅｉｌａｎｄのヘックスローブの締結システムに類似しているが、これは直線壁構造の締結システムにおける本発明の使用例を示すためだけのものである。当然ながら、図２は、両方のドライバが同時に使用されることを示してはおらず、ファスナの凹部に係合された際の特別なドライバと標準なドライバとの相対的な位置を示しているだけである。説明のために隙間は誇大されている。特別なドライバと凹部との間のインターフェイス１９に隙間はないであろう。ファスナの凹部１０の上部２７のわずかに内側に摩擦係合が生ずる。

図２に示されているように、ドライバ１１にはドライバのローブ１４の「Ａ」寸法面に形成された干渉コンタ１３が設けられている。ファスナの凹部１０には相手方となる凹部のウィング部１６の「Ａ」寸法面に形成された整合干渉コンタ１５が設けられている。当該凹部は標準のヘックスローブの凹部（図示せず）に対して拡大されており、これによって、当該凹部のウィング部の干渉コンタ１５に干渉することなく、凹部１０内に受入れられる標準のヘックスローブのドライバ１２用の十分な隙間１８を提供する。１の実施例において、「Ａ」寸法のコンタのみが拡大され、一方「Ｂ」寸法のコンタは図２に示されているタイプのファスナ用に標準の凹部サイズを保持されている。これは、当該特別なドライバ及び当該標準のドライバの両方のアライメントの安定性を改善する。標準の凹部３０の形状は「Ａ」寸法のみが拡大されている当該実施例に従って図示されている。標準の凹部３０のコンタが図２において点線で示されており、これは特別な凹部１０のコンタとは異なるものである。係合時、ドライバ１１及び凹部１０は、ドライバのローブの干渉面１３とファスナのウィング部の干渉面１５との間にインターフェイス１９を形成する。このように形成された接触面１３及び１５は非駆動面である。

干渉面１３及び１５が構成されることによってインターフェイス１９において十分な面係合を提供する。この係合をさらに補助するためにかかるコンタは整合する。当該干渉コンタの構成において整合処理が行われ、これによってわずかな湾曲部が形成される。好ましい実施例において使用される湾曲部は大きな半径であるため、これらコンタはほぼ平坦であると考えられてもよいが、当該接触コンタは湾曲していてもよく、依然として本締結システムの利点を得ている。

図２の改良されたドライバ１１の詳細は図３及び図４に示されており、同様の参照番号は同様の要素を示している。上記したように、ドライバ１１は、各ローブ１４の頂部においてドライバ形状における「Ａ」寸法で形成された干渉コンタ１３を有するように構成されている。これら表面は、取付け駆動面２０と取外し駆動面２１との間に遷移コンタを提供する非駆動面である。干渉コンタ１３は、ドライバ１１のチップ２２に向かって、ドライバ１１の中心長手軸ｘに対して角度θだけ、徐々に内側にテーパ形状をなしている。好ましくは、角度θは、当該凹部の干渉面（又はウェッジ）１５の角度に応じて、約１度から約３度の範囲であってもよい。

図５及び図６に示されているように、凹部１０はファスナの上面２７に構成されており、凹部１０のウィング部１６の各々の対向する「Ａ」寸法の位置に設けられた整合干渉コンタ１５を有している。これら表面は、取付け駆動面２３と取外し駆動面２４との間に遷移コンタを提供する非駆動面である。当該凹部のウィング部の干渉コンタ１５は、凹部１０の底部２５に向かって、（中心長手軸ｙに向かって）徐々に内側にテーパ形状をなしている。干渉コンタ１５は、凹部１０の上部２７のわずかに下のポイント２６から開始し、深さｄだけ継続しており、小さな角度においては深さｄはテーパ形状の長さに近似する。これは、最初の挿入時にドライバ１１と凹部１０との間に小さな隙間を提供する。干渉コンタ１５は当該ファスナの中心長手軸ｙに対して角度Φだけ内側にテーパ形状をなしている。好ましくは、角度Φは、当該ドライバのローブの干渉コンタ１３の角度に応じて、約１度から約３度の範囲であってもよい。

効果的なスティックフィットの特徴の実現を保証するために、干渉コンタ１３及び１５は、当該凹部に対して上部から下部まで、好ましくは約１度から約３度の範囲で、内側にテーパ形状をなしているが、角度Φとθは厳密に同じではなく、角度θは角度Φよりもわずかに大きくあるべきであることが見出された。好ましくは、角度θと角度Φとの間の差異は、約０．２５度から約０．７５度までであり、より好ましくは、約０．５度である。ねじのサイズ及びその凹部の深さに応じて、角度θ及び角度Φを大きくする又は小さくすることが好ましい。建物供給市場において現在普及しているサイズ１からサイズ３までの凹部及びドライバにおいては、約３度が好ましい。より大きなサイズのドライバ及び凹部においては、約４度が好ましい。ねじの凹部及びドライバのサイズが大きくなると、より大きな角度が好ましいものであり得る。建物供給市場における標準の凹部及びドライバのサイズにおいては、約０．５度から約７度までの角度θ及び角度Φが好ましい。角度が大きくなるとテーパ形状の長さは短くなる。テーパ形状の長さが深さｄの約１０％となるように「Ａ」寸法に沿って内側又は外側にテーパ形状をなすのが効果的である。

１の例では、１．５度の角度Φ及び２度の角度θは効果的な干渉を提供する。さらに、スティックフィットは、例えば、ドライバの「Ａ」寸法を＋０から＋０．００２インチ（＋０．０５０８ミリメートル）の間の正の公差に保ち、凹部の「Ａ」寸法を−０から−０．００２インチ（−０．０５０８ミリメートル）の間の負の公差に保って製造することによって確実に構成されることができる。他の例では、凹部の角度Φについて＋０．２５度から−０．０度まで、ドライバの角度θについて＋０．０度から−０．２５度までの幾何公差を規定することができる。当該インターフェイスは、当該凹部の底部から当該凹部の高さのわずかに下の位置まで半径方向外側にテーパ形状をなしている。上記したように、当該ドライバ及び凹部のスティックフィットの係合を実現するために、当該ドライバのローブの干渉コンタのテーパ形状の角度θは、当該凹部のウィング部の干渉コンタのテーパ形状の角度Φよりもわずかに大きく構成され得る。

図８には他の実施例のプロファイル形状が示されている。図８には、らせん形状のコンタを備えた直線壁構造のドライバ表面を有する凹部１１０が示されている。係合した状態の特別なドライバ１１１及び標準のドライバ１１２が示されている。説明のために隙間は誇大されている。第１実施例と同様に、特別なドライバ１１１と凹部１１０との間のインターフェイス１１９に隙間はないであろう。ファスナの凹部１１０の上部のわずかに内側に摩擦係合が生ずる。

図８に示されているように、ドライバ１１１にはドライバのローブ１１４の「Ａ」寸法面に形成された干渉コンタ１１３が設けられている。ファスナの凹部１１０には相手方となる凹部のウィング部１１６の「Ａ」寸法面に形成された整合干渉コンタ１１５が設けられている。当該凹部は標準のヘックスローブの凹部（図示していないが、図２の実施例に示されているものに類似する）に対して拡大されており、これによって、当該凹部のウィング部の干渉コンタ１１５に干渉することなく、凹部１１０内に受入れられる標準のらせん構造のドライバ１１２用の十分な隙間１１８を提供する。１の実施例において、「Ａ」寸法のコンタのみが拡大され、一方「Ｂ」寸法のコンタは図８に示されているタイプのファスナ用に標準の凹部サイズを保持されている。係合時、ドライバ１１１及び凹部１１０は、干渉面１１３と干渉面１１５との間にインターフェイス１１９を形成する。このように形成された接触面１１３及び１１５は非駆動面である。

干渉面１１３及び１１５が構成されることによってインターフェイス１１９において十分な面係合を提供する。この係合をさらに補助するためにかかるコンタは整合する。当該干渉コンタの構成において整合処理が行われ、これによってわずかな湾曲部が形成される。好ましい実施例において使用される湾曲部は大きな半径であるため、これらコンタはほぼ平坦であると考えられてもよいが、当該干渉コンタは湾曲していてもよく、依然として本締結システムの利点を得ている。

図８の改良されたドライバ１１１の詳細は図９及び図１０に示されており、同様の参照番号は同様の要素を示している。上記したように、ドライバ１１１は、各ローブ１１４の頂部においてドライバ形状における「Ａ」寸法の位置に形成された干渉コンタ１１３を有するように構成されている。これら表面は、取付け駆動面１２０と取外し駆動面１２１との間に遷移コンタを提供する非駆動面である。干渉コンタ１１３は、ドライバ１１１のチップ１２２に向かって、ドライバ１１１の中心長手軸ｘに対して角度θだけ、徐々に内側にテーパ形状をなしている。好ましくは、角度θは、当該凹部のウィング部の干渉面１１５の角度に応じて、約１度から約３度の範囲であってもよい。

図１０に示されているように、凹部１１０はファスナの上面１２７に構成されており、凹部１１０のウィング部１１６の各々の対向する「Ａ」寸法の位置に設けられた整合干渉コンタ１１５を有している。これら表面は、取付け駆動面１２３と取外し駆動面１２４との間に遷移コンタを提供する非駆動面である。当該凹部のウィング部の干渉コンタ１１５は、凹部１１０の底部１２５に向かって、（軸ｙに向かって）徐々に内側にテーパ形状をなしている。干渉コンタ１１５は、凹部１１０の上部１２７のわずかに下のポイント１２６から開始し、深さｄだけ継続している。これは、最初の挿入時にドライバ１１１と凹部１１０との間に小さな隙間を提供する。干渉コンタ１１５は当該ファスナの長手軸ｙに対して角度Φだけ内側にテーパ形状をなしている。好ましくは、角度Φは、当該ドライバの干渉コンタ１１３の角度に応じて、約１度から約３度の範囲であってもよい。

この実施例において効果的なスティックフィットの特徴の実現を保証するために、接触コンタ１１３及び１１５は、当該凹部に対して、上部から下部まで、好ましくは約１度から約３度の範囲で、内側にテーパ形状をなしているが、角度Φとθは厳密に同じではなく、角度θは角度Φよりもわずかに大きくあるべきであることが見出された。１の例では、１．５度の角度Φ及び２度の角度θは効果的な干渉を提供する。さらに、スティックフィットは、例えば、ドライバの「Ａ」寸法を＋０から＋０．００２インチ（＋０．０５０８ミリメートル）の間の正の公差に保ち、凹部の「Ａ」寸法を−０から−０．００２インチ（−０．０５０８ミリメートル）の間の負の公差に保って製造することによって確実に構成されることができる。当該インターフェイスは、当該凹部の底部から当該凹部の高さのわずかに下の位置まで半径方向外側にテーパ形状をなしている。上記したように、当該ドライバ及び凹部のスティックフィットの係合を実現するために、当該ドライバのテーパ形状の角度θは、当該凹部のテーパ形状の角度Φよりもわずかに大きく構成され得る。

上記した特徴は他の直線壁構造の締結システムに対して適用されても同様の結果を得ることができる。他の実施例では、参照されているＳｔａｃｙのらせん駆動システムが、凹部のウィング部及びドライバのローブの各々の対向する「Ａ」寸法の位置に干渉インターフェイスを構成することにより改良され得る。上記の説明から動作及び構成は得ることができるため、この実施例はさらには説明しない。

好ましい実施例において、当該干渉コンタは、ドライバのローブの干渉コンタの各々及び凹部のウィング部の干渉コンタの各々に構成され、これによって、特別な相対配向におけるドライバとファスナとのアライメントを必要とせず、かつ製造を容易にする。しかし、いくつかの用途においては、一般的にミスアライメントが生じ得ることを考慮して、選択されたドライバのローブとファスナのウィング部とのの対へ干渉コンタを構成するのが効果的であることもある。これは、例えばヘックスローブ構造において、図１６に示されているように、対向するウィング部４０とローブ４２及びウィング部４１とローブ４３の対へ干渉コンタを構成することによって、ある程度回避されることができる。図２と同様に、標準のドライバのコンタが図１６において点線で示されており、これは特別なドライバのコンタとは異なるものであり、また、標準の凹部のコンタが点線で示されており、これは特別な凹部のコンタとは異なるものである。

ヘックスローブ構造の他の例において、図１７に示されているように、接触コンタが２つの離間したウィング部５０、５１、及び５２とローブ５３、５４、及び５５に偏りなく設けられている。この構造は、当該ドライバのスティックインターフェイスを当該ローブのスティックインターフェイスに位置合わせするかどうかによってユーザがスティックフィットの特徴を使用するかどうかを選択することを可能にする。あるいは、（図示されていないが）、当該３つの接触コンタは非対称的に、すなわち隣り合う２つのローブ及び対応するウィング部と第３の隣接していないローブ及び対応するウィング部とに設けられてもよく、これによってどのようにドライバが回転位置決めされて凹部に係合しても少なくとも１対のウィング部及びローブの干渉コンタが係合することとなる。図２と同様に、標準のドライバのコンタが図１７において点線で示されており、これは特別なドライバのコンタとは異なるものであり、また、標準の凹部のコンタが点線で示されており、これは特別な凹部のコンタとは異なるものである。

上記の実施例はメス型のファスナの凹部及びオス型のドライバを用いた共通の締結システムの形態で示されている。しかし、本締結システムの干渉コンタは図１４及び図１５に示されているように反対の構造にも同じように適用されることができる。図１４にはヘックスローブの直線壁構造の駆動面を有する締結システムが示されている。この実施例において、当該ファスナは当該ファスナのヘッドから軸方向外側に伸びる突起２１１を有してドライバ２１０に係合するように構成されている。ドライバ２１０には整合駆動面を有して突起２１１の駆動面に係合するメス型ソケットが設けられている。この実施例において、締結突起２１１のローブ２１４の「Ａ」寸法面には突起干渉コンタ２１３が設けられており、相手方となるドライバソケット２１０のウィング部２１６の「Ａ」寸法面には凹部干渉コンタ２１５が設けられている。

図１５には外部駆動型の本締結システムの他の実施例が示されており、らせん駆動システムが示されている。図１５のらせん駆動の直線壁構造の締結システムには、当該ファスナのヘッドから軸方向外側に伸びてドライバソケット３１０に係合するように構成された突起３１１が設けられている。ドライバソケット３１０には突起３１１の駆動面に係合する整合駆動面が設けられている。この実施例において、締結突起３１１のローブ３１４の「Ａ」寸法面には突起干渉コンタ３１３が設けられており、相手方となるドライバソケット３１０のウィング部３１６の「Ａ」寸法面には凹部干渉コンタ３１５が設けられている。このようにしてアライメント安定性及び確実なスティックフィットが外部駆動型締結システムに確立される。

図１８から図２１には外部駆動型締結システムの他の実施例が示されており、六角駆動型締結システムが示されている。図１８の六角駆動型の直線壁構造の締結システムには、当該ファスナのヘッドから軸方向外側に伸びてドライバソケット４１０に係合するように構成された突起４１１が設けられている。ドライバソケット４１０には突起４１１の駆動面に係合する整合駆動面が設けられている。この実施例において、突起４１１の側面４１９にはファスナ干渉コンタ４１３が設けられており、相手方となるソケット４１０の側面４１５には凹部干渉コンタ４１８が設けられている。このようにしてアライメント安定性及び確実なスティックフィットが外部駆動型六角締結システムに確立される。図１９において、コンタ４１３は表面４１９の下部に配置されるように示されているが、当該部分４１３はより高い位置に配置されかつ表面４１９のより広い又はより狭い部分に伸びるような大きさであり、さらにコンタ４１８がこれに従った大きさで配置されることもできる。

図１９の六角駆動型の直線壁構造の締結システムには、当該ファスナのヘッドから軸方向外側に伸びてドライバソケット５１０に係合するように構成された突起５１１が設けられている。ドライバソケット５１０には突起５１１の駆動面に係合する整合駆動面が設けられている。この実施例において、突起５１１の側面５１９にはファスナ干渉コンタ５１３が設けられており、相手方となるソケット５１０の側面５１５には凹部干渉コンタ５１８が設けられている。図１９に示されているシステムは図１８のシステムに類似しているが、コンタ５１３と５１８は、それぞれ表面５１９と５１５の一部のみに伸びている。図１９において、コンタ５１３は表面５１９の下位中心部に配置されるように示されているが、当該部分５１３はより高い位置若しくは一方の側部に配置され、かつ／又は表面５１９のより広い又はより狭い部分に伸びるような大きさであり、さらにコンタ５１８がこれに従った大きさで配置されることもできる。

図２０の六角駆動型の直線壁構造の締結システムには、当該ファスナのヘッドから軸方向外側に伸びてドライバソケット６１０に係合するように構成された突起６１１が設けられている。ドライバソケット６１０には突起６１１の駆動面に係合する整合駆動面が設けられている。この実施例において、２つの隣接する側部６１９間のコーナ６１７における突起６１１の側面６１９にはファスナ干渉コンタ６１３が設けられており、隣接する側部６１５間のコーナ６１４における相手方のソケット６１０の側面６１５には凹部干渉コンタ６１８が設けられている。

図２１の六角駆動型の直線壁構造の締結システムには、当該ファスナのヘッドから軸方向外側に伸びてドライバソケット７１０に係合するように構成された突起７１１が設けられている。ドライバソケット７１０には突起７１１の駆動面に係合する整合駆動面が設けられている。この実施例において、２つの隣接する側部７１９間のコーナ７１７における突起７１１の側面７１９にはファスナ干渉コンタ７１３が設けられており、隣接する側部７１５間のコーナ７１４における相手方のソケット７１０の側面７１５には凹部干渉コンタ７１８が設けられている。図２１に示されているシステムは図２０のシステムに類似しているが、表面７１３は突起７１１の頂部の下の位置すなわち直線壁部分７２０の下部からテーパ形状が開始している。

本願のドライバ及び凹部は従来のツーブローヘッダマシンで製造され得る。典型的な場合、パンチは図４及び図１０に示されているドライバの形状にほぼ一致するニブ及びボディを含むように形成される。パンチはホブ盤の金型の使用などの従来のパンチ形成手法によって形成され得る。さらに、本発明によるドライバは、ドライバブランクを１つ以上の成形金型で打刻して所望の形状のウィング部を形成すること又は特別に加工されたフライス盤を用いてドライバビットをミル加工することなどの従来の手法を用いて製造されることもできる。

上記説明及び図面はここに記載した特徴及び利点を実現する特定の実施例の例示的なものに過ぎない。特定の条件及び特定の材料のために変形及び置換されることが可能である。従って、実施例は前述した説明及び図面によって制限されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ制限されるものである。

Claims (30)

1. 締結システムであって、
   ヘッド及びシャンクを有しかつ中心長手軸を有するファスナと、
   ドライバビット端部を有しかつ中心長手軸を有するドライバと、
   少なくとも１つの干渉インターフェイスと、を含み、
   前記ヘッドは軸方向外側に伸びる突起を有するように構成され、前記突起は中心部と各々が前記中心部から半径方向外側に広がる複数のローブとを含み、前記複数のローブの各々は遷移コンタによって分離された取付け駆動面及び取外し駆動面を有し、前記遷移コンタは前記ファスナの前記突起の前記ローブの最も半径方向外側の部分を形成し、
   前記ドライバビット端部は凹部付きソケットとして構成され、前記凹部付きソケットは中心部と各々が前記中心部から半径方向外側に広がる複数のウィング部とを含み、前記複数のウィング部の各々は遷移コンタによって分離された取付け駆動面及び取外し駆動面を有し、前記遷移コンタは前記ファスナの前記突起の前記ローブの最も半径方向外側の部分を形成し、前記凹部付きソケットは、前記ファスナの前記ヘッドの前記突起を受け入れ、前記ドライバの前記取付け及び取外し駆動面が前記ファスナの前記取付け及び取外し駆動面を整合係合して受け入れるのに適しており、
   前記少なくとも１つの干渉インターフェイスは、突起干渉コンタ及び凹部干渉コンタを含み、
   前記突起干渉コンタは、前記ファスナの前記中心長手軸に対して、ファスナテーパ角度だけ、前記ファスナの前記ヘッドの前記突起の先端に向かって内側にテーパ形状をなしており、
   前記凹部干渉コンタは、前記ドライバの前記中心長手軸に対して、ドライバテーパ角度だけ、前記凹部付きソケットの底部に向かって内側にテーパ形状をなしており、
   前記ファスナテーパ角度は前記ドライバテーパ角度よりも大きく、
   前記突起干渉コンタ及び前記凹部干渉コンタは、前記ファスナの前記ヘッドの前記突起と前記凹部付きソケットとが整合係合した際に、前記干渉コンタにおいて摩擦整合係合を形成するように構成されていることを特徴とする締結システム。
2. 請求項１に記載の締結システムであって、
   前記ファスナの前記取付け及び取外し駆動面は、前記ファスナの前記中心長手軸に平行に配置されていることを特徴とする締結システム。
3. 請求項１に記載の締結システムであって、
   前記ドライバの前記取付け及び取外し駆動面は、前記ドライバの前記中心長手軸に平行に配置されていることを特徴とする締結システム。
4. 請求項１に記載の締結システムであって、
   前記突起及び前記凹部における前記取付け及び取外し駆動面は、らせん構造を有することを特徴とする締結システム。
5. 請求項１に記載の締結システムであって、
   前記凹部干渉コンタは、前記凹部の深さよりも小さい長さで伸びていることを特徴とする締結システム。
6. 請求項１に記載の締結システムであって、
   前記凹部付きソケットの寸法は拡大され、当該拡大された前記凹部は、前記ドライバ又は前記ファスナの前記干渉コンタに結合することなく標準のファスナの突起を受け入れることを許容することを特徴とする締結システム。
7. 請求項１に記載の締結システムであって、
   前記ドライバテーパ角度及び前記ファスナテーパ角度の各々は１度から３度までの範囲内であることを特徴とする締結システム。
8. 請求項６に記載の締結システムであって、
   前記ドライバの前記凹部における一つの遷移コンタから反対の遷移コンタまでの距離は前記ドライバの「Ａ」寸法を含み、前記ドライバの前記凹部は前記「Ａ」寸法を延長することによって拡大されていることを特徴とする締結システム。
9. 請求項１に記載の締結システムであって、
   前記ファスナテーパ角度は、前記ドライバテーパ角度よりも０．５度大きいことを特徴とする締結システム。
10. 請求項１に記載の締結システムであって、
    前記ドライバテーパ角度及び前記ファスナテーパ角度はそれぞれ０．５度から７度までの範囲内であることを特徴とする締結システム。
11. 請求項１に記載の締結システムであって、
    前記締結システムはらせんヘッド駆動の締結システムであることを特徴とする締結システム。
12. 請求項１に記載の締結システムであって、
    前記ドライバの前記凹部付きソケットは、直径方向において互いに対向する干渉コンタを少なくとも２つ含むことを特徴とする締結システム。
13. 請求項１に記載の締結システムであって、
    前記ドライバの前記凹部付きソケットは、１つおきのウィング部内に干渉コンタを有することを特徴とする締結システム。
14. 請求項１３に記載の締結システムであって、
    前記干渉コンタの各々は、三角形の形状を有することを特徴とする締結システム。
15. 締結システムを構成する方法であって、
    ヘッド及びシャンクを有しかつ中心長手軸を有するファスナを形成するステップと、
    ドライバビット端部を有しかつ中心長手軸を有するドライバを形成するステップと、
    少なくとも１つの干渉インターフェイスを形成するステップと、を含み、
    前記ヘッドは軸方向外側に伸びる突起を有するように構成され、前記突起は中心部と各々が前記中心部から半径方向外側に広がる複数のローブとを含み、前記複数のローブの各々は遷移コンタによって分離された取付け駆動面及び取外し駆動面を有し、前記遷移コンタは前記ファスナの前記突起の前記ローブの最も半径方向外側の部分を形成し、
    前記ドライバビット端部は凹部付きソケットとして構成され、前記凹部付きソケットは中心部と各々が前記中心部から半径方向外側に広がる複数のウィング部とを含み、前記複数のウィング部の各々は遷移コンタによって分離された取付け駆動面及び取外し駆動面を有し、前記遷移コンタは前記ファスナの前記突起の前記ローブの最も半径方向外側の部分を形成し、前記凹部付きソケットは、前記ファスナの前記ヘッドの前記突起を受け入れ、前記ドライバの前記取付け及び取外し駆動面が前記ファスナの前記取付け及び取外し駆動面を整合係合して受け入れるのに適しており、
    前記少なくとも１つの干渉インターフェイスを形成するステップは、突起干渉コンタを形成するステップ及び凹部干渉コンタを形成するステップを含み、
    前記突起干渉コンタは、前記ファスナの前記中心長手軸に対して、ファスナテーパ角度だけ、前記ファスナの前記ヘッドの前記突起の先端に向かって内側にテーパ形状をなしており、
    前記凹部干渉コンタは、前記ドライバの前記中心長手軸に対して、ドライバテーパ角度だけ、前記凹部付きソケットの底部に向かって内側にテーパ形状をなしており、
    前記ファスナテーパ角度は前記ドライバテーパ角度よりも大きく、
    前記突起干渉コンタ及び前記凹部干渉コンタは、前記ファスナの前記ヘッドの前記突起と前記凹部付きソケットとが整合係合した際に、前記干渉コンタにおいて摩擦整合係合を形成するように構成されていることを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記ファスナの前記取付け及び取外し駆動面は、前記ファスナの前記中心長手軸に平行に配置されていることを特徴とする方法。
17. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記ドライバの前記取付け及び取外し駆動面は、前記ドライバの前記中心長手軸に平行に配置されていることを特徴とする方法。
18. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記突起及び前記凹部における前記取付け及び取外し駆動面は、らせん構造を有することを特徴とする方法。
19. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記凹部干渉コンタは、前記凹部の深さよりも小さい長さで伸びていることを特徴とする方法。
20. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記凹部付きソケットの寸法は拡大され、当該拡大された前記凹部は、前記ドライバ又は前記ファスナの前記干渉コンタに結合することなく標準のファスナの突起を受け入れることを許容することを特徴とする方法。
21. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記ドライバテーパ角度及び前記ファスナテーパ角度の各々は１度から３度までの範囲内であることを特徴とする方法。
22. 請求項２０に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記ドライバの前記凹部における一つの遷移コンタから反対の遷移コンタまでの距離は前記ドライバの「Ａ」寸法を含み、前記ドライバの前記凹部は前記「Ａ」寸法を延長することによって拡大されていることを特徴とする方法。
23. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記ファスナテーパ角度は、前記ドライバテーパ角度よりも０．５度大きいことを特徴とする方法。
24. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記締結システムはらせんヘッド駆動の締結システムであることを特徴とする方法。
25. 請求項１３に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記ドライバの前記凹部付きソケットは、直径方向において互いに対向する干渉コンタを少なくとも２つ含むことを特徴とする方法。
26. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記凹部干渉コンタ及び前記突起干渉コンタには、＋０から＋０．００２インチ（＋０．０５０８ミリメートル）の正の公差を有するファスナ「Ａ」寸法の部分と、−０から−０．００２インチ（−０．０５０８ミリメートル）の負の公差を有する凹部「Ａ」寸法の部分と、が設けられていることを特徴とする方法。
27. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記突起干渉コンタ及び前記凹部干渉コンタには、＋０．２５度から−０度の公差を有するドライバテーパ角度の部分と、＋０度から−０．２５度の公差を有するファスナテーパ角度の部分と、が設けられていることを特徴とする方法。
28. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記ドライバの前記凹部付きソケットは、直径方向において互いに対向する干渉コンタを少なくとも２つ含むことを特徴とする方法。
29. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記ドライバの前記凹部付きソケットは、１つおきのウィング部内に干渉コンタを有することを特徴とする方法。
30. 請求項１５に記載の締結システムを構成する方法であって、
    前記干渉コンタの各々は、三角形の形状を有することを特徴とする方法。

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