专利名称：驱动器,紧固件和成形工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及驱动系统，其中第一组件，如紧固件驱动器，将驱动力矩加在第二组件，如带螺纹的紧固件上，和第三组件，如成形工具，在所述第一或第二组件中用变形的多边形配件(interfit)形成凹槽。
三十年代初-四十年代末在工厂组装线上动力紧固件引入和大量使用后，发生了人类的最古老的机械发明之一的革命。有限的变化是由动力紧固件驱动器施加大力矩。由于较廉价和便携式紧固件驱动器的优点，过去的十年间经历了动力紧固件驱动器普及到每个工人和业余动手的大量出现。
现有技术所确定的最终动力驱动器和螺丝的参数如下1)钻头能发出高力矩力，并且带螺纹的紧固件能接受高力矩力；2)驱动器钻头具有大的中心部，它能可靠重复传递高力矩力；3)驱动器钻头和中间配接的带螺纹紧固件的结构受到低的磨成凸轮的磨损(cam-out，rock-out)；4)驱动器和带螺纹紧固件的配件具有高的粘附性，不必用磁化的钻头，避免由此伴随的问题。
本发明公开与动力紧固件驱动器的位能相匹配的紧固件驱动器钻头和带螺纹的紧固件。
本发明的目的是提供一种能向带螺纹的紧固件的头部传递高力矩驱动力的紧固件驱动器钻头，带螺纹的紧固件具有独特的几何形状的凹槽或外头部结构接受高力矩力，所述独特几何形状凹槽或外头部结构在此被称为“变形的多边形”，在更特定的例子中是“变形的方形”。
另一目的是提供一种能可靠并反复地向带螺纹的紧固件传递高力矩的紧固件驱动器钻头，这是由于在凹槽或外头部中具有很大的中心部分，而且还有以很大的支撑面为后盾的驱动壁。
另一目的是提供一种使凸轮磨损最低的紧固件驱动器钻头和配接的带螺纹紧固件凹槽头部结构，这主要是由于不对称的结构。
另一目的是提供一种在紧固件驱动时，使紧固件和驱动器间的摆动最小的驱动器钻头和配接的带螺纹紧固件结构。
另一目的是提供一种在驱动器钻头和带螺纹紧固件间的“粘附”，可避免磁化钻头的必要，这主要是由于宽大的轴向带锥度壁的配合。
另一目的是提供一种能够廉价可靠地大量生产紧固件驱动器钻头和带螺纹紧固件的结构。
另一目的是提供一种驱动器钻头和配接的带螺纹紧固件的结构，其中紧固件可快速方便地装在驱动器钻头上，被携带到紧固件的定位处，由动力钻插入并下入到所希望的位置，并且能从带螺纹紧固件方便地松开驱动器钻头。
图1是本发明驱动工具的部分前视图，驱动工具直线定位以便插入到本发明的紧固件的凹槽中，紧固件部分剖视以明示本发明；图2是图1的驱动工具和紧固件完全接合的前视图，驱动工具和紧固件部分移开以便明示本发明；图3是从图1的线3-3所得的本发明顶视平面图，螺丝头部剖开，虚线方形重叠在螺丝凹槽上，表示凹槽“变形的方形”结构，由虚线表示的方形也示出紧固件由具有方结构的驱动器旋转的可能性；图3A是在图3的四个位置中沿3A-3A线取的剖面图；图3B是在图3的三个位置中沿3B-3B线取的剖面图；图4是从图2的线4-4取的本发明顶视平面图，螺丝头部和驱动器部分剖开，由虚线表示的方形重叠在剖面上，表示本发明“变形的方形”与几何方形的关系；图4A是在图4的四个位置中沿4A-4A线取的剖面图；图4B是在图4的三个位置中沿4B-4B线取的剖面图；图5是本发明紧固件一实例的侧面图，头部剖视以更清晰地表示本发明；图6是从图5的线6-6的箭头方向观察时紧固件的头部顶视平面图，用虚线表示的方形重叠在螺丝凹槽上，表示本发明“变形的凹槽”与几何方形的比较；图7是具有本发明端部结构的驱动器一例侧视图；图8是从图7的线8-8箭头方向观察时图7所示驱动器的侧视图；图9是从图7的线9-9箭头方向观察时图7所示驱动器的端视图，虚线方形重叠在凹槽上，表示本发明“变形的多边形”凹槽与几何方形的比较；图10是在本发明的紧固件头部中形成的凹槽件使用的成形工具，冲压器或本体的侧视图，部分剖视以更清晰地说明本发明；图11是从图10的线11-11箭头方向观察时图10所示成形工具的端视图，同样的原因虚线方形重叠在紧固件凹槽内，图的部分在图10的成形工具的线11-11处剖视；图12是与图10的成形工具相似的成形工具一实例的侧视图，部分剖视以更好地表示成形工具的端部结构；图13是取自图12的沿线13-13的箭头方向的成形工具端视图，因为上述原因虚线方形重叠在本发明的“变形方形凹槽”上；图14是剖面图，示出图12的成形工具是如何与其它刀具(剖面示出)一起用在紧固件例中形成本发明的凹槽的；图15是带有头部的紧固件的另一形式侧视图，示出本发明的外部形式，头部的部分剖视示出紧固件头部结构；图16是取自图15的线16-16的箭头方向的紧固件端视图；图17是一螺母的侧视图，螺母具有本发明外部结构的驱动表面，部分剖视；
图18是取自图17的线18-18表示螺母的剖视图；图19是本发明的另一应用的分解侧视图，示出具有带本发明外部结构的头部的紧固件，它由一插口件驱动，插口件设有本发明的内凹槽，另一端带本发明结构的凹槽，上部件是插入插口件上凹槽的驱动器；图20是沿图19的线20-20取的插口件顶视平面图；图21是沿图19的线20-20取的剖视图；图22是表示本发明变化形式，具有凹槽的紧固件的顶视平面图；图22A是在图22中的四个不同位置沿线22A-22A取的剖面图；图22B是在图22中的三个不同位置沿线22B-22B取的剖面图；图23是表示本发明另一变化形式，具有凹槽的紧固件的顶视平面图；图23A是在图23中的两个不同位置沿线23A-23A取的剖面图；图23B是在图23中的两个不同位置沿线23B-23B取的剖面图；图24是表示本发明另一变化形式，具有凹槽的紧固件的顶视平面图；图24A是在图24的五个不同位置沿线24A-24A取的剖面图；图24B是在图24的五个不同位置沿线24B-24B取的剖面图；图25是表示本发明另一变化形式，具有凹槽的紧固件的顶视平面图；图25A是在图25的二个不同位置沿线25A-25A取的剖面图；图25B是在图25的三个不同位置沿线25B-25B取的剖面图；图26是表示本发明另一变化形式，具有凹槽的紧固件的顶视平面图；图26A是在图25上沿线26A-26A取的剖面图；图26B是在图26二个不同位置沿线26B-26B取的剖面图。
在此说明书中驱动器一词一般指的是固定式或移动式的动力驱动器，固定式的用在装配线上，由电源供电，普通工人使用，移动式的由电池供电，由专业人员和非专业人员使用。驱动器也是手动工具。驱动器也用于驱动螺丝和螺栓，与一凹入或凸起的外结构结合。
带螺纹的紧固件包括具有凹或凸结构的螺丝和螺栓。
在本文中所述的成形工具是冲压类工具，用于在紧固件或驱动器中形成凹槽。图10示出成成形工具的一实施例。
本发明的优选实施例在图1-11中示出，将主要参照这些图说明本发明。
针对紧固件和驱动工具，附图表示出本发明的一个具体应用，其中紧固件带有一凹槽或插口，根据本发明的原理它具有一内结构，同时互补形状的外组件呈驱动工具形。业内人士易于了解这种情况可以颠倒，即，紧固件使用本发明的外部结构，而驱动工具是具有互补形状内结构的插口件。
见图1和2，在此示出一根据本发明原理而提出的紧固件和驱动工具的组合形式。紧固件或本体1包括-其上设有螺纹3的长柄2和轴线4。紧固件1的端部5带有一加大的或形成顶部的、具有凹槽的部位6，或者设有在其内形成的驱动插口7。也示出驱动工具或本体1’，它具有-端8’，它的轮廓与凹槽7互补，因此可接合在其中，使得驱动工具1’可向紧固件1施加驱动力。
见图10，示出一成形工具，冲压器或本体1”，它具有带端5”的端部10”，端5”的结构是为了在紧固件1中形成凹槽。
在以下说明中，为了减少部件编号数目并为了说明方便，采取以下常规作法。即，对于紧固件、驱动器和成形工具的相同部件采用相同编号，但对驱动器附加单个撇号(’)，对成形工具附加双撇号(”)加以区分。在图1-11中严格采用这个方法。
在传递力矩的系统或这种系统的部件制造中用的制造件包括本体1、1’或1”，它包括轴线8、8’或8”；本体1、1’或1”，它具有变形的多边形截面11、11’或11”，由周边壁12、12’或12”限定；多边形中心部13、13’或13”，设在周边壁12、12’或12”内，具有比变形的多边形截面11、11’或11”小的面积；驱动壁141、142、143、144、14’或14”形成周边壁12、12’或12”的一部分，在从多边形中心部13、13’或13”向外的一平面上从近端15、15’或15”到远端16、16’或16”伸出；第一外壁17、17’或17”，形成周边壁12、12’或12”的另一部分，并与驱动壁141、142、143、144、14’或14”成一角度，并具有在周边壁12、12’或12”终止的远端20、20’或20”，和连接驱动壁141、142、143、144、14’或14”的远端16、16’或16”的近端18、18’或18”。每个紧固件的驱动壁加以标记。为了简便起见，驱动器1’的驱动壁仅由一个标记14’表示。工具1”的驱动壁仅由一个标记14”表示。应理解，最好驱动器1’具有与紧固件1相同的驱动壁数码。当然，工具1”也具有与紧固件1相同的驱动壁数码。
最好参照一种带螺纹的紧固件，即图1、2和3中所示的螺丝理解上一段的说明。上一段的说明也涉及一种驱动器形式，即，机动驱动器(未示出)的螺丝驱动器钻头。在图1和2中所示的驱动器的相同部件以相同数码表示时，除了它们标记撇(’)外，不重复说明。上一段的说明也涉及一种工具形式，即，在螺丝紧固件中形成凹槽的冲压器。在图10和11中所示的冲压器的相同部件以相同数码表示时，除了它们标记撇(”)外，不重复说明。
紧固件1的多边形中心部分一般用虚线和数字13表示，如图3中的131和图4中的13’1所示，可以由任何数目的不同长度的直线构成，但最好，多边形中心部13分带有对称形状轮廓。这个形状可以是三角形、五边形、六边形或更多直线形状，但对紧固件1、驱动器1’和工具1”优选实施例是方形。
对于紧固件由141、142、143、144表示的，对于驱动器用14’，对于工具用14”表示的术语“驱动壁”，在这个说明中，用于表示传递或接受力矩的主壁。对于工具，驱动器壁14”表示与紧固件的主力矩接受壁相应的壁。驱动壁的位置决定在向紧固件传递旋转力矩中驱动系统的效率。虽然几乎所有的驱动壁的位置都会传递一些力矩，但在驱动壁141、142、143、144、14’和14”分别基本在紧固件的轴线4的、驱动器的轴线4’、和工具的轴线4”的径向轴线221或222、221’或222’、和221”或222”上的平面上时，力矩最佳。在图3中示出了最大的力，其中力的矢量9表示由驱动器(未示出)在壁143施加的力的大小和方向。相同的力9也加在驱动壁141、142和144上。
本发明的周边壁12、12’或12”不限于侧面的任何具体数目。最好周边壁12、12’或12”包括多个驱动壁141、142、143、144、14’或14”，它们最好如上所述设在径向轴线平面22、22’或22”上。也可存在从1到6或更多的数目，但已发现四个驱动壁141、142、143、144、14’或14”是有满意结果的数目。最好对于每个驱动壁141、142、143、144、14’或14”有一个第一外壁17、17’或17”，每个近端15、15’或15”分别连接各驱动壁141、142、143、144、14’或14”的远端16、16’或16”。最好是，多个第二外壁23、23’或23”的近端24、24’或284”分别连接第一外壁17、17’或17”的每个远端20、20’或20”，而其远端25、25’或25”分别连接每个顺序驱动壁141、142、143、144、14’或14”的近端15、15’或15”。
已发现，如图所示，周边壁12、12’或12”由四个驱动壁141、142、143、144、14’或14”，和四个第一外壁17、17’或17”构成效果良好。
作为周边壁12的本发明轮廓的固有优点，本发明力矩系统显示出对所谓“摇摆rock-out”的磨成凸轮状的良好抵抗力。在I．A．Smith的美国文献授权号为24,878，题为“带特殊补偿槽的Philips型头(PhilipsType head with special offset)”中说明了这个现象。鉴于在文献24,878中已阐明的解释，不必再进一步说明。只要看到这点就够了，即，直接相对的一付驱动壁141、142、143、144和第一外壁17相对地设置，使得驱动器1’被锁在凹槽7中，抵抗除了在大体轴线方向抽出外的任何相对移动。在本发明中，通过仅将周边壁12构成非对称的几何结构便取得抗磨损成凸轮状的效果。
本发明的另一特征是螺丝能粘到驱动器上的能力，而不使用磁化驱动器或螺丝。这个特征的取得是由于使紧固件1的凹槽7的周边壁12的至少一部分在向内方向带锥度，与在驱动器1’的周边壁12’上相匹配的相似带锥度壁紧密配合。
本发明权利要求没有要求保护“粘附配合”本身的发明，因为“粘附配合”的现象在紧固件技术中是周知的。但本发明要求保护紧固件凹槽结构，它取得比以前所用的更大的“粘附配合”的效果。另外，本发明发明提供了新型的紧固件结构，它比以前使用驱动器插入螺丝的更多的使用次数上，有更大的“粘附配合”效果。在现有技术系统中，当反复使用驱动器插入数百次紧固件时，用于取得“粘附配合”用的驱动器面的磨损，取得“粘附配合”要求的严格的公差配合缓慢地消失。本发明取得长期持久“粘附配合”的可能性是由周边壁12的独特结构所致，它包括至少一个壁，它具有比不用作主驱动器壁的驱动壁的表面积更大的表面积。当然，本发明提供的驱动器1’也具有至少一个壁，它具有比在紧固件凹槽中与相似壁紧密配合的驱动壁更大的表面积。
为了说明上述问题，作为比较的例子是美国专利US5,509,338所提出的紧固件凹槽结构，它是在由获得保护的美国US5,279,190专利所提出的已在市场上驰名的螺丝的基础上授与专利的。在这两个专利间唯一不同是，通过对美国5,279,190的周边壁的简单修改，附加了在美国5,509,338专利中的小三角形“粘附配合”壁。这个小的修改产生了“粘附配合”，它本身是美国专利5,279,190的主要改进。
但是专利US5,509,338和本发明间的区别是，本发明提供粘附配合的壁的面积比美国专利5,509,338的大的多。而且，本发明的结构是这样的粘附配合壁，它也可以是不用作主驱动器壁的壁，因此磨损的没有驱动器壁那么快。本发明的“粘附配合”壁也可具有比主驱动器壁大的多的面积。最后，本发明发现，驱动器能够插入到螺丝凹槽中，即使由驱动器在螺丝上加很小的力，螺丝也会粘到驱动器上，螺丝尖不接触正在被打入的工件。例如，如果螺丝要打入在工作面下凹陷的表面中，驱动器接合由塑料带固定在自动进给装置中的螺丝中的凹槽。螺丝将仅以使螺丝从标准的螺丝进给带松开所需的力粘到驱动器上。即使以高转速旋转，即使螺丝必须在到达工件前有一距离，螺丝也会粘到驱动器上。尚不知道有其它的螺丝和驱动器组合会以如此低的螺丝和驱动器的接合压力取得如此大的粘附效果。
多边形中心部13、13’或13”最好形成一对称结构，以便于驱动器插入紧固件的凹槽中。
如图所示，多边形中心部13、13’或13”是方形。方形结构允许带有本发明凹槽结构的紧固件与具有标准方形结构的驱动器安装在一起。虽然这不是插入本发明紧固件的最理想方法，如果工作者碰巧不具有本发明所述结构的驱动器的话，也可允许工作者使用方形驱动器。
如图3所示，最好是紧固件的驱动壁141、142、143、144位于基本在紧固件本体1的轴线221的径向轴线上的平面上。这个结构确保驱动器1’的最大力矩通过驱动器的驱动器14’传递到紧固件的驱动壁141、142、143、144。
虽然本发明的力矩传递系统可在仅有单一驱动壁的情况下工作，但显然两个或更多的驱动壁可形成更大力矩传递。如图3所示，周边壁12在径向的轴向平面上，如径向轴线221和222，包括多个驱动壁141、142、143、144，即四个。同样，最好周边壁12，包括多个第-外壁17，每个近端18分别连接多个驱动壁141、142、143、144的远端18；多个第二外壁23，近端分别连接每个第一外壁17的远端20，远端25分别连接每个顺序驱动器壁141、142、143、144的近端。为清楚起见，每个驱动壁141、142、143、144在图上标出，但在周边12上的仅有一组其它的壁标出。同样，在图4-11上标出在驱动器和工具中的一组壁。
如图1-11所示，图示的本发明所有形式具有不对称的周边壁12、12’或12”。相对照，在美国专利5,207,132中的紧固件凹槽具有形成对称凹槽内轮廓的壁。在所述的本发明结构形式中，例如在紧固件的凹槽上驱动器的力在正、反时针方向上旋转是显著不同的，而在专利5,207,132中的由驱动器在紧固件的凹槽上施加的力不管是正、反时针方向旋转都是相同的。
如图1-11所示，也可以见到，紧固件凹槽中周边壁12的至少一部分，在与驱动器周边上相匹配的相似带锥度的壁12’紧密配合中，在轴向是向内带锥度的。如图3所示，最好是，驱动器壁141、142、143、144不带锥度，而同时第一外17壁和第二外壁23带锥度。带锥度壁的数目，取决于具体应用中所需求的“粘附配合”量可以减少。如图4B所示，这个锥度例如可以是3度。
带锥度的紧固件的周边壁12的部分最好是驱动器壁14’以外的壁。这样增加施加力矩力的驱动器壁14’的面积。
为了使“粘附配合”最大，周边壁12的数目和面积应增加。本发明人发现，在很多应用中，为了提供足够的“粘附配合”并提供施加力矩的足够面积，除了垂直于紧固件轴线平面上的驱动壁141、142、143、144和14’外，在周边壁12和12’的所有部分带锥度。
紧固件和配合的驱动器的周边壁的基本非驱动的部分具有的面积显著大于紧固件和配合的驱动器的驱动壁面积。例如图3所示，第和第二外壁17和23相结合的面积大于驱动壁141、142、143、144的面积。因为产生“粘附配合”的带锥度的壁17和23不用于传递力矩，在这些壁上仅发生很小的磨损，因此“粘附配合”的功能在驱动工具多次重复使用中能够继续存在。
见图15-16，示出的紧固件螺栓26带有螺纹27、头部凸缘28和驱动头29，驱动头29具有周边壁112，它的外轮廓与图3所示凹槽内轮廓相同。
所制造的在力矩传递中使用的紧固件螺拴26包括一设有轴线104的本体101；本体101具有一由周边壁112限定的变形的多边形截面111；多边形中心部113位于周边壁112内，具有比变形的多边形截面111的面积更小的面积；驱动壁114形成周边壁112的一部分，由多边形中心部113向外从近端115向远端116伸；第一外壁117，形成周边壁112的另一部分，与驱动壁114的设置成一角度119，并具有在周边壁112上终止的远端120和连接驱动壁114远端116的近端118。
见图17和18，示出的紧固件螺母36带内螺纹37、头部凸缘38和驱动头39，驱动头39具有周边壁212，并带有与图3所示凹槽内轮廓相同的，并与图15中驱动头29外轮廓相同的外轮廓。
所制造的在力矩传递中使用的紧固件螺母36包括一设有轴线204的本体201；本体201具有一由周边壁212限定的变形的多边形截面211；多边形中心部213位于周边壁212内，具有比变形的多边形截面211的面积更小的面积；驱动壁214形成周边壁212的一部分，由多边形中心部213向外从近端215向远端216伸；第一外壁217，形成周边壁212的另一部分，与驱动壁214的设置成一角度219，具有在周边壁212上终止的远端220和连接驱动壁214远端216的近端218。可以理解，凸缘38不属于本发明，在此示出仅是为了说明。驱动头39也可以是直壁，就象在大多数内螺纹驱动螺母上见到的那样。
见图15-18，本发明的周边壁112和212不限于任何特定数目的侧面。最好周边壁112和212包括多个驱动壁114和214，如上所述，它们最好设在径向轴向平面122和222上。可以有1-6或更多的任何数目，但已发现四个驱动壁114或214能具有满意结果。最好是，多个第二外壁123或232的近端124或224分别连接第一外壁117或217每个远瑞120或220，远端125或225分别连接顺序驱动壁114或214每个的近端115或215。
见图19-21，示出的制件用于在一端与一驱动器301’耦接，在另一端与一具有从外部构成驱动头29的紧固件螺栓26耦接，其中制件是一耦接插口件41，它具有一对相对的在轴线上的凹槽307和307’，其中一个凹槽307与驱动器301’耦接，另一凹槽307’与紧固件螺栓26的驱动头29耦接。
耦接插口件41包括设有轴线304的本体301和301’；每个本体301和301’具有分别由周边壁312和312’限定的变形的多边形截面311和311’；多边形中心部313和313’位于各周边壁312和312’内，具有比各变形的多边形截面311和311’的面积更小的面积；驱动壁314和314’形成各周边壁312和312’的一部分，由多边形中心部313和313’向外从近端315和315’向远端316和316’延伸；第一外壁317和317’形成周边壁312和312’的另一部分，具有以角度319和319’与各驱动壁314和314’的远端316和316’连接的近端318和318’，和终止在周边壁312和312’上的远端320和320’。
见图19和21，本发明的周边壁312和312’是不限于任何特定数目的侧面。最好周边壁312和312’包括多个驱动壁314和314’，如上所述，它们最好在径向轴向平面322和322’上。可以有1-6或更多的任何数目，但已发现四个驱动壁314或314’能具有满意的效果。最好是，多个第二外壁323或323’的近端324或324’分别连接第一外壁317或317’每个远瑞320或320’，远端325或325’分别连接顺序驱动壁314和314’各自的近端315和315’。
图22、22A和22B示出上述本发明五种变化形式的第一种。虽然改变了本发明的几何形状，但本发明的实质保持不变。所有本发明五种变化形式都是根据权利要求1，下面说明一些不同点。因为本发明的本质是相同的，为简化起见，在此仅完整地说明紧固件。之所以没有示出五种变化形式的驱动器和驱动工具制品，是因为它们也遵循了上述本发明优选实施例中紧固件制品的原理。也就是说，在要示出的所有变化形式中，驱动器制品的结构与在紧固件制品中的凹槽配合，躯动工具制品或常说的冲压器是在紧固件制品中形成凹槽的结构形式。
现在见图22、22A和22B，在力矩传递系统中或在这样的系统组件制造中使用的制造件包括一设有轴线404的本体401；本体401具有由周边壁412限定的变形的多边形截面411；多边形中心部413位于周边壁412内，具有比变形的多边形截面411的面积更小的面积；驱动壁4141、4142、4143、4144形成周边壁412的一部分，由多边形中心部413向外从近端415向远端416伸；第一外壁417，形成周边壁412的另一部分，以一角度419分布在驱动壁4141、4142、4143、4144上，远端420终止在周边壁412上，近端418连接驱动壁4141、4142、4143、4144的远端416。
图22中示出的独特结构是，驱动壁4141、4142、4143、4144的远端416和第一外壁417的远端420设在共有的大圆421上，其轴线4041与本体401的轴线404重合；驱动壁4141、4142、4143、4144基本平行于等分邻近多边形中心部413的壁的轴线4221或4222。因此如图22所示，驱动壁4141平行于等分周线4131的轴向平面4221；驱动壁4142平行等分周边线4132的轴向平面4222；驱动壁4143平行于等分周边线4133的轴向平面4223；驱动壁4144平行等分周边线4134的轴向平面4222。上述结构使驱动器在螺丝上施加的力矩最大，因为驱动壁进一步离开上述紧固件中的旋转中心。
力矢量426表示由驱动器(未示出)施加的力沿径向轴向平面429径向向外相对于紧固件凹槽407的侧面的分力，它与驱动壁4141、4142、4143、4144和第一外壁417的相交线相交，但不影响向紧固件传输的任何旋转力。矢量427表示合力作用线，矢量428表示驱动器(未示出)在紧固件本体401上施加的旋转力的大小。
图22所示紧固件的另一结构特征是，由多个第二外壁423形成凹槽，第二外壁823的近端828分别连接每个第一外壁417，远端425分别连接每个顺序驱动壁4141、4142、4143、4144的近端，并且第一外壁417明显比第二外壁423长。这个结构使驱动器(未示出)中的材料量最大。因此驱动器具有的材料处在由形成驱动壁4141的线、形成多边形中心部413的一侧的虚线4131和第一外壁417的线包围的域内。
图22A示出驱动壁，如驱动壁4141，它们平行紧固件本体的轴线404。图22B示出在周边壁412上的第一和第二外壁417和423倾斜大约3度，使待紧固件本体401会“粘附”到驱动器(未示出)，而不必磁化驱动器。
力矢量430、431和432表示在第一外壁417给定点上相对于轴线433施加的力的分力。矢量线430表示相对于紧固件本体401的凹槽边缘施加的力，它不会使紧固件本体801旋转。力矢量431是合力，而力矢量432是驱动器(未示出)相对于第一外壁施加的力，它造成紧固件本体401的旋转。也可以理解，力矢量432在颠倒180度时是在紧固件本体401卸出时由驱动器(未示出)在特定点上施加的力。
图23示出的结构与图22的结构是相同的，但驱动壁5141，5142、5143和5144设在从本体轴线504伸出的径向轴向平面534上。径向轴向平面534可以与径向轴向平面5221构成各种角度535，径向轴向平面522等分多边形中心部513的周边线5131，如图23所示，22度的角535工作的效果很理想。
为了简明起见，除了在图22中以“400”数码系列标出，图23中以“500”数码系列标出外，图23相同的件标以图22的相同数码。不重复对图23、23A和23B的说明。
如力矢量509所示的，由驱动器(未示出)在驱动壁5141，5142、5143和5144上施加的旋转力达到最大，因为它作用在与径向轴向平面534成直角的方向。
现在参见图25，在此示出本发明的另一形式。图25所示结构与图3所示结构相似，为简明起见，不重复说明相同的部分。在图25中的相同部分标以与图3中相同的数码，但在图25中的数码是以“600”系列标出的。
在图3所示结构的基础上，图25结构的不同之处在于，驱动壁6141，6142、6143和6144的远端616和第一壁617的远端620处在大圆621上，大圆621的轴线与本体601的轴线604重合。与图3所示相同，驱动壁6141，6142、6143和6144设在处于径向轴线6221或6222之上的平面上。这形成比图3的驱动壁141，142、143和144的长度更长的驱动壁6141，6142、6143和6144，因此在驱动器(未示出)和紧固件间向紧固件传递旋转力的接触面的面积更大。
见图26，在此示出本发明的另一变化形式。如图26所示，除了驱动壁7141，7142、7143和7144带5度角外，这个变化形式与图25的相同。为简明起见，图26中相同部分标以与图25中相同的数码，但图26的部件是以“700”系列编号，而不是“600”，不进行重复的说明。例如，在观看图26中的部件时，为了确定部件标志和说明，只留意后两位数并参见在本说明中的那个编号。
更具体地说，在图26中的本体701和图25中的本体601间的区别是，驱动壁7141是从径向轴向平面7221在顺时针方向大约以5度的角7451倾斜，径向轴向平面7221等分多边形中心部713的周线7131。以相同方式，驱动壁7142是从径向轴向平面7222在顺时针方向大约以5度的角7452倾斜，径向轴向平面7222等分多边形中心部713的周线7132。驱动壁7143是从径向轴向平面7221在顺时针方向大约以5度的角7453倾斜，径向轴向平面7221等分多边形中心部713的周线7133。驱动壁7144是从径向轴向平面7222在顺时针方向大约以5度的角7454倾斜，径向轴向平面7222等分与多边形中心部713的周线7134。
见图24、24A和24B，在此示出本发明的另一变化形式。在原理上这个变化形式与示出的本发明所有其它形式相同，为了简要起见，图24中的相同部件标以其它图中的相同的两位数码，但在图24中的部件的编码是在“800”的系列中，前面的数码是“8”。不重复说明这些相同的部件。例如，在观看图24中的部件时，为了确定部件标记和说明，只留意后两位数并参见在本说明较早部分中的那个编号。进一步的澄清是，图24的周边壁812与3图的周边壁12、图16的周边壁112、图18的周边壁212、图22的周边壁412、图23的周边壁512、图25的周边壁612和图26的712相似。
图24的结构与本发明的其它形式相比其独特之处是，周边壁812以轴线8041对称，形成大体双向相等的力矩传递力。即，因为紧固件和匹配的驱动器的凹槽的结构，由插入紧固件的驱动器向螺丝紧固件传递的力与从工件卸出螺丝紧固件的力相同。
图24所示的本发明结构形式的另一特征是，能使用标准方形结构的驱动器插入或卸开图24所示的紧固件。由多边形中心部813示出这个很实用的特征，中心部813形成一完整的方形，例如一标准的方形柄的驱动器。
具体的说，见图24，在力矩传递系统或这种系统的组件制造中使用的制件包括一设有轴线804的本体801；本体801具有由周边壁812限定的变形的多边形截面811；多边形中心部813位于周边壁812内，具有比变形的多边形截面811的面积更小的面积；驱动壁8141，8142、8143和8144形成周边壁812的一部分，由多边形中心部813向外从近端815向远端816延伸；第一外壁817，形成周边壁812的另一部分，与驱动壁8141，8142、8143和8144成一角819，远端820终止在周边壁812上，近端818连接驱动壁8141，8142、8143和8144的远端816。如前所述，图24的螺丝紧固件的结构也能选取在螺丝紧固件中形成凹槽用的驱动器或工具的形式。
图24中示出的结构的特独之处是驱动壁8141，8142、8143和8144的远端816和第一外壁817的远端820设在共有大圆821上，大圆821的轴线8041与本体801的轴线804重合；驱动壁8141大体平行径向轴向平面8221，轴向平面8221等分多边形中心部的邻近壁。因此如图24所示，驱动壁8141平行于等分周线8131的轴向平面8221；驱动壁8142平行于等分周线8132的轴向平面8222；驱动壁8143平行于等分周线8133的轴向平面8221；驱动壁8144平行于等分周线8134的轴向平面8222。上述结构使驱动器在螺丝上施加的力矩最大，因为除了图22所示的紧固件外，与前述的紧固件相比驱动壁更远离旋转中心。
力矢量826表示驱动器(末示出)施加的力沿径向轴向平面829径向向外相对紧固件的凹槽807的侧面的分力，它相交驱动壁8141和第一外壁817的相交线，但不引起任何旋转力转移到紧固件。矢量827表示合力线，矢量828表示由驱动器(未示出)在紧固件本体801 上施加的旋转力的大小。
形成双向力矩传递的图24示出了紧固件的另一结构特征是，凹槽是由多个第二外壁823形成，第二外壁823的近端824分别连接每个第一外壁817的远端820。如图24所示，第二外壁823基本平行驱动壁814。图24所示的本发明的结构形式与本发明的前述结构形式进一步的不同之处是，第三外壁846具有连接第二外壁823的远端825的近端847和远端848。第三外壁846的远端848和第四外壁849的近端850基本上设在共有大圆821上。
周边壁812也可以还包括第四外壁849，它具有连接第三外壁848的远端848的近端850和远端851；第四驱动壁8144具有连接第四外壁849远端851的近端852和在大圆821上的远端853；第四驱动壁8144基本平行于等分多边形中心部813邻近壁8134的轴线8222。
图24A示出驱动壁8141、8142、8143和8144平行于紧固件本体的轴线804，图24B示出凹槽807的第一外壁8171、8172、8173和8174，第三外壁846和第四外壁849大约倾斜3度，使紧固件本体“粘附”到驱动器(未示出)，而不必磁化。
力矢量830、831和832表示相对于径向轴向平面833在第三外壁846给定点上施加的力的分力。矢量线830表示相对于紧固件本体801的凹槽的边施加的力，它对紧固件本体801的旋转没有影响。力矢量831是合力，力矢量832表示由驱动器(未示出)相对于第三外壁846施加的力，它使紧固件本体801旋转。也可以理解，力矢量832在颠倒180度时是当卸开紧固件本体801时驱动器(未示出)在这特定点施加的力。
根据本发明在图5中示出使用本发明的例子。其中，紧固件本体1，如带有头6的自钻螺纹螺丝，设有凹槽7。如图6所示，紧固件第一外壁17可具有与周边线131相关的可变角度，在此示出的角是10度。同样，由紧固件第二外壁234形成的角54也是可变角，但示出的是5度。
本发明的另一应用是将它应用到将紧固件插入到工件中的驱动器本体1’。驱动器1’的端5’的结构如在本发明中所述的。驱动器的端的锥度角56’可改变，在此示出是3度。最好是，驱动器的端5’的尖带有一圆锥形，其中角57’可变化，而在此示出的是20度。
权利要求
1．一种用于力矩传递系统或这种系统组件制造的制件包括a．本体，包括轴线；b．所述本体具有周边壁限定的变形的多边形截面；c．位于所述周边壁内的多边形中心部，具有的面积小于变形的多边形截面的面积；d．形成所述周边壁部分的驱动壁，在一平面上从所述多边形中心部从近端到远端延伸；e．形成所述周边壁的另一部分的第一外壁，具有以一角度连接所述驱动壁远端的近端和终止在所述周边壁上的远端。
2．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述多边形中心部带有一对称结构。
3．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述多边形中心部是一方形。
4．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述驱动壁设在基本上处于所述本体所述轴线的径向轴线上的平面上。
5．根据权利要求4所述的制件，其特征在于a．所述周边壁包括多个驱动壁，每个驱动壁在径向轴向平面上；b．所述周边壁包括多个所述第一外壁，每个第一外壁近端分别连接所述多个驱动壁的远端；c．多个第二外壁，其近端分别连接所述第一外壁的每个远端，远端分别连接所述顺序驱动壁的近端。
6．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述周边壁包括四个驱动壁和四个第一外壁。
7．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述周边壁形成一不对称的几何结构。
8．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述周边壁的至少一部分，在所述驱动器的所述周边上，与一匹配的相似带锥度壁的紧密配合中，在轴向向内带锥度。
9．根据权利要求8所述的制件，其特征在于a．带锥度的所述周边壁的所述部分是除驱动器壁之外的一壁。b．所述驱动壁设在基本平行所述紧固件的所述轴线的平面上。
10．根据权利要求1所述的制件，其特征在于除了设在与所述紧固件的所述轴线垂直的平面上的所述驱动器壁外，所述周边壁的所有部分都带锥度。
11．根据权利要求8所述的制件，其特征在于所述紧固件和所述配合驱动器的所述周边壁的所述基本非驱动部分具有的面积明显大于所述紧固件和所述配合驱动器的所述驱动壁。
12．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述制件是接合相应形状驱动工具的螺丝紧固件。
13．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述制件是接合相应形状紧固件的驱动工具。
14．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述制件是在所述紧固件本体中形成凹槽的成形工具，具有限定的周边壁结构。
15．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述制件是在其上具有驱动头部的紧固件，所述驱动头部具有外部结构，所述周边壁在所述外部结构内。
16．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述制件是用于螺拴的带螺纹的螺母，所述螺拴具有其内包含所述周边壁的外部结构。
17．用于一端耦接驱动器另一端耦接紧固件的根据权利要求1所述的制件，所述紧固件具有外结构的驱动头部，其特征在于所述制件是一具有一对相对的在轴向上设置的凹槽的耦接插口件，其中一个所述的凹槽与所述驱动器耦接，另一凹槽与所述紧固件的所述驱动头部耦接。
18．根据权利要求1所述的制件，其特征在于a．所述驱动壁的远端和所述第一外壁的远端基本上处在共有的大圆上，大圆的轴线与所述本体的所述轴线重合b．所远驱动壁大体平行于等分所述多边形中心部邻近壁的轴线。
19．根据权利要求18所述的制件，包括a．多个第二外壁，具有的近端分别连接每个所述第一外壁的远端，远端分别连接每个所述顺序驱动壁的近端；b．所述第一外壁明显比第二外壁长。
20．根据权利要求1所述的制件，包括a．所述驱动壁的远端和所述第一外壁的远端基本设在共有的大圆上，所述大圆的轴线与所述本体轴线重合；b．所述驱动壁设在所述本体轴线的径向轴线上的平面上；c．多个第二外壁，具有的近端分别连接每个所述第一外壁的远端，远端分别连接每个所述顺序驱动壁的近端；d．在所述第一外壁明显比第二外壁长。
21．根据权利要求1所述的制件，包括a．所述驱动壁的远端和所述第一外壁的远端基本上设在共有的大圆上，所述大圆的轴线与所述本体轴线重合；b．所述驱动壁设在所述本体轴线的径向轴线上的平面上。
22．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述驱动壁在顺时针方向从等分所述多边形中心部的邻近壁的一轴线以大约5度角倾斜。
23．根据权利要求1所述的制件，其特征在于所述周边壁相对所述轴线对称，形成大体相等的两个方向力矩传递力。
24．根据权利要求1所述的制件，包括a．所述驱动壁的远端和所述第一外壁的远端基本设在共有的大圆上，所述大圆的轴线与所述本体轴线重合；b．所述驱动壁基本平行于等分所述多边形中心部的邻近壁的一轴线；c．第二外壁具有的近端连接所述第一外壁的远端，并具有远端；d．所述第二外壁基本平行所述驱动壁。
25．根据权利要求1所述的制件，包括a．第三外壁，具有连接所述第二外壁远端的近端，远端基本处在所述共有的大圆上；b．第四外壁，具有连接所述第三外壁远端的近端，和远端；c．第四驱动壁，具有连接所述第四外壁远端的近端，和处在所述大圆上的远端；d．第四驱动壁基本平行于等分所述多边形中心部的邻近壁的轴线。
全文摘要
紧固件驱动系统的力矩传递或耦接装置,其中各外和内结构组件包括具有轴线的本体,其中本体具有周边壁限定的变形的多边形截面。设在周边壁内的多边形中心部的面积小于变形的多边形截面的面积。驱动壁形成周边壁的部分,从多边形中心部由近端向远端延伸。形成周边壁另一部分的第一外壁具有的近端以—角度连接驱动壁的远端,远端终止在周边壁上。这系统包括紧固件驱动器、带螺纹的紧固件和在紧固件中成形凹槽的成形工具。
文档编号B25B23/00GK1287034SQ00100210
公开日2001年3月14日 申请日期2000年1月10日 优先权日1999年3月8日
发明者约翰·B·瓦格纳 申请人:约翰·B·瓦格纳