拧紧工具和对应的螺钉的制作方法

本发明涉及一种具有纵向轴线x的拧紧工具，沿该拧紧工具的纵向方向，该拧紧工具包括：第一部即驱动部，该第一部被设计成接收由使用者或由工具保持件施加的扭矩；和第二部即传递部，该第二部相对于第一部旋转固定，并且被设计成与螺钉合作以将所接收的扭矩继续传递给该螺钉。根据本发明，所述第二部具有大体圆锥形式的外周包络，该大体圆锥形式的基部位于所述第一部侧，所述第二部具有规则地分布的、具有圆锥母线的三个纵向凹面，从而限定三个相同的径向传递凸形部(lobe)，在垂直于所述纵向方向的剖面内，每个径向传递凸形部具有基本根据圆弧延伸的远端相切部分，并且在两侧以两个连接部分延伸，所述两个连接部分中的每个连接部分由包括基本径向主部并且在再次结合近端结合区域之前具有拐点的曲线限定，所述近端结合区域确保与相邻连接部分的结合。

本发明还涉及一种具有头部的螺钉，该螺钉能够与遵循上述特征的拧紧工具合作，以便确保通过该拧紧工具将螺钉推到适当位置。

背景技术：

在专利文献中已经这种类型的拧紧工具。

举例来说，追溯到1945年的专利us2,445,525描述了一种纵向拧紧工具，该纵向拧紧工具包括传递部，该传递部具有大体圆锥形式的外周包络，并且具有三个纵向凹部，每个凹部的底部由相对于工具轴线倾斜的平面限定，这些凹部规则地分布在包络的外周中。这些凹部因而限定了三个相同的径向传递凸形部，在垂直于纵向方向的横截面中，每个凸形部限定了远端相切部分，该远端相切部分基本根据圆弧延伸并且在两侧通过将对应凹部的底部相连的两个径向连接部分延伸。在该文献中，具体说明了出于简化生产原因优选提供平坦表面而不是弯曲表面。然而，平坦表面的生产引起了存在尖锐边缘的危险，特别是当必须向螺钉传递相当大的扭矩时，这些尖锐边缘可能易碎。另外，当工具接合在螺钉凹部中时这些尖锐边缘对工具引导有害。最后，为了能够获得粘附配合作用(工具和螺钉之间通过摩擦产生的粘附)，被设计成与螺钉表面接触的工具的不同表面相对于螺钉的纵向轴线来说太大。

1935年的美国专利us2,066,484描述了一种与刚刚描述的工具类似的工具，该工具的不同之处在于不具有尖锐边缘，所有表面都是圆锥形的，相对于纵向轴线具有相同的倾斜角。该工具和对应螺钉之间的配合也不会产生粘附配合作用。

已经发现，自该发明起，这种类型的工具和对应的螺钉已经不能在螺钉和螺栓市场上领先，因为当前标准已经存在许多年(主要是注册商标飞利浦和torx)，后者实现了与刚刚提供的类型完全不同的几何形状。

近年来，在2006年，提交了以公开号wo2008/032137a1公开的国际申请，该国际申请描述了几何形状类似于在上述两个美国文献中公开的几何形状类似的工具和螺钉。该申请也提出发现了就粘附配合而言满足现有需要的方案，该方案在位于工具的传递凸形部之间的凹入结合区域的中线上形成一系列隆起点。迄今为止，在市场上尚未出现基于该文献教导的工具，不过具有若干明显的技术优点，特别是当插入螺钉的凹部中时工具具有良好自引导以及工具适合于与不同尺寸的螺钉合作(由于其传递部的圆锥度)。能够注意到，利用这种类型的工具获得的粘附配合相应可能将无法令人信服。

甚至在最近，开发了著名的飞利浦先生的发明的(相同名称)的弓丝已经提交了以公开号us2011/0217143a1公开的专利申请，该专利申请描述了被设计成正真有效的粘附配合作用的拧紧工具。因而，该申请教导了可以利用已知的凹部实现这种效应，即通过在工具和相关螺钉的外周区域(在传递扭矩时并不涉及到这些外周区域)中相对于纵向轴线产生角度在1°和3°之间的倾斜平面来实现。

然而，尽管该文献具有大量变形实施方式，但是这些实施方式实施的都是具有笔直侧面(即，其母线平行于纵向方向)的凹部。因而，该类文献(由螺钉和螺栓市场上的最大参与者之前发布)说明了一个事实，即：即使在80年后，圆锥形几何形状仍然没能说服人们，这可能是因为迄今为止提供的所有解决方案都没有提供足够使用舒适性。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种拧紧工具和相关螺钉，该拧紧工具和相关螺钉给刚刚描述的所有问题提供了解决方案，即该拧紧工具和相关螺钉提供更大的使用舒适性，包括传递更高水平的扭矩和所述工具对于不同尺寸螺钉的多元性，并且该拧紧工具和相关螺钉还具有有效的粘贴配合作用。

为此，本发明更具体地涉及一种上述类型的圆锥形拧紧工具，其特征在于，沿着所述纵向方向，所述结合区域具有圆锥角，该圆锥角小于所述相切部分的圆锥角，并且基本小于5°，优选小于3°。

由于这些特征，所述拧紧工具在优化全部所需优点的同时将这些优点全部组合起来。实际上，远端相切部分和结合区域构成了并不有助于在拧紧工具和螺钉之间传递扭矩的表面。在结合区域处设置产生摩擦的表面使得可以在远端相切部分处保持更大圆锥角，其角度开口大于结合区域的角度开口，这使得可以改善将工具插入螺钉头部中时工具的引导。

已经证明，申请人获得这种解决方案是非常大胆的，这不仅是因为如之前描述的当前市场上主流的方案都是笔直侧面类型，而且还因为其通过实施两个不同的圆锥角度从而除了自我引导外还获得粘贴配合作用而冒着增加工具以及螺钉的几何形状复杂性的风险(一般优选设置平坦表面)。

优选地，所述结合区域的所述圆锥角可以基本在0.5°至2.5°之间，并且优选在1°至2°之间。

一般来说，位于单个传递凸形部的两个连接部分的主部之间的角度可以等于或大于位于属于相邻传递凸形部的两个相邻连接部分的主部之间的角度。

由于这些特征，所述工具足够坚固从而允许传递高水平扭矩。

在本实施例中，位于单个传递凸形部的两个连接部分的主部之间的角度可以基本在75°至85°之间。

另外，根据第一优选的变型实施方式，所述结合区域中的每个结合区域可以具有基本圆弧形式。

作为另选方案，根据另一个变型实施方式，所述结合区域中的每个结合区域可以具有由中央略微凸出部分分开的两个凹面。

一般来说，所述外周包络有利地没有尖锐边缘。

由于该特征，所述工具不太容易被损坏，特别是当螺钉例如由于过大生产公差而具有显著的尺寸变化时。

另外，在其中一个所述结合区域的中间处测量的半径与在其中一个所述相切部分的中间处测量的半径之比基本在0.3至0.7之间。因此，这在使用舒适性特别是工具在螺钉凹部中的插入容易性与传递高水平扭矩过程中工具的耐用性之间提供了良好的折衷。

根据优选实施方式，所述外周包络可以在其自由端处被截断，从而在所述第二部的末端处限定垂直于所述轴线x的基本平坦表面。

根据优选实施方式，本发明还涉及一种螺钉，该螺钉被设计成与根据以上描述的特征的拧紧工具合作，所述螺钉包括包含螺距的部分和包含凹部的头部，所述凹部被设计成至少部分地接收所述拧紧工具的第二部。

附图说明

通过阅读参照附图提供的优选实施方式的如下详细描述，本发明的其它特征和优点将变得更为清楚，附图是以非限制性示例的方式提供的，其中：

图1代表根据本发明的第一优选实施方式的工具和对应螺钉的示例的简化立体图；

图2a的左侧代表图1的工具的简化正视图，右侧代表中央部的放大图；

图2b代表根据图2a中的剖切平面a-a的图1的工具的简化纵向剖视图；

图3a代表图1的螺钉的简化正视图；

图3b代表根据图3a中的剖切平面b-b的图1的螺钉的简化纵向剖视图；

图4代表根据本发明的第二优选实施方式的工具的示例在接合在对应螺钉的凹部中时的简化立体图；以及

图5代表图4的工具和螺钉的简化横向和纵向剖视图。

具体实施方式

图1代表根据本发明的第一优选实施方式的拧紧工具1和对应螺钉2的示例的简化总体立体图。与螺钉2一样(分别在图3a和图3b中)，工具1在正视图(图2a，该图2a在右侧具有在左侧的视图中标记为b的中央部分的放大图)和纵向剖视图(图2b)中更详细地示出。

螺钉工具1具有纵向轴线x并且包括第一部即驱动部4，该第一部被设计成接收由用户或由工具保持件施加的扭矩。在本实施例中，该第一部14被示出为具有采取六边形形式(非限制性图示)的横向剖面，以便能够与螺丝刀的手柄(包括具有六个小面的母插槽)接合或者与适当的工具保持件接合。

在其纵向方向上，工具1然后包括中间中央部6，该中央部6被固定至第一部4并且确保第一部4和第二部即传递部8之间的连接，该第二部8相对于中央部6旋转固定并且被设计成与螺钉2合作以便将所接收的扭矩继续传递至螺钉2。

在本发明的环境下可以设想工具1的总体结构的其它实施方式，诸如例如在第一和第二部之间插设万向连接。

第二部8具有大体圆锥形式的外周包络，该圆锥形式的基部位于第一部4侧，其中设置了具有圆锥母线的三个纵向凹面10，这些凹面10均匀地分布，从而限定三个相同的径向传递凸形部12。

将注意到，在本实施例中，凹面10在中间中央部6中延伸，对本发明的实施没有直接影响，而仅仅是为了简化拧紧工具1的生产。

如从图2a更特别清楚地看到的，在垂直于纵向方向的剖面中，每个传递凸形部12具有远端相切部分14，该远端相切部分14基本根据圆弧延伸并且在两侧以两个连接部分16延伸，每个连接部分16由包括基本径向主部18并且在再次结合近端结合区域20之前具有拐点的曲线限定，该近端结合区域20确保与相邻连接部分16的连接。

在本实施例中，每个结合区域20(优选以非限制性方式)基本具有圆弧形式。

有利地，单个传递凸形部12的两个连接部分16的主部18之间的角度等于或者大于属于相邻传递凸形部12的两个相邻连接部分16的主部18之间的角度。该角度可以优选为75°至85°之间。具体而言，图2a所示的拧紧工具1具有诸如80°的角(以非限制性例示方式)。

该角度值直接影响拧紧工具1的强度，因此影响其传递更大或更小扭矩的能力。将认识到，本领域技术人员将能够选择更小的角度以便生产被设计成传递有限值的扭矩的工具，而不会脱离本发明的环境。

另外，在其中一个结合区域20的中间处测量的半径与在一个相切部分14的中间处测量的半径之比可以有利地基本在0.3至0.7之间，以便保证工具插入螺钉中时的使用舒适性与工具强度之间的良好折衷。

图2b代表根据由图2a左侧视图中的a-a表示的平面产生的拧紧工具1的示意性纵向剖视图。

这里例示了用于第二部8的圆锥形包络的大约20°的角。凹面10的用于它们的部分的圆锥形目前具有圆锥角(即，母线和纵向方向之间的角度)，该圆锥角相对于圆锥形包络的角度减小，在所有情况下，该圆锥角为5°或更小，优选3°或更小，更优选在0.5°至2.5°之间，甚至更优选在1°至2°之间。为了更清楚地示出，在图2b放大了凹面10的减小的圆锥角。

这种角度使得可以确保基于被称为“莫尔斯锥度”的一般原理而获得所需的粘附配合作用。

如图3a和图3b所示，螺钉2具有与拧紧工具1互补的几何形状。

更详细地说，螺钉2包括具有螺距的功能性部分30和包括凹部34的头部32，该凹部34被设计成至少部分地接收拧紧工具1的第二部8，凹部34具有大体圆锥形行驶时的外周包络，该圆锥形式的基部位于其敞开侧，凹部34具有规则分布的、具有圆锥目前的三个纵向过厚部36，从而限定三个相同的径向传递收纳部38。

在垂直于螺钉的纵向方向的剖面中，每个收纳部38具有远端相切部分40，该远端相切部分40基本根据圆弧延伸并且在两侧以两个连接部分42延伸，每个连接部分42由包括基本径向主部44并在再次结合近端结合区域46之前具有拐点的曲线限定，该近端结合区域46位于其中一个过厚部36上，并且确保与相邻连接部分42的连接。

另外，根据纵向方向，结合区域46具有比切向部分40的圆锥角小的圆锥角，并且基本小于5°，优选小于3°。

结合区域46的圆锥形更优选在0.5°至2.5°之间，甚至更优选在1°至2°之间。另外，该角度优选略微大于拧紧工具1的角度，以便确保后者能够尽可能远地插入凹部34的底部。

如工具1一样，位于单个收纳部38的两个连接部分42的主部44之间的角度等于或大于属于相邻传递收纳部38的两个相邻连接部分42的主部44之间的角度。

有利地，在其中一个结合区域46的中间处测量的半径与在所述相切部分40的中间处测量的半径之比可以基本在0.3至0.7之间。

由于上述特征，获得了具有相当好的使用舒适性的拧紧工具1和对应的螺钉2，这是因为螺钉凹部的圆锥形开口较大，这方便了工具插入并且确保了工具的自引导。如已经阐述的，圆锥形凹部还使得可以使用单个工具用于若干尺寸的螺钉。连接部分的径向取向确保扭矩从工具最佳地传递至螺钉，而传递凸形部和传递收纳部的各自相对尺寸确保了能够传递高水平扭矩，而不会有损坏工具或螺钉的风险。最后，结合区域的圆锥角度的具体选择使得可以获得在拧紧工具使用过程中非常方便的粘贴配合效应。结合区域几乎不干涉扭矩的传递，因而设置不同圆锥角不会影响扭矩传递质量。尽管圆锥形表面的生产比平坦表面的生产更为复杂，但是(对于彼此相反定位的两个连接部分之间的相同角度来说)可以显著增加接触的表面，因此可以改善因此获得的粘贴配合效应的质量。此外，如之前强调的，实施在结合区域处产生粘附配合作用的这些表面是有利的，因为这些结合区域(在横向切面中)具有减小角度的开口。实际上，这类措施可以在具有大角度开口的相切部分处维持更大圆锥角，从工具插入螺钉过程中的使用舒适性角度来看，这是更为有利的。

因此，这提供了一种几何形状，该几何形状构成了同时令人满意地遵循拧紧工具-螺钉组件必须满足的所有标准的良好折衷。

图4和图5示出了根据本发明的第二优选实施方式的拧紧工具100和对应螺钉102。

工具100在图4和图5中示出，其中该工具被插入螺钉102中。

拧紧工具100具有纵向轴线x并且包括被设计成接收由用户或由工具保持件施加的扭矩的第一部即驱动部(未示出)。

根据其纵向方向，工具100然后包括中央中间部106，该中央中间部106被固定至所述第一部，并且确保第一部和第二部即传递部108之间的连接，该传递部108相对于中央部106旋转固定，并且被设计成与螺钉102合作，以便将所接收的扭矩继续传递至该螺钉102。

第二部108具有大体圆锥形式的外周包络，该圆锥形式的基部位于第一部侧，其中设置了具有圆锥母线的三个纵向凹面110，这三个纵向凹面110规则地分布，从而限定三个相同的径向传递凸形部112。

将注意到，凹面110在中央中间部106中延伸，对本发明的实施没有直接影响，而仅仅是为了简化拧紧工具100的生产。

如从位于图5顶部处的视图更特别清楚地看到的，在垂直于纵向方向的剖面中，每个传递凸形部112具有远端相切部分114，该远端相切部分114基本根据圆弧延伸并且在两侧以两个连接部分116延伸，每个连接部分116由包括基本径向主部112并且在再次结合近端结合区域120之前具有拐点的曲线限定，近端结合区域120确保了与相邻连接部分116的结合。

在本实施例中，每个结合区域120具有基本圆弧形式，该圆弧的取向与第一实施方式相反，即其略微凸出。每个结合区域都可以被看作具有通过中央凸出部分而从彼此分开的两个横向凹部。

有利地，位于单个传递凸形部112的两个连接部分116的主部118之间的角度等于或大于属于相邻传递凸形部112的两个相邻连接部分116的主部118之间的角度。该角度可以优选在75°至85°之间。

另外，在其中一个结合区域120的中间处测量的半径与在其中一个相切部分114的中间处测量的半径之比可以有利地在0.3至0.7之间，以便保证工具被插入螺钉中时的使用舒适性和工具强度之间的良好折衷。

图5代表拧紧工具100的示意性纵向剖视图。

凹面110的圆锥母线具有相对于圆锥形包络的角度减小的角度，该角度在所有情况下都为5°或更小，优选为3°或更小，更优选在0.5°至2.5°之间，甚至更优选在1°至2°之间。为了更清楚地示出，图5中夸大了凹面110的减小的圆锥角。

如从图5中可以清楚地看到的，螺钉102具有与拧紧工具100互补的几何形状。

更具体地说，螺钉102包括具有螺距的功能性部分130和包括凹部134的头部132，该凹部134被设计成至少部分地接收拧紧工具100的第二部108。凹部134具有大体圆锥形式的外周包络，该圆锥形式的基部位于其开口侧，凹部134具有规则地分布的、具有圆锥母线的三个纵向过厚部136，从而限定三个相同的径向传递收纳部138。

在垂直于螺钉纵向方向的剖面中，每个收纳部138具有远端相切部分140，该远端相切部分基本根据圆弧延伸并且在两侧以两个连接部分142延伸，每个连接部分142由包括基本径向主部114并且在再次结合近端结合区域146之前具有拐点的曲线限定，该近端结合区域位于其中一个过厚部上，并且确保与相邻连接部分142的结合。

另外，根据纵向方向，结合区域146具有圆锥角，该圆锥角小于相切部分140的圆锥角，并且基本小于5°，优选小于3°。

结合区域146的圆锥角更优选在0.5°至2.5°之间，甚至更优选在1°至2°之间。另外，优选该角度略微大于拧紧工具100的角度，以便确保能够将拧紧工具很好地尽可能远地插入凹部134的底部。

与工具100的方式一样，位于单个传递收纳部138的两个连接部分142的主部144之间的角度等于或大于位于属于相邻传递收纳部138的两个相邻连接部分142的主部144之间的角度。

有利地，在其中一个结合区域146的中间处测量的半径与在其中一个所述相切部分140的中间处测量的半径之比可以在0.3至0.7之间。

因而，该第二实施方式的实施提供了与之前针对第一实施方式描述的优点相同的优点。

应该指出，尽管第一实施方式的工具1几乎终止于一点，但是第二实施方式的工具100略微不同，这是因为其第二部108的外周包络在其自由端处被截断，从而诸如限定基本垂直于工具的纵向方向的平坦表面150。

应该指出，在所提供的两个变型中，工具的外周包络或螺钉的凹部没有尖锐边缘。因而，不仅方便将工具插入螺钉，而且与具有尖锐边缘的工具和螺钉相比，本发明的工具和螺钉在传递高水平扭矩的情况下经受损坏的危险减小。

上述描述旨在通过非限制性图示描述两个具体实施方式，并且本发明不限于刚刚已经描述的本发明的某些具体特征的实施。特别是针对这些部分图示和描述的形式与本发明的实施如螺钉头部或相切部分和连接部分之间的接头的形式没有直接联系。

根据所使用的材料，在用于拧紧工具的一侧以及用于螺钉的另一侧，并且根据他们相应结合区域的圆锥角(一直到5°)，能够获得粘附配合作用的预定力。因此，能够提供一种在粘附配合作用力方面随着规模(例如，轻、中、强)分布的一系列拧紧工具(和/或螺钉)。实际上，对于不同拧紧应用可以期望不同的力。

本领域技术人员将不会有任何困难根据他们自身需要修改本公开的内容，并且实施根据本发明的拧紧工具和对应螺钉，而不必实施刚刚描述的实施方式的所有特征。