CN105555480B - 螺丝驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有螺丝头的螺丝,该螺丝头具有驱动机构,驱动机构包括凸轮,凸轮由在凸轮周围被引入至螺丝头中的凹部形成,各凸轮具有用于传输转动的两侧面以及连接侧面的端面,端面在螺丝头的背对螺丝柄的端具有凹面轮廓。本发明的特征在于,端面设计成使得在垂直于螺丝轴线的平面中围绕螺丝轴线并具有与该平面相关的半径的虚拟圆边缘具有位于凸轮处的与端面接触的接触点。遍及端面的至少一部分的轴向高度,形成接触区域,即多个这样的接触点,所述接触点在端面的中央形成接触线。
Description
技术领域
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的带有螺丝头的螺丝,该螺丝头具有驱动机构,并且,本发明涉及如权利要求9所述的相应的驱动工具以及如权利要求18所述的包括螺丝和驱动工具的驱动***。
背景技术
例如德国专利DE19923855公开的类型的螺丝具有包括驱动机构的螺丝头。该驱动机构的设计通常具有形成于螺丝头中的凹部,该凹部的形状使得在边缘区域形成凸轮,该凸轮具有用于传输转动的侧面。凹部以能够将工具施加至凸轮的方式在凸轮之间延伸,该工具将在转动时带动螺丝。美国专利No.5279190也公开了该类型的通用螺丝以及圆柱形的基本设计的匹配驱动工具。
以往的已知的螺丝驱动机构具有这样的缺点:虽然其凸轮的设计通常确保良好地传递转动并提供高耐磨性,但螺丝将不贴合带动工具,即使是暂时的。
为了克服该问题,已知在拧螺丝过程中使用磁化工具以确保某种程度的失磁保护。然而,该保持螺丝的方案对非铁磁螺丝将不起作用。
美国专利文件No.2009/0260489公开了一种具有凸轮的螺丝驱动机构,该凸轮沿螺丝柄的方向彼此接近。该凸轮的形状如同凸形,并且,使用匹配设计的工具驱动该凸轮。
显然地,如德国专利文件No.DE 10 2004 022 852 DE A1所述,利用具有一个核心的特定工具,该核心朝向工具的顶端而渐缩并在其周表面具有平面区域,仅能够确保将螺丝夹持在工具的恰当位置。
欧洲专利EP0524617B1公开了一种具有凸轮的驱动机构,该凸轮用于驱动螺丝,所述凸轮通过在凸轮周围将凹部引入至螺丝头中而形成。凸轮具有由端面连接的用于吸收扭矩的侧向区域。该端面的背对螺丝柄的螺丝头侧端具有凹面轮廓,以便于将螺丝驱动工具引入至驱动机构中。
一种改进螺丝,尤其是用于已热处理的部件的螺丝的耐蚀性的方法,是在浸渍涂敷工艺、选择涂敷工艺或喷雾涂敷工艺中涂敷螺丝。例如,片状锌粉***、密封等。从粘性和贴合倾向来看,这些涂敷工艺倾向于在凹形,尤其是在凹面或半径累积不同厚度的层。
目前最先进的螺丝驱动机构和螺纹将被累积高达200μm的层局部地阻碍,出于该原因,他们再也不能充分地实现其功能且/或符合其规格。为了防止这种层累积导致螺丝驱动过程的损伤,这种现有技术的表面不用于小型和微小型的螺丝。例如,片状锌粉涂敷通常仅应用于具有6mm的最小公称直径的螺丝上的若干层。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种螺丝,尤其是小型或微小型螺丝,其驱动机构已经被设计成进一步便于其操作,并且,通过机械的夹持,其能够至少暂时地被保持在简单设计的匹配驱动工具的恰当位置。
通过权利要求1的特征部分的特征以及前序部分的特征,针对该螺丝完成了该目的。
从属权利要求限定了本发明的有利的进一步的进展。
现有技术的螺丝头具有凸轮,该凸轮由在该凸轮周围设置于螺丝头中的凹部形成。各凸轮具有用于传递扭矩的两侧面以及连接侧面的端面。端面的背对螺丝柄的部分,即接触区域,具有大致凹形的表面轮廓。
根据本发明,端面还设计成使得在垂直于螺丝轴线的平面里围绕所述螺丝轴线并具有与该平面相关的半径的虚拟圆边缘具有位于各凸轮处的与端面接触的接触点,遍及端面的至少一部分的轴向高度,形成多个这样的接触点,即接触区域,接触点在所述端面的中央形成接触线。
当使用具有圆形横截面的主体的匹配工具时,该设计确保该工具在被引入至端面时将仅与其进行线性接触。在该情况下,凸轮端面和螺丝轴线之间的径向距离在此将被定义为所谓的B尺寸,在外部径向地紧靠凸轮侧面的周边在此将被定义为所谓的A尺寸。
对于本发明而言,必要的是,沿B尺寸提供夹持效果,该夹持效果是通过凸轮端面上的接触线而获得的。有利的是,这允许A尺寸如期望地被选定成满足扭矩传输或其他要求,且无论如何不降低夹持效果。根据本发明的夹持效果已经证明尤其有利于微小型螺丝,通过将该螺丝夹持在驱动工具的恰当位置,从而显著地便于操作该螺丝。
线性接触表面可以设计成使得凹面轮廓展现了曲率,该曲率的半径在一个平面中大于该平面的虚拟圆的半径。根据本发明,这种凹面轮廓可以为圆形或椭圆形,但是也能够近似成由曲率小于相关的虚拟圆边缘的线构成的形状。
优选地,端面设计成使得虚拟圆边缘的半径沿一部分的轴向高度方向朝向螺丝柄而连续地减小。结果,接触线将相对于螺丝轴线倾斜。接触线的锥形延伸具有这样的优点:当使用具有相同倾斜的匹配工具时,能够显著地增加螺丝的贴合效果。
尤其是当接触线相对于螺丝轴线以小于10°的角度倾斜时,就是这种情况。由此,通过使用具有锥台形主体的螺丝驱动工具,将获得改良的压配。
优选地,通过在侧面的面对螺丝柄的端设置凸形轮廓,从而将获得相对于螺丝轴线倾斜地延伸的接触线。结果,尤其是,将凸形轮廓和凹形轮廓重叠的点连接的线的竖直投影在侧面的端平行于螺丝轴线而延伸。
这允许通过凸形轮廓和凹形轮廓的半径来设定接触线的角度。在螺丝驱动机构的面对螺丝柄的端设置凸形轮廓,将便于从螺丝机构的空腔移除在涂敷工艺中施加于螺丝的任何涂敷材料。这因而防止干扰螺丝的操作的涂敷材料层沿B尺寸累积。这对于小型和微小型的螺丝的驱动机构而言尤其如此。
从凹形结构至凸形结构的过渡可以优选为自由曲面。这是一个非常强劲的在侧面获得线性接触的方法,因为其产生一个大平面设计,该设计依然允许圆形横截面的螺丝驱动工具的沿B尺寸的线性接触。由于该平面设计避免了更多的空腔,因而这将还有利于移除任何多余的涂敷材料。
优选地,螺丝驱动机构具有三个凸轮,该凸轮各在相关的平面中具有位于凸轮侧面的接触点,并经由其端面而形成接触线。设置三个凸轮将确保使工具完美地居中,并因而确保凸轮和所引入的螺丝驱动工具的主体之间的优化的牵引,从而将螺丝保持在螺丝驱动工具上。
使用三个凸轮以获得紧贴效果。如果使用三个这种优选地形成最深处的B尺寸的凸轮,则这基本上也允许纯粹地用于传输扭矩的额外的凸轮存在。这种额外的凸轮的径向最深点将比与该平面相关的虚拟圆的半径更远离螺丝轴线。
这将便于操作螺丝并改善扭矩传输。此外,这将在设计带动工具的用于沿A尺寸传输扭矩的带动部的方面产生某些自由。
驱动机构沿螺丝驱动机构的A尺寸显著地呈圆柱形。
根据本发明,凸轮的径向延伸因而被布置成并设计成使被引入至螺丝驱动机构中的工具居中,进而凸轮头表面被分为第一表面和第二表面,各表面沿各自的转动方向倾斜。
凸轮头表面被分为两表面的事实,允许螺丝沿任一转动方向被快速地置于驱动工具上。这种设计尤其有利于小型和微小型的螺丝,因为操作它们,尤其是将它们置于驱动工具上,是本来就困难的。
优选地,表面设置成两表面在凸轮的中央彼此相交于相交线。
这确保了螺丝的最小转动将足以将驱动工具优化地引入至螺丝中。而且,这种类型的带有对称设计的凸轮头表面的螺丝已经证明是非常容易制造的。
在本发明的另一优选的实施方式中,相交线相对于垂直于螺丝轴线的平面朝着螺丝的中央倾斜。因此,凸轮的凹部不仅便于沿周方向引入驱动工具的带动部,而且促使其沿径方向恰当地对准。优选地,可以选择相交线相对于垂直于螺丝轴线的平面倾斜约10°至30°。
根据本发明,凸轮头表面的两个表面在其相交线尤其限定了120°至160°的钝角。由于从面对螺丝头的端起,凸轮头表面的倾斜减小了有效地传递扭矩的凸轮侧表面,因此,就有效地引入工具和传递扭矩而言,针对这些倾斜角度获得了完美的设定。
优选地,第一和第二表面的相交线圆角化。该相交线的圆角化便于控制驱动工具,因为这防止了驱动工具在切削边缘被堵塞。
在本发明的再一优选的实施方式中,在凸轮的两个侧表面之间限定的角度小于在两个邻接的凸轮的两个侧表面之间限定的角度。这尤其有利于微小型螺丝的生产,因为凸轮周围的大于凸轮的凹部将确保改善涂敷材料的排出。
在本发明的再一方面,本发明涉及驱动工具。现有技术的相应的驱动工具具有工具柄,带动部沿其径向延伸而形成于该工具柄上,该带动部用于将扭矩传递至螺丝的凸轮的侧面。该驱动工具的顶端部具有接合部,该接合部用于沿其轴向延伸而接合螺丝的驱动机构。
根据本发明,驱动工具的柄,至少其接合部,沿接合方向以锥台形渐缩,然而,带动部的外部圆柱状地延伸。该基本的柄设计导致能够容易地制造的基本形状,并且,在与具有上述类型的驱动机构的螺丝一起使用时,该基本形状将产生夹持效果。该外部尺寸的圆柱形也确保用于将扭矩传递至螺丝的最大接触表面。
锥体的侧区域的倾斜尤其以大于0°且不超过约10°的角度延伸。该种类型的设计将与螺丝驱动机构产生完美的夹持效果。
在本发明的再一实施方式中,从工具柄径向地延伸的带动部设计成各带动部具有两个侧面,在两个侧表面之间限定的相对于螺丝轴线的角度大于在邻接的带动部的两个侧表面之间限定的角度。尤其是,带动部角和距离角的比率为约3至4。这种比率也被认为有利于匹配的螺丝驱动机构。
尤其是,对于生产用于微小型螺丝的工具而言,带动角和距离角的不对称分布将具有这样的优点:带动部的设计能够被制成得足够强劲,尽管其基本尺寸较小。
带有合适的B尺寸的驱动工具的A尺寸,将小于螺丝的匹配驱动机构的A尺寸。结果,驱动工具和螺丝将彼此接合且沿A尺寸留有空隙。
在本发明的另一发展中,横截面类似于圆弧的带动部的圆柱状外形在侧面和外表面之间的过渡中具有圆角化的拐角。这些边缘的圆角化优选地具有小于侧面的径向延伸的一半的半径。侧面被选定成使得针对匹配设计的螺丝而在凸轮的侧面获得接触表面。侧面的径向延伸被选定成使得遍及大区域而施加力,并且在施加螺丝的最小破裂扭矩时,将防止凸轮的剥落。这种设计将有效地防止过多的剥落,尤其是对于小数量的带动部而言。
优选地,在驱动工具设置三个带动部。在驱动工具设置三个带动部将确保扭矩基本上均匀地分布至所有凸轮,尽管存在公差。
优选地,驱动工具椭圆状地圆角化,且带动部的圆角部的曲率小于具有合适的B尺寸的螺丝的驱动机构处的相应的过渡区域的曲率。如果在一个平面里,螺丝的B尺寸大致相当于驱动工具在其完全被引入的位置的B尺寸,则获得合适的B尺寸。
虽然本发明不能消除涂敷材料的物理特性,但是,在其结构设计中,将主要考虑干扰其施加的任何效果。在本发明的驱动工具中,就其设计在技术上可行而言,为了作为表面张力的结果的任何层累积而沿相应的半径设置间隙。这将允许驱动工具的引入和合适的功能,即使较厚的层已经形成于驱动机构的底部以及凸轮的A尺寸和侧面之间的过渡区域。
附图说明
可以从以下的说明收集本发明的附加优点、特征以及可能的应用,在该说明中,提及了附图所示的实施方式。
在说明书、权利要求以及附图中,始终使用了相同的相关标号。在附图中:
图1是本发明的具有带有驱动机构的螺丝头的螺丝的视图;
图2是根据本发明的具有三个凸轮的驱动机构的立体图;
图3a是沿着线B-B的截面图;
图3b是沿着线C-C的截面图;
图3c是沿着线D-D的截面图;
图4a是螺丝以及被引入其中的驱动工具的截面图;
图4b是螺丝以及被引入其中的驱动工具的截面图;
图4c是螺丝以及被引入其中的驱动工具的截面图;
图5是驱动工具的立体图;
图6是驱动工具的俯视图;
图7是沿着线A-A的截面图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的螺丝10具有螺丝头,该螺丝头带有驱动机构12。螺丝的驱动机构12包括用于传递扭矩的凸轮14a、14b、14c。凸轮14a、14b、14c由在预期的凸轮14a、14b、14c周围制成于螺丝头的凹部形成。凸轮14a、14b、14c具有侧面18a、18b以及连接该两侧面18a、18b的端面16。扭矩通过相应的工具沿切线方向传输至侧面18a、18b。以下,参照图2,将更详细地解释驱动机构12的必要特征。
图2是根据本发明的具有三个凸轮14a、14b、14c的驱动机构12的立体图。根据本发明,端面16a、16b、16c设计成使得背对螺丝头的端具有必要的凹面轮廓。根据本发明,端面16a、16b、16c设计成使得其恰好具有一个与虚拟圆边缘20a、20b、20c接触的点,该虚拟圆边缘20a、20b、20c在垂直于螺丝轴线的平面里延伸。
此外,端面16设计成使得这些接触点22a、22b、22c将为遍及端面的至少一部分的轴向高度的多个接触点22a、22b、22c。根据端面16的发明构思,这些接触点将形成位于凸轮14a、14b、14c的端面16的中央的接触线24a、24b、24c。当使用主体的横截面为圆形的驱动机构(未显示)时,这种设计将导致驱动工具倚靠接触线24a、24b、24c。驱动工具的主体沿这些线仅与螺丝10接触的事实,允许施加足够高的径向压力,这将导致螺丝10沿这些接触线24a、24b、24c被牢固地保持在驱动工具上。如图2进一步所示,凸轮以位于螺丝驱动机构的底部的凸形轮廓26a、26b为特征。从凸形轮廓至凹形轮廓的过渡是自由曲面。该自由曲面有利地设计成使得通过接触区域将获得接触线24a、24b、24c。参照下述的图3和图4,将更详细地描述端面的设计。
图3a的视图是沿着线B-B穿过螺丝头的纵截面,该截面延伸穿过凸面轮廓和凹面轮廓在其垂直投影里重叠的区域。如图3a所示,连接凹形轮廓和凸形轮廓的线30在该点平行于螺丝轴线A而延伸。
图3b的视图是沿着线C-C穿过螺丝头的纵截面,位于从侧面至端面16的过渡区域和端面16的中央之间。在该区域,连接接触线的上部区域中的凹形轮廓和驱动机构的底部处的凸形轮廓的线32相对于螺丝轴线A已稍微倾斜。
如图3b进一步所示,在相交线36彼此相交的两表面38a、38b均相对于垂直于螺丝轴线的平面E沿转动方向倾斜。两倾斜表面38a、38b的相交线位于凸轮14b的中央。因此,这将确保,根据欲引入的驱动工具的带动部的位置,螺丝10将仅需进行最小转动以将带动部定位于所设置的凹部中,从而与凸轮14b接触。在该情况下,两表面38a、38b将在其间限定约150°的角c。选择该角度c以便于引入并驱动工具,并使得带动部能够沿着凸轮头表面30向下进行所需的滑动,但依然离开凸轮的最大侧面18a、18b,从而无困难地传输所需的扭矩。该方案也完美地适合于不容易操作的微小型螺丝,因为,该方案允许以简单的方式将微小型螺丝牢固地置于驱动工具上。
图3c是沿着线D-D的螺丝头的纵截面视图,该截面延伸穿过凸面端面16的中央,因而显示接触线。接触线是凸轮的径向最深部,其也具有端面相对于螺丝轴线A的最大倾斜。在本设计中,倾斜为约4°。该倾斜是凹形轮廓和凸形轮廓在凸轮端面的水平偏移、螺丝驱动机构的贯入深度的高度及/或接触线的高度的结果。
如该图进一步所示,表面38a、38b的相交线36相对于垂直于螺丝轴线的平面E以角度c沿径方向倾斜。该倾斜c便于沿径方向引入工具,因为其迫使工具径向地滑入至位于凸轮之间的中央居中区域里。结果,当引入工具(未显示)时,这种工具将自动地被引导朝向螺丝的中央。
图4a至图4c是螺丝以及已被引入其中的驱动工具的横截面视图,该工具的横截面是圆形。如这些视图所示,凸轮的在各个平面中的端面分别具有与圆形横截面的驱动工具接触的接触点40a、40b、40c。螺丝的发明构思因而获得驱动工具在凸轮上的某些压配,该工具能够相对容易地制造,并优选地具有锥台形主体。
经由凸轮14a、14b、14c的侧面18a、18b传递扭矩。将驱动工具机械地夹持至螺丝,导致在处理期间大幅地改进了螺丝的操作。
与磁性措施相比,也可以通过使用不锈钢或非铁磁材料而获得这种失磁保护。截面视图清楚地显示了端面从如图4a所示的接触线的上部区域中的凹形过渡至如图4c所示的驱动机构的底部处的凸形轮廓。
如图所示,在接触区域的所有平面中,驱动工具的主体始终仅有一个接触点与凸轮的端面接触。所显示的虚拟圆边缘从图4a至图4c沿径向连续地减少。
图5是具有工具柄52的驱动工具50的视图,该工具柄52带有形成于其上的一体的带动部54a、54b、54c。如图6更详细地所示,带动部54a、54b、54c的设计类似于圆弧。在圆形横截面中,带动部54a、54b、54c的外表面60遍及整个外部区域而圆柱状地延伸。与此相比,工具柄具有朝向驱动工具50的顶端渐缩的锥台形。带动部14a、14b、14c具有侧面56a、56b,该侧面56a、56b确保遍及大区域地将力施加于响应的凸轮侧表面。这是一个简单的设计,当与参照图1~4所描述的类型的螺丝一起使用时,该设计将牢固地将螺丝夹持在工具柄的恰当位置,因为将压力施加于凸轮端面处的线性接触表面。
图6是根据本发明的驱动工具的俯视图。该俯视图显示了带动部54a、54b、54c的大致圆柱形的圆弧状布置。带动部54a、54b、54c限定了侧面56a、56b之间的带动部角度。相对于邻接的带动部54c的侧面58a而限定距离角度b。根据本发明,带动部角度a将大于距离角度b。结果,例如,对于针对微小型螺丝而制成的驱动工具而言,带动部54a、54b、54c因而能够被制成得足够强劲。此外,图6显示了带动部54a、54b、54c在从侧面56a至外区域60的过渡区域里展现了曲率。该曲率被选定成大于匹配的螺丝驱动机构的各曲率。结果,将能够适应累积于螺丝驱动机构中的任何涂敷材料。
图7是沿着线A-A的截面视图,该截面视图尤其清楚地显示了锥台形的工具柄相对于工具轴线以4°的角度倾斜,而其外表面平行于螺丝轴线延伸。
Claims (7)
1.一种带有螺丝头的螺丝(10),该螺丝头具有驱动机构(12),所述驱动机构(12)包括凸轮(14a、14b、14c),所述凸轮由在所述凸轮(14a、14b、14c)周围被引入至所述螺丝头中的凹部形成,其中,各凸轮具有用于传输扭矩的两个侧面(18a、18b)以及连接所述侧面(18a、18b)的端面(16a、16b、16c),所述端面(16a、16b、16c)在所述螺丝头的背对螺丝柄的端具有凹形轮廓,其特征在于,所述端面(16a、16b、16c)设计成使得在垂直于螺丝轴线的平面中围绕所述螺丝轴线并具有与该平面相关的半径的虚拟圆边缘(20a、20b、20c)具有位于所述凸轮处的与所述端面(16a、16b、16c)接触的接触点(22a、22b、22c),其中,遍及所述端面(16a、16b、16c)的至少一部分的轴向高度,形成接触区域,即多个这样的接触点(22a、22b、22c),所述接触点(22a、22b、22c)在所述端面(16a、16b、16c)的中央形成接触线(24a、24b、24c),至少在所述接触区域,所述凹形轮廓的曲率半径大于与所述平面相关的所述虚拟圆边缘(20a、20b、20c)的半径。
2.如权利要求1所述的螺丝(10),其特征在于,所述端面(16a、16b、16c)设计成使得随着所述接触线(24a、24b、24c)以与所述螺丝轴线成角度的方式延伸,所述至少一部分的轴向高度的所述虚拟圆边缘(20a、20b、20c)的半径沿所述螺丝柄的方向连续地减小。
3.如权利要求1所述的螺丝(10),其特征在于,所述接触线(24a、24b、24c)相对于所述螺丝轴线以小于10°的角度倾斜,从而在引入圆形对称的工具时产生表面压力。
4.如权利要求1所述的螺丝(10),其特征在于,所述螺丝头的面对所述螺丝柄的端具有凸形轮廓。
5.如权利要求4所述的螺丝(10),其特征在于,从所述凸形轮廓至所述凹形轮廓的过渡是自由曲面。
6.如权利要求4或5所述的螺丝(10),其特征在于,所述凹形轮廓和凸形轮廓相交的、从所述端面(16a、16b、16c)至所述侧面(18a、18b)的过渡平行于所述螺丝轴线而延伸。
7.如权利要求1所述的螺丝(10),其特征在于,设置三个凸轮(14a、14b、14c),各凸轮在相关的平面中具有位于所述凸轮(14a、14b、14c)的侧面(18a、18b)的接触点。
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