JP2002525500A - ネジ山付留め具のためのスパイラル型駆動システム - Google Patents
ネジ山付留め具のためのスパイラル型駆動システムInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract
(57)【要約】
ネジ山付留め具を駆動するシステムであって、従来技術によるものよりも相反する特性が妥協されることがより少なくしながらも、ネジ山付留め具用の駆動システムの望ましい特性の多くのものを確保できるシステムを提供する。
【解決手段】ネジ山付留め具（１０）のためのスパイラル状の駆動システムであって、留め具（１０）の頭部側の端（１６）のどが係合できる表面を含むものであり、ドライバーにより係合できる表面の少なくとも１つは応力の大きな領域が発生するリスクを減少させるために駆動荷重をドライバーと留め具との間の広範囲の境界部分に分散させながらトルク伝達を最大にするような形状になったスパイラルの一部分（８）により画成される。
Description
【０００１】 発明の分野 本発明は、ネジ山付留め具のための駆動（回転させながら前進させたり後退さ
せたりする）システム、これら留め具の製造のための道具、及び、これらの留め
具を駆動するためのドライバーに関するものである。
せたりする）システム、これら留め具の製造のための道具、及び、これらの留め
具を駆動するためのドライバーに関するものである。
【０００２】 発明の背景 工業分野で一般的に使用されるネジ山付留め具は、電動工具により、高スピー
ドで、かつ、大きなトルク荷重の下に駆動されるのが典型的である。このような
条件の場合には、設計上の困難な検討項目が提起され、これらは、特に、ここで
使用される駆動システムに関して、更に具体的には、留め具の頭部に、ドライバ
ーと噛み合う（係合する）ことのできるような凹部を有するネジ山付留め具に関
してのものである。理想的には、このような駆動システムは、その製造が容易で
あるべきであり、この点は、凹部の形状と頭部の形状、更には、このような留め
具の頭部及び凹部と噛み合うことのできるドライバーを作るための関連する道具
に関するものである。この場合の留め具の頭部の強度は、かかる凹部により悪影
響を受けるものであってはならない。この場合のドライバーは、このような凹部
の中に容易に挿入でき、かつ、これから容易に抜き取ることができるものでなけ
ればならない。このドライバーと凹部とは、一方が他方の中に入り込んだときに
は、この凹部又はドライバー、又は、その両方が変形して、その結果、この場合
の駆動システムが予想外に早く破壊してしまうような極めて局所的な応力集中の
領域が形成されることを回避するために応力荷重を均一に分散させるべきである
。この駆動システムは、留め具が回転しながら押し込められるときにその凹部か
らドライバーがカムの原理で外れる（ｃａｍ−ｏｕｔ）ことに対して抵抗すべき
である。多くの用途では、部品（パーツ）を補修したり、若しくは、それを交換
したり、又は、そのパーツを覆っているパネルを取り除いて取り替えたりするた
めに留め具を取り除かなければならないような用途の場合のように、この留め具
は、数回のサイクルに耐えられるものでなければならないことが非常に重要であ
る。このような留め具駆動システム（留め具を回転させながら前進させたり後退
させたりするシステム）は、このような繰り返しのサイクルができるものである
べきであり、このことは、使用中に凹部が汚れたり、ペンキが塗られたり、腐食
したり、その他悪影響を受けたりするような環境下ではなおさらである。このよ
うな環境下では、このような駆動システムが留め具を取外す方向にトルクを加え
ているときに、駆動力が伝わるように係合（噛み合う）する状態を維持すること
が必須である。駆動システムは、留め具を取外すときには更に高いレベルのトル
クを加えることができるようなものである必要があり、このことは、当初の組立
時に留め具に過大なトルクが加えられたような場合、又は、組み立てられた構成
部品が熱サイクルを受けた結果留め具に通常よりも大きな応力が加わるような場
合に発生することがある。このような特徴又はその他の特徴の内の複数のことに
より、相互に要因を有する検討事項が発生して、その結果、他方の事項のために
一方の事項について妥協することもある。
ドで、かつ、大きなトルク荷重の下に駆動されるのが典型的である。このような
条件の場合には、設計上の困難な検討項目が提起され、これらは、特に、ここで
使用される駆動システムに関して、更に具体的には、留め具の頭部に、ドライバ
ーと噛み合う（係合する）ことのできるような凹部を有するネジ山付留め具に関
してのものである。理想的には、このような駆動システムは、その製造が容易で
あるべきであり、この点は、凹部の形状と頭部の形状、更には、このような留め
具の頭部及び凹部と噛み合うことのできるドライバーを作るための関連する道具
に関するものである。この場合の留め具の頭部の強度は、かかる凹部により悪影
響を受けるものであってはならない。この場合のドライバーは、このような凹部
の中に容易に挿入でき、かつ、これから容易に抜き取ることができるものでなけ
ればならない。このドライバーと凹部とは、一方が他方の中に入り込んだときに
は、この凹部又はドライバー、又は、その両方が変形して、その結果、この場合
の駆動システムが予想外に早く破壊してしまうような極めて局所的な応力集中の
領域が形成されることを回避するために応力荷重を均一に分散させるべきである
。この駆動システムは、留め具が回転しながら押し込められるときにその凹部か
らドライバーがカムの原理で外れる（ｃａｍ−ｏｕｔ）ことに対して抵抗すべき
である。多くの用途では、部品（パーツ）を補修したり、若しくは、それを交換
したり、又は、そのパーツを覆っているパネルを取り除いて取り替えたりするた
めに留め具を取り除かなければならないような用途の場合のように、この留め具
は、数回のサイクルに耐えられるものでなければならないことが非常に重要であ
る。このような留め具駆動システム（留め具を回転させながら前進させたり後退
させたりするシステム）は、このような繰り返しのサイクルができるものである
べきであり、このことは、使用中に凹部が汚れたり、ペンキが塗られたり、腐食
したり、その他悪影響を受けたりするような環境下ではなおさらである。このよ
うな環境下では、このような駆動システムが留め具を取外す方向にトルクを加え
ているときに、駆動力が伝わるように係合（噛み合う）する状態を維持すること
が必須である。駆動システムは、留め具を取外すときには更に高いレベルのトル
クを加えることができるようなものである必要があり、このことは、当初の組立
時に留め具に過大なトルクが加えられたような場合、又は、組み立てられた構成
部品が熱サイクルを受けた結果留め具に通常よりも大きな応力が加わるような場
合に発生することがある。このような特徴又はその他の特徴の内の複数のことに
より、相互に要因を有する検討事項が発生して、その結果、他方の事項のために
一方の事項について妥協することもある。
【０００３】 凹部の形状やドライバーの形状については、多様なものが一般的に使用されて
おり、その中には、米国再発行特許第２４，８７８号（Ｓｍｉｔｈ他）、米国特
許第３，２３７，５０６号（Ｍｕｅｎｃｈｉｎｇｅｎ）及び第２，４７４，９９
４号（Ｔｏｍａｌｉｓ）に記載されたような十字型の凹部がある。留め具のその
他の形状には、例えば、米国特許第３，７６３，７２５号（Ｒｅｉｌａｎｄ）に
記載されたようなタイプの複数の耳たぶを連ねたような形状のものや、米国特許
第４，１８７，８９２号（Ｓｉｍｍｏｎｓ）に記載されたような盛り上がった畝
部のようなものが具備された駆動システム等がある。
おり、その中には、米国再発行特許第２４，８７８号（Ｓｍｉｔｈ他）、米国特
許第３，２３７，５０６号（Ｍｕｅｎｃｈｉｎｇｅｎ）及び第２，４７４，９９
４号（Ｔｏｍａｌｉｓ）に記載されたような十字型の凹部がある。留め具のその
他の形状には、例えば、米国特許第３，７６３，７２５号（Ｒｅｉｌａｎｄ）に
記載されたようなタイプの複数の耳たぶを連ねたような形状のものや、米国特許
第４，１８７，８９２号（Ｓｉｍｍｏｎｓ）に記載されたような盛り上がった畝
部のようなものが具備された駆動システム等がある。
【０００４】 更に、凹部の一般的な形状には、アレン・システムといわれるものであって、
六角形の形状を有し、真直ぐな壁を有するソケット（穴）であって、同様な形状
を有するドライバーを受け入れることのできるソケットから実質的に成るシステ
ムがある。盛り上がった畝部のようなものが具備されたシステムの場合を除いて
、ドライバーと凹部との壁と表面とは駆動する側の表面と駆動される側の表面と
が表面対表面のコンタクト（接触）を得られるように、相互に密接に接触するよ
うに形作られているのが典型である。十字型の凹部を有する留め具の場合には、
このような表面対表面の噛み合わせ（係合）は、たとえ起こったとしても、ドラ
イバーが凹部と一直線上に整合して凹部の中に着座したときだけ起こり得るもの
である。しかしながら、実際には、ドライバーが凹部の中に挿入されるようにな
るためには、必然的にこれら２つのものの間には多少のギャップ（クリアランス
）がなければならない。このようなギャップの必要性は、Ｒｅｉｌａｎｄの’７
２５特許に開示されているシステムや、アレン型の頭部を有するシステムの場合
のように、駆動する側のほぼ垂直な壁を有する凹部の場合には更にもっと重要と
なる。これらのシステムの全ての場合においては、このようなギャップが必要と
される結果、実際上はドライバーの表面と凹部の表面との間のほぼ表面対表面の
コンタクトであって、広い面の領域に亘るコンタクトは、たとえ得られたとして
も滅多に得られないものである。ネジ山付留め具のための駆動システムの殆どの
場合においては、ドライバーは、表面対表面の広い面の領域によるコンタクトで
はなく点によるコンタクト又は線によるコンタクトになってしまうような方法で
、その頭部に具備された凹部と相互に噛み合う。実際の接触面積は、実質的には
、表面対表面による全面接触よりも小さいのが典型である。その結果、ドライバ
ーによりトルクが加えられると、このネジの頭部に加えられた力は、局部的な領
域に集中して、その結果、局所的に大きな応力が発生する傾向がある。このよう
な局所的な大きな応力は、凹部を塑性変形させて、ランプ（傾斜部）やその他の
変形を作ることとなり、その結果、ドライバーがこの凹部から予期したタイミン
グより早いタイミングで予想外に外れてしまうこととなる。
六角形の形状を有し、真直ぐな壁を有するソケット（穴）であって、同様な形状
を有するドライバーを受け入れることのできるソケットから実質的に成るシステ
ムがある。盛り上がった畝部のようなものが具備されたシステムの場合を除いて
、ドライバーと凹部との壁と表面とは駆動する側の表面と駆動される側の表面と
が表面対表面のコンタクト（接触）を得られるように、相互に密接に接触するよ
うに形作られているのが典型である。十字型の凹部を有する留め具の場合には、
このような表面対表面の噛み合わせ（係合）は、たとえ起こったとしても、ドラ
イバーが凹部と一直線上に整合して凹部の中に着座したときだけ起こり得るもの
である。しかしながら、実際には、ドライバーが凹部の中に挿入されるようにな
るためには、必然的にこれら２つのものの間には多少のギャップ（クリアランス
）がなければならない。このようなギャップの必要性は、Ｒｅｉｌａｎｄの’７
２５特許に開示されているシステムや、アレン型の頭部を有するシステムの場合
のように、駆動する側のほぼ垂直な壁を有する凹部の場合には更にもっと重要と
なる。これらのシステムの全ての場合においては、このようなギャップが必要と
される結果、実際上はドライバーの表面と凹部の表面との間のほぼ表面対表面の
コンタクトであって、広い面の領域に亘るコンタクトは、たとえ得られたとして
も滅多に得られないものである。ネジ山付留め具のための駆動システムの殆どの
場合においては、ドライバーは、表面対表面の広い面の領域によるコンタクトで
はなく点によるコンタクト又は線によるコンタクトになってしまうような方法で
、その頭部に具備された凹部と相互に噛み合う。実際の接触面積は、実質的には
、表面対表面による全面接触よりも小さいのが典型である。その結果、ドライバ
ーによりトルクが加えられると、このネジの頭部に加えられた力は、局部的な領
域に集中して、その結果、局所的に大きな応力が発生する傾向がある。このよう
な局所的な大きな応力は、凹部を塑性変形させて、ランプ（傾斜部）やその他の
変形を作ることとなり、その結果、ドライバーがこの凹部から予期したタイミン
グより早いタイミングで予想外に外れてしまうこととなる。
【０００５】 上述の困難な点は、当業界ではこれまでにも認識されて来ている。例えば、米
国特許第２，２４８，６９５号（Ｂｒａｄｓｈａｗ）には、ネジの頭部とドライ
バーとの組み合わせが開示されており、その場合には、ドライバーと留め具との
双方の駆動する側の表面と駆動される側の表面とは、それぞれが曲面状になって
いて、かつ、このネジの軸に対してその軸の中心とは異なる箇所に位置するもの
となっている。Ｂｒａｄｓｈａｗ特許に開示された留め具の場合には、「適切な
曲面」であればどんなものでも、例えば円状のもの又はログ・スパイラル（ｌｏ
ｇ ｓｐｉｒａｌ）状のもの等であっても、摩擦による係合によって相互に結合
したりロックし合ったりするようにその方向が向いていさえすれば使用すること
ができる。このＢｒａｄｓｈａｗ特許による教示にもかかわらず、上述したよう
なものであってその後の留め具駆動システムは、摩擦による係合に依存するよう
なＢｒａｄｓｈａｗ特許の教示を採用しているようには見えない。
国特許第２，２４８，６９５号（Ｂｒａｄｓｈａｗ）には、ネジの頭部とドライ
バーとの組み合わせが開示されており、その場合には、ドライバーと留め具との
双方の駆動する側の表面と駆動される側の表面とは、それぞれが曲面状になって
いて、かつ、このネジの軸に対してその軸の中心とは異なる箇所に位置するもの
となっている。Ｂｒａｄｓｈａｗ特許に開示された留め具の場合には、「適切な
曲面」であればどんなものでも、例えば円状のもの又はログ・スパイラル（ｌｏ
ｇ ｓｐｉｒａｌ）状のもの等であっても、摩擦による係合によって相互に結合
したりロックし合ったりするようにその方向が向いていさえすれば使用すること
ができる。このＢｒａｄｓｈａｗ特許による教示にもかかわらず、上述したよう
なものであってその後の留め具駆動システムは、摩擦による係合に依存するよう
なＢｒａｄｓｈａｗ特許の教示を採用しているようには見えない。
【０００６】 本発明の全般的な目的の中には、ネジ山付留め具のための駆動システムであっ
て、従来技術によるこれまでの場合よりも競合し合う特性についての妥協がより
少ないもので、ネジ山付留め具のための駆動システムについての好ましい特性の
内の多くの特性を達成するものを提供することが含まれている。
て、従来技術によるこれまでの場合よりも競合し合う特性についての妥協がより
少ないもので、ネジ山付留め具のための駆動システムについての好ましい特性の
内の多くの特性を達成するものを提供することが含まれている。
【０００７】 発明の要約 本発明の特徴は、ドライバーと留め具との双方の駆動する側の表面（駆動する
ときに力を加える表面）と駆動される側の表面（駆動するときに力が加えられる
表面）とが、それぞれ１つのスパイラル（螺旋）の一部に合致するようになる、
より具体的には、ドライバーを挿入したり取外したりするときには、ドライバー
と凹部との間には実質的に余裕のあるギャップ（クリアランス）が生じるものの
、完全に着座したドライバーが回転してこのギャップを取り去ってしまうことが
できるようなスパイラル状の形状を有するようになっていることである。ドライ
バーの駆動する側の壁と凹部の壁であってこのドライバーと係合することのでき
る壁とのスパイラル状の形状は、これらのスパイラル状になった双方の壁が係合
すると、この係合が比較的広い面積に亘って起こり、その結果、応力をこの広い
面積に亘って加えて分散させることとなるようになっている。この場合の駆動す
る側と駆動される側との双方のスパイラル状になった壁は、加えられたトルクの
大部分を、その留め具の半径方向に対して、摩擦による係合であって留め具の半
径が描く円の接線方向の係合にたとえ依存しても殆ど依存することなく、ほぼ垂
直な方向に向けるようになっている。ドライバーの駆動する側の壁と凹部の壁で
あってこのドライバーと係合する壁とは、実際的に可能な限り垂直に近いものに
なるように形成されることもあるが、その場合には、数度の多少の抜きしろ角（
ｄｒａｆｔ ａｎｇｌｅ）は許容されることもある。駆動する側の壁の形状によ
り、軸に沿った方向に向かった力であってカム効果によって外そうとする実質的
な力がドライバーを凹部からその外側へ向かって軸に沿って押し出すようにさせ
ることなく、高いレベルのトルクを伝達することが可能となる。カム効果によっ
て外れる傾向をこのようにして低減させることにより、凹部は比較的深さの浅い
ものとすることができて、その結果、従来の底の深い凹部の場合のものよりも強
度の大きなネジ頭部が得られることもある。
ときに力を加える表面）と駆動される側の表面（駆動するときに力が加えられる
表面）とが、それぞれ１つのスパイラル（螺旋）の一部に合致するようになる、
より具体的には、ドライバーを挿入したり取外したりするときには、ドライバー
と凹部との間には実質的に余裕のあるギャップ（クリアランス）が生じるものの
、完全に着座したドライバーが回転してこのギャップを取り去ってしまうことが
できるようなスパイラル状の形状を有するようになっていることである。ドライ
バーの駆動する側の壁と凹部の壁であってこのドライバーと係合することのでき
る壁とのスパイラル状の形状は、これらのスパイラル状になった双方の壁が係合
すると、この係合が比較的広い面積に亘って起こり、その結果、応力をこの広い
面積に亘って加えて分散させることとなるようになっている。この場合の駆動す
る側と駆動される側との双方のスパイラル状になった壁は、加えられたトルクの
大部分を、その留め具の半径方向に対して、摩擦による係合であって留め具の半
径が描く円の接線方向の係合にたとえ依存しても殆ど依存することなく、ほぼ垂
直な方向に向けるようになっている。ドライバーの駆動する側の壁と凹部の壁で
あってこのドライバーと係合する壁とは、実際的に可能な限り垂直に近いものに
なるように形成されることもあるが、その場合には、数度の多少の抜きしろ角（
ｄｒａｆｔ ａｎｇｌｅ）は許容されることもある。駆動する側の壁の形状によ
り、軸に沿った方向に向かった力であってカム効果によって外そうとする実質的
な力がドライバーを凹部からその外側へ向かって軸に沿って押し出すようにさせ
ることなく、高いレベルのトルクを伝達することが可能となる。カム効果によっ
て外れる傾向をこのようにして低減させることにより、凹部は比較的深さの浅い
ものとすることができて、その結果、従来の底の深い凹部の場合のものよりも強
度の大きなネジ頭部が得られることもある。
【０００８】 本発明を具現化している凹部は、好ましくは、中央部とほぼ放射状の複数の翼
とを有し、これらの翼の内の少なくとも２つは、高さ方向に延びてスパイラル状
になった壁であってドライバーと係合することが可能な壁を少なくとも１つ有し
ている。凹部は、駆動する側のスパイラル状の壁が、留め具を取付ける場合の方
向にだけ係合するか、留め具を取外す場合の方向にだけ係合するか、又は、留め
具を取付ける場合の方向と取外す場合の方向との両方の方向に係合するように具
備されることもある。更に、このスパイラル状の表面は、異なるアーク長さと異
なる方向を有するようにして、トルクに関する能力が一つの方向の場合において
他の方向の場合よりも大きくなるようにすることもある。ネジは、このようにし
て、そのネジを取付ける場合の方向よりも取外す場合の方向の方がより大きなト
ルク荷重を伝達することができて、ネジを取付けるときに以前加えられたトルク
を超えるような充分なトルクを加えることができる。
とを有し、これらの翼の内の少なくとも２つは、高さ方向に延びてスパイラル状
になった壁であってドライバーと係合することが可能な壁を少なくとも１つ有し
ている。凹部は、駆動する側のスパイラル状の壁が、留め具を取付ける場合の方
向にだけ係合するか、留め具を取外す場合の方向にだけ係合するか、又は、留め
具を取付ける場合の方向と取外す場合の方向との両方の方向に係合するように具
備されることもある。更に、このスパイラル状の表面は、異なるアーク長さと異
なる方向を有するようにして、トルクに関する能力が一つの方向の場合において
他の方向の場合よりも大きくなるようにすることもある。ネジは、このようにし
て、そのネジを取付ける場合の方向よりも取外す場合の方向の方がより大きなト
ルク荷重を伝達することができて、ネジを取付けるときに以前加えられたトルク
を超えるような充分なトルクを加えることができる。
【０００９】 本発明の別の観点においては、係合可能なドライバーと凹部との表面のスパイ
ラル状の形状は、所定の形状を有し、ネジの長軸から見て所定の位置に配置され
て、ドライバーの面がそれと対応する凹部の面と噛み合うと、これら両面の係合
し合う共通領域全体に亘って均一にそうなる傾向が生じる。ドライバーの面のス
パイラル状の形状は、好ましくは、凹部の面とほぼ同一である。その結果、ドラ
イバーが回転されてそのスパイラル状の面が凹部の駆動される側の面と係合する
ようになると、このドライバーの全表面積がそれに対応する凹部の全表面積と係
合するようになる。このように係合すると、トルクが連続的にドライバーから凹
部に加えられるが、この場合、このトルク力の大半が留め具の半径にほぼ垂直な
方向に加えられることになる。ドライバーの軸に垂直の面での断面に見られる輪
郭は、凹部のそれよりも多少小さくて、ドライバーを凹部の中に挿入したり取外
したりできる能力を向上させるような余裕のあるギャップを残すようにしてある
。このドライバーのスパイラル状の形状を有する表面により、このギャップがド
ライバーを回転させるときのその回転の最初の方の部分で吸収されて、ドライバ
ーの壁と凹部の壁とが係合するときには、これらが表面対表面での広範囲の接触
となるように係合することとなる。最も好ましい形態の場合には、ドライバーと
凹部との相互に噛み合うスパイラル状の面は、凹部の中でドライバーが自由に回
転することを許容される範囲の全体に亘って相互にほぼ平行となるように形成さ
れて、かつ、そのような方向を向いている。
ラル状の形状は、所定の形状を有し、ネジの長軸から見て所定の位置に配置され
て、ドライバーの面がそれと対応する凹部の面と噛み合うと、これら両面の係合
し合う共通領域全体に亘って均一にそうなる傾向が生じる。ドライバーの面のス
パイラル状の形状は、好ましくは、凹部の面とほぼ同一である。その結果、ドラ
イバーが回転されてそのスパイラル状の面が凹部の駆動される側の面と係合する
ようになると、このドライバーの全表面積がそれに対応する凹部の全表面積と係
合するようになる。このように係合すると、トルクが連続的にドライバーから凹
部に加えられるが、この場合、このトルク力の大半が留め具の半径にほぼ垂直な
方向に加えられることになる。ドライバーの軸に垂直の面での断面に見られる輪
郭は、凹部のそれよりも多少小さくて、ドライバーを凹部の中に挿入したり取外
したりできる能力を向上させるような余裕のあるギャップを残すようにしてある
。このドライバーのスパイラル状の形状を有する表面により、このギャップがド
ライバーを回転させるときのその回転の最初の方の部分で吸収されて、ドライバ
ーの壁と凹部の壁とが係合するときには、これらが表面対表面での広範囲の接触
となるように係合することとなる。最も好ましい形態の場合には、ドライバーと
凹部との相互に噛み合うスパイラル状の面は、凹部の中でドライバーが自由に回
転することを許容される範囲の全体に亘って相互にほぼ平行となるように形成さ
れて、かつ、そのような方向を向いている。
【００１０】 本発明の更なる観点においては、ドライバーと凹部との係合可能なスパイラル
状の壁は、スパイラルの最も内側の部分でのスパイラルの領域に限られる。その
スパイラルの最初の点（始点）は、留め具の回転軸となる長軸から所定の半径の
長さのところに配置されて、かつ、そのスパイラルの長さは最初の半径（上記の
所定の半径の長さに相当）の倍数の所の点であって、最初の半径の約３倍から約
３．５倍を上限とする点まで延びている。
状の壁は、スパイラルの最も内側の部分でのスパイラルの領域に限られる。その
スパイラルの最初の点（始点）は、留め具の回転軸となる長軸から所定の半径の
長さのところに配置されて、かつ、そのスパイラルの長さは最初の半径（上記の
所定の半径の長さに相当）の倍数の所の点であって、最初の半径の約３倍から約
３．５倍を上限とする点まで延びている。
【００１１】 本発明の別の観点においては、加工前の留め具の頭部に凹部を形成するために
パンチ具（相手側の部品に押し当てて塑性変形を起こさせて穴をあけるような道
具）が具備されており、この場合のパンチ具には、留め具の頭部の一部を形成す
るような形状をした端部が具備された本体部と、従来の方法による２段階式鍛造
法により頭部を形成する技術でもってスパイラル状の凹部を形成するようになっ
た尖端部（ｎｉｂ）とが具備されている。この場合の尖端部の放射状に延びた翼
（翼のようになった部分）には、この留め具の頭部の端にこの翼が衝撃的に押し
当てられたときにスパイラル状の補完的な（凹凸が丁度反対になるような状態を
指す）表面を形成するようになった１つ又は２つのスパイラル状の表面が含まれ
ることもある。
パンチ具（相手側の部品に押し当てて塑性変形を起こさせて穴をあけるような道
具）が具備されており、この場合のパンチ具には、留め具の頭部の一部を形成す
るような形状をした端部が具備された本体部と、従来の方法による２段階式鍛造
法により頭部を形成する技術でもってスパイラル状の凹部を形成するようになっ
た尖端部（ｎｉｂ）とが具備されている。この場合の尖端部の放射状に延びた翼
（翼のようになった部分）には、この留め具の頭部の端にこの翼が衝撃的に押し
当てられたときにスパイラル状の補完的な（凹凸が丁度反対になるような状態を
指す）表面を形成するようになった１つ又は２つのスパイラル状の表面が含まれ
ることもある。
【００１２】 本発明の更なる別の観点においては、この駆動システムは、駆動側の（ドライ
バーの役割を呈する）道具が凹部を画成し、留め具の駆動される側の表面がその
留め具の頭部の外周となる表面により画成されるようになった外周側から駆動力
が伝達される留め具と共に使用することも可能である。
バーの役割を呈する）道具が凹部を画成し、留め具の駆動される側の表面がその
留め具の頭部の外周となる表面により画成されるようになった外周側から駆動力
が伝達される留め具と共に使用することも可能である。
【００１３】 本発明の目的の中には、ネジ山付留め具のための駆動システムであって、ネジ
の頭部とドライバーとに局所的な応力が生ずることを最小限にしながらトルク（
又はトルク力）が効果的に伝達されるような駆動システムを提供することも含ま
れる。
の頭部とドライバーとに局所的な応力が生ずることを最小限にしながらトルク（
又はトルク力）が効果的に伝達されるような駆動システムを提供することも含ま
れる。
【００１４】 本発明の別の目的は、ネジ山付留め具のための駆動システムであって、その留
め具に具備された表面であってドライバー（駆動させるための道具）と係合する
ことができる表面がスパイラル状の輪郭を有するように形成されて、かつ、この
形状と同一のスパイラル状の輪郭を有するドライバー部品と係合するようになっ
ているような駆動システムを提供することである。
め具に具備された表面であってドライバー（駆動させるための道具）と係合する
ことができる表面がスパイラル状の輪郭を有するように形成されて、かつ、この
形状と同一のスパイラル状の輪郭を有するドライバー部品と係合するようになっ
ているような駆動システムを提供することである。
【００１５】 本発明の更なる目的は、ネジ山付留め具のための駆動システムであって、ドラ
イバー（駆動させるための道具）と留め具との駆動するときの側の面（駆動する
ときに力を加える面）と駆動されるときの側の面（駆動するときに力が加えられ
る面）とがそれぞれ、ドライバーが凹部の中に完全に挿入されたときにはこれら
駆動を伝達する双方の表面の間に多少大きめのギャップを形成するようになって
いるが、それでも、ドライバーと凹部との駆動を伝達する双方の表面の間で面対
面の形で広い面領域に亘って駆動力を伝達するようなコンタクト（接触）が得ら
れるような駆動システムを提供することである。
イバー（駆動させるための道具）と留め具との駆動するときの側の面（駆動する
ときに力を加える面）と駆動されるときの側の面（駆動するときに力が加えられ
る面）とがそれぞれ、ドライバーが凹部の中に完全に挿入されたときにはこれら
駆動を伝達する双方の表面の間に多少大きめのギャップを形成するようになって
いるが、それでも、ドライバーと凹部との駆動を伝達する双方の表面の間で面対
面の形で広い面領域に亘って駆動力を伝達するようなコンタクト（接触）が得ら
れるような駆動システムを提供することである。
【００１６】 本発明のもう１つの目的は、ネジ山付留め具用の駆動システムのための新規な
ツール（道具）を提供することである。
ツール（道具）を提供することである。
【００１７】
図１には、一方の端部に形成されたネジ山１４を有するシャンク１２と、この
シャンク１２の他方の端部に形成された凹部１８を有する頭部１６とを有するネ
ジ山付留め具１０が例示的に示されている。この頭部１６は、従来型の２段式鍛
造機型の頭部作成機により作成することもできるが、その場合には、留め具を作
成することとなるワイヤ又はその他の材料の端部をこの頭部作成機（ｈｅａｄｅ
ｒ ｍａｃｈｉｎｅ）のダイスの中に支持させて、その頭部側の端部に衝撃を加
えるのであるが、このとき、パンチ具でもって最初にたたくとそれによって頭部
の一部が形成され、次に、仕上げ用パンチ具でたたくとそれによって凹部が完成
される。凹部１８は、中央部２０と、外側に向かって放射状に延びる複数の耳た
ぶ状のもの（翼）２０とを有しているように図示されている。図１の実施態様に
おける凹部は、その翼２０の各々が、取付けるときに係合する壁（取付けるとき
に力が加わる壁）２４（この場合、右利き用にネジ山１４が付いていることを前
提としている）と取外すときに係合する壁２６とを有するように形成されている
。この場合の取付けるときに係合する壁２４と取外すときに係合する壁（取外す
ときに力が加わる壁）２６とは、好ましくはほぼ垂直になっていて、ネジの長軸
に対して平行な円筒状の表面を画成するか、又はそのような表面を忠実に近似す
るようなものとなっている。取付けるときに係合する壁と取外すときに係合する
壁、及び、凹部のその他の表面は、多少正の値を有する抜きしろ角（ｄｒａｆｔ
ａｎｇｌｅ）を含むように形成する。すなわち、凹部の底部から上部に向けて
多少広がるようにすることもできる。一例として、正の値を有する抜きしろ角（
ｄｒａｆｔ ａｎｇｌｅ）であって最大約６°までのものは各種の用途において
本システムによるトルク伝達能力に悪影響を及ぼすようなものではないはずであ
る。この凹部の底は、円錐状の形状をした底壁２８により画成されることもある
。各々の翼の半径に沿って外側に近い端は、この翼の壁であって取付けるときに
係合する壁（取付け側の壁）３２と取外すときに係合する壁（取外し側の壁）２
６との間において滑らかな曲面を描いて移行できるような形状となっている。こ
の場合の凹部には、１つの翼２２の取付けるときに係合する壁２４と、その翼の
隣の翼の取外すときに係合する壁２６との間において過渡部分用の内部壁３２が
含まれることもある。本発明によるものは、多様な形状をして、ネジ山付留め具
に組み込むことが可能であり、このような形状の中には、例えば、取付け側の壁
２４又は取外し側の壁２６のいずれか一方にのみスパイラル状の形状を有する部
分が具備されているような凹部もある。
シャンク１２の他方の端部に形成された凹部１８を有する頭部１６とを有するネ
ジ山付留め具１０が例示的に示されている。この頭部１６は、従来型の２段式鍛
造機型の頭部作成機により作成することもできるが、その場合には、留め具を作
成することとなるワイヤ又はその他の材料の端部をこの頭部作成機（ｈｅａｄｅ
ｒ ｍａｃｈｉｎｅ）のダイスの中に支持させて、その頭部側の端部に衝撃を加
えるのであるが、このとき、パンチ具でもって最初にたたくとそれによって頭部
の一部が形成され、次に、仕上げ用パンチ具でたたくとそれによって凹部が完成
される。凹部１８は、中央部２０と、外側に向かって放射状に延びる複数の耳た
ぶ状のもの（翼）２０とを有しているように図示されている。図１の実施態様に
おける凹部は、その翼２０の各々が、取付けるときに係合する壁（取付けるとき
に力が加わる壁）２４（この場合、右利き用にネジ山１４が付いていることを前
提としている）と取外すときに係合する壁２６とを有するように形成されている
。この場合の取付けるときに係合する壁２４と取外すときに係合する壁（取外す
ときに力が加わる壁）２６とは、好ましくはほぼ垂直になっていて、ネジの長軸
に対して平行な円筒状の表面を画成するか、又はそのような表面を忠実に近似す
るようなものとなっている。取付けるときに係合する壁と取外すときに係合する
壁、及び、凹部のその他の表面は、多少正の値を有する抜きしろ角（ｄｒａｆｔ
ａｎｇｌｅ）を含むように形成する。すなわち、凹部の底部から上部に向けて
多少広がるようにすることもできる。一例として、正の値を有する抜きしろ角（
ｄｒａｆｔ ａｎｇｌｅ）であって最大約６°までのものは各種の用途において
本システムによるトルク伝達能力に悪影響を及ぼすようなものではないはずであ
る。この凹部の底は、円錐状の形状をした底壁２８により画成されることもある
。各々の翼の半径に沿って外側に近い端は、この翼の壁であって取付けるときに
係合する壁（取付け側の壁）３２と取外すときに係合する壁（取外し側の壁）２
６との間において滑らかな曲面を描いて移行できるような形状となっている。こ
の場合の凹部には、１つの翼２２の取付けるときに係合する壁２４と、その翼の
隣の翼の取外すときに係合する壁２６との間において過渡部分用の内部壁３２が
含まれることもある。本発明によるものは、多様な形状をして、ネジ山付留め具
に組み込むことが可能であり、このような形状の中には、例えば、取付け側の壁
２４又は取外し側の壁２６のいずれか一方にのみスパイラル状の形状を有する部
分が具備されているような凹部もある。
【００１８】 図２には、図１に図示されたように複数の翼の形をしたスパイラル状の凹部と
係合するような形状のドライバー３４が図示されている。このドライバー３４に
は、シャンク（ｓｈａｎｋ）３６と、このシャンク３６の端部に形成された尖端
部であって複数の翼状のものを有する尖端部３８が含まれている。この尖端部３
８には、複数の翼４０が放射状に延びるときの根本の部分になる中央部４２が含
まれている。この場合のドライバーの端部壁４２は、円錐状又はその他の形状に
形成されることもある。好ましくは、この端部壁４２は、ドライバー３４が凹部
１８の中に充分着座したときには、この端部壁４２の一部とこの凹部の底壁２８
との間において多少のクリアランスが残るような形状となっている。この翼の各
々は、取付け側の壁４６と取外し側の壁４８とを有しているとも見なすことがで
きる。
係合するような形状のドライバー３４が図示されている。このドライバー３４に
は、シャンク（ｓｈａｎｋ）３６と、このシャンク３６の端部に形成された尖端
部であって複数の翼状のものを有する尖端部３８が含まれている。この尖端部３
８には、複数の翼４０が放射状に延びるときの根本の部分になる中央部４２が含
まれている。この場合のドライバーの端部壁４２は、円錐状又はその他の形状に
形成されることもある。好ましくは、この端部壁４２は、ドライバー３４が凹部
１８の中に充分着座したときには、この端部壁４２の一部とこの凹部の底壁２８
との間において多少のクリアランスが残るような形状となっている。この翼の各
々は、取付け側の壁４６と取外し側の壁４８とを有しているとも見なすことがで
きる。
【００１９】 全ての用途ではないにしても、殆ど全ての用途においては、複数の翼部を有す
る凹部とドライバーが使用されることが想定されてはいるが、本発明の原理は、
図３と図４とにおいて概念的に示され、かつ、誇大されて示されるように、１つ
の単純化された耳たぶのような実施態様を参照しながら図示され、かつ、理解さ
れるであろう。この場合のネジの頭部１６には、ここではその平面図が示されて
いるが、取付側の壁２４Ａと取外し側の壁２６Ａ（右利き用のネジ山付留め具を
想定するとして）とを画成する耳たぶ状の凹部１８Ａが１つ具備されている。説
明を簡単にするために、この取外し側の壁２６はスパイラル状の形となるように
形成されており、この場合には、留め具の軸４４に垂直な平面と交差する部分が
１つのスパイラルを画成するようになっている。この取付け側の壁２４Ａは、ほ
ぼ平坦で、始点からこのスパイラルの外側に近い端に向かって半径にほぼ沿って
延びているように図示されている。ドライバー３４Ａは、留め具の軸４４に対し
て垂直な平面に沿ってその留め具の頭部１６の上部表面における断面が図示され
ている。単純化された１つの耳たぶ状のドライバー３４Ａは、取付け側の壁４６
Ａと取外し側の壁１８Ａとを有し、これらの壁が共に、その断面形状は凹部１８
Ａの取付け側の壁２４Ａと取外し側の壁２６Ａとに基本的に同じであると見なす
こともできる。ドライバー３４Ａの取外し側の壁４８Ａは、凹部２６Ａのスパイ
ラルと実質的に同じスパイラルを画成するように形成されている。凹部により画
成された輪郭の中に受け入れられたドライバー３４Ａの少なくとも尖端部の部分
だけでも、凹部の対応する壁と平行になるような方向に向いた壁を有する。ドラ
イバーは、凹部に対して、凹部の中に着座したときにはドライバーと凹部との相
互に対応する取付け側の双方の壁の間にほぼ均一なクリアランス５０が存在する
ような大きさになっている。凹部とドライバーとの間のクリアランス５０は、凹
部の中に例えば、汚染物質があったり、腐食があったり等の場合を含むような多
様な操作条件の下でもドライバーが凹部の中に容易に挿入したり凹部から容易に
取外したりすることができるように余裕のあるものであって、かつそのようなも
のを選択しなければならない。
る凹部とドライバーが使用されることが想定されてはいるが、本発明の原理は、
図３と図４とにおいて概念的に示され、かつ、誇大されて示されるように、１つ
の単純化された耳たぶのような実施態様を参照しながら図示され、かつ、理解さ
れるであろう。この場合のネジの頭部１６には、ここではその平面図が示されて
いるが、取付側の壁２４Ａと取外し側の壁２６Ａ（右利き用のネジ山付留め具を
想定するとして）とを画成する耳たぶ状の凹部１８Ａが１つ具備されている。説
明を簡単にするために、この取外し側の壁２６はスパイラル状の形となるように
形成されており、この場合には、留め具の軸４４に垂直な平面と交差する部分が
１つのスパイラルを画成するようになっている。この取付け側の壁２４Ａは、ほ
ぼ平坦で、始点からこのスパイラルの外側に近い端に向かって半径にほぼ沿って
延びているように図示されている。ドライバー３４Ａは、留め具の軸４４に対し
て垂直な平面に沿ってその留め具の頭部１６の上部表面における断面が図示され
ている。単純化された１つの耳たぶ状のドライバー３４Ａは、取付け側の壁４６
Ａと取外し側の壁１８Ａとを有し、これらの壁が共に、その断面形状は凹部１８
Ａの取付け側の壁２４Ａと取外し側の壁２６Ａとに基本的に同じであると見なす
こともできる。ドライバー３４Ａの取外し側の壁４８Ａは、凹部２６Ａのスパイ
ラルと実質的に同じスパイラルを画成するように形成されている。凹部により画
成された輪郭の中に受け入れられたドライバー３４Ａの少なくとも尖端部の部分
だけでも、凹部の対応する壁と平行になるような方向に向いた壁を有する。ドラ
イバーは、凹部に対して、凹部の中に着座したときにはドライバーと凹部との相
互に対応する取付け側の双方の壁の間にほぼ均一なクリアランス５０が存在する
ような大きさになっている。凹部とドライバーとの間のクリアランス５０は、凹
部の中に例えば、汚染物質があったり、腐食があったり等の場合を含むような多
様な操作条件の下でもドライバーが凹部の中に容易に挿入したり凹部から容易に
取外したりすることができるように余裕のあるものであって、かつそのようなも
のを選択しなければならない。
【００２０】 図４は、図３のドライバーと凹部を概念的に図示したものであって、ドライバ
ーが反時計回りに回転させられて、ドライバーの取外し側のスパイラル状の壁４
８Ａが、この壁とほぼ平行な壁であって凹部のスパイラル状の壁２６Ａと係合す
るようになったところが示されている。図４を見ると、ドライバーが回転させら
れてそのスパイラル状の表面が凹部のそれと係合するようになったときはドライ
バーの取外し側のスパイラル状の壁と凹部の取外し側のスパイラル状の壁との間
のギャップ５０は完全に吸収されるが、そのときには、ドライバーの取付け側の
スパイラル状の壁と凹部の取付け側のスパイラル状の壁との間のギャップ５２が
大きくなって、ドライバーが凹部と完全に係合するようにこのドライバーを回転
させるために必要な回転量に相当な角度θを画成する。従って、ドライバーがこ
のスパイラルの半径が減少する方向に回転させられるにつれて、クリアランス５
０が無くなって、スパイラル状の双方の壁が広い表面の領域に亘って完全に係合
することとなる。本発明に従えば、スパイラル状の曲線は、大きなトルクが伝達
できるように選択され、かつ、そのような方向を向いている。理想的にはドライ
バーのスパイラル状になった表面の全体が凹部のスパイラル状の表面の全体と、
その表面の部分のほぼ全域に亘って同時に係合する。このように係合すれば大き
な応力集中の起こる点が発生することが回避されて、加えられた荷重が広範囲か
つ均一に分散される。
ーが反時計回りに回転させられて、ドライバーの取外し側のスパイラル状の壁４
８Ａが、この壁とほぼ平行な壁であって凹部のスパイラル状の壁２６Ａと係合す
るようになったところが示されている。図４を見ると、ドライバーが回転させら
れてそのスパイラル状の表面が凹部のそれと係合するようになったときはドライ
バーの取外し側のスパイラル状の壁と凹部の取外し側のスパイラル状の壁との間
のギャップ５０は完全に吸収されるが、そのときには、ドライバーの取付け側の
スパイラル状の壁と凹部の取付け側のスパイラル状の壁との間のギャップ５２が
大きくなって、ドライバーが凹部と完全に係合するようにこのドライバーを回転
させるために必要な回転量に相当な角度θを画成する。従って、ドライバーがこ
のスパイラルの半径が減少する方向に回転させられるにつれて、クリアランス５
０が無くなって、スパイラル状の双方の壁が広い表面の領域に亘って完全に係合
することとなる。本発明に従えば、スパイラル状の曲線は、大きなトルクが伝達
できるように選択され、かつ、そのような方向を向いている。理想的にはドライ
バーのスパイラル状になった表面の全体が凹部のスパイラル状の表面の全体と、
その表面の部分のほぼ全域に亘って同時に係合する。このように係合すれば大き
な応力集中の起こる点が発生することが回避されて、加えられた荷重が広範囲か
つ均一に分散される。
【００２１】 図３と図４の誇大的に図示された単一の耳たぶ状のものの概念図においては、
この場合のスパイラルは、図４の中の５４で示された始点から図４の中の５６で
示された終点まで連続的に延びている。本発明に従えば、ドライバーと凹部との
双方が噛み合う面は、このスパイラルの終点により近く配置された部分よりもそ
の始点により近く配置された部分に適合するようになっているが、この始点によ
り近く配置された部分は、加えられた力のより多くの部分を、留め具を前進させ
る（駆動させる）ためにプラスにはならないような半径方向に沿って外向きの力
ではなく、トルクとして伝達するからである。従って、図４から判るように、ス
パイラルの始点により近く配置された部分、例えば５８で示されたような部分は
、６０で示されたような部分であってスパイラルの終点により近く配置された部
分よりも加えられた力のより大きな部分を伝達して、そのトルクでもって留め具
を回転させることとなるが、６０で示されたような部分においては、この加えら
れた力の実質的により小さな成分（力の成分）がトルクとなる。本発明の１つの
重要な点は、スパイラル状の形状となった壁は、始点に近い領域がより多く使用
されるようになっていることである。従って、実際に使う場合には、本発明に従
って作成された留め具には、５８で示されたスパイラルの部分が含まれていて、
６０で示された部分は使用されるべきではない。
この場合のスパイラルは、図４の中の５４で示された始点から図４の中の５６で
示された終点まで連続的に延びている。本発明に従えば、ドライバーと凹部との
双方が噛み合う面は、このスパイラルの終点により近く配置された部分よりもそ
の始点により近く配置された部分に適合するようになっているが、この始点によ
り近く配置された部分は、加えられた力のより多くの部分を、留め具を前進させ
る（駆動させる）ためにプラスにはならないような半径方向に沿って外向きの力
ではなく、トルクとして伝達するからである。従って、図４から判るように、ス
パイラルの始点により近く配置された部分、例えば５８で示されたような部分は
、６０で示されたような部分であってスパイラルの終点により近く配置された部
分よりも加えられた力のより大きな部分を伝達して、そのトルクでもって留め具
を回転させることとなるが、６０で示されたような部分においては、この加えら
れた力の実質的により小さな成分（力の成分）がトルクとなる。本発明の１つの
重要な点は、スパイラル状の形状となった壁は、始点に近い領域がより多く使用
されるようになっていることである。従って、実際に使う場合には、本発明に従
って作成された留め具には、５８で示されたスパイラルの部分が含まれていて、
６０で示された部分は使用されるべきではない。
【００２２】 以下により詳細に述べるように、スパイラル状の表面は、ドライバーから留め
具に加えられたトルクの大部分が、半径に沿って外向きに向かった力を加えるの
ではなく、留め具を回転させるために役立つように、ネジの長軸４４に対して配
向されている。この図に示されるように、取外すときの場合の方向に伝達される
トルクは、取付けるときの場合の方向（時計回りの方向）に加えられるものより
大きくなる。本発明に従えば、このスパイラル状の面の向きは、留め具の特定の
用途に応じて、取付けるときのトルク能力と取外すときのトルク能力との間で所
定の比率が得られるように変化させることもある。
具に加えられたトルクの大部分が、半径に沿って外向きに向かった力を加えるの
ではなく、留め具を回転させるために役立つように、ネジの長軸４４に対して配
向されている。この図に示されるように、取外すときの場合の方向に伝達される
トルクは、取付けるときの場合の方向（時計回りの方向）に加えられるものより
大きくなる。本発明に従えば、このスパイラル状の面の向きは、留め具の特定の
用途に応じて、取付けるときのトルク能力と取外すときのトルク能力との間で所
定の比率が得られるように変化させることもある。
【００２３】 図５は、極座標を使って図示したものであって、この中には、本発明において
使用される望ましい特徴を有する理想的なスパイラルが図示されており、この場
合、このスパイラルはネジ山付留め具の長軸に対する回転軸であって、かつ、例
えば、角度θまで回転させられると、それが回転していないスパイラルに対して
平行で、かつ、それから離れた状態を保つようになっている。図５に示されてい
るように、Ａで示された位置の理想的なスパイラルは、Ｂで示された位置まで角
度θ分だけ回転させられると、Ａで示された位置のスパイラルと平行な状態を保
ったままであっても、Ｃで示されたギャップ分だけＡで示された位置から離れる
こととなる。このギャップＣの大きさは、この回転角θが増大するにつれて増大
するが、ある与えられた角度θに対しては、このギャップＣは、このスパイラル
の全長に亘って一定となる。このギャップの大きさが一定の場合のスパイラル状
のギャップは、極座標を使って表すと、下記の式により画成される。
使用される望ましい特徴を有する理想的なスパイラルが図示されており、この場
合、このスパイラルはネジ山付留め具の長軸に対する回転軸であって、かつ、例
えば、角度θまで回転させられると、それが回転していないスパイラルに対して
平行で、かつ、それから離れた状態を保つようになっている。図５に示されてい
るように、Ａで示された位置の理想的なスパイラルは、Ｂで示された位置まで角
度θ分だけ回転させられると、Ａで示された位置のスパイラルと平行な状態を保
ったままであっても、Ｃで示されたギャップ分だけＡで示された位置から離れる
こととなる。このギャップＣの大きさは、この回転角θが増大するにつれて増大
するが、ある与えられた角度θに対しては、このギャップＣは、このスパイラル
の全長に亘って一定となる。このギャップの大きさが一定の場合のスパイラル状
のギャップは、極座標を使って表すと、下記の式により画成される。
【式１】 ここで、 θ＝回転軸から測ったときの距離ｒのところにおいて交差する放射状の線の
回転角（ラジアンで測定したときの回転角） 距離： Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったもの R＝回転角度がθのところにおけるスパイラルの半径であって、回転軸から
測定したときのもの
回転角（ラジアンで測定したときの回転角） 距離： Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったもの R＝回転角度がθのところにおけるスパイラルの半径であって、回転軸から
測定したときのもの
【００２４】 上述のことから、一定の幅を有するギャップがスパイラル状になったものが具
備されたドライバーが形成されて、そのドライバーが回転させられて凹部のスパ
イラル状の壁と係合すると、このドライバーの取付け側のスパイラル状の壁は、
凹部の対応する取付け側のスパイラル状の壁と完全に、かつ、一斉に係合する（
噛み合う）。図４に関連して上述したように、図５の極座標で表した図には、ス
パイラルが回転させられたときの双方の位置の間に発生するギャップの幅が一定
で、２つのスパイラルが相互に平行であると見なせるような理想的なスパイラル
を図示するためだけのものであることを理解されるべきである。
備されたドライバーが形成されて、そのドライバーが回転させられて凹部のスパ
イラル状の壁と係合すると、このドライバーの取付け側のスパイラル状の壁は、
凹部の対応する取付け側のスパイラル状の壁と完全に、かつ、一斉に係合する（
噛み合う）。図４に関連して上述したように、図５の極座標で表した図には、ス
パイラルが回転させられたときの双方の位置の間に発生するギャップの幅が一定
で、２つのスパイラルが相互に平行であると見なせるような理想的なスパイラル
を図示するためだけのものであることを理解されるべきである。
【００２５】 本発明に従えば、凹部の翼の取付け側の壁のスパイラル状の面（複数の面）に
は、そのスパイラルの始点５４の位置が凹部の中心軸４４から半径Ｒｉだけ半径
に沿って離れているように配置されている。本発明に従えば、この始点５４によ
り近い位置にある部分であって、スパイラル状の面の一部の部分は、この始点か
らより遠い位置に配置された部分よりも、加えられたトルクのより大きな部分を
ネジを回転させて駆動させるような方向に伝達する。ドライバーのスパイラル状
の面と、ドライバーが係合することのできる凹部とは、始点５４により近い位置
に配置されたスパイラルの部分に合致するようにこれらの面の形状を決めること
により、トルクを伝達する上で最も効果的となる。本発明に従えば、このような
力を伝達する壁は、図５の中のR＝１のところからＲ＝約３．５以下のところ（
６２により示された点）まで、より好ましくは、Ｒ＝１からＲ＝約２のところま
で延びるスパイラルの部分に合致するような曲面となっている。スパイラルの前
記両端の間の望ましい部分に対応する円弧の角度を見てみると、この角度は最大
限の場合には約１２５°であり、より好ましくは約９０°以下であり、最適なも
のは約４５°以下である。
は、そのスパイラルの始点５４の位置が凹部の中心軸４４から半径Ｒｉだけ半径
に沿って離れているように配置されている。本発明に従えば、この始点５４によ
り近い位置にある部分であって、スパイラル状の面の一部の部分は、この始点か
らより遠い位置に配置された部分よりも、加えられたトルクのより大きな部分を
ネジを回転させて駆動させるような方向に伝達する。ドライバーのスパイラル状
の面と、ドライバーが係合することのできる凹部とは、始点５４により近い位置
に配置されたスパイラルの部分に合致するようにこれらの面の形状を決めること
により、トルクを伝達する上で最も効果的となる。本発明に従えば、このような
力を伝達する壁は、図５の中のR＝１のところからＲ＝約３．５以下のところ（
６２により示された点）まで、より好ましくは、Ｒ＝１からＲ＝約２のところま
で延びるスパイラルの部分に合致するような曲面となっている。スパイラルの前
記両端の間の望ましい部分に対応する円弧の角度を見てみると、この角度は最大
限の場合には約１２５°であり、より好ましくは約９０°以下であり、最適なも
のは約４５°以下である。
【００２６】 図６及び図７は、力線図であって、ドライバーと凹部との係合した双方の壁の
曲面上の任意の点において作用している力の成分を図示したものである。図６は
、本発明の場合の１つの力線図を図示したものである。図６には、取外すときに
機能する壁４８Ｂが、曲面状の境界面６８に沿って、留め具の凹部を有する頭部
１６Ｂの取外すときに機能する壁２６Ｂと面対面の形で係合しているところが図
示されている。図６は、７０で示された反時計回りのトルクが、ネジの軸４４Ｂ
の回りに加えられたときの力のベクトルを概念的に示したものである。選択され
たある点７２においては、ドライバー３４Ｂは力７４を境界面６８に垂直な方向
に沿って凹部の面２６Ｂに加える。この垂直方向の力７４は、ネジにトルクだけ
を加える成分７６と、トルクではなく半径に沿って外向きの圧縮力を発生させる
成分７８とに分解される。更に、垂直の方向の力７４により、境界面６８の接線
方向８２に沿った方向を向いた摩擦力８０が発生する。この摩擦力８０は、外向
きの成分７８に対して反対向きになっていて相殺することとなる成分８６とに分
解される。この摩擦力８０とこの垂直方向の力７４との比率は、ネジの表面の滑
らかさ、ネジの潤滑性、ネジの材料等により当然のことながら変化する摩擦係数
に依存する。この摩擦係数は、例えば、約０．１から約０．４の間で変化するこ
ともあり、図６と図７とにおける力の分解図を作るに当たっては、０．４の摩擦
係数が採用されている。従って、図６は本発明の回転力を加える側の壁の形状と
回転力が加えられる壁の形状とにあっては、説明のために想定された大きな摩擦
係数の場合であっても、主に垂直方向の力の成分１０８によりトルクが発生する
。本発明を具現化した留め具によりトルクが伝達される能力は、この摩擦力のベ
クトル成分８４には、その影響が重要になる程度には全くもって左右されない。
曲面上の任意の点において作用している力の成分を図示したものである。図６は
、本発明の場合の１つの力線図を図示したものである。図６には、取外すときに
機能する壁４８Ｂが、曲面状の境界面６８に沿って、留め具の凹部を有する頭部
１６Ｂの取外すときに機能する壁２６Ｂと面対面の形で係合しているところが図
示されている。図６は、７０で示された反時計回りのトルクが、ネジの軸４４Ｂ
の回りに加えられたときの力のベクトルを概念的に示したものである。選択され
たある点７２においては、ドライバー３４Ｂは力７４を境界面６８に垂直な方向
に沿って凹部の面２６Ｂに加える。この垂直方向の力７４は、ネジにトルクだけ
を加える成分７６と、トルクではなく半径に沿って外向きの圧縮力を発生させる
成分７８とに分解される。更に、垂直の方向の力７４により、境界面６８の接線
方向８２に沿った方向を向いた摩擦力８０が発生する。この摩擦力８０は、外向
きの成分７８に対して反対向きになっていて相殺することとなる成分８６とに分
解される。この摩擦力８０とこの垂直方向の力７４との比率は、ネジの表面の滑
らかさ、ネジの潤滑性、ネジの材料等により当然のことながら変化する摩擦係数
に依存する。この摩擦係数は、例えば、約０．１から約０．４の間で変化するこ
ともあり、図６と図７とにおける力の分解図を作るに当たっては、０．４の摩擦
係数が採用されている。従って、図６は本発明の回転力を加える側の壁の形状と
回転力が加えられる壁の形状とにあっては、説明のために想定された大きな摩擦
係数の場合であっても、主に垂直方向の力の成分１０８によりトルクが発生する
。本発明を具現化した留め具によりトルクが伝達される能力は、この摩擦力のベ
クトル成分８４には、その影響が重要になる程度には全くもって左右されない。
【００２７】 図７は、力線図を示すものであって、図６の場合と同じものであるが、ここで
は点７２’において曲面状の境界６８’に対する接線８２’が、ネジの軸４４Ｂ
’から点７２’まで引っ張った半径に垂直により近くなるように配向されたドラ
イバー／凹部間の曲面状の境界領域６８’による影響が描かれている。このよう
な配置は、Ｂｒａｄｓｈａｗ特許第２，２２４８，６９５号に記載されたもので
あっても典型的なものとなっている。この図７と図６とを比較すると、従来技術
による形状においては、ベクトル成分７８’と８６’との間の長さの違いからも
判るとおり、ネジの頭部に対して、半径に沿って外向きの実質的により大きな荷
重が発生することとなり、かつ、従来技術による形状においては、トルクを発生
させるに当たって変動し、かつ、しばしば予想できない摩擦現象に主に左右され
る。従来技術においては摩擦に依存していたということは、摩擦による力の成分
８４’と力のの成分７６’とのそれぞれの相対的な大きさを比較することにより
明らかである。以上のことから、スパイラルの一部分に対する接線に直交する線
は、長軸からドライバーにより加えられた力がトルクとして留め具に伝達される
ときの程度の代表的な接点までの間に延びる半径と、ある角度をもって交差する
ことが判る。本出願人による発明においては、このような角度は、１７°以上で
あって、好ましくは実質的には１７°を超えるべきである。本発明の重要な目的
の中には、ネジの頭部に塑性変形や破壊を起こさせることなく、かつ、摩擦特性
に大きく依存することなく大きなトルクがドライバーから留め具に伝達できるよ
うな駆動システムを提供することがある。
は点７２’において曲面状の境界６８’に対する接線８２’が、ネジの軸４４Ｂ
’から点７２’まで引っ張った半径に垂直により近くなるように配向されたドラ
イバー／凹部間の曲面状の境界領域６８’による影響が描かれている。このよう
な配置は、Ｂｒａｄｓｈａｗ特許第２，２２４８，６９５号に記載されたもので
あっても典型的なものとなっている。この図７と図６とを比較すると、従来技術
による形状においては、ベクトル成分７８’と８６’との間の長さの違いからも
判るとおり、ネジの頭部に対して、半径に沿って外向きの実質的により大きな荷
重が発生することとなり、かつ、従来技術による形状においては、トルクを発生
させるに当たって変動し、かつ、しばしば予想できない摩擦現象に主に左右され
る。従来技術においては摩擦に依存していたということは、摩擦による力の成分
８４’と力のの成分７６’とのそれぞれの相対的な大きさを比較することにより
明らかである。以上のことから、スパイラルの一部分に対する接線に直交する線
は、長軸からドライバーにより加えられた力がトルクとして留め具に伝達される
ときの程度の代表的な接点までの間に延びる半径と、ある角度をもって交差する
ことが判る。本出願人による発明においては、このような角度は、１７°以上で
あって、好ましくは実質的には１７°を超えるべきである。本発明の重要な目的
の中には、ネジの頭部に塑性変形や破壊を起こさせることなく、かつ、摩擦特性
に大きく依存することなく大きなトルクがドライバーから留め具に伝達できるよ
うな駆動システムを提供することがある。
【００２８】 図８Ａから図８Ｅには、本発明を具現化しており、かつ、２つから６つの翼２
２Ａから翼２２Ｅを含む凹部付頭部を有する留め具が概念的に図示されている。
これらの実施態様においては、取外し側の輪郭（取外すときに力が加わる部分の
輪郭）をスパイラルの形にして、取付けるときの方向よりも取外すときの方向の
場合においてより大きなトルクが加わることができるようにその形状が決められ
ている。これらの概念的な説明図においては、取付け側の壁は、実質的に平坦な
ものとして図示されているが、このような取付け側の壁は、本発明に従ってスパ
イラル状の形状等を含めて、望ましいものであればどのような形状も採用できる
。
２Ａから翼２２Ｅを含む凹部付頭部を有する留め具が概念的に図示されている。
これらの実施態様においては、取外し側の輪郭（取外すときに力が加わる部分の
輪郭）をスパイラルの形にして、取付けるときの方向よりも取外すときの方向の
場合においてより大きなトルクが加わることができるようにその形状が決められ
ている。これらの概念的な説明図においては、取付け側の壁は、実質的に平坦な
ものとして図示されているが、このような取付け側の壁は、本発明に従ってスパ
イラル状の形状等を含めて、望ましいものであればどのような形状も採用できる
。
【００２９】 図９Ａから図９Ｄにおいては、取外すときの場合の方向と取付けるときの場合
の方向との双方において実質的に同一のトルクを発生させるようになった双方向
型のスパイラル状駆動システムに本発明を使用したところが図示されている。こ
れらの実施態様においては、１つ以上の翼の中の取外し側の壁と取付け側の壁と
はそれぞれに相互に反対の方向に向いたスパイラル状の輪郭が具備されていて、
取付けるときの方向と取外すときの方向との両方において、スパイラル状の輪郭
を有する壁であって駆動力が伝達される壁に特有の特徴が得られるようになって
いる。図９Ａから図９Ｄに図示された実施態様においては、翼の取付け側の壁と
取外し側の壁とは、実質的に相互の鏡像であることもある。
の方向との双方において実質的に同一のトルクを発生させるようになった双方向
型のスパイラル状駆動システムに本発明を使用したところが図示されている。こ
れらの実施態様においては、１つ以上の翼の中の取外し側の壁と取付け側の壁と
はそれぞれに相互に反対の方向に向いたスパイラル状の輪郭が具備されていて、
取付けるときの方向と取外すときの方向との両方において、スパイラル状の輪郭
を有する壁であって駆動力が伝達される壁に特有の特徴が得られるようになって
いる。図９Ａから図９Ｄに図示された実施態様においては、翼の取付け側の壁と
取外し側の壁とは、実質的に相互の鏡像であることもある。
【００３０】 図１０Ａと図１０Ｂには、複数の翼を有する駆動システムが図示されており、
この中では、翼（この場合、説明のために３つのものが図示されている）は、取
付けるときの方向と取外すときの方向の双方のために駆動力を伝達するスパイラ
ル状の壁を有するが、この場合、それぞれの翼の中の駆動力を伝達する壁の１つ
は、その他のものよりもより大きなトルク能力を有するものとなっている。図１
０Ａと図１０Ｂに図示された実施態様により、取外すときの方向により大きなト
ルク能力が得られるが、この理由は、取外すときに駆動力を伝達する壁の場合は
、取付けるときに駆動力を伝達する壁の場合よりも弧の長さがより長くなり、そ
れに対応する領域もより大きくなるからである。取外すときの方向においては、
より大きな表面領域に亘って力が加えられるので、そのような方向により大きな
トルクが加えられることになる。
この中では、翼（この場合、説明のために３つのものが図示されている）は、取
付けるときの方向と取外すときの方向の双方のために駆動力を伝達するスパイラ
ル状の壁を有するが、この場合、それぞれの翼の中の駆動力を伝達する壁の１つ
は、その他のものよりもより大きなトルク能力を有するものとなっている。図１
０Ａと図１０Ｂに図示された実施態様により、取外すときの方向により大きなト
ルク能力が得られるが、この理由は、取外すときに駆動力を伝達する壁の場合は
、取付けるときに駆動力を伝達する壁の場合よりも弧の長さがより長くなり、そ
れに対応する領域もより大きくなるからである。取外すときの方向においては、
より大きな表面領域に亘って力が加えられるので、そのような方向により大きな
トルクが加えられることになる。
【００３１】 本発明は、上述のようにギャップん幅が一定でスパイラル状になった場合にお
いて最も効率的に実施できるのであるが、従来技術によるものよりも顕著な長所
を提供しつつもギャップが実質的に一定のスパイラルであるような最も好ましい
ものから多少変化したスパイラルを具備するシステムも提供可能である。図１１
Ａと図１１Ｂとは、このような凹部とドライバー３４Ｆの一例を図示したもので
あって、この場合には、この凹部には４つの翼２２Ｆが含まれており、それらの
各々がギャップ幅の一定なスパイラルを有するようになった取外すときに駆動力
を伝達する壁２６Ｆと、ドライバーから凹部に伝達される力の大部分のものをト
ルクが発生する方向に向かわせるように配向された形状であって異なるスパイラ
ル形状を有する取付けるときに駆動力が伝達される壁２４Ｆとを有する。ドライ
バーの翼と凹部の翼のそれぞれの取付け側の面と取外し側の面との過渡領域９０
、９０’、９２、９２’は弧状の形を有するように形成することもできる。これ
らのいずれの実施態様においても、駆動力が伝達されるドライバーの表面と凹部
のそれとの間において、特定の用途に適した充分に余裕のあるクリアランスが提
供されることが好ましい。ドライバーの表面により画成された輪郭と凹部の内側
の輪郭との間の大きなクリアランスにより、点接触又は線接触する箇所に大きな
応力集中が起こることが助長される従来技術によるシステムとは異なり、本発明
においては、このような余裕のあるクリアランスによっても実質的に影響を受け
ないのであるが、その理由はドライバーのスパイラル状になった表面が、クリア
ランス角度θ分だけ回転させられて、それに対応して噛み合う凹部のスパイラル
状の表面と係合するときに、このクリアランスは均一的に吸収されるからである
。一例として、ドライバーの外側の輪郭と凹部の内側の輪郭との間においてその
全周に亘って存在する０．００２インチ（０．００５ｃｍ）から約０．００４イ
ンチ（約０．０１ｃｍ）のオーダーのクリアランス用ギャップは、このシステム
のトルク能力に顕著な悪影響を及ぼさないはずである。
いて最も効率的に実施できるのであるが、従来技術によるものよりも顕著な長所
を提供しつつもギャップが実質的に一定のスパイラルであるような最も好ましい
ものから多少変化したスパイラルを具備するシステムも提供可能である。図１１
Ａと図１１Ｂとは、このような凹部とドライバー３４Ｆの一例を図示したもので
あって、この場合には、この凹部には４つの翼２２Ｆが含まれており、それらの
各々がギャップ幅の一定なスパイラルを有するようになった取外すときに駆動力
を伝達する壁２６Ｆと、ドライバーから凹部に伝達される力の大部分のものをト
ルクが発生する方向に向かわせるように配向された形状であって異なるスパイラ
ル形状を有する取付けるときに駆動力が伝達される壁２４Ｆとを有する。ドライ
バーの翼と凹部の翼のそれぞれの取付け側の面と取外し側の面との過渡領域９０
、９０’、９２、９２’は弧状の形を有するように形成することもできる。これ
らのいずれの実施態様においても、駆動力が伝達されるドライバーの表面と凹部
のそれとの間において、特定の用途に適した充分に余裕のあるクリアランスが提
供されることが好ましい。ドライバーの表面により画成された輪郭と凹部の内側
の輪郭との間の大きなクリアランスにより、点接触又は線接触する箇所に大きな
応力集中が起こることが助長される従来技術によるシステムとは異なり、本発明
においては、このような余裕のあるクリアランスによっても実質的に影響を受け
ないのであるが、その理由はドライバーのスパイラル状になった表面が、クリア
ランス角度θ分だけ回転させられて、それに対応して噛み合う凹部のスパイラル
状の表面と係合するときに、このクリアランスは均一的に吸収されるからである
。一例として、ドライバーの外側の輪郭と凹部の内側の輪郭との間においてその
全周に亘って存在する０．００２インチ（０．００５ｃｍ）から約０．００４イ
ンチ（約０．０１ｃｍ）のオーダーのクリアランス用ギャップは、このシステム
のトルク能力に顕著な悪影響を及ぼさないはずである。
【００３２】 凹部の深さは、ネジの頭部とシャンクの形状と寸法、留め具を作るときの材料
、更には、凹部の他の部分の寸法に左右されることもある。この深さは、ネジの
頭部の強度が充分に維持されるように選択しなければならなく、このことは特に
、１００°の平坦頭部を有するネジ７１の場合においては、比較的奥行きの小さ
な平坦な頭部となっているために、頭部とシャンクとの間の境界領域の強度が弱
体化する前まで凹部が入り込むだけの材料が殆ど残らないのが典型的である。凹
部の深さが浅くても、ドライバーと凹部との間の広い表面領域における接触の結
果得られる増大したトルク能力を提供するために本発明が使用されたような場合
には、このような平坦な頭部を有するネジの場合であっても、そのネジの頭部の
強度を弱体化することなく大きな前進回転トルクが達成できることがある。
、更には、凹部の他の部分の寸法に左右されることもある。この深さは、ネジの
頭部の強度が充分に維持されるように選択しなければならなく、このことは特に
、１００°の平坦頭部を有するネジ７１の場合においては、比較的奥行きの小さ
な平坦な頭部となっているために、頭部とシャンクとの間の境界領域の強度が弱
体化する前まで凹部が入り込むだけの材料が殆ど残らないのが典型的である。凹
部の深さが浅くても、ドライバーと凹部との間の広い表面領域における接触の結
果得られる増大したトルク能力を提供するために本発明が使用されたような場合
には、このような平坦な頭部を有するネジの場合であっても、そのネジの頭部の
強度を弱体化することなく大きな前進回転トルクが達成できることがある。
【００３３】 本発明のドライバーと凹部とは、従来の２段階式鍛造型の頭部作成機により製
造することができる。このときのパンチ具は、図２に図示されているように、本
体部とドライバーの形状にほぼ一致して対応する尖端部とが含まれるように形成
するのが典型的である。完全に垂直な壁を有する凹部を製造するときの潜在的な
困難のために、正確に垂直な壁を作ろうと目論んでも、凹部の壁には正の値とな
る抜きしろ角が多少の角度、多分１°のオーダーの角度で発生することがある。
このようなわずかなテーパにより、スパイラル状の形状を有する駆動システムの
性能が顕著に影響されるようなことはないはずである。更に、凹部が、これより
も大きな正の値の抜きしろ角を意図的に有するようにすることも望ましく、例え
ば、本発明の利点を大幅に減少させることなく、壁の抜きしろ角を約５°から約
６°まで増大させることも可能である。パンチ具は、例えば、ホビング・ダイス
（ｈｏｂｂｉｎｇ ｄｉｅｓ）を使用するなどのパンチ具製造用の従来技術に従
って形成することができる。本発明に従ったドライバーも、従来の技術、例えば
、１つ以上の形の整えられたダイスでもって、未加工のドライバーを鍛造して望
ましい形状をした翼部を形成する方法とか、特別な形状をしたフライスを使用し
てドライバーの先を切削加工する方法等により製造することができる。
造することができる。このときのパンチ具は、図２に図示されているように、本
体部とドライバーの形状にほぼ一致して対応する尖端部とが含まれるように形成
するのが典型的である。完全に垂直な壁を有する凹部を製造するときの潜在的な
困難のために、正確に垂直な壁を作ろうと目論んでも、凹部の壁には正の値とな
る抜きしろ角が多少の角度、多分１°のオーダーの角度で発生することがある。
このようなわずかなテーパにより、スパイラル状の形状を有する駆動システムの
性能が顕著に影響されるようなことはないはずである。更に、凹部が、これより
も大きな正の値の抜きしろ角を意図的に有するようにすることも望ましく、例え
ば、本発明の利点を大幅に減少させることなく、壁の抜きしろ角を約５°から約
６°まで増大させることも可能である。パンチ具は、例えば、ホビング・ダイス
（ｈｏｂｂｉｎｇ ｄｉｅｓ）を使用するなどのパンチ具製造用の従来技術に従
って形成することができる。本発明に従ったドライバーも、従来の技術、例えば
、１つ以上の形の整えられたダイスでもって、未加工のドライバーを鍛造して望
ましい形状をした翼部を形成する方法とか、特別な形状をしたフライスを使用し
てドライバーの先を切削加工する方法等により製造することができる。
【図１】 図１は、頭部が平坦になったネジであって、本発明に従った凹部を有するネジ
を一例として図示したものである。
を一例として図示したものである。
【図２】 図２は、本発明に従ったドライバーであって、図１に図示されたネジの凹部と
係合することができるようなドライバーを一例として図示したものである。
係合することができるようなドライバーを一例として図示したものである。
【図３】 図３は、ネジの頭部であって、説明を簡便にするために、本発明に従ったもの
で、耳たぶのようになった単純なスパイラル状の凹部を１つだけ有する頭部が、
その凹部の中に入ったドライバーの断面が図示されたものと一緒になっているよ
うなネジ頭部の上面図である。
で、耳たぶのようになった単純なスパイラル状の凹部を１つだけ有する頭部が、
その凹部の中に入ったドライバーの断面が図示されたものと一緒になっているよ
うなネジ頭部の上面図である。
【図４】 図４は、図３と同様な説明用の図であって、この図では、ドライバーがネジに
対して回転されてこのドライバーのスパイラル状の面とこの凹部のスパイラル状
の面とが係合するようになっている。
対して回転されてこのドライバーのスパイラル状の面とこの凹部のスパイラル状
の面とが係合するようになっている。
【図５】 図５は、本発明に従って、相互に係合することのできるドライバーの壁と凹部
の壁との最も好ましい形状を画成するスパイラル状のギャップであって、一定の
幅のギャップがスパイラル状になっているものを極座標を用いて概念的に図示し
た図である。
の壁との最も好ましい形状を画成するスパイラル状のギャップであって、一定の
幅のギャップがスパイラル状になっているものを極座標を用いて概念的に図示し
た図である。
【図６】 図６は、挿入されたドライバーにより留め具にトルクが加えられたときに、本
発明のドライバーと凹部との間に発生する力のバランスを図示する力線図である
。
発明のドライバーと凹部との間に発生する力のバランスを図示する力線図である
。
【図７】 図７は、図６と同様な力線図であって、本システムの設計がドライバーと凹部
との間に発生する摩擦による係合に依存しているような従来技術によるドライバ
ーと凹部との間に発生する力を分解した力線を示す図である。
との間に発生する摩擦による係合に依存しているような従来技術によるドライバ
ーと凹部との間に発生する力を分解した力線を示す図である。
【図８】 図８Ａから図８Ｅまでの図は、翼状の凹部を複数有する留め具頭部を概念的に
示す上面図であって、これらの図の場合には、スパイラル状の輪郭を有する凹部
の壁は反時計回りに回転させられたドライバーにより係合できるようになってい
る。
示す上面図であって、これらの図の場合には、スパイラル状の輪郭を有する凹部
の壁は反時計回りに回転させられたドライバーにより係合できるようになってい
る。
【図９】 図９Ａから図９Ｄまでの図は、スパイラルの形を有する凹部の形状であって取
付けるときに力が加わる壁と取外すときに力が加わる壁とを有する翼を複数有し
て、このような壁の各々がスパイラル状の形状を有しているような凹部の形状を
概念的に示す図である。
付けるときに力が加わる壁と取外すときに力が加わる壁とを有する翼を複数有し
て、このような壁の各々がスパイラル状の形状を有しているような凹部の形状を
概念的に示す図である。
【図１０】 図１０Ａは、本発明に従った凹部を有するネジを概念的に示す上面図であって
、この図の場合には、ネジの翼は時計回りの（取付けるときの）方向の場合より
も反時計回りの（取外すときの）方向の場合の方がより大きなトルクを発生させ
るようになったスパイラル状の壁であって、この場合にはその形状が非対称にな
っている取付け用のスパイラル状の壁と取外し用のスパイラル状の壁とが具備さ
れており、更に、ドライバーは、その断面だけが図示されている。 図１０Ｂは、図１０Ａのネジとドライバーを図示したものであり、この図の場
合には、ドライバーは反時計回りであって、取外す方向に回転されており、ドラ
イバーと凹部との取外し用のスパイラル状の壁の双方が係合しているところを示
している。
、この図の場合には、ネジの翼は時計回りの（取付けるときの）方向の場合より
も反時計回りの（取外すときの）方向の場合の方がより大きなトルクを発生させ
るようになったスパイラル状の壁であって、この場合にはその形状が非対称にな
っている取付け用のスパイラル状の壁と取外し用のスパイラル状の壁とが具備さ
れており、更に、ドライバーは、その断面だけが図示されている。 図１０Ｂは、図１０Ａのネジとドライバーを図示したものであり、この図の場
合には、ドライバーは反時計回りであって、取外す方向に回転されており、ドラ
イバーと凹部との取外し用のスパイラル状の壁の双方が係合しているところを示
している。
【図１１】 図１１Ａは、翼を複数有する凹部の具備されたネジと翼を複数有するドライバ
ーとを概念的に示す上面図であり、この図の場合には、１つの方向に回転すると
きのネジとドライバーとの係合可能な面は、一定の幅のギャップを有するスパイ
ラル状の形状に形成されて、この場合に想定される駆動するときの面はこれとは
異なるスパイラル状の形状となり、この図は更に、取付けるときのドライバーの
壁が回転させられて凹部の取付け側の壁と係合したところを図示している。 図１１Ｂは、図１１Ａと同様な説明図であるが、この場合には、ドライバーは
ネジ山付留め具の頭部に対して反時計回りに回転させられて、ドライバーと凹部
との間に一定の幅のギャップを形成させるスパイラル状の双方の表面を相互に噛
み合わせたところが図示されている。
ーとを概念的に示す上面図であり、この図の場合には、１つの方向に回転すると
きのネジとドライバーとの係合可能な面は、一定の幅のギャップを有するスパイ
ラル状の形状に形成されて、この場合に想定される駆動するときの面はこれとは
異なるスパイラル状の形状となり、この図は更に、取付けるときのドライバーの
壁が回転させられて凹部の取付け側の壁と係合したところを図示している。 図１１Ｂは、図１１Ａと同様な説明図であるが、この場合には、ドライバーは
ネジ山付留め具の頭部に対して反時計回りに回転させられて、ドライバーと凹部
との間に一定の幅のギャップを形成させるスパイラル状の双方の表面を相互に噛
み合わせたところが図示されている。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１２月３日（１９９９．１２．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【式１】 θ＝回転軸からRの距離にあるところで上記により規定される曲線と交差す
る放射状の線の回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの R＝回転角がθのところにおけるスパイラルの半径であって、回転軸から測
定したときのもの
る放射状の線の回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの R＝回転角がθのところにおけるスパイラルの半径であって、回転軸から測
定したときのもの
【式１】 ここで、 θ＝回転軸からＲの距離のところにおいて上式による曲線を横切る放射状の
線の回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θのところにおけるスパイラルの半径であって、これも回転軸か
ら測ったもの
線の回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θのところにおけるスパイラルの半径であって、これも回転軸か
ら測ったもの
【式１】 ここで、 θ＝回転軸からＲの距離の点において前式による曲線を横切る放射状の線の
回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θの点におけるスパイラルの半径であって、これも回転軸から測
ったもの
回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θの点におけるスパイラルの半径であって、これも回転軸から測
ったもの
【式１】 ここで、 θ＝回転軸からＲの距離の点において前式による曲線を横切る放射状の線の
回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θの点におけるスパイラルの半径であって、これも回転軸から測
ったもの
回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θの点におけるスパイラルの半径であって、これも回転軸から測
ったもの
【式１】 ここで、 θ＝回転軸からＲの距離の点において前式による曲線を横切る放射状の線の
回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θの点におけるスパイラルの半径であって、これも回転軸から測
ったもの
回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θの点におけるスパイラルの半径であって、これも回転軸から測
ったもの
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】 凹部の形状やドライバーの形状については、多様なものが一般的に使用されて
おり、その中には、米国再発行特許第２４，８７８号（Ｓｍｉｔｈ他）、米国特
許第３，２３７，５０６号（Ｍｕｅｎｃｈｉｎｇｅｎ）及び第２，４７４，９９
４号（Ｔｏｍａｌｉｓ）に記載されたような十字型の凹部がある。留め具のその
他の形状には、例えば、米国特許第３，７６３，７２５号（Ｒｅｉｌａｎｄ）に
記載されたようなタイプの複数の耳たぶを連ねたような形状のものや、米国特許
第４，１８７，８９２号（Ｓｉｍｍｏｎｓ）に記載されたような盛り上がった畝
部のようなものが具備された駆動システム等がある。米国特許第５，５９８，７
５３号（Ｌｅｅ）には、打撃に対して抵抗性がある留め具であって、頭部に切削
加工により作られたものであって、対称位置に作られたチャネル状（通路状）の
凹部が３つ具備され、このチャネル状のものには一対の壁が具備されているもの
が含まれている。これら壁の各々の形状は円形状である。
おり、その中には、米国再発行特許第２４，８７８号（Ｓｍｉｔｈ他）、米国特
許第３，２３７，５０６号（Ｍｕｅｎｃｈｉｎｇｅｎ）及び第２，４７４，９９
４号（Ｔｏｍａｌｉｓ）に記載されたような十字型の凹部がある。留め具のその
他の形状には、例えば、米国特許第３，７６３，７２５号（Ｒｅｉｌａｎｄ）に
記載されたようなタイプの複数の耳たぶを連ねたような形状のものや、米国特許
第４，１８７，８９２号（Ｓｉｍｍｏｎｓ）に記載されたような盛り上がった畝
部のようなものが具備された駆動システム等がある。米国特許第５，５９８，７
５３号（Ｌｅｅ）には、打撃に対して抵抗性がある留め具であって、頭部に切削
加工により作られたものであって、対称位置に作られたチャネル状（通路状）の
凹部が３つ具備され、このチャネル状のものには一対の壁が具備されているもの
が含まれている。これら壁の各々の形状は円形状である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＵ ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＪＰ， ＫＲ，ＭＸ，ＰＬ，ＳＧ，ＹＵ
Claims (38)
- 【請求項１】 長軸と一端においてドライバーが係合することのできる凹部
とを有するネジ山付留め具であって、前記凹部が、 中央部と、 前記中央部から半径に沿って外側に向かって放射状に延びている複数の翼であ
って、前記翼の各々が一対の側壁により画成されていることを特徴とする複数の
翼とを有し、 前記側壁の少なくとも１つは、前記留め具の長軸から最初の半径の長さ分だけ
離れているところにある始点から外周に近い終点まで延びているスパイラルの一
部を画成するようになっている ことを特徴とするネジ山付留め具。 - 【請求項２】 前記スパイラルの一部のどのような部分も、それの接線に垂
直な線が前記長軸から前記接線の接点までを結ぶ半径と交わって形成する角度が
１７°未満ではないことを特徴とする請求項１記載の留め具。 - 【請求項３】 前記スパイラルが一定の幅のギャップがスパイラル状になっ
たものを有することを特徴とする請求項１記載のネジ山付留め具。 - 【請求項４】 前記スパイラルが、下記の式により規定されることを特徴と
する請求項３記載のネジ山付留め具。 【式１】 θ＝回転軸からRの距離にあるところで上記により規定される曲線と交差す
る放射状の線の回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの R＝回転角がθのところにおけるスパイラルの半径であって、回転軸から測
定したときのもの - 【請求項５】 駆動するときに力が加わる壁により画成されたスパイラルの
一部分が前記始点から前記最初の半径の約３倍の半径のところに位置する点であ
って外周に近い終点まで延びていることを特徴と請求項４記載のネジ山付留め具
。 - 【請求項６】 駆動するときに力が加わる壁により画成されたスパイラルの
一部が、前記始点から前記最初の半径の約２倍の半径のところに位置する点であ
って外周に近い終点まで延びていることを特徴とする請求項２記載のネジ山付留
め具。 - 【請求項７】 駆動するときに力が加わるスパイラル状の壁が外接する弧が
約１２５°以下であることを特徴とする請求項１記載のネジ山付留め具。 - 【請求項８】 駆動するときに力が加わるスパイラル状の壁が外接する弧が
約９０°以下であることを特徴とする請求項１記載のネジ山付留め具。 - 【請求項９】 駆動するときに力が加わるスパイラル状の壁が外接する弧が
約４５°以下であることを特徴とする請求項１記載のネジ山付留め具。 - 【請求項１０】 取外し側の壁が前記スパイラル状の形状を有することを特
徴とする請求項１記載のネジ山付留め具。 - 【請求項１１】 取付け側の壁が前記スパイラルを有するような形状となっ
ていることを特徴とする請求項１記載のネジ山付留め具。 - 【請求項１２】 取付け側の壁と、取外し側の壁とが共に前記スパイラル状
の形状を有することを特徴とする請求項１記載のネジ山付留め具。 - 【請求項１３】 前記壁の１つが他のものよりも大きなトルク能力を有する
ような形状となっていることを特徴とする請求項１０から請求項１２の内のいず
れか一項に記載のネジ山付留め具。 - 【請求項１４】 より大きなトルク能力を有する側壁が取外し側壁を含んで
いることを特徴とする請求項１３記載のネジ山付留め具。 - 【請求項１５】 前記取付け側の壁と取外し側の壁の各々が実質的に同等な
トルク能力を有するような形状となっていることを特徴とする請求項１０から請
求項１２のいずれか一項に記載のネジ山付留め具。 - 【請求項１６】 前記翼の壁は、前記留め具の長軸から前記翼を通って延び
ている半径方向に沿った平面に対して非対称に配置されていることを特徴とする
請求項１記載のネジ山付留め具。 - 【請求項１７】 前記翼の前記壁は、前記留め具の前記長軸から前記翼を通
って半径方向に放射状に延びる平面に対して非対称に配置されていることを特徴
とする請求項１記載のネジ山付留め具。 - 【請求項１８】 長軸と留め具の端部にドライバーを係合することのできる
凹部とを有するネジ山付留め具であって、前記凹部が、 取り付けるときに駆動力が加わる壁と取り外すときに駆動力が加わる壁とを有
し、 前記駆動力が加わる壁の少なくとも１つは、前記留め具の長軸から最初の半径
の長さ分だけ離れた始点を有し、 前記最初の半径の約３．５倍以下の半径のところにある点であって外周に近い
終点まで延びているスパイラルの一部を画成するようになっている ことを特徴とするネジ山付留め具。 - 【請求項１９】 長軸と頭部を有するネジ山付留め具であって、該留め具が
前記頭部の少なくとも周辺部の一部に沿って延びる表面であって外部に面した表
面を有し、前記外部に面した表面が、前記留め具の長軸から最初の半径の長さ分
だけ離れた始点を有し、前記最初の半径の約３．５倍以下の半径のところにある
点であって外周に近い終点まで延びているスパイラルの一部を画成するようにな
った少なくとも１つの側壁を有することを特徴とするネジ山付留め具。 - 【請求項２０】 前記スパイラルの一部のどのような部分も、それの接線に
垂直な線が前記長軸から前記接線の接点までを結ぶ半径と交わって形成する角度
が１７°未満ではないことを特徴とする請求項１９記載の留め具。 - 【請求項２１】 前記スパイラルが一定の幅のギャップがスパイラル状にな
ったものを含んでいることを特徴とする請求項１９記載のネジ山付留め具。 - 【請求項２２】 前記スパイラルが、下記の式により規定されることを特徴
とする請求項２１記載のネジ山付留め具。 【式１】 ここで、 θ＝回転軸からＲの距離のところにおいて上式による曲線を横切る放射状の
線の回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θのところにおけるスパイラルの半径であって、これも回転軸か
ら測ったもの - 【請求項２３】 長軸と頭部を有するネジ山付留め具であって、前記頭部が
前記長軸の周囲に配置された表面であってドライバーが係合することのできる表
面を含有するように形成されており、前記表面の少なくとも１つが前記留め具の
長軸から最初の半径の長さ分だけ離れた始点を有し、前記最初の半径の約３．５
倍以下の半径のところにある点であって外周に近い終点まで延びるスパイラルの
一部を画成するようになっていることを特徴とするネジ山付留め具。 - 【請求項２４】 ネジ山付留め具とそのためのドライバーの組み合わせであ
って、これらが、 請求項２３に規定されたネジ山付留め具と、 前記留め具の駆動力が加えられる表面と係合可能な表面であって駆動するとき
に力が加わる表面とを有する駆動用具とを有し、 前記駆動用具の前記駆動するときに力を加える表面は、前記留め具の駆動力が
加えられる表面とほぼ平行であるが、前記留め具の頭部と前記駆動用具とが係合
して、これらの対応する駆動するときに力を加える表面と駆動するときに力が加
えられる表面とが前記留め具に対して前記駆動用具が制限された範囲内の回転が
できるようになったクリアランスの分だけ離れるようにするために、その横方向
の断面サイズは異なるものであることを特徴とし、 前記駆動用具の前記スパイラル状の表面と前記留め具の前記スパイラル状の表
面とは、前記ドライバーが前記クリアランスの角度だけ回転させられて前記留め
具の対応する面と係合したときに実質的な面対面の接触が一斉に得られるように
なっている ことを特徴とするネジ山付留め具。 - 【請求項２５】 ネジ山付留め具とそのためのドライバーの組み合わせであ
って、これらが、 請求項１記載のネジ山付留め具と、 シャンクと前記シャンクの端に形成された尖端部とを有し、 前記尖端部は、凹部の側壁とほぼ平行な側壁を有する翼を複数有するが、前記
翼の横方向の断面サイズは小さくなっていて、前記ドライバーが、前記凹部の中
に挿入されたときに、これら２つのものの間にクリアランスが残っていて、前記
凹部の中で前記ドライバーを制限範囲内の回転ができるようになっており、 前記ドライバーと前記凹部とは、前記ドライバーが前記クリアランス角だけ回
転させられて前記凹部の駆動するときに力が加わる面と係合したときに、ほぼ面
対面の接触が一斉に得られるような形状となっている ことを特徴とするネジ山付留め具。 - 【請求項２６】 前記スパイラル上の表面が一定の幅を有するギャップのス
パイラル状になったものにより画成されることを特徴とする請求項２４又は請求
項２５の内のいずれか一項に記載のドライバーと留め具の組み合わせ。 - 【請求項２７】 請求項２４又は請求項２５の内のいずれか一項に規定され
たドライバーと留め具の組み合わせであって、 スパイラルが下記の式により規定されることを特徴とするドライバーと留め具
の組み合わせ。 【式１】 ここで、 θ＝回転軸からＲの距離の点において前式による曲線を横切る放射状の線の
回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θの点におけるスパイラルの半径であって、これも回転軸から測
ったもの - 【請求項２８】 前記スパイラル状の表面は、前記ネジの長軸から最初の半
径の長さ分だけ離れた始点を有し、前記最初の半径の約３．５倍以下の半径のと
ころにある終点まで延びていることを特徴とする請求項２７記載のドライバーと
留め具の組み合わせ。 - 【請求項２９】 前記終点は、前記最初の半径の３倍以下である半径のとこ
ろにあることを特徴とする請求項２７記載のドライバーと留め具の組み合わせ。 - 【請求項３０】 前記終点は、前記最初の半径の２倍以下である半径のとこ
ろにあることを特徴とする請求項２７記載のドライバーと留め具の組み合わせ。 - 【請求項３１】 凹部の付いた頭部を有する留め具を駆動させるためのドラ
イバーであって、該ドライバーが、 シャンクと、前記シャンクの端に形成された尖端部とを有し、 前記尖端部は、中央部と前記中央部から外側に延びている複数の翼とを有し、 前記翼の各々は、取付け側の壁と取外し側の壁とを有し、 前記翼は、前記取付け側の壁又は前記取外し側の壁の少なくとも１つが、前記
留め具の長軸から最初の半径の長さ分だけ離れた始点を有し、前記最初の半径の
約３．５倍以下の半径のところにある点であって外周に近い終点まで延びるスパ
イラルの一部を画成する ことを特徴とするドライバー。 - 【請求項３２】 前記スパイラルの一部のどのような部分も、それの接線に
垂直な線が前記長軸から前記接線の接点までを結ぶ半径と交わって形成する角度
が１７°未満ではないことを特徴とする請求項３１記載のドライバー。 - 【請求項３３】 前記スパイラルが一定の幅のギャップがスパイラル状にな
ったものを含むことを特徴とする請求項３１記載のドライバーであって、凹部付
頭部を有する留め具を駆動させるためのドライバー。 - 【請求項３４】 前記スパイラルが下記の式で規定されることを特徴とする
請求項３１記載のネジ山付留め具。 【式１】 ここで、 θ＝回転軸からＲの距離の点において前式による曲線を横切る放射状の線の
回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θの点におけるスパイラルの半径であって、これも回転軸から測
ったもの - 【請求項３５】 凹部付頭部を有する留め具の頭部側の端を形成するための
パンチ具であって、該パンチ具が、 前記頭部の外側の輪郭を形成・画成するようになった面を有する本体と、 前記本体と一体となっており、前記面から延びる尖端部とを有し、 前記尖端部は、中央部と前記中央部から外側に向かって放射状に延びる複数の
翼を有し、 前記翼の各々は取付け側の壁と取外し側の壁とを有し、 前記翼は、前記取付け側の壁又は前記取外し側の壁の少なくとも１つが前記留
め具の長軸から最初の半径分だけ離れた始点を有し、前記最初の半径の約３．５
倍以下の半径のところにある外側の終点まで延びるスパイラルの一部を画成する ことを特徴とするパンチ具。 - 【請求項３６】 前記スパイラルの一部のどのような部分も、それの接線に
垂直な線が前記長軸から前記接線の接点までの半径と交わって形成する角度が１
７°未満ではないことを特徴とする請求項３１記載のパンチ具。 - 【請求項３７】 前記スパイラルが一定の幅のギャップのスパイラルを含む
ことを特徴とする請求項３６記載のパンチ具。 - 【請求項３８】 前記スパイラルが、下記の式で規定されることを特徴とす
る請求項３５記載のパンチ具。 【式１】 ここで、 θ＝回転軸からＲの距離の点において前式による曲線を横切る放射状の線の
回転角（ラジアンで測定した回転角） Ｒｉ＝最初の半径であって、回転軸からスパイラルの始点までを測ったとき
のもの Ｒ＝回転角θの点におけるスパイラルの半径であって、これも回転軸から測
ったもの
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|---|---|---|---|
| US08/961,626 | 1997-10-31 | ||
| US08/961,626 US5957645A (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Spiral drive system for threaded fasteners |
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| JP2012194230A Expired - Lifetime JP5536163B2 (ja) | 1997-10-31 | 2012-09-04 | ネジ山付留め具のための渦巻型駆動システム |
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