KR102532765B1 - 나사 체결 공구 및 대응되는 나사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이 방향 축(X)을 가진 나사 체결 공구에 관한 것으로서, 토크를 받아들일 수 있는 제1 부분, 및 받아들인 토크를 나사로 재전달하기 위해 상기 나사와 맞물리는 제2 부분을 포함하며, 상기 제2 부분은 주변부 원뿔형 외형윤곽을 가지고, 상기 외형윤곽은, 세 개의 동일한 반경 방향 전달 돌출부들(radial transmission lobes)을 형성하는, 원뿔형 모선들(conical generatrices)을 가지는 세 개의 길이 방향의 오목부들을 가지며, 상기 전달 돌출부들 각각은, 길이 방향에 직교하는 단면에서, 원호를 따라 연장되고 양측에서 두 개의 연결 부분들에 의해 연장되는 말단 접선 부분(distal tangential portion)을 가지며, 상기 연결 부분들 각각은, 실질적으로 반경 방향의 주된 부분을 포함하며 인접한 연결 부분과의 연결을 제공하는 근위 연결 영역에 연결되기 전에 변곡점(point of inflection)을 가지는 곡선으로 형성된다. 상기 연결 영역들은 접선 부분들의 원뿔각보다 작으며, 실질적으로 5°보다 작고, 바람직하게는 3°보다 작은 원뿔각을 가진다.

Description

나사 체결 공구 및 대응되는 나사

본 발명은 길이 방향 축(X)을 가진 나사 체결 공구에 관한 것으로서, 그 길이 방향을 따라서, 사용자 또는 공구-홀더(tool-holder)에 의해 적용되는 토크를 받아들이도록 설계된 구동 부분인 제1 부분, 및 상기 제1 부분에 대해 회전에 있어서 고정되는 전달 부분으로서, 받아들인 토크를 나사로 재전달하기 위해 나사와 협조하도록 설계된 제2 부분을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 제2 부분은 전체적으로 원뿔 형상을 가진 주변 외형윤곽(peripheral envelope)을 가지며, 상기 외형윤곽의 베이스는 상기 제1 부분 측에 위치하고, 원뿔형 모선들(conical generatrices)을 가지며 규칙적으로 분포되고 세 개의 동일한 반경 방향의 전달 돌출부들(radial transmission lobes)을 형성하는 세 개의 길이 방향의 오목부들(concavities)을 가지며, 상기 전달 돌출부들 각각은, 상기 길이 방향에 직교하는 단면에서, 실질적으로 원호를 따라 연장되고 양측에서 두 개의 연결 부분들에 의해 연장되는 말단 접선 부분(distal tangential portion)을 가지며, 상기 연결 부분들 각각은, 실질적으로 반경 방향의 주된 부분을 포함하고, 인접한 연결 부분과의 연결을 보장하는 근위 연결 영역(proximal joining region)에 재연결(re-joining)되기 전에 변곡점(point of inflection)을 가지는 곡선으로 형성된다.

본 발명은 또한 헤드를 가진 나사에 관한 것으로서, 이 나사 체결 공구에 의해 나사가 제자리에 투입될 수 있도록 하기 위해, 상기 특징들을 가지는 나사 체결 공구와 협조할 수 있는 나사에 관한 것이다.

이러한 유형의 나사 체결 공구는 특허 문헌에 이미 알려져 있다.

예로서, 1945년의 특허 US 2,445,525는, 주변 외형윤곽을 가진 전달 부분을 포함하는 길이 방향의 나사 체결 공구를 서술하고 있으며, 외형윤곽은 전체적으로 원뿔 형상을 가지며, 세 개의 길이 방향의 요부들을 가지고, 요부들 각각의 바닥은 공구의 축에 대해 경사진 평면에 의해 한정되며, 이 요부들은 외형윤곽의 주변부에 규칙적으로 분포된다. 따라서, 요부들은 세 개의 동일한 반경 방향 전달 돌출부들(radial transmission lobes)을 한정하며, 이 전달 돌출부들 각각은, 길이 방향에 직교하는 단면에서, 말단 접선 부분(distal tangential portion)을 가지고, 말단 접선 부분은 실질적으로 원호를 따라 연장되며 양측에서 두 개의 반경 방향 연결 부분들에 의해 연장되고, 연결 부분들은 대응되는 요부의 바닥에 연결된다. 특히, 이 문헌에는, 제조의 단순함의 이유로 휘어진 표면들보다 평평한 표면들을 제공하는 것이 바람직하다고 설명되어 있다. 그러나, 평평한 표면들로 인해, 특히 나사에 상당한 토크가 전달되어야 할 때, 부서지기 쉬운 날카로운 에지들이 존재하게 된다. 또한, 이러한 날카로운 에지들은 공구가 나사의 요부 내에 맞물릴 때 공구의 안내에 불리하다. 마지막으로, 나사의 표면들과 접촉하도록 설계된 공구의 상이한 표면들의 경사는, 스틱 핏 효과(마찰에 의한 공구와 나사 사이의 접착력)를 얻을 수 있도록 하기 위해, 나사의 길이 방향 축에 비해 너무 크다.

1935년의 특허 US 2,066,484는 설명된 것과 유사한 공구를 서술하고 있으며, 차이점은 날카로운 에지를 가지지 않으며, 모든 표면들이 원뿔형이고 길이 방향 축에 대해 동일한 경사각을 가진다는 것이다. 이러한 공구와 대응되는 나사 사이의 협조 또한 스틱 핏 효과를 일으키지 않는다.

이러한 발명 이후로, 현재의 표준들(주로 Phillips 및 Torx, 등록된 상표)이 오랜 세월동안 유지되어 왔기 때문에, 현존하는 유형의 기하학적 구조와 완전히 다른 기하학적 구조를 실행하는 이러한 유형의 공구들과 대응되는 나사들은 나사와 볼트 시장을 선도할 수 없었다는 것이 밝혀졌다.

더욱 최근에, 2006년에, WO 2008/032137 A1으로 공개된 국제 출원이 출원되었으며, 이는 앞에서 언급된 두 개의 미국 문헌들에 개시된 것들과 유사한 기하학적 구조를 가진 공구와 나사를 서술하고 있다. 이 출원은 또한, 공구의 전달 돌출부들 사이에 위치한 오목한 연결 영역들의 중앙선들에 일련의 높은 포인트들을 형성함으로써, 스틱 핏에 관한 한 기존의 요구에 대한 해법을 찾는 것을 제안한다. 지금까지, 몇몇의 명백한 기술적 이점, 특히 공구가 나사의 요부 내에 삽입될 때 양호한 공구의 자기-안내(self-guiding)와, 원뿔형의 전달 부분의 결과로서 상이한 치수를 가진 나사와 협조하는 공구의 적성에도 불구하고, 이 문헌의 가르침에 근거한 공구는 시장에 나타나지 않았다. 이러한 유형의 공구로 얻어지는 스틱 핏 효과는 아마 설득력이 없는 것으로 지적될 수 있다.

더욱 더 최근에, 유명한 Mr. Phillips의 발명들을 활용하는 (동일한 이름의) 회사는 공개번호 US 2011/0217143로 공개된 특허 출원을 제출하였으며, 이는 정말로 효율적인 스틱 핏 효과를 제공하도록 설계된 나사 체결 공구를 서술하고 있다. 따라서, 이 출원은, 알려진 요부들로 출발하여, 공구와 관련된 나사 상의 토크의 전달에 관여하지 않는 주변 영역들에, 길이 방향 축에 대하여 1 내지 3° 사이의 각도를 가진 경사면들을 간단하게 형성함으로써, 이러한 유형의 효과가 얻어질 수 있다고 가르친다.

그러나, 이 문헌이 많은 수의 변형 실시예들을 가지고 있다고 할지라도, 이들은 모두 곧은 측면들을 가진 요부들을 실행한다(즉, 측면들의 기하학적 구조는 길이 방향에 평행하다). 따라서, 이러한 유형의 문헌(즉, 길이 방향에 평행한 기하학적 구조)은, 원뿔형 기하학적 구조는, 심지어 80년이 지났어도, 아마 지금까지 제안된 모든 해법들이 사용상 충분한 편리성을 제공하지 않기 때문에, 사람들을 설득하지 못하였다는 사실을 보여주고 있다.

본 발명의 주된 목적은 위에서 설명된 모든 문제점들에 대한 해법, 즉 높은 수준의 토크의 전달을 포함하여 사용상 편리함과, 상이한 크기들의 나사들에 관한 공구의 다기능성을 제공하며, 효율적인 스틱 핏 효과(stick fit effect)를 가지는 나사 체결 공구와 관련된 나사를 제안하는 것이다.

이 목적을 위해, 본 발명은 보다 구체적으로 전술한 유형의 원뿔형 나사 체결 공구에 관한 것이며, 길이 방향을 따라서, 연결 영역들이, 접선 부분들의 원뿔각(cone angle)보다 작으며, 실질적으로 5°보다 작고, 바람직하게는 3°보다 작은 원뿔각을 가지는 것을 특징으로 한다.

이러한 특징들 덕분에, 상기 나사 체결 공구는 모든 요구되는 이점들을 갖추며, 그들을 최적화한다. 실제로, 말단 접선 부분들과 연결 영역들은 나사 체결 공구와 나사 사이의 토크의 전달에 기여하지 않는 표면들을 구성한다. 연결 영역들에서 마찰을 일으키는 표면들을 제공하는 사실은, 연결 영역들의 개구보다 더 큰 각진 개구(angular opening)를 가진 말단 접선 부분들에서 더 큰 원뿔각을 유지할 수 있게 하며, 이는 공구가 나사 헤드 내에 삽입될 때, 공구의 안내를 향상시킬 수 있게 한다.

이미 서술한 바와 같이, 현재 시장을 지배하는 해법들은 직선의 측면 유형이기 때문에, 그리고 평평한 표면들의 제공이 일반적으로 선호되는 데 반하여, 자기-안내에 추가하여 스틱 핏 효과(stick fit effect)를 얻기 위해 원뿔의 두 개의 상이한 각도들을 실행함으로써, 나사뿐만 아니라 공구의 기하학적 구조의 복잡성을 증가시키는 위험을 가지기 때문에, 본 출원인은 이 유형의 해법을 얻는 것이 매우 힘들다는 것을 증명하였다.

유리하게는, 상기 연결 영역들의 원뿔각은 실질적으로 0.5°내지 2.5° 사이일 수 있으며, 바람직하게는 1° 내지 2° 사이일 수 있다.

일반적으로, 하나의 전달 돌출부의 두 개의 연결 부분들의 주된 부분들 사이에 위치한 각도는 인접한 전달 돌출부들에 속한 두 개의 인접한 연결 부분들의 주된 부분들 사이에 위치한 각도보다 더 크거나 또는 동일할 수 있다.

이 특징들 덕분에, 상기 공구는 높은 수준의 토크들 전달하기에 충분히 강하다.

이 경우에, 하나의 전달 돌출부의 두 개의 연결 부분들의 주된 부분들 사이에 위치한 각도는 실질적으로 75° 내지 85° 사이일 수 있다.

또한, 바람직한 제1 실시예에 따르면, 상기 연결 영역들 각각은 실질적으로 원호 형상을 가질 수 있다.

대안으로서, 다른 변형 실시예에 따르면, 상기 연결 영역들 각각은 중심의 약간 볼록한 부분에 의해 분리된 두 개의 오목부들을 가질 수 있다.

일반적으로, 상기 주변 외형윤곽에는 날카로운 에지가 없는 것이 바람직하다.

이 특징 덕분에, 특히, 예를 들어 과도한 제조 공차의 결과로서 특히 나사가 상당한 치수 변화를 가질 때, 상기 공구는 손상을 덜 받는다.

또한, 상기 연결 영역들 중 하나의 중앙에서 측정된 반경과 상기 접선 부분들 중 하나의 중앙에서 측정된 반경 사이의 비율은 실질적으로 0.3 내지 0.7 사이일 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 주변 외형윤곽은, 상기 제2 부분의 단부에서 길이 방향에 대해 직각인 실질적으로 평평한 표면을 형성하도록, 그것의 자유 단부에서 끝이 잘릴 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 상기한 특징들에 따른 나사 체결 공구와 협조하도록 설계된 나사에 관한 것으로서, 나사 피치를 포함하는 부분과, 상기 나사 체결 공구의 제2 부분을 적어도 부분적으로 수용하도록 설계된 요부(recess)를 포함하는 헤드를 포함한다.

본 발명의 다른 특징들과 이점들은, 비제한적인 예로서 제공된 첨부된 도면들을 참조하면서 제공되는 이하의 바람직한 실시예들의 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
- 도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 공구와 대응되는 나사의 예의 간략한 사시도를 나타내며;
- 도 2a는 왼쪽에서 도 1의 공구의 간략한 정면도를 나타내고, 오른쪽에서 중심 부분의 확대도를 나타내며;
- 도 2b는 도 2a의 A-A 단면에 따른, 도 1의 공구의 길이 방향 단면도를 간략하게 나타내며;
- 도 3a는 도 1의 나사의 간략한 정면도를 나타내며;
- 도 3b는 도 3a의 B-B 단면에 따른, 도 1의 나사의 길이 방향 단면도를 간략하게 나타내며;
- 도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 공구가 대응되는 나사의 요부 내에 맞물렸을 때의 간략한 사시도를 나타내며;
- 도 5는 도 4의 공구와 나사의 횡단면과 길이 방향 단면의 간략한 도면들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 나사 체결 공구(screwing tool)(1)와 대응되는 나사(2)의 예의 전반적인 간략 사시도를 나타낸다. 상기 공구(1)는 정면도(왼쪽 도면에 B로 표시된 중심 부분의 확대도가 오른쪽에 도시된 도 2a), 및 길이 방향 단면도(도 2b)에서 더욱 상세하게 도시되며, 나사(2)도 마찬가지이다(각각 도 3a와 b).

상기 나사 체결 공구(1)는 길이 방향 축(X)을 가지며, 사용자 또는 공구-홀더(tool-holder)에 의해 적용되는 토크를 받아들이도록 설계된 구동 부분인 제1 부분(4)을 포함한다. 이 경우에, 상기 제1 부분(4)은, 여섯 개의 측면들을 가진 암 소켓(female socket)을 포함하는 스크루드라이더(screwdriver)의 핸들 또는 적합한 공구-홀더와 결합될 수 있도록 하기 위해, 비제한적인 실례로서 육각형 형태의 횡단면을 가진 것으로 도시된다.

상기 공구(1)는, 길이 방향으로, 그 다음에 중간의 중심 부분(intermediate central part)(6)을 포함하며, 상기 중심 부분(6)은 상기 제1 부분(4)에 고정되고 상기 제1 부분(4)과 제2 부분(8) 사이의 연결을 보장하며, 상기 제2 부분(8)은 상기 중심 부분(6)에 대해 회전에 있어서 고정되고, 받아들인 토크를 나사(2)로 재전달하기(re-transmit) 위해 나사(2)와 협조하도록 설계된다.

상기 공구(1)의 일반적인 구조의 다른 실시예들은, 본 발명의 맥락으로부터 벗어남이 없이, 예를 들어 상기 제1 및 제2 부분들 사이에 일반적인 연결의 삽입물(interposition)과 같이 구상될 수 있다.

상기 제2 부분(8)은 전체적으로 원뿔 형상을 가진 주변 외형윤곽을 가지며, 상기 외형윤곽의 베이스는 상기 제1 부분(4) 측에 위치하고, 상기 외형윤곽 내에는, 예를 들어 세 개의 동일한 반경 방향 전달 돌출부들(radial transmission lobes)(12)을 형성하기 위해, 원뿔형 모선들(conical generatrices)을 가진 세 개의 길이 방향의 오목부들(concavities)이 규칙적으로 분포되도록 제공된다.

이 경우에, 상기 오목부들(10)은, 본 발명의 완성에 직접적인 영향을 주지 않고 오히려 상기 나사 체결 공구(1)의 제조의 단순화의 목적으로, 상기 중간 중심 부분(6) 내로 연장된다.

도 2a로부터 특히 명백한 바와 같이, 길이 방향에 직교하는 단면에서, 상기 전달 돌출부들(12) 각각은, 실질적으로 원호(arc of a circle)를 따라 연장되고 양측에서 두 개의 연결 부분들(16)에 의해 연장되는 말단 접선 부분(distal tangential portion)(14)을 가지며, 상기 연결 부분들(16) 각각은, 실질적으로 반경 방향의 주된 부분(18)을 포함하고 인접한 연결 부분(16)과의 연결을 보장하는 근위 연결 영역(proximal joining region)(20)에 재연결되기 전에 변곡점(point of inflection)을 가지는 곡선으로 형성된다.

이 경우에, 상기 연결 영역들(20) 각각은, 바람직하게는 비제한적인 방식으로, 실질적으로 원호 형상을 가진다.

유리하게는, 상기 두 개의 연결 부분들(16)의 주된 부분들(18) 사이에 위치한 각도는 인접한 전달 돌출부들(12)에 속한 두 개의 인접한 연결 부분들(16)의 주된 부분들(18) 사이에 위치한 각도보다 더 크거나 또는 동일하다. 이 각도는 바람직하게는 75° 내지 85° 사이일 수 있다. 특히, 도 2a에 도시된 나사 체결 공구(1)는, 비제한적인 도시로서, 80°의 각도를 가진다.

이 각도의 값은 상기 나사 체결 공구(1)의 강도와, 이에 따라 더 크거나 더 작은 토크를 전달하는 능력에 직접적인 영향을 미친다. 본 기술분야의 기술자는, 본 발명의 맥락으로부터 벗어나지 않고서도, 제한된 값들을 가진 토크를 전달하도록 설계된 공구를 제조하기 위해 더 작은 각도를 선택할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

또한, 상기 연결 영역들(20) 중 하나의 중앙에서 측정된 반경과 상기 접선 부분들(14) 중 하나의 중앙에서 측정된 반경 사이의 비율은, 상기 공구가 나사에 삽입된 때 사용의 편리성과 상기 공구의 강도 사이의 양호한 절충을 보장하기 위해, 유리하게는 실질적으로 0.3 내지 0.7 사이일 수 있다.

도 2b는 도 2a의 왼쪽 도면의 A-A로 표시된 평면에 따른, 도 1의 나사 체결 공구의 길이 방향 단면의 개략도를 나타낸다.

상기 제2 부분(8)의 원뿔형 외형윤곽을 위해 대략 20°의 각도가 도시된다. 상기 오목부들(10)의 원뿔형 모선들은 상기 원뿔형 외형윤곽의 각도에 비해 감소된 원뿔각(cone angle)을 가지며, 상기 원뿔각은 모든 경우에서 5° 이하이며, 바람직하게는 3° 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.5°내지 2.5° 사이이며, 더욱 더 바람직하게는 1° 내지 2° 사이이다. 상기 오목부들(10)의 감소된 원뿔각은 더욱 명확하게 할 목적으로 도 2b에서는 과장되어 있다.

이러한 유형의 각도는, "모스 테이퍼(Morse taper)"로 알려진 일반적인 원리에 근거하여, 요구되는 스틱 핏 효과(stick fit effect)가 얻어질 수 있도록 한다.

도 3a와 3b에 도시된 바와 같이, 상기 나사(2)는 상기 나사 체결 공구(1)의 기하학적 구조와 상보적인 기하학적 구조를 가진다.

보다 구체적으로, 상기 나사(2)는 나사 피치를 가진 기능 부분(30)과 요부(recess)(34)를 포함하는 헤드(32)를 포함한다. 상기 요부(34)는 나사 체결 공구(1)의 제2 부분(8)을 적어도 부분적으로 수용하도록 설계된다. 상기 요부(34)는 전체적으로 원뿔 형상을 가진 주변 외형윤곽을 가지며, 상기 외형윤곽의 베이스는 요부(34)의 개구측(opening side)에 위치하고, 원뿔형 모선들을 가지며 규칙적으로 분포된 세 개의 길이 방향의 여육부들(excess thicknesses)(36)을 가지며, 이들은 세 개의 동일한 반경 방향 전달 수용부(receptacle)(38)를 형성한다.

상기 나사의 길이 방향에 대해 직교하는 단면에서, 상기 수용부들(38) 각각은, 실질적으로 원호(arc of a circle)를 따라 연장되고 양측에서 두 개의 연결 부분들(42)에 의해 연장되는 말단 접선 부분(distal tangential portion)(40)을 가지며, 상기 연결 부분들(42) 각각은, 실질적으로 반경 방향의 주된 부분(44)을 포함하고 상기 여육부들(36) 중 하나에 위치하며 인접한 연결 부분(42)과의 연결을 보장하는 근위 연결 영역(proximal joining region)(46)에 재연결되기 전에 변곡점(point of inflection)을 가지는 곡선으로 형성된다.

또한, 길이 방향을 따라서, 상기 연결 영역들(46)은 상기 접선 부분들(40)의 원뿔각보다 더 작은 원뿔각을 가지며, 실질적으로 5°보다 작고, 바람직하게는 3°보다 작다.

상기 연결 영역들(46)의 원뿔각은 더욱 바람직하게는 0.5°내지 2.5° 사이이며, 더욱 더 바람직하게는 1° 내지 2° 사이이다. 또한, 상기 나사 체결 공구(1)가 상기 요부(34)의 바닥까지 잘 삽입될 수 있도록 하기 위해, 이 각도는 바람직하게는 상기 나사 체결 공구(1)의 원뿔각보다 약간 더 크다.

상기 공구(1)의 경우와 마찬가지로, 하나의 전달 수용부(38)의 두 개의 연결 부분들(42)의 주된 부분들(44) 사이에 위치한 각도는 인접한 전달 수용부(38)에 속한 두 개의 인접한 연결 부분들(42)의 주된 부분들(44) 사이에 위치한 각도보다 더 크거나 또는 동일하다.

유리하게는, 상기 연결 영역들(46) 중 하나의 중앙에서 측정된 반경과 상기 접선 부분들(40) 중 하나의 중앙에서 측정된 반경 사이의 비율은 실질적으로 0.3 내지 0.7 사이일 수 있다.

위에서 설명된 특징들 덕분에, 나사의 요부의 큰 원뿔형 개구가 공구의 삽입을 용이하게 하고 공구의 자기-안내(self-guiding)를 보장하기 때문에, 사용하기에 상당히 편리한 나사 체결 공구(1)와 대응되는 나사(2)가 얻어진다. 상기 원뿔형 요부는 또한 이미 서술된 바와 같이 몇몇 크기의 나사를 위해 하나의 공구를 사용할 수 있게 한다. 상기 연결 부분들의 반경 방향의 배향은 공구로부터 나사로 최적의 토크 전달을 보장하며, 전달 돌출부들과 전달 수용부들 각각의 상대적인 치수들은 공구와 나사의 손상의 위험성 없이 높은 수준의 토크가 전달될 수 있도록 보장한다. 마지막으로, 상기 연결 영역들의 원뿔각의 특정한 선택은 나사 체결 공구의 사용 중에 매우 편한 스틱 핏 효과(stick fit effect)를 얻을 수 있도록 한다. 상기 연결 영역들은 토크의 전달에 거의 개입하지 않으며, 따라서 상이한 원뿔각을 제공한다는 사실은 토크의 전달 품질에 영향을 미치지 않는다. 원뿔형 표면들의 제조가 평평한 표면들의 제조보다 복잡함에도 불구하고, (서로 대향하여 배치된 두 개의 연결 부분들 사이에서 동일한 각도로) 접촉하는 표면들을 실질적으로 증가시킬 수 있게 하며, 이에 따라 얻어지는 스틱 핏 효과의 품질이 향상된다. 또한, 이전에 강조된 바와 같이, 연결 영역들에서 스틱 핏 효과를 향상시키는 이러한 표면들의 실행은 연결 영역들이 (횡단면에서) 감소된 각도의 개구를 가지기 때문에 유리하다. 사실, 이러한 유형의 조치는 큰 각도의 개구를 가진 접선 부분들에서 더 큰 원뿔각을 유지할 수 있게 하며, 이는 공구를 나사에 삽입하는 동안의 사용 편리성의 관점에서 더욱 유리하다.

따라서, 이는 나사 체결 공구 - 나사 조립체가 준수해야 하는 모든 표준을 동시에 그리고 만족스럽게 준수하기 위한 탁월한 절충이 되는 기하학적 구조를 제공한다.

도 4와 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 나사 체결 공구(100)와 대응되는 나사(102)를 도시한다.

도 4와 5에서, 상기 공구(100)는 나사(102)에 삽입된 상태로 도시된다.

상기 나사 체결 공구(100)는 길이 방향 축(X)를 가지며, 사용자 또는 공구-홀더에 의해 적용되는 토크를 받아들이도록 설계된 제1 부분(미도시)을 포함한다.

길이 방향을 따라서, 상기 공구(100)는 다음으로, 상기 제1 부분에 고정되며 상기 제1 부분과 제2 부분(108) 사이의 연결을 보장하는 중심 중간 부분(106)을 포함하며, 상기 제2 부분(108)은 상기 중심 부분(106)에 회전에 있어서 고정되고, 받아들인 토크를 나사(102)로 재전달하기 위해 나사(102)와 협조하도록 설계된다.

상기 제2 부분(108)은 전체적으로 원뿔 형상을 가진 주변 외형윤곽을 가지며, 상기 외형윤곽의 베이스는 상기 제1 부분 측에 위치하고, 상기 외형윤곽 내에는, 세 개의 동일한 반경 방향 전달 돌출부들(radial transmission lobes)(112)을 형성하기 위해, 원뿔형 모선들(conical generatrices)을 가진 세 개의 길이 방향의 오목부들(concavities)(110)이 규칙적으로 분포되도록 제공된다.

이 경우에, 상기 오목부들(10)은, 본 발명의 완성에 직접적인 영향을 주지 않고 오히려 상기 나사 체결 공구(100)의 제조의 단순화의 목적으로, 상기 중심 중간 부분(106) 내로 연장된다.

도 5의 상부에 위치한 도면으로부터 특히 명백한 바와 같이, 길이 방향에 직교하는 단면에서, 상기 전달 돌출부들(112) 각각은, 실질적으로 원호(arc of a circle)를 따라 연장되고 양측에서 두 개의 연결 부분들(116)에 의해 연장되는 말단 접선 부분(distal tangential portion)(114)을 가지며, 상기 연결 부분들(116) 각각은, 실질적으로 반경 방향의 주된 부분(118)을 포함하고 인접한 연결 부분(116)과의 연결을 보장하는 근위 연결 영역(proximal joining region)(120)에 재연결되기 전에 변곡점(point of inflection)을 가지는 곡선으로 형성된다.

이 경우에, 상기 연결 영역들(120) 각각은, 실질적으로 상기 제1 실시예에 대해 반대되는 방향을 가진 원호 형상, 즉 약간 볼록한 형상을 가진다. 각각의 연결 영역은, 중심 볼록 부분에 의해 서로 분리된 두 개의 측부 오목 부분들(lateral concave portions)을 가지는 것으로 보일 수 있다.

유리하게는, 하나의 전달 돌출부(112)의 두 개의 연결 부분들(116)의 주된 부분들(118) 사이에 위치한 각도는 인접한 전달 돌출부들(112)에 속한 두 개의 인접한 연결 부분들(116)의 주된 부분들(118) 사이에 위치한 각도보다 더 크거나 또는 동일하다. 이 각도는 바람직하게는 75° 내지 85° 사이일 수 있다.

또한, 상기 연결 영역들(120) 중 하나의 중앙에서 측정된 반경과 상기 접선 부분들(114) 중 하나의 중앙에서 측정된 반경 사이의 비율은, 상기 공구가 나사에 삽입된 때 사용의 편리성과 상기 공구의 강도 사이의 양호한 절충을 보장하기 위해, 유리하게는 0.3 내지 0.7 사이일 수 있다.

도 5는 상기 나사 체결 공구(100)의 길이 방향 단면의 개략도를 나타낸다.

상기 오목부들(110)의 원뿔형 모선들은 상기 원뿔형 외형윤곽의 각도에 비해 감소된 각도를 가지며, 이는 모든 경우에서 5° 이하이며, 바람직하게는 3° 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.5°내지 2.5° 사이이며, 더욱 더 바람직하게는 1° 내지 2° 사이이다. 상기 오목부들(10)의 감소된 원뿔각은 더욱 명확하게 할 목적으로 도 5에서 과장되어 있다.

도 5로부터 명백한 바와 같이, 상기 나사(102)는 상기 나사 체결 공구(100)의 기하학적 구조와 상보적인 기하학적 구조를 가진다.

보다 구체적으로, 상기 나사(102)는 나사 피치를 가진 기능 부분(130)과 요부(recess)(134)를 포함하는 헤드(132)를 포함한다. 상기 요부(134)는 나사 체결 공구(100)의 제2 부분(108)을 적어도 부분적으로 수용하도록 설계된다. 상기 요부(134)는 전체적으로 원뿔 형상을 가진 주변 외형윤곽을 가지며, 상기 외형윤곽의 베이스는 요부(134)의 개구측에 위치하고, 원뿔형 모선들을 가지며 규칙적으로 분포된 세 개의 길이 방향의 여육부들(excess thicknesses)(136)을 가지며, 이들은 세 개의 동일한 반경 방향 전달 수용부(receptacle)(138)를 형성한다.

상기 나사의 길이 방향에 대해 직교하는 단면에서, 상기 수용부들(138) 각각은, 실질적으로 원호(arc of a circle)를 따라 연장되고 양측에서 두 개의 연결 부분들(142)에 의해 연장되는 말단 접선 부분(distal tangential portion)(140)을 가지며, 상기 연결 부분들(142) 각각은, 실질적으로 반경 방향의 주된 부분(144)을 포함하고 상기 여육부들 중 하나에 위치하며 인접한 연결 부분(142)과의 연결을 보장하는 근위 연결 영역(proximal joining region)(146)에 재연결(re-joining)되기 전에 변곡점(point of inflection)을 가지는 곡선으로 형성된다.

또한, 길이 방향을 따라서, 상기 연결 영역들(146)은 상기 접선 부분들(140)의 원뿔각보다 더 작은 원뿔각을 가지며, 이는 실질적으로 5°보다 작고, 바람직하게는 3°보다 작다.

상기 연결 영역들(146)의 원뿔각은 더욱 바람직하게는 0.5°내지 2.5° 사이이며, 더욱 더 바람직하게는 1° 내지 2° 사이이다. 또한, 상기 나사 체결 공구(100)가 상기 요부(134)의 바닥까지 잘 삽입될 수 있도록 하기 위해, 이 각도는 바람직하게는 상기 나사 체결 공구(100)의 원뿔각보다 약간 더 크다.

상기 공구(100)와 마찬가지로, 하나의 전달 수용부(138)의 두 개의 연결 부분들(142)의 주된 부분들(144) 사이에 위치한 각도는 인접한 전달 수용부(138)에 속한 두 개의 인접한 연결 부분들(142)의 주된 부분들(144) 사이에 위치한 각도보다 더 크거나 또는 동일하다.

유리하게는, 상기 연결 영역들(146) 중 하나의 중앙에서 측정된 반경과 상기 접선 부분들(140) 중 하나의 중앙에서 측정된 반경 사이의 비율은 실질적으로 0.3 내지 0.7 사이일 수 있다.

따라서, 제2 실시예의 실행은 제1 실시예와 관련하여 이전에 설명된 이점들과 동일한 이점을 제공한다.

비록 제1 실시예의 공구(1)는 거의 점으로 끝나지만, 제2 실시예의 공구(100)는 제2 부분(108)의 주변 외형윤곽이 자유 단부에서, 실질적으로 공구의 길이 방향에 대해 직각인 평평한 표면(150)을 형성하도록 끝이 잘리기 때문에, 제1 실시예의 공구(1)와 상이하다.

제공된 두 개의 변형들에서, 상기 공구의 주변 외형윤곽 또는 상기 나사의 요부의 주변 외형윤곽에는 날카로운 에지가 없다. 따라서, 상기 공구를 나사에 삽입하는 것이 용이할 뿐만 아니라, 높은 수준의 토크를 전달하는 경우에 날카로운 에지를 가진 공구와 나사에 비교하여 공구와 나사의 손상 위험도 감소한다.

전술한 설명은 비제한적인 실례를 통해 두 개의 특정 실시예들을 설명하도록 의도된 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 어떤 특정한 특징들의 실행으로 한정되지 않으며, 특히, 예를 들어, 나사의 헤드의 형상 또는 접선 부분들과 연결 부분들 사이의 연결 형상과 같이 본 발명의 실행과 직접 관련되지 않은 부분들을 위해 도시되고 설명된 형상들에 제한되지 않는다.

한편으로는 나사 체결 공구를 위해, 다른 한편으로는, 나사를 위해, 사용되는 재료에 따라, 그리고 그들 각각의 연결 영역들의 원뿔각(5°까지)에 따라, 스틱 핏 효과의 미리 결정된 힘이 정의될 수 있다. 따라서, 스틱 핏 효과 힘의 면에서, 등급(예를 들어, 가벼움, 중간, 강함)에 따라 분포된 나사 체결 공구(및/또는 나사)의 범위를 제공할 수 있다. 실제로, 다른 나사 체결 장치들을 위해 상이한 힘들이 기대될 수 있다.

본 기술분야의 기술자들은 본 개시의 내용을 그들 자신의 요구에 적용하는 데 있어서 그리고 위에서 설명된 실시예의 모든 특징들을 필수적으로 실시하지 않고서도 본 발명에 따른 나사 체결 공구와 대응되는 나사를 실시하는 데 있어서 특별한 어려움을 찾을 수 없을 것이다.

Claims (20)

1. 길이 방향 축(X)을 가진 나사 체결 공구(screwing tool)로서,
   상기 길이 방향 축을 따라서, 사용자 또는 공구-홀더(tool-holder)에 의해 적용되는 토크를 받아들이도록 설계된 구동 부분인 제1 부분, 및 상기 제1 부분에 대해 회전에 있어서 고정되는 전달 부분으로서, 받아들인 토크를 나사로 재전달하기 위해 나사와 협조하도록 설계된 제2 부분을 포함하며, 상기 제2 부분은 전체적으로 원뿔 형상을 가진 주변 외형윤곽(peripheral envelope)을 가지며, 상기 외형윤곽의 베이스는 상기 제1 부분 측에 위치하고, 원뿔형 모선들(conical generatrices)을 가지며 상기 길이 방향 축(X) 주위에서 규칙적으로 분포되고 세 개의 동일한 반경 방향의 전달 돌출부들(radial transmission lobes)을 형성하는 세 개의 길이 방향의 오목부들(concavities)을 가지며, 상기 전달 돌출부들 각각은, 상기 길이 방향 축에 직교하는 단면에서, 원호를 따라 연장되고 양측에서 두 개의 연결 부분들에 의해 연장되는 말단 접선 부분(distal tangential portion)을 가지며, 상기 연결 부분들 각각은, 반경 방향의 주된 부분을 포함하고, 인접한 연결 부분과의 연결을 보장하는 근위 연결 영역(proximal joining region)에 재연결(re-joining)되기 전에 변곡점(point of inflection)을 가지는 곡선으로 형성되며,
   상기 길이 방향 축을 따라서, 상기 근위 연결 영역은, 상기 말단 접선 부분의 원뿔각(cone angle)보다 작으며, 5°보다 작은 원뿔각을 가지는 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 근위 연결 영역의 상기 원뿔각은 0.5°내지 2.5° 사이인 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   전달 돌출부의 상기 두 개의 연결 부분들의 상기 반경 방향의 주된 부분들 사이에 위치한 각도는, 인접한 전달 돌출부들에 속한 두 개의 인접한 연결 부분들의 상기 반경 방향의 주된 부분들 사이에 위치한 각도보다 더 크거나 또는 동일한 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
4. 제3항에 있어서,
   전달 돌출부의 상기 두 개의 연결 부분들의 상기 반경 방향의 주된 부분들 사이에 위치한 각도는 75° 내지 85° 사이인 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 근위 연결 영역은 원호 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
6. 제3항에 있어서,
   상기 근위 연결 영역은 원호 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 근위 연결 영역은 중심의 약간 볼록한 부분에 의해 분리된 두 개의 오목부들을 가지는 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 주변 외형윤곽에는 날카로운 에지가 없는 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
9. 제3항에 있어서,
   상기 주변 외형윤곽에는 날카로운 에지가 없는 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주변 외형윤곽은, 상기 제2 부분의 단부에서 상기 길이 방향 축(X)에 직각인 평평한 표면을 형성하도록, 상기 길이 방향 축(X)을 따라서 상기 베이스에 대해 반대측인 자유 단부에서 끝이 잘린 형태인 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 근위 연결 영역의 중앙에서 측정된 반경과 상기 말단 접선 부분의 중앙에서 측정된 반경 사이의 비율은 0.3 내지 0.7 사이인 것을 특징으로 하는, 나사 체결 공구.
12. 제1항 또는 제2항에 따른 나사 체결 공구와 함께 사용되도록 설계된 나사로서,
    나사 피치를 포함하는 부분과, 상기 나사 체결 공구의 제2 부분을 적어도 부분적으로 수용하도록 설계된 요부(recess)를 포함하는 헤드를 포함하며, 상기 요부는 전체적으로 원뿔 형상을 가진 주변 외형윤곽을 가지며, 상기 외형윤곽의 베이스는 상기 요부의 개구측(opening side)에 위치하고, 원뿔형 모선들(conical generatrices)을 가지며 상기 나사의 길이 방향 주위에서 규칙적으로 분포되고 세 개의 동일한 반경 방향의 전달 수용부(radial transmission receptacle)를 형성하는 세 개의 길이 방향 여육부들(excess thicknesses)을 가지며, 상기 전달 수용부들 각각은, 상기 길이 방향에 직교하는 단면에서, 원호를 따라 연장되고 양측에서 두 개의 연결 부분들에 의해 연장되는 말단 접선 부분(distal tangential portion)을 가지며, 상기 연결 부분들 각각은, 반경 방향의 주된 부분을 포함하고, 상기 여육부들 중 하나에 위치하며 인접한 연결 부분과의 연결을 보장하는 근위 연결 영역(proximal joining region)에 재연결(re-joining)되기 전에 변곡점(point of inflection)을 가지는 곡선으로 형성되며,
    상기 길이 방향을 따라서, 상기 근위 연결 영역은, 상기 말단 접선 부분의 원뿔각(cone angle)보다 작고 5°보다 작은 원뿔각을 가지는 것을 특징으로 하는, 나사.
13. 제12항에 있어서,
    상기 근위 연결 영역의 상기 원뿔각은 0.5°내지 2.5° 사이인 것을 특징으로 하는, 나사.
14. 제12항에 있어서,
    전달 수용부의 상기 두 개의 연결 부분들의 상기 반경 방향의 주된 부분들 사이에 위치한 각도는 인접한 전달 수용부들에 속한 두 개의 인접한 연결 부분들의 상기 반경 방향의 주된 부분들 사이에 위치한 각도보다 더 크거나 또는 동일한 것을 특징으로 하는, 나사.
15. 제14항에 있어서,
    전달 수용부의 상기 두 개의 연결 부분들의 상기 반경 방향의 주된 부분들 사이에 위치한 각도는 75° 내지 85° 사이인 것을 특징으로 하는, 나사.
16. 제12항에 있어서,
    상기 주변 외형윤곽에는 날카로운 에지가 없는 것을 특징으로 하는, 나사.
17. 제14항에 있어서,
    상기 주변 외형윤곽에는 날카로운 에지가 없는 것을 특징으로 하는, 나사.
18. 제12항에 있어서,
    상기 근위 연결 영역의 중앙에서 측정된 반경과 상기 말단 접선 부분의 중앙에서 측정된 반경 사이의 비율은 0.3 내지 0.7 사이인 것을 특징으로 하는, 나사.
19. 제14항에 있어서,
    상기 근위 연결 영역의 중앙에서 측정된 반경과 상기 말단 접선 부분의 중앙에서 측정된 반경 사이의 비율은 0.3 내지 0.7 사이인 것을 특징으로 하는, 나사.
20. 제16항에 있어서,
    상기 근위 연결 영역의 중앙에서 측정된 반경과 상기 말단 접선 부분의 중앙에서 측정된 반경 사이의 비율은 0.3 내지 0.7 사이인 것을 특징으로 하는, 나사.

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