KR20180041669A - 테이퍼진 로브형 드라이버 및 체결구 - Google Patents
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Abstract
체결구 시스템은 구동 표면을 형성하는 3개의 교번하는 로브 및 홈을 각각 갖는 체결구 및 드라이버를 포함한다. 3개의 교번하는 로브 및 홈은 외부 반경 부분, 구동 측 천이부, 내부 천이 반경부, 및 역방향 구동 부분에 의해 각각 형성된다. 체결구 오목부 및 드라이버는 또한 회전축에 대해 테이퍼 각도로 테이퍼지는 외부 천이 반경부에 의해 형성되는 측벽을 각각 갖는다. 체결구 측벽은 약 60°로 테이퍼질 수 있다. 드라이버 측벽은 약 60°로 테이퍼질 수 있다. 대안적으로, 드라이버 측벽은 오목부 측벽의 테이퍼 각도보다 적어도 10° 작은 각도, 예를 들어 42°로 테이퍼질 수 있다. 구동 측 천이부는 0° 내지 5°일 수 있는 구동 각도를 형성한다.
Description
본 국제 특허 출원은 본원에 참조로 통합되는 2015년 8월 18일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/206,555에 대한 우선권 및 그 이익을 청구한다.
본 발명은 파워 드라이버 같은 토크 발생원으로부터 구조체 또는 디바이스의 조립을 위한 체결구에 토크를 전달하기 위해 사용되는 토크 전달 드라이버에 관한 것이다.
토크 전달 시스템 및 이들 시스템에서 사용되는 체결구를 위한 토크 전달 드라이버가 본 기술분야에 알려져 있다. 드라이버의 비트는 체결구의 상보적인 형상의 돌출부 또는 오목부에 끼워지는 특정 형상의 오목부 또는 돌출부를 갖는다. 더 일반적으로 알려진 토크 전달 시스템 중 하나는 PHILLIPS® 구동 시스템으로써 상업화되어 있는 십자형 타입 구동 시스템이었다. 예로서, 미국 특허 번호 2,046,837을 참고하라. 토크 전달 구동 시스템의 수많은 형태 및 형상이 제안되었다. 예로서, 미국 특허 번호 2,397,216을 참고하라. 또한, 일부 종래의 구동 시스템은 3개의 블레이드 또는 로브(lobe)를 포함하였다. 예로서, 미국 특허 번호 4,084,478 및 8,182,187을 참고하라.
4 로브, 5 로브 및 6 로브의 스플라인 타입 토크 전달 시스템이 잘 알려져 있다. 그 체결구 및 드라이버를 갖는 이들 4 로브, 5 로브 및 6 로브 토크 전달 시스템의 예가 미국 특허 번호 2,969,250, 3,187,790, 3,584,667, 4,970,922 및 5,279,190에 기재되어 있다. 이러한 스플라인 타입 토크 전달 구동 시스템의 초기 버전은 정사각형 코너를 갖고, 이에 대응하는 체결구 오목부는 제조하기가 어렵고 비용이 많이 들며 반복된 사용시에 피로 파괴를 초래하는 응력을 체결구 및/또는 드라이버에 발생시켰다. 5 및 6 로브 스플라인 타입 토크 구동 시스템의 후기 버전은 교번하는 일련의 로브 및 플루트(flute)를 형성하기 위해 체결구 헤드 또는 드라이버 비트의 360° 원주 주위에 균일하게 위치설정되는 복수의 상호교차 대향 만곡 표면을 갖는다. 이들 후자의 토크 구동 시스템은 가장 초기의 스플라인 타입 시스템에 내재하는 문제의 일부를 극복하지만, 일반적으로는 5도 미만의 로브 구동 각도를 유지할 수 없었다. 더 높은 토크가 적용되면, 힘 성분이 상승하여 체결구 또는 드라이버로부터의 로브의 파괴 또는 탈락을 일으킨다. TORX® 구동 시스템으로서 상업적으로 알려진 이 후자의 스플라인 타입 토크 구동 시스템의 한 버전은 10° 내지 20° 범위 내의 구동 각도를 얻도록 설계된 짝을 이루는 아치형 표면에 기초한 6 로브 및 5 로브 구성을 갖는다. 미국 특허 제3,584,667호를 참조하라.
이 스플라인 유형 토크 전달 구동 시스템의 후자의 버전은 타원형 만곡 표면의 제2 연속물이 사이에 교번하고 있는 타원형 만곡 표면의 제1 연속물에 의해 형성되는 토크 드라이버의 구동 표면 및 체결구 헤드의 피구동 표면의 양자 모두를 가짐으로써 구동 각도를 0으로 감소시켰다. 이들 타원형 만곡 표면 중 하나의 연속물은 볼록한 반면, 타원형 만곡 표면의 교번하는 연속물은 오목했다. 교번하는 오목 및 볼록 타원형 만곡 표면은 매끄럽게 그리고 접선방향으로 합쳐져서 체결구 헤드 또는 드라이버 비트의 360° 원주 주위에 연장하는 교번하는 플루트 및 로브의 연속물을 형성한다. 체결구 헤드와 드라이버 비트의 로브 및 플루트의 양자 모두는 단면이 타원형으로 만곡되어 있었다. 또한, 타원형으로 만곡된 로브의 중심 및 타원형으로 만곡된 플루트의 대응하는 중심은 이들 구성요소의 교번 특성으로 인해 동일한 육각형이 아니더라도 정육각형의 정점에 배치되었다. 미국 특허 제5,279,190호를 참조하라. 이 로브형 토크 전달 구동 시스템의 실시예는 TORX PLUS® 구동 시스템으로서 상업적으로 판매되고 있다.
소정의 종래의 토크 전달 드라이버는 드라이버의 크기에 대응하는 오목부 또는 돌출부를 갖는 구동 표면을 갖는 체결구의 하나 또는 제한된 수의 크기에 대한 그들의 헌신에 의해 제한되어 왔다. 예를 들어, 상표명 TORX®로 판매되는 로브형 체결구는 대응하는 체결구의 각각의 크기에 일치하는 직경의 별도의 드라이버를 필요로 했다. 이것은, 드라이버의 세트가 조립자에 의해 현장에서 유지되어야 하며, 다른 크기의 체결구가 설치될 때마다 다른 크기의 비트가 세트로부터 회수되고 비틀림 건에 설치되는 것을 의미하였다. 예를 들어, T-1 TORX® 드라이버는 T-1 TORX® 체결구를 구동하는 것이 요구되었고, T-2 TORX® 드라이버는 T-2 TORX® 체결구를 구동하는 것이 요구되는 등이었다. 상표명 PHILLIPS® 하에 판매되는 십자형 타입 시스템 같은 다른 체결구 시스템은 하나 초과의 크기의 체결구를 구동할 수 있지만, 이들 시스템은 체결구로부터 드라이버 캠 아웃(cam-out)이 발생하기 쉽다. 캠 아웃은 체결구 및 드라이버가 경사진 표면을 갖고 이에 의해 경사진 표면 사이에서 미끄럼 이동이 일어날 수 있을 때 발생하는 회전 상승 이동이며, 이 회전 상승 이동에 의해 드라이버가 체결구 오목부로부터 상승되는 것이다. 종래의 토크 전달 시스템에 의한 캠 아웃은 체결구 및 드라이버에 손상을 일으키고, 체결구가 적절한 토크로 조여지는 것을 막을 뿐만 아니라, 조립에서 구성요소를 손상시키는 부스러기 및 버를 발생시킨다.
종래의 시스템은, 다양한 크기의 체결구를 설치하는 조립자가 하나의 크기의 체결구를 설치하기 위해 하나의 드라이버를 집어야 하고 다른 크기의 체결구를 설치하기 위해 다른 드라이버를 집어야 하거나, 또는 캠 아웃되는 드라이버 또는 잘못된 크기의 드라이버로 체결구를 구동하려고 시도하는 - 불가능하지 않은 경우 어려움을 증가시킴 - 비효율성을 발생시켰다. 체결구에 대해 너무 크거나 너무 작은 드라이버로 체결구를 구동하면 드라이버가 적절하게 착좌되는 것을 막아 체결구로부터의 드라이버의 캠 아웃, 체결구 오목부 또는 돌출부의 탈락 또는 전단, 및/또는 부적절한 토크의 체결구 설치의 가능성을 증가시킨다. 이로 인해 설치시 비효율과 낭비가 있었으며 조립품에서 잘못 설치된 체결구의 발생 및 조립체의 고장이 증가한다. 십자형 타입의 과거의 테이퍼형 구동 시스템, 예를 들어 PHILLIPS® 드라이버는 토크에 의한 체결구의 캠 아웃으로 잘 알려졌으며, 이는 효율성 감소 및 잘못 설치된 체결구의 발생 및 제품, 디바이스 및 기계의 오조립의 증가와 함께 체결구 또는 드라이버의 손상 및 낭비를 발생시킨다. 부가적으로, 종래의 스플라인 타입 시스템은 드라이버가 체결구에서 캠 아웃되는 경향이 있고 드라이버가 축방향 정렬을 유지하지 않는 체결구에서 흔들리기 때문에 나사산 형성 및 나사산 절삭 체결구에서는 덜 효과적이었다. 이들 문제 모두는 극도로 작은 크기의 체결구 헤드 및 비틀림 드라이버, 특히 약 0.063 인치(1.6 밀리미터)보다 작은 주 나사산 직경을 갖는 체결구, 더 특히 약 0.039 인치(1.0 밀리미터)보다 작은 주 나사산 직경을 갖는 체결구에서 현저했다. 위에서 언급한 문제 외에도, 이러한 작은 체결구는 체결구의 작은 크기, 로브의 크기, 및 수반되는 클리어런스 공차로 인해 사용시에 변형되는 경향이 있었다.
전술한 문제를 해결하는 드라이버 및 체결구를 포함하는 체결 시스템이 여전히 필요하다.
체결구 시스템은, 오목부를 갖는 헤드 및 나사산형성된 섕크를 구비하는 체결구로서, 오목부는 회전축 주위의 일련의 3개의 교번하는 로브 및 홈에 의해 형성되고, 교번하는 로브 및 홈 각각은 일련의 외부 반경 부분, 구동 측 천이부, 내부 천이 반경부, 및 역방향 구동 부분에 의해 형성되고, 오목부는 회전축으로부터의 약 60°의 테이퍼 각도를 갖는 외부 반경 부분에 의해 형성된 측벽을 갖는, 체결구; 및 회전축 주위의 일련의 3개의 교번하는 로브 및 드라이버 홈에 의해 형성되는 형상설정된 테이퍼진 비트를 포함하는 드라이버로서, 교번하는 로브 및 홈 각각은 일련의 외부 반경 부분, 구동 측 천이부, 내부 천이 반경부, 및 역방향 구동 부분에 의해 형성되는 드라이버를 포함하고, 각각의 로브는 실질적으로 일정한 로브 폭 대 로브 높이 비를 갖는 테이퍼링 높이 및 폭을 가지며, 드라이버 로브는 오목부 측벽의 테이퍼 각도 이하의 회전축에 대한 테이퍼 각도를 갖는 외부 반경 부분에 의해 형성되는 측벽을 갖는다.
일부 실시예에서, 드라이버 측벽은 회전축으로부터의 약 60°의 테이퍼 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 드라이버 측벽은 회전축으로부터의 약 42°의 테이퍼 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 드라이버 측벽의 테이퍼 각도는 오목부 측벽의 테이퍼 각도보다 적어도 10° 더 작다.
일부 실시예에서, 구동 측 천이부는 선형이며, 회전축으로부터 연장되고 내부 천이 반경부에 접하는 반경방향 선에 대한 구동 각도를 규정한다. 일부 실시예에서, 구동 각도는 약 0° 내지 5°이다. 일부 실시예에서, 구동 측 천이부는 로브 높이의 약 20% 내지 60%의 길이를 갖는다.
일부 실시예에서, 내부 천이 반경부는 제1 반경에 의해 형성되는 제1 세그먼트와 제1 반경보다 큰 제2 반경에 의해 형성되는 제2 세그먼트를 포함한다.
일부 실시예에서, 드라이버는 팁 부분을 포함하고, 외부 천이 반경부는 팁 부분에서 약 140°로 테이퍼진다.
일부 실시예에서, 체결구 시스템은 상이한 크기의 복수의 추가적인 체결구를 더 포함하고, 복수의 체결구 각각은 상기 체결구의 오목부의 단면과 실질적으로 동일한 적어도 하나의, 오목부의 단면을 갖고, 드라이버는 각각의 체결구에 토크를 전달하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 체결구는 0.039 인치(1.0 밀리미터)보다 작은 주 나사산 직경을 갖는다. 일부 실시예에서, 체결구는 0.063 인치(1.6 밀리미터)보다 작은 주 나사산 직경을 갖는다.
일부 실시예에서, 드라이버의 구동 측 천이부는 캠 아웃을 감소시키기 위해서 2° 미만의 리프트 각도에서 체결구의 구동 측 천이부와 결합하도록 구성된다.
도 1a 내지 도 1d는 복수의 체결구에서 유사한 형상 및 테이퍼의 대응하는 오목부에 결합되는 토크 전달 드라이버의 도식도이다.
도 2는 토크 전달 드라이버의 측면도이다.
도 3은 도 2의 토크 전달 드라이버의 단부도이다.
도 4는 절단선 4-4로부터의 도 2의 토크 전달 드라이버를 통한 단면도이다.
도 5는 도 4의 단면도로부터 취한 상세도이다.
도 6은 절단선 4-4로부터 본 도 2의 토크 전달 드라이버의 대안적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 단면도로부터 취한 상세도이다.
도 8은 체결구의 헤드의 평면도이다.
도 9는 도 8의 체결구의 부분 단면도이다.
도 10은 절단선 10-10으로부터 본 도 9의 체결구의 단면도이다.
도 11은 도 2의 절단선 4-4을 통한 대안적인 단면도이다.
도 12는 도 2의 절단선 4-4을 통한 다른 대안적인 단면도이다.
도 13은 본 개시내용의 대안적인 체결구의 사시도이다.
도 14a는 도 2의 토크 전달 드라이버의 상세도이다.
도 14b는 본 개시내용의 대안적인 토크 전달 드라이버의 상세도이다.
도 15는 테이퍼진 로브형 드라이버 및 체결구 시스템의 선택된 실시예에 대한 테스트 데이터의 차트이다.
도 16은 3개 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 실시예를 도시한다.
도 17은 3 로브 체결구 시스템을 위한 체결구의 실시예를 도시한다.
도 18은 비축 구동 능력을 갖는 3 로브 체결구 시스템의 실시예를 도시한다.
도 19는 3 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 다른 실시예의 단부도이다.
도 20은 3 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 다른 실시예의 단부도이다. 도 21은 3 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 다른 실시예의 단부도이다. 도 22는 3 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 다른 실시예의 단부도이다.
도 2는 토크 전달 드라이버의 측면도이다.
도 3은 도 2의 토크 전달 드라이버의 단부도이다.
도 4는 절단선 4-4로부터의 도 2의 토크 전달 드라이버를 통한 단면도이다.
도 5는 도 4의 단면도로부터 취한 상세도이다.
도 6은 절단선 4-4로부터 본 도 2의 토크 전달 드라이버의 대안적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 단면도로부터 취한 상세도이다.
도 8은 체결구의 헤드의 평면도이다.
도 9는 도 8의 체결구의 부분 단면도이다.
도 10은 절단선 10-10으로부터 본 도 9의 체결구의 단면도이다.
도 11은 도 2의 절단선 4-4을 통한 대안적인 단면도이다.
도 12는 도 2의 절단선 4-4을 통한 다른 대안적인 단면도이다.
도 13은 본 개시내용의 대안적인 체결구의 사시도이다.
도 14a는 도 2의 토크 전달 드라이버의 상세도이다.
도 14b는 본 개시내용의 대안적인 토크 전달 드라이버의 상세도이다.
도 15는 테이퍼진 로브형 드라이버 및 체결구 시스템의 선택된 실시예에 대한 테스트 데이터의 차트이다.
도 16은 3개 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 실시예를 도시한다.
도 17은 3 로브 체결구 시스템을 위한 체결구의 실시예를 도시한다.
도 18은 비축 구동 능력을 갖는 3 로브 체결구 시스템의 실시예를 도시한다.
도 19는 3 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 다른 실시예의 단부도이다.
도 20은 3 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 다른 실시예의 단부도이다. 도 21은 3 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 다른 실시예의 단부도이다. 도 22는 3 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버의 다른 실시예의 단부도이다.
이제 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 상이한 오목부 크기(42, 44, 46)를 갖는 복수의 체결구(32, 34, 36)의 유사한 형상 및 테이퍼의 대응하는 오목부에 결합되는 토크 전달 드라이버(20)의 도식도가 도시되어 있다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 비트의 테이퍼진 구동 표면은, 제1 체결구(32)의 제1 크기의 오목부(42)와 결합되도록 동작가능한 제1 테이퍼 부분(52), 제2 체결구(34)의 제2 크기의 오목부(44)와 결합되도록 동작가능한 제2 테이퍼 부분(54) 및 제3 체결구(36)의 제3 크기의 오목부(46)와 결합되도록 동작가능한 제3 테이퍼 부분(56)을 포함할 수 있다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 본 용례에서, 제3 체결구(36)의 제3 크기의 오목부(46)는 제1 체결구(32)의 제1 크기의 오목부(42)보다 큰 제2 체결구(34)의 제2 크기의 오목부(44)보다 크다. 이와 같이, 토크 전달 드라이버(20)는 하나 초과의 크기의 체결구를 효과적으로 구동하도록 구성되어 있다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 토크 전달 드라이버(20)는 3개의 상이한 크기의 체결구 오목부에 효과적으로 결합되어 이를 구동하도록 동작가능하지만, 토크 전달 드라이버(20)는 원하는 복수의 체결구 오목부 크기 및 체결구 크기를 위해 구성될 수 있다. 토크 전달 드라이버는 전형적으로 후술되는 바와 같이 오목부 또는 돌출부와 같은 2 내지 4개의 상이한 체결구 구동 표면에 효과적으로 결합되고 이를 구동할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같은 토크 전달 드라이버(20)는 제1 단부 부분(62) 및 제2 단부 부분(64)을 갖는 본체(60)를 포함한다. 제1 단부 부분(62)은 파워 드라이버, 수조작식 드라이버 핸들, 드릴 모터, 또는 원하는 다른 토크 발생원과 같은 토크 발생원으로부터 토크를 수용하여 전달하도록 구성된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 단부 부분(64)은 제1 단부 부분(62)에 대향하고 도 2에서 A로 도시된 회전축 주위의 일련의 6개의 로브(70) 및 홈(72)을 갖는 형상설정된 테이퍼진 비트(66)를 포함한다. 6개의 로브(70) 및 홈(72)은 도 2에 도시된 바와 같이 회전축으로부터 15°와 65° 사이의 테이퍼 각도(θ)를 갖고 회전축 주위에 대칭적으로 배치된다. 하나의 용례에서, 테이퍼 각도(θ)는 약 35°이다. 대안적으로, 테이퍼 각도는 약 40°이다. 또 다른 용례에서, 테이퍼 각도는 25° 내지 40°의 선택된 각도이다. 또 다른 용례에서, 테이퍼 각도는 45° 내지 65°의 선택된 각도이다. 또 다른 용례에서, 테이퍼 각도는 45° 내지 55°, 50° 내지 55° 또는 55° 내지 65°의 선택된 각도이다. 또 다른 용례에서, 테이퍼 각도는 대략 45° 또는 대략 52°이다. 증가된 테이퍼 각도는 오목부에 더 큰 강도를 제공하여 체결구 및 드라이버의 마모 및 파손을 감소시킬 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 토크 전달 드라이버(20)는 6 로브 드라이버이다. 일 대안에서, 토크 전달 드라이버(20) 및 대응하는 체결구는 도 11의 단면도의 예에 의해 도시된 5 로브 토크 전달 시스템을 포함할 수 있거나, 도 12의 단면도의 예에 의해 도시된 4 로브 토크 전달 시스템일 수 있다. 하나의 용례에서, 약 0.039 인치(1.0 밀리미터) 미만의 주 나사산 직경을 갖는 작은 체결구는 4 로브 토크 전달 시스템을 이용할 수 있다. 대안적으로, 약 0.063 인치(1.6 밀리미터) 미만의 주 나사산 직경을 갖는 작은 체결구는 4 로브 토크 전달 시스템을 이용할 수 있다. 다른 용례에서, 약 0.039 인치(1.0 밀리미터) 미만의 주 나사산 직경을 갖는 작은 체결구는 5 로브 토크 전달 시스템을 이용할 수 있다. 또 다른 대안에서, 약 0.063 인치(1.6 밀리미터) 미만의 주 나사산 직경을 갖는 작은 체결구는 5 로브 토크 전달 시스템을 이용할 수 있다.
테이퍼진 비트(66)를 통한 임의의 단면에서, 도 4에 도시된 단면과 같이, 각각의 로브(70)의 최외측 팁은 로브 외부 직경부(74)를 형성하고, 각각의 홈(72)의 근부는 내부 직경부(76)를 형성한다. 로브 외부 직경부(74)의 반경과 내부 직경부(76)의 반경 사이의 차이는 로브 높이(78)이다. 부가적으로, 각 로브는 폭(80)을 갖는다. 비트(66)가 제2 단부를 향해 테이퍼짐에 따라, 각 로브는 테이퍼링 높이 및 폭을 갖는다. 각각의 테이퍼링 로브에 대해, 로브 폭 대 높이의 비는 각 로브가 축을 따라 테이퍼짐에 따라 각 로브에 대해 실질적으로 동일하다.
상기 본체(60)는 파워 드라이버와 같은 토크 발생원에 장착되거나 달리 결합되도록 동작가능한 길이 및 단면 크기를 갖는 육각형 섕크일 수 있다. 예를 들어, 일반적인 용례에서, 본체는 5/16 인치 육각형 단면을 가질 수 있다. 대안적으로, 본체는 1/4 육각형 단면을 가질 수 있다. 본체(60)는 용례에 필요한 토크 발생원에 대응하여 요망되는 바와 같은 임의의 단면 형상 및 크기를 가질 수 있다. 대안적으로, 본체는 토크 발생원의 대응하는 결합부를 수용하기 위한 소켓(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 5의 예에서, 각 로브(70)의 적어도 일 측에서의 각 로브(70)와 홈(72) 사이의 천이부는 외부 천이 반경부(94)와 내부 천이 반경부(96) 사이에서 연장되는 구동 측 천이부(82)를 형성한다. 구동 각도(α)는 도 5에 도시된 바와 같이 구동 측 천이부(82)와, 회전축(A)으로부터 연장되고 내부 천이 반경부(96)에 접하는 반경방향 선(98) 사이에서 측정된다. 구동 측 천이부(82)는 드라이버로부터 체결구로 토크를 전달하기 위해 대응하는 체결구 표면과 결합되도록 구성된다. 구동 측 천이부는 전형적으로 로브 높이의 약 20% 내지 60%이다. 대안적으로, 구동 측 천이부는 로브 높이의 약 10% 내지 80%이다. 또 다른 대안에서, 구동 측 천이부는 로브 높이의 약 20% 내지 40%이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 측 천이부(82)는 0° 내지 5°의 구동 각도(α)를 형성한다. 대안적으로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 각 로브(70)의 적어도 한 측에서의 각 로브와 홈 사이의 천이부는 음의 구동 각도를 갖는 구동 측 천이부(82)를 형성하며, 구동 각도(α)는 0° 내지 -10°이다. 하나의 용례에서, 구동 각도(α)는 -2° 내지 -10°이다. 대안적으로, 구동 각도(α)는 -3° 내지 -10°이다. 또 다른 대안에서, 구동 측 천이부는 0° 내지 -3°의 구동 각도를 형성할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 양의 구동 각도는 외측으로 경사진 구동 측 천이부 표면으로서 정의되고, 그래서 표면으로부터 수직으로 연장되는 선이 내부 직경부(76)의 외부를 향해 또는 내부 직경으로부터 멀어지는 방향으로 지향된다. 대조적으로, 음의 구동 각도는 내측으로 경사진 구동 측 천이부 표면으로서 정의되고, 그래서 표면으로부터 수직으로 연장되는 선은 내부 직경부(76)의 내부를 향해 또는 내부 직경을 향해 지향된다. 0도 구동 각도는 내부 및/또는 외부 로브 직경부의 접선에 평행한 구동 측 천이부 표면에 수직인 선을 제공한다. 전형적으로, 체결구 구동 각도는 표면 대 표면 접촉을 제공하기 위해서 비트 구동 각도와 대략 동일하다. 대안적으로, 체결구 구동 각도는 원하는 바에 따라 체결구와 드라이버 사이의 클리어런스를 수용하기 위해 비트 구동 각도보다 크거나 작을 수 있다.
테이퍼진 드라이버(20)는 수형-암형 결합으로 체결구의 대응하는 구동 표면을 구동하도록 동작가능하다. 위에서 설명되고 도 8 내지 도 10에 도시된 하나의 용례에서, 체결구(36)는 구동 단부 부분(86) 및 리드 단부 부분(88)을 갖는다. 구동 단부 부분(86)은 토크 전달 드라이버와 결합하도록 동작가능하고 리드 부분(88)은 예를 들어 나사산에 의해 체결구를 체결하도록 동작가능하다. 구동 단부 부분(86)은 회전축으로부터 15° 내지 65°의 테이퍼진 구동 표면(γ)을 갖는 회전축 주위의 일련의 5개 또는 6개의 체결구 로브(90) 및 체결구 홈(92)을 포함하는 구동 표면(40)을 갖는다. 체결구 로브(90) 및 체결구 홈(92)은 드라이버의 유사한 형상 및 테이퍼의 대응하는 구동 표면과 결합하도록 동작가능하다. 각각의 체결구 로브(90)는 테이퍼링 높이 및 폭을 가지며, 로브 폭 대 높이의 비는 상수이다. 체결구 오목부에서, 로브(90)는 오목부 내로 돌출하여 드라이버의 드라이버 홈(72)과 결합된다. 유사하게, 드라이버의 드라이버 로브(70)는 체결구 오목부의 체결구 홈(92)과 결합된다.
다른 대안에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 체결구 구동 표면(40)은 드라이버(도시되지 않음)의 대응하는 오목부와 결합되도록 4개, 5개 또는 6개의 로브 및 홈의 돌출부를 포함한다. 도 9에 도시된 것과 같은 체결구의 오목부에 대응하는 드라이버 비트의 구동 표면을 기재하는 본 출원의 설명 및 참조는 도 13에 도시된 것과 같은 체결구의 돌출부로서의 구동 표면에도 적용된다. 유사하게, 도 9에 도시된 것과 같은 체결구의 오목부의 구동 표면을 기재하는 본 출원의 설명 및 참조는 도 13에 도시된 것과 같은 체결구의 구동 돌출부에 사용되는 드라이버의 오목부의 구동 표면에도 적용된다.
로브 및 홈은 적어도 도 9에서 "P"로서 식별되는 저부 평면까지 오목부 안으로 테이퍼진다. 본원에서 사용되는 바와 같은 저부 평면(P)은 대응하는 드라이버가 오목부 안으로 삽입가능한 대략적인 깊이이다. 저부 평면(P) 아래에서, 오목부의 저부는 원추형, 반구형, 반구체형, 평탄형, 또는 오목부를 형성하기 위해 요망되는 바와 같은 임의의 다른 아치형 또는 경사진 형상일 수 있다. 저부 평면(P)으로부터, 오목부의 단면 로브형 형상은 테이퍼 각도(γ)를 갖는 체결구 오목부의 상부를 향하여 바깥쪽으로 테이퍼진다. 오목부 테이퍼 각도(γ)는 드라이버 테이퍼 각도(θ)와 대략 동일할 수 있다. 대안적으로, 오목부 테이퍼 각도(γ)는 제조 공차를 위해 드라이버 테이퍼 각도(θ)보다 약간 클 수 있다. 다른 대안에서, 오목부 테이퍼 각도(γ)는 드라이버 테이퍼 각도(θ)보다 0.5° 내지 5° 더 클 수 있다. 일 예로서, 오목부 테이퍼 각도(γ)는 35° 내지 36°에서 지정될 수 있고, 드라이버 테이퍼 각도(θ)는 34° 내지 35°에서 지정될 수 있으며, 명목상으로 오목부 테이퍼 각도(γ) 및 드라이버 테이퍼 각도(θ)는 35°이다. 다른 예에서, 오목부 테이퍼 각도(γ)는 52° 내지 53°에서 지정될 수 있고, 드라이버 테이퍼 각도(θ)는 51° 내지 52°에서 지정될 수 있으며, 명목상으로 오목부 테이퍼 각도(γ) 및 드라이버 테이퍼 각도(θ)는 각각 52°이다. 다른 예에서, 오목부 테이퍼 각도(γ)는 45° 내지 46°에서 지정될 수 있고, 드라이버 테이퍼 각도(θ)는 44° 내지 45° 사이에서 지정될 수 있으며, 명목상으로 오목부 테이퍼 각도(γ) 및 드라이버 테이퍼 각도(θ)는 45°이다. 그러나, 오목부 테이퍼 각도(γ) 및 드라이버 테이퍼 각도(θ)는 요망되는 바에 따라 회전축으로부터 15° 내지 65°의 임의의 각도일 수 있다.
하나의 토크 전달 드라이버(20)가 복수의 상이한 크기의 체결구(32, 34, 36)를 구동하도록 동작할 수 있는 체결 시스템이 제공될 수 있다. 테이퍼진 드라이버(20)는 동일한 크기의 비트(66)를 갖는 2개 이상의 상이한 크기의 체결구를 구동하도록 구성될 수 있다. 도 1a 내지 도 1d의 예에서, 테이퍼진 비트의 팁 부분은 제1 테이퍼진 부분의 크기에 대응하는 체결구에 결합하도록 동작가능한 제1 테이퍼진 부분(52)을 형성하는 단면 크기를 갖는다. 제2 테이퍼 부분(54)은 제1 테이퍼 부분보다 큰 단면 크기를 갖는 테이퍼진 비트 상의 위치에서 제1 테이퍼 부분(52)에 인접할 수 있다. 제2 테이퍼 부분(54)은 제2 테이퍼 부분의 크기에 대응하는 체결구에 결합하도록 동작가능하다. 유사하게, 제3 테이퍼 부분(56)은 제3 테이퍼 부분의 크기에 대응하는 체결구에 결합하도록 동작가능한 제2 테이퍼 부분(54)에 인접한다. 예를 들어, 하나의 드라이버가 연관된 크기 6, 8, 및 10 나사를 구동하도록 구성될 수 있으며, 여기서 비트의 제1 테이퍼 부분(52)이 #6 나사에 맞게 구성되고, 제2 테이퍼 부분(54)이 #8 나사에 맞게 구성되며, 제3 테이퍼 부분(56)이 #10 나사에 맞게 구성된다. 다른 대안에서, 하나의 드라이버가 연관된 크기 8, 10 및 12 나사를 구동하도록 구성될 수 있고, 다른 드라이버는 연관된 1/4 인치, 5/16 인치 및 3/8 인치 나사를 구동하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 드라이버는 드라이버에 연관된 크기 #0 및 #1 체결구 또는 더 작은 체결구 같은 복수의 작은 체결구를 구동하도록 구성될 수 있다. 드라이버는 요망되는 바에 따라 2개 이상의 순차적인 크기의 연관된 체결구를 구동하도록 구성될 수 있다.
하나의 드라이버(20)가 상이한 크기의 복수의 체결구(32, 34, 36)를 구동시키기 위해, 각각의 체결구는 상이한 크기의 구동 표면이 크기 및 형상이 실질적으로 동일한 적어도 하나의 단면을 갖도록 드라이버에 대응하는 구동 표면(40)을 갖는다. 구체적으로는, 도 1a 내지 도 1d를 참고하면, 저부 평면(P)에서의 오목부(42, 44, 46)의 단면의 크기 및 형상은 원하는 구동 비트(20)와 연관된 각각의 체결구에 대해 대략 동일하다. 부가적으로, 제2 단부(64)에서의 드라이버(20)의 대응하는 단면 크기 및 형상은 저부 평면(P)에서의 체결구 크기 및 형상과 대략 동일하다. 소정 용례에서, 제2 단부(64)에서의 드라이버(20)의 횡단면 크기 및 형상은 드라이버의 오목부 내로의 삽입 및 오목부로부터의 제거를 용이하게 하기 위해 저부 평면(P)에서의 체결구 크기 및 형상보다 작다. 대안적으로, 제2 단부(64)에서의 드라이버(20)의 단면 크기 및 형상은 드라이버와 체결구 사이의 간섭이 체결구를 드라이버에 해방가능하게 달라붙게 하도록 저부 평면(P)에서의 체결구 크기 및 형상보다 약간 크고, 따라서 조립자는 체결구를 드라이버에 유지시키지 않아도 된다.
체결구의 구동 표면 및 대응하여 구성된 비트 구동 표면은 드라이버 비트로부터 체결구로의 토크의 양호한 적용을 허용하기에 충분한 결합 깊이로 체결구 구동 표면이 대응하는 비트 구동 표면에 결합하도록 구성된다. 예를 들어, 약 0.039 인치(1.0 밀리미터)보다 작은 주 나사산 직경을 갖는 작은 체결구는 0.010 인치(0.25 밀리미터) 미만의 구동 표면의 유효 결합 깊이를 가질 수 있다. 약 0.236 인치(6.0 밀리미터)보다 큰 주 나사산 직경을 갖는 것 같은 더 큰 체결구에 대해, 효과적인 결합 깊이는 0.06 인치(1.5 밀리미터) 이상일 수 있다.
소정의 더 큰 체결구 용례에 대해, 테이퍼진 체결구 구동 표면 및 연관된 드라이버는 전통적인 냉간 압조 및/또는 기계가공 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 그러나, 더 작은 체결구는 증가된 정밀도를 필요로 하는 경향이 있다. 하나의 용례에서, 체결구 구동 표면은 스탬핑에 의해 체결구에 압인되거나 엠보싱된다. 약 0.039 인치(1.0 밀리미터)보다 작은 주 나사산 직경을 갖거나 약 0.063 인치(1.6 밀리미터)보다 작은 주 나사산 직경을 갖는 소형 체결구와 같은 소정 용례에서, 드라이버는 전기 방전 기계가공(EDM) 또는 전기화학 기계가공(ECM)에 의해 제조될 수 있다. 소정의 적절한 기하학적 형상을 위해 호빙이 또한 사용될 수 있다는 것이 고려된다.
본 토크 전달 드라이버는 용례에 요망되는 바에 따라 스틸 또는 알루미늄일 수 있다. 하나의 대안에서, 스틸은 경화능 및 강도를 위해 요망되는 바에 따라 AISI S2, 6150, 8650, 8660 같은 중간 탄소강, 또는 다른 공구강 조성물 또는 합금강 조성물이다. 중간 탄소강은 드라이버가 제조된 후에 경화될 수 있다. 토크 전달 드라이버가 형성된 후, 스틸 드라이버는 58-62 HRC의 경도로 경화될 수 있다. 대안적으로, 스틸 드라이버는 52 HRC보다 큰 경도로 경화될 수 있다.
전술한 바와 같이, 예를 들어 도 3에 도시된 드라이버의 로브(70)는 비트(66)가 테이퍼짐에 따라 테이퍼진다. 이들 실시예에서, 단면 비트(도 2 내지 도 4 참조)의 크기가 감소될 때, 로브(70) 대 홈(72)의 비율은 실질적으로 동일하게 유지될 것이다. 로브는 테이퍼지기 때문에, 도 14a에서 "FR"로서 개략적으로 나타낸, 체결구로부터 드라이버 로브에 대해 가해지는 반력은 리프트 각도(β)를 포함한다. 반력(FR)은, 체결구의 구동 중에 드라이버(20)를 상승시키고 체결구 오목부에서의 드라이버 결합을 감소시키는 경향이 있는 방향의, 도 14a에서 "FV"로 개략적으로 나타낸 바와 같은 드라이버 축을 따른 성분을 포함한다. 이 프로세스는, 성분 힘(FV)에 대향하는 힘이 드라이버에 가해지지 않으면, 구동 토크가 증가하고 힘 성분(FV)이 증가함에 따라, 드라이버가 체결구 오목부로부터 멀어지는 방향으로 상승할 수 있고, 일부 경우에 드라이버는 체결구 오목부로부터 분리될 만큼 충분히 상승할 수 있기 때문에 "캠 아웃"으로서 알려져 있다.
현재 개시된 체결구 시스템은 캠 아웃을 억제하고, 소정 용례에서 캠 아웃을 유발하는 힘을 더 감소시키는 것이 요망될 수 있다. 도 14b에 도시된 일례에서, 드라이버(66′)의 구동 표면(102)은 변형될 수 있으며, 후단 표면(104)은 앞서 설명된 바와 같이 테이퍼질 수 있다. 구동 표면(102)은 도 14b에 도시된 바와 같이 드라이버의 회전축에 실질적으로 평행할 수 있으므로, 제조 공차에 따라 리프트 각도(β)를 0도 또는 거의 0도로 감소시킨다. 하나의 대안에서, 구동 표면(102) 상의 리프트 각도는 0° 내지 2°일 수 있다. 리프트 각도는 드라이버를 통해 체결구에 토크가 가해질 때 드라이버에 부과되는 수직방향 힘의 양을 감소시키도록 선택될 수 있다. 토크 요구사항이 증가함에 따라, 리프트 각도가 0도 또는 거의 0도가 되는 것이 바람직할 수 있다. 저토크 배치에서, 리프트 각도는 용례에 의해 결정되는 바와 같이 크게 제한할 필요는 없을 수 있다. 구동 측의 각도가 대략 0도인 도 14b에 도시된 배치에서, 리프트 각도(β)는 드라이버가 대응하는 오목부를 갖는 체결구를 조이기 위해 사용될 때 거의 0이므로, 체결 중의 캠 아웃의 가능성을 감소시킬 것이다. 도 14b에 도시된 드라이버가 체결구를 풀기 위해 사용될 때, 체결구의 제거를 구동하는 후단 표면(104)의 리프트 각도는 0보다 클 수 있다. 체결구는 체결구의 설치 및 제거를 위한 별도의 드라이버를 수용하도록 설계될 수 있으며, 이는 불법변경 방지 용례에 요망될 수 있다.
도 14b에 도시된 드라이버(66')는 체결구 오목부의 로브의 대응하는 구동 측에서 더욱 적은 테이퍼를 가능하게 하며, 이는 체결구를 더 강하게 만드는 체결구의 로브의 재료의 양을 증가시킨다. 체결구 로브의 추가된 재료는 드라이버와 체결구 사이의 토크 차이를 양에 있어서 더 가깝게 하고, 추가로 캠 아웃의 억제를 보조하며, 드라이버의 서비스를 향상시킬 수 있다.
이제 도 15를 참조하면, 개시된 테이퍼진 로브형 드라이버 및 체결구 시스템에 대해 테스트를 실시하였다. 각각의 경우에, 선택된 테이퍼 각도를 갖는 일련의 테이퍼진 로브형 구동 비트는 대응하는 오목부에 결합되었다. 도 15에 도시된 바와 같이, 3개의 테스트는 35°의 테이퍼 각도를 갖는 5 로브 구동 비트 및 오목부, 45°의 테이퍼 각도를 갖는 6 로브 구동 시스템, 및 52°의 테이퍼 각도를 갖는 6 로브 구동 시스템을 포함하였다. 구동 비트는 구동 시스템이 시스템의 강도를 식별하는 데 실패할 때까지 각각 토크부여되었다. 또한, 구동 비트는 구동 비트의 강도를 개별적으로 분석하기 위해서 표준 체결구 오목부와 상당히 증가된 강도를 갖는 고속도강으로 형성된 오목부의 양자 모두에서 테스트되었다. 검정 기준 선은 종래기술의 상업적으로 가용한 6 로브 직선 벽형 구동 비트의 특정 구동 비트 강도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 45° 및 52°의 테이퍼 각도를 갖는 6 로브 구동 비트는 양자 모두 6 로브 직선 벽형 구동 비트의 구동 비트 강도를 초과하였다. 테이퍼진 로브형 드라이버 및 체결구는 따라서 다수의 크기의 체결구를 가지고 하나의 드라이버를 사용하는 능력과 조합되어 구동 시스템 강도의 향상을 제공하며, 모두 체결 중의 캠 아웃의 가능성을 감소시킨다.
3 로브 실시예
이제 도 16 내지 도 18을 참조하면, 3 로브 구동 표면 구성을 갖는 체결구 및 드라이버를 포함하는 체결구 시스템이 또한 개시된다.
도 16을 참고하면, 드라이버(210)의 실시예가 다수의 도면에 도시되어 있다. 드라이버(210)는 회전축 주위의 일련의 3개의 교번하는 로브(214) 및 홈(216)에 의해 형성되는 형상설정된 테이퍼진 비트(212)를 포함한다. 교번하는 로브(214) 및 홈(216) 각각은 단면 모습에서 가장 잘 도시된 바와 같이 외부 반경 부분(220), 구동 측 천이부(222), 내부 천이 반경부(224), 및 역방향 구동 부분(226)에 의해 형성된다. 각 로브(214)는 로브 폭 대 로브 높이의 실질적으로 일정한 비를 갖는 테이퍼링 높이 및 폭을 갖는다. 로브 높이 및 폭은 도 5 및 도 7과 관련하여 위에서 설명된 것과 동일한 방식으로 측정된다. 외부 반경 부분(220)은 주어진 위치에서 비트의 외부 직경을 규정하고, 추가로 드라이버의 측벽(230)을 형성한다. 드라이버의 측벽(230)은 드라이버의 회전축에 대해 테이퍼 각도(θ)로 테이퍼진다. 드라이버의 측벽의 테이퍼 각도(θ)는 오목부의 측벽의 테이퍼 각도 이하이다(이하에서 더 설명되는 바와 같음).
도 17을 참조하면, 개시된 체결구 시스템에서 사용되는 체결구(310)의 실시예가 도시되어 있다. 체결구(310)는 오목부(312)를 갖는 헤드(311) 및 섕크(313)를 포함한다. 섕크(313)는 나사산형성될 수 있다. 오목부(312)는 체결구의 회전축 주위의 일련의 3개의 교번하는 로브(314) 및 홈(314)에 의해 형성된다. 교번 로브와 홈 각각은 외부 반경 부분(320), 구동 측 천이부(322), 내부 천이 반경부(324), 및 역방향 구동 부분(326)에 의해 형성된다. 상술된 드라이버와 마찬가지로, 외부 반경 부분(320)은 주어진 위치에서 오목부의 외부 직경을 규정하고, 추가로 오목부의 측벽(330)을 형성한다. 오목부의 측벽(330)은 체결구의 회전축에 대해 테이퍼 각도(θ)로 테이퍼진다. 일부 실시예에서, 오목부 측벽의 테이퍼 각도는 약 60°이다.
이제 도 18을 참조하면, 드라이버(210) 및 체결구(310)는 체결구 시스템을 형성하도록 조합된다. 일부 실시예에서, 3 로브 체결구 시스템은 비축 구동 능력에 대해 장점을 제공한다. 본원에 사용될 때, 비축 구동 능력은 드라이버의 회전축이 체결구의 회전축과 정렬되지 않을 때 드라이버로부터 체결구에 토크를 전달하는 능력을 의미한다. 일부 실시예에서, 개시된 체결구 시스템은 최대 20°까지 상이한 체결구 및 드라이버의 회전축에 대해 체결구를 구동할 수 있다.
일부 실시예에서, 드라이버 측벽(230)은 오목부 측벽(330)의 테이퍼 각도와 대략 동일한 테이퍼 각도(θ)를 갖는다. 일 실시예에서, 드라이버 측벽(230)의 테이퍼 각도(θ)는 약 60°이다. 본 실시예에서, 드라이버 및 체결구 오목부의 3 로브 구성은 일부 비축 구동 능력을 허용할 수 있다.
다른 실시예에서, 드라이버 측벽은 오목부 측벽의 테이퍼 각도보다 작은 테이퍼 각도를 갖는다. 예를 들면, 드라이버 측벽 테이퍼 각도는 오목부 측벽 테이퍼보다 적어도 10° 작을 수 있다. 도 16 및 도 18에 도시된 실시예에서, 드라이버 측벽은 약 42°의 테이퍼 각도를 갖는다. 드라이버 측벽 테이퍼 각도가 오목부 측벽 테이퍼 각도보다 작으면, 드라이버 비트는 오목부 내에서 기울어질 수 있고, 그 결과 드라이버의 회전축(400)은 체결구의 회전축(402)으로부터 벗어난다. 드라이버의 회전축(400)과 체결구의 회전축(402) 사이의 각도(β)는 드라이버가 체결구에 대해 "비축"인 정도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 개시된 체결구 시스템은 드라이버의 회전축이 체결구의 회전축으로부터 20°까지 벗어나는 상태에서 체결구에 토크를 전달할 수 있다. 이 특징은 제품의 구성이 체결구의 오목부에 대한 축상(on-axis) 접근을 허용하지 않는 제품에서의 개시된 체결구 시스템의 사용을 용이하게 한다.
다시 도 16 및 도 17을 참고하면, 구동 측 천이부(222, 232)는 선형일 수 있으며 구동 각도(α)를 규정할 수 있다. 구동 각도(α)는 구동 측 천이부(222)와, 회전축으로부터 연장되고 내부 천이 반경부(224, 324)에 접하는 반경방향 선 사이의 각도로서 규정된다. 다양한 실시예에서, 드라이버 각도(α)는 0° 내지 5°일 수 있다. 구동 측 천이부(222, 322)는 또한 로브 높이의 20% 내지 60%일 수 있는 길이를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 드라이버(210)의 구동 측 천이부(222)는 2° 미만의 리프트 각도에서 체결구(310)의 구동 측 천이부(322)에 결합되어 캠 아웃을 감소시키도록 구성된다.
외부 반경 부분(220, 320)은 일정하거나 변화할 수 있는 하나 이상의 반경에 의해 규정된다. 내부 천이 반경부(224, 324)는 일정하거나 변화할 수 있는 하나 이상의 반경에 의해 형성된다. 일 실시예에서, 내부 천이 반경부는 1 반경에 의해 형성되는 제1 세그먼트 및 제1 반경보다 큰 제2 반경에 의해 형성되는 제2 세그먼트를 포함한다. 역방향 구동 부분(226, 326)은 내부 천이 반경부(224, 324)로부터 외부 반경 부분(220, 320)으로 연장하고 제거를 위해 체결구의 회전을 허용하도록 구성된다.
드라이버(210)는 또한 비트(212)의 단부에 팁 부분(240)을 갖는다. 일부 실시예에서, 팁 부분(240)은 3 로브 구동 표면 구성을 포함하지만, 외부 천이 반경부(220)는 비트(212)에서보다 더 큰 테이퍼 각도로 테이퍼진다. 일 실시예에서, 외부 천이 반경부(220)는 팁 부분(240)에서 약 140°로 테이퍼진다. 팁 부분의 외부 천이 반경부의 증가된 테이퍼는 특히 드라이버와 체결구 오목부의 정렬이 어려울 수 있는 작은 체결구에 대해서 체결구의 오목부에의 드라이버의 결합을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 체결구 시스템은 하나의 드라이버가 상이한 크기의 다수의 체결구와 함께 사용될 수 있게 한다. 다수의 체결구는 각각 3 로브 구성에 의해 형성되는 오목부를 갖고 실질적으로 동일한 측벽 테이퍼 각도를 가지며, 그래서 각각의 체결구의 오목부의 적어도 1개의 단면은 다른 체결구의 오목부의 하나의 단면과 실질적으로 동일하다. 이러한 방식으로, 하나의 드라이버가 2개 이상의 상이한 크기의 체결구를 구동하기 위해 사용될 수 있어 체결 시스템의 효율을 더 향상시킨다. 3 로브 체결 시스템은 0.063 인치(1.6 밀리미터) 미만 또는 0.039 인치(1.0 밀리미터) 미만의 주 나사산 직경을 갖는 것 같은 작은 체결구에 대해 특히 유리할 수 있다.
이제 도 19 내지 도 22를 참고하면, 3 로브 체결구 시스템에 대한 드라이버의 실시예가 도시된다. 체결구 시스템은 또한 드라이버의 구성에 일치하도록 구성되는 오목부를 각각 갖는 하나 이상의 체결구(도시되지 않음)를 포함한다. 명확화를 위해, 각각의 드라이버는 편평한 팁 부분을 갖는 상태로 도시되어 있다. 드라이버의 일부 실시예는 전술한 바와 같이 테이퍼진 팁 부분을 포함할 수 있다.
이제 도 19를 참조하면, 도 16 내지 도 18에 도시된 드라이버와 유사한 드라이버(500)가 도시되어 있다. 드라이버(500)는 3개의 교번하는 로브 및 홈을 갖는다. 비교를 위해, 드라이버(500)는 도 2 내지 도 3에 도시된 드라이버의 6 로브 구성과 겹쳐서 도시되어 있다. 본 실시예에서, 3 로브 드라이버의 구동 측 천이부는 6 로브 구성의 구동 측 천이부와 정렬된다. 외부 반경 부분 및 역방향 구동 부분은 6 로브 구성 체결구에서 3 로브 드라이버의 사용을 막는다.
이제 도 20을 참고하면, 각 로브의 폭이 드라이버의 길이를 따라 올라가면서 더 큰 각도로 증가하는 드라이버(600)가 도시되어 있다. 이 증가된 로브 폭은 구동 비트에 추가적인 강도를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 로브의 폭이 증가하는 각도는 드라이버 측벽의 테이퍼 각도에 관련될 수 있다. 일 실시예에서, 드라이버는 감소된 측벽 테이퍼 각도를 가질 수 있고 로브의 폭을 증가시키기 위해 더 큰 각도를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 드라이버는 얕은 오목부 체결구의 선택을 수용할 수 있다.
이제 도 21을 참조하면, 3개의 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버(700)의 또 다른 실시예가 개시된다. 드라이버(700)는 상술한 바와 같이 일반적으로 외부 반경 부분(720), 구동 측 천이부(722), 및 내부 천이 반경부(724), 및 역방향 구동 부분에 의해 형성되는 3개의 교번하는 로브 및 홈을 포함한다. 역방향 구동 부분은 오목 부분(726') 및 캐치 부분(726'')에 의해 형성된다. 오목 부분(726')은 드라이버의 외부 직경 외부의 원점으로부터 기원하는 일정한 또는 변화하는 반경에 의해 형성되는 만곡된 부분이다. 캐치 부분(726'')은 대체로 반경방향으로 연장된다. 일 실시예에서, 캐치 부분(726'')은 대략 45°의 역방향 구동 각도를 형성한다. 드라이버(700)의 역방향 구동 부분은 체결구를 제거하는 향상된 능력을 제공할 수 있으며, 이는 체결구의 제거가 고려되는 용례에서 유리할 수 있다. 체결구 시스템은 또한 드라이버(700)의 구성에 일치하도록 구성되는 오목부를 각각 갖는 하나 이상의 체결구(도시되지 않음)를 포함한다.
이제 도 22를 참고하면, 3 로브 체결구 시스템을 위한 드라이버(800)의 또 다른 실시예가 개시되어 있다. 드라이버(800)는 상술한 바와 같이 일반적으로 외부 반경 부분, 구동 측 천이부(722), 내부 천이 반경부(724), 및 역방향 구동 부분에 의해 형성되는 3개의 교번하는 로브 및 홈을 포함한다. 드라이버(800)의 역방향 구동 부분은 드라이버(700)의 구성과 유사한 오목 부분(826')과 캐치 부분(726'')을 포함할 수 있다. 드라이버(800)의 외부 반경 부분은 체결구 시스템의 기능을 향상시키도록 구성되는 2개 이상의 세그먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 구성은 체결구 시스템의 전방 구동 능력, 역방향 구동 능력, 축외 구동 능력, 체결구 오목부에서의 드라이버의 착좌 및 결합, 또는 유사한 기능을 향상시킬 수 있다. 일 실시예에서, 드라이버(800)의 외부 반경 부분은 제1 볼록 세그먼트(820'), 오목 세그먼트(820''), 및 제2 볼록 세그먼트(822''')를 포함한다. 외부 천이 반경부의 적어도 일부는 드라이버(800)의 측벽을 형성하고 상술한 바와 같은 테이퍼 각도로 테이퍼진다.
본원에 개시된 드라이버 및 체결구는, 드라이버 비트 및 체결구 오목부의 구성이 드라이버의 삽입 및 제거와 체결구에의 토크 부여에 호환될 수 있는 한 체결 시스템을 형성하기 위해 조합되어 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 도 21에 도시된 드라이버(800)에 대응하는 체결구에는 도 19에 도시된 드라이버(500)가 설치될 수 있다. 체결구 및 드라이버의 다른 조합도 구성의 호환성에 기초하여 고려된다.
본 발명을 도면 및 전술한 설명에서 상세하게 도시하고 설명하였지만, 이는 예시로서 고려되어야 하고 특징에 대한 제한이 아니며, 단지 바람직한 실시예가 도시되고 설명된 것이며, 본 발명의 사상 내에 있는 모든 변화 및 변형은 첨부된 청구항 및 그 등가물에 의해 보호되는 것이 요망된다는 것을 이해해야 한다.
Claims (15)
- 체결구 시스템이며,
오목부를 갖는 헤드 및 나사산형성된 섕크를 구비하는 체결구로서,
오목부는 회전축 주위의 일련의 3개의 교번하는 로브 및 홈에 의해 형성되고, 교번하는 로브 및 홈 각각은 일련의 외부 반경 부분, 구동 측 천이부, 내부 천이 반경부, 및 역방향 구동 부분에 의해 형성되고,
오목부는 회전축으로부터의 약 60°의 테이퍼 각도를 갖는 외부 반경 부분에 의해 형성된 측벽을 갖는, 체결구; 및
회전축 주위의 일련의 3개의 교번하는 로브 및 드라이버 홈에 의해 형성되는 형상설정된 테이퍼진 비트를 포함하는 드라이버로서, 교번하는 로브 및 홈 각각은 일련의 외부 반경 부분, 구동 측 천이부, 내부 천이 반경부, 및 역방향 구동 부분에 의해 형성되는 드라이버를 포함하고,
각각의 로브는 실질적으로 일정한 로브 폭 대 로브 높이 비를 갖는 테이퍼링 높이 및 폭을 가지며,
드라이버 로브는 오목부 측벽의 테이퍼 각도 이하의 회전축에 대한 테이퍼 각도를 갖는 외부 반경 부분에 의해 형성되는 측벽을 갖는 체결구 시스템. - 제1항에 있어서, 드라이버 측벽은 회전축으로부터의 약 60°의 테이퍼 각도를 갖는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 드라이버 측벽은 회전축으로부터의 약 42°의 테이퍼 각도를 갖는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 드라이버 측벽의 테이퍼 각도는 오목부 측벽의 테이퍼 각도보다 적어도 10° 작은 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 구동 측 천이부는 직선형이고, 회전축으로부터 연장되고 내부 천이 반경부에 접하는 반경방향 선에 대해 구동 각도를 형성하는 체결구 시스템.
- 제5항에 있어서, 구동 각도는 약 0° 내지 5°인 체결구 시스템.
- 제5항에 있어서, 구동 측 천이부는 로브 높이의 약 20% 내지 60%의 길이를 갖는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 내부 천이 반경부는 제1 반경에 의해 형성되는 제1 세그먼트 및 제1 반경보다 큰 제2 반경에 의해 형성되는 제2 세그먼트를 포함하는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 드라이버는 팁 부분을 포함하며, 외부 천이 반경부는 팁 부분에서 약 140°로 테이퍼지는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 상이한 크기의 복수의 추가적인 체결구를 더 포함하고, 복수의 체결구 각각은 상기 체결구의 오목부의 단면과 실질적으로 동일한 적어도 하나의, 오목부의 단면을 가지며, 드라이버는 각각의 체결구에 토크를 전달하도록 구성되는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 체결구는 0.039 인치(1.0 밀리미터)보다 작은 주 나사산 직경을 갖는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 체결구는 0.063 인치(1.6 밀리미터)보다 작은 주 나사산 직경을 갖는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 드라이버의 구동 측 천이부는 캠 아웃을 감소시키기 위해서 2° 미만의 리프트 각도에서 체결구의 구동 측 천이부에 결합되도록 구성되는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 드라이버의 역방향 구동 부분은 오목 부분 및 캐치 부분을 포함하며, 캐치 부분은 역방향 구동 각도를 규정하는 체결구 시스템.
- 제1항에 있어서, 드라이버의 외부 반경 부분은 제1 볼록 세그먼트, 오목 세그먼트, 및 제2 볼록 세그먼트를 포함하고, 오목부의 외부 반경 부분은 드라이버의 외부 반경 부분과 정합하도록 구성되는 체결구 시스템.
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