[发明专利]负驱动角

说明书

相关申请的交叉引用

此申请是非临时专利申请，并且要求2011年8月25日提交的美国临时专利申请号61/527,606的优先权和权益，该临时专利申请的公开内容整体通过引用并入本文。

背景技术

用于扭矩(torque)传递系统的紧固件和扭矩传递起子(driver)在现有技术中是众所周知的。紧固件的头部具有特定形状的凹部(recess)或突起，其适配起子中的互补形状的突起或凹部。更广为人知的扭矩传递系统中的一种是商业化为PHILLIPS?驱动系统的十字型驱动系统。参见诸如美国专利号2,046,837。已经提出了众多外形和形状的扭矩传递驱动系统。参见诸如美国专利号2,397,216。

五凸角(lobe)和六凸角构造的花键型(spline-type)扭矩传递系统也已经广为人知。这些五凸角和六凸角扭矩传递系统的实例与它们的紧固件和起子一起在美国专利号2,969,250；3,187,790；3,584,667；4,970,922和5,279,190中描述。此类花键型的扭矩传递驱动系统的早期版本具有方角(square corner)，对此，相应的紧固件凹部是难以制造且昂贵的，并在紧固件和/或起子中产生应力，这随着重复使用导致疲劳失效。这些五凸角和六凸角花键型扭矩驱动系统的稍后版本具有均匀地围绕紧固件头部或起子钻头的360°外周定位的多个相对相交的弯曲表面，以形成交替系列的凸角和凹槽(flute)。这些后一种扭矩驱动系统克服了最早的花键型系统中固有的问题中的一些，但通常并未能够使凸角驱动角保持为小于五度。在应用更高的扭矩时，施力部件将升高，引发凸角的失效或使凸角从紧固件或起子剥离。这些稍后的花键式扭矩驱动系统中的一个版本(作为TORX?驱动系统商业地已知)具有基于与设计成获得在10°至20°范围内的驱动角的弧形表面配合的六凸角和五凸角构造，现有的TORX?六凸角的轮廓由曲线205在图7和图8中示出。参见美国专利号3,584,667。

此花键型扭矩传递驱动系统的稍后版本通过具有紧固件头部的从动(driven)表面和扭矩起子的驱动表面而将驱动角降低至零，从动表面和驱动表面由第一系列椭圆弯曲表面和在这些第一系列椭圆弯曲表面之间交替出现的第二系列椭圆弯曲表面形成。这些椭圆弯曲表面中的一系列是凸形的，而交替的椭圆弯曲表面系列是凹形的。交替的凹形和凸形的椭圆弯曲表面平滑地且切线地融合，以限定围绕紧固件头部或起子钻头的360°周边延伸的一系列交替的凹槽和凸角。紧固件头部和起子钻头的凸角和凹槽在截面上均为椭圆地弯曲的。此外，椭圆弯曲凸角的中心和相应的椭圆弯曲凹槽的中心由于这些部件的交替性质而布置在正六边形的顶点处，尽管并非同一个六边形。参见美国专利5,279,190。此凸角的扭矩传递驱动系统的实施例已经作为TORX PLUS?驱动系统商业地上市。现有的TORX PLUS?六凸角起子的轮廓在图7和图8中由曲线203示出，且配合的TORX PLUS?紧固件凹部由曲线204示出。

随着这些近来的六凸角花键型系统的困难在于，当扭转紧固件时，在各个凸角处在起子钻头与紧固件头部之间存在狭窄的点接触，并且此点接触将随着转矩(torsion)起子的磨损而改变。这通过在图7和图8中所示的曲线203和204所见，并且更详细地描述。根据由图7和图8中的曲线203和204图示的零驱动角，在扭矩起子与紧固件头部之间存在接触点的较少运动且在扭矩驱动起的钻头上存在磨损，但起子钻头的凸角仍随着磨损而遭受切变和失效。另外，现有的花键型系统由于螺纹成形和螺纹切削的紧固件而是较少地有效的，因为起子趋于凸出紧固件之外，并且起子在紧固件中摆动而不维持轴向对齐。所有这些问题在非常小尺寸的紧固件头部和转矩起子中都更突显，尤其是具有小于大约0.039英寸(1.0毫米)的主螺纹直径的小紧固件，或备选地具有小于大约0.063英寸(1.6毫米)的主螺纹直径的小紧固件，其由于凸角的尺寸和所包括的间隙公差而在使用时趋于变形。

已经持续需要的是带有紧固件头部和转矩起子的转矩传递系统，其随着磨损保持稳定并且使扭矩驱动能够将高扭矩传递至紧固件的头部，且减小起子或紧固件的凸角的切变或破坏。此外，所需要的是五凸角或六凸角转矩传递系统，其将允许更高的扭矩通过转矩传递系统来施加至紧固件。这些问题在小尺寸的扭矩传递系统中尤其突显，其中紧固件头部和起子钻头两者的凸角都为非常小的，并且凸角和间隙公差的尺寸相应地小。

发明内容