具有可使用多種起子的凹槽的緊固件及制造方法技術

本發明專利技術公開了一種具有頭部（１５）的緊固件（１３），所述頭部（１５）形成有凹槽（３０），凹槽（３０）可適應方頭起子、諸如ＰＨＩＬＬＩＰＳ↑［ＴＭ］型起子之類的對稱起子、諸如ＰＯＺＩＤＲＩＶ↑［ＴＭ］型起子之類的非對稱型十字頭起子、以及結合了方頭和十字頭的起子，同時不會損害起子的性能。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
相關申請本申請是2002年2月26日申請的序列號為60/360,270的臨時申請的修訂版。
技術介紹
有多種具有專用嚙合面的起子普遍用于工業和家庭目的。一般來說，這些起子僅能與具有同它們相匹配的凹槽的螺絲一起使用。這些螺絲的制造方法確保配合適當，使轉矩從起子充分傳遞到螺絲。這類起子的共同例子是飛利浦頭螺絲起子，它具有常見的十字翼形結構。這種緊固件公開在美國專利US2046839中，該專利公開的內容被并入此處以作參考。這種緊固件用途很廣。盡管飛利浦頭螺絲在使用上獲得了很大的成功，但這種緊固件還有共同的缺點，即需要施加高轉矩時起子容易滑出凹槽。因為飛利浦頭緊固件的傳動面以8°-27°的夾角逐漸變細，所以發生了這種所謂的“脫出(cam out)”。為了克服這種不便并提供一種可提供高扭轉性能的緊固件，正如在美國專利US2474994中所公開的那樣，傳動面被構造得更加垂直。‘994號專利的說明書也被并入此處以作參考。這種緊固件可從飛利浦螺絲公司的被許可人那里得到，并冠以POZIDRIV的商標銷售。另一種被稱為“方形起子”的起子被設計用來配合羅伯遜方形傳動凹槽，并且也被普遍采用。本專利技術的目的是提供一種能有效適應上述任何起子的凹槽，并提供一種特別適于和這種獨特的凹槽一起使用的最佳起子。為了更好地理解本申請的專利技術，最好先考慮制造起子以及匹配上述緊固件的緊固件頭的基本方法。為了縮小公差，該方法中的關鍵在于，構造一個用于依靠壓力冷成形起子的模具和沖壓工具。沖壓工具是用于在緊固件頭上冷成形凹槽的工具。由于每個元件被逐個使用以獲得成品，因此應該認識到在整個生產過程中誤差會逐漸積累。第一步是制造具有沖壓工具和起子的所有屬性的標準工具。該工具一般是由合適的金屬毛坯用砂輪加工而成。在飛利浦十字頭工具的例子中，這需要四個道次，在其間工具旋轉90°。工具與砂輪的路徑保持一定的角度，從而在標準工具上形成槽，隨加工沖擊從標準工具毛坯的尖端向其桿部的行進，這些槽變得更淺。該模更是采用標準工具通過將標準工具滾銑或沖壓成板牙架而成。這可能需要幾個板牙架以獲得完全成形的模具。然后該模具被用于冷成形沖壓工具，接下來，沖壓工具被用作工具以在緊固件的頭上形成凹槽。起子以類似于沖壓工具的方法制造，并且在形狀上也與沖壓工具和標準工具相同。飛利浦十字頭標準工具的制造相對簡單直接，因為傳動面是對稱的。相對于‘994號專利中改進的十字頭緊固件的垂直傳動面的制造，這不是問題。在這個例子中，發現為了獲得與凹槽的翼的傳動面和起子的傳動面之間的精確關系，有必要以小的錐度構造向前的垂直傳動面和反向傳動面。如果延長這些錐形面的平面，則它們將會以2.5度的夾角相交，或者以另外一種方式來看，反向傳動面相對于向前的傳動面以2.5度的角度傾斜。在前進方向上需要消除脫出現象，這就更成問題。根據上述方法，為了實現這一點，對標準工具毛坯進行八次沖擊加工，在這八次沖擊之間，使毛坯旋轉，并且調節毛坯相對于砂輪路徑的角度。這涉及到復合角—即取決于其他角的角—的機械加工，并且控制到所需的誤差也極其復雜和困難。制造這些非對稱的十字頭螺絲所用的標準工具的機械加工是一個公認的挑戰。盡管已經有人企圖將羅伯遜方形起子和飛利浦型起子結合起來，見美國專利US5358368和US5020954，但是這些企圖未被徹底接受，并且無法適應非對稱起子的使用。美國專利US2082748公開了一種將羅伯遜凹槽、飛利浦型凹槽和一種槽型凹槽結合在一起的緊固件。這些企圖看來通常對一種凹槽或其它類型的優點做了折衷。本專利技術的目的在于提供一種用于緊固件的凹槽，它可以適應方形起子以及對稱的和非對稱的十字刃型起子。因此這種凹槽可以適應當前使用的各種緊固件起子。本專利技術的目的在于提供這樣一種凹槽，但又避免了非對稱的十字頭的復雜的制造要求，并且不會損害共同的起子結構的優點。本專利技術的另一個目的在于提供一種獨特的起子，以充分利用這種新型凹槽的所有獨特的特點。
技術實現思路
一種十字形凹槽構造于一個螺紋緊固件的頭部上，該螺紋緊固件具有對稱的錐形傳動面。該錐度被設計用來提供傳動面之間的夾角，該夾角等于非對稱的十字頭凹槽的標準夾角。方形傳動凹槽被合并到凹槽外部的十字形凹槽的幾何結構內，從而形成可適應標準起子、對稱的十字頭起子和不對稱的十字頭起子的總凹槽結構，標準起子與方形傳動凹槽連在一起。另外，還可以使用具有完整幾何形狀的凹槽的緊固件。這允許形成有本專利技術的凹槽的緊固件被目前市場上流行的主要起子擰動。本專利技術的十字頭凹槽由沖壓工具形成，而沖壓工具由模具形成，而模具又由機加工標準工具形成。標準工具是用砂輪經四次道次加工而成，從而獲得由傳動面限定的形狀對稱的槽，這些傳動面在非對稱的十字形標準凹槽的夾角的1/2處逐漸變細。凹槽的十字部分延伸至凹槽的全部深度，而凹槽的方形部分延伸到較短的深度。對凹槽的方形部分的深度進行選擇，以便位于十字形凹槽的幾何結構內，從而為非對稱工具的相對翼面之間的拐角處的隆脊提供間隙。這些隆脊是生產非對稱的起子時的副產品，并且是妨礙十字形起子互換使用的一個因素。另一個妨礙因素是對稱與非對稱的工作面錐形。在最初的十字頭結構中采用對稱的錐度，在容納非對稱十字頭結構的夾角的角處，發現每種類型的起子都可以用在本專利技術的凹槽中，而不損害起子的轉矩傳遞特性。另外，使“脫出”最小化，并且簡化了制造工藝。為了適應多種起子，本專利技術的凹槽具有獨特的形狀。利用每種起子的獨特性質，與任意一種標準起子嚙合都會使轉矩有效地從起子傳遞到緊固件。然而，對任意一種特殊的類型而言，特別設計用來與凹槽配合的起子還有其他的優點。這種起子被設計用來與本專利技術的標準工具或沖壓工具相配合，從而特別用于與本專利技術的萬用凹槽嚙合。附圖說明下面參照附圖更詳細地說明本專利技術，其中圖1是形成如本專利技術所述的凹槽時所用的標準工具的透視圖；圖2(a)是一個非對稱的起子的尖端的透視圖；圖2(b)是一個對稱的起子的尖端的透視圖；圖3是一個緊固件的頂視圖，它展示了如本專利技術所述的凹槽；圖4是一個緊固件頭的剖視圖，它展示了如本專利技術所述的凹槽。具體實施例方式上面提到的并且這里還要進一步說明的類型的凹槽和起子的規格受工業標準的控制，因此不論這些凹槽和起子用于何種用途，也不論它們由哪個制造商生產，其結構都是一致的。因此，盡管這里說的是一個特定的緊固件，但指的是遵從這些標準的緊固件。工業緊固件協會(IFI)頒布了這些標準，尤其是在ASME rev.B18.6.5M(1998)中。在這些標準中，I型是指有對稱十字形凹槽緊固件，Ia型是指有非對稱十字形凹槽緊固件，III型是指方形凹槽緊固件。如圖3和圖4所示，本專利技術的凹槽30形成有翼形的十字槽1-4。這些槽由對向壁5-12限定，這些壁提供了緊固件13的傳動面。凹槽30在緊固件頭15的頂表面14上有一個開口，并且凹槽30向下延伸至其底部16，其深度為d1。在頂表面14處，凹槽30的開口有一個方形和十字形相結合的開口。方形傳動面17-20形成中間深度d2，中間深度d2小于凹槽30的完全深度d1。相對的壁5和12形成槽1，并且與垂直線—即圖4所示的縱向軸線x-形成一定的角度，其中，各壁從頂部向底部會聚。會聚點A的角度也被稱為夾角，并且等于在適用的ASME標準中所制訂的非對稱的十字頭本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種緊固件，具有形成于頭部、用于與起子嚙合的凹槽，所述凹槽包括：被設計用來以轉矩傳遞嚙合方式接收起子的第一部分，其中所述起子是根據用于Ⅰ型十字凹槽緊固件或用于Ⅰａ型十字凹槽緊固件的工業標準制造的起子中的一種；被設計用來以轉矩 傳遞嚙合方式接收起子的第二部分，其中所述起子是根據用于具有Ⅲ型方形凹槽緊固件的工業標準制造的。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：巴里J休斯，
申請(專利權)人：菲利普螺絲公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]