Комбинация крепежного элемента со шлицевой головкой и отвертки

Изобретение относится к крепежному элементу и направлено на повышение надежности передачи крутящего момента. Крепежный элемент содержит головку, шлиц с центральной выемкой в головке, дополнительно содержащей три радиально проходящих паза, заканчивающихся в головке крепежного элемента, при этом центральная выемка содержит дольчатую внутреннюю зону, имеющую три доли с максимальной описанной окружностью, расположенной на одной оси с воображаемым центром радиальных пазов; радиальные пазы образованы из усеченного конуса, центральная ось которого проходит под углом к оси, параллельной оси крепежного элемента, и образует сужающийся внутрь внешний угол конусности шлица, что приводит к возникновению эллиптических и сужающихся внутрь сечений по мере углубления радиально проходящих пазов в головку крепежного элемента; и дополнительную центральную часть выемки, выполненную в виде усеченного конуса, который завершается на вписанной окружности дольчатой внутренней зоны. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки США №62/093,236, поданной 17 декабря 2014 г., содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Уровень техники

Из уровня техники известны достоинства применения крепежных элементов с крестообразным шлицом. Примеры выданных патентов, которые раскрывают различные альтернативные варианты, включают в себя:

патент США №2,046,839, озаглавленный «Винт» (Screw) на имя Phillips и др. (относящийся к хорошо известным винтам с головкой Philips),

патент США №2,592,462, озаглавленный «Крепежный элемент со шлицевой головкой» (Recessed head fastener) на имя Phippard**

патент Великобритании №1,006,509, озаглавленный «Усовершенствования винтовых или связанных с ними крепежных элементов и отвертки для совместного применения с ними» (Improvements in or relating to screw threaded fasteners and drivers for use therewith), GKN Screws and Fasteners Ltd. (так называемый, шлиц POZIDRIV)**

патент Великобритании №1,521,141, озаглавленный «Резьбовой крепежный элемент» (Threaded fastener) на имя GKN Fasteners Ltd. (так называемый, шлиц SUPARIV)

патент США №4,464,957, озаглавленный «Комбинация крепежного элемента и отвертки» (Fastener and driver combination) на имя Gill**

Каждый из этих перечисленных патентов раскрывает свое понимание потребности минимизировать вредное воздействие разделения отвертки/шлица во время завинчивания винтов для осуществления сборки. Как известно специалистам в данной области техники, это явление называется «выходом из зацепления».

Известно также, что в крестообразных системах и относящейся к ним трехкрылой системе, в которых предусмотрены радиальные пазы в качестве средства, позволяющего выполнять вращение винта, необходимо иметь различные углы конусности для отвертки и для крыльев шлица, при этом угол 6 конусности отвертки должен быть больше, чем угол 5 конусности шлица, а также обеспечивать контакт отвертки в верхней части на наружной стороне/кромке отверточной системы 7, как показано на фиг. 1 применительно к уровню техники.

Вышесказанное позволяет обеспечивать оптимальный возможный контакт для вращения винта и минимизацию выхода из зацепления, а также уменьшает эффект повреждения, который может иметь место в шлице вследствие явления, известного как «прокручивание». Кроме того, известно, что крестообразные системы вращения требуют наличия зазоров между крыльями шлица и крыльями отвертки, чтобы обеспечивать зацепление между отверткой и шлицом, как показано на фиг. 2 применительно к уровню техники. Как видно на чертеже, при приложении крутящего момента зазоры 104 позволяют осуществлять относительное перемещение между отверткой и шлицом, при этом силы будут прикладываться только через точки 105.

Кроме того, патенты отмеченные звездочками (**), предусматривают необходимость механического сцепления в какой-либо форме между шлицом и отверткой, что облегчает установку винта для осуществления сборки. Это обеспечивается «расклинивающим» действием в начале взаимодействия отвертки и шлица, как показано на фиг. 3 применительно к уровню техники. Считается, что это расклинивающее действие имеет место в нижней части шлица 107 и, как сообщается, оно также способствует сопротивлению выхода из зацепления.

Как указывает Gill в патенте Великобритании №1,521,141, зазоры между крыльями шлица и отвертки используются для создания смещения оси отвертки относительно оси шлица таким образом, чтобы одно из крыльев имело угол конусности отвертки, приближающийся к углу, параллельному оси винта, что дополнительно улучшает систему в части минимизации выхода из зацепления.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение признает качественные признаки, предлагаемые вышеуказанными патентами из уровня техники, однако, предлагает новаторское техническое решение, которое позволяет вращать винт, благодаря определенной комбинации шлицов винта и отвертки, которые имеют, по существу, согласованные конфигурации. Идея изобретения, обеспечивающего достоинства комбинации отвертки/шлица, рассматривается на примере трехкрылой системы. Однако принцип использования 3 (трех) крыльев, отходящих радиально от центрального ядра, может быть применим к системам, содержащим 2 (два) радиальных крыла или 4 (четыре) радиальных крыла. Если рассматривать один из этих вариантов, то, очевидно, что двухкрылая система требует наличия овального центрального ядра, а четырехкрылая система - четрырехдольного центрального ядра. Концевые части крыльев и усеченный конус, который используется для повышения устойчивости винта и отвертки, будут иметь указанные ниже соотношения и рассматриваются со ссылками на фиг. 5, 6, 7 и 9.

Иллюстративный вариант осуществления изобретения относится к крепежному элементу, представляющему собой в данном случае винт, в головке которого предусмотрен шлиц, и к отвертке, которая входит в зацепление с указанным шлицом таким образом, чтобы обеспечить вращение винта с целью его завинчивания для осуществления сборки. Термин «сборка», используемый в настоящем описании, означает соединение друг с другом двух или более составных частей. Отвертка согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения имеет наружную форму, по существу, согласованную с формой внутреннего шлица в головке винта согласно изобретению.

Форма шлица и отвертки согласно изобретению позволяет использовать одну отвертку для множества шлицов с различной глубиной, включая разнообразные типы головки и размеры винтов. При этом следует понимать, что разнообразие типов головок и размеров винтов, которые можно завинчивать отверткой одного размера, не является безграничным, поэтому существует потребность в ограниченном количестве отверток различных размеров, разработанных для того, чтобы обеспечивать возможность завинчивания всех размеров винтов и всех типов головок.

Согласно настоящему изобретению обеспечен винт 10, который содержит резьбовую часть 11 и головку 12 со шлицом 13 (фиг. 4). Предусмотрена также отвертка, которая имеет согласованную со шлицом конфигурацию и входит в зацепление с ним для обеспечения вращательного движения и создания крутящего момента, необходимого для завинчивания винта известным способом (фиг. 4а). Шлиц и отвертка содержат одинаковое количество радиальных пазов, которые проходят от центральной выемки винта и центра отвертки, соответственно. Пазы расположены на одинаковом расстоянии 199 друг от друга, равном 120° (градусам) (фиг. 5).

Описанная окружность 203 на верхней поверхности винта головки 14 охватывает концы крыльев 301 шлица (фиг. 9). Каждое крыло выемки образовано с помощью конуса 198, который срезан под углом α. Полученный усеченный конус заходит в головку винта под углом 90-β на глубину 207 (фиг. 6). Угол φ конусности, выбранный для данной конструкции крыльев, предпочтительно составляет 8° (градусов).

При использовании этой конфигурации, каждое крыло выемки будет рассматриваться как эллиптическое 196 (фиг. 5), при этом размер каждого эллипса уменьшается по мере увеличения глубины шлица. Что касается отдельных параметров, то очевидно, что получить такую конфигурацию крыла с помощью традиционных процессов изготовления головки и вставить отвертку с согласованной конфигурацией в шлиц такой специфической формы не представляется возможным.

Добавление ядра шлица согласно изобретению устраняет оба вышеуказанных недостатка и повышает эффективность угла α (фиг. 5). Получение угла α анализируется и раскрывается ниже со ссылкой на фиг. 7а.

Высота центральной усеченной части конуса 302 также более подробно рассматривается ниже. На данном этапе достаточно указать, что новизна заключается в том, что при использовании входного диаметра 204 угол α конусности и высота центральной усеченной части 305 конуса будут определять физический размер, относящийся к вписанной окружности 306 центральной дольчатой выемки шлица. Описанная окружность 307 для этой дольчатой выемки расположена в пределах, которые не ухудшают прочность винта и головки, когда они подвергаются действию крутящего момента, т.е., кручения.

Угловое положение долей относительно центра крыльев таково, что доли имеют диаметр 307 описанной окружности, совпадающий с воображаемым радиальным центром каждого из крыльев.

Краткое описание чертежей

Ниже в качестве примера приведено описание иллюстративного варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными номерами обозначены идентичные или, по существу, идентичные признаки:

фиг. 1 - вид в продольном разрезе варианта осуществления уровня техники, в котором изменение угла конусности отвертки/шлица позволяет удовлетворять требованиям уровня техники;

фиг. 2 - вид сверху варианта осуществления уровня техники, показывающий применение в том случае, когда зазоры между радиальными крыльями шлица и отвертки приводят к возникновению контакта в точке приложения крутящего момента, передаваемого от кромки концевой части крыла отвертки к верхней поверхности шлица;

фиг. 3 - вид в поперечном разрезе шлица уровня техники, показывающий точку между отверткой и шлицом, в которой происходит «расклинивание»;

фиг. 4 - схематический чертеж винта, содержащего шлиц согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4а - схематический чертеж отвертки, имеющей согласованную конфигурацию со шлицом;

фиг. 5 - вид сверху головки винта и шлица согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения;

фиг. 6 - вид в поперечном сечении через крылья шлица, показывающий их форму согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения;

фиг. 7 и 7а - выбор внешнего угла конусности шлица;

фиг. 8 - вид в поперечном разрезе шлица, показывающий центральную усеченную часть конуса и дольчатое внутреннее ядро;

фиг. 9 - вид сверху головки винта, показывающий комбинацию эллиптических радиальных крыльев, сужающийся конический центральный верхний конец шлица и дольчатое центральное внутреннее ядро шлица;

фиг. 10 - вид в частичном разрезе головки винта, показывающий положение, в котором имеет место механическое сцепление между шлицом и отверткой; и

фиг. 11 - вид сверху головки винта, в которой радиально проходящие крылья образуют крестообразную форму, а центральное ядро имеет дольчатое квадратное поперечное сечение.

Подробное раскрытие изобретения

В целях раскрытия комбинации признаков, составляющих иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения выбрана система, которая является подходящей для ограниченного количества размеров винтов. Кроме того, здесь также только в иллюстративных целях, тип головки ограничивается широко известным типом, который относится к «винту с метрической резьбой и плоской головкой». Другие размеры винтов и типы головок не исключаются из инновационной природы настоящего изобретения, и принципы раскрытой конструкции следует рассматривать как подходящие для всех размеров винтов и типов головок, которые содержат шлицевую систему вращения и для которых осуществление настоящего изобретения может быть полезным.

Таким образом, в иллюстративных целях диапазон размеров винта выбран в пределах от М3,5 до М5, в то время как тип головки является «плоской головкой», представляющей собой 90-градусную потайную головку по определению ASME В18.6.7М-1998. Этот диапазон охватывает глубину шлицов, для которой используется одна и та же отвертка, которая в целях идентификации обозначается как #2.

При этом не предполагается, что отвертка с конфигурацией, отличной от предусмотренной для настоящего изобретения, может быть использована для достижения наилучшего эффекта со шлицом согласно настоящему изобретению.

На фиг. 4 показан винт 10, имеющий резьбовой стержень 11. Резьба стержня показана в виде спирали, проходящей вокруг центрального сердечника. Форма резьбы может иметь любой известный вид или специальный вид, который требуется для вращения винта с целью осуществления сборки. Головка винта 12 содержит внутренний шлиц согласно варианту осуществления настоящего изобретения, выполненный таким образом, чтобы он обеспечивал выемку, при вставлении в которую отвертка 9 (фиг. 4а), имеющая форму, согласованную с формой шлица 13, может обеспечивать вращательное движение винта и соответствующее функционирование винтовой резьбы.

Ниже приведено подробное описание инновационного шлица, которое показывает, как три радиальных крыла 301 (фиг. 9) в комбинации с центральной выемкой 302 (фиг. 8 и фиг. 9), выполненные на верхней наружной поверхности головки 14, имеющей форму усеченного конуса, а также в комбинации с центральным дольчатым ядром 303 (фиг. 8 и фиг. 9) обеспечивают получение новой и инновационной системы, содержащей шлиц винта и отвертку. При этом следует учитывать, что наличие новых крыльев приводит к появлению между отверткой и шлицом зоны 210 задевания (фиг. 5).

С помощью фиг. 8 и фиг. 9 показано, каким образом используется центральное ядро шлица для устранения этого неблагоприятного условия и для дополнительного улучшения функционирования комбинации шлица и отвертки, используемой в качестве инструмента для завинчивания винтов. Усеченный конус центральной выемки 302 имеет большой диаметр 204, величина которого определяется тем положением, где центр наклонного конуса крыла пересекает поверхность головки 195 винта (фиг. 6). Угол α конусности соответствует сформированному углу конусности крыльев шлица (фиг. 6).

Глубина 305 центра конуса рассчитывается исходя из разности 202 высот наибольшего диаметра головки, для которого используется система #2 шлица и отвертки, и наименьшего диаметра головки, для которого используется система #2 шлица и отвертки (см. фиг. 7). На практике фактическая высота 305 конуса будет составлять примерно 1,25 X расчетное значение для 202. Цель такого повышения величины 305 относительно расчетного значения для 202 заключается в том, чтобы обеспечить наличие центра конуса для всех размеров винта и типов головки.

Определив внутренний диаметр 306 конуса на высоте 305 конуса по формуле:

внутренний диаметр 306 конуса = 203 - (2(305/tan α)),

мы можем установить величину диаметра вписанной окружности для дольчатого внутреннего ядра =306.

Описанная окружность 307 для дольчатого ядра такова, что она соответствует внутреннему конусу в зоне конических крыльев (см. также 307 на фиг. 6). Однако считается полезным увеличение на 10-12% этого диаметра описанной окружности для дольчатого ядра. Это увеличивает прочность на скручивание дольчатого ядра и обеспечивает более эффективное распределение сил, передаваемых во время завинчивания винта. Глубина 308 дольчатого ядра в вершине 309 конуса выбирается таким образом, чтобы она не превышала глубину, на которой минимальный диаметр головки (для винта М3,5, как выбрано для раскрываемого варианта осуществления) пересекает место соединения между головкой и стержнем винта (см. например, 311 на фиг. 8.) Угол 310 конусности по глубине ядра задан равным 120°, однако, он может быть изменен в соответствии с техническими условиями изготовителя.

Другой иллюстративный вариант осуществления изобретения показан на фиг. 10. Здесь предусмотрены регулируемые различия в значении центрального угла α конусности. Угол конусности шлица регулируется в пределах α+0+1°, в то время как угол конусности отвертки - в пределах α+0-1°. Это обеспечивает небольшую величину механического сцепления между отверткой и шлицом в точке 312 (фиг. 10). Иллюстративно это позволяет винту, благодаря его шлицу, «сцепляться» с отверткой.

При этом следует понимать, что за счет новаторского характера конструкции это ограничение может приводить к условию, обеспечивающему возможность конусов крыльев отвертки находиться на расстоянии от конусов крыльев шлица и образовывать небольшой зазор между соответствующими эллиптическими отверточными поверхностями.

Однако, благодаря сцеплению, которое имеет место вокруг конусов (или усеченных конусов), под действием силы вращения, приложенной к отвертке, может возникать «скольжение», которое позволяет устранить зазоры и обеспечить контакт между соответствующими эллиптическими крыльями. При этом следует отметить, что такую конструктивную особенность невозможно получить, используя механическое сцепление в нижней части радиальных крыльев, как в системах, известных из уровня техники.

Из приведенного выше описания можно видеть, что инновационная конструкция шлица винта и соответствующая отвертка обеспечивают следующие преимущества по сравнению с крестообразными или трехкрылыми системами, которые применяются в настоящее время:

- отверточная система, передающая вращательные усилия, которые требуются для завинчивания винта, осуществляет это посредством согласованных эллиптических и дольчатых элементов,

- система, которая позволяет шлицу винта входить в зацепление с отверткой, подводимой к шлицу в осевой плоскости, не требует жестких допусков для крыла и ядра шлица соответствующих шлица и отвертки,

- система отвертки и шлица, которая обеспечивает механическое сцепление между шлицом и отверткой, не требует отвода отвертки от шлица для создания контакта крыла в предпочтительных отверточных зонах.

Для лучшего понимания новизны конструкции и пояснения того, каким образом можно развить изобретение, ниже приведен математический анализ, позволяющий определять физические размеры шлица винта и, как следствие, соответствующие размеры отвертки для использования размера #2 отвертки и шлица.

Для этой цели вначале следует рассмотреть фиг. 7 и фиг. 7а.

ЭТАП 1

Первоначальная задача заключается в определении величины угла α, который задан как подходящий для головки винта диаметром от М3,5 до М5, представляющей собой плоскую потайную головку с углом 90°.

Диаметр 200 головки (фиг. 7) соответствует головке винта М5 (выбранная величина диаметра составляет 9,3 мм).

Диаметр 201 головки (фиг. 7) соответствует головке винта М3,5 (выбранная величина диаметра составляет 7.3 мм).

Этим определяется, что винт 3,5 мм будет иметь головку, высота которой на 1,00 мм меньше, чем высота головки винта 5 мм, что показано как 202 на фиг. 7 (позиция 14а показана на фиг. 7а ниже, чем позиция 14).

Диаметр 203 (фиг. 5) описанной окружности, который относится к наружной периферии крыльев шлица, для винта М5 выбран равным 5,60 мм.

Диаметр описанной окружности, который относится к наружной периферии крыльев шлица, для винта М3,5 выбран равным 4,58 мм.

Выбор указанных диаметров описанной окружности не ограничивает изобретение этими величинами. Они выбраны только для описания взаимосвязей, образуемых каждым из элементов изобретения.

При этом тангенс угла α находят как

tan α=(5,6-4,58)/2=0,509=27°,

а угол конусности отвертки и крыльев шлица составляет 54°.

ЭТАП 2

На этом этапе определяется форма и конструкция крыльев шлица. Ширина крыла для винта М5 выбирается равной 1,65 мм. Как указано выше, это выбрано в иллюстративных целях, и не должно рассматриваться как ограничение настоящего изобретения. Форма радиальных крыльев выбрана конической.

Конус имеет диаметр основания, равный выбранной ширине шлица, т.е., 1,65 мм.(205 на фиг. 6). Этот чертеж также не следует рассматривать в качестве ограничения изобретения.

Угол конусности в иллюстративных целях выбран равным 8° (φ, фиг. 6), однако, он может лежать в пределах от 4° до 8° при условии, что согласованный угол на отвертке имеет такое же выбранное значение.

Угол β относится непосредственно к углу относительно оси винта, перпендикуляр к которому определяет направление нажатия на крылья в головке винта.

При этом

β=α-(φ/2)=23° (для угла конусности 8° и 25° для угла конусности 4°)

На практике высота 211, на которой меньший диаметр усеченного конуса проникает в головку (фиг. 6), не должна превышать высоту головки винта диаметром М5 (2,70 мм.), поэтому

глубина 207 проникновения (фиг. 6)=(211/cos α)(cos (φ/2))

=(2,70/0,8910)(0,9976)=3,02 мм

Малый диаметр 206 усеченного конуса (фиг. 6) вычисляют как

206=205-(2 Х(207 X (tan(φ/2)))=1,65-(2Х(3,02 (0,0699))=1,23

Эти вычисления определяют форму радиальных наружных крыльев шлица.

Можно видеть, что верхние поверхности в этом сечении нового варианта осуществления являются эллиптическими. Согласованные эллиптические отверточные поверхности между отверткой и шлицом обеспечивают предпочтительную передачу крутящего момента.

ЭТАП 3

На этом этапе рассматривается усеченный конус, который образует зону в верхней части шлица. Этот вариант исполнения обеспечивает ряд улучшений для шлица:

а) он удаляет область 210 задевания, показанную на фиг. 5,

б) он образует в шлице положение, которое можно использовать для проверки глубины шлица, и

в) он обеспечивает положение механического сцепления между шлицом и отверткой.

Диаметр конуса на верхней поверхности головки определяется как:

диаметр 204 (фиг. 8)=203-205 (фиг. 5 и 6)

204=5.6-1.65=3.95 мм.

Глубина усеченного конуса 305=

1,25 X разность 202 высот (фиг. 7)

=1,25 X 1,00=1,25 мм.

Иллюстративно эта высота может изменяться между 1,25 и 1,50. Любая выбранная величина потребует корректировки диаметра вписанной окружности дольчатого центра.

В иллюстративных целях угол α конусности остается равным выбранному значению 27°. Малый диаметр 306 (фиг. 8) усеченного конуса вычисляют как:

диаметр 306 = диаметр 204-(2Х(305 tan α))

=3,95-(2Х(1,25Х 0,5095)

=3,95-1,274=2,68 мм

Это расчетное значение будет диаметром вписанной окружности 306 дольчатого внутреннего ядра шлица.

Диаметр 307 (фиг. 9) описанной окружности дольчатого ядра выбирают таким образом, чтобы он обеспечивал предотвращение проскальзывания между отверткой и шлицом во время приложения крутящего момента.

В иллюстративных целях диаметр 307 описанной окружности выбран равным 3,137 мм

Таким образом, форма дольчатого внутреннего ядра иллюстративно представляет собой конфигурацию TRILOBULAR® и имеет следующие пропорции:

диаметр 307 описанной окружности = 3,137 мм

диаметр 306 вписанной окружности = 2,68 мм

Глубина этого дольчатого внутреннего ядра от поверхности головки (для размера винта М5) должна обеспечивать прочность винта при кручении, необходимую для его завинчивания. Для иллюстративных целей глубина 308 шлица (фиг. 8) выбрана равной высоте головки 208+25%. Это составляет 3,38 мм для винта диаметром 5 мм.

Расчеты, произведенные на этапах 1, 2 и 3 в данном описании рассматривают новаторский характер системы.

Что касается требований к технологическим допускам, то имеется потребность в изменении некоторых величин для установления необходимых требований. Хотя и уместно использовать новизну согласованных конусов, чтобы обеспечить сцепление отвертки и шлица, однако, для специалистов в данной области техники очевидно, что отсутствие надлежащего контроля некоторых параметров предоставит изготовителю системы слишком большую свободу выбора надлежащих размеров.

При рассмотрении контроля изготовления задают поля допусков, которые могут быть приняты без ущерба для настоящего изобретения.

Аспекты изготовления

Для специалистов в данной области техники очевидно, что контроль размеров, который обеспечивает идентичность размеров и конфигурации, как отвертки, так и шлица, несомненно сделает возможным оптимальное применение настоящего изобретения. Очевидно также, что настоящее изобретение с его новизной использования форм, основанных на модификациях конусов, позволит обеспечить такую степень согласованности форм отвертки и шлица, которую невозможно достичь с прямосторонними радиальными крыльями известных крестообразных и трехкрылых систем, и что изменения внешних углов конусности шлицов или отверток систем POZIDRIV®, SUPADRIV® или PHILLIPS® не обеспечат такую же степень эффективности, как метод и подход, использованные в настоящем изобретении.

Однако при этом следует понимать, что даже при наличии прогресса в области точности изготовления изделий и контроля размеров, достигнутого с 1930-х годов, когда были введены шлицы, вопрос о допусках является чрезвычайно важным для обеспечения функциональности, работоспособности и контроля качества в условиях массового производства.

Аспект 1 относится к усеченному конусу, который является базовым элементом для радиальных крыльев согласно настоящему изобретению. Задача, связанная с согласованием отвертки и шлица, заключается в том, чтобы обеспечить максимально возможную глубину зацепления. Для решения этой задачи с учетом технологических допусков необходимо, чтобы конфигурация отвертки была более узкой, чем конфигурация шлица.

Кроме того, установлено, что для передачи крутящего момента с учетом применяемых размерных допусков предпочтительная область контакта должна быть расположена вблизи верхнего наружного положения шлица.

Таким образом, чтобы исключить начальный контакт на внутреннем положении по глубине отвертки и шлица, целесообразно, чтобы угол конусности крыла отвертки превышал угол конусности соответствующей ответной части в шлице.

Принимаем угол конусности крыла шлица равным:

8° +0/-1° включительно, а

угол конусности крыла отвертки равным:

8° -0/+1° включительно

Аспект 2 относится к допуску на размер конуса, который определяет усеченный конус крыла и вытекающую отсюда эллиптическую форму крыла.

Предпочтительно обеспечить введение отвертки в шлиц на его максимальную глубину. Это осуществляется за счет того, что размер основания конуса отвертки меньше, чем теоретический размер основания конуса шлица.

Принимаем теоретический размер основания конуса шлица равным:

1,65 мм - 0 + 0,04 мм, а

теоретический размер основания конуса отвертки равным:

1,65 мм - 0,04 + 0 мм.

Аспект 3 относится к центральному усеченному конусу и к связанным с ним требованиям в отношении размеров и функции границы контакта между отверткой и шлицом.

Функция заключается в обеспечении устойчивости между отверткой и шлицом, а также в обеспечении механического сцепления между отверткой и шлицом. (Это сцепление необходимо только для предотвращения отделения винта от отвертки во время установки винта в сборочное положение. После того, как винт будет установлен на месте и начнется завинчивание, такое сцепление не требуется). Диаметр в верхнем наружном положении шлица согласно расчету составляет 3,95 мм, в то время как нижний диаметр - 2,68 мм. Угол при вершине усеченного конуса равен 54°.

Задача заключается в том, чтобы не увеличивать этот угол более, чем на 1°.

Таким образом, центральный угол конусности шлица будет содержаться в пределах:

54°+1°-0, а

центральный угол конусности отвертки при этом значении будет содержаться в пределах:

54°+0-1°

При этих значениях зона контакта (сцепления) шлица и отвертки будет стремиться к внутренней зоне конуса (усеченного конуса).

Это внутреннее контактное положение на сужающейся части обеспечивает требуемое сцепление, а также поддерживает устойчивость между отверткой и шлицом, таким образом, чтобы отклонение между осями отвертки и шлица составляло не более 2°.

Предпочтительный размер внутреннего усеченного конуса остается равным 2,68 мм, однако, фактический диаметр вписанной окружности дольчатого ядра лежит в следующих пределах:

диаметр вписанной окружности = 2,68+0,02/-0

При этом диаметр вписанной окружности отвертки на пересечении с конусом отвертки составляет:

2,86 мм - 0.02/-0.04

Это обеспечит небольшую величину зазора между дольчатым внутренним ядром шлица и соответствующей точкой отвертки. Задача сцепления в этой области комбинации отвертки/шлица, фактически, заключается в том, чтобы воздействовать на крылья и предотвратить полное зацепление отвертки и шлица. Это осуществляется, благодаря расклинивающему действию на центральное ядро.

Однако когда к отвертке прилагается крутящий момент, который требуется для шлица, чтобы осуществить функцию вращения винта, центральные конусы шлица и отвертки «проскальзывают» относительно друг друга, и зазоры, которые потенциально образовались на эллиптических отверточных сторонах, закрываются. Иллюстративно единственным ограничением «проскальзывания» между отверткой и шлицом является закрытие зазоров между крыльями и/или зазора дольчатого ядра.

Приведенное выше описание относится к конкретным вариантам осуществления. Однако при этом следует понимать, что в описанные варианты осуществления могут быть внесены другие изменения или модификации с обеспечением некоторых или всех их достоинств. В соответствии с этим настоящее описание следует рассматривать в качестве примера, а не ограничения в какой-либо степени объема представленных вариантов осуществления. При этом задачей прилагаемой формулы изобретения является включение всех изменений и модификаций, относящихся к сути и объему указанных вариантов осуществления.

1. Крепежный элемент, содержащий:

головку;

шлиц с центральной выемкой в головке, дополнительно содержащей три радиально проходящих паза, заканчивающихся в головке крепежного элемента,

при этом указанная центральная выемка содержит дольчатую внутреннюю зону, имеющую три доли с максимальной описанной окружностью, расположенной на одной оси с воображаемым центром радиальных пазов,

причем указанные радиальные пазы образованы из усеченного конуса, центральная ось которого проходит под углом к оси, параллельной оси крепежного элемента, и образует сужающийся внутрь внешний угол конусности шлица, что приводит к возникновению эллиптических и сужающихся внутрь сечений по мере углубления радиально проходящих пазов в головку крепежного элемента; и

дополнительную центральную часть выемки, выполненную в виде усеченного конуса, который завершается на вписанной окружности дольчатой внутренней зоны.

2. Крепежный элемент по п. 1, в котором внешний угол конусности радиально проходящих пазов относительно оси крепежного элемента составляет 27°.

3. Крепежный элемент по п. 1, в котором внешний угол конусности радиально проходящих пазов составляет от 25 до 27° относительно оси крепежного элемента.

4. Крепежный элемент по п. 1, в котором усеченный конус, используемый для получения радиально проходящих пазов шлица, имеет внутренний угол конусности, равный 8°.

5. Крепежный элемент по п. 1, в котором усеченный конус, используемый для формирования радиально проходящих пазов шлица, имеет внутренний угол конусности в пределах от 4 до 8°.

6. Крепежный элемент по п. 1, в котором центральная ось усеченного конуса, используемого для формирования радиально проходящих пазов, проходит так, чтобы обеспечивать соответствие радиальной крайней снаружи стороны выемки внешнему углу конусности шлица по п. 2 или 3.

7. Крепежный элемент по п. 1, в котором усеченный конус в центральной выемке рядом с верхней поверхностью головки имеет размер, равный описанной окружности крайнего снаружи положения радиально проходящих пазов за вычетом максимальной ширины эллиптической верхней кромки радиально проходящих пазов.

8. Крепежный элемент по п. 1, в котором внутренний угол усеченного конуса составляет 54° и сужается внутрь от максимального диаметра на поверхности головки.

9. Крепежный элемент по п. 8, в котором угол конусности усеченного конуса лежит в пределах от 54 до 55°.

10. Крепежный элемент по п. 1, в котором глубина центральной выемки, образованной усеченным конусом, оканчивается на диаметре вписанной окружности дольчатой центральной выемки.

11. Крепежный элемент, отличающийся тем, что в головке предусмотрен шлиц с центральной выемкой, дополнительно содержащей четыре радиально проходящих паза, оканчивающихся в головке крепежного элемента, причем центральная выемка содержит дольчатую внутреннюю зону, имеющую четыре доли с максимальной описанной окружностью, расположенной на одной оси с воображаемым центром радиальных пазов, при этом радиальные пазы образованы из усеченного конуса, центральная ось которого проходит под углом к оси, параллельной оси крепежного элемента, и обеспечивает сужающийся внутрь внешний угол конусности шлица, вследствие чего образуются эллиптические и сужающиеся внутрь эллиптические сечения по мере углубления радиально проходящих пазов в головку крепежного элемента, и

причем дополнительная центральная часть выемки выполнена в виде усеченного конуса, который завершается на вписанной окружности дольчатой внутренней зоны.

12. Крепежный элемент, отличающийся тем, что в головке предусмотрен шлиц с центральной выемкой, дополнительно содержащей два диаметрально противоположных радиальных паза, которые оканчиваются в головке крепежного элемента, причем указанная центральная выемка содержит овальную внутреннюю зону, имеющую максимальный диаметр описанной окружности, совпадающий с воображаемой центральной осью диаметрально противоположных радиальных пазов, и при этом указанные диаметрально противоположные радиальные пазы образованы из усеченного конуса, центральная ось которого расположена под углом к оси, параллельной оси крепежного элемента, и образует сужающийся внутрь внешний угол конусности шлица, в результате чего образуются эллиптические и сужающиеся внутрь эллиптические сечения по мере углубления радиальных пазов в головку крепежного элемента, причем дополнительная центральная часть выемки выполнена в виде усеченного конуса, который завершается на вписанной окружности овальной внутренней зоны.