NL2001433C2 - Conische schroefkoppeling. - Google Patents

Description

Sch/svk/Bronswerk-3

CONISCHE SCHROEFKOPPELING

De uitvinding heeft betrekking op een schroefkoppeling tussen twee lichamen, waarvan het ene een externe schroefdraad en een andere een daarmee complementaire interne schroefdraad bezit,- welke 5 schroefdraden zijn gesuperponeerd op twee, zich in de richting van een hartlijn monotoon vernauwende respectievelijk verbredende, bijvoorbeeld afgeknot-kegelvormige basisvlakken, de langsdoorsnede van elk van welke schroefdraden ten opzichte van de hartlijn een 10 periodieke eenwaardige functie is, die althans in de buigpunten continu is.

Een dergelijke schroefkoppeling is al vele jaren bekend en in de handel verkrijgbaar.

Deze bekende koppeling omvat schroefdraden, 15 waarvan de langsdoorsnede ten opzichte van de hartlijn bestaat uit elkaar afwisselende, in de meeste gevallen identieke cirkelbogen.

Het nadeel van een dergelijke bekende schroefkoppeling is, dat de gangen van de schroefdraden 20 in lijncontact met elkaar verkeren, waardoor de contactdruk in de werkzame toestand van de koppeling groot is, en aanleiding kan geven tot plastische vervormingen van de contactvlakken.

Het is een doel van de uitvinding, een 25 schroefkoppeling van het beschreven type zodanig uit te voeren, dat de contactzones geen lijncontact maar oppervlaktecontact met elkaar maken, waardoor de contactdruk substantieel is gereduceerd en plastische vervorming daarvan als praktisch uitgesloten moet worden 2 beschouwd.

Het is een verder doel van de uitvinding, een schroefkoppeling van het beschreven type zodanig uit te voeren, dat er in het geval van een afdichtende functie 5 voor medium onder druk geen gevaar op lekkage bestaat.

Bovenstaande doelstellingen worden volgens de uitvinding primair gerealiseerd met de schroefkoppeling van het genoemde type, die het kenmerk vertoont, dat de eerste afgeleide van de langsdoorsnede van elke 10 schroefdraad langs het basisvlak een continue functie is.

In combinatie hiermee kan de schroefverbinding de bijzonderheid vertonen, dat de tweede afgeleide van de langsdoorsnede van elke schroefdraad langs het basisvlak een continue functie is.

15 In combinatie hiermee of als alternatief kan de schroefverbinding volgens de uitvinding het kenmerk vertonen, dat de tweede afgeleide van de langsdoorsnede van elke schroefdraad ten opzichte van de hartlijn althans in het gebied van de buigpunten een continue 20 functie is.

In een bepaalde uitvoering kan de schroefverbinding de bijzonderheid vertonen, dat beide schroefdraden in hoofdzaak identiek zijn.

Verder kan volgens de uitvinding de 25 schroefverbinding de bijzonderheid vertonen, dat de functie symmetrisch langs het basisvlak is.

Een uitvoering die aan de genoemde gestelde opties tegelijkertijd voldoet, vertoont de bijzonderheid, dat de functie een sinusfunctie is.

30 Een andere uitvoering vertoont de bijzonderheid, dat de functie is berekend op basis van een Fourier-reeks.

Om praktische overwegingen en ter voorkoming van scherpe randen en overgangen, die aanleiding zouden 35 kunnen geven tot te grote materiaalspanningen en breuk, kan de schroefkoppeling volgens de uitvinding de bijzonderheid vertonen, dat de harmonischen boven een gekozen maximaal rangnummer, bijvoorbeeld 5, zijn 3 verwaarloosd. Het weglaten van de harmonischen vindt tijdens het ontwerp-procedé plaats in richting van de hogere- naar de lagere-orde-termen, totdat de technisch bereikbare nauwkeurigheid is bereikt, 5 Een praktische uitvoering vertoont het kenmerk, dat de schroefkoppeling zodanig is gedimensioneerd, dat de lichamen na het inbrengen van de externe schroefdraad in de externe schroefdraad om een verdere rotatie te blokkeren onderling over een rotatiehoek van minder dan 10 360° moeten worden geroteerd.

Volgens een ander aspect van de uitvinding vertoont de schroefverbinding het kenmerk, dat de rotatiehoek in het gebied van circa 70° - 240° ligt.

Verder kan deze laatste uitvoering het kenmerk 15 vertonen, dat de rotatiehoek in het gebied van circa 120° - 180° ligt.

Op grond van materiaalkundige overwegingen kan de schroefverbinding het kenmerk vertonen, dat de halve tophoek van de raak-kegel van de basisvlakken op elke 20 axiale positie aanzienlijk kleiner is dan de natuurlijke afschuifhoek onder torsiebelasting van de toegepaste materialen.

Deze laatste uitvoering kan in het bijzonder het kenmerk vertonen, dat de genoemde afschuifhoek 45° 25 bedraagt, en de halve tophoek een waarde van maximaal circa 30°bezit.

Bij voorkeur vertoont deze laatste variant de bijzonderheid, dat de waarde van de tophoek ongeveer 15° ± 50 % bedraagt.

30 Zoals hiervoor vermeld, is het een van de doelstellingen van de uitvinding, een schroefkoppeling zodanig te ontwerpen, dat hij van nature een uitstekende afdichting voor medium onder druk vormt. Niettemin kan het van voordeel zijn, de mediumdichtheid nog verder te 35 verbeteren. Daartoe kan de schroefkoppeling volgens de uitvinding de bijzonderheid vertonen, dat aan de schroefkoppeling afdichtmiddelen zijn toegevoegd, bijvoorbeeld een deklaag van flexibel materiaal, zoals 4 een rubber of een PTFE, of een stroperig of pasteus materiaal, bijvoorbeeld Molykote ®.

Bijvoorbeeld in het geval, waarin de lichamen staven zijn die door middel van een schroefkoppeling 5 volgens de uitvinding met elkaar gekoppeld zijn, kan het van belang zijn, althans ter plaatse van de schroefkoppeling de buigstijfheid van de schroefkoppeling te verhogen. In verband daarmee kan de schroefkoppeling volgens de uitvinding het kenmerk vertonen, dat elk van 10 beide lichamen een contactvlak bezit, welke beide contactvlakken in de werkzame toestand van de schroefkoppeling tegen elkaar drukken en aldus de buigstijfheid van de schroefkoppeling verhogen.

Volgens weer een ander aspect van de uitvinding 15 omvat de schroefkoppeling borgmiddelen voor het borgen van de schroefkoppeling tegen ongewenste terugwaartse onderlinge rotatie van de lichamen.

In het bijzonder kan deze schroefkoppeling het kenmerk vertonen, dat de borgmiddelen een over de 20 schroefkoppeling schuifbare en vastzetbare ring met onrond binnenvlak omvat, welk binnenvlak samenwerkt met corresponderende, complementair gevormde buitenvlakken rond de respectieve schroefdraden, welke buitenvlakken in de werkzame toestand van de schroefkoppeling in althans 25 nagenoeg één imaginair vlak liggen.

Praktisch en gemakkelijk te produceren is een uitvoering, waarin het genoemde binnenvlak en de genoemde buitenvlakken plat zijn.

De hiervoor genoemde twee uitvoeringen 30 betreffen een "harde" borging, die geen rotatievrijheid biedt, maar vanaf een zekere tolerantiehoek een terugwaartse verplaatsing van de schroefverbinding radicaal blokkeert, vergelijkbaar met een harde aanslag.

Ook kan de rotatieborging op een "zachte" wijze 35 plaatsvinden. In een dergelijke uitvoering kan de schroefkoppeling volgens de uitvinding bijvoorbeeld de bijzonderheid vertonen, dat de borgmiddelen wrijvingsmiddelen omvatten.

5

Volgens dit laatste aspect van de uitvinding kan de schroefkoppeling het kenmerk vertonen, dat de wrijvingsmiddelen een aan het ene lichaam aanwezige wrijvingselement, bijvoorbeeld een ring van 5 frietiemateriaal, bijvoorbeeld een rubberachtig materiaal, in het gebied van de schroefkoppeling omvatten, welk wrijvingselement is toegevoegd aan één van beide lichamen, welk wrijvingselement in de werkzame toestand van de schroefkoppeling enige druk op een 10 tegenover gelegen contactvlak van het andere lichaam uitoefent.

Bijvoorbeeld ten gebruike bij chirurgische ingrepen aan het beenderstelsel kan de schroefverbinding volgens de uitvinding met succes toepassing vinden. Zo 15 kan een daarvoor bestemde schroefverbinding de bijzonderheid vertonen, dat het ene lichaam een schroef, omvattende een verzinkbare kop met althans min of meer afgeknot-kegelvormige hoofdvorm is, die correspondeert met het basisvlak, alsmede een schroefeind met een 20 schroefdraad, die is gesuperponeerd op een cilindrisch basisvlak, waarbij het genoemde hoofdvlak dezelfde hartlijn bezit als het genoemde basisvlak, en de spoed van de ene schroefdraad gelijk is aan die van de andere schroefdraad.

25 In het bijzonder kan deze schroefverbinding de bijzonderheid vertonen, dat de op het cilindrische basisvlak gesuperponeerde schroefdraad van discreet type is. Onder "discreet type" wordt een schroefdraad verstaan, die niet op elke plaats grosso modo dezelfde 30 langsdoorsnedevorm vertoont, maar waarbij de schroefdraad van discontinu type is en bestaat uit een helixvormige reeks afgeronde uitsteeksels, vergelijkbaar met kleine bolsegmenten. Een dergelijke structuur is in de botchirurgie van voordeel, omdat een dergelijke discrete 35 schroefdraad op het bot, dat vooraf van een boorgat kan zijn voorzien, lokaal met een relatief hoge druk wordt belast. Dit komt de botgroei ten goede, en bevordert aldus het herstel van de patiënt.

6

De geometrie van de uitsteeksels, dat wil zeggen hun vorm en afmetingen, wordt bij voorkeur zodanig gekozen, dat de elasticiteitsgrens van het bot na het in een voorgeboord gat inbrengen van de schroef niet, 5 althans niet substantieel, wordt overschreden.

De uitsteeksels kunnen worden vervaardigd met elke geschikte werkwijze. Een nieuwe mogelijk geschikte werkwijze bestaat uit het zogenaamde "laser-cusing".

Door de samenwerking tussen de bijvoorbeeld min 10 of meer afgeknotte-kegelvormige verdieping respectievelijk uitsteeksel kan een schroefkoppeling volgens de uitvinding in de praktijk met weinig moeite tot stand worden gebracht. Niettemin kan het onder omstandigheden van voordeel zijn, als aan de externe 15 schroefdraad een centrale zoekpen is toegevoegd, en aan de interne schroefdraad een centrale holte is toegevoegd, waarin de zoekpen past en waarin de zoekpen al kan worden ingestoken, voordat do schroefdraden met elkaar in contact raken.

20 Volgens weer een ander aspect van de uitvinding vertoont de schroefkoppeling volgens de uitvinding het kenmerk, dat ten minste één van de schroefdraden ten minste één zich langs het basisvlak uitstrekkende zone vertoont, die vrij is van althans het meest uitstekende 25 deel van de schroefdraad en aldus een doorgang voor een medium, bijvoorbeeld koelmiddel, vormt.

Een afgeknot-kegelvormig basisvlak kan worden voorzien van een schroefdraad door een geschikte verspaningsbewerking, bijvoorbeeld door frezen, slijpen, 30 vonkverspanen, elektrochemisch verspanen, of andere geschikte bewerkingen. In het bijzonder kan de schroefverbinding de bijzonderheid vertonen, dat een schroefdraad is gevormd door gebruikmaking van een roterend aangedreven, in overeenstemming met de gewenste 35 vorm van de schroefdraad gemodelleerde bit, een bolfreeskop, een vonkverspanningsgereedschap of dergelijke, die zowel in axiale richting als radiale richting aangedreven wordt en ten opzichte van het 7 betreffende lichaam telkens successievelijk een rondgaande baan doorloopt.

De uitvinding vindt toepassing op diverse technische terreinen. Bijvoorbeeld kunnen twee assen 5 collineair en coaxiaal met elkaar gekoppeld worden, zodanig dat ze volledig spelingvrij met elkaar verbonden zijn. Bijvoorbeeld kan de ene as een motoras zijn, die via een koppeling volgens de uitvinding met de as van een rotor met een gekozen functie, bijvoorbeeld de rotor van 10 een centrifugaalpomp, gekoppeld is. Een dergelijke schroefverbinding tussen twee assen kan volgens de uitvinding buitengewoon gemakkelijk tot stand worden gebracht, bijvoorbeeld door de twee assen ter plaatse van de schroefdraden met elkaar in contact te brengen en een 15 relatieve rotatie over bijvoorbeeld 180° uit te voeren, waarbij de relatieve rotatierichting van de motoras overeenkomt met de richting, waarin de motor deze motoras tijdens gebruik aandrijft. Zonder verdere voorzieningen moet voorkomen worden, dat de motor in omgekeerde 20 richting roteert, aangezien anders de schroefverbinding losgaat. Wel kan gebruik worden gemaakt van een harde rotatieborging van het hiervoor genoemde type. In dat geval kan de aandrijving in beide richtingen plaatsvinden.

25 Van belang is ook de mogelijkheid, optioneel een gecontroleerde doortocht in te bouwen, bijvoorbeeld voor een koelmedium, dat warmte van de motor of de rotor kan afvoeren. Zo kan bijvoorbeeld een rij in een lijn gelegen golftoppen bijvoorbeeld enigszins worden afgeplat 30 of kan een kanaal zich min of meer langs het kegelvlak uitstrekken.

De toepassingen van de schroefverbinding volgens de uitvinding zijn legio. Bijvoorbeeld kan de schroefverbinding volgens de uitvinding toepassing vinden 35 in het kader van slang-koppelingen en buis-koppelingen.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen van een aantal willekeurige uitvoeringsvoorbeelden, waartoe de uitvinding zich niet 8 beperkt.

In de tekeningen tonen: figuur 1 een zijaanzicht van een conische schroef volgens de stand der techniek; 5 figuur 2 het detail II, waarin tevens een complementaire schroefdraad is getoond ter toelichting van de hiervoor genoemde nadelen van de stand der techniek; figuur 3 een met figuur 1 corresponderend 10 aanzicht van een conische schroef volgens de uitvinding; figuur 4 een met figuur 2 corresponderend aanzicht van twee samenwerkende schroefdraden volgens de uitvinding, waaruit blijkt, dat de naar elkaar gerichte vlakken over hun volledige oppervlak tegen elkaar liggen; 15 figuur 5 een dwarsdoorsnede door een koppeling tussen twee assen met een schroefverbinding volgens de uitvinding; figuur 6 de koppeling van figuur 5 met een als rotatieborging dienst doende frictiering; 20 figuur 7 een doorsnede door een alternatieve askoppeling met interne mechanische borging, in niet-gekoppelde toestand; figuur 8A een langsdoorsnede door de schroefverbinding in figuur 7 in werkzame toestand; 25 figuur 8R een met figuur 8A corresponderende langsdoorsnede van een variant, waarin de rotatieborging vanaf de andere zijde plaatsvindt; figuur 8C een met de figuren 8A en 8B corresponderende langsdoorsnede door een variant, waarin 30 rotatieborging vanaf de onderzijde met een ronde stang plaatsvindt; figuur 8D de dwarsdoorsnede VIII-VIII van figuur 8C; figuur 9 een zijaanzicht van een conische 35 schroef met als mediumdoorvoeren dienende groeven; figuur 10 een eindaanzicht van de schroef volgens fiquur 9; figuur 11 een langsdoorsnede door een 9 buiskoppeling voor twee dikwandige buizen in ontkoppelde toestand; figuur 12 een bovenaanzicht van de buiskoppeling volgens figuur 11 in gekoppelde, werkzame 5 toestand en na vergrendeling met een onronde borgring; figuur 13 de doorsnede III - III volgens figuur 12; figuur 14 een mof, die samen met twee te koppelen buizen twee schroefkoppelingen volgens de 10 uitvinding vormt met rotatie-borging door middel van inbus schroeven; figuur 15 een dwarsdoorsnede door een koppelmof volgens de uitvinding, voor koppeling van twee tuinslangen; 15 figuur 16 een dwarsdoorsnede van vergelijkbaar type als figuur 15 getekend, maar nu gedimensioneerd voor dikwandige rubberen slangen; figuur 17 een langsdoorsnede door een gebroken bot met een fixatieplaat met schroeven volgens de 20 uitvinding voor het onderling fixeren van de aangrenzende delen van een gebroken bot; figuur 18 een detail op grote schaal van een zelfborende respectievelijk zelftappende schroef in een inzetstuk onder 90°; 25 figuur 19 een inzetstuk voor het boren respectievelijk schroeven onder een hoek van ongeveer 90° - 15° = 75°; figuur 20 een met figuur 19 overeenkomende doorsnede door een variant met een hoek van ongeveer 90° -30 30° = 60°; figuur 21 een dwarsdoorsnede door een pen, zoals die wordt gebruikt bij een gebroken been en een gebroken enkel, met diverse typen schroeven; figuur 22 een afsluitdop die na het plaatsen 35 van de pen in het bot de open bovenzijde van de pen afdekt na het verwijderen van het inbreng-hulpstuk; figuur 23 een sterk geschematiseerd transparant zijaanzicht van het been van een patiënt met een 10 botbreuk, waarin met een streep-stippellijn is aangeduid, in welke stand de pen met het inbreng-hulpstuk in een vooraf geboord gat in het bot wordt ingebracht; figuur 24A een zijaanzicht van een bout met een 5 verminderde buigstijfheid; en figuur 24B een zijaanzicht van een bout met verminderde buigstijfheid in een andere uitvoering.

Figuur 1 toont een deel van een staaf 1, die aan zijn einde is voorzien van een bekende conische 10 schroefdraad 2.

Figuur 2 toont het detail II op vergrote schaal. Hieruit blijkt, dat de conische draad 2, die in deze uitvoering een spoed langs kegelmantelvlak van 2 mm bezit, in de doorsnede over de spoedlengte slechts op 15 twee punten contact maakt met de schroefdraad 3 van een complementair draadgat, vergelijk bijvoorbeeld figuur 5.

De figuren 3 en 4 tonen met de figuren 1 en 2 corresponderende aanzichten van een conische schroef volgens de leer van de onderhavige uitvinding. De 20 conische draad 4 bestaat, zoals figuur 4 toont, niet uit cirkelsegmenten, zoals in figuur 2 symbolisch met R aangeduid, maar uit een sinusfunctie, derhalve een continue functie, waarvan ook de eerste en tweede afgeleide continu zijn. Begrepen dient te worden, dat in 25 geval van de cirkelsegmenten volgens figuur 2 de tweede afgeleide, grosso modo corresponderend met de kromming, een abrupte, discontinue overgang ondergaat tussen een positieve waarde R en een negatieve waarde -R. Bij een sinusfunctie is er van een dergelijke abrupte overgang 30 geen sprake. Als gevolg daarvan kan op wiskundige gronden worden vastgesteld, dat de externe schroefdraad 4 en de interne schroefdraad 5 geen lijncontact maar oppervlaktecontact met elkaar gemeen hebben.

Figuur 5 toont de staaf 1 met de conische draad 35 4 volgens de uitvinding, alsmede een tweede staaf 6, die van een draadgat 7 met een conische schroefdraad 8 is voorzien. De conische draad 4 en de conische draad 8 zijn aan elkaar gelijk en vormen samen een schroefkoppeling 11 volgen de uitvinding. In de getekende uitvoering bevindt zich aan het einde van de conische draad 4 een zoekpen 9, die met enige ruimte kan worden opgenomen in een uitsparing 11, die, evenals de eerste staaf 1, de 5 conische draad 4, de zoekpen 9, de tweede staaf 6, de conische draad 8 en de zoekpen 9, coaxiaal ten opzichte van de hartlijn 10 is geplaatst.

In de overgangszone tussen de conische draad 4 en de zoekpen 9 bevindt zich een ringvormige verdieping 10 71 deze definieert het einde van de schroefdraad 4.

Figuur 6 toont een in hoofdzaak met figuur 5 overeenkomende schroefkoppeling volgens de uitvinding. In deze uitvoering echter sluit aan het ringvormige verbrede ondervlak 13 van de eerste staaf 1, dat in de structuur 15 volgens figuur 5 rechtstreeks drukkend kan samenwerken met het corresponderende bovenvlak 14 van de tweede staaf 6, een frictiering 12 aan, bijvoorbeeld van een rubberachtig materiaal. Bij het tot stand brengen van de schroefkoppeling volgens figuur 6 wordt aan het einde van 20 de bevestigingsslag de frictiering 12 met enige kracht ingeklemd tussen de genoemde ringvormige vlakken 13 en 14. Als gevolg van de daardoor ontstane strakke wrijvingskoppeling wordt althans min of meer een teruggaande onderlinge rotatie van de eerste staaf 1 en 25 de tweede staaf 6 geblokkeerd en wordt een onbedoeld en ongecontroleerd losraken van de schroefkoppeling althans substantieel voorkomen.

Figuur 7 toont een uitvoering, waarin langs mechanische weg bestuurbare rotatieborgingsmiddelen zijn 30 aangebracht.

Daartoe bevindt zich aan de bovenzijde van de conische schroefdraad 4 een expandeerbare constructie, omvattende een aantal in radiale richting verplaatsbare elementen 15, die in de in figuur 7 getekende onwerkzame 35 toestand van de schroefkoppeling zijn ingetrokken en binnen het omtreksvlak 16 van het deel boven de conische draad 4 gelegen zijn. In deze toestand liggen de afgeronde binnenzones 17 zich binnen een ringvormige 12 uitsparing 18 van een in axiale richting 64 beweegbare bedieningsstang 19. In de in figuur 7 getoonde toestand kan de externe conische schroefdraad 4 in contact worden gebracht met de interne conische schroefdraad 8.

5 Na het volledig tot stand brengen van de koppeling door het uitvoeren van de daartoe dienende rotatie, bijvoorbeeld over een halve slag of circa 180°, kan de rotatieborging met de radiaal verplaatsbare elementen, bijvoorbeeld pennen of segmenten, 15, 10 plaatsvinden, door de bedieningsstang 19 volgens een pijl 20 omlaag te bewegen tot de bodem van de daarvoor bestemde cilindrische coaxiale holte 21 in de eerste staaf 1 in het gebied van de conische schroefdraad 4.

Zoals figuur 8A toont, passeert de ringvormige 15 uitsparing 18 daarmee de afgeronde binnenzoncs van de verplaatsbare rotatieborgingselementen 15, die daardoor gedwongen naar buiten toe uitwijken volgens pijlen 22 en in die toestand kunnen ingrijpen in corresponderend gevormde holtes 23, bijvoorbeeld één ringvormige holte, 20 zodanig, dat in de geëxpandeerde toestand volgens figuur 8 de borgingselementcn 15 ingrijpen in de holtes 23. Deze holtes kunnen individueel zijn uitgevoerd, zodanig, dat zelfs in het geval van het ontbreken van een klemkracht de elementen 15 voor een rotatieborging zorgen. Ook kan 25 het de klemkracht zijn door de opsluiting van de elementen 15 tussen de bedieningsstang 19 en de bodem van de holtes 23 die voor de rotatieborging zorgt.

Figuur 8B toont een variant, waarin een bedieningsstang 72 zich niet door de eerste staaf 1 30 uitstrekt, zoals in de uitvoering volgens figuur 8A, maar door de tweede staaf 6.

Hierbij wordt opgemerkt, dat weliswaar de staven 1 en 6 in de figuren 8A en 8ö niet identiek zijn, maar niettemin met de zelfde verwijzingsgetallen zijn 35 aangeduld, omdat hun uiteindelijke functionaliteiten gelijk zijn.

De bedieningsstang 72 vertoont een grosso modo conische voorste zone 73 met afgeronde punt, functioneel 13 analoog aan de ringvormige uitsparing 18 van de bedieningsstang 19. Bij het volgens pijl 74 naar boven toe verplaatsen van de bedieningsstang 72 wijken de verplaatsbare elementen 15 naar buiten toe uit volgens de 5 pijlen 22 en nemen aldus hun vergrendelende positie in. Aangetekend wordt, dat de verplaatsbare elementen 15 slechts een borging tegen axiale verplaatsing behoeven te geven. Als gevolg van de schroefstructuur wordt daarmee immers tevens een rotatieborging gerealiseerd, die 10 bijvoorbeeld in geval van aandrijvingen in twee richtingen noodzakelijk kan zijn.

Figuur 8C toont een rotatieborging van ander type. In deze uitvoering vertoont de zoekpen 9 een centraal onrond gat 75, waarin een complementair gevormde 15 stang 76 met althans een onrond einde kan worden ingestoken. De stang strekt zich uit door de tweede staaf 6. Door middel van niet-getekende middelen wordt de borgstang 76 rotatieborgend gekoppeld met de tweede staaf 6. Daarmee is de rotatieborging tussen de eerste staaf en 20 de tweede staaf 6 verzekerd. De richting van verplaatsing tussen de onwerkzame stand en de werkzame stand van de borgstang 76 is met de pijl 74 aangeduid.

Figuur 8D toont, dat de borgstang 76 een vierkante dwarsdoorsnede-vorm bezit.

25 Figuur 9 toont een schroef 24 met een conische schroefdraad 25 volgens de uitvinding, welke draad 25 vier groeven 26, 27, 28, 29 voor het doorvoeren van medium, bijvoorbeeld koelmiddel, vertoont.

Zoals figuur 10 duidelijk toont, zijn de vier 30 groeven angulair-equidistant onder hoeken van 90° gerangschikt en strekken de groeven 26-29 zich in rechte lijnen uit langs het algemene mantelvlak of basisvlak van de conische schroefdraad 25.

Bij gebruik van de schroefkoppeling van de 35 uitvinding voor koppeling van roterende elementen, bijvoorbeeld de uitgaande, aangedreven as van een motor, en een daardoor aangedreven rotor, moet er voor worden gezorgd, dat de traagheids-hartlijn samenvalt met de 14 rotatie-hartlijn.

Figuur 1.1 toont een buiskoppeling tussen twee buizen 30 en 31. Deze zijn voorzien van respectievelijk een interne conische schroefdraad 32 en een externe 5 conische schroefdraad 33 volgens de uitvinding. Een volgens een pijl 34 axiaal schuifbare rotatieborgring 35 kan na het tot stand brengen van de schroefkoppeling tussen de buizen 30, 31 zorgen voor een rotatieborging.

Figuur 12 toont in een ten dele transparant 10 bovenaanzicht de geborgde toestand. Corresponderende platte vlakken 36, 37 aan respectievelijk de buis 30 en 31 liggen in de in figuur 12 gekoppelde toestand in één gemeenschappelijk imaginair vlak en de van een platte kant 38 voorziene ring verkeert in contact met beide 15 platte vlakken 36 en 37 en blokkeert aldus de onderlinge rotatie van de buizen 30 en 31.

Figuur 14 toont een koppelmof 39, die door middel van twee schroefkoppelingen 40, 41 volgens de uitvinding is gekoppeld met respectieve buizen 42 en 43. 20 Rotatieborging is verzekerd door middel van inbusschroeven 44, 45, die door respectieve draadgaten in de mof 39 met kracht drukkend aangrijpen aan de respectieve buitenvlakken van de buizen 42, 43.

Figuur 15 toont een koppelmof 45 met aan beide 25 einden een externe conische draad 46, 47. Daaroverheen is onder enige elastische vervorming een respectieve slang 48, 49 geschoven. Over die koppelzone is een respectieve schroefring 50, 51 met intern draad respectievelijk 52, 53 door rotatie schroevend en aldus klemmend aangebracht. 30 Op deze wijze wordt, met toepassing van de leer volgens de uitvinding, door tussenkomst van de elastisch en mogelijk ook plastisch vervormde eindzone van de betreffende slang 48, 49 een uitstekend afdichtende en drukbestendige, dat wil zeggen treksterke, koppeling 35 tussen de slangen 48, 49 gerealiseerd.

Figuur 16 toont een technisch overeenkomstige structuur, echter voor dikwandige rubber slangen. De diverse met figuur 5 overeenkomende onderdelen zijn in 15 figuur 16 aangeduid met dezelfde verwijzingsgetallen, echter met toevoeging van een accent.

Voor de mof 45 en de schroefringen 50, 51 komen diverse materialen in aanmerking, afhankelijk van de 5 beoogde toepassing. Gedacht kan bijvoorbeeld worden aan metaal, maar ook kunststoffen met een toereikende mechanische sterkte, thermische bestendigheid, chemische bestendigheid, en andere gewenste eigenschappen, kunnen worden toegepast. Ook een met vezels, zoals glasvezels, 10 gewapende kunststof komt in aanmerking. Geschikte kunststoffen zouden kunnen zijn ABS en POM.

In de structuren volgens de figuren 11, 12, 13, 14, 15 en 16 sluiten de aan elkaar grenzende binnenvlakken aan elkaar aan zonder enige substantiële 15 vernauwing, ons obstructie of onderbreking. Dit komt een ongestoorde stroming van doorstromend medium zeer ten goede.

Figuur 17 toont een koppelplaat 54 voor het koppelen van aangrenzende delen 77, 78 van een bot 65. De 20 koppelplaat 54 vertoont een aantal inzetstukken, die alle met 55 zijn aangeduid en elk zijn voorzien van een interne conische draad 56. Deze draad 56 kan samenwerken met de corresponderende conische draad 57 van een schroefkop 58, zodanig, dat de draden 56 en 57 een 25 schroefkoppeling volgens de uitvinding vormen tussen het inzetstuk 55 en een schroef 59, waarvan de kop 58 deel uitmaakt.

De koppelplaat 54 strekt zich uit over de botbreuk 79 en fixeert op de in figuur 17 aangeduide 30 wijze de botdelen 77, 78 ten opzichte van elkaar, zodanig dat deze delen tegen elkaar kunnen groeien, zodoor het bot weer heelt.

Zoals figuur 18 toont, is de schroef 59 voorzien van een zelfborende schroefpunt 60 en vertoont 35 de cilindrische schacht 61 geen continue schroefdraad zoals voor de meeste schroeven gebruikelijk, maar een discrete schroefdraad, die een aantal min of meer bolsegment-vormige, althans afgeronde uitsteeksels 62 16 omvat, die op een helixvormige lijn rond de schacht 61 zijn opgesteld. In het bijzonder voor botchirurgie is een dergelijke schroef bij uitstek geschikt.

Figuur 19 toont een inzetstuk 55', waarvan de 5 conische schroefdraad 56' zich onder een hoek van circa 15° ten opzichte van de normaal uitstrekt. Deze hoek komt overeen met de in figuur 17 getekende stand van de schroef 59', die met onderbroken lijnen is getekend, naast een als referentie dienende onder normale stand 10 geplaatste schroef 59, die met getrokken lijnen is getekend.

Figuur 20 toont een inzetstuk 50'' met een zich ten opzichte van de normaal onder circa 30° uitstrekkende interne conische draad 56'', conform de met onderbroken 15 lijnen in figuur 17 getekende schroef 59''.

Figuur 21 tenslotte toont een pen 63, die in de chirurgie wordt toegepast bij een gebroken been of enkel, met een aantal schroefkoppelingen volgens de uitvinding.

De pen 63 vertoont een coaxiaal doorgaand gat 20 80. Dit is van belang omdat de pen, die in een voorgeboord gat door het betreffende bot moet worden gebracht, van een drukvereffening moet zijn voorzien in verband met verdringing van in het bot aanwezig materiaal, zoals vocht, beenmerg, boorgruis, en 25 dergelijke. Aan de onderzijde vertoont de pen 63 een afgeronde vorm. Aan de bovenzijde vertoont de pen 63 een interne schroefdraad 82 van het conische type volgens de uitvinding. Deze is bestemd voor samenwerking met de externe schroefdraad 83 van een staafvormig inbreng-30 hulpstuk 84, dat bedoeld is voor het met kracht in het bot geboorde gat drukken van de pen 63. Nadat deze pen op zijn beoogde positie is gebracht, hetgeen de chirurg kan vaststellen aan de hand röntgenfoto's of andere beeldvormende technieken, kan het hulpstuk 84 door een 35 eenvoudige terugwaartse rotatie worden ontkoppeld van de pen 63, worden teruggetrokken, en uit de wond worden verwijderd.

Vervolgens wordt op de pen 63 een afsluitdop 85 17 volgens figuur 22 geplaatst. Ook deze afsluitdop is voorzien van een externe conische schroefdraad 83. Door middel van een ringvormige uitstekende kop 86 sluit de afsluitdop de eindzone en het gat 80 van de pen 63 af.

5 Analoog aan de in figuur 17 getoonde situatie vertoont de pen 63 twee koppelzones met schroefverbindingen volgens de uitvinding. Deze schroefverbindingen zijn met 87 en 88 aangeduid.

De pen 63 vertoont een inwendige schroefdraad 10 90 voor samenwerking met de corresponderende externe draad 91 van een schroef 92 met gladde schacht en een kop 93. De draden 90 en 91 vormen een schroefverbinding volgens de uitvinding. De lengte van de gladde schacht van de schroef 92 is vooraf gekozen aan de hand van de 15 lokale geometrie, zodanig, dat het ringvormige buitenvlak 94 van de kop 93 tegen het buitenoppervlak van het bot kan rusten.

De schroefverbinding 88 omvat een eerste schroef 95 met een relatief grote diameter, die door 20 middel van een externe conische schroefdraad samenwerkt met een interne conische schroefdraad van de pen 63. De schroef 95 zelf bezit aan zijn vrije uiteinde eveneens een interne schroefdraad, waarmee een tweede schroef 96 kan samenwerken. Op deze wijze kan een dubbele 25 schroefverbinding volgens de uitvinding worden gerealiseerd, waarbij de gladde schachten van de schroeven 95, 96 dezelfde hartlijnen bezitten.

De kop 86 van de afsluitdop 85, de kop 93 van de schroef 92, de kop 97 van de eerste schroef 95 en de 30 kop 98 van de tweede schroef 96 zijn alle van het type, dat door middel van een geschikt gereedschap kan worden aangegrepen voor het uitoefenen van een rotatiekracht. Bekende aangrijpvormen komen in aanmerking, zoals een enkelvoudige langwerpige verdieping, een kruisvorm, een 35 onronde verdieping, of dergelijke.

In figuur 21 is met de hoek 89 sterk geschematiseerd aangeduid, dat de schroefverbinding in kwestie, zoals alle in deze specificatie getoonde en 18 omschreven schroefverbindingen, een zeer hoge mate van zelf-zoekendheid vertoont. Dit is bijvoorbeeld bij de beschreven toepassing in het kader van botchirurgie een buitengewoon praktisch eigenschap. Een chirurg kan de 5 schroefkoppeling nagenoeg "blind" tot stand brengen.

Zodra immers de punt van de externe schroefdraad 83 in contact raakt met de binnenzijde van het deel met interne schroefdraad 82 is daarmee de facto de zoekfunctie voltooid en kan door het uitvoeren van een voortgezette 10 axiale verplaatsing in combinatie met een rotatie de schroefkoppeling met enige kracht definitief tot stand worden gebracht. Dit is een zeer belangrijke eigenschap van alle schroefkoppelingen van het type volgens de uitvinding.

15 In figuur 22 is een hoek 89 getekend, die een algemene kegelvorm definieert, waarvan het mantelvlak ongeveer de grenzen markeert, waarover het inbreng-hulpstuk kan worden ingebracht in de interne schroefdraad 82. Het zal duidelijk zijn, dat conform de leer van de 20 uitvinding een zeer grote mate van tolerantie in de noodzakelijke positioneringsnauwkeurigheid kan worden toegestaan. Dit maakt bij het voorbereidende werk van de chirurg voor het verwijderen van de pen na het genezen van het betreffende bot of gewricht relatief eenvoudig.

25 Figuur 23 toont een been 98 van een patiënt.

Met een streep-stippellijn 99 is aangeduid, dat volgens een pijl. 100 een gat in het bot is geboord voor het inbrengen van een pen 63.

Figuur 24A toont een alternatieve schroef 101, 30 die in zoverre afwijkt van de schroef 74, dat zijn gladde schacht een ringvormige verdieping 102 vertoont, waardoor de schroef een zekere mate van flexibiliteit bezit. Dit is voor de beoogde toepassing bij het fixeren van botdelen een belangrijke optie. Om niettemin te zorgen 35 voor een gladde schacht en te verzekeren, dat er geen bot gaat ingroeien in de ringvormige verdieping 102, waardoor de schroef moeilijk of niet verwijderbaar zou zijn, is de ringvormige verdieping 102 opgevuld door een geschikt 19 polymeer-materiaal 103, zoals polytetrafluoroethyleen (PT FE) .

Figuur 24B toont een variant. Een schroef 104 volgens figuur 24B omvat geen rondgaande verdieping 102, 5 maar twee onderling over 90° versprongen paren van verdiepingen 105, 106, respectievelijk 107, 108.

Zowel de schroef 101 als de schroef 104 vertoont aldus een nagenoeg isotrope additionele flexibiliteit.

10 Ten slotte wordt in het algemeen opgemerkt, dat de voor chirurgische doeleinden toegepaste materialen van bio-compatibel type zijn, bijvoorbeeld chirurgisch staal, vitallium, of dergelijke.

5 + -k -k -k

Claims (27)

1. Schroefkoppeling tussen twee lichamen, waarvan het ene een externe schroefdraad en een andere een daarmee complementaire interne schroefdraad bezit, welke schroefdraden zijn gesuperponeerd op twee, zich in 5 de richting van een hartlijn monotoon vernauwende respectievelijk verbredende, bijvoorbeeld afgeknot-kegelvormige basisvlakken, de langsdoorsnede van elk van welke schroefdraden ten opzichte van de hartlijn een periodieke eenwaardige functie is, die althans in de 10 buigpunten continu is, met het kenmerk, dat de eerste afgeleide van de langsdoorsnede van elke schroefdraad langs het basisvlak een continue functie is. 15

2. Schroefkoppeling volgens conclusie 1, waarin de tweede afgeleide van de langsdoorsnede van elke schroefdraad langs het basisvlak een continue functie is.

3. Schroefkoppeling volgens conclusie 1, waarin de tweede afgeleide van de langsdoorsnede van elke schroefdraad ten opzichte van de hartlijn althans in het gebied van de buigpunten een continue functie is.

4. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin beide schroefdraden in hoofdzaak identiek zijn.

5. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande 30 conclusies, waarin de functie symmetrisch langs het basisvlak is.

6. Schroefkoppeling volgens conclusie 5, waarin de functie een sinusfunctie is.

7. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin de functie is berekend op basis van een Fourier-reeks.

8. Schroefkoppeling volgens conclusie 6a, 10 waarin de harmonischen en boven een gekozen maximaal rangnummer, bijvoorbeeld 5, zijn verwaarloosd.

9. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin de schroefkoppeling zodanig is 15 gedimensioneerd, dat de lichamen na het inbrengen van de externe schroefdraad in de externe schroefdraad om een verdere rotatie te blokkeren onderling over een rotatiehoek van minder dan 360° moeten worden geroteerd.

10. Schroefkoppeling volgens conclusie 9, waarin de rotatiehoek in het gebied van circa 70° - 240° ligt.

11. Schroefkoppeling volgens conclusie 10, 25 waarin de rotatiehoek in het gebied van circa 120° - 180° ligt.

12. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin de halve tophoek van de raak-kegel van 30 de basisvlakken op elke axiale positie aanzienlijk kleiner is dan de natuurlijke afschuifhoek onder torsiebelasting van de toegepaste materialen.

13. Schroefkoppeling volgens conclusie 12, 35 waarin de genoemde afschuifhoek 45° bedraagt, en de halve tophoek een waarde van maximaal circa 30°bezit.

14. Schroefkoppeling waarin de waarde van de tophoek ongeveer 15° ± 50 % bedraagt.

15. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin aan de schroefkoppeling 5 afdichtmiddelen zijn toegevoegd, bijvoorbeeld een deklaag van flexibel materiaal, zoals een rubber of een PTFE, of een stroperig of pasteus materiaal, bijvoorbeeld Molykote ®.

16. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin elk van beide lichamen een contactvlak bezit, welke beide contactvlakken in de werkzame toestand van de schroefkoppeling tegen elkaar drukken en aldus de buigstijfheid van de schroefkoppeling verhogen. 15

17. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, omvattende borgmiddelen voor het borgen van de schroefkoppeling tegen ongewenste terugwaartse onderlinge rotatie van de lichamen. 20

18. Schroefkoppeling volgens conclusie 17, waarin de borgmiddelen een over de schroefkoppeling schuifbare en vastzetbare ring met onrond binnenvlak omvat, welk binnenvlak samenwerkt met corresponderende, 25 complementair gevormde buitenvlakken rond de respectieve schroefdraden, welke buitenvlakken in de werkzame toestand van de schroefkoppeling in althans nagenoeg één imaginair vlak liggen.

19. Schroefkoppeling volgens conclusie 18, waarin het genoemde binnenvlak en de genoemde buitenvlakken plat zi.jn.

20. Schroefkoppeling volgens conclusie 17, 35 waarin de borgmiddelen wrijvingsmiddelen omvatten.

21. Schroefkoppeling waarin de wrijvingsmiddelen een aan het ene lichaam aanwezige wrijvingselement, bijvoorbeeld een rubberen ring in het gebied van de schroefkoppeling omvatten, welk wrijvingselement is toegevoegd aan één van beide lichamen, welk wrijvingselement in de werkzame toestand 5 van de schroefkoppeling enige druk op een tegenover gelegen contactvlak van het andere lichaam uitoefent.

22. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin het ene lichaam een schroef, 10 omvattende een verzinkbare kop met althans min of meer afgeknot-kegelvormige hoofdvorm is, die correspondeert met het basisvlak, alsmede een schroefeind met een schroefdraad, die is gesuperponeerd op een cilindrisch basisvlak, waarbij het genoemde hoofdvlak dezelfde 15 hartlijn bezit als het genoemde basisvlak, en de spoed van de ene schroefdraad gelijk is aan die van de andere schroefdraad.

23. Schroefkoppeling volgens conclusie 22, 20 waarbij de op het cilindrische basisvlak gesuperponeerde schroefdraad van discreet type is.

24. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin aan de externe schroefdraad een 25 centrale zoekpen is toegevoegd, en aan de interne schroefdraad een centrale holte is toegevoegd, waarin de zoekpen past en waarin de zoekpen al kan worden ingestoken, voordat de schroefdraden met elkaar in contact raken. 30

25. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin ten minste één van de schroefdraden ten minste één zich langs het basisvlak uitstrekkende zone vertoont, die vrij is van althans het meest 35 uitstekende deel van de schroefdraad en aldus een doorgang voor een medium, bijvoorbeeld koelmiddel, vormt.

26. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, waarin oen schroefdraad is gevormd door gebruikmaking van een roterend aangedreven, in overeenstemming met de gewenste vorm van de schroefdraad gemodelleerde bit, een bolfreeskop, een 5 vonkverspanningsgereedschap of dergelijke, die zowel in axiale richting als radiale richting aangedreven wordt en ten opzichte van het betreffende lichaam telkens successievelijk een rondgaande baan doorloopt.

27. Schroefkoppeling volgens een der voorgaande conclusies, welke schroefkoppeling een koppeling tussen twee voor medium-doorstroombare buizen is, de aan elkaar aansluitende binnenvlakken van welke buizen zonder enige noemenswaardige vernauwing, obstructie of onderbreking 15 aan elkaar aansluiten, zodanig, dat door de buizen stromend medium de schroefkoppeling zonder noemenswaardige verstoring kan passeren. k k· k k k 20