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Dokumentenidentifikation DE202004014195U1 23.12.2004
Titel Drehmomentschlüssel als Ratscheninstrument für die Medizinaltechnik
Anmelder Thommen Medical AG, Waldenburg, CH
Vertreter König & Köster Patentanwälte, 80469 München
DE-Aktenzeichen 202004014195
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 23.12.2004
Registration date 18.11.2004
Application date from patent application 13.09.2004
IPC-Hauptklasse B25B 23/14
IPC-Nebenklasse B25B 23/142   A61B 17/56   A61C 8/00   A61C 3/00   

Beschreibung[de]
Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel, welcher als Ratscheninstrument zur Anwendung in der Medizinaltechnik, insbesondere in der Dentalprothetik, ausgebildet ist. Bei in den Kieferknochen eingesetzten Implantaten werden darauf mittels spezieller Schrauben Suprastrukturen befestigt. Die Zuverlässigkeit der Verschraubungen bedingt, dass diese mit dem jeweils vorgesehenen Drehmoment ausgeführt wurden. Ein zu schwaches Anziehen mit einem zu geringen Drehmoment kann zu einer selbständigen Lockerung der Verschraubung führen. Ein Überschreiten des optimalen Drehmoments, d.h. ein zu starkes Anziehen überlastet die eingesetzten Verbindungselemente und erhöht deren Bruchgefahr.

Stand der Technik

Aus dem Maschinenbau sind Drehmomentschlüssel mit einem Biegestab und einer ziffer- oder zumindest grössenmässigen Anzeige des ausgeübten Anzugsmoments bekannt, z.B. gemäss FR 1 498 385; US 2,447,109; US 2,936,661 und US 3,587,307. Diese Werkzeuge sind jedoch nicht durch blosses Miniaturisieren als Instrumente in der Medizinaltechnik einsetzbar. In der US 5,597,305 wird ein speziell für die Dentalprothetik geeigneter Drehmomentschlüssel beschrieben, der jedoch nicht im reversiblen Ratschenmodus betrieben werden kann. Bei Spiekermann, H.: Farbatlanten der Zahnmedizin, Bd. 10 Implantologie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1994, Seiten 33 und 53, werden Drehmomentschlüssel mit Ratschenfunktion offenbart, denen es jedoch an einer Anzeige oder einer Drehmoment-Begrenzung fehlt, bzw. ist die Begrenzung des Anzugsmoments mittels einer relativ kompliziert beschaffenen Rutschkupplung realisiert. Die Reibungsverhältnisse verändern sich bei diesen Instrumenten rasch in unbestimmter Weise aufgrund aufgerauhter Oberflächen. Daher sind diese Instrumente sehr empfindlich und besitzen Bauteile, welche sich nur mit übermässigem Aufwand reinigen lassen.

In der EP 0 704 281 B1 wird ein Drehmomentschlüssel mit einem Biegestab und einer ziffermässigen Anzeige des ausgeübten Anzugsmoments vorgeschlagen, der sich auch im Ratschenmodus nutzen lässt. Auch dieses Instrument besteht aus einer Mehrzahl von Einzelteilen, was vor dem Reinigen die Demontage erfordert.

Aus den US 5,653,151; US 5,709,137; US 5,996,453 sind weitere Drehmomentschlüssel bekannt, die auch den Ratschenmodus erlauben. Im Ratschenkopf ist eine etwa ovale Aufnahme vorgesehen, in der ein kleineres Sternenrad mit einem mittigen Mehrkant zum Werkzeugeinstecken liegt. An der Peripherie der Aufnahme liegt ein gegen das Sternenrad drückendes Federelement. Gegenüber dem Federelement hat die Aufnahme am Rand eine abschnittsweise Verzahnung, komplementär zur Verzahnung des Sternenrads. In Schraubrichtung greift die Verzahnung des Sternenrads in die Verzahnung der Aufnahme, so dass ein eingestecktes Werkzeug mitdreht. Bei der rückläufigen Ratschenbewegung gerät das Sternenrad ausser Eingriff mit der Randverzahnung und wird hierbei gegen das Federelement gedrückt. Bei der US 6,382,051 ist in der kreisrunden Aufnahme des Instrumentenkopfes ein äusserlich verzahnter Ratschenkopf eingesetzt. Peripher zur Aufnahme ist eine Kavität vorgesehen, von der sich ein Sackloch in den Ratschenkopf erstreckt. Im Sackloch steckt das erste Ende einer Schraubenfeder, deren dickeres Mittelteil vor der Sacklochmündung liegt und deren dünneres zweite Ende ein gegen die Feder bewegliches Blockierelement trägt. Das Blockierelement liegt in der Kavität, greift jedoch mit seiner äusseren Verzahnung in die Verzahnung des Ratschenkopfes ein. Bei der Schraubbewegung arretiert das Blockierelement den Ratschenkopf, während bei der rückläufigen Ratschenbewegung das Blockierelement ausser Eingriff kommt. Diese Instrumente benötigen einen äusserlich verzahnten Ratschenkopf, der sich in einer ovalen Öffnung verlagern kann oder der von einem federgelagerten Keil blockiert bzw. im Ratschenmodus freigegeben wird.

Aufgabe der Erfindung

Angesichts der als unvollkommen anzusehenden konstruktiven und funktionellen Merkmale der gegenwärtig verfügbaren Drehmomentschlüssel für die Medizinaltechnik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Instrument zu schaffen, welches sich bei reduziertem Aufwand für Demontage vereinfacht reinigen lässt. Zugleich soll damit der anschliessende Aufwand für die erneute Montage vermindert werden. Die geometrischen Abmessungen und die Form des Instruments müssen die Handhabung an den verschiedenen Positionen, im engen Raum, z.B. im Mund eines Patienten problemlos ermöglichen, was die reversible Betätigung im Ratschenmodus erfordert. Der Drehmomentschlüssel muss für die Verwendung mit herkömmlichen Eindrehwerkzeugen ausgelegt sein. Die individuelle Handhabung und fortschreitende Oberflächenrauhigkeit dürfen sich nicht fehlerhaft auswirken. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die generierten Drehmomente kontrollieren und reproduzieren zu können, so dass jedes momentan ausgeübte Anzugsmoment wertmässig ablesbar sein muss. Schliesslich soll sich der Drehmomentschlüssel zu effizienten Herstellungskosten in Serie produzieren lassen.

Übersicht über die Erfindung

Der Drehmomentschlüssel ist als Ratscheninstrument für die Medizinaltechnik konzipiert und hat einen zuvorderst liegenden Kopfbereich, einen anschliessenden Halsbereich, dem ein Schaftbereich folgt, und einen zuhinterst angeordneten Griffbereich. Diese Bereiche erstrecken sich im Prinzip in einer gemeinsamen Ebene. Im Kopfbereich ist eine Aufnahmeöffnung vorgesehen, die von einer Umfassung umgeben ist, welche einen Mittelpunkt besitzt, durch den sich eine Achse erstreckt. Die Aufnahmeöffnung dient zum Einsetzen eines herkömmlichen Eindrehinstruments in der Erstreckung der Achse, welche zur Ebene zumindest im Prinzip senkrecht steht. An der Peripherie der Aufnahmeöffnung ist ein begrenzt bewegliches Klinkensegment angeordnet, dessen Frontpartie zur Aufnahmeöffnung weist. Die Frontpartie ist dazu bestimmt, bei Betätigung des Drehmomentschlüssels in Vorwärtsrichtung – also im Einschraubmodus – mit einer am Kopf des Eindrehinstruments vorhandenen Aussenkontur in mitnehmenden Eingriff zu kommen. Bei Betätigung des Drehmomentschlüssels in Rückwärtsrichtung – also im Ratschenmodus – löst sich der mitnehmende Eingriff zwischen der Frontpartie des Klinkensegments und der am Kopf des Eindrehinstruments vorhandenen Aussenkontur. Längs des Drehmomentschlüssels verläuft von dessen Halsbereich ein biegesteifer Basisast. Die erfinderischen Kennzeichen bestehen in den Merkmalen, wonach:

  • – sich vom Klinkensegment eine Klinkenfeder in den Halsbereich hinein erstreckt, und Klinkensegment sowie Klinkenfeder eine einstückige Klinke bilden;
  • – das Klinkensegment und die Klinkenfeder in einem kanalförmigen Spielraum angeordnet sind, welcher die Auslenkung beider in der Ebene gegen die Kraft der Klinkenfeder erlaubt; und
  • – die Klinke einstückig aus dem Halsbereich herausgeformt ist.

Die nachfolgenden Merkmale stellen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung dar: Das Klinkensegment weist an seiner Frontpartie einen Vorsprung auf, von dem einerseits eine erste Segmentkontur und andererseits eine zweite Segmentkontur liegen. Der Spielraum hat im Bereich der Einmündung eine erste und eine zweite Erweiterung. Die erste Spielraumerweiterung ist der ersten Segmentkontur gegenüber angeordnet. Bei Betätigung des Drehmomentschlüssels in Vorwärtsrichtung findet die erste Segmentkontur der zumindest im Prinzip nicht ausgelenkten Klinke in dieser Spielraumerweiterung Platz. Der Vorsprung nimmt dabei zur Achse den Minimalabstand ein. Die zweite Spielraumerweiterung ist zumindest anteilig der zweiten Segmentkontur gegenüber angeordnet. Bei Betätigung des Drehmomentschlüssels in Rückwärtsrichtung kommt die zweite Segmentkontur der ausgelenkten Klinke zumindest anteilig in der zugehörigen zweiten Spielraumerweiterung zu liegen. Nun steht der Vorsprung im Maximalabstand zur Achse, die erste Segmentkontur hat sich aus der ersten Spielraumerweiterung entfernt und die Klinkenfeder ist gegen deren Rückstellkraft elastisch deformiert.

Die Klinkenfeder hat die Gestalt einer geraden oder zumindest partiell bogenförmigen Blattfeder und geht einerseits in einem Federabgang an das Klinkensegment und andererseits in einer Federmündung in den Halsbereich über. An den Vorsprung des Klinkensegments setzt in einer Richtung eine gerade oder konkave Keilflanke an, wobei sich daran benachbart die erste Segmentkontur anschliesst, welche als Keilecke ausgebildet ist. In der anderen Richtung setzt an den Vorsprung die zweite Segmentkontur an, welche eine Keilabrundung ist, die sich in Richtung des Federabgangs erstreckt. Der Vorsprung ist z.B. als in Richtung der Aufnahmeöffnung erhabene Spitze oder Auswölbung ausgebildet. Die erste Spielraumerweiterung ist z.B. als Prellecke und die zweite Spielraumerweiterung z.B. als Mulde beschaffen. Die den Spielraum durchragende Klinkenfeder teilt einen oberen und einen unteren Federfreiraum ab, deren Proportionen sich mit der Bewegung der Klinkenfeder ändern und in einem Boden enden, an den die Federmündung ansetzt.

In weiterer Ausgestaltung des Drehmomentschlüssels ist ein auslenkbarer, vorzugsweise linear-elastischer Biegeast vorgesehen, über den man bei Betätigung des Drehmomentschlüssels in Vorwärtsrichtung das zu generierende Drehmoment mittels einer vom Benutzer ausgeübten Vorwärtskraft einbringt. Der Basisast erstreckt sich zunächst von einem im Halsbereich gelegenen Übergang als Längsschenkel über den Schaftbereich bis in einen Indikatorbereich hinein und endet frei im Griffbereich mit einem Basisgriff. Der Biegeast verläuft von einem im Halsbereich gelegenen Übergang im Prinzip parallel zum Längsschenkel zunächst als langgestreckter Astabschnitt bis in den Indikatorbereich hinein und endet frei im Griffbereich mit einem Griffteil, welches den Basisgriff überragt. Zwischen dem Längsschenkel und dem Astabschnitt liegt ein Freischnitt, der sich von einem an die beiden Übergänge angrenzenden Kehlgrund bis in den Indikatorbereich hinein erstreckt.

Der Indikatorbereich wird gebildet von zumindest einer Abzweigung des Basisasts, die zwischen dem Längsschenkel und dem Basisgriff liegt, sowie von zumindest einer Abzweigung des Biegeasts, die zwischen dem Astabschnitt und dem Griffteil liegt. Mit Betätigung des Drehmomentschlüssels in Vorwärtsrichtung und der Auslenkung des Biegeasts erfährt die Relativlage zwischen der zumindest einen Abzweigung des Basisasts und der zumindest einen Abzweigung des Biegeasts – ausgehend von der Ruhestellung mit einer Nullposition – eine inkrementale Änderung, welche ein Mass für das generierte Drehmoment ist. Auf der zumindest einen Abzweigung des Basisasts und der zumindest einen Abzweigung des Biegeasts sind eine erste bzw. eine zweite Messmarkierung angebracht, an welchen die Auslenkung des Biegeasts infolge der einwirkenden Vorwärtskraft als erzeugtes Drehmoment ablesbar ist.

Alternativ besteht der Indikatorbereich zunächst aus einem vom Längsschenkel sich zum Basisgriff erstreckenden Bügel, welcher von der zumindest einen Abzweigung gebildet wird und einen Freiraum umschliesst, zu dem ein Durchgang vorhanden ist. Ferner besteht der Indikatorbereich bei dieser Ausführungsform aus der zumindest einen Abzweigung des Biegeasts, welche durch den Durchgang in den Freiraum hinein ragt. Der Bügel setzt sich mäanderartig zusammen aus dem vom Längsschenkel L-förmig abbiegenden ersten Basisabzweig und dem sich daran nacheinander anschliessenden zweiten Basisabzweig und dritten Basisabzweig, der L-förmig in den Basisgriff übergeht. An den ersten Abzweig schliesst L-förmig ein zweiter Abzweig an. Ein Anschlagschenkel erstreckt sich vom Basisgriff nach innen – in Richtung des Längsschenkels – und begrenzt den Durchgang einerseits. Der Freiraum, der Anschlagschenkel und der Durchgang als quasi ortsfeste Elemente und der erste Abzweig mit dem zweiten Abzweig als mit dem Biegeast auslenkbare Elemente sind so dimensioniert, dass die Maximalauslenkung des Biegeasts durch das Aufsetzen des zweiten Abzweigs am Anschlagschenkel definiert ist. Die erste Messmarkierung ist in Gestalt einer Massskala – z.B. mit dem Bereich 0 Ncm bis 40 Ncm – zumindest auf einem der Basisabzweige, vorzugsweise auf dem zum Basisgriff benachbarten Basisabzweig, vorgesehen. Die zweite Messmarkierung ist in Gestalt eines Zeigerelements – z.B. als Bezugsstrich oder Pfeil – auf dem ersten oder zweiten Abzweig des Biegeasts, vorzugsweise auf dem frei endenden zweiten Abzweig, angebracht.

Der gesamte Drehmomentschlüssel mit Kopf-, Hals-, Schaft-, Indikator- und Griffbereich sowie mit der Klinke und dem Basis- und Biegeast ist aus einem Stück hergestellt. Der Drehmomentschlüssel ist zumindest im wesentlichen aus Edelstahl oder Titan oder Kunststoff hergestellt. Für den Herstellungsprozess eignen sich das Laser- oder Wasserstrahlschneiden, Spritzgiessen, Metalldruckguss oder Drahterodieren besonders.

Als besondere Vorteile des erfindungsgemässen Drehmomentschlüssels sind hervorzuheben:

  • – die Einstückigkeit begünstigt die Reinigung des Instruments, so entfällt jedes Demontieren und erneutes oft mühsames Zusammensetzen;
  • – das Instrument erlaubt die reversible Betätigung im Ratschenmodus;
  • – das generierte Drehmoment lässt sich ablesen; und
  • – bei Auswahl eines geeigneten Werkstoffs und Bearbeitungsverfahrens wird die Serienproduktion zu effizienten Herstellungskosten ermöglicht.
Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnungen

Es zeigen:

1A: einen erfindungsgemässen Drehmomentschlüssel, in Draufsicht;

1B: das vergrösserte Detail X1 aus 1A;

1C: den vergrösserten Halsbereich aus dem Detail X1 mit heraus getrennter Klinke, als Prinzipdarstellung;

1D: eine aus 1A heraus getrennte Klinke, in vergrösserter Prinzipdarstellung;

1E: das vergrösserte Detail X2 aus 1A;

1F: den vergrösserten Basisast aus dem Detail X2, als Prinzipdarstellung;

1G: den vergrösserten Biegeast aus dem Detail X2, als Prinzipdarstellung;

2A: ein Eindrehinstrument, in Frontansicht;

2B: den Drehmomentschlüssel gemäss 1A mit dem angenäherten Eindrehinstrument gemäss 2A, in Perspektivdarstellung;

3A: den Drehmomentschlüssel gemäss 1A mit eingesetztem Eindrehinstrument gemäss 2A, in Ruhestellung, in Draufsicht;

3B: die Anordnung gemäss 3A, in frontaler Perspektivdarstellung;

3C: die Anordnung gemäss 3A, in der Perspektive von unten;

3D: das vergrösserte Detail X3 aus 3A;

4A: den Drehmomentschlüssel gemäss 1A mit eingesetztem Eindrehinstrument gemäss 2A, in Vorwärtsrichtung bis zur Maximalauslenkung des Biegeasts betätigt, in Draufsicht;

4B: das vergrösserte Detail X4 aus 4A;

4C: das vergrösserte Detail X5 aus 4A;

5A: den Drehmomentschlüssel gemäss 1A mit eingesetztem Eindrehinstrument gemäss 2A, in Rückwärtsrichtung betätigt, in Draufsicht;

5B: das vergrösserte Detail X6 aus 5A, ohne Eindrehinstrument, als Prinzipdarstellung; und

5C: das vergrösserte Detail X6 aus 5A.

Ausführungsbeispiel

Anhand der beiliegenden Zeichnungen erfolgt nachstehend die detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zum erfindungsgemässen Drehmomentschlüssel.

Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festlegung: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugsziffern enthalten, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert, so wird auf deren Erwähnung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen. Im Interesse der Übersichtlichkeit wird auf die wiederholte Bezeichnung von Bauteilen in nachfolgenden Figuren zumeist verzichtet, sofern zeichnerisch eindeutig erkennbar ist, dass es sich um "wiederkehrende" Bauteile handelt.

Figuren 1A bis 1G

In dieser ersten Figurenfolge wird der konstruktive Aufbau des Drehmomentschlüssels 1 ohne ein darin aufgenommenes Eindrehinstrument 9 (s. 2A und 2B) beschrieben. Der Drehmomentschlüssel 1, welcher vorteilhaft aus einem länglichen, flachen Materialstück besteht, weist zunächst einen Kopfbereich 10 auf, an den sich nacheinander ein Halsbereich 11, ein Schaftbereich 12, ein Indikatorbereich 13 und zuletzt ein Griffbereich 14 anschliessen. Die Erstreckungsrichtung des Drehmomentschlüssels 1 liegt damit im wesentlichen in der Ebene H. Der Kopfbereich 10 wird von der kreisförmigen Umfassung 2 gebildet, die eine nahezu vollkreisförmige Aufnahmeöffnung 3 umschliesst und von zwei Seiten in den Halsbereich 11 einmündet. Durch das Zentrum der Aufnahmeöffnung 3 und senkrecht zur Ebene H verläuft die Achse V. Als Material kommen insbesondere Edelstahl, Titan oder Kunststoffe in Betracht, und für die Herstellung bevorzugt Laser- und Wasserstrahlschneiden, Spritzgussverfahren sowie das Drahterodieren.

Die Aufnahmeöffnung 3 ist in ihrem Durchmesser so bemessen, dass darin der Kopf 90 eines Eindrehinstruments 9 schlupffrei Platz findet. Am Übergang vom Kopfbereich 10 zum Halsbereich 11 mündet ein Spielraum 5 peripher in die Aufnahmeöffnung 3 ein, der sich hier bogenförmig in den Halsbereich 11 hinein erstreckt, wobei die Erstreckung des Spielraums 5 alternativ abschnittsweise oder gänzlich gerade verlaufen kann. Im Spielraum 5 ist die Klinke 4 angeordnet, welche begrenzt in der Ebene H elastisch beweglich ist und von einer gekrümmten, blattförmigen Klinkenfeder 47 gehalten wird, die einerseits an einem Federabgang 46 in das Klinkensegment 40 und andererseits an einer Federmündung 48 in das Material des Halsbereichs 11 übergeht. Komplementär zum alternativ gerade gestaltbaren Spielraum 5 wäre die Klinkenfeder 47 dann ebenfalls gerade. Der Spielraum 5 strukturiert sich zunächst in eine erste Spielraumerweiterung 50 – hier in beispielhafter Gestalt einer Prellecke 50 – und eine gegenüber liegende zweite Spielraumerweiterung 51 – hier in beispielhafter Gestalt einer Mulde 51 von vorzugsweise rundlicher Form -, welche zusammen den an der Peripherie der Aufnahmeöffnung 3 liegenden vergrösserten Eintritt in den Spielraum 5 bilden. Von der Prellecke 50 und der Mulde 51 setzt sich der Spielraum 5 als im Bogen geführter, kanalförmiger oberer und unterer Federfreiraum 52,52' bis zum Boden 53 fort, wo die Federmündung 48 ansetzt. Die Klinkenfeder 47 durchragt den Federfreiraum 52,52' im Prinzip mittig, so dass beidseits der Klinkenfeder 47 als Federfreiraum 52,52' ein Luftspalt verbleibt, welcher deren Beweglichkeit erlaubt.

In der unausgelenkten Ruhestellung befindet sich das Klinkensegment 40 mit seiner ersten Segmentkontur 41 – hier z.B. eine Keilecke 41 – in der Prellecke 50, wobei allenfalls zur Keilecke 41 hin ein schmaler Bearbeitungsspalt verbleibt und der auf der Seite der Mulde 51 liegende untere Federfreiraum 52', im Bereich der Mulde 51 und daran angrenzend, momentan breiter ist als der obere Federtreiraum 52. An die Keilecke 41 schliesst sich in Richtung der Aufnahmeöffnung 3 eine konkave Keilflanke 42 an, die sich bis zum Vorsprung 43 erstreckt, welche jetzt zur Achse V den Minimalabstand a0 einnimmt. Der Vorsprung 43 ist z.B. als in Richtung der Aufnahmeöffnung 3 erhabene Spitze oder Auswölbung gestaltet. Unterhalb des Vorsprungs 43 folgt eine zweite Segmentkontur 44 – hier z.B. eine Keilabrundung 44 -, die sich bis zum Federabgang 46 fortsetzt.

Aus dem Halsbereich 11 heraus erstrecken sich der breitere, steife Basisast 6 sowie der schmale, federnde Biegeast 7, beginnend an den Übergängen 61,71, über den Schaftbereich 12 als Längsschenkel 60 bzw. Astabschnitt 70, hin zum Indikatorbereich 13. Zwischen dem Basisast 6 und dem Biegeast 7 liegt ein Luftspalt als Freischnitt 8, welcher die elastische Auslenkung des Biegeasts 7 unabhängig vom Basisast 6 erlaubt. Dieser Freischnitt 8 verläuft von einem Kehlgrund 81, der benachbart zu den Übergängen 61,71 vorgesehen ist, bis in den Indikatorbereich 13 hinein. Im Indikatorbereich 13 setzt sich der Längsschenkel 60 mit einem mäanderförmig verlaufenden ersten, zweiten und dritten Basisabzweig 62,63,64 fort, die zusammen einen nach oben weisenden Bügel 670 ergeben und einen Freiraum 67 umschliessen. Der dritte Basisabzweig 64 trifft L-förmig auf den frei nach aussen endenden Basisgriff 66, an den sich der nach innen, in Richtung des Längsschenkels 60 weisende Anschlagschenkel 65 anschliesst. Zwischen dem Anschlagschenkel 65 und der Verbindung aus Längsschenkel 60 und erstem Basisabzweig 62 verbleibt ein zum Freiraum 67 führender Durchgang 68.

Unterhalb des Durchgangs 68 setzt an den Astabschnitt 70 des Biegeasts 7 ein erster Abzweig 72 an, der sich im Freiraum 67 parallel zum ersten Basisabzweig 62 auf den zweiten Basisabzweig 63 zu erstreckt. L-förmig schliesst sich an den ersten Abzweig 72 ein zweiter Abzweig 73 an, der im Freiraum 67 parallel zum zweiten Basisabzweig 63, bis nahe an den dritten Basisabzweig 64 verläuft. Hinter dem Ansatz des ersten Abzweigs 72 geht der Astabschnitt 70 des Biegeasts 7 in ein Griffteil 76 über, welches sich in der axialen Verlängerung des Astabschnitts 70 über den Basisgriff 66 hinaus erstreckt.

Zur Sichtbarmachung der auf den Biegeast 7 ausgeübten Auslenkung und des damit auf das Eindrehinstrument 9 übertragenen Drehmoments ist zumindest auf einem der Basisabzweige 62,64 eine erste Messmarkierung 69 angebracht, während der erste oder zweite Abzweig 72,73 des Biegeasts 7 eine komplementäre zweite Messmarkierung 79 aufweist. Die erste Messmarkierung 69 könnte eine Massskala sein, z.B. mit dem Bereich 0 Ncm bis 40 Ncm, so dass für die zweite Messmarkierung 79 ein Zeigerelement in Gestalt eines Bezugsstrichs oder Pfeils genügt, das bei Auslenkung das generierte Drehmoment an der Skala anzeigt.

Figuren 2A und 2B

Dieses Figurenpaar zeigt das mit seinem Kopf 90 in die Aufnahmeöffnung 3 einzusetzende herkömmliche Eindrehinstrument 9. Der im Prinzip zylindrische Kopf 90 besitzt die Oberseite 91 und die Unterseite 92. Die zwischen Oberseite 91 und Unterseite 92 liegende Mantelfläche weist zum Erfassen durch den Anwender und für den Eingriff von Werkzeugen eine übliche Konturierung auf, die von vertikalen Nuten 93, welche vorzugsweise von rundlicher Querschnittsform sind, und dazwischen liegenden vertikalen Hochrändern 94 gebildet wird. Von der Unterseite 92 erstreckt sich ein Schaft 96, der an der Instrumentenspitze 97 endet und hier ein standardisiertes Profil zum Zusammenwirken mit der zu handhabenden Schraube aufweist.

Figuren 3A bis 3D

Bei in die Aufnahmeöffnung 3 des Drehmomentschlüssels 1 eingesetztem Eindrehinstrument 9 steht letzteres mit seinem Kopf 90 und Schaft 96 in der Ausrichtung der Achse V, welche senkrecht die Ebene H durchragt. Der zylindrische Kopf 90 mit seiner äusseren Profilierung, die sich aus den Nuten 93 und den dazwischen liegenden Hochrändern 94 zusammensetzt, wird von der Umfassung 2 des Kopfbereichs 10 umschlossen. In der Ruhestellung befindet sich das Klinkensegment 40 mit seiner Keilecke 41 in der Prellecke 50 und der Vorsprung 43 nimmt zur Vertikalachse V den Minimalabstand a0 ein, wobei die an den Vorsprung 43 angrenzende Keilflanke 42 und ein Abschnitt der Keilabrundung 44 in einer zugewandten Nut 93 zu liegen kommen, so dass die Vorderfront des Klinkensegments 40 partiell von dem an die Nut 93 angrenzenden Hochrand 94 unterfasst wird. Der untere Federfreiraum 52' hat in dem an die Mulde 51 angrenzenden Bereich momentan seine maximale Breite.

Figuren 4A bis 4C

Wird auf den Biegeast 7 mit seinem Griffteil 76 eine Vorwärtskraft F ausgeübt, hat dies eine elastische Deformation mit Aufweitung des Freischnitts 8 im Indikatorbereich 13 zur Folge, die sich verringernd bis in den Kehlgrund 81 erstreckt. Zur Auslenkung des Biegeasts 7 wird der Anwender das Griffteil 76 erfassen und im Uhrzeigersinn – d.h. in einschraubender Vorwärtsrichtung, weg vom Basisgriff 66 – mit der Vorwärtskraft F bewegen, bis an den Messmarkierungen 69,79 das vorgeschriebene Drehmoment erreicht ist. Zum Schutz vor Überdehnung des Biegeasts 7 gerät der zweite Abzweig 73 bei Maximalauslenkung des Biegeasts 7 an den Anschlagschenkel 65, so dass ein weiteres Aufbiegen blockiert ist. Durch den formschlüssigen Eingriff zwischen dem Vorsprung 43 und der angrenzenden Keilabrundung 44 mit der zugewendeten Nut 93 und dem angrenzenden Hochrand 94 – bei gegebenem Minimalabstand a0 zwischen der Vertikalachse V und dem Vorsprung 43 – wird bei rechtsdrehender Einschraubbewegung des Drehmomentschlüssels 1 das Eindrehinstrument 9 mit in Rotation versetzt. Als Folge des beim Einschrauben auftretenden Widerstands wird die Keilecke 41 gegen die Elastizität der Klinkenfeder 47 vollständig in die Prellecke 50 gedrückt, so dass der zuvor noch vorhandene Luftspalt geschlossen ist. Insoweit besteht ein geringfügiger Unterschied zwischen den Situationen gemäss 3D (Ruhestellung) und 4B (Belastung in einschraubender Vorwärtsrichtung).

Figuren 5A bis 5C

Je nach Raumverhältnissen, z.B. in der Enge eines Patientenmundes, wurde der Drehmomentschlüssel 1 gemäss der 4A in einschraubender Vorwärtsrichtung über ein mögliches Bogenmass betätigt, worauf bei erforderlichem weiteren Einschrauben der Drehmomentschlüssel 1 nun in einem reversiblen, entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Takt – in seiner Funktion als Ratscheninstrument – in Rückwärtsrichtung als Rotationsbewegung um die Achse V mit der Rückwärtskraft F' zu führen ist. Bei der Rückwärtsbewegung verharrt das Eindrehinstrument 9 infolge des auf die applizierte Schraube wirkenden Widerstands in seiner Position. Zugleich wird das Klinkensegment 40 gegen die elastische Wirkung der Klinkenfeder 47 aus der Prellecke 50 heraus in die Mulde 51 geführt, so dass sich zwischen der Achse V und dem Vorsprung 43 der Maximalabstand a1 einstellt. Der erreichte Maximalabstand a1 erlaubt ein Vorbeifahren des Hochrands 94 an der Keilflanke 42 und dem Vorsprung 43. Auf diese Weise können bei der Rückwärtsbewegung des Drehmomentschlüssels 1 mehrere Hochränder 94 vom Klinkensegment 40 umfahren werden. Beim erneuten Wechsel in die Vorwärtsbewegung entfällt die Kraft, welche das Klinkensegment 40 in die Mulde 51 drückt, wodurch das Klinkensegment 40 von der Klinkenfeder 47 in die Prellecke 50 rückgeführt wird und die Situation für das Einschrauben gemäss 4A wieder hergestellt ist.


Anspruch[de]
  1. Drehmomentschlüssel (1) als Ratscheninstrument für die Medizinaltechnik mit:

    a) einem zuvorderst liegenden Kopfbereich (10), einem anschliessenden Halsbereich (11), dem ein Schaftbereich (12) folgt, und einem zuhinterst angeordneten Griffbereich (14), welche sich in der Ebene (H) erstrecken;

    b) einer im Kopfbereich (10) vorgesehenen Aufnahmeöffnung (3), die:

    ba) von einer Umfassung (2) umgeben ist;

    bb) einen Mittelpunkt besitzt, durch den sich eine Achse (V) zumindest im Prinzip senkrecht erstreckt; und

    bc) zum Einsetzen eines herkömmlichen Eindrehinstruments (9) in der Erstreckung der Achse (V) dient, welche zur Ebene (H) senkrecht steht;

    c) einem an der Peripherie der Aufnahmeöffnung (3) angeordneten, begrenzt beweglichen Klinkensegment (40), dessen Frontpartie (42,43,44) zur Aufnahmeöffnung (3) weist, wobei die Frontpartie (42,43,44) dazu bestimmt ist:

    ca) bei Betätigung des Drehmomentschlüssels (1) in Vorwärtsrichtung, also im Einschraubmodus, mit einer am Kopf (90) des Eindrehinstruments (9) vorhandenen Aussenkontur (93,94) in mitnehmenden Eingriff zu kommen; und

    cb) bei Betätigung des Drehmomentschlüssels (1) in Rückwärtsrichtung, also im Ratschenmodus, den mitnehmenden Eingriff mit der am Kopf (90) des Eindrehinstruments (9) vorhandenen Aussenkontur (93,94) zu lösen; und

    d) einem vom Halsbereich (11) längs des Drehmomentschlüssels (1) verlaufenden, biegesteifen Basisast (6), dadurch gekennzeichnet, dass

    e) sich vom Klinkensegment (40) eine Klinkenfeder (47) in den Halsbereich (11) hinein erstreckt, wobei Klinkensegment (40) und Klinkenfeder (47) eine einstückige Klinke (4) bilden;

    f) Klinkensegment (40) und Klinkenfeder (47) in einem kanalförmigen Spielraum (5) angeordnet sind, welcher die Auslenkung beider in der Ebene (H) gegen die Kraft der Klinkenfeder (47) erlaubt; und

    g) die Klinke (4) einstückig aus dem Halsbereich (11) herausgeformt ist.
  2. Drehmomentschlüssel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

    a) das Klinkensegment (40) an seiner Frontpartie (42,42,44) einen Vorsprung (43) aufweist, von dem einerseits eine erste Segmentkontur (41) und andererseits eine zweite Segmentkontur (44) liegen;

    b) der Spielraum (5) eine erste und eine zweite Erweiterung (50,51) hat;

    c) die erste Spielraumerweiterung (50) der ersten Segmentkontur (41) gegenüber angeordnet ist und bei Betätigung des Drehmomentschlüssels (1) in Vorwärtsrichtung die erste Segmentkontur (41) der zumindest im Prinzip nicht ausgelenkten Klinke (4) in der ersten Spielraumerweiterung (50) Platz findet, wobei der Vorsprung (43) zur Achse (V) im Minimalabstand (a0) steht; und

    d) die zweite Spielraumerweiterung (51) zumindest anteilig der zweiten Segmentkontur (44) gegenüber angeordnet ist und bei Betätigung des Drehmomentschlüssels (1) in Rückwärfsrichtung die zweite Segmentkontur (44) der ausgelenkten Klinke (4) zumindest anteilig in der zweiten Spielraumerweiterung (51) Platz findet, wobei der Vorsprung (43) zur Achse (V) im Maximalabstand (a1) steht, die erste Segmentkontur (41) aus der ersten Spielraumerweiterung (50) entfernt positioniert ist und die Klinkenfeder (47) gegen deren Rückstellkraft elastisch deformiert ist.
  3. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass

    a) die Klinkenfeder (47):

    aa) einerseits in einem Federabgang (46) an das Klinkensegment (40) und andererseits in einer Federmündung (48) in den Halsbereich (11) übergeht; und

    ab) die Gestalt einer geraden oder zumindest partiell bogenförmigen Blattfeder hat;

    b) an den Vorsprung (43) des Klinkensegments (40):

    ba) in einer Richtung eine gerade oder konkave Keilflanke (42) ansetzt und sich daran benachbart die erste Segmentkontur (41) anschliesst, welche als Keilecke (41) ausgebildet ist;

    bb) in der anderen Richtung die zweite Segmentkontur (44) ansetzt, welche eine Keilabrundung (44) ist, die sich in Richtung des Federabgangs (46) erstreckt; wobei

    bc) der Vorsprung (43) z.B. als eine in Richtung der Aufnahmeöffnung (3) erhabene Spitze oder Auswölbung ausgebildet ist;

    c) die erste Spielraumerweiterung (50) als Prellecke (50) und die zweite Spielraumerweiterung (51) als Mulde (51) beschaffen ist; und

    d) die den Spielraum (5) durchragende Klinkenfeder (47) einen oberen und einen unteren Federfreiraum (52,52') abteilt, deren Proportionen sich mit der Bewegung der Klinkenfeder (47) ändern und in einem Boden (53) enden, an den die Federmündung (48) ansetzt.
  4. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein auslenkbarer, vorzugsweise linearelastischer Biegeast (7) vorgesehen ist, über den man bei Betätigung des Drehmomentschlüssels (1) in Vorwärtsrichtung das zu generierende Drehmoment mittels einer vom Benutzer ausgeübten Vorwärtskraft (F) einbringt.
  5. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass

    a) sich der Basisast (6) von einem im Halsbereich (11) gelegenen Übergang (61) zunächst als Längsschenkel (60) über den Schaftbereich (12) bis in einen Indikatorbereich (13) hinein erstreckt und im Griffbereich (14) mit einem Basisgriff (66) frei endet;

    b) der Biegeast (7) von einem im Halsbereich (11) gelegenen Übergang (71) im Prinzip parallel zum Längsschenkel (60) zunächst als langgestreckter Astabschnitt (70) bis in den Indikatorbereich (13) hinein verläuft und im Griffbereich (14) mit einem Griffteil (76) frei endet, welches den Basisgriff (66) überragt; und

    c) zwischen dem Längsschenkel (60) und dem Astabschnitt (70) ein Freischnitt (8) liegt, der sich von einem an die Übergänge (61,71) angrenzenden Kehlgrund (81) bis in den Indikatorbereich (13) hinein erstreckt.
  6. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass

    a) der Indikatorbereich (13) gebildet wird von:

    aa) zumindest einer Abzweigung (62,63,64) des Basisasts (6), die zwischen dem Längsschenkel (60) und dem Basisgriff (66) liegt; und

    ab) zumindest einer Abzweigung (72,73) des Biegeasts (7), die zwischen dem Astabschnitt (70) und dem Griffteil (76) liegt; und

    b) mit der Betätigung des Drehmomentschlüssels (1) in Vorwärtsrichtung und der Auslenkung des Biegeasts (7) die Relativlage zwischen der zumindest einen Abzweigung (62,63,64) des Basisasts (6) und der zumindest einen Abzweigung (72,73) des Biegeasts (7), ausgehend von der Ruhestellung mit einer Nullposition, eine inkrementale Änderung erfährt, welche ein Mass für das generierte Drehmoment ist.
  7. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zumindest einen Abzweigung (62,63,64) des Basisasts (6) und der zumindest einen Abzweigung (72,73) des Biegeasts (7) eine erste bzw. eine zweite Messmarkierung (69,79) angebracht sind, an welchen die Auslenkung des Biegeasts (7) infolge der einwirkenden Vorwärtskraft (F) als erzeugtes Drehmoment ablesbar ist.
  8. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikatorbereich (13) besteht aus:

    a) einem vom Längsschenkel (60) sich zum Basisgriff (66) erstreckenden Bügel (670), welcher von der zumindest einen Abzweigung (62,63,64) gebildet wird und einen Freiraum (67) umschliesst, zu dem ein Durchgang (68) vorhanden ist; und

    b) der zumindest einen Abzweigung (72,73) des Biegeasts (7), welche durch den Durchgang (68) in den Freiraum (67) hinein ragt.
  9. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass

    a) sich der Bügel (670) mäanderartig aus dem vom Längsschenkel (60) L-förmig abbiegenden ersten Basisabzweig (62) und dem sich daran nacheinander anschliessenden zweiten Basisabzweig (63) und dritten Basisabzweig (64), der L-förmig in den Basisgriff (66) übergeht, zusammensetzt;

    b) sich an den ersten Abzweig (72) L-förmig ein zweiter Abzweig (73) anschliesst;

    c) ein Anschlagschenkel (65) sich vom Basisgriff (66) nach innen, in Richtung des Längsschenkels (60) erstreckt und den Durchgang (68) einerseits begrenzt; wobei

    d) der Freiraum (67), der Anschlagschenkel (65) und der Durchgang (68) als quasi ortsfeste Elemente und der erste Abzweig (72) mit dem zweiten Abzweig (73) als mit dem Biegeast (7) auslenkbare Elemente so dimensioniert sind, dass die Maximalauslenkung des Biegeasts (7) durch das Aufsetzen des zweiten Abzweigs (73) am Anschlagschenkel (65) definiert ist.
  10. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass

    a) die erste Messmarkierung (69) in Gestalt einer Massskala, z.B. mit dem Bereich 0 Ncm bis 40 Ncm, zumindest auf einem der Basisabzweige (62,64), vorzugsweise auf dem zum Basisgriff (66) benachbarten Basisabzweig (64), vorgesehen ist; und

    b) die zweite Messmarkierung (79) in Gestalt eines Zeigerelements, z.B. als Bezugsstrich oder Pfeil, auf dem ersten oder zweiten Abzweig (72,73) des Biegeasts (7), vorzugsweise auf dem frei endenden zweiten Abzweig (73) angebracht ist.
  11. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Drehmomentschlüssel (1) mit Kopfbereich (10), Halsbereich (11), Klinke (4) Schaftbereich (12), Indikatorbereich (13), Griffbereich (14), Basisast (6) und Biegeast (7) aus einem Stück hergestellt ist.
  12. Drehmomentschlüssel (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentschlüssel (1 ):

    a) zumindest im wesentlichen aus einem Material der Gruppe, welche Edelstahl, Titan und Kunststoff umfasst, hergestellt ist; und

    b) zumindest im wesentlichen mittels eines Verfahrens der Gruppe, welche Laser- und Wasserstrahlschneiden, Spritzgiessen, Metalldruckguss oder Drahterodieren umfasst, hergestellt ist.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






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