DE19936286C2 - Knochenschraube - Google Patents
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Abstract
Es wird eine an sich bekannte Knochenschraube mit einem Gewindeabschnitt (2) und einem Aufnahmeteil (5) zur Aufnahme eines mit der Knochenschraube zu verbindenden Stabes (29) geschaffen. Die Verbindung und Verriegelung der Verbindung zwischen Knochenschraube und Stab erfolgt über eine Außenmutter (13). Damit die Verbindung die notwendige Festigkeit und Dauerhaftigkeit aufweist, weist die Außenmutter (13) im Inneren ein ein vorgegebenes Innenmaß aufweisendes hülsenförmiges Element (17), dessen Außendurchmesser nahezu gleich oder wenig kleiner als der Durchmesser der Bohrung (8) ist, und ein darin angeordnetes Druckelement (23) auf. Das Druckelement (22) weist an seinem dem Grund der Bohrung (8) zugewandten Ende einen ersten Abschnitt (26) auf, dessen Außenmaß größer als das vorgegebene Innenmaß ist und der beim Ausüben von Druck auf den aufzunehmenden Stab (29) eine Aufweitung des Elementes (17) bewirkt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Knochenschraube nach dem Oberbe
griff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Knochenschraube ist aus der EP 0 614 649 A1 be
kannt. Bei dieser ist zum perfekten Verriegeln der Stab-Kno
chenschrauben-Verbindung eine in die offene Bohrung einzu
schraubende Sicherungsmutter vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Knochenschraube der ein
gangs beschriebenen Art zu schaffen, die ohne eine solche In
nenmutter auskommt.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete
Knochenschraube gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge
kennzeichnet.
Weitere Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschrei
bung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren.
Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine explosionsartige Seitenansicht der Knochen
schraube;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die Knochenschraube;
Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Außenmutter in ver
größertem Maßstab, teilweise geschnitten;
Fig. 4 die Außenmutter in zusammengesetztem Zustand vor der
Einwirkung auf einen Stab; und
Fig. 5 die selbe Darstellung nach der Einwirkung auf den
Stab.
Die Knochenschraube weist das eigentliche Schraubenelement 1
mit einem Gewindeabschnitt 2 und einem Kopf 3 auf. Der Kopf
ist angrenzend an den Gewindeabschnitt kugelsegmentförmig
ausgebildet. Koaxial zur Gewindeachse und auf dem dem Gewin
deabschnitt 2 gegenüberliegenden Ende weist der Kopf eine
Ausnehmung 4 zum Ineingriffbringen mit einem Inbusschlüssel
auf.
Die Knochenschraube umfaßt ferner ein zylindrisch ausgebilde
tes Aufnahmeteil 5. Dieses weist an seinem einen Ende eine
axialsymmetrisch ausgerichtete erste Bohrung 7 auf, deren
Durchmesser größer als der des Gewindeabschnittes 2 und klei
ner als der des Kopfes 3 ist. Das Aufnahmeteil 5 weist ferner
eine koaxiale zweite Bohrung 8 auf, die auf dem der ersten
Bohrung 7 gegenüberliegenden Ende offen ist und deren Durch
messer so groß ist, daß das Schraubenelement 1 durch das of
fene Ende mit seinem Gewindeabschnitt 2 durch die erste Boh
rung 7 hindurch und mit dem Kopf 3 bis zum Grund der zweiten
Bohrung führbar ist. Zwischen der ersten und der zweiten Boh
rung ist ein kleiner koaxialer Abschnitt 9 vorgesehen, der
unmittelbar an die erste Bohrung angrenzt und zum offenen Be
reich hin sphärisch ausgebildet ist, wobei der Radius im we
sentlichen gleich dem Radius des kugelsegmentförmigen Ab
schnittes des Kopfes 3 ist. Ferner weist das Aufnahmeteil 5
eine zur Mitte des Teiles symmetrisch angeordnete U-förmige
Ausnehmung 6 auf, deren Grund zu der ersten Bohrung 7 hin ge
richtet ist und deren beide Seitenschenkel 30, 31 sich zu dem
der ersten Bohrung 7 abgewandten offenen Ende hin erstrecken.
Am freien Ende der Schenkel der U-förmigen Ausnehmung ist ein
Außengewinde 11 vorgesehen.
Auf der am freien Ende des Kopfes 3 liegenden Seite befindet
sich eine Druckscheibe 11, die sich so ausgebildet ist, daß
sie auf ihrer dem Kopf 3 zugewandten Seite eine sphärische
Absenkung aufweist, deren Radius im wesentlichen gleich dem
Radius des kugelsegmentförmigen Abschnittes des Kopfes ist.
Der Außendurchmesser der Druckscheibe 11 ist so gewählt, daß
diese in den Zylinderabschnitt 12 der zweiten Bohrung 8 eine
Gleitbewegung ausführen kann, also in dem Zylinderabschnitt
zu dem Kopf hin verschiebbar ist. Die Druckscheibe weist eine
koaxiale Bohrung auf, die einen Zugriff zur Ausnehmung 4 er
möglicht.
Die Knochenschraube umfaßt ferner eine Außenmutter 13, die im
weiteren im Detail insbesondere anhand der Fig. 3 bis 5
erläutert wird. Die Außenmutter ist als eine Hutmutter ausge
bildet und weist einen üblichen seitlichen Gewindeabschnitt
14, der die eigentliche Mutter bildet, und einen an der dem
Gewindeabschnitt abgewandten Außenseite des Gewindeabschnit
tes anschließenden Deckelteil 15 auf. Der Deckelteil ist wie
bei einer üblichen Hutmutter ausgebildet, weist aber zusätz
lich eine konzentrische Bohrung 16 mit einem ersten Durchmes
ser auf. Es ist ferner eine Hülse 17 vorgesehen, die einen
hohlzylinderförmigen Mantel 18 und auf ihrer dem Deckelteil
15 zugewandten Seite einen Boden 19 aufweist. In dem Boden 19
ist eine konzentrische Bohrung 20 mit einem zweiten Durchmes
ser vorgesehen. Der zweite Durchmesser ist gleich dem ersten
Durchmesser der Bohrung 16 oder ein wenig größer. Wie am be
sten aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist der hohlzylindrische
Mantel 18 an seinem dem Boden 19 abgewandten freien Ende auf
seiner Innenseite einen Rand 21 auf, der nach außen hin so
abgeschrägt ist, daß er die Form eines Kegelstumpfes auf
weist, wobei der Neigungswinkel der Schräge gegenüber der
Zylinderinnenwand etwa 30 bis 60° und vorzugsweise etwa 40°
beträgt. Der Außendurchmesser der zylindrischen Hülse 17 ist
nahezu gleich dem Durchmesser der zweiten Bohrung 8 und um
soviel kleiner als letztere, daß die Hülse gerade ohne Rei
bung in die zweite Bohrung 8 einführbar ist.
Zusätzlich ist ein Druckelement 22 vorgesehen. Dieses weist
einen zweiten Abschnitt 23 auf, der zylindrisch ausgebildet
ist. Der Außendurchmesser des Zylinders ist im wesentlichen
gleich dem Innendurchmesser des Zylindermantels 18. Er ist so
bemessen, daß das Druckelement durch Einführen des zweiten
Abschnittes in das Innere des Mantels 18 durch Reibungskraft
in diesem gehalten wird. Die Höhe des zweiten Abschnittes in
Axialrichtung gesehen ist, wie am besten aus Fig. 4 ersicht
lich ist, ein wenig kleiner als die entsprechende Länge des
zylindrischen Abschnittes 24 des Mantels 18. Die Differenz
liegt vorzugsweise im Bereich von 0,25 bis 0,5 Millimeter.
Auf der dem Deckelteil zugewandten Seite ist der zweite Ab
schnitt plan ausgebildet und weist einen konzentrisch ange
ordneten stiftförmigen Ansatz 25 auf. Der Durchmesser dieses
Ansatzes entspricht im wesentlichen dem Durchmesser der Boh
rung 16 und ist so bemessen, daß der Stift in der Bohrung 16
aufgrund der Reibungskraft in dieser gehalten wird. Auf der
dem Deckelteil 15 abgewandten Seite weist der zweite Ab
schnitt 23 einen daran anschließenden ersten Abschnitt 26
auf. Dieser ist kegelstumpfförmig ausgebildet derart, daß der
kleine Innendurchmesser dem Durchmesser des zweiten Abschnit
tes 23 entspricht und daß der Durchmesser der dem zweiten Ab
schnitt abgewandten Oberfläche gleich dem Durchmesser des
daran anliegenden Teiles des abgeschrägten Randes 21 ist. Der
Winkel des Kegelmantels ist vorzugsweise gleich dem Winkel
des inneren Randes 21.
In dem in Fig. 4 gezeigten vormontierten Zustand entsteht so
zwischen dem Boden 19 der Hülse 17 und der diesem zugewandten
Bodenfläche 32 ein spaltförmiger Abstand 28.
Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist die Hülse 17
an ihrem dem Deckelteil abgewandten Rand einen sich parallel
zur Symmetrieachse der Hülse erstreckenden Schlitz 27 auf,
der eine Ausdehnung des freien Randes der Hülse ermöglicht.
Im Betrieb sind zunächst das Schraubenelement 1, das Aufnah
meteil 5 und die Druckscheibe in der ansich bekannten Weise
zusammengesetzt, wie dies am besten aus Fig. 2 ersichtlich
ist. Dann wird der mit der Knochenschraube zu verbindende
Stab 29 eingesetzt. Die Außenmutter ist in dem in Fig. 4 er
sichtlichen Zustand vormontiert, das heißt, das Druckelement
22 ist in die Hülse 17 eingesetzt und zusammen mit dieser da
durch mit dem Deckelteil 15 verbunden, daß der Ansatz 25 in
die Bohrung 16 eingedrückt wird. Die so vormontierte Mutter
wird nun auf das Außengewinde des Aufnahmeteils 5 aufge
schraubt. Dabei liegt der Stab 29 einerseits auf der Druck
scheibe 11 auf. Andererseits wird er durch das beim Auf
schrauben mit dem Stab in Kontakt gelangende Druckelement 22
mit Druck beaufschlagt, sobald die Außenmutter 13 die Endpo
sition nahezu erreicht hat. Beim weiteren Aufschrauben der
Außenmutter in die gewünschte Endposition wird das Druckele
ment 22 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise bis zum Grund
der Hülse 17 geschoben, was gleichzeitig zur Folge hat, daß
der erste Abschnitt 26 so auf das freie Ende der Hülse 17
einwirkt, daß diese in der in Fig. 5 gezeigten Weise ein we
nig nach außen gedrückt wird. Dadurch wird erreicht, daß der
Mantel 18 mit seiner Außenfläche wiederum eine Kraft auf die
freien Schenkel 30, 31 in dem Bereich des Außengewindes 10 so
ausüben, daß diese freien Schenkel 30, 31 wiederum den Gewin
deabschnitt 10 in den das Innengewinde aufweisenden Abschnitt
14 hineindrücken. Dadurch wird eine Verriegelung bewirkt, die
ein unbeabsichtigtes Lösen der Außenmutter 13 verhindert.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich
um eine sogenannte Polyaxialschraube, bei der das Schrau
benelement 1 und das Aufnahmeteil 5 winkelmäßig relativ zu
einander bewegbar sind. In einer abgewandelten Ausführungs
form sind das Schraubenelement 1 und ein den Stab 29 aufneh
mendes Aufnahmeteil einstückig miteinander ausgebildet, etwa
derart, daß in der in Fig. 2 gezeigte Weise das Aufnahmeteil
5, der Kopf 3 und die Druckscheibe 11 einstückig ausgebildet
sind. Die Außenmutter 13 weist in diesem Fall die identische
oben beschriebene Form auf. In der Betriebsweise erfolgt die
Arretierung der Außenmutter durch Einwirken der Kraft vom
Stab 29 auf das Druckelement 22 in der oben beschriebenen
Weise, so daß die gleiche Verriegelung erzielt wird.
Claims (10)
1. Knochenschraube mit einem Gewindeabschnitt (2) und einem
kopfseitigen zylindrischen Aufnahmeteil (5) für die Aufnahme
eines mit der Knochenschraube zu verbindenden Stabes (29),
wobei das Aufnahmeteil eine offene Bohrung (8) besitzt und
einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei freien,
ein Außengewinde (10) besitzenden Schenkeln (30, 31) auf
weist, und mit einer auf das Außengewinde (10) aufschraubba
ren Außenmutter (13),
dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmutter (13) im Inneren
ein ein vorgegebenes Innenmaß aufweisendes hülsenförmiges
Element (17), dessen Außendurchmesser nahezu gleich wie oder
wenig kleiner als der Durchmesser der Bohrung (8) ist, und
ein darin angeordnetes Druckelement (22) aufweist, wobei das
Druckelement (22) einen ersten Abschnitt (26) aufweist,
dessen Außenmaß größer als das vorgegebene Innenmaß ist
und der beim Ausüben von Druck auf den aufnehmenden Stab
(29) eine Aufweitung des Elementes (17) bewirkt.
2. Knochenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenmutter (13) als Hutmutter mit einem seitlichen
Gewindeabschnitt (14) und einem am äußeren Rand desselben
vorgesehenen Deckelteil (15) ausgebildet ist, das hülsenför
mige Element (17) einen bis zu einem Grund reichenden
sich in axialer Richtung erstreckenden Innenraum mit einem
zylindrischen Abschnitt (24) vorgegebener Länge und das Druckele
ment (22) einen zweiten Abschnitt (23), dessen axiale Länge
kleiner als der Abstand des dem Grund abgewandten Endes des
zylindrischen Abschnittes (24) von dem Grund des Innenraumes
ist, aufweisen.
3. Knochenschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das hülsenförmige Element (17) an seinem dem Deckelteil
abgewandten Ende einen nach außen konvexen Wandabschnitt (21)
aufweist und der erste Abschnitt (26) des Druckelements (22) an
diesem anliegt.
4. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (26) kegel
stumpfförmig ausgebildet ist, wobei die Basis auf der dem
Grund der Bohrung zugewandten Seite liegt.
5. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß das Element (17) und das Druckele
ment (22) einerseits und das Deckelteil (15) andererseits
miteinander verbunden sind.
6. Knochenschraube nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Deckelteil (15) eine konzentrische Bohrung (16) und
Element (17) und Druckelement (22) einen auf der Deckelseite her
vorstehenden konzentrischen Ansatz (25), der in der Bohrung
(16) gehalten wird, aufweisen.
7. Knochenschraube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Element (17) auf seiner dem Deckelteil (15) zugewand
ten Seite einen Boden mit einer konzentrischen Bohrung (20)
aufweist und der Ansatz (25) an dem deckelseitigen Ende des
Druckelements (22) vorgesehen ist.
8. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Elementes (17)
einen inneren kegelstumpfförmigen Abschnitt (21) aufweist,
dessen Neigung im wesentlichen gleich der Neigung des ersten
Abschnittes (26) ist.
9. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß das Element (17) auf seiner dem
freien Ende zugewandten Seite wenigstens einen von dem Ende
ausgehenden Schlitz (27) aufweist.
10. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß das Druckelement (22) auf seiner
dem Grund der Bohrung zugewandten Seite in axialer Richtung
über den seitlichen Gewindeabschnitt hervorsteht.
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