CN111886037B - 双向防旋转摩擦垫 - Google Patents

Abstract

一种用于推进活塞穿过旋转固定的药筒的组件，包括可旋转的、轴向固定的第一构件和可轴向移动的可旋转第二构件，所述第二构件经由螺纹连接连接到所述第一构件并且可连接到所述活塞。摩擦垫与所述第二构件旋转固定地连接，并且包括从中心盘径向向外延伸的第一组指状物和第二组指状物。所述第一组指状物和所述第二组指状件都构造成接触所述药筒的内侧壁。所述第一组指状物朝向第一旋转方向倾斜，并且构造成在所述第一构件沿所述第一方向旋转时将所述摩擦垫楔入所述侧壁和所述第二构件之间，从而基本上防止沿所述第一方向旋转。所述第二组指状物朝向第二旋转方向倾斜，并且构造成基本上防止沿所述第二方向旋转。

Description

双向防旋转摩擦垫

技术领域

本申请要求提交于2018年3月22日的发明名称为“Bi-Directional RotationResistant Friction Pad”的美国临时专利申请No.62/646,536的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。

背景技术

本发明一般涉及一种防旋转摩擦配件，并且更具体地，涉及一种用于防止注射器的储存器中的活塞旋转并且使得注射器的驱动组件能够轴向前进的摩擦配件。

传统的自动注射器通常包括容器(例如药筒)，其中包含物质，该容器在注射器壳体内旋转稳定。容器通常在后端处由轴向推进的活塞密封。驱动组件用于驱动活塞穿过容器以例如经由注射针从容器中分配物质。通常在自动注射器中采用伸缩式驱动组件，伸缩式驱动组件配置成将旋转运动转化为轴向/线性运动，旋转运动源自例如与其联接的电动机。此种伸缩式驱动组件通常包括轴向固定、可旋转的第一轴和螺纹连接、可旋转且可轴向移动的第二轴。为了将第一轴的旋转转化为第二轴的轴向前进，需要防旋转机构来防止第二轴的旋转。

摩擦配件可以用于接合在第二轴和旋转固定容器之间，以防止第二轴由于其间的摩擦力而旋转。摩擦配件的一个缺点是它们通常配置成沿一个方向反向旋转。因此，必须将摩擦配件制造成防止由驱动组件输出的旋转方向，并且此后确保相对于驱动组件以正确的取向组装以便获得期望的旋转阻力。

因此，有益的是制造常规且通用的双向摩擦配件，其能够在顺时针方向或逆时针方向上提供足够的旋转阻力，从而消除摩擦配件相对于驱动组件所需的组装取向。此种配件将减少制造误差和/或组装误差，并减少为避免此种误差所需采取的措施。

发明内容

简而言之，本公开的一个方面涉及一种用于推进活塞穿过旋转固定的药筒的组件，药筒具有前端、敞开的后端和在该药筒中填充于活塞和前端之间的物质。组件包括可沿第一旋转方向或相反的第二旋转方向旋转的轴向固定的第一构件，以及经由螺纹连接而连接到第一构件并且可连接到活塞的可轴向移动的可旋转第二构件。摩擦垫与第二构件的远端旋转固定连接，并且包括中心盘、从中心盘径向向外延伸的第一组指状物和从中心盘径向向外延伸的第二组指状物。第一组指状物和第二组指状物都构造成接触药筒的内侧壁。第一组指状物朝向第一旋转方向倾斜，并且构造成在第一构件沿第一旋转方向旋转时将摩擦垫楔入内侧壁和第二构件之间，从而基本上防止摩擦垫和第二构件相对于药筒沿第一旋转方向旋转。第二组指状物朝向第二旋转方向倾斜，并且构造成在第一构件沿第二旋转方向旋转时将摩擦垫楔入内侧壁和第二构件之间，从而基本上防止摩擦垫和第二构件相对于药筒沿第二旋转方向旋转。

附图说明

在结合附图阅读时将更好地理解本公开的各方面的以下详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所示的精确布置和手段。在附图中：

图1是根据本公开的实施例的组装的驱动组件、活塞和容器的侧视图，其在驱动组件和活塞之间采用双向摩擦垫；

图2是图1的驱动组件、活塞、摩擦垫和容器的分解图；

图3是图1的驱动组件和摩擦垫的分解图；

图4是沿图2的断面线4-4截取的图1的处于其收缩构造的驱动组件和摩擦垫的横截面视图；

图5是图1的摩擦垫和用于连接摩擦垫和驱动组件的摩擦垫适配器的放大透视分解图；

图6是图1的摩擦垫的放大俯视图；

图7A是图1的摩擦垫在对其施加顺时针旋转力时的放大俯视图；以及

图7B是图1的摩擦垫在对其施加逆时针旋转力时的放大俯视图。

具体实施方式

在以下描述中，某些术语仅出于便利目而使用，并且不用于限制。词语“下部”、“底部”、“上部”和“顶部”表示在对其进行参考的附图中的方向。根据本公开，词语“向内”、“向外”、“向上”和“向下”是指分别朝向和远离注射器及其指代部件(例如药筒、驱动组件或摩擦垫)的几何中心的方向。除非本文中明确陈述，否则术语“一(a)”，“一(an)”和“该(the)”不限于一个元件，而是应被解读为意味着“至少一个”。术语包含以上指出的词语、其衍生词以及具有类似含义的词语。

还应理解，本文中在参考本发明的部件的尺寸或特性时使用的术语“约”、“大致上”、“大体上”和“基本上”等指示所描述的尺寸/特性并不是严格边界或参数，并且不排除功能上类似的其微小变化。至少，包含数值参数的此类参考将包含变化，使用本领域中接受的数学和工业原理(例如，舍入、测量结果或其他系统误差、制造公差等)，这些变化将不会改变最低有效位。

详细参考附图，其中相同的数字始终表示相同的元件，图1至图7B中示出了根据本公开的实施例的驱动组件10，其用于推进活塞12穿过旋转固定的药物容器14，例如药筒或针筒等。在一种构造中，驱动组件10、活塞12和药筒14可以插入、组装或以其它方式联接到注射器(未示出)，例如可佩戴的自动注射器，但是本公开不限于此。当药筒14联接到注射器壳体(未示出)时，经由本领域普通技术人员所理解的多种机构中的任何一种机构相对于壳体旋转固定并且可选地固定药筒14。

应当理解，容器14包括敞开近端/后端14a、远端/前端14b和在其间延伸的储存器14c。在例示的实施例中，药筒14包括从其远端14b延伸的注射针15。然而，如本领域普通技术人员应该理解的，药筒14可以替代地在其远端包括可穿透的隔膜(未示出)，该隔膜配置成由相对的针(未示出)穿透。以本领域普通技术人员所熟知的方式将活塞12的尺寸和大小设计成用于经由药筒14的敞开近端14a与储存器14c的内侧壁密封接合，并轴向前进通过储存器14c，例如，以用于通过注射针15分配填充在活塞12和远端14b之间的储存器14c中的物质。在图1和图2中，药筒14示出为透明/半透明的以用于观察敞开后端14a和活塞12，但是本公开不限于此。

活塞12在其近端可由驱动组件10接合，以使活塞12前进通过储存器14c。在一个非限制性示例中，驱动组件10可以采取如发明名称为“Apparatuses For SecuringComponents Of A Drug Delivery System During Transport And Method Of UsingSame”的美国专利No.9,656,019的所述的伸缩式驱动组件的形式，其全部内容以引用的方式并入本文。如图1至图4中的示例性非限制性构造所示，驱动组件10可以包括第一轴形式的第一构件16、第二轴形式的第二构件18、第三轴形式的可选第三构件20、可选的药筒齿轮22和可选的推动元件/盖24。如图4中最佳示出的，第一轴16以本领域普通技术人员熟知的方式轴向固定到药筒齿轮22上，并且可与其一起旋转。例如，第一轴16的后端可以与药筒齿轮22的后端搭扣配合并键接合。因此，根据药筒齿轮22的旋转方向，第一轴16可在第一旋转方向上旋转，例如顺时针方向，或者在第二旋转方向上旋转，例如逆时针方向。药筒齿轮22包括外部齿轮22a，该外部齿轮22a配置成与致动器(未示出)(例如马达)接合以用于药筒齿轮22的旋转。可选地，第一轴16可以轴向固定到注射器壳体本身(未示出)，并且可相对于其旋转，并且与致动器(未示出)直接连接。

驱动组件10的部件中的至少两个部件螺纹连接和/或嵌套在一起，由此通过螺纹部件之间的旋转/螺纹运动实现轴向/线性运动。在图3和图4所示的构造中，第一轴16限定外螺纹16a，以及第二轴18限定内螺纹18a(见图4)。在图示的构造中，第三轴20介于第一轴16和第二轴18之间，但是本公开不限于此。第三轴20限定了与第一轴16的外螺纹16a接合的内螺纹20a，并且第三轴20还限定了与第二轴18的内螺纹18a接合的外螺纹20b。第一轴16和第三轴20之间的螺纹接合允许第三轴20相对于第一轴16旋转和轴向运动。类似地，第三轴20和第二轴18之间的螺纹接合允许第二轴18相对于第一轴16和第三轴20旋转和轴向运动。

在驱动组件10的收缩构造中(图1、图4)，第一轴16、第二轴18和第三轴20嵌套在药筒齿轮22内。在通过第一轴16的旋转实现的扩展构造(未示出)中，第三轴20相对于第一轴16可伸缩地延伸，以及第二轴18相对于第三轴20可伸缩地延伸。可选地，第二轴18可以直接与第一轴16螺纹接合(其间没有第三轴20)，并且可相对于其旋转和轴向移动。聚合物或类似物制成的推动盖24可选地例如经由多个搭扣配合与第二轴18的远端接合。

在驱动组件10的可选的、示例性的、非限制性的构造(未示出)中，第一构件16可以采取轴向固定螺钉的形式，其可与药筒齿轮22一起旋转或者直接与致动器(未示出)接合，并且第二构件18可以采取与螺钉螺纹接合的轴向可移动的、可旋转的螺母的形式。相反地，在驱动组件10的又一可选的、示例性的、非限制性的构造(未示出)中，第一构件16可以采取轴向固定螺母的形式，其可与药筒齿轮22一起旋转或者直接与致动器(未示出)接合，并且第二构件18可以采取与螺母螺纹接合的轴向可移动的、可旋转的螺钉的形式。

由诸如聚合物、弹性体、硅树脂或其组合等柔性材料构成的摩擦垫30例如经由推动盖24与第二轴18的远端旋转固定连接以向第二轴18提供旋转阻力(如下面将进一步详细描述的)，从而使得第二轴18在轴向固定的第一轴16旋转时能够轴向/线性延伸以扩展驱动组件10。根据构造材料，摩擦垫30可以是注射成型的或压缩成型的，或者经由本领域目前已知的或后来将会知道的其它方法制成。可选地，摩擦垫30和推动盖24可以形成为单个包覆成型部件。推动盖24用作摩擦垫适配器，其将摩擦垫30与第二轴18连接起来。替换地，第二轴18的远端可以配置成直接与摩擦垫30连接。

摩擦垫30包括中心盘32，其中第一组指状物34从其径向向外延伸，以及第二组指状物36也从其径向向外延伸。中心盘32包括限定中心孔32b的内周32a。在一个实施例中，内周32a可以包括多个成角度间隔开的槽/凹槽33。推动盖24可以包括大致平坦的表面24a和从表面24a向远侧延伸的突起26。推动盖24的突起26配置成通常与摩擦垫30的中心孔32b配合，并且表面24a邻接摩擦垫30的下侧(见图1、图4)。

突起26还包括多个突片28，突片对应于槽33并配置成与其接合/配合。推动盖24的突片28与摩擦垫30的相对应槽33的接合使摩擦垫30相对于推动盖24旋转地固定。在一个实施例中，如图5所示，槽33可以限定相应的收缩/变窄部分，并且突片28可以限定相应的变宽部分，当变宽部分前进超过变窄部分时，在相应的突片28和相对应的槽33之间形成搭扣配合。有利地，如图5中最佳示出的，相应槽33的变窄部分位于槽33的中点处，使得摩擦垫30可以同样以向前或向后的取向安装到推动盖24上。更有利的是，推动盖24的表面24a与摩擦垫30的下侧的邻接结合相应的突片28和相对应的槽33之间的搭扣配合也用于在向前和向后的轴向方向上轴向固定摩擦垫30和推动盖24。因此，在组装摩擦垫30和推动盖24时，摩擦垫30响应于例如经由驱动组件10通过药筒储存器14c的向前轴向运动以及响应于驱动组件10和摩擦垫30从药筒储存器14c撤回而保持与推动盖24接合(如果需要)。可选地，摩擦垫30可以经由目前已知或以后将会知道的其它附接机构旋转地且轴向固定地连接到推动盖24或者直接连接到第二轴18，例如，如发明名称为“Rotation Resistant Friction AdapterFor Plunger Driver Of Drug Delivery Device”的美国专利No.10,086,145所述，其全部内容以引用的方式并入本文。

转到指状物，第一组指状物34和第二组指状物36都配置成当定位在药筒14中以接合活塞12时接触药筒14的内侧壁。第一组指状物34和第二组指状物36配置成，即，其尺寸和大小设计成，经由过盈/摩擦配合接合药筒储存器14c的内侧壁，即，摩擦垫30的外部大小(例如，指状物34、36周围的直径)稍微超过药筒储存器14c的内部大小/直径。因此，指状物34、36各自在药筒储存器14c的侧壁上施加径向向外指向的力，即在药筒储存器14c的侧壁上施加法向力。

相应的第一组指状物34和第二组指状物36的指状物34、36(相对于相应的第一组指状物34和第二组指状物36的其它指状物34、36)定位成使得施加在药筒储存器14c上的力基本上彼此偏移(在量级和方向上)，以便保持摩擦垫30在药筒储存器14c内大致居中并与第二轴16对齐，而不会在第二轴18上施加剪切力。在例示的实施例中，第一组指状物34包括围绕中心盘32的周边基本等角度间隔的四个指状物，并且第二组指状物36也包括围绕中心盘32的周边基本等角度间隔的四个指状物，但是本公开不限于此(关于指状物的间隔和/或数量)。在例示的实施例中，第一组指状物的每个指状物34也定位成与第二组指状物的指状物36相对，从而形成相应的成对指状物38，其中每一相应的成对指状物38的指状物34、36定位成彼此成镜像，但是本公开也不限于此。作为一个非限制性示例，第一组指状物34和第二组指状物36中的每一组可以包括多于或少于四个的指状物。例如，第一组指状物34和第二组指状物36中的每一组可以分别包括两个、三个或四个以上的指状物。例如，每组指状物34、36的指状物可以分为直径相对的组。

第一组指状物34的每个指状物34朝向第一旋转方向倾斜，即顺时针方向，以及第二组指状物36的每个指状物36朝向第二旋转方向倾斜，即逆时针方向。在例示的实施例中，如图6最佳所示，第一组指状物的指状物34和第二组指状物的指状物36都是弓形的。也就是说，指状物34朝向第一旋转方向弯曲，并且指状物36朝向第二旋转方向弯曲。

例如在注射器内旋转固定的药筒14用作摩擦垫30的锚定点。因此，本领域普通技术人员应该理解，施加到摩擦垫30上的顺时针旋转力CRF(即顺时针扭矩)在指状物34、36的端部和旋转固定的药筒储存器14c的侧壁之间产生相反的逆时针摩擦力CCFF。如图7A所示，逆时针摩擦力CCFF的方向与第一组指状物34的曲率的顺时针方向相反。因此，用于使第一组指状物34向后弯曲的逆时针摩擦力CCFF进一步将第一组指状物34楔入抵靠在药筒储存器14c的侧壁上，从而有效地增加了由第一组指状物34施加在药筒储存器14c上的法向力，这基本上防止了摩擦垫30相对于药筒14的旋转。因此，如果轴向固定的第一轴16沿顺时针方向(第一方向)旋转，则摩擦垫30的第一组指状物34基本上防止第二轴18与第一轴16一起沿顺时针方向旋转，从而导致第二轴18的轴向/线性延伸以接合并驱动活塞12向前穿过药筒14。

如本领域普通技术人员应理解的，轴向延伸的第二轴18经由第一轴16的旋转的向前指向的力结合由摩擦垫30提供的旋转阻力配置成克服活塞12和摩擦垫30对轴向平移/运动的阻力。例如，所采用的致动器可以向第一轴16提供足够的旋转力来实现轴向运动。另外，驱动组件10的轴的螺纹的螺距可以足够小，以使得大的旋转与小的线性运动相关联，从而实现轴向运动的机械优势。还应理解，逆时针摩擦力CCFF的方向与第二组指状物36的曲率的逆时针方向相同。因此，逆时针摩擦力CCFF施加力以使指状物36弯曲远离药筒储存器14c的侧壁(见图7A)，从而减小第二组指状物36在药筒储存器14c上的法向力。此种减小的法向力有助于减小摩擦垫30对轴向平移的阻力。

相反，施加到摩擦垫30上的逆时针旋转力CCRF(即逆时针扭矩)在指状物34、36的端部和旋转固定的药筒储存器14c的侧壁之间产生相反的顺时针摩擦力CFF。如图7B所示，顺时针摩擦力CFF的方向与第二组指状物36的曲率的逆时针方向相反。因此，用于使第二组指状物36向后弯曲的顺时针摩擦力CFF进一步将第二组指状物36楔入抵靠在药筒储存器14c的侧壁上，从而有效地增加了由第二组指状物36施加在药筒储存器14c上的法向力，这基本上防止了摩擦垫30相对于药筒14的旋转。因此，如果轴向固定的第一轴16沿逆时针方向(第二方向)旋转，则摩擦垫30的第二组指状物36基本上防止第二轴18与第一轴16一起沿逆时针方向旋转，从而导致第二轴18的轴向/线性延伸以接合并驱动活塞12向前穿过药筒14。与第一组指状物34的曲率的顺时针方向相同的方向上的顺时针摩擦力CFF施加力以使第一组指状物34弯曲远离药筒储存器14c的侧壁，从而减小第一组指状物34在药筒储存器14c上的法向力，并使摩擦垫30对轴向平移的阻力最小化。

因此，有利的是，摩擦垫30配置成相对于旋转固定的药筒14向第二轴18提供双向旋转阻力。还应当理解，摩擦垫30和推动盖24之间的机械固定在其间提供了比摩擦垫30相对于药筒14提供的旋转阻力更强的旋转阻力。因此，确保了由摩擦垫30相对于药筒14提供的旋转阻力平移到第二轴18(因为摩擦垫30和推动盖24将不会相对于彼此旋转)。因此，不管轴向固定的第一轴16的旋转方向如何，基本上阻止第二轴18相对于药筒14旋转，从而使得驱动组件10能够线性延伸。因此，由摩擦垫30提供的双向旋转阻力抵消了摩擦垫30相对于驱动组件10所需的取向，从而简化了摩擦垫30组装到驱动组件10。

本领域技术人员将理解，在不脱离其广泛的发明构思的情况下，可以对上述优选实施例进行改变。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施例，而是旨在涵盖如所附权利要求书中阐述的在本发明的精神和范围内的修改。

Claims (9)

1.一种用于推进活塞穿过旋转固定的药筒的组件，所述药筒具有前端、敞开的后端和在所述药筒中填充于所述活塞和所述前端之间的物质，所述组件包括：

轴向固定的第一构件，其能够沿第一旋转方向或相反的第二旋转方向旋转；

可轴向移动的可旋转第二构件，其经由螺纹连接连接到所述第一构件并且能够连接到所述活塞，其中所述第一构件限定第一轴，并且所述第二构件限定第二轴；和

摩擦垫，其与所述第二构件的远端旋转固定地连接，所述摩擦垫包括：

中心盘；

从所述中心盘径向向外延伸的第一组指状物；和

从所述中心盘径向向外延伸的第二组指状物，其中

所述第一组指状物和所述第二组指状物都构造成接触所述药筒的内侧壁，

所述第一组指状物朝向所述第一旋转方向倾斜，并且构造成在所述第一构件沿所述第一旋转方向旋转时将所述摩擦垫楔入所述内侧壁和所述第二构件之间，从而基本上防止所述摩擦垫和所述第二构件相对于所述药筒沿所述第一旋转方向旋转，

所述第二组指状物朝向所述第二旋转方向倾斜，并且构造成在所述第一构件沿所述第二旋转方向旋转时将所述摩擦垫楔入所述内侧壁和所述第二构件之间，从而基本上防止所述摩擦垫和所述第二构件相对于所述药筒沿所述第二旋转方向旋转，并且

所述第一组指状物的每个指状物定位成与所述第二组指状物的每个指状物分别相对，从而形成相应的成对指状物。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述第一组指状物和第二组指状物的所述指状物是弓形的。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其中每一相应的成对指状物中的所述指状物定位成彼此成镜像。

4.根据权利要求1或2所述的组件，其中所述第一组指状物和所述第二组指状物中的每一组包括四个指状物。

5.根据权利要求1或2所述的组件，其中所述第一组指状物的所述指状物围绕所述中心盘的周边基本上等距离间隔开，并且其中所述第二组指状物的所述指状物围绕所述中心盘的所述周边基本上等距离间隔开。

6.根据权利要求1或2所述的组件，其中所述摩擦垫的所述中心盘包括限定中心孔的内周和在所述内周中的多个成角度间隔开的槽。

7.根据权利要求6所述的组件，还包括摩擦垫适配器，所述摩擦垫适配器连接所述摩擦垫和所述第二构件，所述摩擦垫适配器可旋转地固定到所述第二构件，并且所述摩擦垫适配器具有对应于所述摩擦垫中的所述多个槽并与之接合的多个突片以用于与所述摩擦垫旋转固定。

8.根据权利要求7所述的组件，其中所述摩擦垫经由所述槽和相对应的所述突片之间的接合与所述摩擦垫适配器轴向固定。

9.根据权利要求1或2所述的组件，还包括可轴向移动且可旋转的第三轴，所述第三轴位于所述第一轴和所述第二轴之间，所述第三轴螺纹接合所述第一轴并且螺纹接合所述第二轴。

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