DE10039767B4

DE10039767B4 - Befestigungsanordnung

Info

Publication number: DE10039767B4
Application number: DE10039767.0A
Authority: DE
Inventors: Roland Eberlein; Lothar Wilberg
Original assignee: Biedermann Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Biedermann Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2014-08-21
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: DE10039767A1

Abstract

Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Befestigungsteils (12), beispielsweise einer Platte, eines Riegels, eines Winkels, eines Profils oder dergleichen, an einem Untergrund (14) mittels zumindest einer Schraube (26, 28), die durch zumindest eine Bohrung (32, 34) in dem Befestigungsteil (12) durchführbar und in den Untergrund (14) einschraubbar ist, wobei in der Bohrung (32, 34) eine in mehreren Raumrichtungen verkippbar gelagerte Hülse (36, 38) angeordnet ist, durch die die Schraube (26, 28) zum Einschrauben in den Untergrund (14) eingeführt wird, wobei die Hülse (36, 38) eine Aufnahme (40, 42) zum zumindest teilweisen flächigen Aufnehmen eines Kopfes (44, 46) der Schraube (26, 28) aufweist, und wobei eine Innenfläche (52) der Bohrung (32, 34) und eine Außenfläche (54) der Hülse (36, 38) in der Art einer Kugelschichtoberfläche gewölbt sind, wobei sich ein größter Durchmesser (56) der Bohrung (32, 34) zwischen einem oberen Rand (60) der Bohrung (32, 34) und einem unteren Rand der Bohrung befindet, so daß die Hülse (36, 38) in Betriebsstellungen unverlierbar in der Bohrung (32, 34) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (36, 38) in zumindest einer einer Nichtbetriebsstellung entsprechenden Einsetzstellung relativ zur Bohrung (32, 34) im wesentlichen ohne radiale Stauchung in die Bohrung (32, 34) einsetzbar ist und durch Verkippen in eine Betriebsstellung bringbar ist und daß die Bohrung (32, 34) an einem Teilumfang (94, 96), der etwa der Höhe der Hülse (36, 38) entspricht, vom oberen Rand (58) aus radial erweitert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Befestigungsteils, beispielsweise einer Platte, eines Riegels, eines Winkels, eines Profils oder dergleichen, an einem Untergrund mittels zumindest einer Schraube, die durch zumindest eine Bohrung in dem Befestigungsteil durchführbar und in den Untergrund einschraubbar ist, wobei in der Bohrung eine in mehreren Raumrichtungen verkippbar gelagerte Hülse angeordnet ist, durch die die Schraube zum Einschrauben in den Untergrund eingeführt wird, wobei die Hülse eine Aufnahme zum zumindest teilweisen flächigen Aufnehmen eines Kopfes der Schraube aufweist, und wobei eine Innenfläche der Bohrung und eine Außenfläche der Hülse in der Art einer Kugelschichtoberfläche gewölbt sind, wobei sich ein größter Durchmesser der Bohrung über einen vollen Umfang der Bohrung gesehen zwischen einem oberen Rand der Bohrung und einem unteren Rand der Bohrung befindet, so daß die Hülse in Betriebsstellungen unverlierbar in der Bohrung gehalten ist.
Eine derartige Befestigungsanordnung ist aus der DE 198 32 513 A1 bekannt.
Eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art kann für die unterschiedlichsten Anwendungen verwendet werden.
Beispielsweise wird eine solche Befestigungsanordnung in häuslichen Anwendungen dazu verwendet, um Gegenstände, wie Lampen, Regale oder dergleichen an einer Wand oder Decke anzubringen. Für solche Gegenstände sind meistens Befestigungsteile in Form von Wandbeschlägen, Profilen oder dergleichen vorgesehen, die an der Wand oder der Decke mittels einer oder mehrerer Schrauben befestigt werden müssen. Derartige Befestigungsteile weisen in der Regel eine oder mehrere Bohrungen auf, durch die eine Schraube durchgeführt und in den Untergrund eingeschraubt wird. Dazu wird bei diesen Anwendungsfällen zunächst in die Wand bzw. in die Decke ein Loch gebohrt, in das ein Dübel eingesetzt wird, in den dann die Schraube eingedreht wird. Durch vollständiges Eindrehen und Festziehen der Schraube drückt dann der Schraubenkopf das Befestigungsteil gegen den Untergrund.
Dabei kann der Fall eintreten, daß das Loch in der Wand oder der Decke nicht lotrecht zur Oberfläche, sondern schräg gebohrt wurde. Insbesondere nahe bei Raumecken ist es besonders schwierig ein Loch lotrecht in die Wand oder Decke zu bohren, weil das Gehäuse der Bohrmaschine ein lotrechtes Ansetzen des Bohrers an der Decke bzw. der Wand behindert oder unmöglich macht.
Wenn das Loch im Untergrund schräg gebohrt wurde, muß die Schraube dann zwangsläufig relativ zum Befestigungsteil schräg durch die Bohrung in den Untergrund eingedreht werden. In einem solchen Fall würde es ohne die bei der eingangs genannten Befestigungsanordnung vorgesehene Hülse nur mit erhöhtem Kraftaufwand möglich sein, die Schraube vollständig einzudrehen, damit das Befestigungsteil unbeweglich am Untergrund befestigt werden kann.
Durch die bei der eingangs genannten Befestigungsanordnung vorgesehene in mehreren Raumrichtungen verkippbar gelagerte Hülse wird dieses Problem beseitigt, weil aufgrund des Vorhandenseins der taumelnd gelagerten Hülse die Schraube auch schräg durch das Befestigungsteil durchgeführt werden kann, ohne daß sich die Schraube beim Durchtritt durch die Hülse mit dieser verklemmen kann, weil die Hülse sich dann ebenfalls entsprechend schräg stellt, so daß die Längsachse der Schraube stets im wesentlichen senkrecht zur oberen und unteren Öffnung bzw. dem Rand der Hülse verläuft. Die Hülse weist weiterhin eine Aufnahme zum zumindest teilweisen Aufnehmen des Kopfes der Schraube auf, wodurch erreicht wird, daß beim Befestigen der Schraube der Kopf zumindest teilweise mit der Hülse in Eingriff kommt. Sobald der Kopf der Schraube mit der Aufnahme der Hülse zumindest teilweise in Anlage oder Eingriff kommt, wird die Hülse in der Bohrung fixiert und bilden der Kopf der Schraube und die Hülse eine starre unbewegliche Verbindung des Befestigungsteiles mit dem Untergrund.
Ein weiterer bedeutsamer Anwendungsfall der eingangs genannten Befestigungsanordnung liegt im medizinischen Bereich. Zur Heilung von Knochenfrakturen werden dem Patienten zur Fixierung der gebrochenen Knochenteile Riegel implantiert, die aus einer länglichen metallischen Platte gebildet werden. In dem Riegel sind zumindest zwei, üblicherweise eine Mehrzahl von Bohrungen vorgesehen, so daß der Riegel die Fraktur überspannend mit beiden Knochenteilen verschraubt werden kann. Als Schrauben werden Knochenschrauben verwendet, die unmittelbar in den Knochen eingedreht werden. Auch hier ist es wünschenswert, daß die eine oder die mehreren Hülsen vom Arzt oder dem Operationshilfspersonal erst vor der konkreten Anwendung in die Bohrung bzw. Bohrungen eingesetzt werden können.
Die Hülse der eingangs genannten Befestigungsanordnung und die Bohrung in dem Befestigungsteil sind mit einem Äquator ausgebildet, d. h. die Innenfläche der Bohrung und die Außenfläche der Hülse sind in der Art einer Kugelschichtoberfläche gewölbt. Ein größter Durchmesser der Bohrung befindet sich dabei zwischen einem oberen Rand der Bohrung und einem unteren Rand der Bohrung, so daß die Hülse in ihren je nach Anwendungsfall nicht oder mehr oder weniger verkippten Betriebsstellungen unverlierbar in der Bohrung gehalten ist, weil der Äquator der Hülse einen größeren Durchmesser hat als der obere und der untere Rand der Bohrung.
Die unverlierbare Aufnahme der Hülse in der Bohrung in Betriebsstellungen hat den Vorteil, daß das Befestigungsteil auch mit Abstand zum Untergrund unbeweglich durch Einschrauben der Schraube in den Untergrund fixiert werden kann, da der Schraubenkopf über die Hülse mit dem Befestigungsteil fest verankert ist, sobald der Schraubenkopf in der Aufnahme der Hülse aufgenommen ist.
Die Ausgestaltung von Hülse und Bohrung mit einem zuvor beschriebenen Äquator kann es jedoch bedingen, daß die Hülse radial elastisch zusammendrückbar ausgebildet sein muß, um in die Bohrung eingesetzt werden zu können, wie dies beispielsweise bei der aus der EP 0 809 975 A1 bekannten Befestigungsanordnung der Fall ist. Bei dieser Anordnung ist die Hülse somit in die Bohrung einrastbar.
Eine derartige elastische Ausgestaltung der Hülse hat jedoch den Nachteil, daß die Hülse entweder aus einem elastischen Material gefertigt sein muß, oder daß konstruktive Maßnahmen wie eine Mehrzahl von axial begrenzten Schlitzen vorgesehen sein müssen, die jedoch stets zu einer Schwächung der Hülse führen, so daß die Hülse beim Anziehen der Schraube sich übermäßig spreizt und der Kopf der Schraube nicht mehr einwandfrei in der Aufnahme der Hülse sitzt.
Bei der Befestigungsanordnung gemäß der zuvor erwähnten DE 198 32 513 A1 ist die Hülse nicht radial komprimierbar, sondern durch Einpressen in die Bohrung eingesetzt. Ein derartiges Einpressen der Hülse erfordert jedoch bei einer radial nicht oder nur geringfügig komprimierbaren Hülse eine erhebliche Preßkraft, die nur unter Zuhilfenahme eines entsprechenden Werkzeugs oder einer Maschine aufgebracht werden kann. Mit anderen Worten kann das Einsetzen der Hülse nicht vom Anwender der Befestigungsanordnung durchgeführt werden, sondern die Hülse muß bereits werksseitig in die Bohrung eingepreßt werden. Dies wiederum hat jedoch zur Folge, daß im Fall, daß das Befestigungsteil eine Vielzahl von Bohrungen aufweist, jede Bohrung mit einer derartigen Hülse werksseitig ausgestattet werden muß, auch wenn das Befestigungsteil mit nur einer oder zwei Schrauben am Untergrund befestigt werden soll. Der konstruktive Aufwand und der Kostenaufwand ist bei dieser bekannten Befestigungsanordnung daher nachteilhafterweise erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Hülse ohne hohen Kraftaufwand leicht in die Bohrung des Befestigungsteils eingesetzt werden kann, die Hülse dann jedoch im Betrieb unverlierbar in der Bohrung aufgenommen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Befestigungsanordnung dadurch gelöst, daß die Hülse in zumindest einer einer Nichtbetriebsstellung entsprechenden Einsetzstellung relativ zur Bohrung im wesentlichen ohne radiale Stauchung in die Bohrung einsetzbar ist und durch Verkippen in eine Betriebsstellung bringbar ist.
Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung sieht demnach nicht wie im Stand der Technik vor, daß die Hülse in die Bohrung einpreßbar oder durch radiales Zusammendrücken in die Bohrung einrastbar ist, sondern daß die Hülse in einer Einsetzstellung, die einer Nichtbetriebsstellung entspricht, im wesentlichen ohne radiale Stauchung in die Bohrung eingesetzt werden kann und durch Verkippen in eine Betriebsstellung bringbar ist, in der die Hülse dann unverlierbar in der Aufnahme gehalten ist. Dies ermöglicht es, die Hülse, wie in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, massiv, d. h. nicht elastisch, auszugestalten. Dadurch, daß die Hülse in einer Nichtbetriebsstellung in die Bohrung einsetzbar ist, wird der Vorteil erzielt, daß in allen möglichen vorkommenden Betriebsstellungen, in der eine Schraube durch die Hülse in den Untergrund einschraubbar ist, unverlierbar in der Bohrung aufgenommen ist. Eine Nichtbetriebsstellung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine solche Stellung der Hülse relativ zur Bohrung, in der eine Schraube nicht gleichzeitig durch die Hülse und durch das Befestigungsteil hindurchgeführt werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Einsetzstellung der Hülse eine Stellung, in der eine Längsmittelachse der Hülse etwa senkrecht zur Längsmittelachse der Bohrung steht.
Eine solche Einsetzstellung der Hülse hat den Vorteil, daß die Hülse beispielsweise zwischen Daumen und Zeigefinger am oberen und unteren Rand der Hülse ergriffen werden und in die Bohrung eingesetzt werden kann, wodurch die Handhabung der Befestigungsanordnung beim Einsetzen der Hülse vorteilhafterweise sehr einfach ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung gibt es genau eine Einsetzstellung der Hülse relativ zur Bohrung.
Hierbei ist von Vorteil, daß die Einsetzstellung der Hülse relativ zum Befestigungsteil wohl definiert ist, so daß die Gefahr, daß sich die Hülse beim Hantieren mit dem Befestigungsteil vor dem Anschrauben unerwünscht selbsttätig in die Einsetzstellung bewegt und herausfällt, praktisch nicht vorhanden ist. Zum leichten Auffinden der Einsetzstellung kann auch eine Markierung am Befestigungsteil vorgesehen sein, die die Einsetzstellung der Hülse anzeigt, oder die Einsetzstellung ist bspw. relativ zu einer Kante des Befestigungsteils parallel oder senkrecht ausgerichtet.
Wenn eine Mehrzahl von Bohrungen in dem Befestigungsteil vorhanden sind, ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn die Einsetzstellung der Hülse relativ zu jeder Bohrung die gleiche ist.
Durch diese Maßnahme wird die Handhabung der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung zum Einsetzen der Hülse in die Bohrung weiter vereinfacht, weil die Hülse in jede Bohrung mit der stets gleichen Ausrichtung relativ zum Befestigungsteil bzw. zur Bohrung einsetzbar ist, wodurch bereits nach kurzer Übung das Einsetzen der Hülsen in die Bohrungen leicht vonstatten geht.
Erfindungsgemäß ist die Bohrung an einem Teilumfang, der etwa der Höhe der Hülse entspricht, vom oberen Rand aus radial erweitert.
Diese Maßnahme stellt eine konstruktiv vorteilhaft einfache Weise dar, für die Hülse genau eine Einsetzstellung zu schaffen, in der sie ohne radiale Stauchung in die Bohrung einsetzbar ist, und aus der sie in eine Betriebsstellung verkippbar ist, so daß sie dann unverlierbar in der Bohrung gehalten ist. Dadurch, daß nur ein Teilumfang der Bohrung radial erweitert ist, ist die Hülse nach dem Einsetzen in die Bohrung und nach dem Verkippen in allen vorkommenden Betriebsstellungen unverlierbar in der Bohrung aufgenommen. Bei dieser konstruktiven Ausgestaltung entspricht die Nichtbetriebsstellung der zuvor erwähnten Hochkantstellung der Hülse, in der die Hülse mit Daumen und Zeigefinger in die Bohrung eingesetzt werden kann.
Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die Bohrung an zwei diametral gegenüberliegenden Teilumfängen, die etwa der Höhe der Hülse entsprechen, vom oberen Rand der Bohrung aus radial erweitert ist.
Diese Maßnahme hat den weiteren Vorteil, daß sich die Hülse zentriert in die Bohrung einsetzen läßt.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die radiale teilumfängliche Erweiterung der Bohrung sich vom oberen Rand aus bis etwa auf Höhe des größten Durchmessers der Bohrung erstreckt.
Gegenüber einer vom oberen Rand aus bis zum unteren Rand durchgehenden teilumfänglichen Erweiterung der Bohrung hat diese Maßnahme den Vorteil, daß die Hülse beim Einsetzen in die Bohrung nicht in Einsetzrichtung gesehen nach unten wieder aus der Bohrung herausfallen kann, bevor die Hülse in eine Betriebsstellung verkippt ist. Auf diese Weise wird die Handhabung des Einsetzens der Hülse in die Bohrung weiter vereinfacht. Der Benutzer kann die Hülse somit einfach in der Einsetzstellung in die Bohrung hineinfallen lassen und dann in eine Betriebsstellung verkippen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Außenfläche der Hülse teilumfänglich etwa auf den Durchmesser des oberen Randes der Bohrung abgeflacht.
Auch dies stellt eine konstruktiv vorteilhaft einfache Möglichkeit dar, für die Hülse eine Einsetzstellung zu schaffen, die einer Nichtbetriebsstellung der Hülse entspricht. Der weitere Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß es nicht nur eine Einsetzstellung für die Hülse gibt, sondern die Hülse kann hochkant gestellt in beliebigen Drehorientierungen bezüglich des Umfangs der Bohrung in diese eingesetzt werden, so daß das Einsetzen der Hülse noch einfacher ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung bilden der Kopf der. Schraube und die Aufnahme der Hülse eine im wesentlichen formschlüssige Verbindung.
Durch eine formschlüssige Ausgestaltung der Verbindung des Kopfes der Schraube mit der Aufnahme der Hülse wird beim Eindrehen der Schraube in den Untergrund mit konstruktiv einfachen Mitteln eine im wesentlichen spielfreie Verankerung des Schraubenkopfes in der Hülse und damit der Schraube insgesamt mit dem Befestigungsteil erreicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Hülse einen sich axial erstreckenden durchgehenden offenen Schlitz auf.
Dieser Schlitz, der auch bei entsprechender Breite eine Maßnahme darstellen kann, daß sich die Hülse leicht und ohne radiales Zusammendrücken in die Bohrung einsetzen läßt, hat den Vorteil, daß beim Eintreten des Kopfes der Schraube in die Aufnahme der Hülse die Hülse geringfügig gespreizt wird und mit der Innenfläche der Bohrung innig in Kontakt tritt, so daß die Verankerung der Anordnung aus Schraubenkopf, Hülse und Befestigungsteil vollkommen spielfrei ist.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn der Kopf der Schraube einen Außenumfang aufweist, der geringfügig größer ist als der Innenumfang der Aufnahme der Hülse, wodurch die Spreizwirkung des Kopfes der Schraube auf die Hülse verstärkt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Hülse aus Metall oder Kunststoff gefertigt und radial im wesentlichen nicht komprimierbar. Eine solche Maßnahme wird erst durch die vorliegende Erfindung möglich und hat den Vorteil, daß die Hülse nicht elastisch und auch nicht mit Schwächungen wie mehreren axialen Einschnitten ausgebildet sein muß, sondern eine sehr hohe Stabilität und mechanische Belastbarkeit besitzten kann.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung in einer beispielhaften Anwendung zur Befestigung eines Knochenriegels an einem Knochen in Längsschnitt
2 einen Querschnitt durch die Befestigungsanordnung in 1 entlang der Linie II-II in 1;
3 einen Querschnitt durch die Befestigungsanordnung in 1 entlang der Linie III-III in 1;
4 einen Ausschnitt aus der Befestigungsanordnung in 1 in einer der 1 entsprechenden Darstellung, die die Funktion der Befestigungsanordnung beim Eindrehen der Schraube in den Untergrund in einem ersten Stadium zeigt;
5 eine der 4 entsprechende Darstellung, in der die Schraube so weit in den Untergrund eingedreht ist, daß der Kopf der Schraube gerade mit der Hülse der Befestigungsanordnung in Eingriff kommt;
6 eine schematische Darstellung der Taumel-Beweglichkeit der Hülse in den Betriebsstellungen der Hülse in der Bohrung des Befestigungsteils, wenn keine Schraube durch die Hülse in den Untergrund eingedreht ist;
7 eine Draufsicht auf das Befestigungsteil ohne Hülsen, die schematisch ein weiteres Detail der Befestigungsanordnung zeigt;
8 schematisch eine Hülse der Befestigungsanordnung in ihrer Einsetzstellung relativ zur Bohrung des Befestigungsteils in Draufsicht;
9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in 8;
10 die Hülse in der Bohrung des Befestigungsteils in 8 beim Verkippen aus der Einsetzstellung in eine Betriebsstellung in Draufsicht;
11 eine Draufsicht auf die Hülse in 8 bis 10 in einer Betriebsstellung, in der sie unverlierbar in der Bohrung aufgenommen ist; und
12 ein weiteres Detail der Hülse der Befestigungsanordnung in Seitenansicht, wobei das Befestigungsteil im Schnitt dargestellt ist.
In 1 bis 3 ist eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehene Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Befestigungsteils 12 an einem Untergrund 14 dargestellt. In den weiteren 4 bis 12 sind weitere Einzelheiten dargestellt.
In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsteil 12 ein Riegel 16 in Form einer etwa rechteckigen länglichen Platte, der an einem Knochen 18 befestigt wird, der eine Fraktur 20 aufweist. Mittels des Riegels 16 werden zwei durch die Fraktur 20 getrennte Knochenteile 22 und 24 zur Heilung der Fraktur 20 aneinander fixiert.
Der Riegel 16 ist mittels einer ersten Schraube 26 sowie einer zweiten Schraube 28 an dem Knochenteil 22 bzw. dem Knochenteil 24 befestigt. Die erste Schraube 26 und die zweite Schraube 28 sind Knochenschrauben, die jeweils ein an einem Schaft 27 bzw. 29 der Schraube 26 bzw. 28 ausgebildetes Gewinde 30 aufweisen, das beim Eindrehen der Schrauben 26 bzw. 28 ein entsprechendes Gewinde in die Knochenteile 22 bzw. 24 schneidet.
In dem Riegel 16 sind eine erste Bohrung 32 und eine zweite Bohrung 34 vorgesehen, wobei in der ersten Bohrung 32 eine erste Hülse 36 und in der zweiten Bohrung 34 eine zweite Hülse 38 aufgenommen ist.
Die erste Hülse 36 weist eine Aufnahme 40, und die zweite Hülse 38 weist eine Aufnahme 42 auf, die der Aufnahme eines Kopfes 44 der Schraube 26 bzw. der Aufnahme eines Kopfes 46 der Schraube 28 dienen. Der Kopf 44 der Schraube 26 und der Kopf 46 der Schraube 28 weisen jeweils einen Innensechskant 48 auf, der zur formschlüssigen Aufnahme eines Inbus-Schlüssels zum Eindrehen bzw. Ausdrehen der Schrauben 26 bzw. 28 dient.
Die Hülsen 36 bzw. 38 sind in den Bohrungen 32 bzw. 34 in mehreren, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in allen Raumrichtungen in der Art einer kardanischen Lagerung verkippbar gelagert.
Wie in 6 veranschaulicht ist, sind die Hülsen 36 bzw. 38 in den Bohrungen 32 bzw. 34 über einen vollen Azimutalwinkel von 360° in einem Winkelbereich von 0° bis zu mindest 45° verkippbar, wobei dies in 6 für einen Kippwinkel von etwa 10° gezeigt ist. Die Hülse 36 bzw. die Hülse 38 sind sogar, wenn keine Schraube durch die Hülse 36 bzw. 38 durchgeführt ist, in einem Polarwinkelbereich von bis zu 180° verkippbar, d. h. sie können in der Bohrung 32 bzw. in der Bohrung 34 auch auf den Kopf gedreht werden, ohne dabei herauszufallen.
Diese Verkippbarkeit der Hülsen 36 und 38 besteht jedoch nur dann, wenn die Köpfe 44 bzw. 46 beim Eindrehen der Schrauben 26 und 28 in die Knochenteile 22 und 24 noch nicht in der Aufnahme 40 bzw. 42 der Hülsen 36 bzw. 38 aufgenommen sind. In dem in den 1 bis 3 dargestellten Zustand, in dem die Köpfe 44 bzw. 46 in den Aufnahmen 40 bzw. 42 versenkt und die Schrauben 26 bzw. 28 in dem Knochen 18 eingeschraubt sind, sind die Hülsen 36 bzw. 38 fixiert. Im in den 1 bis 3 dargestellten endbefestigten Zustand ist das Befestigungsteil 12 vollkommen unbeweglich mit dem Untergrund 14 verbunden.
Das Befestigungsteil 12 kann dabei bezüglich des Untergrunds 14 mit einem Abstand zu diesem fixiert sein, d. h. ohne daß das Befestigungsteil 12 den Untergrund 14 berührt.
Die Verkippbarkeit der Hülse 36 bzw. 38 besteht so lange, wie die Köpfe 44 bzw. 46 der Schrauben 26 bzw. 28 noch nicht in die Aufnahme 40 der Hülse 36 bzw. in die Aufnahme 42 der Hülse 38 eingreifen, wie am Beispiel der Schraube 28 und er Hülse 38 in 4 dargestellt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 ist die Hülse 38 in der Bohrung 34 des Riegels 16 derart verkippt, daß eine Symmetrieachse 49 der Hülse 38 gegen eine Symmetrieachse 50 der Bohrung 34 bezüglich der Längsachse des Riegels 16 um einen Winkel α verkippt ist (vergl. 1) und in einer Richtung quer zur Längsachse des Riegels 16 um einen Winkel β (vergl. 3).
Die freie Verkippbarkeit der Hülse 38 bewirkt, daß, wenn die Schraube 28, wie in 1, 4 und 5 dargestellt ist, schräg in den Knochen 18 eingeschraubt, sich die Hülse 38 selbsttätig in der Bohrung 34 so verkippt, daß die Symmetrieachse 49 der Hülse 38 mit der Symmetrieachse der Schraube 28 zusammenfällt, so daß ein Verklemmen der Schraube 28 beim Eindrehen in den Knochen 18 mit der Hülse 38 vermieden wird.
Im vollkommen eingedrehten Zustand ist der Kopf 46 der Schraube 28 formschlüssig in der Aufnahme 42 der Hülse 38 aufgenommen. Das formschlüssige Eingreifen des Kopfes 46 in der Aufnahme 42 der Hülse 38 wird stets beim Eindrehen der Schrauben 26 und 28 automatisch erreicht, unabhängig davon, ob die Schraube 28 schräg in den Knochen 18 eingeschraubt wird, oder, wie im Falle der Schraube 26 dargestellt ist, ob die Schraube 26 lotrecht in den Knochen 18 eingeschraubt wird.
Im vollkommen eingeschraubten Zustand der Schraube 26 bzw. 28 sitzt der Kopf 44 der Schraube 26 bzw. der Kopf 46 der Schraube 28 auf Preßsitz in der Aufnahme 40 bzw. 42 der Hülse 36 bzw. 38, wodurch die Hülse 36 und die Hülse 38 gegen die Wand der Bohrung 32 bzw. 34 gepreßt werden. Wie in 12 dargestellt ist, weist die Hülse 38 (und ebenso die Hülse 36) einen sich axial erstreckenden durchgehenden offenen Schlitz 90 auf. Der Schlitz 90 weist eine Breite von weniger als 2 mm, bevorzugt von weniger als 1 mm, auf. Der Kopf 44 (bzw. der Kopf 46) weist einen Außenumfang auf, der geringfügig größer ist als der Innenumfang der Aufnahme 40 (bzw. 42) der Hülse 36 (bzw. 38).
Die Hülsen 36 und 38 sind in den Bohrungen 32 bzw. 34 formschlüssig aufgenommen. Aufgrund des Formschlusses sind die Hülsen 36 und 38 in den Bohrungen 32 und 34 unverlierbar gehalten. Eine Innenfläche 52 der Bohrung 32 des Riegels 16 und eine Außenfläche 54 der Hülse 36 sind dazu kugelschichtoberflächenartig gewölbt ausgebildet, wobei die Innenfläche 52 der Bohrung 32 sphärisch konkav und die Außenfläche 54 der Hülse 36 sphärisch konvex ausgebildet ist. Dabei befindet sich ein Bereich 56 größten Durchmessers der Innenfläche 52 und der Außenfläche 54 zwischen einem oberen Rand 58 der Bohrung 32 und einem unteren Rand 60 der Bohrung 32. Durch diese Ausgestaltung ist die Hülse 36 in Stellungen, die Betriebsstellungen der Hülse 36 darstellen, wie sie in 1 und 2 und für die Hülse 38 in 1 und 3 bis 5 dargestellt sind, unverlierbar, jedoch in allen Raumrichtungen frei verkippbar in der Art einer kardanischen Aufhängung in der Bohrung 32 bzw. in der Bohrung 34 aufgenommen ist. Der Bereich größten Durchmessers 56 der Innenfläche 52 und der Außenfläche 54 bildet somit sowohl an der Bohrung 32 bzw. 34 als auch an der Hülse 36 bzw. 38 jeweils einen Äquator.
Der Bereich größten Durchmessers 56 der Hülse 36, d. h. der Äquator der Hülse 56 liegt nicht mittig zwischen dem oberen Rand und dem unteren Rand der Hülse 36, sondern leicht zum oberen Rand der Hülse 36 hin versetzt. Die Hülse 36 hat somit im wesentlichen die Form einer Kugelschicht, wobei die Kugelschicht als aus einer Kugel herausgeschnitten anzusehen ist und die Schnittlinien beidseits parallel zu einem Großkreis der Kugel verlaufen.
Um ein leichtes Einsetzen der Hülse 36 bzw. 38 in die Bohrung 32 bzw. in die Bohrung 34 zu ermöglichen, ist für die Hülse 36 bzw. 38 zumindest eine Einsetzstellung relativ zur Bohrung 32 bzw. 34 vorgesehen, die einer Nichtbetriebsstellung entspricht, so daß die Hülse 36 bzw. 38 im wesentlichen ohne radiale Stauchung in die Bohrung 32 bzw. 34 einsetzbar ist und durch Verkippen in eine Betriebsstellung gemäß 1 bis 5 bringbar ist. Dies wird nachfolgend mit Bezug auf die 7 bis 11 anhand der Hülse 36 und der Bohrung 32 näher beschrieben.
In 8 ist in einer Draufsicht die Einsetzstellung der Hülse 36 dargestellt. In 9 ist die Einsetzstellung der Hülse 36 in einer Seitenansicht auf die obere Öffnung der Hülse 36 dargestellt.
Die in 8 und 9 dargestellte Einsetzstellung ist eine Nichtbetriebsstellung der Hülse 36, da in dieser Stellung die Schraube 26 nicht durch die Hülse 36 und den Riegel 16 hindurchsteckbar ist. In dieser Einsetzstellung steht eine Längsmittelachse 92, die der Symmetrieachse der Hülse 36 entspricht, etwa senkrecht zur Längsmittelachse 50 der Bohrung 32.
Damit die Hülse 36 in der in 8 und 9 gezeigten Einsetzstellung in die Bohrung 32 einsetzbar ist, ist die Bohrung 32 an einem Teilumfang 94, der etwa der Höhe der Hülse 36 entspricht, vom oberen Rand 58 der Bohrung aus radial erweitert. Ferner ist die Bohrung 32 an einem dem Teilumfang 94 gegenüberliegenden Teilumfang 96 ebenfalls vom oberen Rand 58 der Bohrung 32 aus radial erweitert. Die radiale Erweiterung der Bohrung 32 an den Teilumfängen 94 und 96 ist dabei so gewählt, daß der obere Rand 58 der Bohrung 32 zwischen den Teilumfängen 94 und 96 einen lichten Durchmesser aufweist, der etwa dem größten Durchmesser 56 (Äquator) der Hülse 36 bzw. der Bohrung 32 entspricht. Die radialen Erweiterungen sind in der Zeichnung übertrieben dargestellt und in Wirklichkeit mit bloßem Auge kaum erkennbar.
Die radialen Erweiterungen erstrecken sich dabei vom oberen Rand 58 aus gesehen nicht bis zum unteren Rand 60, sondern nur bis etwa auf Höhe des größten Durchmessers 56 der Bohrung 32. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Bohrung 32 läßt sich die Hülse 36 ohne Kraftaufwendung in die Bohrung 32 einsetzen, man kann die Hülse 36 sogar einfach in die Bohrung 32 in der in 9 gezeigten Stellung hineinfallen lassen.
Ausgehend von der in 8 und 9 gezeigten Einsetzstellung wird die Hülse 36 nun in Richtung eines Pfeiles 98 um eine Achse verkippt, die etwa mit dem Bereich größten Durchmessers 56 der Hülse 36 (Äquator der Hülse 36) zusammenfällt. In 10 ist die Hülse 36 in einer etwa um 45° aus der Einsetzstellung verkippten Stellung dargestellt, in der die Hülse 36 bereits unverlierbar in der Bohrung 32 aufgenommen ist.
Gemäß 9 befindet sich in der Einsetzstellung der Bereich größten Durchmessers 56 der Hülse 36 etwa auf Höhe des Bereichs des größten Durchmessers 56 der Bohrung 32.
In der in 10 dargestellten Kippstellung der Hülse 36 kann die Hülse 36 nicht mehr aus der Bohrung 32 herausfallen, weil nun der Äquator der Hülse 36 zwischen dem unteren Rand 60 und dem oberen Rand 58 der Bohrung 32 gefangen ist.
In 11 ist die Hülse 36 in einer Draufsicht dargestellt, in der die Hülse 36 etwa die in 1 gezeigte Kippstellung einnimmt.
Während die Bohrung 32 gemäß 7 bis 11 an zwei Teilumfängen 94 und 96 radial erweitert ist, ist es jedoch grundsätzlich möglich, wie in 7 für die Bohrung 34 dargestellt ist, nur an einem Teilumfang 100 radial erweitert auszugestalten.
Anstelle der radialen Erweiterung der Bohrung 32 bzw. 34 kann der obere Rand 58 der Bohrung 32 bzw. 34 auch nicht radial erweitert rund ausgebildet sein, wobei dann die Hülse 36 an einem Teilumfang eine Abflachung aufweist, so daß die Hülse 36 in der in 8 bzw. 9 dargestellten Einsetzstellung in die Bohrung 32 einsetzbar ist.
Bei der in 8 und 9 dargestellten Ausgestaltung der Bohrung 32 mit radialen Erweiterungen ergibt sich, daß für die Hülse 36 genau eine Einsetzstellung existiert, wie sie in 8 und 9 dargestellt ist. Bei einer umfänglichen Abflächung der Hülse 36 würden sich demgegenüber Einsetzstellungen ergeben, bei denen die Hülse 36 zwar ebenfalls hochkant gestellt ist, wie in 8 und 9, jedoch könnte dann die Hülse 36 auch in beliebigen Drehstellungen um die Symmetrieachse 50 der Bohrung 32 in die Bohrung 32 eingesetzt werden.
In dem Fall, daß für die Hülse 36, wie in 8 und 9 dargestellt ist, genau eine Einsetzstellung vorgesehen ist, wobei diese Einsetzstellung auch eine um 180° verdrehte Einsetzstellung einschließt, ist es gemäß 7 vorgesehen, daß für jede Bohrung 32, 34, 32' und 34' für die Hülse 36 bzw. 38 stets die gleiche Einsetzstellung relativ zu den Bohrungen 32, 32', 34, 34' vorgegeben ist.
Die Hülse 36 bzw. die Hülse 38 sind aus Metall, insbesondere Titan, gefertigt und radial nicht komprimierbar. Aufgrund des vorgesehenen Schlitzes 90 gemäß 12 ist die Hülse 36 bzw. 38 jedoch beim Eindrehen der Schraube 26 bzw. 28 in den Untergrund 14 geringfügig radial erweiterbar, wenn der Kopf der Schraube 26 bzw. 28, der insbesondere einen Außenumfang aufweist, der geringfügig größer ist als der Innenumfang der Aufnahme 40 bzw. 42 in der Hülse 36 bzw. 38, in die Aufnahme 40 bzw. 42 eindringt.
Wieder mit Bezug auf 1 bis 3 ist ferner ein oberer Rand 62 der Hülse 36 abgerundet ausgebildet, ebenso bei der Hülse 38. An dem Kopf 44 der Schraube 26 ist, wie an dem Kopf der Schraube 28, in einem sich radial nach unten verjüngenden Umfangsbereich eine Abstützfläche 64 ausgebildet, die sich in dem in 1 dargestellten befestigten Zustand des Riegels 16 auf einer etwa komplementär dazu ausgebildeten Abstützfläche 66 der Hülse 36 abstützt. Insgesamt liegt der Kopf 44 in in der Aufnahme 40 der Hülse 36 vollkommen versenkter Lage flächig in der Aufnahme 40 der Hülse 36 an. Die gegeneinander drückenden, schräg ausgebildeten Abstützflächen 64 bzw. 66 bewirken dabei eine leichte Dehnung der Hülse 36, durch die die Verankerung und Verpressung des Schraubenkopfs 44 in der Hülse 36 verbessert wird, wie bereits zuvor erwähnt wurde.
Wie aus 1 bis 3 hervorgeht, weist der Kopf 44 der Schraube 26 außerdem in etwa die gleiche Höhe auf wie die Aufnahme der Hülse 36, und ebenso weist die Hülse 36 in etwa die gleiche Höhe auf wie die Bohrung 32, so daß der obere Rand 62 der Hülse 36 mit der Oberseite des Kopfes 44 der Schraube 26 und der Oberseite des Riegels 16 eine im wesentlichen gleichmäßige Fläche bildet.
Der Kopf 44 der Schraube 26 und die Aufnahme 40 der Hülse 36 können entgegen der in 1 bis 3 gezeigten etwa zylindrischen Formgebung auch eine konische Formgebung aufweisen, mit einer sich von oben nach unten erstreckenden Verjüngung. Hierdurch kann eine noch verbesserte Verankerung des Kopfes 44 in der Hülse 36 erreicht werden.
Während die Befestigungsanordnung 10 für einen speziellen Anwendungsfall im medizinischen Bereich zur Befestigung eines Riegels 16 an einem Knochen 18 beschrieben wurde, versteht es sich, daß eine derartige Befestigungsanordnung auch für technische Zwecke verwendbar ist, beispielsweise um in häuslichen Anwendungen Befestigungsteile, wie Platten, Riegel, Winkel, Halter usw., an einer Wand oder Decke zu befestigen.

Claims

Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Befestigungsteils (12), beispielsweise einer Platte, eines Riegels, eines Winkels, eines Profils oder dergleichen, an einem Untergrund (14) mittels zumindest einer Schraube (26, 28), die durch zumindest eine Bohrung (32, 34) in dem Befestigungsteil (12) durchführbar und in den Untergrund (14) einschraubbar ist, wobei in der Bohrung (32, 34) eine in mehreren Raumrichtungen verkippbar gelagerte Hülse (36, 38) angeordnet ist, durch die die Schraube (26, 28) zum Einschrauben in den Untergrund (14) eingeführt wird, wobei die Hülse (36, 38) eine Aufnahme (40, 42) zum zumindest teilweisen flächigen Aufnehmen eines Kopfes (44, 46) der Schraube (26, 28) aufweist, und wobei eine Innenfläche (52) der Bohrung (32, 34) und eine Außenfläche (54) der Hülse (36, 38) in der Art einer Kugelschichtoberfläche gewölbt sind, wobei sich ein größter Durchmesser (56) der Bohrung (32, 34) zwischen einem oberen Rand (60) der Bohrung (32, 34) und einem unteren Rand der Bohrung befindet, so daß die Hülse (36, 38) in Betriebsstellungen unverlierbar in der Bohrung (32, 34) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (36, 38) in zumindest einer einer Nichtbetriebsstellung entsprechenden Einsetzstellung relativ zur Bohrung (32, 34) im wesentlichen ohne radiale Stauchung in die Bohrung (32, 34) einsetzbar ist und durch Verkippen in eine Betriebsstellung bringbar ist und daß die Bohrung (32, 34) an einem Teilumfang (94, 96), der etwa der Höhe der Hülse (36, 38) entspricht, vom oberen Rand (58) aus radial erweitert ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsetzstellung der Hülse (36, 38) eine Stellung ist, in der eine Längsmittelachse (92) der Hülse (36, 38) etwa senkrecht zu einer Längsmittelachse (50) der Bohrung (32, 34) steht.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es genau eine Einsetzstellung der Hülse (36, 38) relativ zur Bohrung (32, 34) gibt.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Bohrungen (32, 32' 34, 34') in dem Befestigungsteil (12) vorhanden sind, und daß die Einsetzstellung der Hülse (36, 38) relativ zu jeder der Bohrungen (32, 32', 34, 34') die gleiche ist.
Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (32, 34) an zwei diametral gegenüberliegenden Teilumfängen (94, 96), die etwa der Höhe der Hülse (36, 38) entsprechen, vom oberen Rand (58) der Bohrung (32, 34) aus radial erweitert ist.
Befestigungsanordnung nach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale teilumfängliche Erweiterung der Bohrung (32, 34) sich vom oberen Rand (58) aus bis etwa auf Höhe des größten Durchmessers (56) der Bohrung (32, 34) erstreckt.
Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (54) der Hülse (36, 38) teilumfänglich etwa auf den Durchmesser des oberen Rands (58) der Bohrung (32, 34) abgeflacht ist.
Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (44, 46) der Schraube (26, 28) und die Aufnahme (40, 42) der Hülse (36, 38) eine im wesentlichen formschlüssige Verbindung bilden.
Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (36, 38) einen sich axial erstreckenden durchgehenden offenen Schlitz (90) aufweist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (90) eine Breite von weniger als 2 mm, bevorzugt von weniger als 1 mm, aufweist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (44, 46) der Schraube (26, 28) einen Außenumfang aufweist, der geringfügig größer ist als der Innenumfang der Aufnahme (40, 42) der Hülse (36, 38).
Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (36, 38) aus Metall oder Kunststoff gefertigt und radial im wesentlichen nicht komprimierbar ist.