JP2007301714A - 磁気トルク制限装置並びにトルク計 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明はトルク制限装置を提供する。
【解決手段】トルク制限装置(10)において、第1の端部が、留め具(12)に係合し、第2の端部が、付与されたトルクを受け、付与されたトルクが所定の限度未満であるとき、磁気トルク制限部材が、付与されたトルクを第2の端部から第1の端部に伝達して第1の端部を第2の端部に関連して回転させる。
【選択図】 図1
【解決手段】トルク制限装置(10)において、第1の端部が、留め具(12)に係合し、第2の端部が、付与されたトルクを受け、付与されたトルクが所定の限度未満であるとき、磁気トルク制限部材が、付与されたトルクを第2の端部から第1の端部に伝達して第1の端部を第2の端部に関連して回転させる。
【選択図】 図1
Description
関連出願に対するクロスリファレンス
本願は、「磁気トルク制限装置および方法」称する2006年5月12日に出願された米国暫定特許第60/799,650号(この開示は、その全体における参照によりここに組み入れられる)に対する優先権を請求する。
本願は、「磁気トルク制限装置および方法」称する2006年5月12日に出願された米国暫定特許第60/799,650号(この開示は、その全体における参照によりここに組み入れられる)に対する優先権を請求する。
本発明は、一般に、磁気トルク制限装置およびトルク計に関する。より詳細には、本発明は、付与されたトルクの量を制限するための装置およびトルク計に関する。
種々の製造、構成および医療工業において、適所のねじ込まれる留め具が利用されている。これらの留め具は、所定の留め状況に最適であるように定められた所定のトルク量を有してもよい。また、留め具は、これを疲労させるか或は破断するように定められた所定のトルク量を有してもよい。しばしば、これらの所定のトルク値は、製造業者により或は試験設備により定められる。使用に際して、専門家または使用者は、所定のトルク量に応じて留め具を設定するためにトルク制限装置またはトルクレンチのような装置を用いてもよい。特定の例では、骨を再構成するか、或は患者の骨に代替部品を取付けるために、骨ねじが、外科医により用いられることがある。このような事情では、適切な量のトルクの付与は、非常に重要である。
従来のトルク制限装置は、トルクの付与量を制限するために摩擦と共にコイルばねおよびばねワッシャからの力を利用している。運悪く、これらの従来のトルク制限装置内の部品が互いにより摺動すると、摩耗により、従来のトルク制限装置のトルクの設定を変えることがある。このように、従来のトルク制限装置は、それらのトルク限度範囲を維持するように再校正される必要がある。
また、従来のトルク制限装置機構は、作用しなくなったり、固まったり、或は動かなったりすることがあり、それによりトルク制限効果を除去し、そして器具を剛性の非制限器具に本質的に変えてしまい、トルク制限が、器具の使用者がトルク力を手で判別することできるようにすぐに調整される。これにより、過剰トルク付与を生じ、不安全な状態になる。
従来のトルク制限装置の追加の態様は、トルク制限事象が、器具シャフトと同じ軸線を通して起こり、それにより衝撃波を器具軸線に沿って留め具へ送ると言う点である
従って、ここに記載の欠点を少なくとも或る程度まで解消することが可能な装置およびトルク計を提供することが望ましい。
前述の必要性は、本発明により大いに満たされ、1つの点では、トルクの付与量を制限する装置およびトルク計が提供される。
本発明の実施の形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、留め具に係合する第1の端部と、付与されたトルクを受ける第2の端部と、付与されたトルクが所定の限度未満であるとき、付与されたトルクを第2の端部から第1の端部へ伝達して第1の端部を第2の端部と関連して回転させるようになっている磁気トルク制限部材とを有している。
本発明の他の実施の形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、シャフトと、ハウジングと、第1の磁石と、第2の磁石と、第1のレバーと、第2のレバーとを有している。シャフトは、留め具に係合する遠位端部と、近位端部とを有している。シャフトは、時計方向の回転ベクトルが遠位端部に向けて整合される中心である軸線を規定している。ハウジングは、近位端部に枢着されている。ハウジングは、外面および内面を有している。内面は、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つの第1のラグと、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つの第2のラグとを有している。第1の磁石は、ハウジング内に配置されている。第1の磁石は、近位端部に取着されている。第1の磁石は、第1の支持表面を有している。第2の磁石は、第1の磁石と吸引協働整合状態で並置されている。第2の磁石は、第2の支持表面を有している。第1の磁石は、吸引磁力で第2の磁石に向けて引きつけられる。第1のレバーは、近位端部に枢着されている。第1のレバーは、第1のラグに当接する第1のレバーラグアームを有している。第1のレバーは、第1の支持表面に当接する第1のレバー磁石アームを有している。外面に付与された時計方向の外部のトルクが、第1のラグを付勢して第1のレバーラグアームに当接させ、且つ第1のレバーを付勢して時計方向に回動させる。第1のレバー磁石アームは、第1のレバーラグアームの時計方向の付勢に応答して第1の支持表面に当接して第1の磁石を第2の磁石から離れる方向に付勢する。第2のレバーは、近位端部に枢着されている。第2のレバーは、第2のラグに当接する第2のレバーラグアームを有している。第2のレバーは、第2の支持表面に当接する第2のレバー磁石アームを有している。外面に付与された時計方向の外部のトルクが、第2のラグを付勢して第2のレバーラグアームに当接させ、且つ第2のレバーを付勢して時計方向に回動させる。第2のレバー磁石アームは、第2のレバーラグアームの時計方向の付勢に応答して第2の支持表面に当接して第2の磁石を第1の磁石から離れる方向に付勢し、シャフトに対するハウジングの回転は、第1の磁石および第2の磁石がそれらの間の吸引磁力を超えることにより分離されるまで妨げられる。
本発明の更に他の実施の形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、シャフトと、ハウジングと、第1の磁石と、第2の磁石と、第1のギアと、第2のギアとを有している。シャフトは、留め具に係合する遠位端部と、近位端部とを有している。シャフトは、回転ベクトルが遠位端部に向けて整合される際に沿う回転軸線を規定している。ハウジングは、近位端部に枢着されている。ハウジングは、外面および内面を有している。内面は、ハウジングの中へ径方向内方に突出している歯を有する少なくとも1つの第1の歯付き領域と、ハウジングの中へ径方向内方に突出している歯を有する少なくとも1つの第2の歯付き領域とを有している。第1の磁石は、ハウジング内に配置されている。第1の磁石は、近位端部に取着されている。第1の磁石は、第1の歯付きキャリアを有している。第2の磁石は、第1の磁石と吸引協働整合状態で並置されている。第2の磁石は、第2の歯付きキャリアを有している。第1の磁石は、吸引磁力で第2の磁石に向けて引きつけられる。第1のギアは、近位端部に枢着されている。第1のギアは、第1の歯付き領域および第1の歯付きキャリアに係合する歯を有している。外面に付与された時計方向の外部のトルクが、第1の歯付き領域を付勢して第1のギアに係合させて第1のギアを時計方向に回転させる。第1のギアの時計方向の付勢により、第1の磁石を第2の磁石から離れる方向に付勢する。第2のギアは近位端部に枢着されている。第2のギアは、第2の歯付き領域および第2の歯付きキャリアに係合する歯を有している。外面に付与された時計方向の外部のトルクが、第2の歯付き領域を付勢して第2のギアに係合させて第2のギアを時計方向に回転させる。第2のギアの時計方向の付勢により、第2の磁石を第1の磁石から離れる方向に付勢し、シャフトに対するハウジングの回転は、第1の磁石および第2の磁石がそれらの間の吸引磁力を超えることにより分離されるまで妨げられる。
本発明の更に他の実施の形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、シャフトと、第1の磁石アッセンブリと、ハウジングと、第2の磁石アッセンブリとを有している。シャフトは、留め具に係合する遠位端部と、近位端部とを有している。第1の磁石アッセンブリは、近位端部に取着されている。第1の磁石アッセンブリは、複数の第1の磁石を有している。この複数の第1の磁石のうちの各1つは、複数の第1の磁石のうちの他の1つの南側に隣接した北側を有している。ハウジングは、近位端部に枢着されている。ハウジングは、付与されたトルクを受ける外面を有している。第2の磁石アッセンブリは、ハウジングに取着されている。第2の磁石アッセンブリは、複数の第2の磁石を有している。この複数の第2の磁石のうちの各1つは、複数の第2の磁石のうちの他の1つの南側に隣接した北側を有している。第2の磁石アッセンブリの北側および南側の各々は、シャフトとハウジングとの間に吸引磁力の配列を発生させるために、第1の磁石アッセンブリの夫々の反対の南側および北側とそれぞれ吸引協働整合状態で並置されている。
本発明の更に他の実施の形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、シャフトと、ハウジングと、第1の磁石と、第2の磁石と、第1のギアと、第2のギアとを有している。シャフトは、留め具に係合する遠位端部と、近位端部とを有している。シャフトは、回転ベクトルが遠位端部に向けて整合される際に沿う回転軸線を規定している。ハウジングは、近位端部に枢着されている。ハウジングは、外面および内面を有している。内面は、ハウジングの中へ径方向内方に突出している歯を有する少なくとも1つの第1の歯付き領域と、ハウジングの中へ径方向内方に突出している歯を有する少なくとも1つの第2の歯付き領域とを有している。第1の磁石は、記ハウジング内に配置されている。第1の磁石は、近位端部に取着されている。第1の磁石は、第1の歯付きキャリアを有している。第2の磁石は、第1の磁石と吸引協働整合状態で並置されている。第2の磁石は、第2の歯付きキャリアを有している。第1の磁石は、第2の磁石と、それらの間の吸引磁力で整合される。第1のギアは、近位端部に枢着されている。第1のギアは、第1の歯付き領域および第1の歯付きキャリアに係合する歯を有している。外面の付与された時計方向の外部トルクが、第1の歯付き領域を付勢して第1のギアに係合させ、第1のギアを時計方向に回転させる。第1のギアの時計方向の付勢により、第1の磁石を付勢して第2の磁石との整合から外れるように横方向に摺動させる。第2のギアは、近位端部に枢着されている。第2のギアは、第2の歯付き領域および第2の歯付きキャリアに係合する歯を有している。外面の付与された時計方向の外部トルクが、第2の歯付き領域を付勢して第2のギアに係合させて第2のギアを時計方向に回転させる。第2のギアの時計方向の付勢により、第2の磁石を付勢して第1の磁石との整合から外れるように横方向に摺動させ、そして第1の磁石および第2の磁石が、それらの間の吸引磁力を超えることによって互いを通り越して横方向に摺動するまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられる。
本発明の他の実施の形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、シャフトと、ハウジングと、第1の磁石と、第2の磁石と、レバーとを有している。シャフトは、留め具に係合する遠位端部と、近位端部とを有している。シャフトは、回転ベクトルが遠位端部に向けて整合される際に沿う回転軸線を規定している。ハウジングは、近位端部に枢着されている。ハウジングは、外面および内面を有している。この内面は、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つのラグを有している。第1の磁石は、ハウジング内に配置されている。第1の磁石は、近位端部に取着されている。第2の磁石は、近位端部の摺動可能に取着され、且つ第1の磁石と吸引協働整合状態で並置されている。第2の磁石は、磁石支持表面を有している。第1の磁石は、吸引磁力で第2の磁石との整合に向けて付勢される。レバーは、前記近位端部に枢着されている。レバーは、ラグに当接するラグ支持表面を有している。レバーは、磁石支持表面に当接するアームを有している。外面に付与された時計方向の外部のトルクが、ラグを付勢してラグ支持表面に当接させ、且つレバーを付勢して時計方向に回動させる。アームは、磁石支持表面に当接し、そしてアームの時計方向の付勢に応答して、第2の磁石を第1の磁石との整合から外れるように付勢し、第1および第2の磁石が、それらの間の吸引磁力を超えることによって互いを通り越して横方向に摺動するまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられる。
本発明の他の実施の形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、シャフトと、第1の磁石アッセンブリと、ハウジングと、第2の磁石アッセンブリとを有している。シャフトは、留め具に係合する遠位端部と、近位端部とを有している。第1の磁石アッセンブリは、近位端部に取着されている。第1の磁石アッセンブリは、複数の第1の磁石を有している。ハウジングは、近位端部に枢着されている。ハウジングは、付与されたトルクを受ける外面と、内面とを有している。この内面は、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つのラグを有している。第2の磁石アッセンブリは、近位端部に枢着されている。第2の磁石アッセンブリは、複数の第2の磁石と、第2の磁石アッセンブリが回転する中心である軸線と、この軸線からずれたリップとを有しており、第2の磁石アッセンブリは、第1の磁石アッセンブリと吸引磁力で吸引協働整合状態で並置されて両者間に吸引磁力を発生させるようになっている。シャフトに対するハウジング回転により、ラグを付勢してリップに当接させ、且つ第2の磁石アッセンブリを第1の磁石アッセンブリから離れる方向に第1の磁石アッセンブリとの整合から外れるように回転させる。第1の磁石アッセンブリおよび第2の磁石アッセンブリがそれらの間の吸引磁力を超えることに応答して分離されるまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられる。
本発明の他の実施の形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、シャフトと、ハウジングと、レースと、第1の磁石と、第2の磁石とを有している。シャフトは、留め具に係合する遠位端部と、近位端部とを有している。シャフトは、回転ベクトルが遠位端部に向けて整合される際に沿う回転軸線を規定している。ハウジングは、近位端部に枢着されている。ハウジングは、外面および内面を有している。この内面は、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つのラグを有している。レースは、近位端部に取着されている。レースは、シャフトに対して直交方向に配向されている。第1の磁石は、レース内に摺動可能に配置されている。第1の磁石は、ラグに当接する支持表面を有している。第2の磁石は、レース内に摺動可能に配置され、第1の磁石と反発協働整合状態で並置されている。第1の磁石は、シャフトに対するハウジングの回転を妨げるように支持表面をラグに押し付ける反発磁力で第2の磁石から反発される。外面に付与されたトルクが、ラグを付勢して支持表面に当接させ、且つ第1の磁石を第2の磁石に向けて付勢し、そして、付与されたトルクが所定の限度を超えるまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられる。
本発明の他の実施の形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、シャフト手段と、取っ手手段と、磁気トルク制限手段とを有している。シャフト手段は、留め具に係合する。取っ手手段は、付与されたトルクを受ける。磁気トルク制限手段は、シャフト手段および取っ手手段を連結し、そして前記取っ手手段に外部から付与されたトルクの量を、留め具に伝達されないように磁気的に制限する。磁気トルク制限手段は、付与されたトルクが所定のトルクの限度未満になるのに応答して、付与されたトルクを取っ手手段からシャフト手段へ伝達するように構成されている。
本発明の他の実施の形態は、トルク計に関する。このトルク計は、カムおよび磁気的継ぎ手を有している。カムは、付与されたトルクを受ける。磁気的継ぎ手は、吸引磁力により共に付勢される1対の磁気的に活性の部品を有している。カムは、付与されたトルクに応答して1対の磁気的に活性の部品を付勢するように構成されている。
本発明の他の実施の形態は、トルク計に関する。このトルク計は、第1の磁石と、カムと、第2の磁石とを有している。カムは、付与されたトルクを受ける。第2の磁石は、第1の磁石と反発協働整合状態で並置されている。カムは、付与されたトルクに応答して第1の磁石を第2の磁石に向けて付勢するように構成されている。
かくして、本発明の詳細な説明が良く理解され得るために、および当業界への本寄与が良く認識され得るために、本発明の幾つかの実施の形態がむしろ広く概要化された。もちろん、以下に述べられ、添付の請求項の要旨を構成する追加の実施の形態もある。
この点では、本発明の少なくとも1つの実施の形態を説明する前に、本発明がその用途において下記の説明に述べられるか或は図面に示されている部品の構成および配置の詳細に限定されないことは理解されるであろう。本発明は、説明されている実施の形態に加えて種々の方法で実施される実施の形態が可能である。また、ここに用いられる言い回しおよび専門用語ならびに要約は、説明の目的のものであって、限定するものとみなされるべきではない。
このように、当業者は、この開示が基づいている概念が他の構造の設計のための基礎として容易に利用され得ることはわかるであろう。従って、請求項が本発明の精神および範囲から逸脱しないかぎり、請求項がこのような同等の構成を含むものとみなされることは重要である。
本発明は、磁気トルク制限装置およびトルク計を提供する。好適な実施の形態に利用される磁気方法の詳細な説明は、磁気カップリング現象および好適な実施の形態に作製された磁気回路の理解を明確にするであろう。個々の磁石は、サマリウムコバルトSmCo、またはネオジム鉄ホウ素NdFeBのような希土類材料から形成されており、サマリウムコバルトSmCoは、ネオジム鉄ホウ素NdFeBより好ましい。NdFeBは、これの鉄成分に起因して錆び、SmCoは、鉄を含有しておらず、錆びない。シャフトおよびチューブは、T410Smlsの焼きなまされた或は同様な導磁性(magnetically conductive)の材料のような導磁性のステンレス鋼から形成されている。シャフト磁石アッセンブリは、シャフトに連結された磁石を有している。これらの磁石は、別体の磁性要素、すなわち、磁石が相互に磁気的に引きつける配置にあるように配置されている。磁力線は、1つの磁石からシャフトを通って隣接した磁石へ進み、反対の極は互いに隣接して引きつけあっている(図5A参照)。
チューブとチューブの磁石との間には、同様な配置がなされており、磁力線がチューブを通って磁石から磁石へ延びる。
シャフトがチューブの内に位置される場合、シャフトの北極は、チューブの南極と整合して、反対の極が引きつけあっている。この配置は、設計によりなされている。シャフトの磁石およびシャフトを通って流れる磁力線は、チューブおよびチューブの磁石を通って流れる磁力線と結合する。これらの磁力線は、完全な回路、即ち閉回路を構成し、このものとしては、磁気回路と呼ばれている。
シャフトとチューブとの磁気的関係は、どの部分も異なる整合を求めない静的である。好適な実施の形態に使用される磁石の数により、3つの完全な磁気回路を形成し得る。これらの3つの磁気回路は、チューブをシャフトに磁気的に接続している。チューブが取っ手として使用されて回転されると、シャフトが追従する。しかしながら、チューブとシャフトとの間の磁力は、有限であり、その設計により予め設定される。
シャフトが留め具に接続されると、チューブ、即ち取っ手の回転によりシャフトを回転させ、それにより留め具を装着する。しかしながら、留め具に対する抵抗がチューブとシャフトとの間の磁力を超えると、シャフトは回転を止めるが、チューブは、磁力を超える回転力が付与されるかぎり、回転し続ける。これが起こると、磁気回路は、まず、ゆがめられ、次いでチューブの磁石が回転して次の組のシャフトの磁石と再整合して次の組の磁気回路を構成すると、絶たれる。しかしながら、回転力は、磁力に対して影響を及ぼさなく、その力は磁気回路の設計において予め定められる。
ピーク磁力は、回路が完全であり、力線がゆがめられていないときに達成される。磁石が互いに対して移動されるとすぐに、力線がゆがめられ、磁気吸引が減少し始める。これは、所定の力が超えられることなないが、減少されるだけであると言う点で、固有の安全特徴である。更に、磁力は、機械的依存性を有しておらず、そのようなものとして、再構成またはメンテナンスを必要としない。
好適な実施の形態の1つの例では、トルク制限装置は、患者の骨に留め具を装着するために利用される。骨は、表面から中心部まで密度が変化しており、このために、留めることに関して多くの難点をもたらす。これらの難点のうちの主な難点は、骨の外面の固有の硬さ、および骨の中心部の変化する密度である。留め具を骨に装着するためには、一般に、定量可能なトルク力を必要とする。このトルク力の限度は、留め具製造業者により設定され、通常、「超えるべきでない」値として表される。(過剰のトルクは留め具を破断することがある)。トルク制限装置は、代表的には、禁止トルク値に対処するが、これを超えないように形成されている。留め具を装着すると、過剰のトルクを加えると、おもわしくない結果をもたらすことがある。磁気トルク制限装置が、予め設定された非超過トルク限度を実質的におよび/または連続的に維持することは、本発明の実施の形態の利点である。作用部品が相互に接触しないので、この予め設定された限度が摩擦摩耗により本質的に影響されないことは、他の利点である。このように、トルク制限装置の試験および再校正の必要が除去され得る。磁気トルク制限装置が留め具および/または患者に対する衝撃荷重を減少させるか、或は除去し得ることは、実施の形態の更に他の利点である。これは、磁気トルク制限軸線と器具の軸線との非平行な関係の結果である。これに反して、従来の磁気トルク制限装置は、留め具を破断したり損傷したりすることがある衝撃荷重を発生することがある。これらの衝撃荷重は、現在の器具の機械的性質に起因していると考えられることができ、それらの作用は、力および可なりの速度でくぼみへ金属部品同士がスナップ嵌めする急な機械的移動である。磁石アッセンブリの作用は、機械的部品が適所にスナップ嵌めする必要なしに滑らかな回転および再整合のうちの1つである。ここに記載される場合、適当な磁石は、付与されることができるトルクの量を予め定め、且つ制限するために使用される吸引力および/または反発力を発生させるのに使用されてもよい。
磁気的に誘発されるトルクの利点は、特定の磁力またはトルクの限度が比較的安定であり、トルク制限装置の寿命にわたって本質的に同じままでなくてもよいし、同じままであってもよいと言う点である。
同様な参照符号が全体にわたって同様な部品を指している図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を以下に説明する。図1に示されるように、トルク制限装置10は、留め具12を基質14に装着するために利用され得る。このトルク制限装置10は、使用者、専門家または外科医が握るための取っ手16を有している。更に、トルク制限装置10は、取っ手16をヘッド20に連結しているシャフト18を有している。このヘッド20は、留め具12に係合するように構成されている。種々の実施の形態では、ヘッド20およびシャフト18は、本質的に単一の部品であってもよいし、或はヘッド20は、これを他のヘッド20と交換し易くするためにシャフト18に着脱可能に取付けられてもよい。一般に、シャフトは、近位端部18Pのところで取っ手に係合し、遠位端部18Dのところで留め具に係合する。
一般に、トルク制限装置10は、取っ手16を方向Aに回転させるのに応じて、付与されたトルクがシャフトを同様に回転させるように構成されている。シャフト18は、時計方向の回転ベクトルRがシャフト18の遠位端部18Dに向けて整合される回転中心である軸線Xを定めている。一般に、回転ベクトルRは、付与されたトルクが遠位端部18D(力の付与点)に向けて軸線Xに沿って伝達される場合、取っ手16に付与されるトルク(付与トルク)の方向および大きさとして定められる。代表的には、留め具を装着するのには、時計方向の回転を留め具の加える(回転ベクトルRと一致した視線から)。
トルク制限装置10は、閾値または最大のトルクにおいて、シャフト18が方向Aにおける取っ手16の回転に応じて方向Aに回転するのを中止するように構成されている。一般に、最大のトルクは、2つの磁石アッセンブリの間の最大の磁気吸引として定められることができる。磁気部品の設計により設定されると、その力は超えられることがない。従来の装置では、この閾値のトルクにおける限度は、1つの部材が他の部材に対して摺動する摩擦力により影響される。運悪く、この摩擦の結果、装置を通して付与されたトルクの特性を変えることがある機械的摩耗が生じる。摩擦が付与されたトルクの実質的に無視できる成分であることは、磁気トルク制限装置の種々の実施の形態の利点である。このように、実施の形態は摩擦的または機械的摩耗により本質的に影響されない。
また、図1にはっきりとは示されていないが、トルク制限装置10は、留め具12に付与されているトルクの量を表示するためにディスプレーを有してもよい。
更に、トルク制限装置10は、シャフト18の単方向または選択可能な単方向の回転を行うためにラッチェト止め機構を有してもよい。これは、操作者が器具における手の位置を変えたり、或は再設定したりしなくてもよいように、選択自由な特徴である。
図2Aないし図2Dは、本発明の種々の実施の形態によるトルクの付与量を制限するために磁石を用いる種々の方法を示す図である。磁石は、北セクタまたは北極および南セクタまたは極を有している。これらのセクタまたは極は、1つまたはそれ以上の面と一致するように構成されてもよい。磁石の夫々のセクタまたは極を協働整合状態に配置することにより、結果的に得られる磁力(吸引および/または反発)がトルク制限装置に利用されてもよい。
2つの磁石は、一方の磁石の北セクタを他方の磁石の南セクタに極めて近接して配置することにより取付け状態にされてもよい。図2Aに示されるように、1対の磁石22A、22Bが、相互に吸引する「北対南」配置で位置されている。このようにして、夫々の磁石の反対極は、互いを引き付けるようにされることができる。すなわち、磁石22A、22Bは、それらの磁場が北南向い合い配置で整合されるように配置されている。このような配置は、磁石22A、22B間の距離の平方に反比例する吸引力を発生する。また、吸引力24の強さは、磁石22A、22Bの夫々の強さの合計に比例的に関係付けられる。磁石の夫々の強さは、それらの夫々の質量と、材料の組成物と、磁性材料が磁化されるレベルまたは程度とに基づいている。一般に、他の因子すべてが同等であり、直線の軸線に沿って2つの磁石を引き離すには、磁石の滑り離し、捩じり離しまたは傾き離しと比較して、比較的大きい量の力を必要とする。この点では、組合せの吸引力24は、分離力26が吸引力24を超えるまで、分離力26に抵抗する。図2Aに示されるように、吸引力24は、磁石22A、22Bによりそれぞれ与えられる吸引力24A、24Bを有してもよい。
種々の実施の形態では、磁石22A、22Bは、任意の適当な磁石、磁気装置、および/または磁気的吸引材料を有してもよい。適当な磁石としては、例えば、永久磁石、双極子、電磁石などが挙げられる。永久磁石の特定の例としては、第一鉄または第二鉄磁石、希土類磁石、ネオジム鉄ホウ素(「NdFeB」)のようなネオジム磁石、サマリウム-コバルト(「SmCo」)磁石、セラミック磁石、アルニコ磁石などが挙げられる。更に、磁石22A、22Bは、鉄または鉄支持カップまたはシャフトのような磁気強化部材を有してもよい。しかも、磁石22Aおよび/または22Bは、任意の適当な磁気的活性材を有してもよい。この開示の目的で、磁気的活性材としては、磁石、鉄のような磁気誘発可能な材料、比較的高い導磁性を有する材料などが挙げられる。
図2Bに示されるように、吸引力24は、吸引力と直交し、分離力成分26A、26Bからなる分離力に応答して摺動を阻止するために利用されてもよい。一般に、磁石22A、22Bは、図2Aに示されるような引っ張りと比較して、摺動により比較的容易に分離され得る。この摺動作用の変形例としは、捩じり軸線のまわりの摺動が挙げられる。
図2Cに示されるように、吸引力24A、24Bは、分離力成分26A、26Bにより磁石の「傾斜」を阻止し得る。一般に、磁石22A、22Bは、図2Aに示されるような引っ張りと比較して、傾斜により比較的容易に分離され得る。
図2Dに示されるように、同じ極が互いに向い合うように、磁石22A、22Bを協働的に整合させることに応答して、磁場は、吸引力24の代わりに反発力24Rを発生させる。或る実施の形態では、圧縮力26CA、26CBが、反発力24RA、24RBに抗して磁石を共に付勢するように構成されてもよい。
図3Aは、図2Aに示される磁気配向を利用している第1の構成におけるトルク制限装置の頂面図である。図3Aに示されるように、磁石22A、22Bは、反対極が互いに向き合っている協働整合状態に配置されている。取っ手16を方向Aに回転させることに応答して、1つまたはそれ以上のラグ32が1つまたはそれ以上のレバー34に当接する。レバー34は、磁石22A、22Bを押し離すためにアーム36を有している。更に、レバー34は、ラグ32に当接するためにアーム38を有している。取っ手16は、器具シャフト18のまわりに自由に回転するが、反転に対して抵抗が磁石アッセンブリによりもたらされる。磁石アッセンブリは、器具シャフトに取付けられ、取っ手により覆われている。取っ手は、磁石アッセンブリと物理的に干渉するように設計されている。取っ手ラグ32は、22Aおよび22Bの磁石アッセンブリに当接しているレバーアーム34に当接している。磁気要素間の磁力が超えられないかぎり、取っ手は、磁石アッセンブリおよび関連されたシャフトを器具軸線のまわりに駆動する。代表的には、これは、留め具付設方向、および安全手段としてトルク制限が必要とされる方向である。
取っ手ラグにより誘発されて磁石アッセンブリおよびその関連シャフトに作用する力が所定の磁力またはトルク値を超えると、磁石は、レバーにより分離し、器具シャフトに及ぼされたトルク力が減少する。これは、トルク制限モーメントである。所定のトルク力は、到達されるが、超えられなく、留め具は、過剰にトルク付与されるのが防がれる。
アーム38に比較して、アーム36の長さを変えることによって、磁石を分離するのに必要とされる力が変えられてもよい。例えば、アーム36と比較して、アーム38の長さを増大することによって、分離力が、取っ手16にかけられたトルクの所定量のために減少されてもよい。特定の例では、磁石22A、22Bおよびレバー34は、トルク制限装置のシャフト18にしっかり取付けられている取付け具に保持されている。磁石22A、22Bのうちの一方または両方は、両磁石22A、22Bを通って延びている共通の軸線により描かれる経路に沿って他方の磁石から離れる方向に移動自在である。或るトルク量が取っ手16に加えられるに応答して、磁石22A、22Bは、図3Bに示されるようにレバー34により転がり離され、ラグ32は、レバー34を通り越して摺動する。ラグを通り越すと、レバー34は、その初めの始動位置に戻り、磁石22A、22Bは、図3Aに示されるそれらの初めの始動位置に戻る。このようにして、制限されたトルク量が、取っ手16によりシャフト18に加えられる。磁石22A、22Bの磁気強さを変えることによって、制限トルク/最大トルクが調整され得る。「エフォット」の長さを増大し、且つ「荷重アーム」の長さを減少させるようにレバーを再設計することによって、レバーを移動させるのに必要とされる力が減少される。
従って、図3Aおよび図3Bに示される実施の形態は、トルク制限装置10と、シャフト18と、ハウジング、即ち取っ手16と、第1の磁石22Aと、第2の磁石22Bと、第1のレバー34Aと、第2のレバー34Bとを有している。シャフトは、留め具12に係合するための遠位端部18Dまたはヘッド20および近位端部18P(各々が図1に示されている)を有している。シャフト18は、時計方向回転ベクトルRが遠位端部18Dに向けて整合される中心である軸線Xを規定している。ハウジング16は、近位端部18Pに枢着されている。ハウジング16は、外面16Oおよび内面16Iを有している。内面16Iは、ハウジング16の中へ径方向内方に突出している少なくとも1つの第1のラグ32Aと、ハウジング16の中へ径方向内方に突出している少なくとも1つの第2のラグ32Bとを有している。第1の磁石22Aは、ハウジング16内に配置されている。第1の磁石22Aは、近位端部18Pに取着されている。第1の磁石22Aは、第1の支持表面22AAを有している。第2の磁石22Bは、第1の磁石22Aと吸引協働整合状態で並置されている。第2の磁石22Bは、第2の支持表面22BBを有している。第1の磁石22Aは、吸引磁力24で第2の磁石22Bに向けて引き付けられる。第1のレバー34Aは、近位端部18Pに枢着されている。第1のレバー34Aは、第1のラグ32Aに当接するための第1のレバーラグアーム38Aを有している。第1のレバー34Aは、第1の支持表面22AAに当接するための第1のレバー磁石アーム36Aを有している。外面16Oに加えられる時計方向の外部トルクが、第1のラグを付勢して第1のレバーラグアーム38Aに当接させ、そして第1のレバー34を付勢して時計方向に回動させる。第1のレバー磁石アーム36Aは、第1のレバーラグアーム38Aの時計方向の付勢に応答して第1の磁石22Aを第2の磁石22Bから離れる方向に付勢するように、第1の支持表面22AAに当接している。第2のレバー34Bは、近位端部18Pに枢着されている。第2のレバー34Bは、第2のラグ32Bに当接するための第2のレバーラグアーム38Bを有している。第2のレバー34Bは、第2の支持表面22BBに当接するための第2のレバー磁石アーム36Bを有している。外面16Oに加えられる時計方向の外部トルクが、第2のラグ32Bを付勢して第2のレバーラグアーム38Bに当接させ、そして第2のレバー34Bを付勢して時計方向に回動させる。第2のレバー磁石アーム36Bは、第2のレバーラグアーム38Bの時計方向の付勢に応答して第2の磁石22Bを第1の磁石22Aから離れる方向に付勢するように、第2の支持表面22BBに当接しており、シャフト18に対するハウジング16の回転は、第1の磁石22Aおよび第2の磁石22Bがそれらの間の吸引磁力24を越えることにより分離されるまで、妨げられる。
図4Aは、図2Aに示される磁気配向を利用している第1の構成におけるトルク制限装置の頂面図である。種々の実施の形態では、トルク制限装置は、1つまたはそれ以上にギア、歯付き領域などを有してもよい。図4Aに示される特定の例では、トルク制限装置10は、歯付き領域42A、42Bと噛み合うように構成された1対のギア40A、40Bを有している。また、ギア40は、対応する歯付きアッセンブリ44A、44Bと噛み合うように構成されている。歯付きアッセンブリ44A、44Bは、磁石22Aまたは22Bを保持するように構成されており、そして磁石22A、22Bを軸線45に沿って分離するようにしてシャフト18にしっかりと取付けられている。作動の際、取っ手16が方向Aに回転され、トルクがシャフト18に加えられると、ギア40Aは、歯付き領域42Aと噛み合わされ、そしてギア40Aは、方向Bに回転される。方向Bにおける回転に応答して、ギア40Aは、歯付きアッセンブリ44Aを方向Cに付勢する。
同様に、ギア40Bは、歯付き領域42Bと噛み合い、そして歯付きアッセンブリ44Bを方向C’に付勢し得る。このようにして、磁石22A、22Bは、図4Bに示されるように、付勢分離される(分離は強調のために誇張されている)。トルクが取っ手16からシャフト18に加えられるのに応答して、トルク限度が超えられないかぎり、シャフト18は、取っ手16と共に回転する。この付与トルクが最大トルクを超えるのに応答して、磁石22A、22Bが分離し、それによりギア40A、40Bを歯付きアッセンブリ44A、44Bに沿って前進させる。ギア40A、40Bの前進の結果、ギア40A、40Bは、更に、歯付き領域42A、42Bに沿って前進する。ギア40A、40Bが歯付き領域42A、42Bを通り越して前進するのに応答して、ギア40A、40Bは、磁石22A、22Bを図4Aに示されるように再び互いに引きつけるように自由に回転し得る。
従って、図4Aおよび図4Bに示される実施の形態は、トルク制限装置10と、シャフト18と、ハウジング16と、第1の磁石22Aと、第2の磁石22Bと、第1のギア40Aと、第2のギア40Bとを有している。シャフト18は、留め具12に係合するための遠位端部18Dおよび近位端部18Pを有している。シャフト18は、回転ベクトルRが遠位端部18Dに向けて整合される回転軸線Xを規定している。ハウジング16は、近位端部18Pに枢着されている。ハウジング16は、外面16Oおよび内面16Iを有している。内面16Iは、ハウジング16の中へ径方向内方に突出している歯を有している少なくとも1つの第1の歯付き領域42Aと、ハウジング16の中へ径方向内方に突出している歯を有している少なくとも1つの第2の歯付き領域42Bとを有している。第1の磁石22Aは、ハウジング16内に配置されている。第1の磁石22Aは、近位端部18Pに取着されている。第1の磁石22Aは、第1の歯付きキャリア44Aを有している。第2の磁石22Bは、第1の磁石22Aと吸引協働整合状態で並置されている。第2の磁石22Bは、第2の歯付きキャリア44Bを有している。第1の磁石22Aは、吸引磁力24で第2の磁石22Bに向けて引き付けられる。第1のギア40Aは、近位端部18Pに枢着されている。第1のギア40Aは、第1の歯付き領域42Aおよび第1の歯付きキャリア44Aに係合するための歯を有している。外面16Oに加えられる時計方向の外部トルクが、第1の歯付き領域42Aを付勢して第1のギア40Aに係合させ、そして第1のギア40Aを時計方向に回転させる。第1のギア40Aの時計方向の付勢により、第1の磁石22Aを付勢して第2の磁石22Bから離す。第2のギア40Bは、近位端部18Pに枢着されている。第2のギア40Bは、第2の歯付き領域42Bおよび第2の歯付きキャリア44Bに係合するための歯を有している。外面16Oに加えられた時計方向の外部トルクが、第2の歯付き領域42Bを付勢して第2のギア40Bに係合させ、そして第2のギア40Bを時計方向に回転させる。第2のギア40Bの時計方向の付勢により、第2の磁石22Bを付勢して第1の磁石22Aから離し、シャフト18に対するハウジング16の回転は、第1の磁石22Aおよび第2の磁石22Bがそれらの間の磁力24を超えることによって分離されるまで、妨げられる。
図5Aは、図2Bによるトルク制限装置10の頂面図である。一般に、図2Bの実施の形態によるトルク制限装置10は、少なくとも2つの磁気要素の並置に適切であるが、優先的には、円形配列を完全にするのに十分な数の磁石に関連している。磁気要素は、互いに引きつける反対の局により整合されている。反対の極が整合されると、磁力線が、1つの磁石から次に磁石へ流れる。これらの力線は、エネルギが空間に失われないように磁気回路を完全にすることを必要とする。反対の極性の4つの隣接し且つ整合された磁石が回路を構成している。磁気配列に含まれる磁気回路のすべてを分離するのに必要とされる力は、装置を通して加えられることができるトルクの量を定める。一般に、図5A、図5B、図6Aおよび図6Bに示される実施の形態は、磁気相互作用の配列を発生させる協働整合状態にある磁石のアッセンブリを有している。図示された実施の形態は円形の配列を表しているが、他の実施の形態では、配列は弧状、線状であってもよく、或は磁石は、反発関係で配置されてもよい。
図5Aに示されるように、トルク制限装置10は、シャフトの磁石アッセンブリ50および取っ手の磁石アッセンブリ52を有している。シャフトの磁石アッセンブリ50は、シャフト18に取着されており、そして磁石22AS、22ANのような少なくとも2つの磁石を有している。特定の例では、シャフトの磁石アッセンブリ50は、シャフトのまわりに交互の円形配列で配置された6つの磁石(22ANが3つおよび22ASが3つ)を有している。取っ手の磁石アッセンブリ52は、磁石22BS、22BNのような少なくとも2つの対応した磁石を有している。特定の例では、取っ手の磁石アッセンブリ52の22BSおよび22BNの少なくとも2つの対応した磁石は、取っ手16に取着されている。器具シャフト18および取っ手16は、導磁性材料から形成されている。これらの材料の使用によれば、磁力線が、完全な磁気回路(「MC」)となることができる。図5Aに示されるように、シャフトの磁石アッセンブリ50における磁石の各々と取っ手の磁石アッセンブリ52の対応する磁石との相互作用が、磁気回路を生じる。この磁気回路は、磁気配列により生じられる磁気回路すべての合計の強さで取っ手16の回転に対するシャフト18の回転を制御する。
エアギャップが、シャフトの磁石アッセンブリ50を取っ手の磁石アッセンブリ52から分離している。シャフトの磁石アッセンブリと取っ手の磁石アッセンブリとの間の磁力を増大するために、このギャップは、有効な形成許容差を仮定して、できるだけ小さく形成されてもよい。特定の例では、シャフトの磁石アッセンブリ50および/または取っ手の磁石アッセンブリ52は、丸くなるように機械加工されてもよい。このように、ギャップは、1インチの数千分の1まで縮小されてもよい。このギャップは、取っ手の磁石アッセンブリ52に対するシャフトの磁石アッセンブリ50の回転を容易にする。このようにして、付与されたトルクが吸引整合状態のままにする磁石の能力を超えるのに応答して、取っ手16は、シャフト18を回転させることなしに回転してもよい。また、取っ手16の回転は、2つの対応する磁石間の磁気回路を分離するか、遮断し、それにより、磁石の相互吸引力を減少させて器具のトルクの限度を生じる。
トルク制限器具10のトルクの限度を調整するために、シャフトの磁石アッセンブリ50は、取っ手の磁石アッセンブリ52に対して軸方向に変位されてもよい。この点では、図14Aおよび図14Bは、本発明の実施の形態による横断面図A-Aを示している。図14Aおよび図14Bには、シャフトの磁石アッセンブリ50を取っ手の磁石アッセンブリ52に対して軸方向に変位させることによりトルクの限度を調整する方法の例が示されている。
図5Bに示されるように、取っ手16を回転させることにより、取っ手の磁石アッセンブリ52がシャフトの磁石アッセンブリ50を付勢して同じ方向に回転させ、それによりシャフト18を回転させる。この点では、シャフトの磁石アッセンブリ50は、取っ手の磁石アッセンブリ52に磁気的に連結され、このように、取っ手16により駆動される。しかしながら、この実施の形態および他の実施の形態では、取っ手16とシャフト18との間の物理的連結が本質的に無くてもよい。取っ手16に加えられたトルクがシャフトに伝達されることができるトルクの最大量を超えるのに応答して、シャフト18は、取っ手16の作用にかかわらず、方向「A」に回転するのを中止してもよい。すなわち、トルクの限度が超えられており、磁気要素の整合が分離されるか或は遮断される。取っ手16が回転し続けるならば、磁石は、次の回路の整合に再整合する。
また、磁石に接触する器具シャフト18および取っ手16の部分は、導磁性の材料から形成されてもよい。これらの材料の使用によれば、磁力線は完全な磁気回路になることができる。特定の例では、適当な導磁性の材料として、タイプ440シリーズのステンレス鋼、シリーズ630/7-4導磁性Aステンレス鋼などのような鋼および誘磁性ステンレス鋼がある。
図6Aは、図2Bの磁気整合構成を使用して作動するトルク制限装置に対して使用するのに適した1対の磁気ディスク60、62の分解図である。図6Aに示されるように、これらの磁気ディスク60、62は、シャフト磁石アッセンブリ50と同様である。一般に、磁気ディスク60、62の磁気配向は、互いに補い合い、磁気ディスク60、62は、反対の極が共通の軸線に沿って向い合っている相互に磁気的吸引関係にある。すなわち、磁気ディスク60、62は、整合されて相対的に極めて近接されると、互いに引きつける。図6Aに示されるように、例えば、回転部品間の摩擦を減少させるために、選択自由なスリップシートまたは分離ディスク64が、磁気ディスク60、62間に配置されてもよい。分離ディスク64としての使用に適した材料としては、摩擦の比較的低い材料、金属などがある。特に、ステンレス鋼、鋼、グラファイト、超高分子のポリエチレン、テフロン(登録商標)などが、分離ディスク64としての使用に適している。磁石を分離し、且つ摩擦の低い移動を許容するためにボールまたはローラベアリングの使用もまた予期される。
図6Bは、図6Aに示される磁気ディスクを利用しているトルク制限装置の破断図である。図6Bに示されるように、このトルク制限装置は、シャフト18に取着され得るボディ65を有している。シャフト18を取着するために、ボディ65は、選択自由として、シャフト18と噛み合うためにソケット66を有している。このソケット66は、これが設けられるなら、車夫と17を新たなまたは異なるシャフトと交換し易くする。
磁気ディスク60は、ボディに取着されており、磁気ディスク62は、取っ手16に取着されている。取っ手16およびボディ65は、回転自由に互いに取着されている。取っ手16を回転させることにより、磁気ディスク62は、同様に磁気ディスク60を付勢して回転させる。作動の際、シャフト18に連結された留め具に対する抵抗力が磁気ディスク60、62間の磁気吸引能力を超えると、取っ手は、磁場の吸引をゆがめて磁気吸引の減少と、留め具12に加えられることが可能なトルクの匹敵した減少とを引き起こす。磁場の分離が起こると、磁石は、次のトルク制限事象のために再整合されることができる。
また、本発明の実施の形態は、多数の磁気ディスク60、62を有してもよい。例えば、任意の適当な数の磁気ディスクが、交互のディスクがシャフト18または取っ手に取着された状態で、トルク制限装置10の軸線に沿って積重ねられてもよい。このようにして、最大のトルクが変化され得る。
従って、図5A、図5B、図6Aおよび図6Bに示される実施の形態は、トルク制限装置10と、シャフト18と、第1の磁石アッセンブリ50と、ハウジング16と、第2の磁石アッセンブリ52とを有している。シャフト18は、留め具12に係合するための遠位端部18Dおよび近位端部18Pを有している。第1の磁石アッセンブリ50は、近位端部18Pに取着されている。第1の磁石アッセンブリ50は、複数の第1の磁石22Aを有している。複数の第1の磁石のうちの各1つは、複数の第1の磁石のうちの他の1つの南側に隣接した北側を有している。ハウジング16は、近位端部18Pに枢着されている。ハウジング16は、付与されたトルクを受けるための外面16Oを有している。第2の磁石アッセンブリ52は、ハウジング16に取着されている。第2の磁石アッセンブリ52は、複数の第2の磁石22Bを有している。複数の第2の磁石のうちの各1つは、複数の第2の磁石のうちの他の1つの南側に隣接した北側を有している。第2の磁石アッセンブリ52の北側および南側は、シャフト16とハウジング16との間の吸引磁力24の配列を発生させるために、第1の磁石アッセンブリ50の夫々の反対の南側および北側とそれぞれ吸引協働整合状態で並置されている。
図7は、図2Bに示される摺動磁石を利用しているトルク制限装置の頂面図である。図7のトルク制限装置の或る要素は、図4Aおよび図4Bのトルク制限装置と同様であり、かくして、簡潔さのために、これらの要素の説明は、ここでは繰り返さない。ギア40A、40Bおよび磁石22A、22Bは、ギア40A、40Bを自由に回転させ、且つ磁石22A、22Bを互いに対して自由に摺動させるようにしてシャフト18に取着されている。図7に示されるように、取っ手16が方向Aに回転することに応答して、ギア40Aおよび40Bは、歯付き領域42A、42Bによりそれぞれ係合されるときに方向Bに回転する。この結果、磁石22A、22Bは、付勢されて(それぞれCおよびC’)で示されるように摺動する。磁石22A、22Bにより発生される吸引磁力は、この摺動移動を阻止し、それにより取っ手16によりシャフト18に加えられた伝達トルクを制限する。トルクの伝達に寄与し得る他の要因としては、磁石材料の種類、サイズ、磁化度、近接、表面、接触摩擦および互いに対する磁石の相対位置などのうちの1つまたはそれ以上がある。これらの要因うちの任意の1つまたはそれ以上を変えることにより、最大トルクが、調整されるか或は制御され得る。取っ手に加えられたトルクが最大トルクを超えると、磁石22A、22Bは、ギア40A、40Bを歯付き領域42A、42Bを通り超えて回転させるのに十分に互いを通り超えて摺動する。歯付き領域42A、42Bを通り超えると、ギア40A、40Bは、もはや、方向Bに回転するように付勢されないが、横方向摺動により磁石22A、22Bを再整合させるために自由に回転し得る。一般に、語「摺動」および「横方向摺動」は、磁石22A、22Bが移動する絶対方向にかかわらず、第2の磁石22Bに対する第1の磁石22Aの移動を指している。
従って、図7に示される実施の形態は、トルク制限装置10と、シャフト18と、ハウジング16と、第1の磁石22A、第2の磁石22Bと、第1のギア40Aと、第2のギア40Bとを有している。シャフト18は、留め具12に係合するための遠位端部18Dおよび近位端部18Pを有している。シャフト18は、回転ベクトルRが遠位端部18Dに向けて整合される回転軸線Xを規定している。ハウジング16は、近位端部18Pに枢着されている。ハウジング16は、外面16Oおよび内面16Iを有している。内面16Iは、ハウジング16の中へ径方向内方に突出している歯を有している少なくとも1つの第1の歯付き領域42Aと、ハウジング16の中へ径方向内方に突出している歯を有している少なくとも1つの第2の歯付き領域42Bとを有している。第1の磁石22Aは、ハウジング16内に配置されている。第1の磁石22Aは、近位端部18Pに取着されている。第1の磁石22Aは、第1の歯付きキャリア44Aを有している。第2の磁石22Bは、第1の磁石22Aと吸引協働整合状態に並置されている。第2の磁石22Bは、第2の歯付きキャリア44Bを有している。第1の磁石22Aは、第2の磁石22Bと、これら両者間の吸引磁力24で整合されている。第1の磁石22Aは、近位端部18Pに枢着されている。第1の磁石22Aは、第1の歯付き領域42Aおよび第1の歯付きキャリア44Aに係合するための歯を有している。外面16Oに加えられる時計方向の外部トルクが、第1の歯付き領域42Aを付勢して第1のギア40Aに係合させて第1のギア40Aを時計方向に回転させる。第1のギア40Aの時計方向の付勢により、第1の磁石22Aを横方向に摺動させて第2の磁石22Bとの整合から外す。第2のギア42Bは、近位端部18Pに枢着されている。第2のギア42Bは、第2の歯付き領域42Bおよび第2の歯付きキャリア44Bに係合するための歯を有している。外面16Oに加えられる時計方向の外部トルクが、第2の歯付き領域42Bを付勢して第2のギア40Bに係合させて第2のギア40Bを時計方向に回転させる。第2のギア(歯付き領域)40Bの時計方向の付勢により、第2の磁石22Bを横方向に摺動させて第1の磁石22Aとの整合から外し、シャフト18に対するハウジング16の回転は、第1の磁石22Aおよび第2の磁石22Bがこれらの間の吸引磁力24を越えることにより互いを通り越して横方向に摺動するまで妨げられる。
図8Aは、図2Bにおけるような摺動磁石配置を利用した他のトルク制限装置の頂面図である。図8Aに示されるように、取っ手16は、これが方向Aに回転されるのに応答してレバー72を方向Bに付勢するように構成された1つまたはそれ以上のバーまたは隆起部(ラグ)70を有している。レバー72の回転により磁石22Bを方向Cに付勢する。この摺動運動は、磁石22A、22B間の吸引磁力により抵抗される。磁石22A、22Bおよびレバー72は、シャフト18に取着されている。このように、摺動に対する磁気抵抗が、回転取っ手16からシャフト18へのトルクの伝達を容易にする。付与されたトルクが磁気抵抗を超えると、磁石22Bは、レバー72が隆起部70の上を通り、かくして磁石22A、22Bを再整合させるのに十分に摺動する。
隆起部70のサイズおよび形状を調整することにより、使用者により認められるような抵抗力が調整され得る。
図8Bは、図8Aによるトルク制限装置の斜視図である。図8Bに示されるように、磁石22Bは、ハウジング74内に取着されてもよい。このハウジング74は、案内スロット(図示せず)内で摺動するように構成された1つまたはそれ以上のタブまたはピン76を有してもよい。磁石22Aを保持するために、トルク制限装置10は、磁石22A(図示せず)を取着するように構成されているクラドル80(明確のために上半部が取除かれている)。
また図8Bに示されるように、レバーは、選択自由として、隆起部70に当接するための丸くされた縁部82を有している。レバー72は、枢軸点84のまわりに回動する。
従って、図8Aおよび図8Bに示される実施の形態は、トルク制限装置10と、シャフト18と、ハウジング16と、第1の磁石22A、第2の磁石22Bと、レバー72を有している。シャフト18は、留め具12に係合するための遠位端部18Dおよび近位端部18Pを有している。シャフト18は、回転ベクトルRが遠位端部18Dに向けて整合される回転軸線Xを規定している。ハウジング16は、近位端部18Pに枢着されている。ハウジング16は、外面16Oおよび内面16Iを有している。内面16Iは、ハウジング16の中へ径方向内方に突出している少なくとも1つのラグ70を有している。第1の磁石22Aは、ハウジング16内に配置されている。第1の磁石22Aは、近位端部18Pに取着されている。第2の磁石22Bは、近位端部18Pに摺動可能に取着されていて、第1の磁石22Aと吸引協働整合状態に並置されている。第2の磁石22Bは、磁石支持表面22BAを有している。第1の磁石22Aは、吸引磁力24で第2の磁石22Bと整合するように付勢される。レバー72は、近位端部18Pに枢着されている。レバー72は、ラグ70に当接当接するラグ支持表面(縁部)82を有している。また、このレバー72は、磁石支持表面22BAに当接する当接アーム72Aを有している。外面16Oに加えられる時計方向の外部トルクが、ラグ70を付勢してラグ支持表面82に当接させ、レバー72を付勢して時計方向に回動させる。アーム72Aは、磁石支持表面22BAに当接し、そしてアーム72の時計方向の付勢に応答して第2の磁石22Bを付勢して第1の磁石22Aとの整合から外し、シャフト18に対するハウジング16の回転は、第1の磁石22Aおよび第2の磁石22Bがそれらの間の磁力24を超えることにより互いを通り越して横方向に摺動するまで妨げられる。
図9Aは、図2Cに示される磁気整合を利用したトルク制限装置の分解図である。図9Aに示されるように、トルク制限装置は、フレーム88および回動ホルダー90を有している。フレーム88は、磁石22Bのような1つまたはそれ以上の磁石を保持するように構成されている。回動ホルダー90は、磁石22Aのような磁気的吸引材料または相補磁石に構成されている。特定の例では、フレーム88は、4つまたはそれ以上の磁石を有してもよく、回動ホルダー90は、合致する数の磁石を有してもよい。
フレーム88および回動ホルダー90は、磁石22A、22Bを協働整合状態に並置するように作動可能である。取っ手16は、フレーム88および回動ホルダー90の上で摺動するように構成されている。組付けられると、取っ手16および回動ホルダー90は、キャップ92により保持され得る。回動ホルダー90は、1対の孔96と合ってそこで回転するように構成された1対のピン94を有している。
図9Bは、図9Aのトルク制限装置の頂面図である。図9Bに示されるように、回動ホルダー90は、取っ手16が方向Aに回転されると、ラグ100に引っ掛けるように構成されたリップ98を有している。
図9Cは、図9Aによる第2の構成におけるトルク制限装置の頂面図である。図9Cに示されるように、方向Aにおける取っ手16の回転により供給される十分なトルクを仮定すると、磁石22A、22Bの磁気吸引が無力にされ、そして回動ホルダー90が、方向Bに変位され得る。磁石22Aが磁石22Bから更に移動すると、磁気吸引が減少する。取っ手16の回転における所定の時点で、ラグ100は、リップ98の上を摺動してリップ98から離脱する。離脱および磁石22A、22Bの磁気吸引に応答して、回動ホルダー90は、図9Bに示される初めの配置に戻らされる。
従って、図9A、図9Bおよび図9Cに示される実施の形態は、トルク制限装置10と、シャフト18と、第1の磁石アッセンブリ(フレーム)88と、ハウジング16と、第2の磁石アッセンブリ(回動ホルダー)90とを有している。シャフト18は、留め具12に係合する遠位端部18Dおよび近位端部18Pを有している。第1の磁石アッセンブリ88は、近位端部18Pに取着されている。第1の磁石アッセンブリ88は、複数の第1の磁石22Aを有している。ハウジング16は、近位端部18Pに枢着されている。ハウジング16は、付与されたトルクを受ける外面16Oを有しており、ハウジング16は、内面16Iを有している。内面16Iは、ハウジング16の中へ径方向内方に突出している少なくとも1つのラグ100を有している。第2の磁石アッセンブリ90は、近位端部18Pに枢着されている。第2の磁石アッセンブリ90は、複数の第2の磁石22Bと、第2の磁石アッセンブリ90が回転する中心である軸線XBと、軸線XBからずれているリップ98とを有している。第2の磁石アッセンブリ90は、第1の磁石アッセンブリ88と、これら両者間に吸引磁力を発生させるように吸引協働整合状態で並置されている。シャフト18に対するハウジング16の回転により、ラグ100を付勢してリップ98に当接させ、第2の磁石アッセンブリ90を第1の磁石アッセンブリ88から離れる方向に回転させて第1の磁石アッセンブリ88との整合から外す。シャフト18に対するハウジング16の回転は、第1の磁石アッセンブリ88および第2の磁石アッセンブリ90がそれらの間の吸引磁力を超えることにより分離するまで妨げられる。
図10は、図2Dのトルク制限装置10の分解図である。図10に示されるように、この実施の形態によるトルク制限装置は、抵抗力を発生させるために磁気反発を利用している。特定の例では、磁石22A、22Bの両方の北極または面は、互いに向い合うように整合されている。トルク制限装置は、シャフト18に取着されているアッセンブリ110を有している。このアッセンブリ110は、磁石22A、22Bを協働整合状態に保持するためにクレードルまたはレース112を有している。一般に、レース112は、磁石22A、22Bを協働整合状態に保持するために任意の適当な配置を有してもよい。また、レース112は、磁石22A、22Bの協働整合を保持しながら、互いに対する磁石22A、22Bの移動を容易にする。更に、アッセンブリ110は、スロット114を有しており、夫々のピン16が、これらのスロット114を通って突出してもよい。ピン116は、磁石22A、22Bをレース112内に取着するように構成されているストッパ117に保持されてもよい。
ピン116は、1つまたはそれ以上のカム118に係合するように構成されている。特定の例では、嵌め合わせ/割り出し式1組のカム118が、アッセンブリ110の上下に配置され、ピンを一体に内方に駆動するように構成されてもよい。取っ手16が回転されると、これらのカム118は、ピン116を内方に付勢する。同様に、この作用は、磁石22A、22Bを互いに向けて付勢する。磁石22A、22Bが接近すると、磁気反発が増大する。従って、カム118の変位または形状を調整することにより、最大トルクが制御され得る。また、最大トルクを調整するために、サイズ、形状、磁性材料、磁化度などの変更が利用されてもよい。
従って、図10に示される実施の形態は、トルク制限装置10と、シャフト18と、ハウジング16と、レース112と、第1の磁石22Aと、第2の磁石22Bとを有している。シャフト18は、留め具12に係合する遠位端部18Dおよび近位端部18Pを有している。シャフト18は、回転ベクトルRが遠位端部18Dに向けて整合される回転軸線Xを規定している。ハウジング16は、近位端部18Pに枢着されている。ハウジング16は、外面16Oおよび内面16Iを有している。内面16Iは、ハウジング16の中へ径方向内方に突出している少なくとも1つのカム118を有している。レース112は、近位端部18Pに取着されている。レース112は、シャフト18に対して直交方向に配向されている。第1の磁石22Aは、レース112内に摺動可能に配置されている。第1の磁石22Aは、カム118に当接する支持表面(ピン)116を有している。第2の磁石22Bは、レース112内に摺動可能に配置されていて、第1の磁石22Aと反発協働整合状態に並置されている。第1の磁石22Aは、シャフト18に対するハウジング16の回転を妨げるために支持表面116をかむ18に押し当てる反発磁力24Rで第2に磁石22Bから反発される。外面16Oに加えられたトルクにより、カム118を付勢して支持表面116に当接させ、且つ第1および第2の磁石22A、22Bをレースの中心に向けて付勢する。シャフト18に対するハウジング16の回転により、支持表面116がカムの変位の全範囲に達し、カムの谷部に戻り、それにより磁石をそれらの遠い位置に戻すときの所定の限度を付与されたトルクが超えるまで、シャフト18を回転させる。
また、図3Aないし図10に示される実施の形態は、トルク制限装置10と、留め具12に係合する第1の端部18Dと、付与されたトルクを受ける第2の端部16と、付与されたトルクが所定の限度未満であるときに、付与されたトルクを第2の端部16から第1の端部18Dへ伝達して第2の端部16と関連して第1の端部18Dを回転させるための磁気トルク制限部材とを有している。
更に、図3Aないし図10に示される実施の形態は、トルク制限装置10と、シャフト18などのようなシャフト手段と、取っ手16などのような取っ手手段と、磁力を発生させるように協働で整合される2つまたはそれ以上の磁気的に活性のサブユニットのような磁気トルク制限手段とを有している。取っ手手段は、付与されたトルクを受ける。磁気トルク制限手段は、シャフト手段および取っ手手段を連結して、取っ手手段に外部から付与されたトルクの量を留め具に伝達されないように磁気的に制限する。磁気トルク制限手段は、付与されたトルクが所定のトルク限度未満になるのに応答して、付与されたトルクを取っ手手段からシャフト手段へ伝達するように構成されている。
従来のトルク測定装置は、付与されたトルクが従来のトルク測定器具に取付けられた指針および目盛により指示される捩りバー設計に基づいている。従来の測定器具は、金属疲労および摩耗およびトルク範囲の変化を受けるので、周期的な調整およびメンテナンスのために戻されることを必要としている。従来の装置は、電子ロードセルトランスデューサーの助けにより校正され、機械的に調整される。これらの装置は、手によって組付けられ、容易に損傷される複雑な精度の高い部品で構成されている。このように、これらの従来の器具は製造したり維持したりするのにコストが高く、高い販売価格を必要としている。
本発明の種々の実施の形態では、トルク感知装置は、相互に引きつけたり、相互に反発したりする2つの磁気要素を有する磁石アッセンブリを有している。このような(有限の)磁石アッセンブリまたは磁気回路の力は一定である。所定の磁気回路の力が一定である場合、変位力または移動または圧力が一定であって、反復可能である。逆の力の付与による回路との干渉により、2つの磁石要素の物理的近接における変位要因を生じる。この変位は、指示され、測定され、記録されることができる。磁力は、本質的に一定であって、不変の値のものである。このように、校正および調整の必要が、減じられるか、或いは除去される。この力は、ガウス計により測定されることができ、或いは磁力より大きい力を加えることにより促成されることができ、このより大きい力は、2つの磁石間の関係の物理的変位の形態でもよい。更に、変位力は、2つの磁石をそれらの共通の軸線に沿って引き離すことにより、或いはこれらの磁石を傾けたり曲げたりして離すことにより磁石をすべり離す形態をとってもよい。
図11は、図2Aの実施形態によるトルク感知装置200の簡単化頂面図である。一般に、トルク測定または感知装置200は、トルクを測定するのに吸引磁場および/または反発磁場を利用している。例えば、トルク感知装置200は、トルク制限装置10により生じられたトルクを感知するように構成されてもよい。図11に示されるように、トルク感知装置200は、磁石22Aに枢着されているカム202を有している。このカム202は、軸線204のまわりに回転し、フォロワー206を磁石22Bに向けて付勢するように構成されている。トルク感知装置200は、更に、カム202に取付けられている掃引アーム208を有している。この掃引アーム208は、指針210に当接するように構成されている。掃引アーム208は、カム202の回転に応答して指針210に対して移動し、従って指針210をゲージ212に沿って回転させるように、構成されている。従って、トルク感知装置200に付与されたトルクは、ゲージ212の沿った指針210の進行に基づいて定められ得る。
図12は、図2Dの実施の形態によるトルク感知装置200の頂面図である。一般に、トルク感知装置200は、互いに対する近接により設定される共通の磁気軸線を通して整合された2つの相互反発性磁石を有している。反発力は、測定されるトルクを超えるように予め定められてもよい。図12に示されるように、磁石22A、22Bは、夫々の北極が協働整合で互いに向かい合って並置されている。カム202は、方向Aに回転されると、フォロワー206を方向Bに付勢するように構成されている。フォロワー206のこの移動により、磁石22A、22Bを互いに向けて付勢し、かくして磁気反発を増大する。指針210は、掃引アーム208の移動に応答して回転され、達成されたトルクのレベルを示す。変更例として、トルクを示すのに、圧力トランスデューサーまたは他のこのような電気機械的センサが使用されてもよい。他の変更例では、磁石ガウス計が、場の波の変化を読み取ってトルクを示してもよい。更に、トルク感知装置200は、任意の適当な荷重センサまたは表示装置を有してもよい。荷重センサまたは表示装置の適当な例としては電力/歪計器歪計器、受動指示計器、電子読取り器、電位差計、LCDディスプレーなどがある。図13に示されるように、トルク制限装置10のような種々のトルク制限器具の取付けに適したアダプタ214が、カムに取付けられている。
他の実施の形態では、トルク感知装置200は、トルク制限装置10に取着されてもよい。この実施の形態では、留め具12に付与されるトルクは、留め具12が図1に示されるように基質14に装着されるときに感知されてもよい。
図14Aおよび図14Bは、第1および第2の夫々のトルク制限構成にあるトルク制限装置10の横断面図A-Aである。一般に、図14Aに示されるように、シャフトの磁石アッセンブリ50は、第1のトルク制限構成にある間、取っ手の磁石アッセンブリ52と整合されている。この整合の結果、トルクの限度は、比較的最大の値にある。一般に、図14Bに示されるように、シャフトの磁石アッセンブリ50は、第2のトルク制限構成にある間、取っ手の磁石アッセンブリ52と比較的最大に不整合にされている。この比較的最大の不整合の結果、トルクの限度は比較的最小の値にある。より詳細には、図示の例では、トルク制限装置10は、5対のシャフトの磁石アッセンブリ50および取っ手の磁石アッセンブリ52を有している。第2のトルク制限構成にあるとき、最も近位のシャフトの磁石アッセンブリ50の本質的に1/2は、取っ手の磁石アッセンブリ52と対になっていなく、最も遠位の取っ手の磁石アッセンブリ52の本質的に1/2は、シャフトの磁石アッセンブリ50と対になっていない。従って、第2のトルク制限構成では、トルク制限装置10のトルクの限度は、トルク制限器具が4対のシャフトの磁石アッセンブリ50および取っ手の磁石アッセンブリ52を有している場合と本質的に同じである。不整合の調整を容易にするために、トルク制限装置10は、スラストベアリング300を有している。このスラストベアリング300は、取っ手の磁石アッセンブリ52に取付けられた調整リング302と、シャフトの磁石アッセンブリ50を軸方向に付勢するように構成されている内側スリーブ304とを有している。調整リング302は、内側スリーブ304とねじで係合する。内側スリーブ304に対して調整リング302を回転させることによって、トルク制限装置10のトルクの限度が調整され得る。設定調整を保持するために、スラストベアリング300は、ねじ孔308にねじで係合する押えねじ306を有している。
本発明の多くの特徴および利点は、詳細な明細書から明らかであり、かくして、添付の請求項により、本発明の精神および範囲内に入る本発明のこのような特徴および利点のすべてを包含することが意図される。更に、当業者には、多くの変更例および変形例が容易に思い浮かぶであろうから、本発明を図示されて説明された正確な構成および作動に限定することは望まれなく、従って、すべての適当な変更例および同等内容が、本発明の範囲内に入るものと分類される。
10…トルク制限装置、12…留め具、14…基質、16…取っ手、18…シャフト、18D…遠位端部、18P…近位端部、20…ヘッド
Claims (21)
- 留め具と係合する第1の端部と、
付与されたトルクを受ける第2の端部と、
付与されたトルクが所定の限度未満であるとき、付与されたトルクを第2の端部から第1の端部へ伝達して第1の端部を第2の端部と関連して回転させるようになっている磁気トルク制限部材と、
を具備しているトルク制限装置。 - 前記磁気トルク制限部材は、更に、協働整合状態で並置された複数の磁気的に活性の材料を備えている、請求項1に記載のトルク制限装置。
- 前記複数の磁気的に活性の材料の協働整合が、前記複数の磁気的に活性の材料の間に磁気回路を発生させる、請求項2に記載のトルク制限装置。
- 留め具に係合する遠位端部および近位端部を有し、時計方向の回転ベクトルが遠位端部に向けて整合される中心である軸線を規定するシャフトと、
前記近位端部に枢着され、外面と、内面とを有するハウジングであって、この内面は、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つの第1のラグと、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つの第2のラグとを少なくとも有しているハウジングと、
このハウジング内に配置されて、前記近位端部に取着され、第1の支持表面を有している第1の磁石と、
第1の磁石と吸引協働整合状態で並置され、第2の支持表面を有し、前記第1の磁石が吸引磁力で引きつけられる第2の磁石と、
前記近位端部に枢着され、前記第1のラグに当接する第1のレバーラグアームと、第1の支持表面に当接する第1のレバー磁石アームとを有している第1のレバーであって、前記外面に付与された時計方向の外部トルクが、第1のラグを付勢して第1のレバーラグアームに当接させ、そして第1のレバーを付勢して時計方向に回動させ、また、第1のレバーラグアームの時計方向の付勢に応答して、第1のレバー磁石アームが第1の支持表面に当接して第1の磁石を第2の磁石から離す第1のレバーと、
前記近位端部に枢着され、第2のラグに当接する第2のレバーラグアームと、第2の支持表面に当接する第2のレバー磁石アームを有している第2のレバーと、を具備しており、前記外面に付与された時計方向の外部トルクが、第2のラグを付勢して第2のレバーラグアームに当接させ、そして第2のレバーを付勢して時計方向に回動させ、第2のレバーラグアームの時計方向の付勢に応答して、第2のレバー磁石アームが第2の支持表面に当接して第2の磁石を第1の磁石から離し、そして第1の磁石および第2の磁石がそれらの間の吸引磁力を超えることによって分離されるまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられるようになっている、トルク制限装置。 - 前記外面は、解剖学的に人間の手と合うように構成されている、請求項4に記載のトルク制限装置。
- 留め具に係合する遠位端部および近位端部を有し、時計方向の回転ベクトルが前記遠位端部に向けて整合される際に沿う回転軸線を規定するシャフトと、
前記近位端部の枢着されているハウジングであって、外面と、内面とを有しているハウジングであって、ハウジングの中へ径方向内方に突出している複数の歯を有する少なくとも1つの第1の歯付き領域およびハウジングの中へ径方向内方に突出している複数の歯を有する少なくとも1つの第2の歯付き領域を有している内面とを有しているハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記近位端部に取着され、第1の歯付きキャリアを有している第1の磁石と、
この第1の磁石と吸引協働整合状態で並置されていて、第2の歯付きキャリアを有し、第1の磁石が吸引磁力で引きつけられるようになっている第2の磁石と、
前記近位端部に枢着されていて、第1の歯付き領域に係合する複数の歯を有している第1のギアであって、前記外面の付与された時計方向の外部トルクが、第1の歯付き領域を付勢して第1のギアに係合させて第1のギアを時計方向に回転させ、また、第1のギアの時計方向の付勢により第1の磁石を付勢して第2の磁石から離すようになっている第1のギアと、
前記近位端部に枢着され、第2の歯付き領域に係合する複数の歯を有している第2のギアと、を具備しており、前記外面の付与された時計方向の外部トルクが、第2の歯付き領域を付勢して第2のギアに係合させ、第2のギアの時計方向の付勢により、第2の磁石を付勢して第1の磁石から離し、そして第1の磁石および第2の磁石が、これらの間の吸引磁力を超えることによって分離されるまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられるようになっている、トルク制限装置。 - 前記第1および第の磁石の協働整合が、前記第1および第の磁石の間に磁気回路を発生させる、請求項6に記載のトルク制限装置。
- 留め具に係合する遠位端部、および近位端部を有しているシャフトと、
前記近位端部に取着され、複数の第1の磁石を有し、これら第1の複数の磁石の各々が、前記複数の第1の磁石の他の1つの南側に隣接した北側を有している第1の磁石アッセンブリと、
前記近位端部に枢着されていて、付与されたトルクを受ける外面を有しているハウジングと、
前記ハウジングに取着され、複数の第2の磁石を有し、これら複数の第2の磁石の各々が、前記複数の第2の磁石の他の1つの南側に隣接した北側を有している第2の磁石アッセンブリとを具備し、前記シャフトとハウジングとの間に吸引磁力配列を発生させるために、第2の磁石アッセンブリの北側および南側の各々が、第1の磁石アッセンブリの夫々の反対の南側および北側とそれぞれ吸引協働整合状態で並置されるようになっている、トルク制限装置。 - 前記シャフトに対するハウジングの回転は、付与されたトルクが吸引磁力と関連された所定の限度を超えるまで妨げられる、請求項8に記載のトルク制限装置。
- 留め具に係合する遠位端部および近位端部を有し、回転ベクトルが遠位端部に向けて整合される際に沿う回転軸線を規定するシャフトと、
前記近位端部に枢着され、外面および内面を有しているハウジングであって、この内面は、ハウジングの中へ径方向内方に突出している複数の歯を有する少なくとも1つの第1の歯付き領域およびハウジングの中へ径方向内方に突出している複数の歯を有する少なくとも1つの第2の歯付き領域を有しているハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記近位端部に取着され、第1の歯付きキャリアを有している第1の磁石と、
この第1の磁石と吸引協働整合状態で並置され、第2の歯付きキャリアを有している第2の磁石であって、第1の磁石が、第2の磁石と、それらの間の吸引磁力で整合されるようになっている第2の磁石と、
前記近位端部に枢着されていて、第1の歯付き領域および第1の歯付きキャリアに係合する複数の歯を有している第1のギアであって、前記外面の付与された時計方向の外部トルクが、第1の歯付き領域を付勢して第1のギアに係合させ、第1のギアを時計方向に回転させ、第1のギアの時計方向の付勢により、第1の磁石を付勢して第2の磁石との整合から外れるように横方向に摺動させるようになっている第1のギアと、
前記近位端部に枢着され、第2の歯付き領域および第2の歯付きキャリアに係合する複数の歯を有している第2のギアと、を具備し、前記外面に付与された時計方向の外部トルクが、第2の歯付き領域を付勢して第2のギアに係合させて第2のギアを時計方向に回転させ、第2のギアの時計方向の付勢により、第2の磁石を付勢して第1の磁石との整合から外れるように横方向に摺動させ、そして第1の磁石および第2の磁石が、それらの間の吸引磁力を超えることによって互いを通り越して横方向に摺動するまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられるようになっている、トルク制限装置。 - 前記吸引磁力は、ハウジングから留め具に伝達され得るトルクの最大量を定める、請求項10に記載のトルク制限装置。
- 留め具に係合する遠位端部および近位端部を有し、回転ベクトルが遠位端部に向けて整合される際に沿う回転軸線を規定するシャフトと、
前記近位端部に枢着され、外面および内面を有しているハウジングであって、この内面が、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つのラグを有しているハウジングと、
このハウジング内に配置され、前記近位端部に取着されている第1の磁石と、
前記近位端部の摺動可能に取着され、且つ第1の磁石と吸引協働整合状態で並置され、磁石支持表面を有している第2の磁石であって、第1の磁石が吸引磁力で第2の磁石との整合に向けて付勢されるようになっている第2の磁石と、
前記近位端部に枢着され、ラグに当接するラグ支持表面と、磁石支持表面に当接するアームとを有しているレバーと、を具備しており、外面に付与された時計方向の外部のトルクが、ラグを付勢してラグ支持表面に当接させ、且つレバーを付勢して時計方向に回動させ、アームが、磁石支持表面に当接し、そしてアームの時計方向の付勢に応答して、第2の磁石を第1の磁石との整合から外れるように付勢し、第1および第2の磁石が、それらの間の吸引磁力を超えることによって互いを通り越して横方向に摺動するまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられるようになっている、トルク制限装置。 - 前記吸引磁力は、ハウジングから留め具に伝達され得るトルクの最大量を定める、請求項12に記載のトルク制限装置。
- 留め具に係合する遠位端部、および近位端部を有しているシャフトと、
前記近位端部に取着されていて、複数の第1の磁石を有している第1の磁石アッセンブリと、 前記近位端部に枢着されていて、付与されたトルクを受ける外面を有しているハウジングであって、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つのラグを有する内面を有しているハウジングと、
前記近位端部に枢着されている第2の磁石アッセンブリと、を具備しており、前記第2の磁石アッセンブリは、複数の第2の磁石と、第2の磁石アッセンブリが回転する中心である軸線と、この軸線からずれたリップとを有しており、前記第2の磁石アッセンブリは、第1の磁石アッセンブリと吸引磁力で吸引協働整合状態で並置されて両者間に吸引磁力を発生させるようになっており、シャフトに対するハウジング回転により、ラグを付勢してリップに当接させ、且つ第2の磁石アッセンブリを第1の磁石アッセンブリから離れる方向に第1の磁石アッセンブリとの整合から外れるように回転させ、第1の磁石アッセンブリおよび第2の磁石アッセンブリがそれらの間の吸引磁力を超えることに応答して分離されるまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられるようになっている、トルク制限装置。 - 前記吸引磁力は、ハウジングから留め具に伝達され得るトルクの最大量を定める、請求項14に記載のトルク制限装置。
- 留め具に係合する遠位端部、および近位端部を有し、回転ベクトルが遠位端部に向けて整合される際に沿う回転軸線を規定するシャフトと、
前記近位端部に枢着され、外面および内面を有しているハウジングであって、この内面は、ハウジングの中へ径方向内方に突出している少なくとも1つのラグを有しているハウジングと、
前記近位端部に取着されていて、前記シャフトに対して直交方向に配向されているレースと、
このレース内に摺動可能に配置され、ラグに当接する支持表面を有している第1の磁石と、
前記レース内に摺動可能に配置され、前記第1の磁石と反発協働整合状態で並置されている第2の磁石とを、具備し、前記第1の磁石は、シャフトに対するハウジングの回転を妨げるように支持表面をラグに押し付ける反発磁力で第2の磁石から反発され、前記外面に付与されたトルクが、ラグを付勢して支持表面に当接させ、且つ第1の磁石を第2の磁石に向けて付勢し、そして、付与されたトルクが所定の限度を超えるまで、シャフトに対するハウジングの回転が妨げられるようになっている、トルク制限装置。 - 前記ハウジングの中へ径方向内方に突出している第2のラグと、
この第2のラグに当接し、そして付与されたトルクに応答して第2の磁石を第1の磁石に向けて付勢する第2に支持表面と、を更に具備している、請求項16に記載のトルク制限装置。 - 留め具に係合するためのシャフト手段と、
付与されたトルクを受けるための取っ手手段と、
前記シャフト手段と取っ手手段とを連結し、そして前記取っ手手段に外部から付与されたトルクの量を、留め具に伝達されないように磁気的に制限する磁気トルク制限手段であって、付与されたトルクが所定のトルクの限度未満になるのに応答して、付与されたトルクを取っ手手段からシャフト手段へ伝達するように構成されている磁気トルク制限手段とを具備しているトルク制限装置。 - 前記磁気トルク制限手段は、付与されたトルクが所定のトルクの限度より大きくなるに応答して前記シャフト手段を前記取っ手手段に対して回転させるように構成されている、請求項18に記載のトルク制限装置。
- 付与されたトルクを受けるためのカムと、
吸引磁力により共に付勢される1対の磁気的に活性の部品を有する磁気的継ぎ手とを具備し、前記カムは、付与されたトルクに応答して前記1対の磁気的に活性の部品を付勢するように構成されている、トルク計。 - 前記磁気的継ぎ手に対するカムの回転に応答して付与されたトルクを指示する指針を更に具備している請求項20に記載のトルク計。
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