KR100456009B1

KR100456009B1 - 뼈 나사

Info

Publication number: KR100456009B1
Application number: KR10-2001-7004005A
Authority: KR
Inventors: 루츠 비더만; 위르겐 하름스
Original assignee: 위르겐 하름스; 루츠 비더만
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2004-11-08
Also published as: EP1105057A1; DE19936286A1; DE50000169D1; ATE217505T1; JP2003505184A; KR20010075449A; DE19936286C2; ES2176169T3; US6471705B1; EP1105057B1; JP3549867B2; WO2001008574A1

Abstract

본 발명은 뼈 나사에 관한 것이다. 이 뼈 나사는 나사 부분(2)과, 뼈 나사에 연결될 로드(29)를 수용하기 위한 수용 부재(5)를 포함한다. 외부 너트(13)가 뼈 나사와 로드(29)를 연결하고 그 연결부를 고정시킨다. 그 연결부가 충분한 강성 및 내구성을 가질 수 있도록 하기 위해, 외부 너트(13)의 내측에는, 소정의 내부 치수를 갖는 슬리이브형 부재(17)가 설치되어 있고, 그 슬리이브형 부재(17)의 외경은 수용 부재의 보어(8)의 직경과 거의 같거나 그 보다 약간 작게 되어 있다. 슬리이브형 부재(17)는 압력 부재(22)를 포함한다. 그 압력 부재(22)는 보어(8)의 기부로 향하는 그의 단부에 제1 부분(26)을 가지고 있고, 그 제1 부분(26)의 외부 치수는 상기 소정의 내부 치수보다 크게 되어 있다. 그 제1 부분(26)은 수용된 로드(29)에 압력을 가한 때 슬리이브형 부재(17)가 확장되게 한다.

Description

뼈 나사{Bone screw}

이러한 유형의 뼈 나사가 EP 0 614 649 A호 공보에 공지되어 있고, 여기서는, 로드(rod)와 뼈 나사의 연결부를 완전하게 고정시키기 위해, 개방 보어(bore)내에 나사 결합되는 안전 너트가 제공되어 있다.

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 기재된 바와 같은 뼈 나사에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 뼈 나사의 분해 측면도이다.

도 2는 뼈 나사의 종단면도이다.

도 3은 뼈 나사에 사용되는 외부 너트의 부분 단면 확대 분해도이다.

도 4는 로드에 작용하기 전 예비조립된 상태에 있는 외부 너트를 나타내는 단면도이다.

도 5는 로드에 작용한 후의 외부 너트를 나타내는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 뼈 나사를 나타내는, 도 1에 대응하는 분해 측면도이다.

도 7은 제2 실시예의 뼈 나사의 일부분의 종단면도이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 뼈 나사를 나타내는, 도 1에 대응하는 분해 측면도이다.

도 9는 제3 실시예의 뼈 나사의 일부분의 종단면도이다.

본 발명의 목적은 그러한 내부 너트를 필요로 하지 않는 상기한 유형의 뼈 나사를 제공하는데 있다.

이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 기재된 바와 같은 특징을 가지는 뼈 나사에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 실시형태들이 종속항들에 기재되어 있다.

이하, 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 하기 실시예는 예시적인 목적으로서만 주어졌을 뿐이고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따른 뼈 나사는 나사 부분(2)과 머리 부분(3)을 가지는 실제의 나사 부재(1)를 포함한다. 머리 부분(3)은 나사 부분(2)에 인접하여 있는 구형(球形) 세그먼트(segment) 부분으로서 형성되어 있다. 그 머리 부분(3)에는, 나사 부분(2) 반대쪽의 그의 단부에 나사 부분(2)의 축선과 동축으로 오목부(4)가 형성되어 있다. 그 오목부(4)는 이 나사 부재를 뼈에 박을 때 알렌 키(Allen key)(육각형 소켓 스크루 키)와 같은 나사돌리개를 끼우기 위한 것이다.

또한, 이 뼈 나사는 원통 형상으로 된 수용 부재(5)를 포함한다. 그 수용 부재(5)는 그의 단부들 중 하나에 축대칭의 제1 보어(bore)(7)를 가지고 있고, 그 제1 보어(7)는 나사 부분(2)의 직경보다 크고 머리 부분(3)의 직경보다는 작은 직경을 가지고 있다. 수용 부재(5)는 또한, 제1 보어(7) 반대쪽의 그의 단부에서 개방되어 있는 동축의 제2 보어(8)를 가지고 있고, 그 제2 보어(8)는, 나사 부재(1)의 나사 부분(2)이 개방된 단부를 통과하여 안내되고 나사 부재(1)의 머리 부분(3)이 제2 보어(8)의 바닥까지 안내되도록 하기에 충분히 큰 직경을 가지고 있다. 제1 보어(7)와 제2 보어(8) 사이에는, 제1 보어(7)에 바로 인접하여 동축의 작은 보어 부분(9)이 제공되어 있다. 그 작은 보어 부분(9)은 개방 영역으로 향하는 구면(球面)을 가지고 있고, 그 구면의 반경은 머리 부분(3)의 구형 세그먼트 부분의 반경과 실질적으로 동일하다. 또한, 수용 부재(5)는, 그 수용 부재의 중심에 대하여 대칭으로 배치되고 바닥이 제1 보어(7)로 향하여 있는 U자형 오목부(6)를 가지고 있고, 그 U자형 오목부(6)는 제1 보어(7)로부터 먼 쪽의 개방 단부에 이르는 한 쌍의 측방 다리부(30, 31)들을 가지고 있다. 그 측방 다리부(30, 31)들의 자유 단부에는 외부 나삿니(10)가 형성되어 있다.

머리 부분(3)의 자유 단부에 위치하는 쪽에는, 압력 디스크(11)가 배치된다. 그 압력 디스크(11)는 머리 부분(3)로 향하는 쪽에 구형으로 함몰된 영역을 가지도록 형성되어 있고, 그 구형으로 함몰된 영역의 반경은 머리 부분(3)의 구형 세그먼트 부분의 반경과 실질적으로 동일하다. 압력 디스크(11)의 외경은, 그 압력 디스크(11)가 제2 보어(8)의 원통형 부분(12)내로 미끄럼 운동을 행할 수 있도록, 즉, 그 압력 디스크(11)가 머리 부분(3)으로 향하여 원통형 부분(12)내에서 이동될 수 있도록 선택된다. 압력 디스크(11)는 오목부(4)에의 접근을 허용하는 동축의 보어를 가지고 있다.

이 뼈 나사는 또한, 특히 도 3 내지 도 5를 참조하여 이하에서 더 상세히 설명되는 외부 너트(13)를 포함한다. 이 외부 너트(13)는 캡 너트(cap nut)로서 형성되어 있다. 이 외부 너트(13)는, 실제의 너트를 구성하도록 내부 나삿니를 가진 통상의 나사 부분(14)과, 그 나사 부분(14)으로부터 먼 쪽의 그의 외측에서 그 나사 부분으로부터 연장하는 커버 부분(15)을 가지고 있다. 커버 부분이 통상의 캡 너트에서와 같이 형성되어 있지만, 이 커버 부분(15)은 제1 직경을 가지는 동심의 보어(16)를 추가로 가지고 있다. 또한, 중공의 원통형 재킷(jacket)(18)과 커버 부분(15)로 향하는 쪽에 위치하는 바닥(19)을 가지는 슬리이브(sleeve)형 부재(17)가 제공되어 있다. 바닥(19)에는, 제2 직경을 가지는 동심의 보어(20)가 제공되어 있다. 그 제2 직경은 커버 부분(15)의 보어(16)의 제1 직경과 동일하거나 그 보다 약간 더 크다. 도 3으로부터 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 재킷(18)은 바닥(19)으로부터 먼 쪽으로 향하는 그의 자유 단부에서 내측에 외측으로 경사진 벽 부분(21)을 가지고 있다. 이 벽 부분(21)은 원통의 내벽에 대한 빗면의 경사긱이 약 30°내지 60°, 바람직하게는 약 40°인 원뿔대 형상을 이루도록 외측으로 향하는 빗면을 가지고 있다. 원통형의 슬리이브형 부재(17)의 외경은 수용 부재(5)의 제2 보어(8)의 직경과 거의 동일하고, 그 슬리이브형 부재(17)가 제2 보어(8)내로 마찰없이 삽입될 수 있도록 하는 양만큼만 제2 보어(8)보다 작게 되어 있다.

또한, 원통형 부분(23)을 가지는 압력 부재(22)가 제공되어 있다. 그 원통형 부분(23)의 외경은 원통형 재킷(18)의 내경과 실질적으로 동일하다. 그 외경은 재킷(18)의 내부에의 원통형 부분(23)의 삽입에 의한 마찰력에 의해 압력 부재(22)가 재킷(18)의 내부에 보유되도록 하는 치수로 되어 있다. 도 4로부터 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 축방향으로의 원통형 부분(23)의 높이는 재킷(18)의 원통형 부분(24)의 대응하는 길이보다 약간 작게 되어 있다. 그 차이는 0.25 내지 0.5 mm인 것이 바람직하다. 압력 부재(22)의 원통형 부분(23)은 커버 부분(15)으로 향하는 쪽이 평면 형상으로 형성되어 있고, 동심으로 배치된 핀 형상의 돌출부(25)를 가지고 있다. 이 돌출부(25)의 직경은 보어(16)의 직경에 실질적으로 대응하고, 그 돌출부가 마찰력에 의해 보어(16)내에 보유되도록 하는 치수로 되어 있다. 원통형 부분(23)은 커버 부분(15)으로부터 먼 쪽에, 그로부터 연장하는 제1 부분(26)을 가지고 있다. 그 제1 부분(26)은, 그의 내측의 작은 직경이 원통형 부분(23)의 직경에 대응하고, 원통형 부분(23)으로부터 먼 쪽의 그의 면의 직경이 그 면에 얹히는 경사진 벽 부분(21)의 직경과 동일하도록 된 원뿔대 형상으로 형성되어 있다. 그 원뿔의 포락면의 각도는 경사진 벽 부분(21)의 각도와 동일한 것이 바람직하다.

따라서, 도 4에 도시된 예비조립된 상태에서는, 슬리이브형 부재(17)의 바닥(19)과 그로 향하는 바닥 표면(32) 사이에 간격(28)이 확립된다.

도 3으로부터 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 슬리이브형 부재(17)는, 그의 커버 부분(15)으로부터 먼 쪽에 있는 그의 가장자리로부터 그 슬리이브형 부재의 대칭축에 평행한 방향으로 연장하도록 재킷(18)의 부분에 형성된 슬릿(slit)(27)들을 가지고 있어, 슬리이브형 부재(17)의 자유 단부가 확장 가능하게 된다.

사용 시에는, 도 2로부터 볼 수 있는 바와 같이, 먼저, 나사 부재(1), 수용 부재(5) 및 압력 디스크(11)가 공지의 방식으로 조립된다. 다음에, 뼈 나사와 연결될 로드(rod)(29)가 삽입된다. 외부 너트(13)는 도 4에 도시된 상태로 예비조립되어 있다. 즉, 압력 부재(22)가 슬리이브형 부재(17)내에 삽입되고, 그의 돌출부(25)가 커버 부분(15)의 보어(16)내에 강제로 끼워져 슬리이브형 부재와 함께 커버 부분(15)에 결합되어 있다. 이렇게 예비조립된 외부 너트(13)가 수용 부재(5)의 외부 나삿니(10)에 나사 결합된다. 이때, 압력 디스크(11)상에 얹혀 있는 로드(29)는, 수용 부재(5)의 외부 나삿니(10)에 나사 결합되는 외부 너트(13)가 그의 끝 위치에 거의 도달한 때 로드(29)에 접촉하고 있는 압력 부재(22)에 의해 압력을 받는다. 외부 너트(13)를 소망의 끝 위치로 계속 조임에 따라, 압력 부재(22)가 도 5에 나타낸 바와 같이 슬리이브형 부재(17)의 인접 바닥에 대하여 밀어붙여진다. 그와 동시에, 압력 부재(22)의 제1 부분(26)이 슬리이브형 부재(17)의 자유 단부에 작용하여, 그 자유 단부를 도 5에 나타낸 바와 같이 외측으로 밀어붙인다. 그리하여, 슬리이브형 부재(17)의 재킷(18)이 그의 외측 표면을 통해 수용 부재(5)의 외부 나삿니(10)의 영역에서 측방 다리부(30, 31)들에 힘을 가하여, 측방 다리부(30, 31)들이 외부 나삿니(10)를 내부 나삿니를 가진 나사 부분(14)으로 밀어붙이게 된다. 이것에 의해, 외부 너트(13)의 의도하지 않은 풀림을 방지하는 잠금(locking) 작용이 달성된다.

상기한 실시예에서는, 나사 부재(1)와 수용 부재(5)가 서로에 대하여 각(角)운동할 수 있는, 소위, 다축 나사에 관하여 설명하였다. 변형된 실시예에서는, 나사 부재(1)와, 로드(29)를 수용하는 수용 부재(5)가 단일체로 되어, 예를 들어, 수용 부재(5), 머리 부분(3) 및 압력 디스크(11)가 도 2에 도시한 바와 같이 일체화되어 있다. 이 경우, 외부 너트(13)의 형상은 전술한 것과 동일하다. 사용 시에, 외부 너트의 잠금(locking)이 전술한 바와 같은 방식으로 압력 부재(22)에 작용하는 로드(29)로부터의 힘에 의해 행해져, 동일한 잠금 작용이 달성된다.

도 6 및 도 7에 도시된 제2 실시예는 수용 부재의 구성이 제1 실시예와 다르다. 제1 실시예에서와 같이, 제2 보어가 원통형 부분(12)을 가지고 있다. 제2 실시예에서는, 수용 부재(33)에 있어서, 제1 보어(7) 및 작은 보어 부분(9) 대신에, 원추형으로 테이퍼(taper)진 부분(34)이 원통형 부분(12)에 이어져 있다. 또한, 압력 부재(11) 대신에, 원통형 부분(36)과 그에 인접한 원뿔대 형상 부분(37)을 가지는 압력 부재(35)가 제공되어 있다. 그 원뿔대 형상 부분(37)에 의해 둘러싸인 단부 표면(38)에서, 압력 부재(35)에는, 나사 부재(1)의 머리 부분(3)의 외부 치수와 동일하거나 대략 동일한 치수를 가지는 대략 반구형의 오목부(39)가 형성되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 원뿔대 형상 부분(37)의 벽에는, 단부 표면(38)으로부터 축방향으로 연장하는 슬릿(40)이 형성되어 있다. 원뿔대 형상 부분(37)의 외부 치수는 원통형 부분(36)에 인접한 그의 부분에서의 직경이 그의 자유 단부에서의 직경보다 크도록 선택된다. 동시에, 원뿔대 형상 부분(37)의 경사도는 수용 부재(33)의 테이퍼진 부분(34)의 경사도와 실질적으로 동일하도록 선택된다. 또한, 원통형 부분(36)에 인접한 쪽에서의 원뿔대 형상 부분(37)의 직경은 원통형 부분(36)의 직경과 동일하고 수용 부재(33)의 원통형 부분(12)의 내경과 거의 같거나 그 보다 작게 되어 있다.

사용 시에는, 수용 부재(33)의 테이퍼진 부분(34)의 자유 단부에 의해 형성되는 개방부를 통해 원통형 부분(12)내로 나사 부재(1)의 머리 부분(3)을 밀어 넣은 다음, 그 머리 부분(3)을 단부 표면(38)으로부터 시작하여 압력 부재(35)의 오목부(39)내로 밀어 넣는다. 그 후, 이렇게 하여 압력 부재(35)가 부착된 상태의 나사 부재(1)를 도 7에 나타낸 위치로 이동시킨 다음, 압력 부재(35)의 원뿔대 형상 부분(37)이 수용 부재(33)의 테이퍼진 부분(34)에 꼭 맞게 결합하기에 충분히 멀리 화살표(41)의 방향으로 이동시킨다. 나머지 모든 특징, 특히, 수용 부재(33)의 외부 나삿니(10)는 제1 실시예의 경우와 같고, 본 실시예에서 사용될 수 있는 외부 너트는 도 3 및 도 4에 도시된 실시예의 외부 너트와 동일하다.

사용 시에, 제1 실시예에서와 같이, 로드(29)를 U자형 오목부(6)내에 넣고 외부 너트(13)에 의해 고정시킨다. 원통형 부분(12)의 직경에 대한 외부 너트의 치수는 제1 실시예의 경우와 같다.

도 8 및 도 9에 도시된 제3 실시예에서는, 수용 부재(43)가 한가지 특징을 제외하고는 제2 실시예의 수용 부재(33)와 동일하다. 이 특징에 따르면, 환형 정지구(44)가 수용 부재(43)의 원통형 부분(12)의 자유 단부로부터 소정의 거리에서 그 원통형 부분(12)내에 제공되어 있다.

본 실시예의 압력 부재(45)는 한가지 특징을 제외하고는 제2 실시예의 압력 부재(35)와 모든 특징이 일치한다. 즉, 제2 실시예에서의 비연속적인 슬릿(40) 대신에, 단부 표면(38)에 인접한 단부로부터 반대측 단부에 이르기까지 줄곧 연장하는 슬릿(46)이 제공되어 있다. 그 외에, 압력 부재(45)의 원통형 부분(36) 및 원뿔대 형상 부분(37)의 상대적인 치수들은 수용 부재(43)의 원통형 부분(12) 및 테이퍼진 부분(34)의 내부 치수들과 일치한다.

슬릿(46)의 폭은, 압력 부재(45)가 수용 부재(43)의 테이퍼진 부분(34)의 바닥(47)측으로부터 원통형 부분(12)내로 환형 정지구(44)까지 삽입되기에 충분하게 반경방향으로 압축될 수 있도록 충분히 넓게 선택된다. 원뿔대 형상 부분(37)의 자유 단부에서의 외경은, 그 외경이 정지 위치에서 인접한 벽의 내경만큼 작고 원뿔대 형상 부분(37)의 확장이 가능하고 나사 부재(1)의 머리 부분(3)이 바닥(47)측으로 삽입되고 압력 부재(45)내로 밀어 넣어져 제2 실시예에서와 같은 방식으로 압력 부재(45)에 의해 보유되도록 선택된다. 머리 부분(3)이 압력 부재(45)내로 밀어 넣어진 후, 압력 부재(45)는 제2 실시예에서와 같이 수용 부재(43)의 내부 치수에 대하여 동일한 치수를 갖는다.

사용 시에는, 전술한 실시예들에서와 같이 로드(29)를 U자형 오목부(6)내에 넣는다. 그 다음, 전술한 실시예들에서와 같이 외부 너트를 조여, 수용 부재(43)와 나사 부재(1) 사이의 잠금 작용을 달성한다.

Claims

나사 부분(2)과 머리 부분(3)을 가지는 나사 부재(1)와, 뼈 나사에 연결될 로드(29)를 수용하기 위한 원통형의 수용 부재(5)로서, 외부 나삿니(10)가 형성된 2개의 측방 다리부(30, 31)를 가지는 U자형 단면의 부분과 개방된 보어(8)를 가지고 있는 수용 부재(5), 및 상기 외부 나삿니(10)에 나사 결합될 수 있는 외부 너트(13)를 포함하는 뼈 나사에 있어서,

상기 외부 너트(13)가, 상기 수용 부재(5)의 상기 보어(8)의 직경과 거의 같거나 그 보다 약간 작은 외경과 소정의 내부 치수를 가지는 내측의 슬리이브형 부재(17)와, 그 슬리이브형 부재(17)의 내측에 배치되는 압력 부재(22)를 포함하고, 그 압력 부재(22)는 상기 보어(8)의 바닥으로 향하는 그의 단부에, 상기 수용 부재(5)에 수용된 로드(29)에 압력이 가해질 때 상기 슬리이브형 부재(17)가 확장되게 하는 제1 부분(26)을 가지고 있고, 그 제1 부분(26)의 외부 치수는 상기 슬리이브형 부재(17)의 상기 소정의 내부 치수보다 크게 된 것을 특징으로 하는 뼈 나사.
제 1 항에 있어서, 상기 외부 너트(13)가 커버 부분(15)과 그 커버 부분의 외측 가장자리에 제공된 측면 나사 부분(14)을 가지는 캡 너트로 형성되어 있고, 상기 슬리이브형 부재(17)는 축방향으로 연장하는 소정 길이의 원통형 부분을 가지고 있고, 상기 압력 부재(22)는 상기 원통형 부분의 길이보다 작은 축방향 길이를 가지는 원통형의 제2 부분(23)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 뼈 나사.
제 2 항에 있어서, 상기 슬리이브형 부재(17)는 상기 커버 부분(15)으로부터 먼 쪽으로 향하여 있는 그의 자유 단부에 외측으로 경사진 벽 부분(21)을 가지고 있고, 그 경사진 벽 부분(21)이 상기 압력 부재(22)의 상기 제1 부분(26)에 접하는 것을 특징으로 하는 뼈 나사.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부분(26)은, 상기 보어(8)의 바닥으로 향하는 쪽에 기부(基部)가 위치하는 원뿔대 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 뼈 나사.
제 2 항에 있어서, 상기 슬리이브형 부재(17)가 한쪽에서는 상기 압력 부재(22)와 결합되고, 다른 쪽에서는 상기 커버 부분(15)과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 뼈 나사.
제 5 항에 있어서, 상기 커버 부분(15)이 동심의 보어(16)를 가지고 있고, 상기 압력 부재(22)가 상기 커버 부분(15)으로 향하는 쪽에, 상기 보어(16)내에 보유되는 동심의 돌출부(25)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 뼈 나사.
제 6 항에 있어서, 상기 슬리이브형 부재(17)는 상기 커버 부분(15)으로 향하는 쪽에, 동심의 보어(20)를 가진 바닥(19)을 가지고 있고, 상기 돌출부(25)는 상기 바닥(19)으로 향하는 상기 압력 부재(22)의 단부에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 뼈 나사.
제 4 항에 있어서, 상기 슬리이브형 부재(17)의 자유 단부의 외측으로 경사진 벽 부분(21)에 의해, 상기 압력 부재(22)의 원뿔대 형상의 상기 제1 부분(26)의 경사도와 동일한 경사도를 갖는 원뿔대 형상 부분이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 뼈 나사.
제 1 항에 있어서, 상기 슬리이브형 부재(17)는 그의 자유 단부로부터 시작하여 연장하는 하나 이상의 슬릿(27)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 뼈 나사.
제 2 항에 있어서, 상기 압력 부재(22)는 상기 측면 나사 부분(14)으로부터 축방향으로 돌출하여 있는 것을 특징으로 하는 뼈 나사.