(57)【要約】  本発明は、急速な直動式係合および係合解除が可能な直動式ロックセットスクリュー(１０)システムを提供する。さらに詳しく言うと、このシステムは、ネジ付きの外側に拡張可能なセットスクリュー(１０)と拡張部材(１２)とを利用し、これらは、第１の解放ポジションにある間はネジ孔内に容易にねじ込まれ、その後、適所で確実にロックできるように、かつ／または第２の係合ポジションでは二次クランプ力をもたらすように構成されかつ配置されている。このようにして、直動式ファスナーシステムは、アセンブリに回転トルクを加えることなく、複数の構成要素間の、正確で、確実で、再生可能な接続を実現できる。
2007514113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直動係合式ヘッドレスファスナーシステムであって、
中心軸線周りに配置された外面を有する本体部材であって、空隙を有する第１の端部を有し、前記空隙は係合面を有し、この係合面は前記第１の端部付近から内側にテーパーをなすと共に第２の端部に向かって延在し、前記第２の端部がアセンブリに対してクランプ力をもたらすよう構成されたクランプ面を形成している本体部材と、
第１の端部、第２の端部、および中心軸線周りに配された外面を有する拡張部材であって、前記外面は、前記第１の端部から外側にテーパーをなすと共に前記第２の端部に向かって延在しており、前記第１の端部が前記本体部材の空隙内に挿入可能となっている拡張部材と、を具備してなり、
前記拡張部材の前記外面は、前記本体部材の前記係合面に対して同軸的に整列しかつ係合するよう構成されかつ配置されており、
前記拡張部材は、第１の解放ポジションと第２の係合ポジションとの間で前記本体部材の前記係合面に対して直線的に移動可能であり、
前記係合ポジションでは前記テーパー状面が前記本体部材を周方向に拡張させて、前記拡張部材による押圧荷重をもたらし、
前記本体部材外面は内部挟持面を有する孔と係合し、
前記解放ポジションでは前記本体部材外面が周方向に収縮し、これによって前記孔の前記内部挟持面を解放するようになっていることを特徴とする直動係合式ヘッドレスファスナーシステム。
【請求項２】
前記本体部材を所定のポジションでロックするために前記孔の前記内面と係合する前記本体部材外面の前記外面から放射状に突出する手段を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項３】
前記放射状に突出する手段は少なくとも一つの、外側に向かってかつ周方向に延在するリブを具備してなり、前記リブのそれぞれは、前記拡張部材の係合時に二次的クランプ力を付与する、前記孔の前記内部挟持面に対する前記ファスナー本体の同軸上に並んだ状態での直線移動を容易にするための第１の傾斜面を具備してなることを特徴とする請求項２に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項４】
前記少なくとも一つの周方向に延在するリブは第２の斜面を具備してなり、この第２の斜面は、前記孔の前記内部挟持面内への、前記ファスナーの同軸上に整列した直線的な差込みを容易にするようになっていることを特徴とする請求項３に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項５】
前記半径方向に突出する手段は螺旋ネジであることを特徴とする請求項４に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項６】
前記放射状に突出する手段はローレット面を形成していることを特徴とする請求項２に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項７】
前記本体部材の前記第１の端部は少なくとも一つの駆動面を具備してなり、この少なくとも一つの駆動面は、前記本体部材に対して回転力を付与するために駆動具と協働するよう構成されかつ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項８】
前記少なくとも一つの駆動面はスクリュードライバーと協働するよう構成されていることを特徴とする請求項７に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項９】
前記本体部材の前記第１の端部は複数の駆動面を具備してなり、この複数の駆動面は、前記本体部材に回転力を付与するための駆動具と協働するよう構成されかつ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１０】
前記複数の駆動面は六角形工具と協働するよう構成されていることを特徴とする請求項９に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１１】
前記クランプ面は、平先、棒先、半棒先、くぼみ先、丸先、とがり先、あるいはナールド先からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１２】
前記本体部材は金属から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１３】
前記本体部材は高分子材料から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１４】
前記本体部材はゴムから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１５】
前記空隙内の前記係合面は自己ロックテーパーであることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１６】
前記自己ロックテーパーは、MORSE、BROWN & SHARPE、JARNO、AMERICAN NATIONAL STANDARD MACHINE、JACOBSおよびBRITISH STANDARDからなる群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１６に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１７】
前記拡張部材は、この拡張部材の前記第１の端部から軸方向中心線に沿って内部に延在する少なくとも一つの内部孔を具備してなり、前記少なくとも一つの内部孔は、前記拡張部材が前記本体部材に対する前記係合解除ポジションへ直線移動するのに先立って、前記拡張部材を挟持すると共にそれに引張り荷重を加えるよう構成されかつ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１８】
前記内部孔は内部ネジを具備してなることを特徴とする請求項１７に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項１９】
前記拡張部材の前記外面は自己ロックテーパーを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項２０】
前記自己ロックテーパーは、Morse、Brown & Sharpe、Jarno、American National Standard Machine、JacobsおよびBritish Standardからなる群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１９に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【請求項２１】
前記拡張部材の前記外面および前記本体部材の前記内部係合面は、前記解放ポジションにおいて軸方向に整列した嵌合関係を維持するよう構成されかつ配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の直動係合式ファスナーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内部配置型直動式ファスナーシステムに関する。さらに詳しく言うと、内部直線動作型スリーブ部材と組み合わされた外側に拡張可能なセットスクリューを用いた直動係合式セットスクリューシステムに関する。内部スリーブ部材は素早い直線移動係合および係合解除が可能であり、これによって多用途であってかつ振動に効果的に抗し得るファスナーシステムが形成される。このシステムは、本質的に異なるコンポーネントを再生可能に相互接続するのに使用可能である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ファスナーは、二つ以上のコンポーネントを接合あるいは連結してアセンブリを得るのに使用される器具である。製造分野では、組み立てられた製品を得るために、個々のコンポーネントをファスナーと接合することを必要とする多くの組み立てプロセスが存在する。こうしたプロセス(あるコンポーネントを他のコンポーネントに対して固定する必要がある)のほとんどは、現在のとこと、接続用のネジ式ファスナーを用いて実施されている。最も一般的なネジ式ファスナーは、さまざまな名称で、なかでもボルト、スクリュー、ナット、スタッド、ラグスクリュー、およびセットスクリューという名称で呼ばれている。
【０００３】
二つの部品を一つに固定するのにボルトを使用する場合、二つの部品間に加えられる力は概してクランプ荷重と呼ばれる。このクランプ荷重は、ネジ式ファスナーに回転トルク(これは螺旋ネジによって直線運動に変換される)を加えることによって生み出される。この力によって、係合する部品のネジの緊密な接触状態が維持され、そして使用時にファスナーが緩む可能性が低減される。だが、ファスナーが取り付けられる部品が衝撃や振動を受ける場合、時間と共にネジ式ファスナーが緩むことはよく知られている。これは、可動部品を有するかあるいはモーターまたは車両に関連するデバイスにおいて使用されるネジ式ファスナーに特に当てはまる。こうした緩みを阻止するために、ロックファスナー、ロックワッシャ、ナットあるいはボルト内のプラスチックインサート、接着剤、コッターピン、ロックタブ、その他を、ネジ式ファスナーが意図的に緩められるまで、それを適切に保持するために利用できる。こうしたロック機構のほとんどは、ファスナーの頭部とある様式で、あるいはその他の様式で協働する。
【０００４】
だが多くの固定用途においては、たとえば、頭部がボルトを孔に締め込むための距離を制限するような状況、または可動もしくは回転する部品上に突出する頭部が設備または人員を傷付ける可能性がある状況では、頭部を備えた典型的なボルトは使用できない。こうした状況では、通常、セットスクリューがボルトの適所で使用される。ロックワッシャのようなデバイスはヘッドレスファスナーを適所で保持するのには使用できず、それらは特に緩みを生じる傾向がある。セットスクリューの典型的な用途は、シャフトに対するカラーの固定である。この用途では、セットスクリューはカラーのネジ付き孔内で締め付けられ、シャフトの側面に圧力を加える。セットスクリューは、シャフトが回転し始めるたびに衝撃を、そしてシャフトが回転している間は振動を受けるので、たいていは時間の経過と共に緩み、機械メンテナンスの必要性を増大させる。
【０００５】
過去には、部品に対してセットスクリューをロックし、これによってネジが緩むのを抑止する代替方法が採用されたことがある。この方法は、ネジを隠すためのプラスチックまたはエラストマー製インサートを用いて、セットスクリューを部品に対して、かしめることを含み、またセットスクリューのネジ山を部品のネジ山に対して接着するためのネジ山固定接着剤の使用を含む。この方法のそれぞれは、それと関連する固有の問題を抱えている。セットスクリューを部品に対してかしめるには、セットスクリューと部品との間の境界の穿孔を必要とする。この方法は、部品に見苦しい表面を作り出し、しかも何度も固定を繰り返すうちにセットスクリューおよび部品の両方を損傷させる。プラスチック製インサートは、付加的なそしてコストのかかる製造プロセスを必要とし、しかも一度使用すればファスナーを取り替える必要がある。セットスクリューと共に接着物質を使用すると、セットスクリューを損じ、しかも部品のネジ山を詰まらせることがある。
【０００６】
整形外科の分野に関しては、解剖学的欠陥を矯正するために、骨に、アンカー、ピン、ペグ、スクリューあるいはケージを挿入する、さまざまな処置が存在する。関連する整形外科の処置には、たとえば人工関節および歯の形成のような再生が含まれる。こうした処置の全て(骨に器具を固定する必要がある)は、現在のところ、コンポーネント間でのネジ接続を用いて実施されている。たとえば、たいていの背骨矯正に関して、脊椎骨内に有茎スクリューが配置され、これによって三次元的な方向を固定するためのケージまたはプレートが支持される。補助具へのスクリューの接合には、通常、有茎スクリューを介して脊椎骨にトルクを随伴的に付加する必要がある。同様に、顎骨に挿入されたスクリュー状ペグに人工歯を設置するにあたっては、特定の大きさのトルクが歯の取り付け過程で加えられるであろう。その後、トルクを要するファスナーを用いたスクリュー状ペグに対する補助具の取り付けは、骨の中での、事前にトルクが加えられたスクリューの固定状態の完全性に対して有害となることがある。
【０００７】
したがって、従来技術において不足しているのは、費用効率の高い内部配置型直動式固定システム、特に直動係合が可能なロックセットスクリューシステムである。このセットスクリューロックシステムは、たとえば、製造および組み立て効率の改善、効果的で信頼性に優れた性能、耐食性、そしてトルクを加える必要のないロックアセンブリをもたらすといった目的を達成すべきである。本システムは、オリジナル製品の改変を最小限に抑えた既存の製品形態の改良を含む、さまざまな製品の配置に関するパッケージングの柔軟性を伴うべきである。
【０００８】
アセンブリを形成するようコンポーネントを一つに取り付けるための従来型ネジ式ロックファスナーとしては数多くのものが存在する。こうしたファスナーの大半は、ファスナーの端部が孔の端面と当接したときにロックするよう設計されている。たとえば、特許文献１には、円筒形シャンクおよび拡張プラグを備えた２部材型拡張ボルトが開示されている。ファスナーのシャンクが孔内に押し込まれるとき、拡張プラグはファスナーの下端部を拡張し、それを孔壁に対して押し込むよう作用する。ボルトの押し込まれた下端部によって、協働するナットがボルトの上端部に螺着された際に、ボルトの回転が抑止される。この従来型発明の欠点は、ファスナーを簡単に孔から取り出すことができず、しかもボルトはネジ付き孔内で使用するようには設計されていないということである。
【０００９】
特許文献２および特許文献３には、二つの別なロックファスナー構造が開示されている。これらの文献に開示された特許は、ネジ孔と協働するよう構成された、中空の、ネジ付きの、ロックボルトを提案している。ボルトの中空中心部内にはプランジャが存在し、このプランジャはファスナーの中心を通って押し動かすことができ、これによって、ファスナーの下端部を外側に、ネジ孔の側面に対して拡張させるようになっている。これらの発明の欠点は、取り外しが困難であるという点である。その上、それらは、直径が小さく、ボルトの中心を通る精密に機械加工された内腔を必要とする。小さな内腔は機械加工するのが難しく、しかもファスナーを著しくコストの掛かるものとする。
【００１０】
従来においては公知のように、部分的に直動式係合が、そして部分的に回転式係合が可能な、さまざまなファスナーが提供されている。こうしたファスナーは、一般に、ボルト、ナットあるいは他のネジ付き部材のネジと係合するよう設けられた、半径方向内側あるいは外側に付勢された円弧状の部片を特徴とする。ネジ付き部片は、ケーシング内にあるいはシャフト周りに一般に移動可能に設けられ、そして内側あるいは外側に弾性的に付勢される。通常、この機構は、ファスナーの軸線に対して共通の鋭角をなして延在する、軸方向に離間する、半径方向内側に向けられた回転面、たとえば円錐台面を備える。これによって、ファスナーおよびカップリングは、単にネジ付きコンポーネントを一緒に押し込むだけで固定可能であり、その後、ファスナーを回転させることで、最終的な締め付けがなされる。
【００１１】
特許文献４には雄型連結デバイスが開示されており、このものは、雌型連結デバイスの固定ネジに対して急速係合および係合解除可能な、取り外し可能に配されたネジ付き部材を特徴とする。この雄型連結デバイスは、シャフトを取り囲む複数のネジ付き部片を有する柄付きシャフトを具備してなる。スリーブは柄に対して動くよう設けられ、これによって、組み付けられたネジ付き要素の直径が効果的に変わるよう、ネジ付き部片が内側および外側に動くようになっている。
【００１２】
特許文献５には、ネジ付き本体部、弾性拡張プラグおよび保持クサビを備えたネジ式ロックセットスクリューが開示されている。ネジ付き本体部は、その底端部にテーパー状の空隙を有する。拡張プラグおよび保持クサビは整列し、そして本体部の底部の空隙内に差し込まれている。プラグの基部は空隙から外側に延在しており、しかもプラグは、クサビと本体部の保持スロットとの間において圧入嵌めによって適所に保持される。セットスクリューが部品に対して締め付けられたとき、プラグは空隙内に押し込まれる。プラグと空隙との間のロックテーパーによって、プラグは空隙の内面に外向きの力を加えてセットスクリュー本体部を半径方向に拡張させ、これによってセットスクリューを適所に固定する。
【００１３】
従来型の機構は、ロックのためにファスナーが孔の側面と係合することを可能にするが、こうした機構は厚みの小さな部分を広範囲に機械加工する必要があり、しかも困難な機械加工プロセスを要する。これが組み合わされた結果、コストが増大し、そして完成したコンポーネントは脆弱なものとなる。加えて、従来機構の設計は、既存のファスナー製造技術、たとえば冷間成形(非常に高強度でかつ一層信頼性の高いファスナー、ネジローラー、ポインタ、ナットテーパー、スロッタ、シェーバその他が得られることが分かっている製造技術)には向いておらず、製造コストを増大させ、しかもファスナーの強度を低下させる。
【特許文献１】米国特許第2,900,863号明細書
【特許文献２】米国特許第4,411,570号明細書
【特許文献３】米国特許第4,976,577号明細書
【特許文献４】米国特許第5,788,443号明細書
【特許文献５】米国特許第5,244,323号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ゆえに、説明する一実施形態において、本発明は直動式ロックセットスクリューシステムを開示し、このものは、標準的な直径のネジ付きセットスクリューと、素早い直線作動ロック係合および／または係合解除が可能な内部圧縮リング部材とを具備してなる。続いて説明する実施形態において、本発明は直動式ロックセットスクリューを開示し、このものは、止着部材を回転させることを要さずに、本質的に異なる組み上げられたコンポーネントに正確な二次的クランプ力を加えることができる。
【００１５】
本発明は、急速な直動式係合および係合解除が可能な直動式ロックセットスクリューシステムを提供する。さらに詳しく言うと、このシステムは、ネジ付きの外側に拡張可能なセットスクリューと拡張部材とを利用する。これらは、第１の解放ポジションにあるときには、ネジ孔内に容易に螺着するよう構成されかつ配置されており、その後、第２の係合ポジションにおいては、適所で確実にロックでき、かつ／または二次クランプ力を提供できる。
【００１６】
第１の実施形態では、セットスクリュー部材は、標準的なサイズの外ネジ面、ならびに駆動および摩擦面を含む内部空隙を備えるよう構成されかつ配置され、拡張部材は、内ネジ面、ならびにセットスクリュー部材の内部摩擦面に対して形状に関して好ましくは対を成す外部摩擦面を備えるよう構成されかつ配置される。操作時、セットスクリュー体はネジ孔内にねじ込まれ、そして所望のトルクまで締め込まれる。その後、セットスクリュー体は、このセットスクリュー体の上側部分の内部空隙内に上記拡張部材が挿入された状態となるよう、セットスクリューの回転軸線に沿って直動様式で拡張部材を移動させることによって適所でロックされる。これによって、セットスクリュー体を拡張させ、そして内部ネジ孔面を捕らえるようにセットスクリュー体を拡張させるために拡張部材に押圧力を付加するのに円錐台面を利用する。
【００１７】
第２の実施形態においては、セットスクリュー本体部材は、小さな直径のネジ付き面、および駆動ならびに円錐台面を含む内部空隙を備えるよう構成されかつ配置され、拡張部材は、内部ネジ面、およびセットスクリュー本体部材の内円錐台面に対して形状に関して好ましくは対を成す外部円錐台面を備えるよう構成されかつ配置される。操作時、セットスクリュー本体は、このセットスクリューの遠位端部が所望の面に接するまで、ねじ込まれる。拡張部材はセットスクリュー本体の上側部分の空隙内に直動様式で挿入され、これによって円錐台面は、セットスクリュー本体を拡張させるのに、そしてセットスクリューを外側に拡張させるための押圧力を拡張部材に加えるのに役立てられる。セットスクリュー本体が拡張されたとき、螺旋状または環状に傾斜する上記ネジ付き面は協働してセットスクリューを下方に押しやり、これによって、二次クランプ力がコンポーネント間に生じる。
【００１８】
このようにして、本ロックセットスクリューシステムは、複数のコンポーネント間に、正確で、確実で、再生可能な結合をもたらすことができる。この結合はまた、完全なネジ係合を、そしてプラスチック製インサートあるいは接着剤を要さずにロック結合を可能にする。従来型ネジ付きセットスクリューと比べて、二重の円錐台押圧面によって、非常に正確なクランプ荷重を、回転トルクを加えながらあるいはそれを加えずに、組み立てられるコンポーネントに付加することが可能となる。従来設計では、正確に調整されたクランプ荷重をファスナーに加えるためにトルクレンチを必要としていた。セットスクリューの直動式拡張によって、正確なクランプ荷重を実現するための面仕上げ、潤滑およびネジ係合に起因して従来において見られたようなトルク変動が排除される。
【００１９】
したがって、本発明の主たる目的は、予め形成されたサブアセンブリに対して、付随する回転トルクの付加を必要とせずに、複数のコンポーネントを単一のアセンブリへと正確にかつ再生可能に結合できる内部配置型直動式ファスナーシステムを提供することである。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、正確かつ再生可能な直動係合および係合解除が可能なファスナーシステムを提供することである。
【００２１】
本発明のさらに別な目的は、内ネジ面などに、正確にかつ再生可能に直動係合することが可能なファスナーシステムを提供することである。
【００２２】
本発明のその上さらに別な目的は、内部円形斜面などに、正確にかつ再生可能に直動係合することが可能なファスナーシステムを提供することである。
【００２３】
本発明のさらにその他の目的は、自動化された製造および組み立てに適したファスナーシステムを提供することである。
【００２４】
本発明のなおさらなる他の目的は、組み上げられるコンポーネントの間隔を小さなものとすることができ、しかもレンチクリアランスを必要としないファスナーシステムを提供することである。
【００２５】
本発明のさらに他の目的は、それぞれが回転トルクを付加することなく一つに固定されるよう構成された協働する結合コンポーネントを備えた、骨に定着された要素および付随デバイス用の支持要素を有するモジュラー式インプラントに関する直動式ファスナーの利用法を提示することである。
【００２６】
本発明のさらなる目的は、圧力制限要素を備えた医療インプラント用の直動式結合デバイスを提供することである。
【００２７】
本発明の他の目的および利点は、添付図面(これには、本発明のある実施形態が実例として示されている)参照した以下の説明から明らかになるであろう。図面は、本明細書の一部を構成するものであり、しかも本発明の代表的実施形態を含み、かつそのさまざまな目的および特徴を図示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明について好ましい具体的な実施形態に関して説明するが、その精神から逸脱することなく、さまざまな変更、再構成、および置換えが可能であることは、当業者には明白であろう。本発明の範囲は請求項の記載内容によって規定される。
【００２９】
図１および図２に関して、シャフト１４を機械コンポーネント１５内で固定するのに用いられた直動係合式(直線動作係合式)ヘッドレスセットスクリューは、本発明の一般的な利用を示すものである。本発明の直動係合式ヘッドレスセットスクリュー１０は、概して、軸方向に整列した本体部材１１および拡張部材１２を具備してなる。
【００３０】
図３ないし図７に関して、本体部材１１は、第１の端部１８および第２の端部２０を有する、概して円筒形の外面１６を具備してなる。本体部材１１は従来公知の材料から構成でき、これには、スチール、青銅、真ちゅう、銅、アルミニウム、プラスチック、セラミック、あるいはゴム、ならびにそれらの好適な組み合わせが含まれる(ただし、これらに限定されるわけではない)。本体部材１１の第１の端部１８は空隙２２および駆動手段を具備してなる。好ましい実施形態では、空隙２２は係合面２６を具備してなり、この係合面は内側に第１の端部を起点としテーパーをなしており、しかも本体部材１１の第２の端部に向って延在している。好ましい実施形態において係合面は、たとえば、Morse、Brown & Sharpe(Jarno)、American National Standard Machine Taper(Jacobs)、British Standard Tapers等のような全て従来公知の自己保持テーパーを具備してなる。これに代えて、本体部材１１の上側部分２８の周方向の拡張に好適な、従来公知の、自己解放テーパーを使用できる。駆動手段は少なくとも一つの、そして好ましくは複数の駆動面２４を具備してなる。好ましい実施形態では、駆動面２４は標準的な六角レンチ(図示せず)と協働するよう構成されかつ配置されている。だが、ネジ付きファスナーを挿入しかつ取り出すのに好適な、従来公知の、それ以外のスプラインおよびスロットタイプの駆動ソケットを使用することもできることに留意されたい。セットスクリュー本体の第２の端部２０は、クランプ面３０として構成されかつ配置されている(図２)。好ましい実施形態におけるクランプ面３０は平先である。だが、その他のセットスクリュー先(図示せず)、たとえば全て従来公知である棒先、半棒先、くぼみ先、丸先、とがり先、あるいはナールド先が本発明と共に利用できることに留意されたい。本体部材１１は好ましくは、孔の内面と係合するための半径方向に突出する手段を具備してなり、この半径方向に突出する手段は、中心軸線を中心として配置された、外側に向かってかつ周方向に延在するリブ３２(図２)として、ここでは図示している。周方向に延在する各リブ３２は、セットスクリュー部材が孔内に滑り込むことを可能にする第１の斜面３６と、拡張部材１２の係合によってセットスクリュー体１１の半径方向の拡張が生じるときに第２のクランプ力を付与する第２の斜面３８とを備えて構成される。さらなる実施形態では、外側グリップ面はまた、アセンブリを固定するためにセットスクリュー本体１１と孔４０の内面との間に適当なグリップを提供するよう構成された他の面と同様、セットスクリュー本体と協働孔との間のグリップ作用を高めるために、ネジ、ぎざぎざ、スナップリング溝、概ね平滑面、および／またはテーパー、あるいはその適当な組み合わせを含む(ただしそれに限定されない)従来公知のさまざまな面仕上げが施されてもよい。セットスクリュー本体１１の上側部分２８は、この上側部分２８から第２の端部３０に向かって延在する、少なくとも一つの概して垂直なスロット４８を具備してなる。この垂直スロット４８は、拡張部材を本体部材１１の上側部分２８内に挿入した時に生じる半径方向外向きの力を、この本体部材１１の比較的均一な周方向への拡張へと変換するのを促進する。
【００３１】
図４および図８に関して、拡張部材１２は第１の端部４２および第２の端部４４を有する本体４６を具備してなる。円錐台テーパーを有する好ましい実施形態における外面４８は、概して、セットスクリュー本体空隙２２内のテーパーと対をなす。好ましい実施形態では、外面テーパー４８は、たとえば、全てが従来公知のMorse、Brown & Sharpe(Jarno)、American National Standard Machine Taper(Jacobs)、British Standard Tapers等の自己保持テーパーである。これに代えて、セットスクリュー本体１１の上側部分２８を周方向に拡張するのに好適な従来公知の他のテーパーを使用してもよい。拡張部材１２は、セットスクリュー本体１１からの引き抜きのために拡張部材１２をとらえる内腔５０(これは軸方向中心線に沿って上記拡張部材の上記第１の端部から内部に向って延在している)を備えていてもよい。内面はまた、結合の解除すなわち分離のために用いられるレンチ、スクリュードライバーおよび／またはエキストラクタ(図示せず)との係合のためのネジ、ソケットまたはスロット(ただしこれらに限定されない)のような駆動手段を備えていてもよい。これに代えて、拡張部材１２はその第２の端部４４にフランジ５２(図６および図８)を備えていてもよく、このフランジ５２は、結合の解除すなわち分離のために拡張部材１２の第２の端部４４よりも大きな直径を有する。さらに別の実施形態では、上記拡張体の外面は接続手段(図示せず)を備え、これは、孔内への差込みに先立ち、セットスクリュー部材と拡張部材とが相互に噛み合い、同軸状に整列したサブアセンブリとなることを可能にする。好適な接続手段としては、接着剤、一体成形ヒンジなどが挙げられる。
【００３２】
図５および図６を参照すると、有茎スクリューアセンブリ６４の横方向サポート６２内でアライメントロッド６０を固定している直動係合式ヘッドレスセットスクリュー１０が示されており、これは、本発明によって可能となった特別に高さの低い外形構造を示している。
【００３３】
図９を参照すると、本発明の一実施形態に係るアセンブリおよびそれに関する相対移動が示されている。セットスクリュー本体１１は孔６６内に緩くねじ込まれる。セットスクリュー本体１１は初期トルクまで締め込まれる。その後、拡張部材１２の第１の端部４２がセットスクリュー空隙２２内に挿入される。拡張部材１２がこの空隙内へ直線的にさらに進入するとき、セットスクリュー本体１１は周方向に拡張される。セットスクリュー本体１１が拡張するとき、螺旋状あるいは環状に傾斜するネジ付き面は協働してセットスクリューを下方に押し付け、これによってコンポーネント間に二次的クランプ力をもたらす。いったん本体部材１１が拡張され、そしてこの本体部材の外面１６が孔の内面４０と係合すると、望ましくない緩みに抗する接続が形成される。このようにして、ロッキングセットスクリューシステム１０は、複数のコンポーネント間に、正確で、確実で、再生可能な接続をもたらすことができる。この接続はまた、完全ネジ係合およびプラスチックインサートまたは接着剤を必要としないロック接続を可能にする。
【００３４】
別の実施形態では、セットスクリュー本体１１は孔６６内に差し込まれ、所望のトルクまで締め付けられる。拡張部材１２は、セットスクリュー本体の第１の端部１８において空隙２２内に差し込まれる。拡張部材１２が本体空隙２２内に圧入されるとき、この本体は周方向に拡張され、孔６６の壁面に対してセットスクリュー本体１１の外面をロックさせる。いったん本体部材が拡張され、そしてこの本体部材の外面が孔６６の内面と係合すると、望ましくない緩みに抗する接続状態が得られる。
【００３５】
従来型のネジ付きセットスクリューと比べた場合、本発明が使用する二重円錐台押圧面は、極めて正確なクランプ荷重を、回転トルクを与えながらあるいはそれを与えることなく、組み上げられたコンポーネントに加えることを可能にする。セットスクリュー部材本体の直動式拡張は、正確なクランプ荷重を実現するための表面仕上げ、潤滑およびネジ係合に起因する従来技術において見られたようなトルク変動を排除する。
【００３６】
ここで言及した全ての特許および刊行物は、本発明が属する技術分野における当業者のレベルを示すものである。全ての特許および刊行物は、個々の刊行物が、参照によって組み込まれるよう特別にそして個別に示唆されているかのように、参照によって本明細書に同じ程度にまで組み込まれる。
【００３７】
本発明のある形態を図示したが、本発明は本明細書で説明しかつ図示した特定の形態あるいは構造に限定されるものではないことを理解されたい。本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更をなし得ることは当業者には明白であり、本発明は、ここに図示しかつ説明したものに限定されると考えるべきではない。
【００３８】
当業者であれば、上記目的を達成し、かつ本発明に本来備わったものと共に、上述した結果および利点を得るため、本発明が都合よく適合させられることを容易に認識するであろう。ここで説明した実施形態、方法、手順および技術は、好ましい実施形態の目下の代表例であって、例証とすべきものであり、範囲を制限することを意図するものではない。その変更および他の用法は当業者には明白であり、それは本発明の範囲に包含され、しかも特許請求の範囲によって規定される。本発明について特定の好ましい実施形態に関連して説明してきたが、特許請求の範囲に記載された本発明は、そうした特定の実施形態に不適切に限定されるものではないことを理解されたい。当業者には明白である本発明を実施するための上記形態のさまざまな変更例も特許請求の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】コンポーネント内にシャフトを固定するのに利用された本発明の一実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の線１−１に沿った断面図であり、係合状態にある、拡張部材を備えたセットスクリュー本体部材を示している。
【図３】本発明のセットスクリュー本体部材の一実施形態の斜視図である。
【図４】本発明の開拡部材の一実施形態の斜視図である。
【図５】有茎スクリューの横方向サポート内でアライメントロッドを固定するのに利用されている本発明の一実施形態の斜視図である。
【図６】図５に示す実施形態の線２−２に沿った断面図であり、係合状態にある、拡張部材を備えたセットスクリュー本体部材を示している。
【図７】本発明のセットスクリュー本体部材の一実施形態の斜視図である。
【図８】本発明の拡張部材の一実施形態の斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態の一部断面図であり、本発明による組み付け時に二次クランプ力をもたらす相対的移動を示している。
【符号の説明】
【００４０】
１０  セットスクリュー
１１  本体部材
１２  拡張部材
１４  シャフト
１５  機械コンポーネント
１６  外面
１８  第１の端部
２０  第２の端部
２２  空隙
２４  駆動面
２６  係合面
２８  上側部分
３０  クランプ面
３２  リブ
３６  第１の斜面
３８  第２の斜面
４０  孔
４２  第１の端部
４４  第２の端部
４６  本体
４８  スロット
５０  内腔
５２  フランジ
６０  アライメントロッド
６２  横方向サポート
６４  有茎スクリューアセンブリ
６６  孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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