(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項２１】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【０００２】
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。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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）。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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）。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態によるトルク制限装置の斜視図である。
【図２Ａ】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方法を示す図である。
【図２Ｂ】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方法を示す図である。
【図２Ｃ】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方法を示す図である。
【図２Ｄ】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方法を示す図である。
【図３Ａ】図２Ａに概略的に示される磁石の構成による第１の位置におけるトルク制限装置の頂面図である。
【図３Ｂ】図２Ａに概略的に示される磁石の構成による第２の位置におけるトルク制限装置の頂面図である。
【図４Ａ】図２Ａに概略的に示される磁石の構成による第１の位置における他のトルク制限装置の頂面図である。
【図４Ｂ】図２Ａに概略的に示される磁石の構成による第２の位置における他のトルク制限装置の頂面図である。
【図５Ａ】トルク制限装置の頂面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示されるトルク制限装置の斜視図である。
【図６Ａ】トルク制限装置に使用するのに適した１対の磁気ディスクの分解図である。
【図６Ｂ】他のトルク制限装置の破断図である。
【図７】他のトルク制限装置の頂面図である。
【図８Ａ】トルク制限装置の頂面図である。
【図８Ｂ】図８Ａにおけるトルク制限装置の斜視図である。
【図９Ａ】図２Ｃに概略的に示される磁石構成によるトルク制限装置の分解図である。
【図９Ｂ】第１の位置における図９Ａに示されるトルク制限装置の頂面図である。
【図９Ｃ】第２の位置における図９Ａに示されるトルク制限装置の他の頂面図である。
【図１０】他のトルク制限装置の分解図である。
【図１１】トルク感知装置の簡単化頂面図である。
【図１２】他のトルク感知装置の頂面図である。
【図１３】図１２のトルク感知装置の斜視図である。
【図１４Ａ】第１のトルク制限構成におけるトルク制限装置の横断面図である。
【図１４Ｂ】第２のトルク制限構成におけるトルク制限装置の横断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
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
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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