JP6306748B2 - 空回り形体を有する盲面締結具及びシステムのための単体ねじ及び同締結具及びシステムを作製及び使用するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、空回り（free spin）形体を有する盲面締結具及びシステムのための単体ねじ及び同締結具及びシステムを作製及び使用するための方法に関する。

本発明は、盲面締結具及びシステムにおいて、締結具ハウジングの様な補助的構造内に配置される、回転を拘束されてはいるが自由に並進運動できるコレット本体に依拠する改善された盲面締結具及びシステム、また更にはその様な締結具及び同締結具を備えるシステムを作製及び使用するための方法に向けられている。本発明の締結具実施形態は、上述の補助的構造内で少なくとも部分的に並進運動する上述のコレット本体を備えており、そして更に、コレット本体と回転式に係合してコレット本体の回転を以下に記載されている回転防止手段によって実質的に制止することを通じて回転運動を並進運動へ変換するための、捕縛性のねじ山の切られたねじを備えている。

本発明による締結具は、更に、締結システムの駆動工具（例えばエアツール）を締結具から機能的に連結解除し但し物理的には連結解除しない空回り形体又は空回り帯域を備えている。そうすることによって、例えば締結具取り外し作業時に駆動工具を締結具と係合させたとき、駆動工具を連続作動させても、締結具構成要素を望まれずに分離させてしまうこともなければ、先行技術のハードストップブッシング締結具の場合の様に締結具の構成要素への取り返しのつかない害を引き起こすこともなくなる。

本発明の第１の実施形態による締結具組立体の分解斜視図であり、特に、コレット本体（一部破断）、ハウジング本体、ねじ山の切られたねじ、及び保持リング、を描いている。 図１に示されているコレット本体の拡大図である。 図１に示されているコレット本体の部分破断立面図であり、特に、そのコレット本体脚部の断面外形を描いている。 ねじ山の切られたねじ全体が締結具のコレット本体及びハウジング内に在る伸長状態又は公称状態で示されている図１の締結具組立体の斜視図である。 コレット本体がハウジングの中へ並進運動可能に引き込まれてしまいねじ山の切られたねじがコレット本体フィンガを半径方向に変位させた引込状態又は締付状態で示されている図１の締結具組立体の斜視図である。 図１の締結具組立体の部分断面側面図であり、特に、コレット本体のねじ部がねじ山の切られたねじと係合していない空回り状態及と、締結具のハウジング内でのねじ山の切られたねじの近位端の相対位置と、を描いている。 初期軸方向付勢がねじ山の切られたねじへその近位端から加えられ、それによりねじのねじ部がコレット本体のねじ部と係合した後の図４の実施形態を示している。 ねじ山の切られたねじの初期回転後の、コレット本体が最大引込に向けて部分的に並進運動してゆきコレット本体のフィンガが半径方向に一杯まで展開されたところの図６の実施形態を示している。 コレット本体が最大引込まで並進運動してしまった図９の実施形態を示している。 図５及び図６の締結具組立体（及び代わりの実施形態）の諸状態を画像と言葉で表している複合的な説明図である。 図７及び図８の締結具組立体の諸状態を画像と言葉で表している複合的な説明図である。

本発明の様々な実施形態による補助的構造は、各々、その様な構造に又はその様な構造に形成されている内腔の中に見られ望ましくは（単数又は複数の）非円形の形体（例えば、平板状の面、スロット又は溝、ランド部、鍵又は突起、など）として特徴付けられている二部型回転防止手段のうちの一方の部を備えている。各補助的構造は近位端及び遠位端を有しており、遠位端は、それと一体であるにせよ又はそれへ取り付け可能になっているにせよ何れかの外部工作物接触面を含み、また望ましくは、それと一体であるか又はそれへ取り付け可能である二部型並進運動制止手段のうちの一方の部を含んでいる。望ましくは、遠位端の内腔の口は円形であるが、内腔自体の断面外形は異なっていてその軸方向の走り全体に亘って略一貫している。そしてまた、補助的構造の特定の実施形態は、その外面が実質的に円筒形であると特徴付けられていて、引き起こされる可能性のある回転に対抗しそれにより回転防止手段のための機械的接地を提供するための工具インターフェース（例えばレンチを受け入れるための切子面）を備えているのではあるが、その様な形体は、引き起こされる可能性のある回転に対抗するための何れかの手段が実行可能な配設を構成している限りにおいて、本発明の様々な実施形態の有効使用にとって必須ではない。限定するわけではないが便宜上、「ハウジング」という用語及びその同義語が「補助的構造」という語句の代わりに使用されている。

本発明の実施形態によるコレット本体は、各々、望ましくは（単数又は複数の）相補的非円形の形体（例えば、平板状の面、スロット又は溝、ランド部、鍵又は突起、など）として特徴付けられている二部型回転防止手段のもう一方の部を備えており、更に、半径方向に変位可能なフィンガであって各々が望ましくはその外面に工作物把持要素を有しその内面にねじインターフェースを有するフィンガ、を有している遠位端を備えている。各コレット本体は、追加的に、内ねじの切られた部分を望ましくは近位端に又は近位端に隣接して有している中央の軸方向に整列した内腔を画定している。これらのコレット本体の外寸法及び表面幾何学形状は、望ましくはそのコレット本体の近位端に局在する回転防止手段以外の全ての部分がハウジング遠位端を越して並進運動可能に伸長できるような外寸法及び表面幾何学形状である（近位側に局在するコレット本体回転防止手段は、並進運動制止手段のもう一方の部を構成していて、先に説明されている様に並進運動制止手段の片方の部を構成しているハウジングの一部分と軸方向に干渉し合うのが望ましい）。

本発明の様々な実施形態は、更に、各々、ねじ山の切られた部分と近位端と遠位端を有しているねじであってコレット本体のねじ山の切られた部分と螺合式に係合可能であるねじを備えている。追加的に、これらのねじ山の切られたねじは、以下に本発明の組立体実施形態に関して説明されている様に、ハウジングと関連付けられているのが望ましく、例えばハウジングと連係されている又はハウジングと一体に捕縛された状態である。但し先行技術とは違って、ねじ山の切られたねじは、コレット本体のねじ山の切られた部分に回転式に係合も干渉もしないように形成されている合理的に位置の定められた縮小直径部分又はねじの切られていない部分（これ以後は「空回り帯域」）を備えている。空回り帯域は、ねじの近位端に向かって、更に望ましくは遠位端に向かって、延びているねじ部によって軸方向に境界されているが、その様な構成は本発明又はその実施形態の機能性にとって必須というのではなく、ねじ部をコレット本体のねじ部から連結解除できるように近位側に延びているねじ部に隣接して空回り帯域を有していることだけが必須なのである。追加的に、空回り帯域は、更に、ハウジング外にあるのが望ましく、それによりコレット本体の移動量は最大化されハウジングの軸方向長さは最小化されるが、その様な位置付けは本発明又はその実施形態の作動に必須というわけではない。

空回り帯域が両側をねじ山の切られた部分によって境界されていない場合、ねじ山の切られた部分はねじの近位端寄りに存在する一端とねじの遠位端寄りに存在するもう一方の端を有することになる。空回り帯域が両側をねじ山の切られた部分によって境界されている場合、ねじ山の切られた部分は、空回り帯域からねじの近位端まで延びている近位側のねじ山の切られた分節と空回り帯域からねじの遠位端まで延びている遠位側のねじ山の切られた分節を有していると言える。記載の各分節は、更に、近位側及び遠位側に存在する端を備えている。

ねじ山の切られたねじが遠位側のねじ山の切られた分節を含んでいる場合で、その様なねじ山の切られた分節がコレット本体のねじ部と螺合可能に係合するサイズであるとき、２つの利点が実現され、即ち、１つ目の利点は、ねじをコレット本体の近位端の中へ螺合可能に挿入でき、以下に見られる様に本発明の組立体実施形態の作成が著しく簡略化される、ということである。２つ目の利点は、その様なねじ実施形態の製造中に実現されるものであり、即ち、適切にねじの切られたねじを、空回り帯域を有するように丸削り又は研削などによって修正する必要しかなく、他のプロセスは何も必要ない、ということである。とはいえ、ねじの遠位部分は、更に、遠位側のねじ山の切られた分節の完全置換又は部分置換としてブッシング又は他の同等な構造（例えば、ねじ山の切られた部分と略同一外径を有している部分又は帯域）を備えていてもよいし、又は本発明の実施形態の特性から逸脱することなく縮小直径部分の延長部（ねじ山が切られている又は平滑）を備えていてもよい。但し、熟練した実践者なら理解される様に、ねじの遠位部分がその近位部分より小さい直径を有している実施形態では、適切な半径方向展開特性を維持するにはコレット本体のフィンガの遠位端への修正も必要になってくる。

空回り帯域の好適な場所は、様々なパラメータを考慮することによって確定することができる。これらのパラメータをより十分に評価するために、ここでは次の定義を使用したい。先に述べられている様に、各コレット本体は遠位端と近位端とねじ山の切られた部分を有している。ねじ山の切られた部分は、更に、軸方向長さを有している。ここでの使用に際し、コレット本体の遠位端をＣＥｄと称し、コレット本体の近位端をＣＥｐと称し、コレット本体のねじの切られた部分のその遠位端寄り及び近位端寄りをそれぞれＣＴｄ及びＣＴｐと称することとし、コレット本体のねじ山の切られた部分の軸方向長さをＣＴｌと称する。

ねじ山の切られたねじ各々は類似の部分を備えている。ここでの使用に際し、ねじ山の切られたねじの遠位端をＳＥｄと称し、ねじ山の切られたねじの近位端をＳＥｐと称し、ねじ山の切られたねじの、ねじの切られていない部分（空回り帯域）のその遠位端寄り及び近位端寄りをそれぞれＳＦｄ及びＳＦｐと称することとし、空回り帯域の軸方向長さをＳＦｌと称する。ねじのねじ山の切られた部分又は分節に関しては各々が遠位側に存在する端ＳＴｄと近位側に存在する端ＳＴｐ並びに軸方向長さＳＴｌを有している。

先に説明されている空回り帯域の意図される機能は、ＣＥｄがハウジングの遠位端から最大距離にあるときで且つコレット本体のフィンガが半径方向外向きに付勢されていないときに起こるのが望ましい。而して、この構成では、コレット本体のねじ部は、空回り帯域と略合致する（即ち、コレット本体のねじ部は空回り帯域を備えている縮小直径環帯部を占める）。従って、近位側のねじ山の切られた分節のＳＴｄ端とＣＴｐの係合は、連結回転例えば時計回りの回転でのねじ部間に圧縮接触があったときに起こる。反対に、回転が連結方向と逆である場合、例えば反時計周り回転の場合、圧縮接触があっても係合が起こることはない。好適な実施形態では、回転連結は、ねじ山の切られたねじの遠位端がコレット本体のフィンガへの半径方向外向き付勢を確立する直前に起こるように最適化されているのであるが、その様な機能性は本発明の様々な実施形態の作動にとって必須というわけではない。

上記に追加して、多くの締結具実施形態は組立体として特徴付けられている。本発明の組立体実施形態は、締結具の構成要素を一体に、即ちコレット本体とねじの切られたねじとハウジングを一体に保持するものとして特徴付けられている。これらの構成要素を組立体として保持するのに多くの形態が採用され得るが、最も一般的なものは、並進運動制止手段の一方の部を有しているコレット本体であって、ハウジング（コレット本体並進運動制止手段の他方の部を有している）と協働してハウジングからのコレット本体の遠位方向への意図されぬ脱出を防ぐようになっているコレット本体と、捕縛性のねじと、を備えている。

基本的にねじがコレット本体を通って双方向に並進運動することができる限りにおいて、本発明のこれらの組立体実施形態によるねじは、コレット本体のねじ山の切られた部分の内径より大きい外径を有している近位側に位置する頭部分を備えている。これは、ねじが遠位方向にコレット本体のねじ山の切られた部分を越して一杯まで並進運動するのを防止し、又は言い方を変えれば、コレット本体が近位方向にねじのねじ山の切られた部分を越して一杯まで並進運動するのを防ぐ。代替的及び／又は追加的な並進運動制止機能性は、ハウジング内でのねじ山の切られたねじの並進運動を制限することによって達成させることができ、ねじ−コレット本体並進運動がコレット本体の運動に対して分離されるのが有益である。而して、頭部分はねじ並進運動制止手段の一方の部であってハウジング（ねじ並進運動制止手段の他方の部を有している）と協働する部として機能することができ、遠位方向と近位方向の両方に協働するのが望ましい。これに関し、ねじはハウジング内に捕縛された状態であり、ねじが遠位方向に推進されるときはハウジングのその近位端の肩部分によって、また近位方向に推進されるときは取り外し可能な保持リングによって、という具合に捕縛された状態になっている。取り外し可能保持リング（又は、より一般的には保持部材又は保持手段）の使用は、コレット本体及びねじ山の切られたねじを、組立体としてか又は順次式かの何れかで、ハウジングの近位端経由でハウジングの中へ導入すること及びハウジングから取り出すことを可能にさせるが、これらの構成要素の取り出し可能性は本発明にとっての必須考慮事項というわけではない。この配列の成果として、ハウジングが望ましくも協働的にコレット本体の遠位方向への過度な並進運動を防止するとともにねじ頭部がコレット本体の近位方向への過度な並進運動を防止し、更にハウジングが望ましくも協働的にねじ頭部の近位及び遠位両方向への過度な並進運動を防止する。

その様な組立体実施形態の作成は、ねじ並進運動制止手段（近位方向）のハウジング側の部として機能する組立後保持器要素の使用を通じて容易になる。組立体は、コレット本体の遠位端をハウジングの近位端の中へ挿入し、その後、ねじ山の切られたねじのねじ山の切られた遠位端をそれと螺合式に係合させる、というようにして作成されてもよいし、又はその様な係合はハウジングの外で果たされ、次いで組み立て済みの構成要素がハウジングの中へ導入されてもよい。何れの場合も、ねじがハウジング本体から意図せずに分離されるのを防ぐために、リング、カラー、又は他の肩部作成保持器要素が永久的に又は取り外し可能にハウジングと関連付けられることになる。留意すべきこととして、工具インターフェースアダプタも組立体保持器要素として機能することができ、その様な実施形態では、当該要素は、その一方の側の、ねじ山の切られたねじとインターフェースする第１の駆動要素（実施形態に依っては、インターフェースアダプタはねじの頭部分を推進するか又は頭部分に成り代わる）と、締結具組立体へ回転を付与することを意図されている外部の工具とインターフェースする第２の駆動要素と、を備えている。

これらの組立体実施形態の多くでは、ねじ並進運動制止手段は、ねじのハウジングに対する近位並進運動制止限界と遠位並進運動制止限界（例えば、ねじ頭部分及び近位側及び遠位側の並進運動制止手段）の間の軸方向運動を許容するスラスト帯域を含んでいる。この軸方向のあそびを組み入れることによって、コレット本体のねじ部とねじのねじ部の間の係合解除が確立及び確約され、その様な係合解除の判定を容易に確定できるようになる（例えば、組立体を揺すればねじ頭部分がスラスト帯域内を並進運動してはっきりと聴き取れるカチャという音が提供される、圧縮付勢と組み合わせて組立体の連結解除の回転を続行すると対を成すねじ部が互いに乗り上げて聴き取れるカチャっという音が出る、及び／又はねじ頭部分がハウジング近位端により近く目視できる）。

理解しておくべきこととして、ねじ山の切られたねじ上の空回り帯域の場所とねじに関してのスラスト帯域の相対位置（同様にその軸方向変位）は関係付けられていて更には制約されている。具体的には、コレット本体がその最大許容伸長位置にあるときのコレット本体ＣＴｐと係合可能なねじ山の切られたねじＳＴｄの間の最大軸方向距離は、ハウジングの近位並進運動制止手段と遠位並進運動制止手段の間の有効軸方向距離（軸方向あそびに関してのねじ移動距離）より短くなくてはならない。これがそれぞれのねじ部の連結解除及び再連結を保証する。

本特許の解釈上、ここでの使用に際し一例として、原文「ａｒｅａ」の対訳「区域」、「ｂｏｕｎｄａｒｙ」の対訳「境界」、「ｐａｒｔ」の対訳「部」、「ｐｏｒｔｉｏｎ」の対訳「部分」、「ｓｕｒｆａｃｅ」の対訳「面」、「ｚｏｎｅ」の対訳「帯域」という用語及びそれらの同義語、類義語、及び複数形は、説明対象の物品及び／又はプロセスに関して説明上の参照又は目印を提供することを意図している。これらの用語及び同様又は同等の用語は、そういうものとして明確に表明されているか又は幾つかの図面から又は当該用語（類）が使用されている文脈から表面的に明白である場合を除いて、言及されている物品及び／又はプロセスの要素を本質的に限定又は定義することを意図するものでもなければ、限定又は定義すると推論されるべきでもない。

ＣＥｄ コレット本体の遠位端
ＣＥｐ コレット本体の近位端
ＣＴｄ コレット本体のねじ山の切られた部分の遠位端
ＣＴｐ コレット本体のねじ山の切られた部分の近位端
ＣＴｌ コレット本体のねじ山の切られた部分の軸方向長さ
ＳＥｄ ねじの遠位端
ＳＥｐ ねじの近位端
ＳＦｄ ねじの空回り帯域の遠位端
ＳＦｐ ねじの空回り帯域の近位端
ＳＦｌ ねじの空回り帯域の軸方向長さ
ＳＴｄ ねじのねじ山の切られた部分の遠位端
ＳＴｐ ねじのねじ山の切られた部分の近位端
ＳＴｌ ねじのねじ山の切られた部分の軸方向長さ

Claims (14)

1. 内腔及び二部型並進運動防止手段のうちの第１の部を画定している補助的構造と、
   前記補助的構造内腔内で少なくとも部分的に並進運動するコレット本体であって、前記二部型回転防止手段の前記第１の部に作動的に係合する当該二部型回転防止手段の第２の部を有していて、それにより当該コレット本体はコレット本体内腔の一部分内で自由に並進運動するがその中で実質的に回転することは防止される、コレット本体と、
   前記コレット本体と回転式に係合してその回転運動を当該コレット本体の並進運動へ変換するように前記補助的構造内に捕縛的に保持されているねじ山の切られたねじであって、駆動工具によって付与される回転力を受けるための駆動工具インターフェースを含んでいるねじと、
   を備えている片面型締結具において、
   前記ねじが、前記駆動工具を前記コレット本体から機能的に連結解除し但し物理的には連結解除しない空回り形体を備えていることを特徴とする、片面型締結具。
2. 空回り帯域が、コレット本体遠位端が前記補助的構造の遠位端から最大距離にあって且つそのとき複数のコレット本体フィンガが半径方向外向きに付勢されていないというところに画定されている、請求項１に記載の片面型締結具。
3. 管形状円筒コレット本体であって、第１端の複数のコレット本体脚部と、当該管形状組立体の内面の一部分であってコレット本体のねじ山の切られた部分に配置されたねじ部を有する部分と、を有しているコレット本体と、
   近位側のねじ山の切られた分節、遠位側のねじ山の切られた分節、及びそれらの間の空回り区域、を有しているねじ山の切られたねじと、
   保持リングと、
   内腔を有しているハウジング本体であって、当該内腔の中へは、前記ねじ山の切られたねじを一体に係合させた状態の前記管形状円筒本体が挿入され、前記保持リングが当該内腔の中へ挿入されて前記ねじ山の切られたねじと一体の前記管形状円筒コレット本体を保持するようになっている、ハウジングと、
   を備えている締結具組立体。
4. 前記空回り区域は縮小直径区域である、請求項３に記載の締結具組立体。
5. 前記空回り区域はねじ山の切られていない区域である、請求項３に記載の締結具組立体。
6. 前記空回り区域は前記締結具からのエアツールの駆動係合解除を可能にさせる、請求項５に記載の締結具組立体。
7. 前記空回り区域は、前記コレット本体のねじ山の切られた部分と回転可能に係合しない、請求項３に記載の締結具組立体。
8. 前記ねじ山の切られたねじは、前記ハウジング本体へ捕縛的に連結されている、請求項３に記載の締結具組立体。
9. 前記管形状組立体のねじ部を有している前記内面は、第２端に配置されている、請求項３に記載の締結具組立体。
10. 前記締結具組立体は、前記複数のコレット本体脚部が引き込まれているときに空回り状態へ入る、請求項３に締結具組立体。
11. 前記締結具組立体は、前記複数のコレット本体脚部が前記ねじ山の切られたねじの一部分によって掛けられる圧力による動作を通じて伸展されているときに係合の状態へ入る、請求項３に記載の締結具組立体。
12. 前記係合は、軸方向の圧力が前記ハウジング本体へ掛けられることによって引き起こされる、請求項３に記載の締結具組立体。
13. 内腔及び二部型並進運動防止機構のうちの第１の部を画定している補助的構造と、
    前記補助的構造内腔内で少なくとも部分的に並進運動するコレット本体であって、前記二部型回転防止機構の前記第１の部に作動的に係合する当該二部型回転防止機構の第２の部を有し、それにより当該コレット本体はコレット本体内腔の一部分内で自由に並進運動するがその中で実質的に回転することは防止される、コレット本体と、
    前記コレット本体と回転式に係合してその回転運動を当該コレット本体の並進運動へ変換するように前記補助的構造内に捕縛的に保持されているねじ山の切られたねじであって、駆動工具によって付与される回転力を受けるための駆動工具インターフェースを含んでいるねじと、
    を備えている片面型締結具において、
    前記ねじが、前記駆動工具を前記コレット本体から機能的に連結解除し但し物理的には連結解除しない空回り形体を備えていることを特徴とする、片面型締結具。
14. 空回り帯域が、コレット本体遠位端が前記補助的構造の遠位端から最大距離にあって且つそのとき複数のコレット本体フィンガが半径方向外向きに付勢されていないというところに画定されている、請求項１３に記載の片面型締結具。

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