DE19936286C2 - Knochenschraube - Google Patents

Abstract

Es wird eine an sich bekannte Knochenschraube mit einem Gewindeabschnitt (2) und einem Aufnahmeteil (5) zur Aufnahme eines mit der Knochenschraube zu verbindenden Stabes (29) geschaffen. Die Verbindung und Verriegelung der Verbindung zwischen Knochenschraube und Stab erfolgt über eine Außenmutter (13). Damit die Verbindung die notwendige Festigkeit und Dauerhaftigkeit aufweist, weist die Außenmutter (13) im Inneren ein ein vorgegebenes Innenmaß aufweisendes hülsenförmiges Element (17), dessen Außendurchmesser nahezu gleich oder wenig kleiner als der Durchmesser der Bohrung (8) ist, und ein darin angeordnetes Druckelement (23) auf. Das Druckelement (22) weist an seinem dem Grund der Bohrung (8) zugewandten Ende einen ersten Abschnitt (26) auf, dessen Außenmaß größer als das vorgegebene Innenmaß ist und der beim Ausüben von Druck auf den aufzunehmenden Stab (29) eine Aufweitung des Elementes (17) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Knochenschraube nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Knochenschraube ist aus der EP 0 614 649 A1 be­ kannt. Bei dieser ist zum perfekten Verriegeln der Stab-Kno­ chenschrauben-Verbindung eine in die offene Bohrung einzu­ schraubende Sicherungsmutter vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Knochenschraube der ein­ gangs beschriebenen Art zu schaffen, die ohne eine solche In­ nenmutter auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Knochenschraube gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge­ kennzeichnet.

Weitere Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschrei­ bung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine explosionsartige Seitenansicht der Knochen­ schraube;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die Knochenschraube;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Außenmutter in ver­ größertem Maßstab, teilweise geschnitten;

Fig. 4 die Außenmutter in zusammengesetztem Zustand vor der Einwirkung auf einen Stab; und

Fig. 5 die selbe Darstellung nach der Einwirkung auf den Stab.

Die Knochenschraube weist das eigentliche Schraubenelement 1 mit einem Gewindeabschnitt 2 und einem Kopf 3 auf. Der Kopf ist angrenzend an den Gewindeabschnitt kugelsegmentförmig ausgebildet. Koaxial zur Gewindeachse und auf dem dem Gewin­ deabschnitt 2 gegenüberliegenden Ende weist der Kopf eine Ausnehmung 4 zum Ineingriffbringen mit einem Inbusschlüssel auf.

Die Knochenschraube umfaßt ferner ein zylindrisch ausgebilde­ tes Aufnahmeteil 5. Dieses weist an seinem einen Ende eine axialsymmetrisch ausgerichtete erste Bohrung 7 auf, deren Durchmesser größer als der des Gewindeabschnittes 2 und klei­ ner als der des Kopfes 3 ist. Das Aufnahmeteil 5 weist ferner eine koaxiale zweite Bohrung 8 auf, die auf dem der ersten Bohrung 7 gegenüberliegenden Ende offen ist und deren Durch­ messer so groß ist, daß das Schraubenelement 1 durch das of­ fene Ende mit seinem Gewindeabschnitt 2 durch die erste Boh­ rung 7 hindurch und mit dem Kopf 3 bis zum Grund der zweiten Bohrung führbar ist. Zwischen der ersten und der zweiten Boh­ rung ist ein kleiner koaxialer Abschnitt 9 vorgesehen, der unmittelbar an die erste Bohrung angrenzt und zum offenen Be­ reich hin sphärisch ausgebildet ist, wobei der Radius im we­ sentlichen gleich dem Radius des kugelsegmentförmigen Ab­ schnittes des Kopfes 3 ist. Ferner weist das Aufnahmeteil 5 eine zur Mitte des Teiles symmetrisch angeordnete U-förmige Ausnehmung 6 auf, deren Grund zu der ersten Bohrung 7 hin ge­ richtet ist und deren beide Seitenschenkel 30, 31 sich zu dem der ersten Bohrung 7 abgewandten offenen Ende hin erstrecken. Am freien Ende der Schenkel der U-förmigen Ausnehmung ist ein Außengewinde 11 vorgesehen.

Auf der am freien Ende des Kopfes 3 liegenden Seite befindet sich eine Druckscheibe 11, die sich so ausgebildet ist, daß sie auf ihrer dem Kopf 3 zugewandten Seite eine sphärische Absenkung aufweist, deren Radius im wesentlichen gleich dem Radius des kugelsegmentförmigen Abschnittes des Kopfes ist. Der Außendurchmesser der Druckscheibe 11 ist so gewählt, daß diese in den Zylinderabschnitt 12 der zweiten Bohrung 8 eine Gleitbewegung ausführen kann, also in dem Zylinderabschnitt zu dem Kopf hin verschiebbar ist. Die Druckscheibe weist eine koaxiale Bohrung auf, die einen Zugriff zur Ausnehmung 4 er­ möglicht.

Die Knochenschraube umfaßt ferner eine Außenmutter 13, die im weiteren im Detail insbesondere anhand der Fig. 3 bis 5 erläutert wird. Die Außenmutter ist als eine Hutmutter ausge­ bildet und weist einen üblichen seitlichen Gewindeabschnitt 14, der die eigentliche Mutter bildet, und einen an der dem Gewindeabschnitt abgewandten Außenseite des Gewindeabschnit­ tes anschließenden Deckelteil 15 auf. Der Deckelteil ist wie bei einer üblichen Hutmutter ausgebildet, weist aber zusätz­ lich eine konzentrische Bohrung 16 mit einem ersten Durchmes­ ser auf. Es ist ferner eine Hülse 17 vorgesehen, die einen hohlzylinderförmigen Mantel 18 und auf ihrer dem Deckelteil 15 zugewandten Seite einen Boden 19 aufweist. In dem Boden 19 ist eine konzentrische Bohrung 20 mit einem zweiten Durchmes­ ser vorgesehen. Der zweite Durchmesser ist gleich dem ersten Durchmesser der Bohrung 16 oder ein wenig größer. Wie am be­ sten aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist der hohlzylindrische Mantel 18 an seinem dem Boden 19 abgewandten freien Ende auf seiner Innenseite einen Rand 21 auf, der nach außen hin so abgeschrägt ist, daß er die Form eines Kegelstumpfes auf­ weist, wobei der Neigungswinkel der Schräge gegenüber der Zylinderinnenwand etwa 30 bis 60° und vorzugsweise etwa 40° beträgt. Der Außendurchmesser der zylindrischen Hülse 17 ist nahezu gleich dem Durchmesser der zweiten Bohrung 8 und um soviel kleiner als letztere, daß die Hülse gerade ohne Rei­ bung in die zweite Bohrung 8 einführbar ist.

Zusätzlich ist ein Druckelement 22 vorgesehen. Dieses weist einen zweiten Abschnitt 23 auf, der zylindrisch ausgebildet ist. Der Außendurchmesser des Zylinders ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Zylindermantels 18. Er ist so bemessen, daß das Druckelement durch Einführen des zweiten Abschnittes in das Innere des Mantels 18 durch Reibungskraft in diesem gehalten wird. Die Höhe des zweiten Abschnittes in Axialrichtung gesehen ist, wie am besten aus Fig. 4 ersicht­ lich ist, ein wenig kleiner als die entsprechende Länge des zylindrischen Abschnittes 24 des Mantels 18. Die Differenz liegt vorzugsweise im Bereich von 0,25 bis 0,5 Millimeter. Auf der dem Deckelteil zugewandten Seite ist der zweite Ab­ schnitt plan ausgebildet und weist einen konzentrisch ange­ ordneten stiftförmigen Ansatz 25 auf. Der Durchmesser dieses Ansatzes entspricht im wesentlichen dem Durchmesser der Boh­ rung 16 und ist so bemessen, daß der Stift in der Bohrung 16 aufgrund der Reibungskraft in dieser gehalten wird. Auf der dem Deckelteil 15 abgewandten Seite weist der zweite Ab­ schnitt 23 einen daran anschließenden ersten Abschnitt 26 auf. Dieser ist kegelstumpfförmig ausgebildet derart, daß der kleine Innendurchmesser dem Durchmesser des zweiten Abschnit­ tes 23 entspricht und daß der Durchmesser der dem zweiten Ab­ schnitt abgewandten Oberfläche gleich dem Durchmesser des daran anliegenden Teiles des abgeschrägten Randes 21 ist. Der Winkel des Kegelmantels ist vorzugsweise gleich dem Winkel des inneren Randes 21.

In dem in Fig. 4 gezeigten vormontierten Zustand entsteht so zwischen dem Boden 19 der Hülse 17 und der diesem zugewandten Bodenfläche 32 ein spaltförmiger Abstand 28.

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist die Hülse 17 an ihrem dem Deckelteil abgewandten Rand einen sich parallel zur Symmetrieachse der Hülse erstreckenden Schlitz 27 auf, der eine Ausdehnung des freien Randes der Hülse ermöglicht.

Im Betrieb sind zunächst das Schraubenelement 1, das Aufnah­ meteil 5 und die Druckscheibe in der ansich bekannten Weise zusammengesetzt, wie dies am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist. Dann wird der mit der Knochenschraube zu verbindende Stab 29 eingesetzt. Die Außenmutter ist in dem in Fig. 4 er­ sichtlichen Zustand vormontiert, das heißt, das Druckelement 22 ist in die Hülse 17 eingesetzt und zusammen mit dieser da­ durch mit dem Deckelteil 15 verbunden, daß der Ansatz 25 in die Bohrung 16 eingedrückt wird. Die so vormontierte Mutter wird nun auf das Außengewinde des Aufnahmeteils 5 aufge­ schraubt. Dabei liegt der Stab 29 einerseits auf der Druck­ scheibe 11 auf. Andererseits wird er durch das beim Auf­ schrauben mit dem Stab in Kontakt gelangende Druckelement 22 mit Druck beaufschlagt, sobald die Außenmutter 13 die Endpo­ sition nahezu erreicht hat. Beim weiteren Aufschrauben der Außenmutter in die gewünschte Endposition wird das Druckele­ ment 22 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise bis zum Grund der Hülse 17 geschoben, was gleichzeitig zur Folge hat, daß der erste Abschnitt 26 so auf das freie Ende der Hülse 17 einwirkt, daß diese in der in Fig. 5 gezeigten Weise ein we­ nig nach außen gedrückt wird. Dadurch wird erreicht, daß der Mantel 18 mit seiner Außenfläche wiederum eine Kraft auf die freien Schenkel 30, 31 in dem Bereich des Außengewindes 10 so ausüben, daß diese freien Schenkel 30, 31 wiederum den Gewin­ deabschnitt 10 in den das Innengewinde aufweisenden Abschnitt 14 hineindrücken. Dadurch wird eine Verriegelung bewirkt, die ein unbeabsichtigtes Lösen der Außenmutter 13 verhindert.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine sogenannte Polyaxialschraube, bei der das Schrau­ benelement 1 und das Aufnahmeteil 5 winkelmäßig relativ zu­ einander bewegbar sind. In einer abgewandelten Ausführungs­ form sind das Schraubenelement 1 und ein den Stab 29 aufneh­ mendes Aufnahmeteil einstückig miteinander ausgebildet, etwa derart, daß in der in Fig. 2 gezeigte Weise das Aufnahmeteil 5, der Kopf 3 und die Druckscheibe 11 einstückig ausgebildet sind. Die Außenmutter 13 weist in diesem Fall die identische oben beschriebene Form auf. In der Betriebsweise erfolgt die Arretierung der Außenmutter durch Einwirken der Kraft vom Stab 29 auf das Druckelement 22 in der oben beschriebenen Weise, so daß die gleiche Verriegelung erzielt wird.

Claims (10)

1. Knochenschraube mit einem Gewindeabschnitt (2) und einem kopfseitigen zylindrischen Aufnahmeteil (5) für die Aufnahme eines mit der Knochenschraube zu verbindenden Stabes (29), wobei das Aufnahmeteil eine offene Bohrung (8) besitzt und einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei freien, ein Außengewinde (10) besitzenden Schenkeln (30, 31) auf­ weist, und mit einer auf das Außengewinde (10) aufschraubba­ ren Außenmutter (13), dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmutter (13) im Inneren ein ein vorgegebenes Innenmaß aufweisendes hülsenförmiges Element (17), dessen Außendurchmesser nahezu gleich wie oder wenig kleiner als der Durchmesser der Bohrung (8) ist, und ein darin angeordnetes Druckelement (22) aufweist, wobei das Druckelement (22) einen ersten Abschnitt (26) aufweist, dessen Außenmaß größer als das vorgegebene Innenmaß ist und der beim Ausüben von Druck auf den aufnehmenden Stab (29) eine Aufweitung des Elementes (17) bewirkt.

2. Knochenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmutter (13) als Hutmutter mit einem seitlichen Gewindeabschnitt (14) und einem am äußeren Rand desselben vorgesehenen Deckelteil (15) ausgebildet ist, das hülsenför­ mige Element (17) einen bis zu einem Grund reichenden sich in axialer Richtung erstreckenden Innenraum mit einem zylindrischen Abschnitt (24) vorgegebener Länge und das Druckele­ ment (22) einen zweiten Abschnitt (23), dessen axiale Länge kleiner als der Abstand des dem Grund abgewandten Endes des zylindrischen Abschnittes (24) von dem Grund des Innenraumes ist, aufweisen.

3. Knochenschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Element (17) an seinem dem Deckelteil abgewandten Ende einen nach außen konvexen Wandabschnitt (21) aufweist und der erste Abschnitt (26) des Druckelements (22) an diesem anliegt.

4. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (26) kegel­ stumpfförmig ausgebildet ist, wobei die Basis auf der dem Grund der Bohrung zugewandten Seite liegt.

5. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Element (17) und das Druckele­ ment (22) einerseits und das Deckelteil (15) andererseits miteinander verbunden sind.

6. Knochenschraube nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (15) eine konzentrische Bohrung (16) und Element (17) und Druckelement (22) einen auf der Deckelseite her­ vorstehenden konzentrischen Ansatz (25), der in der Bohrung (16) gehalten wird, aufweisen.

7. Knochenschraube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (17) auf seiner dem Deckelteil (15) zugewand­ ten Seite einen Boden mit einer konzentrischen Bohrung (20) aufweist und der Ansatz (25) an dem deckelseitigen Ende des Druckelements (22) vorgesehen ist.

8. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Elementes (17) einen inneren kegelstumpfförmigen Abschnitt (21) aufweist, dessen Neigung im wesentlichen gleich der Neigung des ersten Abschnittes (26) ist.

9. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Element (17) auf seiner dem freien Ende zugewandten Seite wenigstens einen von dem Ende ausgehenden Schlitz (27) aufweist.

10. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Druckelement (22) auf seiner dem Grund der Bohrung zugewandten Seite in axialer Richtung über den seitlichen Gewindeabschnitt hervorsteht.