JP2018513319A - 撓み可能なロックを備えたロックファスナ - Google Patents

Abstract

ロック機構を備えたファスナは、バンク特徴を形成するねじ部分およびほぼ平坦な表面を有する細長いボルト部材と、ナット部材と、ワッシャ部材と、ロック部材と、を含む。ナット部材は、ボルト部材のねじ部分と協働するねじ穴と、軸方向スロットを形成する平坦な側面を備えた周囲のエッジと、を有する。ワッシャ部材は、ボルト部材のバンク特徴を補完するバンク部分を備えた中心孔を有し、ねじ部分が中心孔に挿入された場合、ワッシャ部材は、軸方向に移動してボルト部材に対して回転方向に固定される。ワッシャ部材は、ロック部材の歯と互いに噛み合うための半径方向内側を向いた噛合歯を備え、軸方向に突き出た円周壁を有する。

Description

関連出願の相互参照

この出願は、２０１５年４月１７日に出願された米国仮出願第６２／１４８，８４６と、２０１５年７月１６日に出願された米国仮出願第６２／１９３，４３７の優先権を主張するとともに、その利益を受けるものであり、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般的にファスナに関し、特に、ねじ式のファスナのロック機構に関する。

ファスナは、一般的に、ファスナ要素が確実に緩まないようにするための機構を含み、潜在的には、結合された要素は、緩みまたは分離することができる。機構の例は、ねじ穴インサートと、締め付けられると変形するねじ山形状と、を含む。ロックワッシャ、コッタピン、およびロックワイヤのようなファスナ付属物も、一般的にファスナと共に使用され、ファスナ要素が緩むことを防ぐ。ファスナ要素を支えてファスナ要素が緩むことを防ぐために、エポキシのような接着剤材料が塗布されてもよい。機構、ファスナ付属物、および接着剤の例は、DiStacioの米国特許第５，４６０，４６８号、Van der Driftの米国特許第５，５３８，３７８号、およびVan der Driftらの米国特許第５，７１３，７０８号の中で開示されている。これらの米国特許は、参照により本明細書に組み込まれる。従来のファスナ機構、付属物、および接着剤材料は、高温環境または振動する構造などのいくつかの用途には適していない可能性がある。

そのような従来の機構、付属品、および接着材料は、一般的に、それらの意図した目的にとって満足なものであると考えられてきた。しかし、当該技術分野において、改良されたファスナの必要性は未だ存在する。本開示は、この必要についての解決策を提供する。

本発明は、ファスナロック機構に関し、バンク特徴を備えたねじ部分を有する細長いボルト部材と、半径方向内側を向いた噛合歯を備えた円周壁およびボルト部材のバンク特徴を補完するバンク部分を有するワッシャ部材と、立ち上がったばねフィンガおよび環状ボディの半径方向外側の表面上に配置された歯を備えた環状ボディを有するロック部材と、軸方向スロットおよびボルト部材のねじ部分に対応するねじ穴を備えた円周平坦部を有するナット部材と、を含む。ボルト部材のバンク特徴は、ワッシャ部材のバンク部分と協働して、ワッシャ部材をボルト部材に対して回転方向に固定する。ロック部材のばねフィンガは、ナット部材の軸方向スロットと協働して、ロック部材をナット部材に対して回転方向に固定する。ロック部材の歯は、ボルト部材に対して半径方向に移動して、ワッシャ部材の噛合歯と噛み合い、および噛合歯から離れることができる。半径方向外側の位置では、ロック部材の歯は、ワッシャ部材の噛合歯と互いに噛み合い、ロック部材とナット部材とを、ワッシャ部材に対して回転方向に固定する。半径方向内側の位置では、ロック部材の歯は、ワッシャ部材に対して回転することができ、ロック部材とナット部材は、ワッシャ部材とボルト部材に対して回転することができる。

特定の具体例によると、ボルト部材は、平坦部を含む。平坦部は、ボルト部材の長手に沿って軸方向に延びる。ボルト部材のバンク特徴は、平坦部を含む。平坦部は、ボルト部材のねじ部分に半径方向に隣接する。平坦部は、第１平坦部であり、ボルト部材は、１つ以上の第２平坦部を含む。バンク特徴は、第１平坦部と第２平坦部とを含む。第２平坦部は、ボルト部材に沿って軸方向に延びる。第２平坦部は、ボルト部材の第１平坦部と直径方向反対側の側面に配置される。ねじ部分は、ボルト部材の周りに円周方向に延び、第２平坦部と第１平坦部を連結する。

特定の具体例によると、ワッシャ部材は、ワッシャ部材の軸方向の厚さによって分離された対向する軸方向表面を有することもできると考えられる。円周壁は、ワッシャ部材の表面から軸方向に、外縁から延びる。噛合歯は、円周壁の半径方向内側の表面に配置される。噛合歯は、円周壁から円周方向内側に向かって延びる。中央開口部は、ワッシャ部材の軸方向表面間にワッシャ部材の厚さを貫通して延びる。中央開口部は、ボルト部材のバンク特徴を補完するバンク部分を含む。例えば、１つ以上の平坦部は、中央開口部の境界を定める。平坦部は、ボルト部材のバンク特徴に対応する。中央開口部は、中央開口部の境界を定める１つ以上の弓形部を含むことができる。弓形部は、ボルト部材のねじ部分に対応する。中央開口部は、平坦部と弓形部分の両方を含み、応力軽減機構は、平坦部と弓形部との交差部に配置されてもよい。

特定の具体例では、ロック部材は、自由端と固定端とを有するばねフィンガを含む。自由端は、固定端の半径方向内側に配置される。固定端は、ロック部材の環状ボディに接続される。歯とばねフィンガは、互いに円周方向に整列する。ロック部材の環状ボディは、円形、楕円形、正方形、長方形、または任意の適切な形状の軸方向形状を有する。環状ボディは、例えば、ばねフィンガの固定端と自由端との間の位置でばねフィンガに加わる内向きの力に応答して、より丸く（またはより楕円形に）変形する。ばねフィンガは第１ばねフィンガであり、ロック部材は、第１ばねフィンガと反対側で環状ボディに接続された第２ばねフィンガを含む。

特定の具体例によれば、ロック部材は、ロック部材の環状ボディから半径方向外側に向かってそれぞれ延びる第１歯と第２歯を有する。第１歯と第２歯は、互いに円周方向に隣接する。第１歯と第２歯はまた、ばねつまみに円周方向に整列する。第１歯および第２歯は、ロック部材の環状ボディの反対側に配置され、それぞれが他方と反対の方向に半径方向に延びる。第２歯は、ロック部材の第２ばねフィンガと円周方向に整列する。円周方向に隣接する２つ以上の歯は、第１ばねフィンガに整列するとともに、第２ばねフィンガに整列することも考えられる。

特定の具体例によると、ナット部材は、環状凹部を有することも考えられる。環状凹部は、ロック部材の環状ボディの直径よりも小さい直径を有する。ナット部材は、複数の面を備えた外周を有する。ナット部材の複数の面は、ナット部材の周りに延びる六角形の外周を形成する。ナット部材の１つ以上の面は、軸方向スロットを有する。軸方向スロットは、環状凹部と、ナット部材の環状凹部と反対側のナット部材の端部と、の間に延びる。ナット部材は、互いに直径方向に対向する面に配置された軸方向スロットを備えた面を有すると考えられる。

一態様では、ボルト部材のねじ部分とバンク特徴、ワッシャ部材の中央開口部と噛合歯、ロック部材の歯とばねフィンガ、およびナット部材の軸方向スロットは、ロック機構として協働することができる。ロック機構は、ロック位置を有する。ロック位置では、環状ボディ歯、ロック部材の歯を半径方向外側に向けて付勢し、これにより、歯は、ワッシャ部材の噛合歯と互いに噛み合い、ワッシャ部材に対してロック部材を回転方向に固定し、ナット部材がボルト部材から緩むことを防ぐ。ロック機構は、締付位置または解放位置を有する。この位置では、ロック部材の環状ボディは、ロック部材を半径方向内側に向けて付勢し、ロック部材およびナット部材を、ワッシャ部材およびボルト部材に対して回転可能にする。ロック部材は、通常、ロック部材の歯を半径方向外側に向けて付勢する、ばねの予荷重を有することが考えられるとともに、ロック部材のばねフィンガに加えられた力は、ロック部材の歯を半径方向内側に向けて付勢して、ロック機構をロック位置から締付位置または解放位置へと再構成するように動かすことが考えられる。

他の態様では、脊椎固定システムは、上述したようなファスナロック機構とロッドを含む。ロッドは、ボルト部材の中に、かつワッシャ部材の下に、収められる。ナット部材を締め付けると、ワッシャ部材に力が加わり、ボルト部材に対してロッドを付勢すると考えられる。

特定の具体例では、ボルト部材は、ステム部の端部に連結されたヘッド部分を有する。ヘッド部分は、ステム部に対して固定される。ジョイントは、ヘッド部分とステム部との間に挿入され、それによりヘッド部分がステム部に対して移動することができる。ヘッド部分は、円錐形の移動膜（movement envelope）などの中で、ステム部に対して旋回可能である。ヘッド部分は、第１ねじ部分を有し、ステム部は、第２ねじ部分を有する。第１ねじ部分は、ナット部材の穴によって形成された雌ねじ部分に対応する雄ねじ部分である。第２ねじ部分は、ヘッド部材に隣接する端部と、ヘッド部に対向するステム部の端部との間で漸次細くなる。第２ねじ部分は、ボルト部材を椎弓根などの骨構造に収めるのに適切なねじ山を有することが考えられる。

特定の具体例によると、ボルト部材は、チューリップヘッドを含む。チューリップヘッドは、ロッドに収まるようにチューリップヘッドを貫通して延びるスロットを有する。スロットは、中央に配置され、ボルト部材の頂部を横切って延びてもよい。スロットは、横方向に配置され、ボルト部材の側面を横切って延びてもよい。突起（lobes）は、スロットの両側に形成される。突起は、そこに形成されたボルト部材のバンク特徴を有する。突出部は、そこに形成されたボルト部材のねじ部分を有する。考えられる例示的な具体例では、各突起は、ねじ部分とその上に形成されたバンク特徴の両方の部分を有する。

特定の具体例によると、ワッシャ部材は、中央バー部分を含むことも考えられる。中央バー部分は、ワッシャ部材の中央開口部を横切って延び、中央開口部を第１部分と第２部分に分割する。ボルト部材のチューリップヘッドの１つの突起は、中央開口部の第１部分を通って延び、ボルト部材の他の突起は、中央開口部の第２部分を通って延びる。中央バー部分は、ワッシャ部材のバンク部分から延び、中央バー部分がチューリップヘッドのスロットの中に収まると、ワッシャ部材は、チューリップヘッドに対して回転方向に固定される。中央バー部分は、チューリップヘッドのスロットに収まり、ロッドを覆い、ナット部材とロック部材とボルト部材のステムとの間に配置されることが考えられる。

本技術は、現在知られているアプリケーションおよび後に開発されるアプリケーションのためのプロセス、装置、システム、デバイス、方法を含み、これらに限定されない多くの方法で実施され利用されることができる。ここで開示される技術のこれらのおよび他の独自の特徴は、以下の記載および添付の図面からより容易に明らかになるであろう。

開示技術の属する技術分野の当業者が、製造方法および使用方法をより容易に理解できるように、以下の図面を示す。

本開示に従って構成されたファスナデバイスの分解斜視図であり、ファスナデバイスのナット部材と、ワッシャ部材と、ボルト部材を示している。 図１のファスナデバイスの斜視図であり、組み立てられた形態のファスナデバイスを示している。 図１のボルト部材の斜視図であり、ボルト部材の細長いボディと、ねじ部分と、バンク特徴と、を示している。 図１のナット部材の斜視図であり、ナット部材のねじ穴と、環状凹部と、六角形の凹部と、典型的な軸方向のスロットと、を示している。 図１のロック部材の斜視図であり、ロック部材の変形可能なボディと、立ち上がったばねフィンガと、歯と、を示している。 図１のワッシャ部材の斜視図であり、ワッシャ部材の中央開口部と、ワッシャ部材バンク部分と、円周の縁と、円周の縁に対して半径方向内側を向いた半径方向の歯と、を示している。 図１のファスナの斜視図であり、ロック位置にあるファスナとファスナロック機構とを示している。 図１のファスナの斜視図であり、解放位置または締付位置にあるファスナとファスナロック機構とを示している。 本開示に従って構成されたファスナデバイスの他の具体例の分解斜視図であり、本開示に従ったロック機構を含む骨固定システムを示している。 図９のボルト部材の斜視図であり、ボルト部材のステムとチューリップヘッドとを示している。 図９のワッシャ部材の斜視図であり、ワッシャ部材中央の棒部分を示している。 本明細書に記載されたファスナのナット部材とロック部材の具体例の斜視図であり、ばね部材の突起と、ナット部材の軸方向のスロット内の対応する突起ソケットと、を示している。 本明細書に記載されたファスナのナット部材とロック部材の具体例の斜視図であり、ばね部材の突起と、ナット部材の軸方向のスロット内の対応する突起ソケットと、を示している。 本明細書に記載されたファスナのナット部材とロック部材の具体例の斜視図であり、ばね部材の突起と、ナット部材の軸方向スロット内の対応する突起ソケットと、を示している。

本開示は、ねじ式ファスナに関する従来技術の問題の多くを克服する。一般的に、ねじ式ファスナは、手術による移植、産業上の用途、航空宇宙産業上の用途、および建設用途などの、限定的ではないが、様々な用途において、２つ以上の部品を固定的に接続するために使用される。特徴および利益の中でも特に、開示されたファスナデバイスおよびファスナシステムは、迅速かつ簡単な取付けおよび／または取外し、必要なトルクが小さいこと、耐振動性の確保された締付け、および／または見ずに行う（blind）固定用途のための片ねじ手段（single end access）のうちの１つ以上を提供することができる。この利点および本明細書において開示された技術の他の特徴は、本発明の代表的な具体例を示す図面と併せて、以下の特定の好ましい具体例の以下の詳細な説明から、当業者にとってより容易に明らかになるであろう。図面では、同様の参照番号は、同様の構造要素を特定する。

上向き、下向き、左、右、上、下、長さ、高さ、幅、厚さなどの全ての相対的な記載は、図面に関するものであり、限定する趣旨を意味するものではない。さらに、図示された具体例は、特定の具体例の様々な詳細の例示的な特徴を提供するものとして理解することができる。したがって、図の特徴、部品、モジュール、要素、および／または態様は、開示されたファスナアセンブリから実質的に逸脱することなく、別の方法で組み合わせられ、相互接続され、並べられ、分離され、交換され、配置され、および／または再配置されることができる。さらに、部品の形状およびサイズも例示的なものであり、開示された技術に実質的に影響を与えることなくまたは制限することなく、変更することができる。

図１は、全体が参照番号１００によって指定された、本開示に従って構成されたロック機構を備えたファスナを示している。ファスナデバイス１００は、一般的に、細長いボルト部材１１０と、ワッシャ部材１２０と、ロック部材１３０と、ナット部材１４０と、を含む。ボルト部材１１０は、ねじ部分１１４を有する。ねじ部分１１４は、ナット部材に配置された雌ねじに対応する雄ねじを含む。ボルト部材１１０、ワッシャ部材１２０、ロック部材１３０、およびナット部材１４０のうちの１つ以上は、プラスチック、金属、それらの組合せ、または他の適切な材料を含んでもよい。

図２を参照すると、ワッシャ部材１２０は、ボルト部材１１０に対して回転方向に固定され、かつ軸方向に移動することができるように、ねじ部分１１４の周囲に取り付けられる。ロック部材１３０は、ボルト部材１１０のねじ部分１１４の周囲に、ワッシャ部材１２０の軸方向の面に接触して取り付けられる。ナット部材１４０は、ねじ部分１１４上の雄ねじに噛み合う雌ねじを有する。また、ナット部材１４０は、ナット部材１４０がワッシャ部材１２０に接触して取り付けられるように、ボルト部材１１０に軸方向に沿って配置される。ロック部材１３０は、ねじ部分１１４の周囲に取り付けられ、軸方向にワッシャ部材１２０とナット部材１４０との間に挿入される。

図３を参照すると、例示的なボルト部材１１０が示されている。ボルト部材１１０は、ファスナ軸Ａを定義するとともに、示されている例示的な具体例では、ねじ部分１１４の反対側の端部に配置されたヘッド部分１１２を含む。ねじ部分１１４は、バンク特徴１１６を有する。示されている具体例では、バンク特徴１１６は、第１の長手方向に延びた平面１１６Ａと、反対側の第２の長手方向に延びた平面１１６Ｂと、を含む。例えば１つの平面部分、ノッチ、溝、凸部、凹部、突起、スロットおよび／またはそれらの組合せなどの、本開示の範囲内で他のバンク特徴の形状が可能であることが理解されるべきである。このような機構の例は、米国特許出願公開番号２０１４／０３０８０８９ Ａ１に示され、説明されている。その内容は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図４を参照すると、ナット部材１４０が示されている。ナット部材１４０は、雌ねじを備える穴１４２と、環状凹部１４４と、１つ以上のスロット付き円周面１４６と、１つ以上の連続面１４７と、を含む穴１４２は、ナット部材１４０の軸方向反対側の面の間に広がっている。環状凹部１４４は、穴１４２の周りに、ナット部材１４０の工具嵌合面に隣接して円周方向に延びている。１つ以上のスロット付き円周面１４６および１つ以上の連続面１４７は、工具嵌合面を形成する。工具嵌合面は、軸方向には、環状凹部１４４と、ナット部材１４０の、環状凹部１４４と反対側の軸方向の面と、の間に延び、かつ円周方向には、ナット部材１４０の周りに延びている。工具嵌合面は、レンチまたはソケットなどの１つ以上の一般的な工具に対応してもよく、図示されている例示的な具体例では、六角形の外周を形成している。これにより、一般的な手工具を使用して、ナット部材１４０を締め付けまたは緩めることができる。特殊な工具を使用する必要はない。

１つ以上のスロット付き円周面１４６は、軸方向スロット１４８を形成する。軸方向スロット１４８は、環状凹部１４４と環状凹部１４４の反対側のナット部材１４０の軸方向の面との間で、スロット付き円周面１４６に沿って軸方向に延び、かつ、ばねフィンガ１３４（図５）およびばねフィンガ１３６（図５）の幅に対応する円周方向の幅を有する。これにより、ナット部材１４０は、ばねフィンガ１３４の予め加えられた負荷と協力することができ、軸方向スロット１４８が、ファスナ軸Ａ（図３）の周りを回転して整列すると、ばねフィンガ１３４は、軸方向スロット１４８に嵌め込まれる。本開示を考慮して当業者によって理解されるように、ばねフィンガ１３４を軸方向スロット１４８に嵌め込むことにより、ロック部材１３０は、ナット部材１４０に対して回転方向に固定される。

図４に示されている例示的な具体例では、軸方向スロット１４８は、第１軸方向スロットであり、ナット部材１４０は、第２軸方向スロット１４９を含む。第２軸方向スロット１４９は、ナット部材１４０の直径方向に対向する側部に、すなわち、軸Ａに対して第１軸方向スロット１４８の反対側に、スロット付き円周面１４６に実質的に平行なスロット付き面上に配置される。本開示を考慮して当業者によって理解されるように、ナット部材１４０は、１つ、２つ、または３つ以上の軸方向スロットを有することができる。ナット部材１４０上の軸方向スロットの数は、ロック部材１３０の軸方向スロットの数と円周方向位置に対応する。示されている例示的な具体例では、２つの軸方向スロットが示されているが、ナット部材１４０は、意図された用途に適した１つの軸方向スロットまたは３つ以上の軸方向スロットを有することができることが理解されるべきである。

図５を参照すると、ロック部材１３０が示されている。ロック部材１３０は、変形可能な環状ボディ１３２を含む。示されている例示的な具体例では、環状ボディ１３２は、リング様の形状を有する。環状ボディ１３２は、円形、卵形（oval）、楕円形（ellipsoid）、または任意の他の適切な形状であることが考えられ、エラストマーまたはばね鋼などの弾性材料から構成されることが考えられる。１つ以上のばねフィンガ１３４によって加えられる半径方向の力に応答して、環状ボディ１３２は、環状ボディ１３２に加えられる半径方向の力の量およびロック部材１３０のばね定数に応じて、ほぼ丸くなる。

ばねフィンガ１３４は、環状ボディ１３２から立ち上がり、固定端１３４Ａと自由端１３４Ｂとの間に延びている。固定端１３４Ａは、環状ボディ１３２に接続している。ばねフィンガ１３４は、固定端１３４Ａから半径方向内側に向かって延び、自由端１３４Ｂは、固定端１３４Ａの半径方向内側に配置される。示されている例示的な具体例では、ばねフィンガ１３４は第１ばねフィンガであり、ロック部材１３０は第２ばねフィンガ１３６を含む。第２ばねフィンガ１３６は、第１ばねフィンガつまみ１３４と同様のものであり、更に、第２ばねフィンガ１３６が、ロック部材１３０の第１ばねフィンガ１３４と直径方向に対向する側部上の第１ばねフィンガ１３４に対向するように環状ボディ１３２に接続される。

歯１３８は、ロック部材１３０の半径方向外側表面上に配置され、ばねフィンガ１３４に対して円周方向に整列している。歯１３８は、ロック面１３８Ｂとスライド面１３８Ａとを含み、これらはワッシャ部材１２０（図４）のロック面とスライド面とに対応する。これにより、工具、例えば工具１０（図８）が、ばねフィンガ１３４にスライド可能に嵌合することができ、それによって、ワッシャ部材１２０の噛合歯１２６に対して歯１３８を半径方向に変位させることができる。示されている例示的な具体例では、歯１３８は、複数の歯の１つであり、第２歯１３９は、第２ばねフィンガ１３６に円周方向に隣接する環状ボディ１３２の直径方向反対側に配置される。第１歯１３８および／または第２歯１３９は、それぞれ、環状ボディ１３２の半径方向外側表面の周りに配置された複数の円周方向に隣接する歯のうちの１つであり、ロック部材１３０をワッシャ部材１２０（図６）に対して回転方向に固定することができる。

図６を参照すると、ワッシャ部材１２０が示されている。ワッシャ部材１２０は、第１軸方向面１２９と反対側の第２軸方向面１２３との間に延びる中心孔１２１を有する。第１軸方向面１２９は、第２軸方向面１２３から、ワッシャ部材１２０の軸方向厚さＴだけ分離されている。中心孔１２１は、ボルト部材１１０（図３）のバンク特徴１１６を補完する複数のバンク部分によって境界が定められている。示されている例示的な具体例では、複数のバンク部分は、一対の弓形部と、複数の応力軽減機構と、によって結合された一対の平坦部を含む。この点に関して、中心孔１２１は、中心孔１２１の境界を定める第１平坦部１２４Ａと、第２平坦部１２４Ｂと、を含む。第１弓形部１２４Ｃは、第１平坦部１２４Ａと第２平坦部１２４Ｂとの間に延びている。第２弓形部１２４Ｄは、第１弓形部１２４Ｃに対向し、第１平坦部１２４Ａの反対側の端部と第２平坦部１２４Ｂの反対側の端部との間に延びている。応力軽減機構１２５は、それぞれの平坦部分と弓形部が互いに交差する中心孔１２１の角に形成される。本開示の範囲内で他のバンク部分も考えられることが理解される。

円周壁１２７は、ワッシャ部材１２０の周囲に、第１軸方向面１２９から軸方向に延びている。円周壁１２７は、複数の噛合歯１２６を有する。噛合歯１２６は、円周壁１２７の半径方向内面の周りに分布し、円周壁１２７から、中心孔１２１に向かって、半径方向内向きに延びている。示されている例示的な具体例では、噛合歯１２６は、円周壁１２７に対して実質的に直交するロック面１２６Ａと、円周壁１２７に対して斜めであるスライド面１２６Ｂと、を含む。

図７および図８を参照すると、組み立てられた形態のファスナ１００が示されている。図７は、ロック位置にあるロック機構１０２を備えたファスナ１００を示している。図８は、締付位置または解放位置にあるロック機構１０２を備えたファスナ１００を示している。図７に示されているロック位置では、ワッシャ部材１２０、ロック部材１３０、およびナット部材１４０は、それぞれ、ボルト部材１１０に対して軸方向と回転方向の両方が固定される。図８に示されている締付位置または解放位置では、ロック部材１３０およびナット部材１４０は、共に、ボルト部材１１０に対して回転的に自由である。理解されるように、ボルト部材１１０に対するナット部材１４０の回転は、ナット部材１４０をボルト部材１１０に対して軸方向に変位させ、ボルト部材１１０に対するワッシャ部材１２０とロック部材１３０の対応する軸方向変位を可能にする。

図７に示されているように、ロック機構１０２がロック位置にあるとき、ばねフィンガ１３４の固定端１３４Ａは、ロック位置の半径方向オフセットＰ１を取る。固定位置の半径方向オフセットＰ１では、変形可能な環状ボディ１３２は、ばねフィンガ１３４に対応する円周方向位置で、半径方向外側に向けて付勢される。環状ボディ１３２をばねフィンガ１３４に対応する位置で半径方向外側に向けて付勢すると、ロック部材１３０の歯１３８が、ワッシャ部材１２０の噛合歯１２６に対して押し付けられる。その結果、ロック部材の歯のロック面１３８Ａが、噛合歯１２６の対応するロック面１２６Ａと同一平面上に整列して重なり合う円周方向配置で、ロック部材１３０は、ワッシャ部材１２０に対して回転方向に固定される。

図７に更に示されているように、ロック機構１０２がロック位置にある場合、ばねフィンガ１３４の自由端１３４Ｂは、軸方向スロット１４８内に収まる。軸方向スロット１４８内にばねフィンガ１３４の自由端１３４Ｂを収めると、ロック部材１３０は、ナット部材１４０と共に、回転方向に固定される。ロック部材１３０をナット部材１４０に対して回転方向に固定すると、ロック部材１３０は、ナット部材１４０と共に回転する。その結果、ロック部材１３０の歯１３８が、ワッシャ部材１２０の噛合歯１２６に収まると、ロック部材１３０は、ワッシャ部材１２０に対して回転方向に固定される。理解されるように、ワッシャ部材１２０が、補完的なバンク部材とそれぞれのバンク部分に対して回転方向に固定されているので、ロック部材１３０の歯１３８を噛合歯１２６に収めることにより、ナット部材１４０がボルト部材１１０に対して回転方向に固定される。

図８を参照すると、締付位置または解放位置にあるロック機構１０２を備えたファスナ１００が示されている。ロック機構１０２は、ファスナ１００の端部に工具を乗せることによって、ロック位置（図７）から図示された締付位置または解放位置に移動する。この点に関して、工具１０は、工具１０の内部の凹部の周りに円周方向に延びるフィンガ接触面１２を含む。工具１０をファスナ１００に対して軸方向に変位させることによって工具１０がナット部材１４０上に乗ると、接触面１２は接触し、ばねフィンガ１３４の固定端１３４Ａと自由端１３４Ｂとの間の位置で、ばねフィンガ１３４に、これに対して斜めに向いた接触力Ｆを加える。接触力Ｆは、ばねフィンガ１３４をファスナ軸Ａに対して半径方向内向きに付勢し、環状ボディ１３２を変形させ、これにより、ばねフィンガ１３４の固定端１３４Ａは、ロック解除のまたは締め付けられた半径方向オフセットＰ２を取る。

ロック解除のまたは締め付けられた半径方向オフセットＰ２は、ロックされた半径方向オフセットＰ１より小さい。ばねフィンガ１３４の固定端１３４Ａを、ロックされた半径方向オフセットＰ１から、ロック解除のまたは解放された半径方向オフセットＰ２まで移動させることにより、歯１３８のロック面１３８Ｂが、噛合歯１２６のロック面を越えてスライドする。これにより、ロック部材１３０の歯１３８が、ワッシャ部材１２０の噛合歯１２６から離れ、ロック部材１３０とナット部材１４０は、ワッシャ部材１２０およびボルト部材１１０に対して回転することができる。理解されるように、工具１０は、ファスナ軸Ａの周りに時計回りまたは反時計回りのいずれかに回されて、ファスナ軸Ａ、締付け（tightening）ナット部材１４０または緩み（loosening）ナット部材１４０のいずれかに沿って軸方向のいずれかの方向にナット部材１４０を適切に変位させる。したがって、従来のソケットレンチなどの工具がナット部材１４０に使用された場合、ロック部材１３０は半径方向内側に向けて歪められて、ロック部材１３０の歯がワッシャ部材１２０の歯から外れ、それによって、ワッシャ部材１２０とボルト部材１１０とに対するロック部材１３０とナット部材１４０の回転が可能になる。

図９を参照すると、全体が参照番号２００によって指定された、本開示に従って構成されたロック機構を備えたファスナの他の具体例が示されている。ファスナ２００は、ファスナ１００と同様であり、一般的に、細長いボルト部材２１０と、ワッシャ部材２２０と、ロック部材２３０と、ナット部材２４０と、を含む。ナット部材２４０は、ナット部材１４０（図６）と同様である。ロック部材２３０は、ロック部材１３０（図５）と同様である。

図１０を参照すると、ボルト部材２１０は、ボルト部材１１０と同様であり、更に、ロッド２０４を骨に連結するための固定システムとして、例えば椎弓根ねじロッド（spinal pedicle screw rod）システムとして、構成される。ボルト部材２１０は、チューリップヘッド２１１と細長いステム２１２とを含む。細長いステム２１２は、チューリップヘッド２１１に隣接する端部からチューリップヘッド２１１の反対側の端部に向かって、漸次細くなった第２ねじ部分２１７を含み、それにより、細長いステム２１２を椎弓根などの骨構造の中へ挿入することを容易にする。

チューリップヘッド２１１は、第１突起２１４Ａと対向する第２突起２１４Ｂとを備えた横方向スロット２１３を含む。チューリップヘッド２１１は、バンク特徴２１６を備えた第１ねじ部分２１５を有する。第１のねじ部分２１５は、ナット部材２４０（図９）の中心孔内に形成された雌ねじに対応する雄ねじを有する。バンク特徴２１６は、ワッシャ部材２２０（図１１）のバンク特徴を補完し、ワッシャ部材２２０は、チューリップヘッド２１１に対して回転方向に固定され、かつ軸方向に移動することができる。バンク特徴２１６は、横方向スロット２１３によって分割され、それによって、ロッド２０４は、横方向スロット２１３の中に収まり、そこを通って延びることができ、ロッド２０４は、チューリップヘッド２１１に対して回転方向に固定され、かつ軸方向に移動することができる。

ここで図１１を参照すると、ワッシャ部材２２０が示されている。ワッシャ部材２２０は、ワッシャ部材１２０と同様であり、更に、中央バー部分２２７を含む。中央バー部分２２７は、ワッシャ部材の中央開口部２２５内に配置され、ワッシャ部材のバンク部分２２４の第１平坦部２２４Ａと第２平坦部２２４Ｂとの間に延びている。この点に関して、中央バー部分２２７は、中央開口部２２５に架かり、中央バー部分２２７を含む力の流路内のナット部材２４０（図９）からロッド２０４（図１０）へ、力が伝達することができる。理解されるように、中央バー部分２２７は、横方向スロット２１３の対向する側部の間に延び、チューリップヘッドのバンク特徴の直径方向反対側の平坦部上に２つの別個の軸方向開口部を形成する。

図９〜１１を参照すると、第１突起２１４Ａ（図１０）および第２突起２１４Ｂの上の平坦部は、ワッシャ部材２２０のそれぞれの第１平坦内面２２４Ａまたは第２内面２２４Ｂと嵌合するように構成される。これにより、チューリップヘッド２１１の第１突起２１４Ａおよび第２突起２１４Ｂが、中央バー部分２２７によって境界が定められた別個の軸方向開口に挿入された場合、チューリップヘッド２１１に対してワッシャ部材２２０が回転方向に固定される。これにより、チューリップヘッド２１１の突起に沿ってワッシャ部材２２０を軸方向に移動させて、ワッシャ部材２２０、ロック部材２３０、およびチューリップヘッド２１１の間の横方向スロット２１３内にロッド２０４を固定することができる。ロッド２０４が横方向スロット２１３内に配置された後、ワッシャ部材２２０は、チューリップヘッド２１１の突起上に挿入され、中央バー部分２２７は、ナット部材２４０の下向きの軸方向変位に応答して、横方向スロット２１３内で軸方向下向きに変位してロッド２０４に寄りかかる。

ナット部材２４０およびワッシャ部材２２０が、ナット部材１４０およびワッシャ部材１２０と実質的に同様であるから、レンチまたはソケットなどの一般的な工具を使用して、ナット部材２４０を時計回りまたは反時計回りに回転させることによって、ロッド２０４をファスナ１００に締め付け、またはファスナ１００からロッド２０４を取り外すことができることを当業者は容易に理解するであろう。従来の骨固定システムは、ロッドをファスナに固定するため、またはファスナからロッドを取り外すために、大量のトルクを必要とする傾向がある。これは、例えば、従来の外部骨固定システムおよび／または椎弓根ねじロッドシステムのような内部骨固定システムの場合に当てはまる。しかしながら、当業者であれば、本発明の具体例は、伝統的な椎弓根ねじロッドシステムに比べて、必要なトルクの量を軽減することを容易に理解するであろう。

図１２〜１４に関して、他の具体例のナット部材３４０とロック部材３３０が示されている。図１２を参照すると、ナット部材３４０が示されている。ナット部材３４０は、ナット部材１４０（図６）と同様であり、更に、段差付き軸方向スロット３４８を含む。段差付き軸方向スロット３４８は、第１段差３４８Ａと、第２段差３４８Ｂと、を有する。第１段差３４８Ａは、環状溝３４４を横断し、第２段差３４８Ｂまで軸方向に延びている。第２段差３４８Ｂは、第１段差３４８Ａの半径方向内側に配置されている。アーチ状の立ち上がり部（riser）３４８Ｃは、半径方向外側に向かって延び、軸方向を向いている。

図１３を参照すると、ロック部材３３０が示されている。ロック部材３３０は、ロック部材１３０（図５）と同様であり、更に、補強された変形可能な環状ボディ３３２と、補強された第１ばねフィンガ３３４Ａと、補強された第２ばねフィンガ３３４Ｂと、を含む。本明細書で使用されるように、補強されるとは、環状ボディ３３２、第１ばねフィンガ３３４Ａ、および／または第２ばねフィンガ３３４Ｂを変形させるには、（それぞれ図５に示されている）環状ボディ１３２、第１ばねフィンガ１３４および／または第２ばねフィンガ１３６を変形させるよりも多くの力を必要となることを意味する。これは、例えば、それぞれの要素を、図５の具体例に示されている対応する要素に対して、厚くすることによって達成される。

第１ばねフィンガ３３４Ａおよび第２ばねフィンガ３３４Ｂの両方は、突起３４７を含む（明確にするために、図１３中に１つのみ示されている）。突起３４７は、段差付き軸方向スロット３４８（図１２）の第２段差３４８Ｂに対応する。これにより、ロック部材３３０は、ボルト部材に取り付けられる前に、ナット部材３４０に対して収まり、組み立てられた形態（図１４に示す）を維持することができ、ファスナ要素を単純化するとともに、取付けプロセスの誤りを防止することができる。

本開示の更なる態様と利点は、以下の詳細な説明から当業者にとって容易に明らかになるであろう。以下の詳細な説明では、本開示を実施するために検討された最良の形態を単に例示することによって、本開示の例示的な具体例が示され、説明される。理解されるように、本開示は、他の異なる具体例であることができるとともに、そのいくつかの詳細は様々な、開示から逸脱することなく、様々な明白な点において変更可能である。したがって、図面および説明は、本質的に例示的なものとみなされるべきであり、限定的なものとみなされるべきではない。

本明細書に記載のファスナデバイス技術は、産業および他の用途において無制限の用途を有する。特に有利な用途は、振動が伝統的なファスナの緩みを引き起こす、自動車用途、航空宇宙用途、石油およびガス、および製造機械などのモータまたは移動機器の近くでの使用を含む。本ファスナデバイス技術はまた、例えば、脊椎ロッドへの椎弓根ねじの取付け、脊椎プレートおよび骨折プレートの取付け、股関節および膝のような人工関節の固定、整形外科および顎顔面の外部固定システムなどの医療用途にも適している。特に、当業者であれば容易に理解するであろうが、本明細書に記載のファスナデバイス技術の具体例は、高温用途に耐えることができる。例えば、製造材料が許容する温度、ファスナデバイス技術が容易に適用され、除去され、再使用される温度と同等に高い温度に耐えることができる。さらに、ボルト部材上のナット部材の締付けは、見ずに行われることが考えられる。例えば、ヘッド部の代わりに、締付けの間にボルト部材上に形成された平坦部が保持され、または他の方法で固定されることができる。

本発明を、好ましい具体例および例示的な具体例に関して説明したが、当業者であれば、本明細書に記載され、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神または範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な変更および／または修正を行うことができることを容易に理解するであろう。

Claims (25)

1. ロック機構を備えたファスナであって、
   ａ）バンク特徴を備えたねじ部分と、ねじ部分に沿って軸方向に延びるほぼ平坦な表面と、を有する細長いボルト部材と、
   ｂ）ナット部材を通って延び、ボルト部材のねじ部分と協働するねじ穴と、その中に軸方向スロットを有する少なくとも１つの平坦な側面を備えた周囲のエッジと、を有するナット部材と、
   ｃ）ワッシャ部材を通って形成され、ボルト部材のバンク特徴を補完するバンク部分を備えた、中心孔を有するワッシャ部材であって、
   ボルト部材のねじ部分がワッシャ部材の中心孔の中に挿入された場合、ワッシャ部材は、ねじ部分に沿って軸方向に移動して、ボルト部材に対して回転方向に固定され、
   更に、半径方向内側を向いた噛合歯を備え、軸方向に突き出た円周壁を有する、ワッシャ部材と、
   ｄ）環状ボディと、環状ボディから半径方向内側に角度が付いた少なくとも１つの立ち上がったばねフィンガと、を有するロック部材であって、ロック部材の環状ボディは、ロック部材の少なくとも１つのばねフィンガに円周方向に隣接して配置され、かつロック部材の環状ボディから半径方向外側に延びている少なくとも１つの歯を有する、ロック部材と、
   を含むファスナ。
2. （ａ）ナット部材が、ボルト部材のねじ部分と噛み合うことで、ロック部材のばねフィンガは、ナット部材の軸方向スロットに噛み合い、かつ（ｂ）ロック部材の歯が、ワッシャ部材の噛合歯と互いに噛み合うことで、ナット部材は、ボルト部材に対して回転方向に固定される、ロック位置を有する請求項１に記載のファスナ。
3. （ａ）工具が、ロック部材のばねフィンガと噛み合うことで、ロック部材の歯は、ワッシャ部材の噛合歯に対して半径方向内側に配置され、かつ（ｂ）ロック部材の歯は、ワッシャ部材の噛合歯から離れ、ナット部材は、ボルト部材に対して回転することができる、締付位置または解放位置を有する請求項１に記載のファスナ。
4. ロック部材の環状ボディは、変形可能であり、半径方向外側のロック位置と半径方向内側の締付位置または解放位置との間で、ロック歯を移動させることができる請求項１に記載のファスナ。
5. ナット部材は、その中に形成された２つの直径方向に対向する軸方向スロットを備えた六角形の外周を有する請求項１に記載のファスナ。
6. ナット部材は、軸方向端部に配置され、ワッシャボディの環状外縁部を収容する環状凹部を有する請求項１に記載のファスナ。
7. ナット部材は、少なくとも半分が軸方向スロットを有する複数の平坦な側面を有し、ロック部材は、ナット部材の直径方向反対側の軸方向スロットの中に受け入れられる複数のばねフィンガを有する請求項１に記載のファスナ。
8. ロック部材は、円形、卵形、楕円形、正方形、または長方形からなるグループから選択された形状を有し、ワッシャ部材およびナット部材は、補完的な形状を有する請求項１に記載のファスナ。
9. ロック部材は、ロック部材の環状ボディから半径方向外側に向かって延びる複数の歯を有する請求項１に記載のファスナ。
10. ロック部材は、ロック部材の複数のばねフィンガの１つに整列した第１および第２の円周方向に隣接する歯を有する請求項１に記載のファスナ。
11. ロック部材は、第１および第２の直径方向反対側のばねフィンガに整列した第１および第２の直径方向反対側の歯を有する請求項１０に記載のファスナ。
12. ワッシャ部材は、半径方向内側に向かってそこから延びる噛合歯を有する環状外縁部を含む請求項１に記載のファスナ。
13. ワッシャ部材は、中心孔に架かった中央バー部分を有する請求項１に記載のファスナ。
14. バンク特徴およびバンク部分は、平坦部、対向する平坦部、切欠き、溝、凸部、凹部、突起、スロットなど、およびそれらの組合せからなるグループから選択される請求項１に記載のファスナ。
15. ボルト部材、ナット部材、ワッシャ部材、ロック部材は、プラスチック、金属、またはそれらの組合せ４から製造される請求項１に記載のファスナ。
16. ねじ部分は、対向する平坦部を有し、ワッシャ部材は、対向する補完的な平坦部を有する請求項１に記載のファスナ。
17. ボルト部材は、ヘッド部を有し、ねじ部分およびバンク特徴は、ボルト部材のヘッド部上に配置される請求項１に記載のファスナ。
18. ヘッド部は、バンク特徴に渡された横方向スロットを含む請求項１７に記載のファスナ。
19. ボルト部材は、ヘッド部分に旋回可能に連結されたステム部を含む請求項１７に記載のファスナ。
20. ボルト部材は、ステム部を有し、ねじ部分およびバンク特徴は、ボルト部材のステム部上に配置される請求項１に記載のファスナ。
21. ロック機構を備えたファスナであって、
    ａ）ステムに接続されたチューリップヘッドを有する細長いボルト部材であって、チューリップヘッドは、スロットを備えたねじ部分と、ねじ部分に沿って軸方向に延びるほぼ平坦な表面を備えたバンク特徴と、を有する、細長いボルト部材と、
    ｂ）ナット部材を通って延び、ボルト部材のねじ部分と協働するねじ穴と、その中に軸方向スロットを形成する少なくとも１つの平坦な側面を備えた周囲のエッジと、を有するナット部材と、
    ｃ）その中に形成され、中央バー部分と、バンク特徴と補完的であるバンク部分と、を備えた中心孔を有するワッシャ部材であって、
    ワッシャの中央バー部分がスロットの中に挿入された場合、ワッシャ部材は、ボルト部材の軸の周りを回転することなく、ねじ部分に沿って軸方向に移動し、
    更に、軸方向に突き出た円周壁であって、その上に設けられた半径方向内側を向いた噛合歯のセットを備えた円周壁を有する、ワッシャ部材と、
    ｄ）環状のリング形状のボディと、環状ボディから半径方向内側に角度が付いた少なくとも１つの立ち上がったばねフィンガと、を有するロック部材であって、環状ボディは、少なくとも１つのばねフィンガに隣接した少なくとも１つの半径方向内側を向いた歯を有する、ロック部材と、
    を含むファスナ。
22. ねじ部分は、第１ねじ部分であり、更に、ボルト部材のステムの上に配置され、チューリップヘッドに隣接する端部とチューリップヘッドの反対側のステムの端部との間で漸次細くなっている第２ねじ部分を含む請求項２１に記載のファスナ。
23. ステムとワッシャ部材の中央バー部分との間のスロットの中に収められたロッドを更に含む請求項２１に記載のファスナ。
24. スロットは、チューリップヘッドの軸方向の面を越えて延びている請求項２１に記載のファスナ。
25. スロットは、ボルト部材を横切って横方向に延びている請求項２１に記載のファスナ。

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