CH717204A2 - Set mit Schraube und Werkzeug. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Set (100) mit mindestens einer Schraube (1) und mindestens einem Werkzeug zum Ein- oder Ausdrehen der Schraube (1). Das Werkzeug weist einen Werkzeugkopf (20) auf, der abwechselnd konkave Bereiche und konvexe Bereiche in einer Ebene senkrecht zur Werkzeugmittelachse (36) aufweist, wobei die konvexen Bereiche zum Eingreifen in Aussparungen einer Aufnahme im Schraubenkopf (10) der Schraube (1) dimensioniert sind. Der radiale Abstand der konkaven Bereiche von der Werkzeugmittelachse (36) nimmt mit wachsendem axialem Abstand von dem freien Ende zu, sodass zumindest Anteile der konkaven Bereiche jeweils radial nach aussen weisende Werkzeugklemmflächen bilden.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Set mit mindestens einer Schraube und mindestens einem Werkzeug zum Ein- oder Ausdrehen der Schraube.

[0002] Derartige Sets kommen unter anderem auch auf dem Gebiet der Traumatologie, der Handchirurgie oder der Mund-, Kiefer- oder Gesichtschirurgie zum Einsatz, wo beispielsweise Knochensegmente in einer bestimmten Art und Weise positioniert und mit Hilfe von Knochenplatten und Knochenschrauben in gewünschter Weise fixiert werden sollen, damit sie in dieser Position wieder zusammenwachsen können. Zu den Sets gehören in diesem Fall Knochenschrauben und die Werkzeuge kommen zum Ein- und Ausdrehen der Knochenschrauben zum Einsatz.

[0003] Bei den Schrauben haben sich auch auf diesem Gebiet unter anderem sogenannte TORX<®>-Schrauben (z.B. Schrauben mit einem Innenvielrund als Aufnahme) bewährt. Diese Schrauben weisen in ihrem Schraubenkopf eine Aufnahme mit einer etwa sternartigen Kontur mit vollständig abgerundeten „Zacken“ (Aussparungen) auf. Bei dem Innenvielrund handelt es sich speziell um einen Innensechsrund. Es werden auch vergleichbare Schrauben mit teilweise abgerundeter und/oder ebener Innenkontur verwendet.

[0004] Der Kopf eines zugehörigen Schraubendrehers weist eine zu der Kontur der Aufnahme etwa komplementäre Kontur mit entsprechenden Vorsprüngen (im Fall der TORX<®>-Schrauben also einen Aussenvielrund, insbesondere einen Aussensechsrund) auf. In Längsrichtung betrachtet ist der Kopf an seinem freien Ende über einen wesentlichen Teil konisch zulaufend ausgebildet, wodurch die Schraube auf den Schraubendreherkopf aufgesteckt und auf dem Schraubendreherkopf verklemmt werden kann. Dabei kommt es zu punkt- oder linienförmigen Kontakten, die in Umfangsrichtung der Schraube verlaufen. Diese werden aber aufgrund der Plastizität des Materials der Schraube (typischerweise Titan bzw. Titanlegierungen) bei weiterer Erhöhung der Axialkraft durch den Schraubendreher zu flächigen Kontakten, wenn auch von geringer Ausdehnung.

[0005] Zur Erzielung einer Klemmung über einen äusseren Konus im Bereich von Werkzeugkopf/Schraube wird für den Konus meist ein Winkel gewählt, der im Bereich der Selbsthemmung liegt. Wegen Fertigungstoleranzen (Werkzeugkopf/Schraube) ergeben sich bei flachen Winkeln axiale Differenzen, bis die Selbsthaltung eintritt. Für die Anwendung bei Knochenschrauben/Knochenplatten wird jedoch ein möglichst flacher Schraubenkopf gewünscht, der wiederum eine geringe axiale Tiefe für die Übertragungskontur im Schraubenkopf erlaubt.

[0006] Aufgrund des durch die Toleranzen verursachten axialen Wegs und des möglichst flachen Schraubenkopfs kann es zu relativ grossen Variationen der Grösse der zur Verfügung stehenden Drehmomentübertragungsbereiche kommen. So ist z.B. bei einem Werkzeug oder einer Klinge im Bereich der minimalen Toleranzen in Kombination mit einer Schraube im Bereich der maximalen Toleranzen der Drehmomentübertragungsbereich sehr viel grösser als im umgekehrten Fall.

[0007] Ein kleinerer Drehmomentübertragungsbereich kann schneller überlastet und dadurch plastisch verformt werden und somit die Übertragungsgeometrie zerstören. Eine solche plastische Verformung der Aufnahme kann ein erneutes Eindrehen oder Ausdrehen der Schraube erschweren bzw. sogar unmöglich machen.

[0008] Bei konischen Werkzeugen oder Klingen und nichtkonischer Übertragungskontur im Schraubenkopf wird zusammen mit den oben beschriebenen Effekten der zur Verfügung stehende Drehmomentübertragungsbereich nochmals reduziert.

[0009] Ist die Schraube mit der Aufnahme auf dem Schraubendreherkopf aufgesteckt und geklemmt, kann sie sich nicht mehr selbsttätig vom Schraubendreherkopf lösen. Dadurch kann der operierende Arzt nach dem Aufstecken und Verklemmen der Schraube mit einer Hand den Schraubendreher mit der auf dem Schraubendreherkopf aufgesteckten Schraube halten und betätigen.

[0010] Beim Eindrehen bzw. Ausdrehen einer Knochenschraube in ein Knochensegment bzw. aus einem Knochensegment müssen Drehmomente auf die Schraube übertragen werden, um eine Drehung der Schraube zu bewirken. Das Drehmoment wird übertragen über die Aussparungen der Schraube, die zu entsprechenden korrespondierenden Bereichen des Schraubendrehers passen. Dabei kann es zu plastischen Verformungen des Innensechsrunds (also der Innenkontur der Aufnahme in der Schraube) kommen, insbesondere, wenn bei einer konischen Ausführung des Werkzeugs die Drehmomentübertragungsflächen zwischen Klinge und Schraube in axialer Richtung kleiner werden.

[0011] Die DE102004026769(A1) zeigt ein Werkzeug und eine Schraube, mit welchen eine plastische Verformung der Aufnahme aufgrund der Drehmomentübertragung reduziert werden soll. Die Aufnahme der Schraube weist Aussparungen mit radial nach aussen weisenden Klemmbereichen auf, sowie jeweils zu beiden Seiten des Klemmbereichs von dem Klemmbereich verschiedene Drehmomentübertragungsbereiche. Entsprechend besitzt das Werkzeug Vorsprünge zum Eingreifen in Aussparungen der Aufnahme mit radial nach aussen weisenden Klemmflächen. Das Problem einer plastischen Verformung aufgrund der Selbsthaltewirkung wird hier aber nicht gelöst.

[0012] Die WO2015185828A1offenbart ein Werkzeug mit sechs konkaven und sechs konvexen Bereichen. Die konkaven Vorsprünge können drei zylindrische Bereiche und mindestens zwei sich verjüngende konkave Bereiche umfassen, die durch mindestens einen zylindrischen konkaven Bereich voneinander getrennt sind.

[0013] Die Selbsthaltewirkung dieser bekannten Lösungen kann für manche Anwendungen zu gering sein. Ausserdem besteht immer noch das Risiko von Verformungen.

[0014] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Set der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches die Nachteile des Bekannten vermeidet und welches insbesondere unempfindlich gegen mehrmaliges Aufstecken der Schraube auf das Werkzeug ist, welches Komponenten mit ausreichend grosser Selbsthaltewirkung aufweist und bei welchem das Werkzeug eine ausreichende Bruchfestigkeit aufweist.

[0015] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Set nach dem unabhängigen Anspruch.

[0016] Das Set umfasst mindestens eine Schraube und mindestens ein Werkzeug zum Ein- oder Ausdrehen der Schraube. Bevorzugt umfasst das Set eine Vielzahl von Schrauben. Bei den Schrauben kann es sich um Knochenschrauben handeln.

[0017] Die Schraube weist eine Schraubenmittelachse auf, die sich in Längsrichtung durch die Schraube erstreckt.

[0018] Die Schraube weist einen Schraubenkopf auf, in welchem eine Aufnahme für das Werkzeug vorgesehen ist.

[0019] An dem Ende der Schraube, das dem Schraubenkopf gegenüberliegt, befindet sich ein Schraubenschaft mit einem Schraubengewinde. Dieses kann durchgehend, unterbrochen und zusätzlich auch selbstschneidend und/oder selbstbohrend sein.

[0020] Das Gewinde kann sich über einen Teil der Länge des Schraubenschafts erstrecken, zum Beispiel über 75%, 50% oder nur über 25%. Zusätzlich kann die Schraube ganz oder teilweise durchbohrt („kanüliert“) sein.

[0021] Die Ausnehmung im Schraubenkopf weist in Umfangsrichtung angeordnete Aussparungen auf, die in Umfangsrichtung weisende Flächen besitzen. Es kann nur eine oder zwei Aussparungen vorliegen. Bevorzugt weist die Ausnehmung mindestens drei Aussparungen auf, weiter bevorzugt sechs.

[0022] Die Ausnehmung weist eine Aufnahmetiefe auf, deren axiale Länge der maximalen Distanz zwischen dem Grund der Aufnahme und dem Rand der Aufnahme entspricht.

[0023] Die Bereiche neben oder zwischen den Aussparungen weisen jeweils einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schraubenführungsbereich mit einer radial nach innen weisenden Fläche auf. Die Schraubenführungsbereiche haben von der Schraubenmittelachse der Schraube einen kleineren radialen Abstand als die Aussparungen.

[0024] Die Schraubenführungsbereiche können zumindest teilweise in Form von ebenen Flächen vorliegen oder Teil einer Zylinder- oder Kegeloberfläche sein, insbesondere eines Kreiszylinders mit einem Radius, der dem radialen Abstand der Schraubenführungsbereiche von der Schraubenmittelachse entspricht. Die Schraubenführungsbereiche können auch Teil einer Zylinder- oder Kegeloberfläche mit einer Längsachse sein, die nicht mit der Schraubenmittelachse zusammenfällt und die bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Schraubenmittelachse verläuft.

[0025] Der radiale Abstand der Schraubenführungsbereiche von der Schraubenmittelachse und/oder der radiale Abstand des Grunds der Aussparungen von der Schraubenmittelachse können in axialer Richtung konstant bleiben oder mit wachsendem axialen Abstand von der Oberfläche des Schraubenkopfes abnehmen, sich beispielweise konisch verjüngen.

[0026] In Umfangsrichtung betrachtet ist mindestens an einer Seite eines Schraubenführungsbereichs ein Drehmomentübertragungsbereich vorgesehen. Bevorzugt sind jeweils zu beiden Seiten eines Schraubenführungsbereichs Drehmomentübertragungsbereiche in den Aussparungen vorgesehen, deren Verlauf signifikant von der Umfangsrichtung abweicht. Eine signifikante Abweichung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Flächen eine Flächennormale mit ausreichend grosser Komponente in Umfangsrichtung aufweisen, um eine Drehmomentübertragung zu erlauben.

[0027] Beidseitig angeordnete Drehmomentübertragungsbereiche erlauben ein Eindrehen und ein Ausdrehen der Schraube, einseitig ausgebildete Drehmomentübertragungsbereiche nur ein Eindrehen oder Ausdrehen.

[0028] Die Drehmomentübertragungsbereiche können zumindest teilweise Teil einer Zylinderoberfläche eines Kreiszylinders oder/oder Teil einer Kegeloberfläche sein, wobei die Mittelachse des Zylinders und/oder des Kegels beabstandet und zumindest annähernd parallel zur Schraubenmittelachse verläuft.

[0029] Jede Aussparung weist also bevorzugt zwei Drehmomentübertragungsbereiche auf.

[0030] In den Aussparungen können zwischen den Drehmomentübertragungsbereichen Flächen vorliegen, die jeweils Teil einer Zylinderoberfläche eines Kreiszylinders mit einem Radius sind, der dem grössten radialen Abstand der Aussparung von der Schraubenmittelachse entspricht. Die Flächen am Grund der Aussparung besitzen bevorzugt eine radial nach innen zur Schraubenmittelachse weisende Flächennormale.

[0031] Die Aussparungen erstrecken sich in axialer Richtung bevorzugt nicht über die gesamte Aufnahmetiefe.

[0032] Das Werkzeug weist eine Werkzeugmittelachse auf, die sich in Längsrichtung entlang des Werkzeugs erstreckt.

[0033] Das Werkzeug weist einen Werkzeugkopf auf, der mindestens einen konkaven Bereich und mindestens einen konvexen Bereich, bevorzugt abwechselnd konkave Bereiche und konvexe Bereiche, in einer Ebene senkrecht zur Werkzeugmittelachse aufweist, wobei die konvexen Bereiche im Mittel einen grösseren radialen Abstand von der Werkzeugmittelachse aufweisen als die konkaven Bereiche.

[0034] Unter konvexen Bereiche werden im Folgenden die Bereiche des Werkzeuges verstanden, die im Wesentlichen radial nach aussen gewölbt sind. Die konvexen Bereiche müssen nicht unbedingt über ihren gesamten Umfang nach aussen gewölbt sein, sondern können insbesondere in Umfangsrichtung ebene Abschnitte umfassen.

[0035] An dem Ende des Werkzeugs, das dem Werkzeugkopf gegenüberliegt, kann sich ein Handgriff oder eine Schnittstelle befinden, die mit einem Handgriff oder mit einem weiteren Werkzeug verbindbar ist.

[0036] Das Werkzeug kann als Schraubendreher ausgebildet sein.

[0037] Die konvexen Bereiche am Werkzeug sind bevorzugt so dimensioniert, dass sie in die Aussparungen der Aufnahme im Schraubenkopf der Schraube eingreifen und zumindest einen Teil der Aussparungen weitgehend ausfüllen.

[0038] Bevorzugt weist das Werkzeug eine Anzahl von konvexen Bereichen auf, die der Anzahl von Aussparungen der Aufnahme im Schraubenkopf entspricht.

[0039] Das Werkzeug kann aber auch eine kleinere Anzahl an konvexen Bereichen aufweisen.

[0040] Das Werkzeug kann im Grenzfall nur einen, entsprechend einem Einkant-Werkzeug, oder nur zwei konvexe Bereiche, entsprechend einem Zweikant-Werkzeug aufweisen.

[0041] Die Form der Aussparungen im Schraubenkopf der Schraube und die Form der konvexen Bereiche sind bevorzugt mindestens teilweise komplementär, wobei ein Spiel in Umfangsrichtung von bis zu 1%-10% bezogen auf den größten Durchmesser der Aufnahme des Schraubenkopfs bestehen kann. Dies kann bedeuten, dass bei einem Durchmesser der Aufnahme des Schraubenkopfs von 3mm ein Spiel von zwischen 0.03mm und 0.3mm besteht.

[0042] Die konvexen Bereiche umfassen eine radial nach aussen weisende Führungsfläche, die bevorzugt mindestens teilweise zylindrisch bezüglich der Werkzeugmittelachse ausgebildet ist. Zylindrisch wird hier im geometrischen Sinn verstanden und bedeutet daher nicht zwingend kreiszylindrisch. Die Fläche kann gekrümmt sein, zum Beispiel die Form einer Teilfläche eines Kreiszylindermantels, eines Zylindermantels mit der Grundfläche eines Ellipsoids oder mit einer Grundfläche, deren Umfang parabelförmige Linien umfasst, oder eines Kegels aufweisen. Die Fläche kann auch die Form einer Teilfläche eines Zylindermantels mit der Grundfläche eines Polygons aufweisen, also eben sein.

[0043] Die konvexen Bereiche besitzen mindestens jeweils eine Drehmomentübertragungsfläche, bevorzugt jeweils zwei Drehmomentübertragungsflächen, deren Flächennormalen eine Komponente in Umfangsrichtung aufweisen und über welche ein Drehmoment auf die Drehmomentübertragungsbereiche der Schraube übertragbar ist. Ist nur eine Drehmomentübertragungsfläche vorhanden, so ist das Werkzeug entweder nur zum Eindrehen oder nur zum Ausdrehen geeignet.

[0044] Die konvexen Bereiche besitzen bevorzugt eine Führungsfläche, deren Flächennormale keine Komponente in Umfangsrichtung aufweist und die beidseitig der Führungsfläche Drehmomentübertragungsflächen aufweist.

[0045] Auch die konkaven Bereiche besitzen Flächenanteile, deren Flächennormalen eine Komponente in Umfangsrichtung aufweisen. Auch diese tragen zur Übertragung des Drehmoments bei.

[0046] Die Drehmomentübertragungsflächen, die Drehmomentübertragungsbereiche und die Flächenanteile der konkaven Bereiche mit Komponente in Umfangsrichtung sind bevorzugt in Umfangsrichtung gekrümmte oder ebene Flächen. Gekrümmte Flächen haben ein grösseres Flächenmass als ebene Flächen. Eine von einer bestimmten Kontur eingeschlossene ebene Fläche ist kleiner als eine von derselben Kontur eingeschlossene gekrümmte Fläche.

[0047] Die konkaven Bereiche können in Richtung der Werkzeugmittelachse gesehen in einem ersten Abschnitt benachbart zu einem freien Ende des Werkzeugs bevorzugt zylindrisch geformt sein. Der erste Abschnitt erstreckt sich in Richtung der Werkzeugmittelachse von dem freien Ende maximal bis zu einem axialen Abstand, der kleiner ist als die Aufnahmetiefe der Aufnahme der Schraube und bevorzugt kleiner als die axiale Länge von zylindrisch geformten radial nach aussen weisenden Flächen der konvexen Bereiche.

[0048] Auch die konvexen Bereiche können in Richtung der Werkzeugmittelachse gesehen in diesem ersten Abschnitt zylindrisch geformt sein. Es sind aber auch Ausführungsformen ohne einen solchen zylindrischen Abschnitt denkbar.

[0049] In dem ersten Abschnitt ist der radiale Abstand der konkaven Bereiche von der Werkzeugmittelachse kleiner als der radiale Abstand der Schraubenführungsbereiche von der Schraubenmittelachse.

[0050] Ausserdem ist der radiale Abstand der konvexen Bereiche von der Werkzeugmittelachse kleiner als der radiale Abstand des Grunds der Aussparungen von der Schraubenmittelachse.

[0051] Unter dem radialen Abstand der konkaven und konvexen Bereiche von der Werkzeugmittelachse wird der minimale Abstand der konkaven bzw. konvexen Bereiche von der Werkzeugmittelachse in einer Ebene senkrecht zur Werkzeugmittelachse verstanden.

[0052] Entsprechend wird unter dem radialen Abstand der Schraubenführungsbereiche von der Schraubenmittelachse der Abstand der Schraubenführungsbereiche von der Schraubenmittelachse in einer Ebene senkrecht zur Schraubenmittelachse verstanden. Analoges gilt auch für den Grund der Aussparungen.

[0053] Der radiale Abstand der konkaven Bereiche und auch der konvexen Bereiche von der Werkzeugmittelachse bleibt bevorzugt im ersten Abschnitt aufgrund dessen zylindrischen Ausgestaltung konstant. Bevorzugt besitzt der Werkzeugkopf insbesondere im ersten Abschnitt eine zu der Kontur der Aufnahme komplementäre Kontur mit einem radialen Spiel von bis zu 1%-10% bezogen auf den größten Durchmesser der Aufnahme des Schraubenkopfs bestehen kann. Zum Beispiel besteht bei einem maximalen Durchmesser der Aufnahme des Schraubenkopfes von 3mm ein Spiel zwischen 0.03mm und 0.3mm. Das Werkzeug lässt sich somit also zumindest über die Länge des ersten Abschnitts problemlos in die Aufnahme der Schraube ein- und wieder herausführen.

[0054] Die Differenz zwischen dem radialen Abstand der konkaven Bereiche von der Werkzeugmittelachse und dem radialen Abstand der Schraubenführungsbereiche von der Schraubenmittelachse oder die Differenz zwischen dem Abstand der konvexen Bereiche von der Werkzeugmittelachse und dem Abstand des Grunds der Aussparungen von der Schraubenmittelachse im ersten Abschnitt definieren das Spiel.

[0055] Der radiale Abstand der konkaven Bereiche von der Werkzeugmittelachse nimmt in Richtung der Werkzeugmittelachse mit wachsendem axialem Abstand von dem freien Ende zu, bevorzugt in einem zweiten Abschnitt, welcher auf der von dem freien Ende abgewandten Seite des erstens Abschnitts angeordnet ist. Ebenso nimmt der radiale Abstand der konvexen Drehmomentübertragungsflächen von der Werkzeugmittelachse mit wachsendem axialen Abstand von dem freien Ende zu, bevorzugt in einem zweiten Abschnitt. Dagegen kann der Abstand der Führungsflächen von der Werkzeugmittelachse auch in einem zweiten Abschnitt über die Axialrichtung konstant bleiben.

[0056] Die Zunahme des radialen Abstands der konkaven Bereiche erfolgt bevorzugt entlang einer Rampe mit stetigem weiter bevorzugt stetig differenzierbarem Verlauf. Der Verlauf ergibt sich bevorzugt durch die Form eines Fräswerkzeugs, mit welchem die konkaven Flächen erstellt werden.

[0057] Dies führt dazu, dass der radiale Abstand der konkaven Bereiche von der Werkzeugmittelachse und/oder der radiale Abstand der konvexen Drehmomentübertragungsflächen zumindest ab einem bestimmten axialen Abstand von dem freien Ende des Werkzeuges grösser ist als die korrespondierenden Radien in der Ausnehmung der Schraube. Das Werkzeug schlägt in axialer Richtung in der Ausnehmung an.

[0058] Axial vom freien Ende beabstandete Anteile der konkaven Bereiche und der konvexen Drehmomentübertragungsflächen bilden also radial nach aussen weisende Werkzeugklemmflächen, bevorzugt im zweiten Abschnitt.

[0059] Die Werkzeugklemmflächen sorgen im Kontakt mit korrespondierenden axialen Abschnitten der Drehmomentübertragungsbereiche und/oder der Schraubenführungsbereiche für eine Selbsthaltung der Schraube.

[0060] Die Selbsthaltung wird also von einem axialen Abschnitt des Werkzeugkopfes übernommen, der vom freien Ende beabstandet ist, während die Drehmomentübertragung über einen axialen Abschnitt erfolgt, der näher am freien Ende des Werkzeugkopfes beginnt als der Abschnitt für die Selbsthaltung. Die Abschnitte können in axialer Richtung überlappen.

[0061] Die Selbsthaltekräfte werden dabei mehrheitlich über die konkaven Bereiche des Werkzeugs erzeugt.

[0062] Für die Selbsthaltung steht eine genügend grosse Fläche zur Verfügung. Der Selbsthalteeffekt erfolgt aufgrund der grossen Kontaktfläche eher über eine elastische Verformung als über eine plastische Verformung der Schrauben.

[0063] Insbesondere wenn das Werkzeug im ersten Bereich weitgehend zylindrisch geformt ist, steht ein grosser Übertragungsbereich für das Drehmoment zur Verfügung.

[0064] Ist kein erster Abschnitt vorhanden, kann der radiale Abstand der konkaven Bereiche und der konvexen Drehmomentübertragungsflächen von der Werkzeugmittelachse vom freien Ende des Werkzeugs ausgehend sofort zunehmen.

[0065] Der kleinste radiale Abstand und/oder der Grad der radialen Zunahme über die Länge der konkaven oder konvexen Bereiche von der Werkzeugmittelachse muss dann so gewählt sein, dass das Werkzeug ausreichend tief in die Ausnehmung der Schraube eindringen kann.

[0066] Mit zunehmendem radialem Abstand der konkaven Bereiche und der konvexen Drehmomentübertragungsflächen von der Mittelachse nimmt die Querschnittsfläche des Werkzeugs zu. Dies führt zu einer erhöhten Bruchfestigkeit.

[0067] Gleichzeitig steht eine grosse Fläche des Werkzeugkopfes in Kontakt mit der Schraube, was ebenfalls zur Bruchfestigkeit beiträgt.

[0068] Da sich die Schraube im Wesentlichen elastisch und nicht plastisch verformt, sind Werkzeug und Schraube unempfindlich gegen mehrmaliges Aufstecken und Ein- oder Ausdrehen der Schraube.

[0069] Bevorzugt weist die Schraube sechs Aussparungen und das Werkzeug jeweils sechs konkave Bereiche und sechs konvexe Bereiche auf. Die Sechsfach-Geometrie hat sich als vorteilhaft für die Übertragung des Drehmoments erwiesen. Grundsätzlich sind auch fünf Aussparungen in der Schraube und entsprechend fünf konvexe und konkave Bereiche am Werkzeug oder vorteilhafterweise jede Anzahl grösser als drei für die Aussparungen sowie für die konvexen und konkaven Bereiche denkbar.

[0070] Grundsätzlich sind auch Geometrien mit zwei konvexen Bereichen oder auch nur einem konvexen Bereich am Werkzeug denkbar, die mit einer Schraube zusammenwirken, welche eine entsprechende Zahl von Aussparungen oder eine grössere Zahl von Aussparungen aufweist.

[0071] Auch Paarungen, bei denen die Anzahl der konvexen Bereiche kleiner ist als die Anzahl der Aussparungen in der Schraube sind denkbar, insbesondere bei denen die Anzahl der Aussparungen ein Vielfaches der Anzahl der konvexen Bereiche beträgt. Z.B. kann ein Schraubenkopf mit Sechsfach-Symmetrie über Klingen mit 1-, 2-, 3- oder 6-fach-Symmetrie oder über eine Klinge, der eine oder mehrere Rippen fehlen, benützt werden.

[0072] Der Werkzeugkopf hat bevorzugt an seiner vom freien Ende abgewandten Seite eine sich aufweitende und insbesondere konische Form, die an einen, zum Beispiel zylindrischen, Werkzeugschaft anschliesst.

[0073] Die Führungsflächen der konvexen Bereiche können in einem Abstand von dem freien Ende, welcher der maximalen Eindringtiefe oder der Aufnahmetiefe entspricht, in eine Fläche übergehen, deren radialer Abstand sich von der Mittelachse in Richtung weg von dem freien Ende vergrössert. Dadurch kann bevorzugt eine Stufe am Übergang zu der sich erweiternden Form des Werkzeugkopfes gebildet werden

[0074] Die konkaven Bereiche und die konvexen Drehmomentübertragungsflächen laufen bevorzugt in die sich erweiternde Form aus.

[0075] In einer vorteilhaften Ausführung des Sets ist an dem Werkzeug zum freien Ende des Werkzeugkopfs hin eine Fase vorgesehen.

[0076] In der Fase verjüngt sich der Aussendurchmesser der konvexen Bereiche zum freien Ende hin. Dadurch wird das Einführen des Werkzeugs in die Aufnahme der Schraube erleichtert.

[0077] Bevorzugt werden die konvexen Bereiche, insbesondere die Führungsflächen, radial nach aussen durch eine Zylinderfläche begrenzt.

[0078] Zu einem Set können ein Werkzeug und mindestens eine, bevorzugt eine Vielzahl von Schrauben gehören.

[0079] Zu einem Set können auch mehrere Werkzeuge von unterschiedlicher Grösse und jeweils mindestens eine Schraube passender Grösse gehören.

[0080] Das Set kann Knochenschrauben mit einem Gewindedurchmesser von 0.5mm-15mm, bevorzugt von 1.2mm-7mm umfassen. Zu dem Set können Kortikalisschrauben, Verblockungsschrauben, Kompressionsschrauben mit Knochengewinden, selbstschneidende Schrauben und/oder selbstbohrende Schrauben sowie gewindelose Schrauben („pegs“) oder Nägel gehören.

[0081] Das Set kann zum Beispiel eine Kortikalisschraube mit einer Aufnahmetiefe von 2mm bei einem Gewindedurchmesser von 2mm oder von 3mm bei einem Gewindedurchmesser von 2.5mm umfassen.

[0082] Der radiale Abstand der Schraubenführungsbereiche von der Schraubenmittelachse kann zwischen 25%-50%, bevorzugt zwischen 30% und 40%, des Gewindedurchmessers der Schraube betragen, wobei typische Gewindedurchmesser in einem Bereich zwischen 0.9mm und 20mm liegen können.

[0083] Der radiale Abstand der Schraubenführungsbereiche von der Schraubenmittelachse kann 1mm bis 2mm, bevorzugt 1.23mm bis 1.7mm betragen.

[0084] Das Set umfasst bevorzugt ein entsprechendes Werkzeug, bei dem der radiale Abstand des konkaven Bereichs von der Werkzeugmittelachse in einem axialen Abstand von dem freien Ende des Werkzeuges, welcher der maximalen Eindringtiefe entspricht 0.2mm-10mm beträgt, zum Beispiel 0.5mm-0.7mm, bevorzugt 0.686mm oder 0.537mm .

[0085] In einer vorteilhaften Ausführung des Sets ist der radiale Abstand der konkaven Bereiche von der Werkzeugmittelachse in einem axialen Abstand von dem freien Ende des Werkzeuges, welcher der maximalen Eindringtiefe oder der Aufnahmetiefe entspricht, grösser als der radiale Abstand der konkaven Bereiche von der Werkzeugmittelachse im ersten Abschnitt. Der radiale Abstand beträgt bevorzugt mindestens 102%, weiter bevorzugt mindestens 115%, bezogen auf den kleinsten radialen Abstand der konkaven Bereiche von der Werkzeugmittelachse.

[0086] Vorzugsweise umfasst das Set ein Werkzeug, bei dem in den konvexen Bereichen des Werkzeugkopfes jeweils zwischen den zwei Drehmomentübertragungsflächen eine ebene oder gewölbte Führungsfläche vorliegt.

[0087] In einer vorteilhaften Ausführung des Sets ist die Schraube aus Stahl, aus Titan oder einer Titanlegierung, aus Kunststoff oder aus einem anderen biokompatiblen Material gefertigt. Der Werkzeugkopf kann Stahl, Titan oder eine Titanlegierung, Keramik, Kunststoff oder ein anderes biokompatibles Material aufweisen oder daraus bestehen.

[0088] Das Set kann eine Schraube umfassen, die einen Zapfen in der Aufnahme aufweist, und ein Werkzeug bei dem im Werkzeugkopf eine zum Zapfen komplementäre Ausnehmung vorliegt.

[0089] Die Schraube kann eine zentrale Ausnehmung aufweisen, die sich längs der Schraubenmittelachse erstreckt, zur Aufnahme eines Zentrierstifts und/oder zur Aufnahme eins Drahtes.

[0090] Das Werkzeug kann einen entsprechenden Zentrierstift aufweisen und/oder eine zentrale Ausnehmung, die sich längs der Werkzeugmittelachse erstreckt, zur Aufnahme eines Führungsdrahtes.

[0091] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemässes Set mit einem Werkzeug und einer Schraube in seitlicher Ansicht; Fig. 2 einen Ausschnitt eines erfindungsgemässen Sets in seitlicher Ansicht; Fig. 3 eine Schraube in perspektivischer Ansicht; Fig. 4 eine Schraube in Draufsicht; Fig. 5 einen Teil eines Werkzeugkopfes in perspektivischer Ansicht; Fig. 6 einen Werkzeugkopf in Draufsicht; Fig. 7 einen Teil eines Werkzeugkopfes in einer seitlicher Ansicht in einer Schnittebene entlang der Ebene AA aus Figur 6; Fig. 8 ein erfindungsgemässes Set mit einem Werkzeug und einer Schraube in einer weiteren seitlichen Ansicht mit verdeckten Kanten; Fig. 9a eine Schraube in einer weiteren perspektivischen Ansicht; Fig. 9b einen Teil eines Werkzeugkopfes in einer weiteren perspektivischer Ansicht; Fig. 10a eine Schraube in einer weiteren perspektivischen Ansicht; Fig. 10b einen Teil eines Werkzeugkopfes in einer weiteren perspektivischer Ansicht

[0092] Figur 1zeigt ein erfindungsgemässes Set 100mit einem Werkzeug 2und einer Schraube 1in seitlicher Ansicht.

[0093] Das Werkzeug 2weist einen Werkzeugkopf 20und einen Werkzeugschaft 21auf. Der Werkzeugkopf 20besitzt einen konisch geformten Bereich 22, der an den Werkzeugschaft 21anschliesst.

[0094] An dem Ende des Werkzeugs 2, das dem freien Ende 208des Werkzeugkopfes 20gegenüberliegt, weist das Werkzeug 2eine Kupplung 23auf. An dieser kann ein Handgriff oder ein weiteres Werkzeug angesetzt werden.

[0095] Fig. 2zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemässen Sets 100in seitlicher Ansicht, bei welchem ein Werkzeugkopf 20in eine Schraube 1eingreift.

[0096] Das Werkzeug 2und der Werkzeugkopf 20weist eine Werkzeugmittelachse 36auf, die sich in Längsrichtung durch den Werkzeugkopf 20erstreckt.

[0097] Die Schraube 1weist eine Schraubenmittelachse 35auf, die sich in Längsrichtung durch die Schraube 1erstreckt

[0098] In der gezeigten Situation fluchten die Werkzeugmittelachse 36und die Schraubenmittelachse 35.

[0099] Die Schraube 1weist einen Schraubenkopf 10und einen Schraubenschaft 12auf, an dem ein Gewinde 13angeordnet ist.

[0100] Figur 3zeigt die Schraube 1in perspektivischer Ansicht, Figur 4die Schraube 1in Draufsicht.

[0101] In dem Schraubenkopf 10der Schraube 1ist eine Aufnahme 11vorgesehen, die in Umfangsrichtung angeordnete Aussparungen 110aufweist.

[0102] Die Aufnahme 11weist eine Aufnahmetiefe 113(siehe auch Figur 8) auf.

[0103] Die Bereiche zwischen den Aussparungen 110besitzen jeweils einen radial nach innen weisenden Schraubenführungsbereich 111.

[0104] In Umfangsrichtung betrachtet sind jeweils zu beiden Seiten eines Schraubenführungsbereichs 111Drehmomentübertragungsbereiche 112in den Aussparungen 110vorgesehen, deren Verlauf signifikant von der Umfangsrichtung abweicht.

[0105] Die Schraubenführungsbereiche 111liegen in diesem Beispiel auf einer Mantelfläche eines nicht dargestellten Kreiszylinders, dessen Mittelachse auf der Schraubenmittelachse 35liegt.

[0106] Die Drehmomentübertragungsbereiche 112haben in diesem Beispiel eine gekrümmte Oberfläche und liegen auf den Oberflächen zweier Kreiszylinder, deren Mittelachsen (nicht dargestellt) parallel zur Schraubenmittelachse 35verlaufen.

[0107] Die Flächen 114am Grund der Aussparungen 110folgen in diesem Beispiel der Oberfläche eines Kreiszylinders um die Schraubenmittelachse 35. Die Schraubenführungsbereiche 111weisen einen radialen Abstand 116(siehe Figur 4) von der Schraubenmittelachse 35auf.

[0108] Figur 5zeigt einen Teil eines Werkzeugkopfes 20in perspektivischer Ansicht, Figur 6einen Werkzeugkopf 20in Draufsicht von dem freien Ende 208her zusammen mit einer Detailvergrösserung.

[0109] Der Werkzeugkopf 20weist in einer Ebene senkrecht zur Werkzeugmittelachse 36abwechselnd konkave Bereiche 209und konvexe Bereiche 210auf.

[0110] Die konvexen Bereiche 210sind zum Eingreifen in die Aussparungen 110der Aufnahme 11im Schraubenkopf 10der Schraube 1dimensioniert (siehe Figuren 3und 4).

[0111] Die konvexen Bereiche 210umfassen eine radial nach aussen weisende Führungsfläche 217, die in diesem Beispiel zylindrisch bezüglich der Werkzeugmittelachse 36ausgebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegen die radial nach aussen weisenden Führungsflächen 217auf einem nicht dargestellten Kreiszylinder, dessen Mittelachse der Werkzeugmittelachse 36entspricht.

[0112] An die nach aussen weisenden Führungsflächen 217schliessen sich in Richtung der Werkzeugmittelachse 36vom freien Ende abgewandt Übergangsflächen 218an, deren radialer Abstand zur Werkzeugmittelachse 36mit zunehmendem axialem Abstand vom freien Ende 208zunimmt und an die der in diesem Beispiel konisch geformte Bereich 22anschliesst. Der konisch geformte Bereich 22dringt nicht in die Schraube ein und hat daher weder eine Haltefunktion noch eine Momentübertragungsfunktion.

[0113] Die konvexen Bereiche 210besitzen jeweils zwei Drehmomentübertragungsflächen 212, deren Verlauf von der Umfangsrichtung abweicht und die dazu beitragen, ein Drehmoment auf die Drehmomentübertragungsbereiche 112der Schraube 1(siehe Figuren 3und 4) zu übertragen. Auch die konkaven Bereiche 209tragen zur Drehmomentübertragung bei.

[0114] Anhand von Figur 7, die einen Teil eines Werkzeugkopfes 20im Schnitt entlang der Ebene AA aus Figur 6zeigt, ist ersichtlich, dass die konkaven Bereiche 209in einem ersten Abschnitt 206zylindrisch geformt sind, also parallel zur Werkzeugmittelachse 36verlaufen.

[0115] Auch die Drehmomentübertragungsflächen 212(siehe Figur 6) sind im ersten Abschnitt 206zylindrisch, sodass der radiale Abstand 211in der gezeigten Schnittebene im ersten Abschnitt 206konstant bleibt.

[0116] Der erste Abschnitt 206ist benachbart zum freien Ende 208des Werkzeugs 2angeordnet und erstreckt sich von dem freien Ende 208her maximal bis zu einem axialen Abstand 213, der kleiner ist als die Aufnahmetiefe 113(siehe Figuren 3, 8).

[0117] Der radiale Abstand 216der konkaven Bereiche 209von der Werkzeugmittelachse 36ist in dem ersten Abschnitt 206kleiner als der radiale Abstand 116der Schraubenführungsbereiche 111von der Schraubenmittelachse 35(siehe Figur 4).

[0118] In einem zweiten Abschnitt 207, welcher auf der von dem freien Ende 208abgewandten Seite des ersten Abschnitts 206angeordnet ist, nimmt der radiale Abstand 216' der konkaven Bereiche 209von der Werkzeugmittelachse 36mit wachsendem axialen Abstand von dem freien Ende 208zu. Ebenso nimmt der radiale Abstand 211' der Drehmomentübertragungsflächen 212in der gezeigten Schnittebenen ab einem bestimmten axialen Abstand vom freien Ende 208zu. Die Zunahme des radialen Abstands 216' der konkaven Bereiche 209kann bei einem anderen Abstand vom freien Ende 208beginnen als die Zunahme des radialen Abstands 211' der Drehmomentübertragungsflächen 212. Zumindest in einem axialen Abstand 215von dem freien Ende 208des Werkzeuges 2, welcher der maximalen Eindringtiefe (siehe Figur 8) entspricht, ist der radiale Abstand 216' der konkaven Bereiche 209von der Werkzeugmittelachse 36grösser, als der radiale Abstand 116der Schraubenführungsbereiche 111von der Schraubenmittelachse 35(siehe Figur 4). Ebenso ist der der radiale Abstand 211' der Drehmomentübertragungsflächen 212von der Werkzeugmittelachse 36grösser, als der radiale Abstand der Drehmomentübertragungsbereiche 112von der Schraubenmittelachse 35.

[0119] Die konkaven Bereiche 209und die Drehmomentübertragungsflächen 212bilden daher in einem Teil des zweiten Abschnitts 207jeweils radial nach aussen weisende Werkzeugklemmflächen 214(siehe Figur 9b).

[0120] Bis zu dem axialen Abstand 215von dem freien Ende 208des Werkzeuges 2, der in den zweiten Abschnitt 207hineinreicht,, behalten die nach aussen weisenden Führungsflächen 217der konvexen Bereiche einen konstanten radialen Abstand 205von der Werkzeugmittelachse 36.

[0121] Bei dem Werkzeug 2ist zum freien Ende 208des Werkzeugkopfs 20hin eine Fase 222vorgesehen.

[0122] Die maximale Eindringtiefe des Werkzeugs 2wird bestimmt durch die Form der Ausnehmung 11in der Schraube 1(siehe Figur 3) und die Form der Fase 222und/oder durch die Übergangsflächen 218zwischen den nach aussen weisenden Flächen 217in den konischen Bereich 22. Idealerweise führt die Zunahme der radialen Abstände am Werkzeugkopf zu einer Kollision des Werkzeugkopfes mit der Schraubenaufnahme, die eine Selbsthaltung bewirkt.

[0123] Figur 8zeigt ein erfindungsgemässes Set mit einem Werkzeug 2und einer Schraube 1in einer weiteren seitlichen Ansicht. Die maximale Eindringtiefe 215des Werkzeugs 2ist in dem dargestellten Beispiel kleiner als die Aufnahmetiefe 113der Schraube.

[0124] Figur 9a zeigt eine Schraube 1in einer weiteren perspektivischen Ansicht und Figur 9b einen Teil eines Werkzeugkopfes 20in einer weiteren perspektivischer Ansicht. In den Figuren 9a und 9b sind jeweils die Oberflächenanteile 115; 214gekennzeichnet, die für eine Selbsthaltung sorgen.

[0125] Auf dem Werkzeugkopf 20bilden sich durch die Zunahme der radialen Abstände 216', 211' (siehe Figur 7) radial nach aussen weisenden Werkzeugklemmflächen 214, welche entsprechend der möglichen Eindringtiefe mit Schraubenklemmbereichen 115in der Schrauben 1zusammenwirken.

[0126] Figur 10a zeigt eine Schraube 1in einer weiteren perspektivischen Ansicht und Figur 10b einen Teil eines Werkzeugkopfes 20in einer weiteren perspektivischen Ansicht. In den Figuren 10a und 10b sind jeweils die Oberflächenanteile 119; 219gekennzeichnet, die für eine Drehmomentübertragung sorgen.

[0127] Der Vergleich der Figuren 9a und 10, sowie 9b und 10b zeigt, dass die jeweiligen Flächen 115und 119sowie 214und 219überlappen.

Claims (11)

1. Set (100) mit mindestens einer Schraube (1) und mindestens einem Werkzeug (2) zum Ein- oder Ausdrehen der Schraube (1), wobei die Schraube (1) einen Schraubenkopf (10) aufweist, in welchem eine Aufnahme (11) vorgesehen ist, die in Umfangsrichtung mindestens eine Aussparung (110), bevorzugt mehrere angeordnete Aussparungen (110), aufweist und die eine Aufnahmetiefe (113) aufweist, und die Bereiche neben der Aussparung (110) oder zwischen den Aussparungen (110) jeweils einen radial nach innen weisenden Schraubenführungsbereich(111) aufweisen, und in Umfangsrichtung betrachtet jeweils an mindestens einer Seite eines Schraubenführungsbereichs (111) einen Drehmomentübertragungsbereich (112), bevorzugt zu beiden Seiten eines Schraubenführungsbereichs (111), Drehmomentübertragungsbereiche (112) in den Aussparungen (110) vorgesehen sind, wobei das Werkzeug (2) eine Werkzeugmittelachse (36) aufweist, die sich in Längsrichtung durch das Werkzeug (2) erstreckt, und wobei das Werkzeug (2) einen Werkzeugkopf (20) aufweist, der mindestens einen konkaven Bereich (209) und mindestens einen konvexen Bereich (210), bevorzugt abwechselnd konkave Bereiche (209) und konvexe Bereiche (210), in einer Ebene senkrecht zur Werkzeugmittelachse (36) aufweist, wobei die konvexen Bereiche (210) zum Eingreifen in die Aussparungen (110) der Aufnahme (11) im Schraubenkopf (10) der Schraube (1) dimensioniert sind, eine radial nach aussen weisende Führungsfläche (217) umfassen, die zylindrisch bezüglich der Werkzeugmittelachse (36) ausgebildet ist, wobei die konvexen Bereiche (210) jeweils mindestens eine Drehmomentübertragungsfläche (212), bevorzugt zwei Drehmomentübertragungsflächen (212), besitzen, deren Verlauf von der Umfangsrichtung abweicht, über welche ein Drehmoment auf die Drehmomentübertragungsbereiche (112) der Schraube (1) übertragbar ist, und wobei der radiale Abstand (216') der konkaven Bereiche (209) von der Werkzeugmittelachse (36) und insbesondere der radiale Abstand der Drehmomentübertragungsflächen (212) von der Werkzeugmittelachse (36) mit wachsendem axialen Abstand von dem freien Ende (208) zunimmt, sodass der radiale Abstand (216') der konkaven Bereiche (209) von der Werkzeugmittelachse (36) zumindest in einem axialen Abstand (215) von dem freien Ende (208) des Werkzeuges (2), welcher der Aufnahmetiefe (113) entspricht oder kleiner ist als diese, grösser ist als der radiale Abstand (116) der Schraubenführungsbereiche (111) von der Schraubenmittelachse (35), und zumindest Anteile der konkaven Bereiche (209) und der Drehmomentübertragungsflächen (212) radial nach aussen weisende Werkzeugklemmflächen (214) bilden.

2. Set (100) gemäss Anspruch 1, wobei das Werkzeug (2) einen ersten Abschnitt benachbart zu einem freien Ende (208) des Werkzeugs (2) aufweist, der sich von dem freien Ende (208) her maximal bis zu einem axialen Abstand (213) erstreckt, dessen axiale Länge kürzer ist als die Aufnahmetiefe (113) und an den sich auf der von dem freien Ende (208) abgewandten Seite ein zweiter Abschnitt (207) anschliesst, wobei zumindest die konkaven Bereiche (209) in dem ersten Abschnitt (206) zylindrisch geformt sind, wobei der radiale Abstand (216) der konkaven Bereiche (209) von der Werkzeugmittelachse (36) in dem ersten Abschnitt (206) kleiner ist als der radiale Abstand (116) der Schraubenführungsbereiche (111) von der Schraubenmittelachse (35) und wobei der radiale Abstand (216') der konkaven Bereiche (209) von der Werkzeugmittelachse (36) und der radiale Abstand der Drehmomentübertragungsflächen (212) von der Werkzeugmittelachse (36) in dem zweiten Abschnitt (207) mit wachsendem axialem Abstand von dem freien Ende (208) zunimmt und die Werkzeugklemmflächen (214) im zweiten Abschnitt (207) angeordnet sind.

3. Set (100) gemäss Anspruch 1oder 2, wobei die Schraube (1) sechs Aussparungen (110) und das Werkzeug (2) jeweils sechs konkave Bereiche (209) und konvexe Bereiche (210) aufweist.

4. Set (100) gemäss Anspruch 1, 2oder 3, wobei bei dem Werkzeug (2) zum freien Ende (208) des Werkzeugkopfs (20) hin eine Fase (222) vorgesehen ist.

5. Set (100) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Werkzeug (1) als Schraubendreher ausgebildet ist.

6. Set (100) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der radiale Abstand (216') der konkaven Bereiche (209) von der Werkzeugmittelachse (36) in einem axialen Abstand (215) von dem freien Ende (208) des Werkzeuges (2), welcher der maximalen Eindringtiefe des Werkzeugs (2) in die Aufnahme (11) der Schraube (1) entspricht, mindestens 102%, bevorzugt mindestens 115%, des radialen Abstands (216) der konkaven Bereiche (209) von der Werkzeugmittelachse (36) auf der dem freien Ende (208) des Werkzeugs (1) zugeordneten Seite entspricht.

7. Set (100) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmetiefe (113) 2mm-4mm beträgt.

8. Set (100) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der radiale Abstand (116) der Schraubenführungsbereiche (111) von der Schraubenmittelachse (35) 0.5mm-2mm beträgt.

9. Set (100) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der radiale Abstand (216') der konkaven Bereiche (209) von der Werkzeugmittelachse (36) in einem axialen Abstand (215) von dem freien Ende (208) des Werkzeuges (2), welcher der maximalen Eindringtiefe des Werkzeugs (2) in die Aufnahme (11) der Schraube (1) entspricht, 0.5mm-0.7mm beträgt.

10. Set (100) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den konvexen Bereichen (210) des Werkzeugkopfes(20) jeweils zwischen den zwei Drehmomentübertragungsflächen (212) eine ebene oder gewölbte Führungsfläche (217) vorliegt.

11. Set (100) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schraube (1) chirurgischen Stahl, Titan oder einer Titanlegierung enthält oder daraus gefertigt ist und/oder der Werkzeugkopf (20) Stahl, Titan oder eine Titanlegierung, Keramik und/oder Kunststoff enthält.