PL187279B1 - Sztuczna panewka stawu biodrowego - Google Patents

Abstract

1. Sztuczna panewka stawu biodrowe- go, wkrecana, z gwintem specjalnym, sa- monacinajacym do wkrecania w panewke naturalna stawu, o znajdujacym sie w ob- szarze gwintu, dow olnym zakrzywieniu zewnetrznego zarysu osiowego jej korpu- su skorupowego, ze skreconymi rowkami wiórowymi i/lub z wychylonym od plasz- czyzny prom ieniow ej panew ki profilem zeba gwintu, znamienna tym, ze skok gwintu (b, c, d, e) jest zmienny w kierun- ku osiowym panewki w zaleznosci od za- krzywienia zewnetrznego zarysu (1) osio- wego korpusu skorupowego (19, 20) w zgledem osi panew ki, kata wychylenia (?) profilu zeba gw intu (C , 12, 13), kata skrecenia (F) rowka wiórowego (27, 28, 29) i szorstkosci powierzchni gwintu. Fig.3 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkp jest sztpczna panewka stawp biodrowego, wkręcana, przeznaczona do zastosowania w charakterze sztpcznego elementp zastępczego stawp biodrowego człowieka.

Tego rodzajp panewki stawp biodrowego z gwintem należą do grapy tak zwanych panewek śrabowych, ponieważ są wkręcane w podłoże kostne albo po wstępnym nacięcip za pomocą odpowiedniego narzędzia, albo jako samogwintpjące. W tej grapie, ze względn na kształt płaszcza, znane są korppsy o geometrii hikosferycanzj, hemisferycznej, hikersferycznej lpb parasferycanej, stożkowej, stożkowo-sferyczej, parabolicznej, toroidalnej, elipsoidalnej i podobnych.

Pod względem pkształtowania występie określony margines swobody pksatałtowania płaszcza w odniesienip do profilp gwintp zawierającego występy i rowki, jak również do skokp, jak i wielkości odcinków pokrytych gwintem. Praktycznie okazało się korzystne rozczłonkowanie profilp gwintp na wąskie zęby gwintp i szerokie rowki, podobnie, jak w krzy^adkp wkrętów do drewna, przy czym należy pwzglęanić proporcje wytrzymałościowe między metalicznym materiałem części roboczej, a materiałem kostnym i, dzięki dobrani korzystnych proporcji szerokości do wysokości znajdpjących się między zębami występów kostnych, zapewnienie niezawodności związania z spbstancją kostną.

W niemieckim opisie patentowym DE 37 01 381 C1 przedstawiono panewkę śrnbową, której zęby, w przekrojp sierpowate, są nachylone przynajmniej w obszarze główki, w stronę biegpna panewki, a ich szczyty rozmieszczone są na powierzchni wyimaginowanego walca stanowiącego obwiednię. Przy tej koncepcji cała praca związana ze skrawaniem podczas procesp wkręcania mpsi odbywać się na początkp gwintp od strony biegana, co jest w praktyce nie do zrealizowania. Problematyczne jest poza tym wędrowanie profiln podczas wkręcania przez niecałkowicie przystający profil zęba, w wynikp czego mpsi powstać lpz między zębem gwintp a wyciętymi w kości rowkami gwintowymi. Wspomniane wady zapewne mogą być przyczyną tego, że tego rodzajp panewka jako wyrób nie pojawiła się na rynkp.

Wśród fachowców rozważa się pytanie, czy lepszym wyborem, w odniesienip do kształtu zębów gwintp, jest stosowanie tak zwanego gwintp płaskiego o wąskim prostokątnym kształcie praekzoju czy gwintp o kraekrojp smpkłym trójkątnym bądź trapezowym. Odpowiednia ocena mpsi pwzględnić z jednej strony wymagania odnośnie siły podczas procesp nacinania gwintp, a z dragiej strony, krótko- i dłpgotrwałe pniernchomienie. W przypadku obp rodzajów gwintp istotne jest, że dla zapewnienia otrzymania niewielkich sił podczas procesp nacinania przy wkręcanip panewki śrpbowej konieczne jest stosowanie zębów z dodatnim tak zwanym kątem natarcia. Zależnie od liczby rowków wiórowych i ptworzonych przez nie zębów nacinających, oraz od geometrii zębów może być potrzebne dobieranie kąta przyłożenia za danym zębem nacinającym, dla zapobieżenia wystąpienip zbyt silnego efektp zaciskowego podczas procesp wkręcania. W krzykadkp gwintp płaskiego normalne jest podcinanie w tym ceki konmrn obrotowego wokół obszara główki zęba.

W niemieckim zgłoszeniu patentowym P 44 00 001 A1, jak również związanym zgłoszenip PCT DE 94/01551 proponpje się różne możliwości wykonania gwintp o modyfikowalnym zmiennym profilm Polegają one na zastosowanip różnych skoków, również o zmiennej w sposób ciągły wartości skokp, i pwzglęanianip różnych wartości odsądzenia dla jednego narzędzia obróbkowego lpb wielp narzędzi.

W krzypadkp przeważającej liczby znanych obecnie panewek śrabowych wraca się do neptralnego pstawienia zębów, to znaczy, że każda oś środkowa zęba gwintp w osiowej płaszczyźnie przekrojp pstawiona jest prostopadle do osi panewki. W praypadkp tradycyjnego gwintu płaskiego, oba boki zęba przebiegają wtedy, odpowiednio, równolegle i po obp stronach w jednakowej odległości od tej osi środkowej, podczas gdy w kraypadkp panewek śrabowych

187 279 z gwintem o zarysie trójkątnym ta oś środkowa stanowi dwusieczną kąta między oboma bokami zęba. W grupie panewek śrubowych z gwintem trójkątnym znane są również modele o profilu wychylonym w kierunku do równika, na przykład produkowany dawniej przez firmę Mecron model Mecring, lub model Accupath z firmy Howmedica. Bardzo rzadkie są panewki śrubowe z zębem wychylonym w kierunku bieguna panewki, w tym przypadku są to modele Ultima z firmy Johnson & Johnson i Muncher Ring firmy Aesculap. W przypadku pierwszego z obu wymienionych modeli kąt pochylenia osi środkowej wynosi zaledwie 4°. W przypadku drugiego modelu profil zęba jest na tyle pochylony, że od strony biegunowej kąt pochylenia wynosi 0°. Jednak nie są znane panewki śrubowe o zakrzywionym obrysie płaszcza skorupy, w przekroju osiowym, z prostobocznymi zębami gwintu, przy których również kąt pochylenia boków profilu gwintu od strony bieguna wychylony jest na zewnątrz o wartość wynoszącą 0°.

Techniczne dążenia ostatnich lat miały na celu przede wszystkim zredukowanie przedwczesnego rozluźniania się tego rodzaju panewek biodrowych. Zrozumiałym celem jest dochodzenie etapami, bez kłopotów, do okresu użytkowania równego oczekiwanej długości życia pacjentów, przez optymalizacje profilu gwintu, o podstawie gwintu lepiej dopasowanej do zarysu płaszcza panewki, i o szorstkiej powierzchni zewnętrznej. Mimo to, występuje dalej potrzeba dopracowania konstrukcji tego rodzaju implantu dla osiągnięcia pożądanego celu. Przy tym, poza jeszcze większą równomiernością przenoszenia sił implantu na panewkę stawową, a zwłaszcza poza wyraźnym zredukowaniem sił wkręcania przy zakładaniu implantu, potrzebna jest dobra wyczuwalność jego położenia, w którym płaszcz skorupy panewki śrubowej dochodzi do styku z podstawą kostną. Dzięki temu łatwiej jest uniknąć niebezpieczeństwa niedostatecznie głębokiego wpuszczenia bądź też przekręcenia implantu.

Zadanie to, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, rozwiązane zostało w ten sposób, że w sztucznej panewce stawu biodrowego, wkręcanej, z gwintem specjalnym, samonacinającym do wkręcania w panewkę naturalną stawu, o znajdującym się w obszarze gwintu, dowolnym zakrzywieniu zewnętrznego zarysu osiowego jej korpusu skorupowego, ze skręconymi rowkami wiórowymi i/lub z wychylonym od płaszczyzny promieniowej panewki profilem zęba gwintu, skok gwintu jest zmienny w kierunku osiowym panewki w zależności od zakrzywienia zewnętrznego zarysu osiowego korpusu skorupowego względem osi panewki, kąta wychylenia profilu zęba gwintu, kąta skręcenia rowka wiórowego i szorstkości powierzchni gwintu.

Korzystnie, gwint, w znajdującym się po stronie bieguna obszarze początkowym, to jest w obszarze wzrastania wysokości zęba gwintu od punktu początku do pełnej wysokości w punkcie przejściowym, ma pochylenie znajdującego się po stronie bieguna boku zęba gwintu, mniejsze, niż pochylenie pozostałego gwintu panewki wkręcanej, oraz pochylenie znajdującego się po stronie równika boku zęba, większe od pochylenia tego pozostałego gwintu.

Korzystnie jest, jeśli profil zęba gwintu wychylony jest od płaszczyzny promieniowej o kąt y, a gwint jest nacięty bez rowków wiórowych, przy czym zęby gwintu umieszczone są swoimi liniami środkowymi wzdłuż linii równoodległych, to jest prostych usytuowanych równolegle i w równych odstępach względem siebie.

Korzystnie jest również, jeśli profil zęba gwintu wychylony jest od płaszczyzny promieniowej o kąt y, a gwint ma rowki wiórowe, które mają zerowy kąt skręcenia, przy czym zęby umieszczone są swoimi liniami środkowymi na liniach równoodległych, to jest prostych usytuowanych równolegle i w równych odstępach względem siebie.

Zgodnie z wynalazkiem, gwint ma rozmieszczone na zewnątrz główki zęba, krawędzie skrawające, jak dla zwykłego gwintu płaskiego, do bezcementowego kotwienia w naturalnej panewce stawu, a zespół żeber gwintu utworzony na płaszczu skorupowym ma przynajmniej częściowo nadaną strukturę, przy czym, boki zębów są zbieżne w stronę główki zęba z zachowaniem kąta pomiędzy bokami o wartości pomiędzy 0,5° a 5°.

Jeśli gwint ma profil zęba gwintu zbieżny w stronę główki zęba pod dowolnym kątem i skręcone rowki wiórowe, to zęby gwintu na płaszczu skorupowym, umieszczone są punktami przecięcia ich linii bocznych, położonych na bokach zębów, na liniach równoodległych, to jest prostych usytuowanych równolegle i w jednakowych odstępach względem siebie, których położenie kątowe jest zmienne w zakresie pomiędzy obydwoma bokami zęba gwintu, wokół punktu obrotu położonego w punkcie przecięcia linii bocznych położonych na bokach zębów.

187 279

Korzystnie jest, jeśli gwint ma zbieżny w stronę główki zęba pod dowolnym kątem profil zęba gwintu, wychylony od płaszczyzny promieniowej i skręcone rowki wiórowe, przy czym zęby gwintu na płaszczu skorupowym, umieszczone są punktami przecięcia ich linii bocznych, położonych na bokach zębów, na liniach równoodległych, to jest prostych usytuowanych równolegle i w jednakowych odstępach względem siebie, których położenie kątowe jest zmienne w zakresie pomiędzy obydwoma bokami zęba gwintu, wokół punktu obrotu położonego w punkcie przecięcia linii bocznych położonych na bokach zębów.

Zgodnie z dalszą cechą wynalazku, gwint ma profil zęba gwintu wychylony od płaszczyzny promieniowej, z równoległymi bokami i skręconymi rowkami wiórowymi, przy czym rozmieszczone na płaszczu skorupowym zęby gwintu, rozmieszczone są na liniach równoodległych, to jest prostych usytuowanych równolegle i w jednakowych odstępach względem siebie, których położenie kątowe jest zmienne w zakresie pomiędzy obydwoma bokami zęba gwintu, wokół punktu obrotu położonego w środku powierzchni czołowej główki zęba gwintu.

Korzystnie, linie równoodległe są wychylone od linii środkowej zębów gwintu w kierunku mniej obciążonego siłami ścinającymi boku zęba gwintu.

Wielkość kąta wychylenia linii równoodległych jest proporcjonalna do stosunku działających na boki zębów sił ścinania zgodnie z zależnością:

Kąt χ = kąt α + kąt θ · siła F_PA (%)

100 gdzie: χ = kąt wychylenia linii równoodległych (w stopniach), α = kąt wychylenia boku zęba gwintu znajdującego się od strony bieguna (w stopniach), θ = kąt zawarty pomiędzy bokami zęba gwintu (w stopniach), F_PA = pożądany procentowy udział działającej od strony bieguna składowej, działających ogólnie z obu stron na boki zęba gwintu, kompleksowych sił ścinających złożonych z siły cięcia, szorstkości powierzchni oraz siły ściskania lub przemieszczania.

Wreszcie, zgodnie z wynalazkiem, w profilu zęba gwintu wychylonym w kierunku bieguna panewki, znajdujący się po stronie bieguna bok zęba gwintu wychylony jest o kąt α od płaszczyzny promieniowej w kierunku bieguna panewki.

Zalet wynalazku należy upatrywać w tym, że w zależności od krzywizny zarysu osiowego profilu zębów, kąta skręcenia rowków wiórowych i szorstkości powierzchni, skok gwintu na płaszczu skorupy zmienia się, w wyniku czego zmienia się rozkład sił nacinania przy implantacji, bądź wstępnym nacinaniu, w odróżnieniu od zwykle stałego przebiegu w kierunku osiowym, w celu zminimalizowania potrzebnej siły wkręcania. Dzięki odpowiedniej zmienności skoku, siła potrzebna do wkręcenia panewki biodrowej ulega znacznej redukcji, i prócz tego unika się niebezpieczeństwa przedwczesnego zakleszczenia, bądź rozsadzenia miednicy. Ponadto łatwo wyczuwalny jest, dzięki skokowemu zwiększeniu się momentu obrotowego, punkt osadzenia płaszcza skorupowego panewki śrubowej na kostnej powierzchni podporowej, dzięki czemu praktycznie niepotrzebne jest ustawiczne zdejmowanie klucza nasadowego i optyczna bądź mechaniczna kontrola. Również w razie rzadko występujących przypadków ewentualnie jednokrotnie występującego poluzowania panewki, po wykręceniu implantu, stosunkowo niewielkie jest pewne zadrapanie uczestniczącego w tym brzegu kości, tak, że podpora kostna może być przygotowana z bardzo niewielkim, oszczędzającym kość, wybraniem dla ponownej implantacji.

Równocześnie według niniejszego wynalazku proponuje się wychylenie, korzystnie w stopniu większym niż w rozwiązaniach znanych, profilu zęba gwintu, przy uwzględnieniu występujących później sił przenoszonych przez implant na miejsce podparcia na kości, w kierunku do kołpaka, czyli bieguna panewki. Dzięki takiemu ukształtowaniu gwintu poprawiają się proporcje sił przenoszonych miedzy implantem według niniejszego wynalazku a miejscem podparcia kością, i zwiększa się zarówno stabilność w odniesieniu do przekrzywienia, jak i unieruchomienie, a ponadto zmniejszają się wyskoki obciążenia występujące jednostronnie w rowkach gwintu, bądź też bardziej równomiernie i na większej powierzchni rozkłada się suma obciążenia statycznego i dynamicznego.

187 279

U podstaw wynalazku leży przekonanie, że na trzech swobodnych powierzchniach zęba gwintu panewki śrubowej, mianowicie na bocznej powierzchni równikowej, powierzchni główkowej, i bocznej przybiegunowej (określenie położenia „równikowe” w dalszym ciągu dla prostoty wykorzystuje się do wszystkich skorupowych układów geometrycznych, chociaż w ścisłym znaczeniu ma zastosowanie tylko do hemisferycznego kształtu skorupowego), zarówno podczas właściwego procesu wkręcania, przy implantacji, jak również przy docelowym użytkowaniu, występują niejednakowe siły. Według niniejszego wynalazku proponuje się, realizację kształtu bądź konstrukcji gwintu na panewce śrubowej przy uwzględnieniu tych sił, i w tym celu, korzystnie, stosowanie mniej lub bardziej płynnie zmieniającego się skoku gwintu.

Bardzo prosty krok do zastosowania wynalazku polega na tym, żeby wytwarzać zwykłe panewki śrubowe z naciętym gwintem o stałym skoku, z innym pochyleniem boków zębów gwintu, naciętym tylko po stronie biegunowej, na obszarze wznoszenia się gwintu od zerowej wysokości zębów do pełnej wysokości, w celu zamierzonego rozłożenia sił działających na cały wzrastający profil zębów. Ten obszar początkowy gwintu, stanowi w przypadku konwencjonalnie wytwarzanych panewek śrubowych, na znajdującym się po stronie bieguna boku zęba gwintu, relikt pierścieniowego wycięcia powierzchni płaskiej bądź stożkowej, które wynika z technologii wstępnej obróbki tokarskiej. Ponieważ ta powierzchnia częściowa jest stosunkowo skośnie usytuowana względem kierunku wkręcania, występuje tam większy opór wkręcania. Dzięki dopasowanemu, skierowanemu w stronę bieguna wychyleniu tego odcinka gwintu, możliwe jest bardziej równomierne rozłożenie i tym samym zmniejszenie sił wkręcania. W przypadku, na przykład, wytwarzania za pomocą obróbki tokarskiej, proponuje się prowadzenie we wspomnianym zakresie narzędzia skrawającego po stronie biegunowej z pochyleniem mniejszym, niż na pozostałej części gwintu, bądź prowadzenie narzędzia skrawającego boki równikowe z pochyleniem większym, niż na części pozostałej.

Jedna z bardziej wymagających postaci wynalazku polega na tym, że profil zęba gwintu wychylony jest od zwykłego położenia neutralnego, w kierunku bieguna panewki, bądź też wychylony jest bardziej, niż to było zwykle dotychczas stosowane.

Własne obliczenia ogłaszającego wskazują, że warunki w występach kości wchodzących w rowki wiórowe panewki śrubowej bardzo silnie zależą od układu geometrycznego. Przy rozpatrywaniu głównego obszaru obciążeń jako w przybliżeniu znajdującego się pionowo nad implantowaną panewką śrubową, okazuje się, że do osiągnięcia minimum sił przy równoczesnym równomiernym rozłożeniu siły potrzebny jest kąt wychylenia zęba gwintu w tym obszarze mający wartość, co najmniej 45° w kierunku bieguna panewki, wartość, której żadna ze znajdujących się obecnie na rynku panewek śrubowych nie osiąga nawet w przybliżeniu. Przy wzrastającym odchyleniu zębów gwintu do normalnego położenia (oś środkowa zęba gwintu w promieniowej płaszczyźnie panewki śrubowej) wyniki obliczeń modelu wykazują większy niż proporcjonalny wzrost nierównomierności obciążenia zaangażowanego materiału kostnego, przy czym wzrastają również wymagania związane z ich wartością.

Również analiza dotycząca proporcji geometrycznych istotnych dla przenoszenia obciążeń, w kierunku prostopadłym względem głównego kierunku obciążenia, w stronę środkowego obszaru panewki, wykazuje, że korzystne jest pochylenie profilu zęba w kierunku bieguna panewki. Za pomocą tego sposobu, w szczególności przy wzrastającym kącie pochylenia, ulega zredukowaniu składowa ścinająca przy złożonym przenoszeniu siły na wystające występy kostne i w coraz większym stopniu zostaje zastąpiona przez korzystne siły zginające lub jeszcze korzystniejsze, ściskające.

Obok tych argumentów, które przemawiają z czysto medycznego punktu widzenia zaproponowanym według niniejszego wynalazku wychyleniem profilu gwintu, występuje równocześnie też zaleta w postaci ułatwienia wytwarzania, ponieważ dzięki temu w klinie przybiegunowym między bokiem gwintu zwróconym w stronę równikową a płaszczem skorupy otrzymuje się mniej ostre kąty. Dzięki temu możliwe jest stosowanie przy obróbce skrawaniem szerszych, a zatem mocniejszych, odwracalnych płytek skrawających.

Gwint proponowanego rodzaju nie może poza tym być nacinany w zwykły sposób przy normalnym posuwie stosowanym przy skrawaniu. Dodatkowo, w przypadku stosowania zwykłej geometrii panewki śrubowej występuje wada polegająca na tym, że albo wcale nie daje się

187 279 wkręcić albo też uszkadza materiał po stronie kości na nadmiernej szerokości, lub ewentualnie, wymaga dużego momentu wkręcania. Ta wada nie do przyjęcia jest nieodłącznie związana ze zwykle stosowanym stałym skokiem gwintu w kierunku osiowym. Tu znajduje zastosowanie wynalazek, według którego proponuje się wprowadzenie zmienności skoku gwintu, określonej przez rozkład sił ścinających na całej długości, która umożliwia usunięcie wspomnianej powyżej wady i umożliwia wykorzystanie wspomnianych powyżej zalet.

Kolejne objaśnienia dotyczące specjalnego gwintu według wynalazku, dla lepszej zrozumiałości omówione są w poszczególnych krokach. Pierwszy krok polega na tym, że w połówkowym przekroju osiowym panewki śrubowej, poszczególne zęby gwintu na płaszczu skorupy są rozmieszczone tak, że środki projekcji poszczególnych główek zębów znajdują się na liniach równoodległych, to jest prostych równoległych i usytuowanych w jednakowych wzajemnych odstępach. W przypadku właściwych gwintów trójkątnych ten wspomniany środek projekcji leży dokładnie na wierzchołku główki zęba, natomiast przy smukłym zębie trapezoidalnym w punkcie przecięcia linii będących przedłużeniami linii boków W przypadku gwintu płaskiego, środkiem projekcji jest środek powierzchni czołowej główki zęba gwintu. Poszczególne linie tak ukształtowanej rodziny linii nazwane zostały poniżej liniami projekcyjnymi. Początkowo nie skorygowane kątowo linie projekcyjne przebiegają przy tym jako linie środkowe, bądź dwusieczne kątów danego zęba gwintu w osiowej płaszczyźnie przekroju.

Dla ostatecznego kątowego określenia tych linii projekcyjnych według niniejszego wynalazku wprowadza się kąt korekcyjny, którego wartość dopasowana jest do żądanego rozkładu sił ścinających między obydwoma bokami zęba gwintu podczas procesu wkręcania. Kąt korekcyjny ograniczony jest w wartości maksymalnej do połowy kąta zawartego między bokami zęba, tak, że skorygowana linia projekcyjna może przemieszczać się obrotowo, w zakresie jej dodatniego lub ujemnego kąta korekcyjnego, między bokiem znajdującym się po stronie bieguna a bokiem znajdującym się po stronie równika ze środkiem projekcji jako punktem obrotu.

Omówione powyżej siły ścinające zależą od przebiegu wcinania się zębów gwintu podczas wkręcania panewki śrubowej. Składają się one z rzeczywistych sił ścinających, które przekazywane są z krawędzi tnących zębów gwintu, siły piłowania spowodowanej szorstkością powierzchni oraz siły ściskania i przemieszczania, w wyniku określonych niedoskonałości rozmieszczenia gwintu i podatności brzegu uczestniczącej w procesie kości. Dąży się do tego, aby za pomocą odpowiednio dobranej zmienności skoku gwintu sprowadzić do minimum te zespolone siły skrawania, ażeby osiągnąć ciągłe miękkie wkręcanie implantu również w twardsze struktury kostne.

Wymienione powyżej krawędzie tnące otrzymuje się, w przypadku gwintu sztucznych panewek stawu biodrowego, przez frezowanie żeber gwintu i tworzenie rowków wiórowych. Duża liczba szczelin a zatem i krawędzi tnących jest równoznaczna z mniejszym jednostkowym obciążeniem silą ścinającą poszczególnych krawędzi. Z reguły przy tym, wiąże się to ze zmniejszeniem siły potrzebnej do nacinania. Siła potrzebna do nacinania jest poza tym zależna od kąta natarcia, szerokości ostrza i tak zwanego kąta przyłożenia.

W prawdziwych gwintach płaskich, właściwa krawędź tnąca ukształtowana jest na główce gwintu. Za pomocą ukośnie wgłębionej szczeliny możliwy do zrealizowania jest przy tym lekko dodatni kąt natarcia. Zwykle takie płaskie gwinty są podfrezowywane w obszarze główki zęba, za krawędzią tnącą, dla umożliwienia osiągnięcia pożądanego kąta przyłożenia. Szczelinowe nacięcie gwintu przy tym zwykle jest względnie neutralne, a więc bez wyraźnego skręcenia. W tym przypadku, po stronie główki zęba gwintu wywierane są prawie wyłącznie czyste siły ścinające, natomiast boki o gładkiej powierzchni są quasineutralne. Na zboczach jednak mogą występować siły szorstkości, kiedy żebra gwintu są na przykład piaskowane z nadaniem szorstkości. Dla tego przypadku, według niniejszego wynalazku proponuje się wykonywanie zwykle równolegle przebiegających boków zęba gwintu płaskiego, z bardzo niewielkim kątem stożkowym, zbieżnym w stronę główki zęba, dla zapewnienia pewnego osadzenia. Również wtedy, kiedy boki zęba, zależnie od ukształtowania, przenoszą określone siły szorstkości, są one rozłożone w zasadzie symetrycznie. Stąd wynika, że kąt korekcyjny nie jest potrzebny dla dalej powyżej opisanej rodziny linii projekcyjnych. Dotyczy to zwykle również tak zwanego gwintu trójkątnego i jego odmian dla przypadku neutralnego przebiegu rowków wiórowych.

187 279

Zupełnie inaczej przedstawia się sytuacja dla rowków wiórowych przebiegających skośnie, ponieważ tu siła ścinająca jest rozłożona, zależnie od kierunku skrętu, na jeden z dwóch boków zęba gwintu. Stopień przemieszczenia zależy przy tym od kąta skręcenia rowka wiórowego. Przy większych kątach skręcenia, siła ścinająca leży w całości po jednej stronie. Aby teraz, podczas procesu wkręcania tego rodzaju panewki śrubowej, znajdująca się w rzeczywistości po jednej stronie krawędź tnąca mogła w przewidziany sposób oddziaływać, konieczne jest oddziaływanie na kierunek „przesunięcia” profilu zęba, odbywającego się w zasadzie w kierunku promieniowym. Według niniejszego wynalazku odbywa się to przez uwzględnienie wspomnianego powyżej kąta korekcyjnego przy wyznaczaniu skorygowanych linii projekcyjnych w ten sposób, że obrócone zostają one, wokół ich punktu obrotu, od boku zęba silniej obciążonego siłą ścinającą. Jako korzystne proponuje się w związku z tym dobieranie stopnia korekcji proporcjonalnego do stosunku łącznych sił ścinających po stronie każdego boku, a więc sumy sił tnących, szorstkości i przemieszczania.

Dla zgrubnego określenia zmienności skoku gwintu konieczna jest znajomość kąta wychylenia profilu zęba gwintu realizowanej panewki śrubowej, ewentualnego kąta skręcenia rowków wiórowych i właściwości powierzchni zewnętrznej. Na podstawie tych danych możliwe jest prowizoryczne określenie rozkładu sił działających na ząb gwintu podczas wkręcania. Dla osiągnięcia bezwzględnego minimum potrzebnej siły wkręcania zaleca się przeprowadzenie badań wkręcania na prototypach.

Wynalazek w przykładach wykonania jest bardziej szczegółowo omówiony na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie założenia konstrukcyjne ciągu żeber gwintu na jednym przykładzie wykonania, fig. 2 - określenia kątów na powiększeniu zęba gwintu z przykładu wykonania według fig. 1, a fig. 3 - przykład wykonania panewki stawu biodrowego według niniejszego wynalazku, fig. 4 przedstawia konwencjonalny początek gwintu panewki stawu biodrowego, a fig. 5 - schematycznie początek gwintu według wynalazku.

Figura 1 stanowi wstępne objaśnienie procesu doboru gwintu specjalnego według wynalazku na podstawie przykładowego schematu. Przedstawiono kształt konturowy 1 jako część zarysu połówkowego przekroju osiowego panewki śrubowej, przy czym dla przykładu dobrano sferyczny kształt płaszcza. Biegnąca dookoła linia gwintu jest reprezentowana w przekroju przez poszczególne zęby gwintu A, B, C, D i E, które w tej kolejności rozmieszczone są na sferycznym płaszczu skorupowym od przyrównikowego brzegu panewki w stronę przybiegunowej kopuły. Profil zębów gwintu jest w kształcie trójkąta ostrokątnego i zawiera między bokami kąt 8 wynoszący 22°. Ponadto są one wychylone w kierunku biegunowym panewki o kąt γ równy 21° z neutralnego położenia środkowego. Do wyznaczenia położenia poszczególnych zębów gwintu wykorzystywana została rodzina linii prostych, równoległych i równoodległych 2, 3, 4, 5 i 6, tak zwanych skorygowanych linii projekcyjnych. Linie projekcyjne przebiegają wewnątrz kąta 8 zawartego między bokami zęba gwintu, przy czym ich kąt wychylenia χ przyjęto tu jako 30°, ponieważ przykład ma mieć odniesienie do silnie skręconych w prawo rowków wiórowych. Same rowki wiórowe w tym przedstawieniu nie są widoczne. Powodują one wskutek swojego silnego skręcenia w prawo, powstanie krawędzi ścinających na rysunku po prawej stronie, a więc na zboczach zębów gwintu, znajdujących się od strony bieguna. Dlatego, dla osiągnięcia zgodnego z założeniami działania tych krawędzi ścinających należy dążyć do rozłożenia sił ścinania na bok znajdujący się od strony biegunowej. Odbywa się to według niniejszego wynalazku przez kątowe obrócenie linii projekcyjnych 2, 3, 4, 5, 6 o pewną wartość korekcyjną w wyniku czego przy wkręcaniu otrzymuje się odpowiednie „przesunięcie” przekroju zębów w określonym kierunku działania. W przypadku przytoczonego przykładu założono występowanie drobnej szorstkości powierzchni panewki śrubowej wytworzonej na przykład przez piaskowanie. Ponieważ powoduje to wystąpienie pewnej składowej sił szorstkości przy wkręcaniu, na obie strony, to rozkład sił ścinających między bokami zębów 12, 13 ustala się jak 9 do 91. W przykładzie, odpowiednio do tego należy zatem wytworzyć 91% siły ścinającej przez znajdujący się po stronie bieguna bok 12 zęba gwintu a 9% przez znajdujący się po stronie równika bok 13 zęba tego gwintu. Dlatego też skorygowana linia projekcyjna na figurze rysunku jest wyznaczona z kątem wychylenia χ tylko 30° do pionu, podczas gdy odpowiedni kąt wychylenia boku zęba gwintu β, o wartości 32°, jest większy o 2°. Za środek obrotu linii projekcyjnych

187 279 służy każdorazowo zaznaczony skrzyżowaniem punkt środkowy 14, który w przedstawionym przypadku pokrywa się z wierzchołkiem danego zęba i wynika z dobranej konstrukcyjnie wysokości zęba. Skrzyżowania wyznaczające punkty środkowe 14 na wierzchołkach zębów utworzone są przez pomocnicze linie konstrukcyjne 1, 8, 9, 10 i 11 prostopadłe do osi panewki, które na podstawie ich osiowych odstępów b, c, d i e pokazują zmianę skoku gwintu mierzonego na wierzchołkach zębów. Dla porównania, oryginalny skok „s” przedstawiono jako odstęp poziomy linii projekcyjnych 2, 3, 4, 5 i 6. Należy zwrócić uwagę jeszcze i na to, że dla przygotowania dostosowanego programu CNC obróbki należy wykorzystywać skok gwintu w obszarze spodków wysokości zębów gwintu synchronicznie z odpowiednim punktem odniesienia opisu narzędzia..

Dla lepszego zrozumienia sytuacji przedstawionej na fig. 1 i dla przejrzystego przedstawienia różnych kątów, na fig. 2 przedstawiono ząb C gwintu w powiększeniu. Kształt konturowy 1 odpowiednio do tego przedstawiono w postaci wycinka. Znajdujący się po stronie bieguna bok 12 zęba gwintu jest wychylony w prawo o kąt a wynoszący 10° względem pionowej pomocniczej linii konstrukcyjnej 9. Odpowiedni kąt wychylenia β boku zęba 13, promieniowy kąt natarcia, wynosi 32°. Wynika stąd, że kąt zawarty między bokami zęba 3 wynosi 22°. Oznaczona linią kreskowo-punktową dwusieczna 15 kąta 3 jest równocześnie nieskorygowaną linią projekcyjną, która jest obracalna wokół punktu środkowego 14 (w tym przypadku równocześnie wierzchołka zęba). Jej kąt wychylenia oznaczono przez y. Linia środkowa 15 jest skorygowana przez obrót w prawo o kąt wynoszący 9° i w ten sposób skorygowana linia projekcyjna 4 tworzy kąt wychylenia χ wynoszący 30°.

Wielkość kąta wychylenia χ linii równoodległych jest proporcjonalna do stosunku działających na boki zębów sił ścinania zgodnie z zależnością::

Kąt χ = kąt α + kąt 3 · siła Fpa (%)

100 gdzie: χ = kąt wychylenia linii równoodległych (w stopniach), χ = kąt wychylenia boku zęba gwintu znajdującego się od strony bieguna (w stopniach), 3 = kąt zawarty pomiędzy bokami zęba gwintu (w stopniach), Fpa = pożądany procentowy udział działającej od strony bieguna składowej, działających ogólnie z obu stron na boki zęba gwintu, kompleksowych sił ścinających złożonych z siły cięcia, szorstkości powierzchni oraz siły ściskania lub przemieszczania.

Przykład praktycznego wykonania panewki stawu biodrowego według niniejszego wynalazku przedstawiono na fig. 3. Przy tym, ukształtowanie gwintu oparto na schemacie z fig. 1 bądź 2. Przedstawiona półkulista panewka 16 stawu biodrowego jest przedstawiona z częściowym wyrwaniem i w częściowym przekroju, dla lepszego uwidocznienia przebiegu ścianki i gwintu. Wewnętrzne ukształtowanie panewki śrubowej wykazuje podział na ob.s^^rn' cylindryczny 17 i wydrążony odcinek kulisty 18 do pomieszczenia nie przedstawionej wkładki. Ścianka panewki dobrana jest w obszarze równikowym 19 jako grubsza, dla umożliwienia wyfrezowania wpustów dla odpowiedniego narzędzia do wkręcania. Grubość ścianki zmniejsza się w stronę kopuły 20 panewki. Przylega ona do otworu dennego 21, który umożliwia wzrokową kontrolę osadzenia panewki przy implantacji. Zaznaczony gwint jest wykonany jako jednozwojowy. W przekroju widać rozkład zębów 22, 23 24, 25 i 26 gwintu na płaszczu skorupowym. Zęby są w sposób wyraźnie widoczny wychylone w kierunku bieguna panewki. W przebiegu gwintu utworzone są rowki wiórowe, przez odpowiednie wyfrezowanie za pomocą frezarki promieniowej, z których widoczne są trzy rowki wiórowe 27, 28 i 29. Rowki wiórowe są rozmieszczone prawoskrętnie z kątem skręcenia Φ względem osi panewki, dla utworzenia krawędzi skrawających o dodatnim kącie natarcia na boku znajdującym się po stronie bieguna..

Na uproszczonej rysunkowo fig. 4 przedstawiono zwykłą panewkę śrubową z gwintem trójkątnym, przy czym na przykład nie uwzględniono zniekształceń perspektywicznych gwintu. Panewka śrubowa 30 ma półkulisty płaszcz skorupy. Ze względu na otwór denny w widoku bocznym występuje przypłaszczenie 31. Profil zębów gwintu usytuowany jest neutralnie, a więc bez kąta wychylenia. Rowki wiórowe ze względu na uproszczenie pominięto. Od punktu

187 279 początku 34 gwintu ząb gwintu rośnie aż do punktu przejściowego 33 do swojej pełnej wysokości. Następnie żebro 32 gwintu aż do równika panewki dokonuje prawie trzykrotnego obiegu. Bok zwrócony w stronę bieguna panewki zęba gwintu między punktami 34 i 33 nie wykazuje pochylenia. Jest to pozostałością pierścieniowej powierzchni stożkowej powstającej przy zwykłej obróbce tokarskiej. W wyniku tego znacznego, w stosunku do przebiegu pozostałego gwintu, skośnego ustawienia tego obszaru boku, następuje nierównomierne rozdzielenie sił występujących przy wkręcaniu panewki na boki. Wskutek tego, przy wkręcaniu, bądź przy wstępnym nacinaniu za pomocą narzędzia, występuje potrzeba użycia niepotrzebnie dużej siły.

Dla porównania, na fig. 5 przedstawiono przykład panewki śrubowej z punktem początku gwintu według wynalazku. Dla zachowania porównywalności panewka śrubowa 35 została przedstawiona z niezmienionymi zwykle występującymi szczegółami, tak, że jej ukształtowanie półkuliste, spłaszczenie 36 i żebra gwintu między punktami 38 a 37 odpowiadają panewce przedstawionej na fig. 4.

Odcinek od punktu początku gwintu 39 do punktu przejściowego 38 został przemieszczony, przez przeniesienie punktu początku gwintu w kierunku bieguna panewki tak, że siły działające na boki gwintu są wyrównane. Przy tym, znajdujący się po stronie bieguna bok zęba wykonany jest z pochyleniem zmniejszonym, bądź też bok znajdujący się po stronie równika nacięty jest z pochyleniem zwiększonym. Przy tym ukształtowaniu, podczas implantowania panewki śrubowej siły wkręcania, bądź siły skrawające, przy nacinaniu wstępnym są znacznie zredukowane w porównaniu z wykonaniami dotychczasowymi.

Poniżej objaśniony jest przykładowy tok postępowania dla realizacji wynalazku.

Zakładając, że wzorzec badany konwencjonalnej panewki śrubowej o średnicy nominalnej 54 mm z gwintem trójkątnym (wysokość zębów 2,5 mm, skok gwintu 4 mm, długość gwintu 16 mm) w stanie po toczeniu, a więc o stosunkowo gładkiej powierzchni, przy wkręcaniu w korpus z twardej substancji piankowej, aż do osadzenia płaszcza skorupy, wymaga maksymalnego momentu obrotowego 30 Nm, więc przy drugiej próbie odpowiednio otrzymuje się moment wkręcający dla wersji piaskowanej (szorstkość Ra na przykład 4 pm) wynoszący na przykład 50 Nm. Udział sił szorstkości w ogólnym momencie obrotowym wkręcania wynosi wtedy 60%, czyli 30 Nm. Te siły szorstkości są równomiernie rozłożone na powierzchni, a więc stosownie do tego, po 30% na każdy bok gwintu. W przeciwieństwie do tego, wyznaczany dotychczas podstawowy moment obrotowy o wartości 20 Nm (odpowiednio 40%) uzasadniony jest w zasadzie siłami ścinającymi przy znacznym udziale sił ściskania i przemieszczania. Kiedy te siły ścinające przy skręceniu rowka wiórowego, w całości znajdują się po jednej stronie na boku zęba gwintu, to część ogólnego momentu wkręcającego przypadająca na zaopatrzony w krawędź tnącą bok gwintu wynosi 70%, tak, że dla strony przeciwnej pozostaje 30%. Jeżeli natomiast kąt wychylenia linii środkowej zęba gwintu γ wynosi 10° a kąt zawarty między bokami θ - 20°, to z linii środkowej wyprowadzona jest linia projekcyjna, podczas gdy rozkład sił wkręcania ustala się na 70% do 30% dla kąta między bokami. Przy gwincie prawoskretnym przy skręceniu w prawo rowków wiórowych, obliczony kąt wychylenia linii projekcyjnych wynosi 14°.

Po określeniu rodziny skorygowanych linii projekcyjnych na podstawie pożądanego średniego skoku gwintu, kąta wychylenia profilu zęba γ i pożądanego rozkładu sił ścinających, następny krok polega na wyznaczeniu dla pożądanej geometrii skorupy panewki śrubowej (na przykład sferycznej, parabolicznej itp.) poszczególnych wysokości zębów, obwodu żebra gwintu i każdego z poszczególnych, wspomnianych powyżej, punktów projekcyjnych. Wychodząc stąd ustala się wybrane kąty między bokami profilu każdego zęba gwintu i jego spodek wysokości na płaszcz skorupy. Te spodki wysokości stanowią podstawę do sporządzenia programu obróbkowego dla wytwarzania gwintu według wynalazku na maszynie ze sterowaniem numerycznym.

Do wytwarzania proponowanego według niniejszego wynalazku gwintu specjalnego i odpowiedniego implantu mogą być przydatne, po częściowym dopasowaniu i/lub dokonaniu w nich zmian, znane z literatury patentowej sposoby wytwarzania gwintów specjalnych, takie, jak we wspomnianym w stanie techniki, niemieckim zgłoszeniu patentowym P 44 00001 Al, jak również związanym zgłoszeniu PCT DE 94/01551. W szczególności proponuje się różne

187 279 możliwości wykonania gwintu o modyfikowalnym zmiennym profilu. Polegają one na zastosowaniu różnych skoków, również o zmiennej w sposób ciągły wartości skoku, i uwzględnianiu różnych wartości odsądzenia dla jednego narzędzia obróbkowego lub wielu narzędzi. W ten sposób można w cyklu obróbkowym również wykonywać wgłębne skośnie ustawione rowki gwintu, dopasowywać z większą roz^tbiKlk^z^^o.ścią podstawę gwintu do zarysu pożądanego i równocześnie realizować nie tylko wysokość, lecz również i dane położenie każdego zęba z dużą dokładnością, zgodnie opisaną powyżej ideą. Szczególnie oszczędne ekonomicznie jest wytwarzanie za pomocą obróbki skrawaniem na tokarce CNC. W przypadku nowoczesnego sterowania takich maszyn możliwe jest bezpośrednie zaprogramowanie na przykład za pomocą zestawu rozkazów G33 pod pozycją E ciągłej zmiany skoku. Określone funkcje zmiany skoku gwintu są możliwe do osiągnięcia na przykład przez łączenie w łańcuch tego rodzaju zestawów rozkazowych, bądź włączenie odpowiednich podprogramów (na przykład programowanie zmiennych). Zestawienie takiego programu specyficznego dla danej maszyny CNC nie powinno stanowić specjalnych trudności dla przeciętnego specjalisty.

Według wynalazku możliwe jest otrzymanie w sumie panewki śrubowej dysponującej pewnym zakresem zmienności, która umożliwia stosowanie gwintów prawoskrętnych, lewoskrętnych, jednozwojnych lub wielozwojnych, rowków wiórowych neutralnych, prawoskrętnych, lewoskrętnych przy wszystkich możliwych kształtach płaszcza skorupowego. Dzięki możliwości dopasowywania zmienności skoku gwintu do danej postaci konstrukcyjnej i celowego rozkładu sił wkręcania na żebra gwintu dla otrzymania w każdej odmianie wykonania możliwie małego momentu wkręcania, również przy różnych szorstkościach powierzchni.

Przy tym unika się nie tylko przedwczesnego zakleszczenia się panewki śrubowej przy wkręcaniu, bądź niebezpieczeństwa rozsadzenia miednicy, lecz również osiąga się lepsze wyczucie momentu osadzenia płaszcza skorupowego na kostnym gnieździe nośnym. Przy szczególnie zalecanym wychyleniu zębów gwintu w kierunku bieguna panewki, w połączeniu z nieliniowym skokiem gwintu osiąga się znaczne zmniejszenie wyskoków (punktów skrajnych) obciążenia przy docelowym zastosowaniu implantu. Panewka śrubowa według wynalazku nadaje się ponadto do bezproblemowego wytwarzania bez dodatkowych kosztów na przykład na tokarce CNC.

Przy tym właściwości panewki śrubowej według wynalazku rokują nadzieje na pewien postęp w tym obszarze techniki medycznej.

Claims (15)

1. Sztuczna panewka stawu biodrowego, wkręcana, z gwintem specjalnym, samonacinającym do wkręcania w panewkę naturalną stawu, o znajdującym się w obszarze gwintu, dowolnym zakrzywieniu zewnętrznego zarysu osiowego jej korpusu skorupowego, ze skręconymi rowkami wiórowymi i/lub z wychylonym od płaszczyzny promieniowej panewki profilem zęba gwintu, znamienna tym, że skok gwintu (b, c, d, e) jest zmienny w kierunku osiowym panewki w zależności od zakrzywienia zewnętrznego zarysu (1) osiowego korpusu skorupowego (19, 20) względem osi panewki, kąta wychylenia (γ) profilu zęba gwintu (C, 12, 13), kąta skręcenia (Φ) rowka wiórowego (27, 28, 29) i szorstkości powierzchni gwintu.

2. Sztuczna panewka, według zastrz. 1, znamienna tym, że gwint w znajdującym się po stronie bieguna obszarze początkowym, to jest w obszarze wzrastania wysokości zęba gwintu od punktu początku (39) do pełnej wysokości w punkcie przejściowym (38), ma pochylenie znajdującego się po stronie bieguna boku zęba gwintu, mniejsze, niż pochylenie pozostałego gwintu panewki wkręcanej, oraz pochylenie znajdującego się po stronie równika boku zęba, która jest większa od pochylenia tego pozostałego gwintu.

3. Sztuczna panewka, według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że profil zęba gwintu (C, 12,13) wychylony jest o kąt (γ) od płaszczyzny promieniowej, a gwint jest nacięty bez rowków wiórowych, przy czym zęby gwintu (A, B, C, D, E) umieszczone są swoimi liniami środkowymi (15) wzdłuż linii równoodległych (2, 3, 4, 5, 6), to jest prostych usytuowanych równolegle i w równych odstępach (a) względem siebie.

4. Sztuczna panewka, według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że profil zęba gwintu (C, 12, 13) wychylony jest o kąt (γ) od płaszczyzny promieniowej, a gwint ma rowki wiórowe (27, 28, 29), które mają zerowy kąt skręcenia (Φ), przy czym zęby umieszczone są swoimi liniami środkowymi (15) na liniach równoodległych (2, 3, 4, 5, 6), to jest prostych usytuowanych równolegle i w równych odstępach (a) względem siebie.

5. Sztuczna panewka, według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że gwint ma rozmieszczone na zewnątrz główki zęba, krawędzie skrawające, jak dla zwykłego gwintu płaskiego, do bezcementowego kotwienia w naturalnej panewce stawu, a zespół żeber gwintu utworzony na płaszczu skorupowym ma przynajmniej częściowo nadaną strukturę, przy czym, boki zębów są zbieżne w stronę główki zęba z zachowaniem kąta pomiędzy bokami (3) o wartości pomiędzy 0,5° a 5°.

6. Sztuczna panewka, według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że gwint ma profil zęba gwintu (C, 12, 13) zbieżny w stronę główki zęba pod dowolnym kątem (3) i skręcone rowki wiórowe (27, 28, 29), przy czym zęby gwintu (A, B, C, D, E) na płaszczu skorupowym, umieszczone są punktami przecięcia (14) ich linii bocznych, położonych na bokach (12, 13) zębów, na liniach równoodległych (2, 3, 4, 5, 6), to jest prostych usytuowanych równolegle i w jednakowych odstępach (a) względem siebie, których położenie kątowe jest zmienne w zakresie pomiędzy obydwoma bokami zęba gwintu (12,13), wokół punktu obrotu położonego w punkcie przecięcia (14) linii bocznych położonych na bokach (12,13) zębów

7. Sztuczna panewka, według zastrz. 6, znamienna tym, że linie równoodległe (2, 3, 4, 5, 6) są wychylone od linii środkowej (15) zębów gwintu w kierunku mniej obciążonego siłami ścinającymi boku zęba gwintu.

8. Sztuczna panewka według zastrz. 7, znamienna tym, że wielkość kąta wychylenia (χ) linii równoodległych (2, 3, 4, 5, 6) jest proporcjonalna do stosunku działających na boki zębów sił ścinania zgodnie z zależnością:

Kąt χ = kąt α + kąt 3 · siła Fpa (%)

100

187 279 gdzie: χ = kąt wychylenia linii równoodległych (2, 3, 4, 5, 6) (w stopniach), α = kąt wychylenia boku zęba gwintu znajdującego się od strony bieguna (w stopniach), 8 = kąt zawarty pomiędzy bokami zęba gwintu (w stopniach), Fpa = pożądany procentowy udział działającej od strony bieguna składowej, działających ogólnie z obu stron na boki zęba gwintu, kompleksowych sił ścinających złożonych z siły cięcia, szorstkości powierzchni oraz siły ściskania lub przemieszczania.

9. Sztuczna panewka, według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że gwint ma zbieżny w stronę główki zęba pod dowolnym kątem (8) profil zęba gwintu (C, 12, 13), wychylony o kąt (γ) od płaszczyzny promieniowej i skręcone rowki wiórowe (27, 28, 29), przy czym zęby gwintu (A, B, C, D, E) na płaszczu skorupowym, umieszczone są punktami przecięcia (14) ich linii bocznych, położonych na bokach (12,13) zębów, na liniach równoodległych (2, 3, 4, 5, 6), to jest prostych usytuowanych równolegle i w jednakowych odstępach (a) względem siebie, których położenie kątowe jest zmienne w zakresie pomiędzy obydwoma bokami zęba gwintu (12, 13), wokół punktu obrotu położonego w punkcie przecięcia (14) linii bocznych położonych na bokach (12,13) zębów;

10. Sztuczna panewka, według zastrz. 9, znamienna tym, że linie równoodległe (2, 3, 4, 5, 6) są wychylone od linii środkowej (15) zębów gwintu w kierunku mniej obciążonego siłami ścinającymi boku zęba gwintu.

11. Sztuczna panewka według zastrz. 10, znamienna tym, że wielkość kąta wychylenia (χ) linii równoodległych (2, 3, 4, 5, 6) jest proporcjonalna do stosunku działających na boki zębów sił ścinania zgodnie z zależnością:

Kąt χ = kąt α + kąt 8 · siła Fpa (%)

100 gdzie: χ = kąt wychylenia linii równoodległych (2, 3, 4, 5, 6) (w stopniach), α = kąt wychylenia boku zęba gwintu znajdującego się od strony bieguna (w stopniach), 8 = kąt zawarty pomiędzy bokami zęba gwintu (w stopniach), Fpa = pożądany procentowy udział działającej od strony bieguna składowej, działających ogólnie z obu stron na boki zęba gwintu, kompleksowych sił ścinających złożonych z siły cięcia, szorstkości powierzchni oraz siły ściskania lub przemieszczania.

12. Sztuczna panewka, według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że gwint ma profil zęba gwintu wychylony o kąt (γ) od płaszczyzny promieniowej, z równoległymi bokami i skręconymi rowkami wiórowymi (27, 28, 29), przy czym rozmieszczone na płaszczu skorupowym zęby gwintu (A, B, C, D, E), rozmieszczone są na liniach równoodległych (2, 3, 4, 5, 6), to jest prostych usytuowanych równolegle i w jednakowych odstępach (a) względem siebie, których położenie kątowe jest zmienne w zakresie zawartym pomiędzy obydwoma bokami zęba gwintu (12,13), wokół punktu obrotu położonego w środku powierzchni czołowej główki zęba gwintu.

13. Sztuczna panewka, według zastrz. 12, znamienna tym, że linie równoodległe (2, 3, 4, 5, 6) są wychylone od linii środkowej (15) zębów gwintu w kierunku mniej obciążonego siłami ścinającymi boku zęba gwintu.

14. Sztuczna panewka według zastrz. 13, znamienna tym, że wielkość kąta wychylenia (χ) linii równoodległych (2, 3, 4, 5, 6) jest proporcjonalna do stosunku działających na boki zębów sił ścinania zgodnie z zależnością:

Kąt χ = kąt α + kąt 8 · siła Fpa (%)

100 gdzie: χ = kąt wychylenia linii równoodległych (2, 3, 4, 5, 6) (w stopniach), α = kąt wychylenia boku zęba gwintu znajdującego się od strony bieguna (w stopniach), 8 = kąt zawarty pomiędzy bokami zęba gwintu (w stopniach), Fpa = pożądany procentowy udział działającej od strony bieguna składowej, działających ogólnie z obu stron na boki zęba gwintu, kompleksowych sił ścinających złożonych z siły cięcia, szorstkości powierzchni oraz siły ściskania lub przemieszczania.

187 279

15. Sztuczna panewka według zastrz. 1, znamienna tym, że w profilu zęba gwintu wychylonym w kizrpnkt bizgpna panewki, znajdujący się po stronie bizgtna bok (12) aęba gwintu wychylony jzst o kąt (α) od płaszczyzny promieniowej w kizrpnkt bizgpna panewki.