螺钉、螺丝刀和螺钉紧固装置

技术领域

本发明涉及一种螺钉、一种用于以一定角度固定螺钉的螺丝刀以及一种螺钉紧固装置，包括该螺钉和互补的螺丝刀，该螺钉和互补的螺丝刀适于在螺钉和螺丝刀之间产生可释放的摩擦附接。

该螺钉和螺丝刀优选地用于牙科应用，例如固定牙齿植入物；或者其他医疗应用，且也可以设想用于其他工业应用。

背景技术

已知的紧固装置包括螺钉和互补的螺丝刀。互补的螺丝刀，例如六角球形螺丝刀，允许以一定角度紧固在其头部具有螺钉接合结构的螺钉，该螺钉接合结构具有正多边形横向截面和圆形纵向截面。

另一种众所周知的用于以一定角度对在其头部具有螺纹接合结构的螺钉进行紧固的替代方案是六叶螺丝刀，该螺纹接合结构具有球形核心，径向对称分布的若干个突出肋包围该球形核心，即围绕中心球形核心均匀分布。

在六角球形螺丝刀解决方案中，螺丝刀的多边形头部的每个表面与传递扭矩的螺钉的互补表面接合，但是这种构造会将应力和磨损集中在多边形头部的边缘上，这最终使多边形头部变圆，降低了其功能性。

在六叶球形螺丝刀解决方案中，突出肋与螺钉的互补凹槽接合，通过所述突出肋传递扭矩，减少或消除磨损问题，但是这些肋的形状不允许精确配合。文献EP2932937B1描述了一种用于牙科应用的螺钉紧固装置，其具有该六叶球形螺丝刀的解决方案。

还已知通过磁性装置在螺钉和螺丝刀之间提供连接，但是对于一些应用，尤其是医疗应用，螺钉优选由非铁磁材料制成，例如钛。在这些情况下，螺钉和螺丝刀之间的非磁性附接对于将螺钉插入安装位置和从安装位置取出螺钉是需要的，例如通过螺丝刀和螺钉之间的精确配合获得的摩擦附接。在医学或牙科应用中，该安装位置在患者的身体或口腔内。

上述众所周知的解决方案在避免了螺丝刀的加速磨损的同时，都没有为螺钉和螺丝刀之间提供连接。

一些可用的产品在螺钉和螺丝刀之间提供了摩擦附接，但是不允许用螺丝刀以一定角度紧固螺钉。在某些应用中，接近螺钉的最终位置受到限制，并且以一定角度紧固螺钉是可能需要的。

本发明提供了对上述和其他问题的解决方案。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种螺丝刀，例如用于医疗或牙科应用，用于紧固螺钉。

所提出的螺丝刀以已知的方式包括细长螺丝刀主体，所述螺丝刀主体在纵向螺丝刀轴方向上延伸，所述螺丝刀在其远端具有螺钉接合结构。

所提出的螺丝刀的所述螺钉接合结构旨在连接到互补螺钉的螺丝刀接合结构，并且包括由多个突出的纵向肋包围的芯部。所述纵向肋在所述纵向螺丝刀轴方向上延伸并且围绕所述芯部径向分布，所述纵向肋优选地围绕所述芯部呈径向对称，使得螺钉接合结构呈分叶状。

据此，所述螺钉接合结构包括由多个纵向肋包围的实心芯部，在关于所述纵向螺丝刀轴方向的径向方向上，每个所述纵向肋从所述芯部向外突出，并且朝着螺丝刀的远端尖端延伸。所述多个纵向肋规则地分布在所述芯部周围。

这种结构在本领域中是已知的，并且通常称为六叶球形结构或梅花球形结构。

无论所述螺丝刀和所述螺钉之间的角度达到45°、30°或优选为25°，每个突出的所述纵向肋都能在所述螺丝刀和所述螺钉之间提供扭矩传递。

本发明还提出了具有以下未公开特征的螺丝刀：

·所述芯部的垂直于所述纵向螺丝刀轴的连续横向截面具有正多边形形状，并且所述芯部的与所述纵向螺丝刀轴重合的纵向截面具有凸起形状，以限定所述芯部具有通过拱形边缘连接的若干个相邻拱形凸面；和

·在所述芯部的两个相邻拱形凸面之间的一个拱形边缘上，或者在所述芯部的一个拱形凸面上，每个突出的所述纵向肋连接到所述芯部，所述芯部的至少一个所述拱形凸面的中央部分是暴露的。

据此，所述芯部是实心的芯部，具有通过凸边缘连接的若干个相同的相邻拱形凸面，每个所述拱形凸面具有直的横向截面和凸的纵向截面。这些相同的拱形凸面决定了所述芯部的所述连续横向截面具有正多边形形状。

应当理解，正多边形是等边(所有边都具有相同的经度)和等角(边之间的所有角度都相等)的多边形，其中任意边的数量大于两个。所述正多边形可以是例如等边三角形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形等。

每个所述纵向肋在所述芯部的相同的相邻拱形凸面之间的所述拱形边缘之一上连接到所述芯部，并且覆盖所述芯部，使两个相邻的纵向肋之间的所述芯部的至少一个所述拱形凸面的中央部分暴露。

所述芯部的所有拱形边缘都可以在其上包括纵向肋，但是也可以选择只有一些所述拱形边缘可以在其上包括纵向肋，例如交替的拱形边缘，其余的拱形边缘是暴露的。

可选地，所述突出的纵向肋不附接在所述拱形边缘上，而是附接在所述芯部的所述拱形凸面的中央。一些拱形凸面，例如交替的拱形凸面，不包括所述突出的纵向肋，而是包括所述暴露的中央部分。

无论所述螺丝刀和所述螺钉之间的角度达到45°、30°或优选为25°的角度，具有直的横向截面和凸的纵向截面的所述芯部的所述拱形凸面的每个暴露的所述中央部分都提供具有螺钉的螺丝刀接合结构的互补表面的摩擦接合表面。

实际上，所述螺丝刀和所述螺钉之间的所有扭矩传递都是通过所述纵向肋传导的，因此所述芯部表面的暴露的所述中央部分实际上不传递扭矩，这减少了所述芯部表面的暴露的所述中央部分的应力和磨损，从而在更长时间内保持所述摩擦接合表面不受损坏。

根据第二方面，本发明涉及一种螺钉，优选由非铁磁性材料制成的用于医疗或牙科应用的螺钉。

以现有技术中已知的方式，所提出的螺钉包括细长螺钉主体，所述细长螺钉主体在纵向螺钉轴线方向上延伸，所述螺钉在其近端上具有螺丝刀接合结构，并且在其远端上具有螺纹区域。

所述螺丝刀接合结构包括由多个纵向凹槽围绕的中央插座，所述纵向凹槽在所述纵向螺钉轴线方向上延伸并且以径向对称的方式围绕所述中央插座径向分布，从而限定了呈分叶状的所述螺丝刀接合结构。

据此，所述螺丝刀接合结构包括由多个纵向凹槽围绕的中央插座，每个所述纵向凹槽在关于所述纵向螺钉轴线方向的径向方向上从所述中央插座向外突出，并且朝着所述螺钉的远端延伸。所述纵向凹槽规则地分布在所述中央插座周围。

这种配置在该领域中是已知的，并且通常称为梅花(Torx)配置。

无论所述螺丝刀和所述螺钉之间的角度达到45°、30°还是优选达到25°，每个所述纵向凹槽在所述螺丝刀和所述螺钉之间都提供扭矩传递。

本发明还提出了具有以下未公开特征的螺钉：

·所述中央插座的垂直于所述纵向螺钉轴线的连续横向截面具有正多边形形状，其尺寸朝向所述螺钉的近端逐渐减小，从而限定一个渐缩的多边形插座；和

·每个所述纵向凹槽限定在所述渐缩多边形插座的两个相邻表面之间，或者限定在所述渐缩多边形插座的所述表面之一上，所述渐缩多边形插座的每个所述表面的中央部分是暴露的。

据此，所述中央插座是用于所述螺丝刀的所述螺钉接合结构的空壳体，可通过与所述纵向螺钉轴线同心的开口进入。

所述中央插座由若干个相同的相邻汇聚表面围绕，所述相邻汇聚表面围绕所述纵向螺钉轴线，以限定正多边形形状，例如等边三角形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形等。

围绕所述中央插座的每个所述表面具有直的横向截面，与所述螺丝刀的所述螺钉接合结构的拱形凸面的直的横向截面互补。

此外，所述中央插座朝向所述螺钉的远端逐渐变细，朝着远离所述开口的方向具有减小的尺寸。所述渐缩的中央插座允许所述螺丝刀的所述螺钉接合结构和所述螺钉的所述螺丝刀接合结构之间的自定心和摩擦锁定。

每个所述纵向凹槽限定在所述渐缩的中央插座的两个相邻表面之间的边缘上，使得相邻纵向肋之间的渐缩中央插座的每个所述表面的中央部分暴露。

可选地，每个所述纵向凹槽可以限定在所述渐缩的中央插座的一个表面上，所述渐缩的中央插座的至少一个表面没有纵向凹槽，使得所述表面的所述中央部分至少在所述渐缩中央插座的一些表面上暴露。

无论所述螺丝刀和所述螺钉之间的角度达到45°、30°或优选为25°，围绕所述渐缩中央插座的所述表面的每个所述暴露的中央部分都具有直的横向截面，且提供了具有与所述螺丝刀的所述螺钉接合结构的表面互补的摩擦接合表面。

此外，所述纵向凹槽和所述正多边形渐缩中央插座的组合不仅允许通过上述螺丝刀来紧固和松开螺钉，还允许使用普通的梅花螺丝刀，所述梅花螺丝刀包括与所述纵向凹槽互补的所述纵向肋，但不包括上述提出的所述芯部上的摩擦接合表面，或者使用包括正多边形横截面芯部但没有纵向肋的普通六角螺丝刀或六角球形螺丝刀来紧固和松开螺钉，这将产生加速磨损。据此，当使用所述梅花螺丝刀时，在所述螺钉和所述螺丝刀之间没有获得摩擦耦合，并且当使用六角球形螺丝刀时，所述螺钉的所述渐缩中央插座的所述摩擦接合表面将传递扭矩，并且将承受应力和加速磨损。

为了获得所述效果，优选地是所述分叶状的螺丝刀接合结构的所述纵向凹槽，而不是所述渐缩的中央插座的所述表面，符合标准ISO 10664，优选地是ISO 10664:2005，这些标准定义了TORX标准。

所述渐缩中央插座的所述表面将与多边形螺丝刀兼容，例如牙科工业标准下的六角形螺丝刀，称为hex.E/C，例如在1.20毫米和1.33毫米之间。

所提出的所述渐缩的中央插座的表面不会妨碍根据ISO 10664的螺丝刀，该螺丝刀的突出肋与所提出的所述分叶状的螺丝刀接合结构的所述纵向凹槽互补，因为所述分叶状的螺丝刀接合结构限定了由标准ISO 10664限定的形状，因此，所述螺丝刀的所述突出肋也可以符合标准ISO 10664。

当使用与所提出的螺丝刀不同的螺丝刀时，存在的那些问题在使用所提出的螺丝刀时能得到解决，因为实际上，所述螺丝刀和所述螺钉之间的所有扭矩传递都是通过所述纵向肋传导的，所以当使用所提出的螺丝刀时，所述渐缩的中央插座的所述表面的所述暴露的中央部分实际上不传递扭矩，从而减少了所述渐缩的中央插座的所述表面的暴露的中央部分的应力和磨损，在更长的时间内保持所述摩擦接合表面不受损坏。

根据第三方面，本发明涉及一种包括上述螺丝刀和上述螺钉的螺钉紧固装置。

同一组的所述螺丝刀和所述螺钉将具有相同边数的正多边形横截面，并且所述螺钉接合结构的正多边形芯部的最大横截面的尺寸将包括在所述渐缩的中央插座的连续横截面的最大和最小尺寸之间，当连接时，在所述螺钉和所述螺丝刀接合结构之间提供摩擦保持。

根据一个实施例，每个所述螺丝刀和所述螺钉的所述正多边形横截面将具有至少四条边。

本发明的其他特征从以下实施例的详细描述中显现。

附图说明

从下面参照附图对实施例的详细描述中，将以说明性而非限制性的方式，更全面地理解前述和其他优点和特征，其中：

图1示出了螺丝刀远端的螺钉接合结构的透视图；

图2示出了图1所示的螺钉接合结构的平面图；

图3示出了图1所示的螺钉接合结构的侧视图；

图4A、图4B和图4C依次示出了图1所示的螺钉接合结构在对应图3所示的第一、第二和第三横向截面截取的三个横向平面；

图5示出了与图1的螺丝刀互补的螺钉的透视图；

图6示出了图5所示螺钉的螺丝刀接合结构的平面图；

图7示出了图5所示的螺丝刀接合结构的纵向剖视图；

图8示出了螺钉紧固装置的侧视图，包括与图1所示螺丝刀成一定角度连接的图5所示螺钉的简化视图；

图9示出了图8所示的螺钉紧固装置的透视图；

图10示出了连接到图5所示螺钉的螺丝刀接合结构的图1所示螺丝刀的螺钉接合结构的横向截面；

图11示出了螺钉的不同替代实施例的平面图；

图12示出了螺钉的替代实施例的透视图，该螺钉在四边形渐缩中央插座的相对表面上具有两个纵向凹槽，使该两个表面暴露出来；

图13示出了具有螺丝刀的螺钉紧固装置的替代实施例的透视图，该螺丝刀具有连接到互补螺钉的三个突出肋；

图14A至图14E示出了根据不同实施例的螺丝刀的螺钉接合结构的侧视图和前视图；

图15A至图15E示出了根据不同实施例的螺钉的螺丝刀接合结构的侧视图和前视图；

图16示出了所提出的螺钉的前剖视图和其侧剖视图，其中所提出的螺丝刀的螺钉接合结构插入该螺钉中；

图17示出了所提出的螺钉的前剖视图和其侧剖视图，其中符合称为hex.E/C的牙科工业标准的直六角螺丝刀的螺钉接合结构插入该螺钉中；

图18示出了所提出的螺钉的前剖视图和其侧剖视图，其中符合称为Torx的牙科工业标准的直六角螺丝刀插入该螺钉中；

图19示出了所提出的螺钉的前剖视图和其侧剖视图，其中符合称为六节点安全型(six node security)的牙科工业标准的直六角螺丝刀插入该螺钉中。

具体实施方式

从下面参照附图对实施例的详细描述中，将更全面地理解前述和其它优点和特征，这些描述是说明性而非限制性的。

根据优选实施例，所提出的螺丝刀1具有细长螺丝刀主体，该细长螺丝刀主体通常是与纵向螺丝刀轴DA同心的杆或管，螺丝刀1在其远端具有螺钉接合结构10。

螺钉接合结构10旨在与螺钉2的互补的螺丝刀接合结构20接合。

所提出的螺钉接合结构10包括由多个突出的纵向肋12围绕的芯部11，纵向肋12围绕芯部11呈径向对称分布，每个纵向肋12在纵向螺丝刀轴DA的方向上延伸，使得限定出一个呈分叶状的螺钉接合结构10。

根据图1、图2、图3、图4A、图4B和4C所示的优选实施例，螺钉接合结构10包括6个纵向肋12，但是也可能包括不同数量的纵向肋12。

图4A、图4B和图4C依次示出了根据第一实施例的垂直于纵向螺丝刀轴DA的螺钉接合结构10的横截面，示出了芯部11和周围的纵向肋12的截面。在这些横截面上，很明显，芯部11具有正多边形形状，在该示例中为六边形形状，纵向肋12从所述正多边形形状的边缘突出，以使该正多边形形状的每条边的中央部分13露出。

如图1所示，与纵向螺丝刀轴DA重合的芯部11的纵向截面具有凸起的形状。

根据上文，芯部11的每个拱形凸面由零高斯曲率的表面限定，即在单一方向上的曲率，该曲率可以通过弯曲一平面来获得而不会在所述表面上产生变形。

优选地，从芯部11突出的纵向肋12的纵向截面也具有凸起形状。

芯部11的纵向截面的凸起形状和/或从芯部11突出的纵向肋12的纵向截面的凸起形状可以是基本半圆形和/或基本尖拱形。

根据优选实施例，通过比芯部11细的细长部14，芯部11连接到细长螺丝刀主体，这增加了螺钉接合结构和螺丝刀接合结构之间的容许连接角度。

垂直于纵向螺丝刀轴DA的细长部14的连续横向截面将具有与芯部11相同的正多边形形状，并且与纵向螺丝刀轴DA重合的细长部14的纵向截面将具有凹陷形状，从而限定了具有几个相邻拱形凹面的细长部14。

纵向肋12也可以从细长部14伸出。在这种情况下，从细长部14突出的纵向肋12的纵向截面将是凹形的。

根据优选实施例，每个纵向肋12由刻在芯部11中的两个纵向凹槽15界定，芯部11的每个拱形凸面的暴露的中央部分13限定在两个纵向凹槽15之间。

螺丝刀1的螺钉接合结构10可以在其远端尖端具有扁平端，该扁平端没有细长肋12。

图14A至图14E示出了具有不同末端的螺钉接合结构10的不同实施例。例如，图14D和图14E示出了完全平坦的末端，图14A和图14B示出了平滑且略微凸起的末端，而图14C示出了覆盖了三分之一螺钉接合结构10的尖圆形末端。

优选地，纵向肋12距芯部11的高度朝向螺丝刀1的远端尖端减小，通常在螺钉接合结构10的远端尖端处达到零高度。

纵向肋12的宽度也可以朝着螺丝刀1的远端尖端减小，可选地在螺钉接合结构10的远端尖端处达到零宽度。

每个纵向肋12可以在距离芯部11最远的区域具有扁平的外表面，所述扁平外表面的宽度还可以沿朝向螺丝刀1的远端尖端的方向变化。

根据图1所示的实施例，每个扁平外表面的宽度首先朝着螺丝刀1尖端的远端增加，然后减小，在相应的纵向肋12的中央部分处具有最大宽度。

根据图14B所示的实施例，每个扁平外表面的宽度朝着螺丝刀1尖端的远端减小，最大宽度位于离螺丝刀1尖端最远的螺钉接合结构10的区域。

根据图14C所示的实施例，每个扁平外表面的宽度朝着螺丝刀1尖端的远端增加，在纵向肋12到达螺丝刀1尖端的尖圆形表面的区域处具有最大宽度。

根据图14D和图14E所示的实施例，每个扁平外表面的宽度首先增加，然后朝着螺丝刀1尖端的远端保持恒定宽度。

根据图14A所示的实施例，每个扁平外表面的宽度首先减小，其次增大，然后朝着螺丝刀1尖端的远端再次减小。

拱形凸面的暴露的中央部分13，以及可选地拱形凹面的暴露的中央部分13，可以沿着螺钉接合结构10甚至沿着细长部14具有恒定的宽度，从而无论暴露的中央部分13的哪个区域与螺丝刀接合结构20接触，在螺钉接合结构10和螺丝刀接合结构20之间都能提供恒定量的摩擦保持。

如图5所示，所提出的螺钉2包括细长螺钉主体，该细长螺钉主体在纵向螺钉轴线SA方向上延伸，螺钉2在其近端具有螺丝刀接合结构20，在其远端具有螺纹区域。

螺丝刀接合结构20将包括与纵向螺钉轴线SA对齐的中央插座21，中央插座21由在纵向螺钉轴线SA方向上延伸的多个纵向凹槽22包围，这些纵向凹槽22以径向对称的方式围绕中央插座21径向分布，使得限定出一个呈分叶状的螺丝刀接合结构20。

垂直于纵向螺钉轴线SA的中央插座21的连续横向截面具有正多边形形状，其尺寸朝着螺钉2的近端逐渐减小，使得限定出一个呈渐缩形的中央插座21。

每个纵向凹槽22限定在中央插座21的正多边形形状的两个相邻边之间，中央插座21的正多边形形状的每个边的中央部分23是暴露的，可从中央插座21进入。

优选地，中央插座21和/或纵向凹槽22的尺寸朝着螺钉2的近端以线性方式减小。据此，中央插座21的每一边的暴露的中央部分23优选地是平面，该平面限定了相对于纵向螺钉轴线SA的角度，该角度优选地等于或小于18°或者等于或小于10°。

为了获得上述螺钉2和螺丝刀1之间的连接，螺丝刀1和螺钉2将具有正多边形横截面，且具有相同数量的边，在该示例中为六个边。

优选地，螺丝刀接合结构20的纵向凹槽22符合标准ISO 10664，对应于称为Torx的工业标准，但是中央插座21的每一边的暴露的中央部分23不符合该标准，而是平面，Torx标准适用于螺丝刀接合结构20的周边内。

该特征允许相同的螺丝刀接合结构20可由所提出的螺钉接合结构10接合，如图16所示，也可由目前工业中常用的其它不同的螺丝刀接合。

例如，所提出的螺钉2可以连接到符合称为hex.E/C的牙科工业标准下的直六角螺丝刀，该直六角螺丝刀没有突出的肋，且与中央插座21的暴露的中央部分23接合，而不与纵向凹槽22接合，如图17所示。

如图18所示，所提出的螺钉2还可以与符合称为Torx的牙科工业标准下的直六角螺丝刀接合，该直六角螺丝刀包括突出的肋，但是在突出的肋之间缺少具有直的横截面的拱形凸面，该直六角螺丝刀与纵向凹槽22接合，而不与中央插座21的暴露的中央部分23接合。

根据另一个示例，如图19所示，所提出的螺钉2也可以与符合称为六节点安全的牙科工业标准下的直六角螺丝刀接合，该直六角螺丝刀包括突出的肋和拱形凹面，且在突出的肋之间具有直的横截面。

根据上述工业标准，没有一种已知的螺丝刀包括其间具有拱形凸面的突出肋，从而允许以不同角度在螺丝刀接合结构20和螺钉接合结构10之间进行摩擦保持和扭矩传递的接合，但是与所提出的螺丝刀1相比，所有这些螺丝刀都可以用于致动具有不同限制的所提出的螺钉2。据此，所提出的螺钉2是一种多兼容螺钉，其根据所使用的螺丝刀提供不同的特征。

螺丝刀接合结构20的开口和与所述开口相对的中央插座21的底部可以具有不同的结构，从而在螺钉2和螺丝刀1之间提供不同的连接角度、自导向接合、生产成本的改进和其他改进。例如，图15A、图15B和图15C示出了不同的插座开口实施例。

图15A和图15D中所示的螺丝刀接合结构20的开口几乎是平的，该开口具有朝向插座内部的非常小的圆锥凹形，例如相对于纵向螺钉轴线SA具有大于80°的角度。

图15B中示出的螺丝刀接合结构20的开口具有朝向插座内部的明显的圆锥凹入形状，例如相对于纵向螺钉轴线SA具有40°和60°之间的角度。

图15C中示出的螺丝刀接合结构20的开口具有朝向插座内部的明显的半球形凹入形状，例如相对于纵向螺钉轴线SA具有40°和60°之间的角度。

图7、图15A、图15B、图15D和图15E中所示的中央插座21底部具有圆锥凹形，其最大直径内接在中央插座21内。

图15C所示的中央插座21底部具有半球形凹面形状，其最大直径内接在中央插座21内。

此外，根据图15D和图15E所示的实施例，在由纵向凹槽22围绕的中央插座21和中央插座21底部的锥形或半球形凹面形状之间，与螺钉纵向轴线SA同心且最大直径大于中央插座21的环形凹槽可以在离螺丝刀接合结构20的开口最远的区域中断限定在纵向凹槽22之间的中央部分23。

上述螺钉2和螺丝刀1构成了螺钉紧固装置。

为了获得螺钉接合结构10和螺丝刀接合结构20之间的摩擦保持力，该摩擦保持力使螺钉2与螺丝刀1保持连接，螺钉接合结构10的正多边形芯部11的最大横截面尺寸必须限定在渐缩的中央插座21的连续横截面的最大和最小尺寸之间。因此，当螺钉接合结构10插入螺丝刀接合结构20中时，芯部11的拱形凸面的暴露的中央部分13楔入中央插座21的侧面的汇聚的中央部分23之间，以提供螺钉2的摩擦保持。

优选地，每个螺丝刀1和螺钉2的正多边形横截面具有至少四条边，但是也可以考虑其它实施例，例如图11所示的那些实施例，具有偶数或奇数个纵向肋12和纵向凹槽22。