DE102005018306A1

DE102005018306A1 - Antiebs- und/oder Dosiermodul mit einem Drehanschlag

Info

Publication number: DE102005018306A1
Application number: DE102005018306A
Authority: DE
Inventors: Eugen Bucher
Original assignee: Tecpharma Licensing AG
Current assignee: Ypsomed AG
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: US20060254788A1; JP4509962B2; JP2006297090A; DE102005018306B4

Abstract

Antriebs- und/oder Dosiermodul für eine Injektionsvorrichtung, insbesondere für einen Injektionspen, umfassend:
a) ein Antriebsglied (1),
b) ein Abtriebsglied (2), das mit dem Antriebsglied (1) so gekoppelt ist, dass bei einer Drehbewegung von einem aus Antriebsglied (1) und Abtriebsglied (2) um eine Längsachse (L) das andere aus Antriebsglied (1) und Abtriebsglied (2) sich relativ zu dem einen in Richtung der Längsachse (L) bewegt,
c) wobei das eine, das die Drehbewegung ausführen kann, einen Anschlag (6) aufweist, der an einen Gegenanschlag (4) des anderen drehbewegt werden und die Drehbewegung in zumindest eine Drehrichtung verhindern kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
d) wenigstens einer aus Anschlag (6) und Gegenanschlag (4) quer zur Drehrichtung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebs- und/oder Dosiermodul für eine Injektionsvorrichtung, insbesondere für einen Injektionspen, das definierte Endanschläge bildet.

Aus dem Stand der Technik sind Injektionsvorrichtungen bekannt, bei denen eine Drehbewegung eines Antriebsglieds in eine Längsbewegung einer Kolbenstange umgesetzt wird. Die von dem Antriebsglied und der Kolbenstange gebildete Dosiermechanik weist einen Endanschlag auf, der die Bewegung der Kolbenstange in eine Längsrichtung blockieren kann. Dieser als Anschlagsfläche gebildete Endausschlag ist rechtwinklig zu der axialen Bewegungsrichtung der Kolbenstange angeordnet. Die Drehbewegung des Antriebsglieds wird zum Beispiel über ein Gewinde auf die Kolbenstange übertragen. Bei kleinen Gewindesteigungen und den gegebenen Längentoleranzen für die Kolbenstange und das Antriebsglied ergeben sich zum Teil große Streuungen des Endwinkels des Dosierknopfes, wenn die Kolbenstange sich im Anschlag mit dem Antriebsglied befindet. Abhängig von dem Drehmoment, das der Verwender der Vorrichtung auf das Antriebsglied ausübt, kann es zu einem Verklemmen oder zu einem Totalausfall der Injektionsvorrichtung kommen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebs- und/oder Dosiermodul bereitzustellen, das eine definierte Drehwinkelposition des Antriebsglieds ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch den unabhängigen Anspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Antriebs- und/oder Dosiermodul umfasst ein Antriebsglied und ein Abtriebsglied, die so miteinander gekoppelt sind, dass bei einer Drehbewegung von einem aus Antriebsglied und Abtriebsglied das andere sich relativ zu dem einen in Richtung der Längsachse bewegt. Das eine aus Antriebsglied und Abtriebsglied, das die Drehbewegung ausführen kann, weist einen Anschlag auf, der die Drehbewegung in zumindest eine Drehrichtung verhindern kann. Der an einem aus Antriebsglied und Abtriebsglied gebildete Anschlag kann gegen einen an dem anderen gebildeten Gegenanschlag gedreht werden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Anschlag quer zur Drehrichtung angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform führt das Antriebsglied die Drehbewegung und das Abtriebsglied die Längsbewegung aus.

Der sich daraus ergebende Vorteil ist, dass der Anschlag der Antriebsbewegungsrichtung direkt entgegen wirkt, wodurch die der Antriebskraft entgegen gesetzte Anschlagskraft nicht über das Element laufen muss, das die Drehbewegung in eine Längsbewegung umsetzt. Beispielsweise kann die Drehbewegung mit einem Gewinde bzw. Gewindetrieb in die Längsbewegung umgesetzt werden. Bei einem hülsenförmigen Antriebsglied kann das Antriebsglied ein Innengewinde und bei einem als Gewindestange ausgebildeten Abtriebsglied kann das Abtriebsglied ein Außengewinde aufweisen, wobei das Außen- und das Innengewinde zusammenwirken. Die Gewindesteigung ist vorzugsweise kleiner insbesondere viel kleiner als 45°, wodurch sich eine Untersetzung der Antriebsbewegung in eine Abtriebsbewegung, insbesondere der Drehbewegung in die Längsbewegung, ergibt. Bei einer Anordnung der Anschlagsfläche quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung des Antriebs- und/oder Dosiermoduls könnte sich zum Einen die auf den Anschlag wirkende Kraft erhöhen und bei einer kleinen Gewindesteigung Selbsthemmung auftreten, wodurch der Getriebemechanismus und die Bauteile einer erheblich größeren Belastung ausgesetzt sind als mit der Anordnung des Anschlags quer zur Drehrichtung.

Insbesondere können der Anschlag und der Gegenanschlag als Anschlagfläche ausgebildet sein. Bei einer Anschlagsfläche steht diese quer, vorzugsweise senkrecht zur Drehrichtung bzw. die Normale der Anschlagsfläche weist in etwa in Drehrichtung. Unter Drehrichtung wird insbesondere bei einer Umsetzung der Antriebsbewegung in die Abtriebtriebsbewegung mit einem Gewinde auch die Richtung eines Gewindegangs verstanden, die z.B. bei kleinen Gewindesteigungen von der Drehrichtung ohnehin nur minimal abweicht.

Vorzugsweise ist der Anschlag oder der Gegenanschlag von der Längsachse des Abtriebsglieds radial beabstandet angeordnet. Der Anschlag und/oder der Gegenanschlag können jeweils an einer sich in Längsrichtung erstreckenden Windung, insbesondere an einer wendelförmigen Kontur an dem Antriebsglied und/oder dem Abtriebsglied angeordnet sein. Da die Wendel in eine stirnseitige Richtung weist, kann sie bis zu in etwa einer Umdrehung umlaufen. An dem Höhenversatz, den die Wendel von ihrem Anfang bis zu ihrem Ende aufweist, kann der Anschlag oder der Gegenanschlag gebildet werden. Es können beispielsweise mehrere Anschläge oder Gegenanschläge an einer gleichen axialen Position angeordnet sein, wobei die Anschläge oder Gegenanschläge quer, insbesondere senkrecht zur Drehrichtung angeordnet sein können und die Anschläge oder Gegenanschläge jeweils mit einer teilweise umlaufenden Wendel verbunden sein können. Vorzugsweise sind die Anschläge oder Gegenanschläge über den Umfang des Antriebsglieds oder des Abtriebsglieds gleichmäßig verteilt. Vorzugsweise gilt, dass das Produkt aus Anschlaghöhe bzw. Gegenanschlaghöhe und der Anzahl der Anschläge bzw. Gegenanschläge die Steigung der Wendel bezogen auf eine volle Umdrehung ergibt. Insbesondere kann die Wendel eine Steigung aufweisen, die das in Längsrichtung bewegbare Glied bei einer Umdrehung des drehbaren Glieds zurücklegt. Besonders bevorzugt entspricht die Steigung der Wendel der Steigung der Gewinde des Gewindetriebs, mit dem das Antriebsglied und das Abtriebsglied gekoppelt sein können. Vorzugsweise weist das Antriebsglied den oder die Anschläge und das Abtriebsglied den oder die Gegenanschläge auf.

Die Wendel kann bei einem zylindrischen Antriebsglied oder Abtriebsglied an der Zylindermantelfläche, insbesondere einer inneren oder einer äußeren Zylindermantelfläche gebildet sein. Bei einem hülsenförmigen Antriebsglied oder Abtriebsglied kann die Wendel zudem von der Stirnseite der Wandung der Hülse gebildet werden. Die Wendel kann insbesondere eine Schulter sein, die im Wesentlichen in axiale Richtung weist, wobei die Wendel bzw. Schulter die von einer inneren und einer äußeren Zylindermantelfläche begrenzt wird und wobei die innere und die äußere Zylindermantelfläche unterschiedliche Abstände zur Längsachse aufweisen. Zum Beispiel kann die Wendel bzw. Schulter in etwa senkrecht auf wenigstens eine aus innerer und äußerer Zylindermantelfläche stehen. Insbesondere kann die axiale Länge, mit der der Anschlag mit dem Gegenanschlag in Kontakt kommen kann, dem axialen Weg entsprechen, den das in Längsrichtung bewegbare Glied bei einer Umdrehung des drehbaren Glieds zurücklegt.

Anschlag und Gegenanschlag können mit einer Drehbewegung aufeinander bewegt werden. Insbesondere kann bei der letzten Umdrehung des Antriebsglieds bevor der Anschlag mit dem Gegenanschlag in einen Kontakt kommt, der Gegenanschlag des Abtriebsglieds oder, falls vorhanden, der wendelförmige Absatz des Antriebsglieds einen axial in etwa konstanten axialen Abstand zu dem wendelförmigen Absatz des Abtriebsglieds einnehmen. Vorzugsweise kann die wendelförmige Kontur in etwa eine Umdrehung um das Antriebsglied oder das Abtriebsglied umlaufen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Anschlag von einem bewegbaren Nocken gebildet. Der bewegbare Nocken kann insbesondere an einem federnd von dem Antriebsglied gebildeten Arm ausgebildet sein. Vorzugsweise umgibt das Antriebsglied das Abtriebsglied zumindest teilweise. Zum Zusammenfügen von Antriebsglied und Abtriebsglied kann der an einem Ende des Antriebsglieds angeordnete Nocken eine Öffnung freigeben, durch die das Abtriebsglied in das Antriebsglied eingefügt werden kann. Vorteilhaft kann der Nocken in etwa radial nach innen, nämlich auf die Längsachse des Antriebsglieds bewegt werden, wodurch die Öffnung verschlossen und von dem Nocken der Anschlag für den Gegenanschlag des Abtriebsglieds gebildet wird. Insbesondere kann auf dem Antriebsglied ein Sicherungselement befestigbar sein, das vorteilhaft den Nocken in etwa radial nach innen bewegen kann, wenn es auf dem Antriebsglied befestigt ist oder wird. Das Sicherungselement kann insbesondere mit einem Gewinde auf das Antriebsglied aufgeschraubt werden. Der federnd angeordnete Arm kann die Form des bereits beschriebenen wendelförmigen Absatzes aufweisen. Der Arm bildet vorzugsweise einen wendelförmigen Absatz, wenn der Nocken nach innen bewegt wurde.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Abtriebsglied zwei Gegenanschläge auf, die quer zur Drehrichtung angeordnet sind, wobei von den zwei Gegenanschlägen der erste eine Drehbewegung in die erste Drehrichtung und der zweite eine Drehbewegung in die zweite Drehrichtung des Antriebsglieds verhindern kann. Insbesondere können die Gegenanschläge in unterschiedliche Drehrichtungen weisen. Zum Beispiel können die den jeweiligen Gegenanschlägen zugeordneten wendelförmigen Absätze in unterschiedliche axiale Richtungen weisen. Insbesondere kann für ein derartig ausgebildetes Abtriebsglied ein entsprechend daran angepasstes Antriebsglied einen an einem Absatz angeordneten Anschlag und einen von dem bewegbaren Nocken gebildeten Anschlag aufweisen, die an jeweils einem Gegenanschlag gedreht werden können. Vorzugsweise weisen die Anschläge in unterschiedliche Drehrichtungen. Insbesondere könne die unterschiedlichen Drehrichtungen den jeweiligen Anschlägen zugeordneten wendelförmigen Absätze in unterschiedliche axiale Richtungen weisen.

Das Abtriebsglied ist durch Drehung des Antriebsglieds zwischen den Positionen bewegbar, in denen ein Anschlag an einen Gegenanschlag gedreht wird. Das Abtriebsglied kann von dem Antriebsglied z.B. in mehreren Schritten in Richtung der Längsachse bewegt werden, wobei das Antriebsglied in diesem Fall auch als Dosierglied dienen kann. Die Erfindung kann auch Anwendung in einem so genannten Autoinjektor finden, bei dem das Antriebsglied das Abtriebsglied z.B. für eine einzige Bewegung in eine axiale Vortriebsrichtung antreiben kann.

Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vollständig oder teilweise aus Kunststoff wie z.B. 40% kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gefertigt, wobei sie nicht hierauf beschränkt ist.

Die Erfindung wurde anhand mehrerer Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren erläutert. An dem Ausführungsbeispiel offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Längsschnitt mit einem nicht gedrückten Nocken,
2 die Vorrichtung aus 1 im Längsschnitt, mit einem von einem aufgeschraubten Sicherungselement gedrückten Nocken,
3 einen Abschnitt des Antriebsglieds, das einen Anschlag aufweist,
4 ein Abtriebsglied insbesondere mit einem hinteren Gegenanschlag,
5 ein Abtriebsglied insbesondere mit einem vorderen Gegenanschlag und
6 eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Schnitts A-A des Antriebsglieds.
1 zeigt ein Antriebs- und/oder Dosiermodul mit einem Antriebsglied 1, das einen Gewindemutterabschnitt aufweist. Das Antriebsglied 1 ist hülsenförmig und umgibt ein Abtriebsglied 2. Das Antriebsglied 1 weist ein Innengewinde 3a und das Abtriebsglied 2 ein Außengewinde 3b auf, wie in den 3 und 4 gezeigt wird. Durch die ineinander greifenden Gewinde 3a, 3b wird ein Gewindetrieb 3 gebildet, der eine Drehbewegung des Antriebsglieds 1 in eine Axialbewegung des Abtriebsglieds 2 entlang der Längsachse L umsetzt.
Das Antriebsglied 1 kann von einem Gehäuse (nicht dargestellt) z.B. drehbar und insbesondere axial feststehend gelagert werden. Das Abtriebsglied 2 kann von dem Gehäuse (nicht dargestellt) z.B. axial verschiebbar und vorzugsweise drehfest gelagert werden. Hierzu kann das Abtriebsglied 2 wenigstens eine Führungsfläche 11, vorzugsweise zwei Führungsflächen 11, an dem das Gewinde 3b aufweisenden Umfang aufweisen (4). Die Führungsflächen 11 sind Abflachungen, die kein Gewinde 3b aufweisen und mit einen entsprechend angepassten Gegenelement eine Verdrehsicherung des Abtriebsglieds 2 sicherstellen.
Wie in den 1 und 2 dargestellt wird, weist das Antriebsglied 1 eine durch einen Nocken 8 zumindest teilweise verschließbare Öffnung auf. Der Nocken 8 wird an einem radial federnden Arm von dem Antriebsglied 1 gebildet. Das Antriebsglied 1 weist ferner ein Gewinde 10 auf, auf das das als Gewindekappe gebildete Sicherungselement 9 aufschraubbar ist. Wenn das Sicherungselement 9 nicht auf das Antriebsglied 1 geschraubt ist, nimmt die radial nach außen weisende Fläche des Arms eine Position ein, die einen größeren radialen Abstand zur Längsachse 2 aufweist, als der Kernradius des Gewindes 10. Beim Aufschrauben des Sicherungselements 9 wird der Nocken 8 von den Gewindespitzen des Sicherungselements 9 in etwa radial nach innen, nämlich quer zur Längsachse L bewegt. Der Nocken 8 bildet bei aufgeschraubtem Sicherungselement 9 einen Anschlag, insbesondere Drehanschlag für das Abtriebsglied 2, insbesondere für einen Gegenanschlag 5 des Abtriebsglieds 2.
Das Abtriebsglied 2 weist an seinem in Richtung des Nockens 8 weisenden Ende einen Kopf auf, dessen Durchmesser größer ist als der Gewindedurchmesser. Zwischen Kopf und Gewinde 3b ist ein Freistich gebildet. Wie insbesondere in den 4 und 5 gezeigt wird, weist der Kopf einen hinteren Gegenanschlag 5 auf, der bei einer Drehbewegung des Antriebsglieds 1 um das Abtriebsglied 2 in einen Drehanschlag mit dem Nocken 8 kommt, wenn sich das Abtriebsglied 2 in Folge der Drehbewegung des Antriebsglieds 1 bis zum Nocken 8 bewegt hat. Eine weitere Drehbewegung des Antriebsglieds 1 um das Abtriebsglied 2 wird dann zumindest in eine Richtung verhindert. Der an dem Abtriebsglied 2 gebildete hintere Gegenanschlag 5 besteht aus einer Fläche, die quer zur Drehrichtung bzw. in Richtung der Längsachse L angeordnet ist. Dadurch wird die Drehbewegung des Antriebsglieds 1 zumindest in eine Richtung direkt blockiert, indem der als Anschlag dienende Nocken 8 gegen den Gegenanschlag 5 des Abtriebsglieds 2 gedreht bzw. geschwenkt wird. Der hintere Gegenanschlag 5 ist an einer entlang der Längsachse L wendelförmig gebildeten, eine Umdrehung umlaufenden Kontur 12 gebildet. Die wendelförmige Kontur 12 erfüllt die Aufgabe, dass bei der letzten Umdrehung des Antriebsglieds 1, bevor der Nocken 8 mit dem hinteren Drehanschlag 5 in Kontakt gedreht wird, das Abtriebsglied 2 in keinen Längsanschlag mit dem Nocken 8 kommt.
An dem Kopf des Abtriebsglieds 2 ist ferner ein vorderer Gegenanschlag 4, insbesondere einen Drehanschlag gebildet, der im Wesentlichen ähnlich zu dem hinteren Gegenanschlag 5 aufgebaut ist. Der vordere Gegenanschlag 4 ist an einer wendelförmigen, eine Umdrehung umlaufenden Kontur 12 gebildet. Der vordere Anschlag 6 kann gegen den vorderen Gegenanschlag 4 gedreht werden, um eine Drehung des Antriebsglieds 1 um das Abtriebsglied 2 in zumindest eine Richtung zu verhindern. Der Gegenanschlag 6 wird von einem sich radial nach innen erstreckenden Absatz des Antriebsglieds 1 gebildet, wie insbesondere aus den 3 und 6 erkennbar ist. An dem radial nach innen verlaufenden Absatz des Antriebsglieds 1 ist ferner eine wendelförmige, eine Umdrehung umlaufende Kontur 12 gebildet, die mit der dem vorderen Gegenanschlag 4 zugeordneten, wendelförmigen Kontur 12 verhindert, dass das Abtriebsglied 2 mit dem Antriebsglied 1 in einen axialen Kontakt gerät, bevor der vordere Anschlag 6 gegen den vorderen Drehanschlag 4 gedreht bzw. geschwenkt wird. Das Abtriebsglied 2 ist wegen den Gegenanschlägen, die quer, insbesondere senkrecht auf die Drehrichtung stehen, gegenüber dem Antriebsglied 1 zwischen den exakte Endwinkel vorgebenden Positionen bewegbar, in denen der vordere Anschlag 6 mit dem vorderen Gegenanschlag 4 oder der Nocken 8 mit dem hinteren Gegenanschlag 5 in Kontakt kommt.

1: Antriebsglied, Gewindemutter
2: Abtriebsglied, Gewindestange
3: Gewinde, Gewindetrieb
3a: Innengewinde
3b: Außengewinde
4: vorderer Drehanschlag, Gegenanschlag
5: hinterer Drehanschlag, Gegenanschlag
6: vorderer Anschlag
8: Nocken
9: Sicherungselement, Gewindemutterkappe
10: Gewinde
11: Führungsfläche
12: wendelförmige Kontur
L: Längsachse

Claims

Antriebs- und/oder Dosiermodul für eine Injektionsvorrichtung, insbesondere für einen Injektionspen, umfassend: a) ein Antriebsglied (1), b) ein Abtriebsglied (2), das mit dem Antriebsglied (1) so gekoppelt ist, dass bei einer Drehbewegung von Einem aus Antriebsglied (1) und Abtriebsglied (2) um eine Längsachse (L) das Andere aus Antriebsglied (1) und Abtriebsglied (2) sich relativ zu dem Einen in Richtung der Längsachse (L) bewegt, c) wobei das eine, das die Drehbewegung ausführen kann, einen Anschlag (6) aufweist, der an einen Gegenanschlag (4) des anderen drehbewegt werden und die Drehbewegung in zumindest eine Drehrichtung verhindern kann, dadurch gekennzeichnet, dass d) wenigstens einer aus Anschlag (6) und Gegenanschlag (4) quer zur Drehrichtung angeordnet ist.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Antriebsglied (1) die Drehbewegung und das Abtriebsglied (2) die Längsbewegung ausführen können.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebsglied (1) den Anschlag (4) aufweist, der die Drehbewegung in zumindest eine Drehrichtung des Antriebsglieds (1) verhindern kann.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschlag (4) radial beabstandet von der Längsachse (L) des Abtriebsglieds (2) angeordnet ist.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschlag (4) an einer wendelförmigen Kontur (12) angeordnet ist.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Antriebsglied (1) und Abtriebsglied (2) mit einem Gewindetrieb (3) gekoppelt sind.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abtriebsglied (2) zwei Gegenanschläge (4, 5) aufweist, die quer zur Drehrichtung angeordnet sind, wobei von den zwei Anschlägen (4, 5) ein erster eine Drehbewegung des Antriebglieds (1) in eine erste Drehrichtung und ein zweiter eine Drehbewegung des Antriebsglieds (1) in eine zweite Drehrichtung verhindern kann.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebsglied (1) einen bewegbaren Nocken (8) aufweist, der als Anschlag für einen Gegenanschlag (5) des Abtriebsglieds (2) vorgesehen ist.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei an dem Antriebsglied (1) ein Sicherungselement (9) befestigbar ist, das den Nocken (8) in etwa radial nach innen bewegen kann, wenn es auf dem Antriebsglied (1) befestigt wird.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Sicherungselement (9) mit einem Gewinde (10) auf das Antriebsglied (1) aufschraubbar ist.
Antriebs- und/oder Dosiermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eines aus Antriebsglied (1), Abtriebsglied (2) und Sicherungselement (9) aus Kunststoff ist.