DE10025416A1 - Zahnärztliches Handstück mit einem drehbar gelagerten Rotor - Google Patents
Zahnärztliches Handstück mit einem drehbar gelagerten RotorInfo
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Abstract
Ein zahnärztliches Handstück, aufweisend ein Kopfteil (1) mit einem mittels einer Lageranordnung drehbar gelagerten Rotor (5), ist bezüglich der Lagerung des Rotors dahingehend weitergebildet, dass die Lageranordnung einen äußeren Lagerring (9) umfasst, der eine axiale Anschlagfläche (10) aufweist, dass eine Lageraufnahme (11) des äußeren Lagerrings (9) eine Auflagefläche (15) aufweist, auf der ein Federelement (12) aufliegt, wobei das Federelement (12) mit der axialen Anschlagfläche (10) des äußeren Lagerrings (9) zusammenwirkt, und dass im Bereich der Auflagefläche (15) am äußeren Umfang ein Anschlag (16) angeordnet ist, dessen Anschlagfläche (17) gegenüber der Auflagefläche (15) eine Höhe aufweist, die mindestens der kleinsten zulässigen Dicke des Federelements (12) entspricht. DOLLAR A Das Federelement kann dabei insbesondere als Wellfeder ausgebildet sein.
Description
Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Handstück,
welches ein Kopfteil mit einem mittels einer Lageran
ordnung drehbar gelagerten Rotor umfaßt.
Aus dem Stand der Technik sind zahnärztliche Handstücke
bekannt, bei denen die Rotorpakete der Turbinen in ei
nem Kopfteil drehbar gelagert sind. Die erforderliche
Vorspannung für die Lageranordnung wird mittels elasti
scher O-Ringe aufgebracht.
Nachteilig hierbei ist, dass die elastischen O-Ringe in
Abhängigkeit des verwendeten Schmiermittels aufquellen,
wodurch das Aufbringen einer definierten Vorspannung
erschwert ist
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Lageran
ordnung eines zahnärztlichen Handstücks so zu verbes
sern, dass die Federcharakteristik der elastischen La
gerung erhalten bleibt und dass im Bereich der optima
len Lagervorspannung gearbeitet werden kann.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Lageranordnung einen äu
ßeren Lagerring, der eine axiale Anschlagfläche auf
weist, wobei der Lagerring in einer Lageraufnahme ange
ordnet ist. Die Lageraufnahme weist eine Auflagefläche
auf, auf der ein Federelement aufliegt, wobei das Fe
derelement mit einer axialen Anschlagfläche der äußeren
Lagerrings zusammenwirkt. Im Bereich der Auflagefläche
der Lageraufnahme ist am äußeren Umfang ein Anschlag
angeordnet, dessen Anschlagsfläche gegenüber der Aufla
gefläche eine Höhe aufweist, die mindestens der kleins
ten zulässigen Dicke des Federelements entspricht. Die
kleinste zulässige Dicke ist die Dicke, auf die das Fe
derelement zusammengedrückt werden darf, ohne dauerhaft
eine Veränderung der Federlinie hervorzurufen.
Der Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin,
dass das Federelement nicht plattgedrückt wird, was ei
ne Überlastung der Wellfeder bedeuten würde. Durch den
Anschlag ist eine kontrollierte Verformung der Wellfe
der innerhalb eines zulässigen Federwegs eingestellt.
Die Federcharakteristik des Federmittels bleibt auf
grund der Vermeidung von Überlast lange erhalten. Dar
über hinaus kann durch den Anschlag der Arbeitsbereich
des Federmittels optimal entsprechend der Federkennli
nie eingestellt werden. Dabei ist eine weiche Aufhän
gung des Rotors gewünscht, um die von dem Bearbeitungs
werkzeug auf den Rotor übertragenen Schwingungen zu
entkoppeln. Schließlich wird die Lageranordnung im Be
reich der optimalen Lagervorspannungen betrieben, so
lange das Lager nicht gegen den Anschlag läuft, wobei
der wegen der erforderlichen Präzision relativ geringe
Verstellweg ausgenutzt wird.
Das Federelement kann durch unmittelbaren oder mittel
baren axialen Formschluß mit dem Gehäuse gesichert
sein. Ein mittelbarer axialer Formschluß ist beispiels
weise angegeben, wenn ein zusätzlicher Sicherungsring
verwendet wird, ein unmittelbarer Formschluß liegt dann
vor, wenn in der Lageraufnahme selbst konstruktive Aus
gestaltungen vorgesehen sind, ohne das weitere Siche
rungsmittel eingesetzt werden.
Da das Federelement mit Spiel in der Lageraufnahme
liegt, sind vorteilhafterweise im Bereich der Lagerauf
nahme Sicherungsmittel für das Federelement angeord
net, die ein herausfallen des Federelements verhindern.
Diese Sicherungsmittel weisen vorteilhafterweise Radi
alvorsprünge auf, die das Federelement zumindest ein
Stück weit übergreifen.
Vorteilhafterweise können die Radialvorsprünge durch
bereichsweises Umformen des in der Lageraufnahme ange
ordneten Anschlags gebildet sein. Dadurch wird ein un
mittelbarer Formschluß des Federelements mit der La
geraufnahme hergestellt.
Vorteilhafterweise wird die Höhe des Anschlags der La
geraufnahme derart bestimmt, dass das Federelement im
Bereich der optimalen Lagervorspannung betrieben wird,
wobei die axiale Beweglichkeit des Lagerrings entspre
chend begrenzt ist. Mit der Höhe des Anschlags läßt
sich somit der zur Verfügung stehende Federweg für das
Federelement festlegen.
Vorteilhafterweise ist sowohl im Kopfteil als auch im
Deckel des Kopfteils ein Federelement angeordnet. Von
besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Lageranord
nung aus zwei Schulterlagern besteht, welche in einer
X-Anordnung angeordnet sind, wobei die Schulterlagern
als Kugellager ausgebildet sind.
Gemäß einer Weiterbildung kann der äußere Lagerring ü
ber ein Ringelement in radialer Richtung federelastisch
gelagert und vorzugsweise in axialer Richtung gegen die
Federkraft des Ringelements verschiebbar sein, so dass
insgesamt mit der Lageranordnung auf einfache Weise ein
schwimmende Lagerung erreicht wird. Bei der axialen
Verschiebung des Lagerrings müssen durch das federelas
tische Ringelement resultierende Reibungskräfte über
wunden werden, wodurch sich eine Dämpfungscharakteris
tik für Schwingungen, insbesondere im Leerlauf, ein
stellt. Darüber hinaus verhindert das Ringelement ein
Verdrehen des äußeren Lagerrings.
Vorteilhafterweise ist das Federelement als Wellfeder
mit vorzugsweise mindestens drei Wellentäler ausgebil
det, wodurch eine axiale Festlegung des Federelements
in einfacher Weise begünstigt wird und die vorteilhafte
Federkennlinie der Wellfeder zur Erhaltung der optima
len Lagervorspannung ausgenutzt werden kann. Dabei kann
die Wellfeder in den Wellentälern gesichert sein. Der
Einsatz einer Wellfeder hat den Vorteil, dass die Bau
höhe im Vergleich zu einem O-Ring sehr gering ist. Die
ser Vorteil ist hoch zu bewerten, da die Verringerung
des Bauraums zu einer Verringerung der äußeren Abmes
sungen des Kopfteils. Darüber hinaus besteht bei einer
Wellfeder aus metallischem Werkstoff nicht die Gefahr
des Quellens. Eine Wellfeder mit mindestens drei Wel
lentälern hat den Vorteil, dass die Wellfeder auf drei
Punkten definiert auf der Auflagefläche aufliegt und an
dem äußeren Lagerring über die Wellenberge anliegt. Be
reits bei Verwendung einer Wellfeder mit zwei Wellentä
lern ist unter Krafteinwirkung eine definierte Anlage
gegeben, ohne Krafteinwirkung kippt die Wellfeder al
lerdings in eine Richtung um.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sicherungsmittel
Radialvorsprünge aufweisen, die entsprechend der auf
der Auflagefläche der Lageraufnahme aufliegenden Wel
lentäler der Wellfeder über den Umfang verteilt ange
ordnet sind.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Es zeigt die
Fig. 1 ein Kopfteil eines zahnärztlichen Handstücks
mit einem mittels einer Lageranordnung drehbar
gelagerten Rotor, die
Fig. 2 eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform
für die Erzeugung der Vorspannung mittels einer
Wellfeder, die
Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht auf die Well
feder gem. Fig. 2, die
Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht gem. Fig. 3
mit einer vollständigen Wellfeder, die
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer
durch einen Sicherungsring gehaltenen Wellfe
der, die
Fig. 6 der Teilansicht einer Ausgestaltung des Siche
rungsrings gemäß Fig. 5, die
Fig. 7 eine weitere Ausgestaltung des Sicherungsrings
gemäß Fig. 5 und die
Fig. 8 ein Diagramm über den Kraft-Wegverlauf mit ei
nem optimalen Arbeitsbereich für die Wellfeder.
Das in Fig. 1 dargestellte Kopfteil 1 eines zahnärztli
che Handstücks umfaßt ein Kopfgehäuse 2 und einen De
ckel 3 sowie ein nicht näher dargestelltes
Anschlußstück zu einem Griffteil 4. Innerhalb des Kopf
gehäuses ist ein Rotor 5 auf einer Rotorwelle 6 befes
tigt, wobei die Rotorwelle 6 in einer Lageranordnung
drehbar gelagert ist, die aus zwei Schulterlagern 7, 8
besteht, welche in einer X-Anordnung angeordnet sind.
Das Lager 7, 8 umfaßt einen äußeren Lagerring 9, der
eine axiale Anschlagfläche 10 aufweist. Das Lager 7 ist
in einer Lageraufnahme 11 des Kopfgehäuses 2 angeord
net, in welcher weiterhin eine Wellfeder 12 als Ausfüh
rungsbeispiel für ein Federelement eingelegt ist.
Abhängig vom Anwendungsfall können auch federelastische
O-Ringe, Quad-Ringe, Tellerfedern oder sonstige elasti
sche Ringe zur Anwendung gelangen, wenn deren Feder
kennlinie die erforderlichen Kräfte bei dem vorgegebe
nen Weg bereitstellt. Die Höhe des Anschlags richtet
sich dann nach der maximal zulässigen Quetschung des O-
Rings, ohne dass bleibende Veränderungen der Federkenn
linie zu befürchten sind.
Die hier beschriebene Lageranordnung findet sich im Be
reich des Lagers 8 im Deckel 3 entsprechend wieder. Der
äußere Lagerring wird von einem elastisch verformbaren
O-Ring 13 radial gegen das Kopfgehäuse 2 federnd gela
gert, wobei der äußere Lagering 9 in Richtung der Dreh
achse 14 des Rotors verschiebbar ist.
In der Lageraufnahme 11 ist eine Auflagefläche 15 vor
handen, auf der die Wellfeder 12 aufliegt. Auf dem äu
ßeren Umfang der Auflagefläche 15 ist ein Anschlag 16
angeordnet, dessen Anschlagsfläche 17 gegenüber der
Auflagefläche 15 eine Höhe aufweist, die mindestens der
Dicke der Wellfeder 12 entspricht und hier etwa das
doppelte der Dicke beträgt. Dabei wird unter der Dicke
der Wellfeder die Dicke des Materials verstanden und
nicht etwa der größte Abstand der Wellentäler gegenüber
der Wellenberge.
In Fig. 2 ist eine Vergrößerung der Lageraufnahme 11
aus Fig. 1 dargestellt, in der zunächst der äußere La
gerring 9 mit seiner axialen Anschlagfläche 10 zu er
kennen ist. Darüber hinaus ist einen Innenring 9.1 des
Lagers gezeigt, der auf der Rotorachse 6 aufsitzt. Zwi
schen der axialen Anschlagfläche 10 des Lagerrings 9
und der Auflagefläche 15 ist die Wellfeder 12 angeord
net, wobei in dieser Darstellung gerade ein Wellental
auf der Auflagefläche 15 aufliegt. Zu erkennen ist wei
terhin der Anschlag 16 mit der Anschlagsfläche 17, auf
welche der Lagerring 10 bei einer Axialverschiebung an
liegt. Der Anschlag 16 ist im dargestellten, geschnit
tenen Bereich mit einer Einprägung 18 und einem sich
aus verdrängtem Material der Einprägung 18 gebildeten
Vorsprung 19 versehen, wobei sich der Vorsprung 19 über
die Oberseite der Wellfeder 12 im Wellental ein Stück
weit erstreckt.
In Fig. 3 und Fig. 4 ist eine Wellfeder 12 mit drei
Wellentälern 20, 21, 22 und drei Wellenberge 23, 24, 25
gezeigt, die in einer Lageraufnahme 11 unverlierbar
festgehalten ist. Die Lageraufnahme 11 weist hierzu in
die Anschlagfläche 17 des Anschlags 16 eingebrachte
Einprägungen 18 im Bereich der Wellentäler 20, 22 auf,
die sich ein Stück weit unter Ausbildung des Radialvor
sprungs 19 über die Oberseite der Wellfeder 12 erstre
cken.
In Fig. 5 ist ein anderes Sicherungsmittel für die un
verlierbare Festlegung der Wellfeder 12 in der La
geraufnahme 11 in Form eines Sicherungsringes 26 ge
zeigt, der seinerseits Vorsprünge 27 aufweist, welche
die Wellentäler der Wellfeder 12 ein Stück weit über
greifen. Der Sicherungsring 26 kann in die Lageraufnah
me 11 eingeklemmt sein.
Ausgestaltungen des Sicherungsrings 27 sind in den Fig.
6 und 7 wiedergegeben. Der in Fig. 6 dargestellte Si
cherungsring ist im Bereich eines Vorsprungs 27 im
Schnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Si
cherungsring 26 auf der in der Lageraufnahme 11 befind
lichen Anschlagsfläche 17 des Anschlags 16 aufliegt,
wobei über den Vorsprung 27 die Wellfeder 12 ein Stück
weit übergriffen wird. Die Höhe der Anschlagsfläche 17
über der Auflagefläche 15 entspricht mindestens der Di
cke der Wellfeder und übertrifft im Ausführungsbeispiel
diese Dicke, so dass die Weilfeder mit einem gewissen
Spiel gehalten ist. Die Anschlagsfläche 17 des An
schlags 16 kommt jedoch nicht mit dem äußeren Lagerring
in Kontakt, da dieser auf der Oberseite 17' des Siche
rungsrings 27 aufliegt.
Der in Fig. 7 dargestellte Sicherungsring 26' ist so
ausgebildet, dass auf einen Anschlag in der Lagerauf
nahme 11 verzichtet werden kann. Dazu weist der Siche
rungsring 26 Strich einen die Wellfeder 12 umfangseitig
über die gesamte Dicke der Wellfeder umschließenden
Bund 28 auf, der auf der Auflagefläche 15 der Lagerauf
nahme 11 direkt aufliegt. Oberhalb des umlaufenden Bun
des 28 sind Vorsprünge 27 vorgesehen, welche die Weil
feder in den Wellentälern ein Stück weit übergreifen.
Sowohl die in Fig. 6 als auch in Fig. 7 dargestellte
Ausführungsform des Sicherungsrings 26, 26' wird im
Sinne der Erfindung als mittelbarer axialer Formschluß
der Wellfeder 12 mit dem Gehäuse angesehen. Aus diesen
Figuren ist weiterhin ersichtlich, dass der Anschlag 16
auch die radiale Bewegung der Wellteder beschränkt, wo
bei hier jedoch ein ausreichendes Spiel vorhanden ist,
um Raum für die beim Einfedern der Wellfeder erfolgende
radiale Ausdehnung zu geben.
In Fig. 8 ist schließlich ein Kraft-Weg-Diagramm mit
der Federkennlinie der Weilfeder gezeigt, wobei mit dem
Bereich I der Bereich der optimalen Lagervorspannung
angegeben ist. Die Wellfeder selbst wird aufgrund des
Anschlags nicht plattgedrückt, was für die Wellfeder
einen Fall der Überbeanspruchung darstellen würde. Dies
bedeutet, dass die Federcharakteristik für lange Zeit
erhalten bleibt, was eine hohe Lebensdauer bedeutet.
Wesentlich ist, dass zur Schwingungsentkopplung zwi
schen Rotorwelle und Gehäuse eine weiche Aufhängung
vorteilhaft ist, was durch die erfindungsgemäße Lehre
verwirklicht werden kann.
Anhand der Federkennlinie ist zu erkennen, daß sich in
dem bevorzugtem Bereich I die Federkraft F über einen
weiten Verstellweg s im Vergleich zur gesamten Feder
kraft geringen Umfang verändert, was es ermöglicht, die
Lagervorspannung innerhalb der zulässigen Grenzen zu
halten, solange die Lager nicht gegen den Anschlag lau
fen.
Wesentlich für das Funktionieren der geschilderten La
geranordnung ist weiterhin, daß das Federelement aus
schließlich auf den äußeren Lagerring einwirkt, das al
so auf den inneren Lagerring 18 nicht eingewirkt wird.
Claims (12)
1. Zahnärztliches Handstück, aufweisend ein Kopfteil
(1) mit einem mittels einer Lageranordnung drehbar
gelagerten Rotor (5), dadurch gekennzeichnet, daß
die Lageranordnung einen äußeren Lagerring (9) um
faßt, der eine axiale Anschlagfläche (10) aufweist,
daß eine Lageraufnahme (11) des äußeren Lagerrings
(9) eine Auflagefläche (15) aufweist, auf der ein
Federelement, vorzugsweise eine Wellfeder (12) auf
liegt, wobei das Federelement (22) mit der axialen
Anschlagfläche (10) des äußeren Lagerrings (9)
zusammenwirkt, und daß im Bereich der Auflagefläche
(15) am äußeren Umfang ein Anschlag (16) angeordnet
ist, dessen Anschlagsfläche (17) gegenüber der Auf
lagefläche (15) eine Höhe aufweist, die mindestens
der kleinsten zulässigen Dicke des Federelements
(12) entspricht.
2. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich der Lageraufnahme
(11) Sicherungsmittel für das Federelement (12) an
geordnet sind, die ein Herausfallen des Federele
ments (12) verhindern.
3. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (12)
durch unmittelbaren oder mittelbaren axialen Form
schluss mit dem Gehäuse gesichert ist.
4. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sicherungsmittel Radialvorsprünge
(19; 27) aufweisen, die das Federelement
(12) zumindest ein Stück weit übergreifen.
5. Zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialvor
sprünge (19) durch bereichsweises Umformen eines in
der Lageraufnahme angeordneten Anschlags (16) ge
bildet ist.
6. Zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des An
schlags der Lageraufnahme derart bestimmt ist, daß
das Federelement (12) im Bereich der optimalen La
gervorspannung betrieben wird, wobei die axiale Be
weglichkeit des Lagerrings entsprechend begrenzt
ist.
7. Zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Kopf
teil (1) als auch in einem Deckel (3) des Kopfteils
ein Federelement (12) angeordnet ist.
8. Zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranord
nung aus zwei Schulterlagern besteht, welche in ei
ner X-Anordnung angeordnet sind, insbesondere aus
Kugellagern.
9. Zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere La
gerring (9) über ein Ringelement (13) in radialer
Richtung federelastisch gelagert und in axialer
Richtung gegen die Federkraft des Federelements
(12) verschiebbar ist.
10. Zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement
als Wellfeder ausgebildet ist, die vorzugsweise
mindestens drei Wellentäler (20, 21, 22) aufweist.
11. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Wellfeder (12) in den Wel
lentälern (20, 21, 22) gesichert ist.
12. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel
Radialvorsprünge (19; 27) aufweisen, die entspre
chend der auf der Auflagefläche der Lageraufnahme
(11) aufliegenden Wellentäler der Wellfeder (12)
über den Umfang verteilt angeordnet sind.
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