DE10025416A1

DE10025416A1 - Zahnärztliches Handstück mit einem drehbar gelagerten Rotor

Info

Publication number: DE10025416A1
Application number: DE10025416A
Authority: DE
Inventors: Johann Hain; Siegfried Goisser
Original assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Current assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-12-06
Also published as: DE50111483D1; EP1157671B1; EP1157671A1; ATE345745T1

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

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Handstück, welches ein Kopfteil mit einem mittels einer Lageran ordnung drehbar gelagerten Rotor umfaßt.

Stand der Technik

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.

Darstellung der Erfindung

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.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

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.

Ausführungsbeispiele

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

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.