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Die
Erfindung bezieht sich auf ein dentalmedizinisches Handstück
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein
solches Handstück ist beispielsweise aus der
EP 1 208 809 A2 bekannt.
Handstücke dieser Art haben ein drehangetriebenes Werkzeug,
das mittels eines Schnellspannfutters in einem Handstückkopf
gehalten ist. Zum schnellen und leichten Auswechseln des Werkzeuges
wird das Schnellspannfutter durch einen Druckknopf betätigt,
der über eine Feder an einer Lagerhülse abgestützt
ist. Durch Drücken des Druckknopfes gegen die Kraft der
Feder wird das Schnellspannfutter für das Werkzeug gelöst, so
daß es einfach ausgewechselt werden kann. Die Feder, die
den Druckknopf vorspannt, ist üblicherweise eine zylindrische
oder konische Spiralfeder (vgl.
EP 1 208 809 A2 ,
AT 404551B ,
JP 2002369827A ,
DE 94 12 908 U1 ,
DE 100 60 152 A1 ,
AT 408 942 B ,
DE 34 02 635 A1 ,
AT 407 340 B ,
DE 43 24 493 C2 ).
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Ein
wesentliches Kriterium für dentalmedizinische Handstücke
ist ihre Kopfhöhe. Je kleiner die Kopfhöhe, desto
besser ist die Übersicht für den Zahnarzt und
desto einfacher läßt sich eine Präparation
durchführen.
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Die
Kopfhöhe wird durch mehrere Komponenten bestimmt, nämlich
einen Rotor, dessen Lager und eine Deckelbaugruppe, die den Druckknopf
und die Feder enthält. Schließlich haben solche
Handstücke auch noch eine Sprühkammer zum Sprühen
eines Luft-/Wassergemisches.
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Prinzipiell
könnte durch Reduzierung der Höhenmaße
jeder einzelnen Gruppe eine kleinere Gesamthöhe erreicht
werden. Eine Kürzung der Rotorlänge ergibt jedoch
ein schlechtes Hebelverhältnis und damit eine größere
Lagerbelastung. Ein kleineres Maß der Sprühkammer
ist mit einer Verminderung der Qualität der Sprühkühlung
verbunden.
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Wegen
bestehender Normanforderung hinsichtlich der Mindestkraft für
die Deckelbetätigung von ca. 3N kann auch die Dicke des
für die Feder verwendeten Federdrahtes nicht wesentlich
reduziert werden.
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Aus
der
DE 198 60 953
B4 ist zwar schon bekannt, die den Druckknopf vorspannende
Feder als Tellerfeder auszubilden, die durch einen am Druckknopf
angebrachten Zentrierzapfen zentriert ist. Der ringförmige
Rand dieser Tellerfeder ist auf einer ebenen Oberseite einer Lagerhülse
abgestützt. Problematisch dabei ist die Einstellung der
Federkraft, die nicht nur von der Federkennlinie sondern auch von der
Reibung zwischen dem Rand der Tellerfeder und der Lagerhülse,
auf welcher der Rand aufliegt, abhängt. Weiter ist durch
die Reibung zwischen der Tellerfeder und der Oberseite der La gerhülse
mit einem raschen Verschleiß zu rechnen, wodurch die wirksame
Federkraft, die den Druckknopf vorspannt, abnimmt und eine sichere
Halterung des Werkzeuges in dem Spannfutter nicht mehr gewährleistet
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, das dentalmedizinische Handstück
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei
geringer Bauhöhe eine langlebige und sichere Betätigung
des Druckknopfes gewährleistet ist. Dies umfaßt
auch, daß sich die Federkennlinie über lange Zeit
nicht verändert.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die
Grundidee der Erfindung liegt darin, die Feder als gewölbten
Federring auszubilden und die Oberseite der Lagerhülse,
auf der der Federring abgestützt ist, mit einer Schräge
zu versehen.
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Der
Federring ist vorzugsweise zylindrisch gewölbt, so daß er
nur partiell mit der Oberseite der Lagerhülse in Kontakt
kommt. Die Schräge der Lagerhülse ist so gewählt,
daß durch die Kante des Federringes nur geringe Reibungskräfte
in Richtung der Oberfläche der Lagerhülse auftreten.
Vorzugsweise beträgt der Schrägungswinkel zwischen
10° und 14° und entspricht damit in etwa dem Winkel
zwischen der Kontaktstelle zwischen Federring und Lagerhülse.
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In
einem konkreten Ausführungsbeispiel hat der bei der Erfindung
verwendete Federring eine Blockhöhe von 0,1 mm bei einer
Gesamthöhe von ca. 1,3 mm und im gespannten Zustand eine
Höhe von ca. 0,7 mm. Hierdurch wird eine wesentliche Reduzierung
der Bauhöhe erreicht und in Kombination mit der Schräge
der Oberseite der Lagerhülse eine geringere Reibung erzielt
und damit eine definierte und über lange Zeiträume
konstante Federkraft erreicht.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert.
Es zeigt:
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1 einen
Querschnitt des Kopfes eines dentalmedizinischen Handstückes
nach der Erfindung;
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2 einen
vergrößerten Schnitt des Druckknopfes, des Federringes
und der Lagerhülse in vergrößerter Darstellung;
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3 eine ähnliche
Darstellung wie 2, jedoch um 90°C gedreht;
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4 eine
Draufsicht auf den Federring;
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5 eine
geschnittene Ansicht des Federringes der 2;
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6 eine
geschnittene Ansicht des Federringes in der Darstellung der 3;
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7 eine
perspektivische, vergrößerte Ansicht des Federringes,
gesehen schräg von oben;
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8 eine
vergrößerte Schnittansicht der Lagerhülse.
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1 zeigt
ein dentalmedizinisches Handstück 1, dessen Handgriff 2 teilweise
abgeschnitten ist. Das Hand stück 1 hat einen Kopf 3 mit
einem Gehäuse 4, das mit dem Handgriff 2 verbunden
ist. Im Gehäuse 4 sind alle wesentlichen Teile
untergebracht, um ein Werkzeug 5, wie z. B. einen Bohrer oder
Fräser, in Drehung um eine Mittelachse 6 mittels eines
Antriebes 7, wie z. B. einer Luftturbine, anzutreiben.
Selbstverständlich sind auch andere Antriebsarten, wie
z. B. mittels Elektromotor, möglich. Das Werkzeug 5 ist
in einem Spannfutter 8 in bekannter Weise gehalten, wobei
das Spannfutter einen Auswerfermechanismus 9 aufweist,
der durch einen Druckknopf 10 betätigbar ist.
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Beidseitig
des Antriebes 7 sind je eine Lagerhülse 11 und 12 vorgesehen,
die jeweils ein Kugellager 13 bzw. 14 erhalten
und mit Dichtungsringen 15, 16 und 17 gegenüber
den Kugellagern und dem Gehäuse abgedichtet sind, wobei
die ”untere” Lagerhülse 12 einen
Ringkanal 18 aufweist, der mit zwei im Handgriff 2 angeordneten
Kanälen 19, 20 verbunden ist und üblicherweise
mehrere Austrittsöffnungen 21 aufweist. Über
die beiden Kanäle 19 und 20 kann Wasser
und Luft zum Ringkanal 18 und von dort zu den Austrittsöffnungen 21 gelangen.
Durch den Dichtungsring 17 ist die untere Lagerhülse 12 und
damit der Ringkanal 18 gegenüber dem Gehäuse 4 abgedichtet.
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Die
obere Lagerhülse 11 mit dem Kugellager 13 ist
an einer Zwischenhülse 22 befestigt, die beispielsweise
mittels Schraub- oder Bajonettverschluß am Gehäuse 4 befestigt
ist. In der Zwischenhülse 22 ist der Druckknopf 10 verschieblich
gelagert, wobei sein Rand zwischen einer Außenfläche 33 der
Lagerhülse 11 und einer Innenfläche 32 der
Zwischenhülse 22 geführt ist. Der Druckknopf 10 hat
einen mittigen, zylindrischen Zentrierzapfen 23, der in
eine Öffnung 29 eines Federringes 24 eingreift,
wobei der Federring 24 auf einer Oberseite der Lagerhülse 11 abgestützt
ist und zwar auf einer Schräge 25. Der Federring 24 drückt
somit den Druckknopf 10 nach außen, wobei ein
radial vorspringender Rand 26 des Druckknopfes 10 gegen
einen radial nach innen vorspringenden Rand 27 der Zwischenhülse 22 zum
Anschlag kommt und damit eine Bewegung des Druckknopfes 10 begrenzt.
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Der
Zentrierzapfen 23 drückt bei Betätigung des
Druckknopfes gegen den Auswerfer 9, der dann federnde Klemmarme 27 außer
Eingriff mit dem Werkzeug 5 bringt, wodurch das Werkzeug
aus dem Spannfutter 8 gelöst werden kann.
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Die
für die Erfindung wesentlichen Einzelheiten werden nun
im Zusammenhang mit den 2 bis 8 detaillierter
erläutert. Die 2 und 3 zeigen
detaillierter den Deckel 10, die obere Lagerhülse 11,
die Zwischenhülse 22 und den Federring 24.
Weiter ist noch der Dichtring 22 zu erkennen sowie eine Feder 28,
an der das obere Kugellager 13 (1) abgestützt
ist und schließlich der Dichtungsring 15. Alle weiteren
Teile des Handstückes der 1 sind der Übersichtlichkeit
halber fortgelassen.
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Der
Federring 24 ist in der Draufsicht der 4 ein
Kreisring mit einem mittigen Loch 29. Wie am besten im
Zusammenhang mit den 5, 6 und 7 zu
erkennen ist, ist der Federring 24 konvex zum Druckknopf 10 hin
gewölbt mit einem Biegeradius R. Man kann sich dies so
vorstellen, daß ein ebener Kreisring, wie er in 8 dargestellt
ist, um einen Zylinder mit dem Radius R gebogen wird. In dem in 5 und 6 dargestellten
entspannten Zustand hat der Federring 24 eine Gesamthöhe
H von ca. 1,3 mm. Seine Blockhöhe B beträgt ca.
0,1 mm. Der Durchmesser D des Loches 29 entspricht dem
Durchmesser des Zentrierzapfen 23, so daß der Federring 24 am
Druckknopf 10 zentriert und geführt ist.
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Der
Federring 24 ist mit seinen beiden Enden 30 und 31 auf
der Oberseite der Lagerhülse 11 abgestützt
und zwar auf der Schräge 25. Der Rand des Federringes 24 und
insbesondere die beiden Enden 30 und 31, die mit
der Schräge 25 in Kontakt kommen, sind vorzugsweise
abgerundet oder mit einer Fase versehen.
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Der
Druckknopf 10 ist topfartig ausgebildet und hat einen axial
verlaufenden ringförmigen Teil, der den radial vorspringenden
Rand 26 aufweist, der mit dem radial nach innen vorspringenden
Rand 27 der Zwischenhülse 22 als Begrenzungsanschlag wirkt.
Gleichzeitig dient dieser Rand als Führung zwischen einer
Innenfläche 32 der Zwischenhülse 22 und
einer Außenfläche 33 der Lagerhülse 11.
Die Lagerhülse 11 hat eine mittige Öffnung 34 zum
Durchtritt des Auswerfers (9 in 1), der
beim Niederdrücken des Druckknopfes 10 mit der
Stirnfläche des Zentrierzapfens 23 in Berührung
kommt.
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Je
nach gewünschtem oder erforderlichem Hub des Druckknopfes 10 und
entsprechender Ausgestaltung des Auswerfers 9 kann die Öffnung 34 so groß sein,
daß der Zentrierzapfen 34 dort hindurchragen kann,
wie es in 5 dargestellt ist. Die Öffnung 34 kann
aber auch kleiner sein, so daß ein rings um die Öffnung 34 stehenbleibender
Rand als Begrenzungsanschlag für die Bewegung des Druckknopfes 10 dient.
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Wie
am besten aus 3 zu erkennen ist, können
beim Niederdrücken des Druckknopfes 10 die Enden 30 und 31 des
Federringes 24 auf der Schräge 25 an
der Oberseite der Lagerhülse 11 gleiten, wobei
aufgrund der Schräge 25 eine in der Oberfläche
der Schräge 25 verlaufende Kraftkomponente im
Vergleich zu einer horizontalen Fläche geringer ist, was
einen möglichen Abrieb und Reibungskräfte verringert.
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8 zeigt
noch einmal deutlicher die Schräge 54, die unter
einem Winkel α gegenüber einer horizontalen Ebene,
die senkrecht zur Mittelachse G steht, geneigt ist, wobei der Winkel α bevorzugt bei
ca. 12,5°C liegt. Schließlich ist noch zu erwähnen, daß die
Lagerhülse 11 mit ihrem unteren radial vorspringenden
Rand 35 fest an der Innenfläche der Zwischenhülse 22 befestigt
ist, beispielsweise durch Verkleben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1208809
A2 [0002, 0002]
- - AT 404551 B [0002]
- - JP 2002369827 A [0002]
- - DE 9412908 U1 [0002]
- - DE 10060152 A1 [0002]
- - AT 408942 B [0002]
- - DE 3402635 A1 [0002]
- - AT 407340 B [0002]
- - DE 4324493 C2 [0002]
- - DE 19860953 B4 [0007]