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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 aus der
DE 198 60 953 bekannt, bei der die den Druckknopf vorspannende Feder als konvex gewölbter Federring bzw. als Tellerfeder ausgebildet ist, der bzw. 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 Lagerhülse 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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Die
EP 1 208 809 A2 beschreibt ein ähnliches Handstück mit einem drehangetriebenen 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 ), eine Tellerfeder (vgl.
EP 0 647 437 A1 ,
US 6,315,560 B1 ) bzw. ein zylindrisch gewölbter Federring (
US 5,718,852 A ).
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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. 3 N kann auch die Dicke des für die Feder verwendeten Federdrahtes nicht wesentlich reduziert werden.
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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 Handstück 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 Druckknopf 10, die obere Lagerhülse 11, die Zwischenhülse 22 und den Federring 24. Weiter ist noch der Dichtring 15 zu erkennen sowie in 2 eine Feder 28, an der das obere Kugellager 13 (1) abgestützt ist. 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. 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° liegt.
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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.
