DE19613680A1 - Zahnärztliches Handstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Handstück mit

• a) einem einen Kopfbereich und einen Griffbereich um­ fassenden Gehäuse
• b) einer im Kopfbereich des Gehäuses drehbar gelagerten, angetriebenen Hohlwelle, die zur Aufnahme des Schaftes eines zahnärztlichen Werkzeuges ausgebildet ist;
• c) einer innerhalb der Hohlwelle angeordneten Klemmhülse, in welche der Endbereich des Schaftes des zahnärztli­ chen Werkzeuges einführbar ist und die mindestens einen federnden Klemmbereich aufweist;
• d) einer mit dem federnden Klemmbereich der Klemmhülse zusammenwirkenden konusförmigen Betätigungsfläche an einem der Klemmhülse benachbarten Bauteil, wobei
• e) das die konusförmige Betätigungsfläche tragende Bauteil und die Klemmhülse zwischen zwei axialen Relativpositionen hin- und herbewegt werden können, nämlich
• ea) einer Klemmposition, in welcher der federnde Klemmbereich der Klemmhülse durch die konus­ förmige Betätigungsfläche radial nach innen gedrückt ist;
• eb) einer Freigabeposition, in welcher der federnde Klemmbereich der Klemmhülse in radialer Richtung aufgefedert ist.

Zahnärztliche Handstücke dieser Art sind in vielfältigster Ausgestaltung bekannt, so etwa aus den US-Patentschriften 30 74 167 und 44 36 512 oder der AT-PS 396 646. Gemeinsam ist allen diesen bekannten Handstücken das Prinzip, den Schaft des zahnärztlichen Werkzeuges, z. B. also eines Bohrers, dadurch innerhalb der antreibenden Hohlwelle festzuklemmen, daß zwischen der das Ende des Werkzeuges erfassenden Klemmhülse und dem benachbarten Bauteil eine axiale Relativbewegung stattfindet. Diese wird über die Nockenwirkung der entsprechend geometrisch gestal­ teten Betätigungsfläche des benachbarten Bauteiles in eine radiale Bewegung des federnden Klemmbereichs der Klemmhülse umgesetzt. Das benachbarte Bauteil mit der im allgemeinen konusförmigen Betätigungsfläche ist bei den in den oben genannten US-Patentschriften 30 74 167 und 44 36 512 beschriebenen Handstücken die Hohlwelle selbst, bei dem aus der oben genannten AT-PS 396 646 bekannten Handstück eine gesonderte, in axialer Richtung verschiebbare Betätigungshülse. Immer ist jedoch der federnde Klemmbereich an einem Ende der Klemmhülse ausge­ bildet und zwar dadurch, daß von dem freien Rand der Klemmhülse aus mehrere Einschnitte geführt sind. Diese bilden auf diese Weise Federzungen, deren freie Enden gleichzeitig das Ende der Klemmhülse darstellen. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist, daß der federnde Klemmbereich immer mehr oder weniger zusätzlich Lagerfunktionen über­ nehmen muß, was mit seiner federnden Eigenschaft nicht gut verträglich ist. Die Folge ist, daß die Lagerung des Schaftes des zahnärztlichen Werkzeuges innerhalb des Handstückes nicht immer optimal ist, was zu Unwuchten führen kann. Diese Unwuchten ihrerseits können angesichts der sehr hohen Drehzahlen, mit denen die Hohlwelle in modernen zahnärztlichen Handstücken umläuft, zu Lagerschä­ den oder auch zu Beschädigungen am zahnärztlichen Werkzeug selbst führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein zahnärzt­ liches Handstück der eingangs genannten Art so auszuge­ stalten, daß die Lagerung des Schaftes des zahnärztlichen Werkzeuges mit höchster Präzision erfolgt, wodurch Unwuch­ ten und in deren Folge Beschädigungen der Lager oder des zahnärztlichen Werkzeuges vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klemmhülse in axialem Abstand voneinander zwei zylin­ drische, ringförmig geschlossene Lagerbereiche aufweist, zwischen denen der federnde Klemmbereich angeordnet ist.

Dadurch, daß erfindungsgemäß zwei in axialem Abstand voneinander befindliche Lagerbereiche an der Klemmhülse vorgesehen sind, ist deren federnder Klemmbereich von jeder Lagerfunktion befreit. Dieser hat nur noch die einzige, mit seinen elastisch federnden Eigenschaften verträgliche Funktion zu erfüllen, den Endbereich des Schaftes des Werkzeuges festzuklemmen bzw. in der ent­ sprechenden Relativposition auch wieder freizugeben. Die Lagerfunktion wird von den ringförmig geschlossenen und daher im wesentlichen steifen Lagerbereichen über­ nommen. Folge ist, daß der Schaft des zahnärztlichen Werkzeuges innerhalb der Klemmhülse und damit auch inner­ halb der Hohlwelle mit höchster Präzision geführt ist; Unwuchten und deren schädliche, oben erwähnte Folgen, können so zuverlässig vermieden werden.

Zweckmäßig ist, wenn der federnde Klemmbereich der Klemm­ hülse mindestens eine Federzunge aufweist, die durch einen U-förmigen Schnitt aus der Klemmhülse ausgeschnit­ ten ist. Bei diesen Federzungen liegen im Gegensatz zu denjenigen nach dem Stande der Technik die freien Enden nicht mehr am axialen Ende der Klemmhülse, so daß ihre radiale Bewegung die Lagereigenschaften der Klemmhülse nicht mehr beeinflußt.

Zweckmäßigerweise sind zwei einander diametral gegenüber­ liegende Federzungen vorgesehen. Diese symmetrische Ausgestaltung vermeidet nicht nur Unwuchten innerhalb der Klemmhülse selbst sondern erleichtert auch das zu­ verlässige Festklemmen des Schaftes des zahnärztlichen Werkzeuges.

Jede Federzunge kann dabei an ihrem freien Ende eine Konusfläche aufweisen, die mit der konusförmigen Betä­ tigungsfläche des benachbarten Bauteils zusammenwirkt. Die Konus flächen sollten dabei einen zumindest annähernd gleichen Konuswinkel wie die Betätigungsfläche aufweisen, wodurch die Relativbewegung zwischen der Klemmhülse und dem benachbarten Bauteil erleichtert wird.

Bevorzugt wird ferner, daß an dem den größeren Durch­ messer aufweisenden Rand der konusförmigen Betätigungs­ fläche des der Klemmhülse benachbarten Bauteiles ein nutenförmiger Freistich vorgesehen ist. Dieser nuten­ förmige Freistich erleichtert in der Freigabeposition das vollständige Auffedern des elastischen Klemmberei­ ches der Klemmhülse, so daß sich der Schaft des zahn­ ärztlichen Werkzeuges leicht aus der Klemmhülse löst.

Im allgemeinen wird bei den zahnärztlichen Handstücken der eingangs genannten Art durch eine Druckfeder dafür gesorgt, daß das jeweils axial bewegliche Teil (Klemmhülse oder diesem benachbartes Bauteil) automatisch die Klemm­ position einnimmt. In diesem Falle empfiehlt sich eine Ausgestaltung, bei welcher die Druckfeder von einer Hülse aus Federmaterial gebildet ist, durch welche ein helixför­ miger Schnitt geführt. Auf diese Weise lassen sich beson­ ders kostengünstig relativ starke Druckfedern herstellen, die sich zur Übertragung axialer Schubkräfte gut eignen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1: einen Teilschnitt durch ein erstes Ausführungs­ beispiel eines zahnärztlichen Handstückes;

Fig. 2a bis 2b: Axialschnitte durch eine Klemmhülse, welche bei dem in Fig. 1 dargestellten zahn­ ärztlichen Handstück verwendet wird, jeweils zusammen mit der die Schnittebene kennzeichnen­ den Draufsicht auf die Klemmhülse;

Fig. 3: einen Schnitt, ähnlich der Fig. 1, durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines zahn­ ärztlichen Handstückes.

In Fig. 1 ist ein Teilschnitt durch ein zahnärztliches Handstück dargestellt, welches insgesamt mit dem Bezugs­ zeichen 10 gekennzeichnet ist. Sein Gehäuse 12 umfaßt einen in der Zeichnung nur teilweise dargestellten Griff­ bereich 12a und einen Kopfbereich 12b.

Der Griffbereich 12a des Gehäuses 12 wird in an und für sich bekannter Weise von einer Antriebswelle 14 durchsetzt, deren in der Zeichnung dargestelltes, mit einem Zahnrad 16 versehenes Ende durch ein Kugellager 18 gelagert ist.

Der nach oben hin offene Kopfbereich 12b des Gehäuses 12 ist durch einen abnehmbaren Deckel 20 verschlossen, der mittels einen Schraubringes 36 am Kopfbereich 12b des Gehäuses 12 festgelegt ist.

Durch den Kopfbereich 12b des Gehäuses 12 erstreckt sich ferner, ebenfalls in bekannter Weise, eine Hohl­ welle 22, die im Bereich ihres oberen Endes in einem ersten in dem Deckel 20 befestigten Kugellager 24 und im Bereich ihres unteren Endes in einem zweiten, im Kopfbereich 12b des Gehäuses 12 befestigten Kugellager 26 drehbar gehalten ist.

Im Innenraum der Hohlwelle 22 befinden sich, axial auf­ einander ausgerichtet, eine Klemmhülse 28, deren genauer Aufbau weiter unten anhand der Fig. 2 erläutert wird, sowie eine Druckfeder 30, auf deren Konstruktionsweise ebenfalls später noch eingegangen wird und die sich axial an einer Stufe 32 im Innenraum der Hohlwelle 22 abstützt. Durch die Druckfeder 30 wird die Klemmhülse 28 normalerweise nach oben beaufschlagt; ihre axiale Beweglichkeit in dieser Richtung ist durch einen in die Hohlwelle 22 eingeschraubten Anschlagring 34 be­ grenzt.

Von der inneren Mantelfläche 38 des Schraubringes 36 ist ein Druckknopf 40 geführt, der in axialer Richtung (bezogen auf die Achse der Hohlwelle 22) verschiebbar ist. Eine zwischen der Unterseite des Druckknopfes 40 und der Oberseite des Deckels 20 eingespannte Druckfeder 42 beaufschlagt den Druckknopf 40 nach oben, so daß normalerweise ein radial überstehender Randbereich 44 des Druckknopfes 40 an einem radial geringfügig nach innen überstehenden Flansch 46 des Schraubringes 36 anliegt. An den Druckknopf 40 ist außerdem ein mittiger, sich axial nach unten erstreckender zylindrischer Vorsprung 48 angeformt, dessen untere Stirnseite mit der nach oben zeigenden Stirnseite der Klemmhülse 28 zusammenwirkt. Die Anordnung ist offensichtlich so, daß durch Druck auf den Druckknopf 40 dieser unter Kompression der Druckfeder 42 nach unten verschoben werden kann. Der zylindrische Vorsprung 48 des Druckknopfes 40 drückt bei dieser Axial­ bewegung die Klemmhülse 40 gegen die Wirkung der Druckfeder 30 axial nach unten, wodurch die Klemmwirkung der Klemm­ hülse 28 zum Lösen des von der Hohlwelle 22 angetriebenen Werkzeuges aufgehoben wird, wie dies weiter unten noch näher beschrieben wird.

Der genaue Aufbau der Klemmhülse 28 ist in den Fig. 2a bis 2c näher dargestellt, auf die nunmehr Bezug ge­ nommen wird. In der oberen Hälfte dieser Figuren sind in der Draufsicht auf die Klemmhülse 28 verschiedene Schnittebenen definiert; die untere Hälfte dieser Figuren zeigt den jeweiligen Axialschnitt durch die Klemmhülse 28 in der entsprechenden Schnittebene.

Die Klemmhülse 28 umfaßt einen oberen zylindrischen, ringförmig geschlossenen Lagerbereich 50 sowie einen unteren zylindrischen, ringförmig geschlossenen Lager­ bereich 52, deren Außendurchmesser jeweils mit dem Innen­ durchmesser der Hohlwelle 22 übereinstimmt. Oberhalb des oberen Lagerbereiches 50 ist in der Außenkontur der Klemmhülse 28 eine Stufe 54 zu erkennen, welche der Aufnahme des Abschlagringes 34 (vergleiche Fig. 1) dient.

Zwischen dem oberen und unteren Lagerbereich 50 bzw. 52 ist die Klemmhülse 28 als federnder Klemmbereich 56 ausgestaltet. Durch zwei diametral gegenüberliegende, die Wand der Klemmhülse 28 durchsetzende U-förmige Schnitte 58 und 60 sind in dem federnden Klemmbereich 56 der Klemmhülse zwei Federzungen 62, 64 gebildet.

Die unteren, durch elastische Verbiegung der Federzungen 62, 64 in gewissem Umfange radial beweglichen Enden der Federzungen 62 und 64 sind mit äußeren Konusflächen 66 bzw. 68 versehen, wobei der größte Radius der Konus­ flächen 66, 68 am unteren Rand der Federzungen 62, 64 liegt. Dieser größte Radius der Konusflächen 66, 68 ist etwas größer als der Radius der Lagerbereiche 50 und 52 der Klemmhülse 28, wie dies insbesondere auch der jeweils in der oberen Hälfte der Fig. 2a bis 2c dargestellten Draufsicht auf die Klemmhülse 28 zu entnehmen ist.

In die Innenmantelfläche der Hohlwelle 22 ist eine konus­ förmige Betätigungsfläche 70 eingearbeitet, die sich in der gleichen Richtung wie die Konusflächen 66 und 68 der Federzungen 62 und 64, nämlich in Fig. 1 von oben nach unten, erweitert und mit diesen zusammenwirkt. Die axiale Erstreckung der konusförmigen Betätigungsfläche 70 der Hohlwelle 22 ist jedoch etwas länger als diejenige der Konusflächen 66 und 68 der Federzungen 62 und 64, derart, daß die Konusflächen 66 und 68 der Federzungen 62 und 64 bei der axialen Bewegung der Klemmhülse 28 im wesent­ lichen in Anlage an der konusförmigen Betätigungsfläche 70 der Hohlwelle 22 verbleiben. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Hohlwelle 22 wird der untere Rand der Konusfläche 70 durch einen nutartigen Freistich 72 gebildet.

Die axialen Positionen der konusförmigen Betätigungsfläche 70 der Hohlwelle 22 und der Konusflächen 66 und 68 der Federzungen 62 und 64 sind in folgender Weise aufeinander abgestimmt:

In der in der Zeichnung dargestellten Klemmposition der Klemmhülse 28, in der also diese ihre axial oberste Position einnimmt, besitzt die konusförmige Betätigungs­ fläche 70 Radien, die kleiner als die entsprechenden Radien der Konusflächen 66 und 68 an den unverformten Federzungen 62 und 64 sind. Dies bedeutet, daß die Klemm­ hülse 28 die in Fig. 1 dargestellte Position nur dadurch einnehmen kann, daß die Federzungen 62 und 64 elastisch nach innen gedrückt werden.

An die Außenmantelfläche der Hohlwelle 22 schließlich ist ein Zahnkranz 74 angeformt, der mit dem Zahnrad 16 an der Antriebswelle 14 kämmt. Bei einer Verdrehung der Antriebswelle 14 wird somit die Hohlwelle 22 in den Kugellagern 24 und 26 in Drehung versetzt.

Das oben beschriebene zahnärztliche Handstück 10 funk­ tioniert wie folgt:
Zum Einsetzen eines zahnärztlichen Werkzeuges, z. B. eines Bohrers (in der Zeichnung nicht dargestellt), wird der Druckknopf 40 vom Benutzer nach unten gedrückt und auf diese Weise die Klemmhülse 28 nach unten ver­ schoben. Bei dieser axialen Bewegung der Klemmhülse 28 geraten die Konusflächen 66 der Federzungen 62 und 64 in einen Bereich der konusförmigen Betätigungsfläche 70 der Hohlwelle 22, der im Mittel einen größeren Radius aufweist. Daher können die Federzungen 62 und 64 mit ihren unteren Enden radial nach außen auffedern. In dieser Position kann von unten her der Schaft des zahnärztlichen Werkzeuges in die Hohlwelle 22 und in den Innenraum der Klemmhülse 28 eingeschoben werden, bis das obere Ende dieses Schaftes an einer Stufe 78 der Durchgangsbohrung 76 der Klemmhülse 28 anstößt. Nunmehr nimmt der Benut­ zer die Kraft von dem Druckknopf 40; die Druckfeder 30 schiebt die Klemmhülse 28 innerhalb der Hohlwelle 22 nach oben in die in Fig. 1 dargestellte Position. Durch das Zusammenwirken der konusförmigen Betätigungsfläche 70 an der Innenmantelfläche der Hohlwelle 22 und der Konusflächen 66 und 68 an der Klemmhülse 28 werden deren Federzungen 62 und 64 mit ihren unteren Enden radial nach innen gegen die Mantelfläche des Schaftes des Werkzeuges gedrückt, wodurch dieses gegenüber der Klemmhülse 28 verklemmt wird.

Wird nunmehr die Antriebswelle 14 und damit die Hohl­ welle 22 in Drehung versetzt, ist das zahnärztliche Werkzeug mit seinem Schaft optimal gelagert und zwar in seinem oberen Bereich innerhalb der Klemmhülse 28 und in seinem unteren Bereich in der unteren Austrittsöff­ nung 80 der Hohlwelle 22. Da die Klemmhülse 28 ihrerseits an beiden axialen Enden zuverlässig innerhalb der Hohl­ welle 22 gelagert ist, ergibt sich auf diese Weise eine Führung des zahnärztlichen Werkzeuges bei der Drehung, die so präzise ist, daß keinerlei Unwuchten auftreten können. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß der mittlere, elastisch federnde Klemmbereich 56 der Klemmhülse 28 an der Lagerfunktion keinen Anteil hat.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines zahnärztlichen Handstückes dargestellt, welches dem oben anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen sehr ähn­ lich ist. Entsprechende Teile werden daher mit densel­ ben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Ausführungsbei­ spielen besteht in der Antriebsart: Während beim ersten Ausführungsbeispiel die Hohlwelle 22 durch eine den Griffbereich 12a durchsetzende Antriebswelle 14 über ein Winkelgetriebe in Drehung versetzt wird, ist das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 mit einer Turbine ver­ sehen.

Auch das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines zahnärztlichen Handstückes umfaßt ein Gehäuse 112 mit einem Griffbereich 112a und einem Kopfbereich 112b. Der Kopfbereich 112b ist nach oben durch einen abnehmbaren Deckel 120 verschlossen, der in diesem Falle an einem den Deckel 120 in dem Gehäuse 112 festlegenden Schraubring 136 verbördelt ist.

Eine Hohlwelle 122 ist im Bereich ihres oberen Endes in einem ersten, an den Deckel 120 festgelegten Kugel­ lager 124 und im Bereich ihres unteren Endes in einem zweiten, an dem Gehäuse 112 befestigten Kugellager 126 gelagert. Im Innenraum der Hohlwelle 122 befinden sich, in vollständiger Übereinstimmung mit dem Ausführungsbei­ spiel von Fig. 1, in axialer Ausrichtung eine Druckfe­ der 130 sowie eine Klemmhülse 128. Die Klemmhülse 128 stimmt identisch mit der Klemmhülse 28 des Ausführungs­ beispieles von Fig. 1 überein.

An die Außenmantelfläche der Hohlwelle 122 sind Turbinen­ flügel 182 angeformt, die von Druckluft angeströmt werden, welche einen den Griffbereich 112a des Gehäuses 12 durch­ setzenden Druckluftkanal 184 durchströmt.

Das Verklemmen und Lösen eines zahnärztlichen Werkzeugs in der Hohlwelle 122 bzw. der Klemmhülse 128 geschieht völlig analog zu den entsprechenden Vorgängen beim Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 1.

Die bei beiden Ausführungsbeispielen eingesetzte, die Klemmhülse 28 bzw. 128 beaufschlagende Druckfeder 30 bzw. 130 ist nicht, wie sonst üblich, aus einem Feder­ draht gewickelt sondern wird von einer Zylinderhülse aus Federmaterial gebildet, in welche ein helixartiger Schnitt eingebracht ist.

Claims (6)

1. Zahnärztliches Handstück mit

• a) einem einen Kopfbereich und einen Griffbereich um­ fassenden Gehäuse;
• b) einer im Kopfbereich des Gehäuses drehbar gelagerten, angetriebenen Hohlwelle, die zur Aufnahme des Schaftes eines zahnärztlichen Werkzeuges ausgebildet ist;
• c) einer innerhalb der Hohlwelle angeordneten Klemmhülse, in welche der Endbereich des Schaftes des zahnärztli­ chen Werkzeuges einführbar ist und die mindestens einen federnden Klemmbereich aufweist;
• d) einer mit dem federnden Klemmbereich der Klemmhülse zusammenwirkenden konusförmigen Betätigungsfläche an einem der Klemmhülse benachbarten Bauteil, wobei
• e) das die konusförmige Betätigungsfläche tragende Bauteil und die Klemmhülse zwischen zwei axialen Relativpositionen hin- und herbewegt werden können, nämlich
• ea) einer Klemmposition, in welcher der federnde Klemmbereich der Klemmhülse durch die konus­ förmige Betätigungsfläche radial nach innen gedrückt ist;
• eb) einer Freigabeposition, in welcher der federnde Klemmbereich der Klemmhülse in radialer Richtung aufgefedert ist, dadurch gekennzeichnet, daß
• f) die Klemmhülse (28; 128) in axialem Abstand vonein­ ander zwei zylindrische, ringförmig geschlossene Lagerbereiche (50, 52) aufweist, zwischen denen der federnde Klemmbereich (54; 154) angeordnet ist.

2. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Klemmbereich (54; 154) der Klemmhülse (28; 128) mindestens eine Federzunge (62, 64; 162, 164) aufweist, die durch einen U-förmigen Schnitt (58, 60; 158, 160) aus der Klemmhülse (28; 128) ausgeschnitten ist.

3. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei diametral gegenüberliegende Federzungen (62, 64; 162, 164) vorgesehen sind.

4. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Federzunge (62, 64; 162, 164) an ihrem freien Ende eine Konusfläche (66, 68; 166, 168) aufweist, die mit der konusförmigen Betätigungsfläche (70; 170) des benachbarten Bauteils (22; 122) zusammenwirkt.

5. Zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den größeren Durchmesser aufweisenden Rand der konusför­ migen Betätigungsfläche (70; 170) des der Klemmhülse (28; 128) benachbarten Bauteils (22; 122) ein nutenför­ miger Freistich (72; 172) vorgesehen ist.

6. Zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, bei welchem die Klemmhülse oder das dieser benachbarte Bauteil durch eine Druckfeder in Richtung auf die Klemmposition beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (30; 130) durch eine Hülse aus Federmaterial gebildet ist, durch welche ein helixförmiger Schnitt geführt ist.