WO1999060944A1

WO1999060944A1 - Antriebssystem für zahnärztliche handstücke

Info

Publication number: WO1999060944A1
Application number: PCT/EP1999/003619
Authority: WO
Inventors: Eugen Eibofner
Original assignee: Kaltenbach & Voigt Gmbh & Co.
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 1999-12-02
Also published as: US6425761B1; DE19843951C2; JP2002516141A; DE19843951A1; EP1082064A1

Abstract

Es wird ein Antriebssystem für zahnärztliche Handstücke vorgeschlagen, bei welchem auf einfache Weise Vorkehrungen zur Einhaltung der elektrischen Sicherheitsanforderungen getroffen sind, um die Sicherheit des Patienten und des behandelnden Personals zu erhöhen. Das Antriebssystem weist einen auf einer Motorwelle (11) befestigten Rotor (12), wenigstens eine Wälzlageranordnung (13, 14) zur Lagerung der Motorwelle (11), bestehend aus einem inneren Laufring (17), einem äußeren Laufring (18) und mehreren zwischen den Laufringen (17, 18) angeordneten Rollelementen (19), und ein Kupplungselement (16) zum Ankuppeln eines anzutreibenden zahnärztlichen Instruments (1) auf. Erfindungsgemäß bestehen die Rollelemente (19) der Wälzlageranordnung(en) (13, 14) aus einem elektrisch nichtleitenden Material, wodurch eine elektrische Isolierung zwischen Stator bzw. Motorgehäuse (10) und Rotor (12) des Antriebsmotors gewährleistet wird. Hierdurch wird verhindert, daß bei einem Defekt des Antriebsmotors Strom über die Wälzlager (13, 14) und das Gehäuse (10) des Antriebsmotors zum Patienten oder zum behandelnden Personal abfließen kann. Vorteilhafterweise werden dabei Stahl-Wälzlageranordnungen mit Keramik-Rollelementen (sog. Hybrid-Wälzlager) bzw. Vollkeramik-Wälzlageranordnungen zur Lagerung der Motorwelle (11) des Antriebssystems eingesetzt.

Description

Antriebssystem für zahnärztliche Handstücke

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für zahnärztliche Handstücke nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Meidzinische oder zahnärztliche Handstücke umfassen allgemein einen Instrumentenabschnitt zur Aufnahme eines zahnärztlichen Werkzeuges, zum Beispiel eines Turbinenbohrers, einen Antriebsmotor zum Antreiben des rotierenden zahnärztlichen Werkzeuges und einen Schlauchabschnitt mit einem Medien- Zufuhrschlauch zum Zuführen von bestimmten Versorgungsmedien für den Betrieb des zahnärztlichen Werkzeuges, wie beispielsweise Strom, Spray- oder Kühlluft, Spraywasser, etc..

Fig. 7 zeigt beispielhaft die drei Einzelkomponenten Instrumentenabschnitt 1 mit dem am Kopfteil 6 drehbar gelagerten zahnärztlichen Werkzeug 5, Antriebsmotor 3 und Schlauchabschnitt 2 mit dem Medien- Zufαhrschlauch 4, die durch Aufstecken direkt hintereinander gekoppelt werden. Ein derartiger Aufbau ist beispielsweise aus der DE-C2 28 34 099 bekannt. Eine alternative Aufbauart ist in Fig. 8 dargestellt. Bei dem Antriebsmotor 3 handelt es sich hier um eine sogenannte Motorpatrone, die in einem von dem Instrumentenabschnitt 1 und dem Schlauchabschnitt 2 gebildeten Hohlraum gehalten wird.

Als Antriebsmotor wird beispielsweise ein Elektromotor, insbesondere ein Gleichstrom- motor verwendet, wie er aus der DE-Al 196 04 628 der Anmelderin bekannt ist. Der Antriebsmotor umfaßt im wesentlichen einen über eine Motorwelle drehbar gelagerten Rotormagneten und einen Stator mit einer freitragenden Stator-Luftspaltwicklung, die Freiräume für Medienleitungen aufweist, welche dem ankuppelbaren zahnärztlichen Instrument bestimmte Versorgungsmedien zuführen. Die Motorwelle ist durch ein vorderes und ein hinteres Motorlager in einem Motorgehäuse gelagert. Als Motorlager werden üblicherweise Wälzlageranordnungen eingesetzt, die aus einem inneren Laufring, einem äußeren Laufring und mehreren zwischen den beiden Laufringen angeordneten Rollelementen zusammengesetzt sind, wobei sowohl die Laufringe als auch die Rollelemente in an sich bekannter Weise aus Stahl gebildet sind. Alternativ zu dem beschriebenen Gleichstrommotor kann ebenso ein Wechselstrommotor eingesetzt werden.

Neben einem Elektromotor (Gleichstrom oder Wechselstrom) kann als Antriebsmotor auch ein Luftmotor verwendet werden. Ein solcher ist zum Beispiel in der DE-C2 32 15 255 der Anmelderm offenbart Wie insbesondere aus den Fig 5 und 7 dieser Druckschrift hervorgeht weist der als Lamellenmotor ausgebildete Luftmotor eine mittige Welle auf, die in einer gegenüber der Mitte versetzten kreisrunden Kammer drehbar gelagert ist und die radiale Schlitze aufweist, m denen Lamellen durch Wirkung der Kraft einer Feder radial nach außen zur Anlage an die Innenwand der Kammer gedruckt werden Die Welle des Luftmotors ist ebenfalls mittels Walzlageranordnungen im Gehäuse gelagert

Andere bekannte Luftmotoren weisen einen Rotor m Form eines Turbinenrades auf, das tangential oder sekantial von einer Druckluftstromung anstrombar ist

Da der Luftmotor im Gegensatz zum obigen Elektromotor prinzipiell geeignet ist, wiederholten Sterilisationen standzuhalten, kann der Luftmotor auch fester Bestandteil des Instrumentenabsclmittes sein Bei Verwendung emes Elektromotors muß dieser hingegen losbar mit dem Instrumentenabschnitt verbunden sein, um ihn für den Steπhsationsprozeß von dem Instrumentenabschmtt zu trennen, da die elektronischen Bauteile des Elektromotors im allgemeinen den wiederholten Sterilisationen zumindest auf Dauer nicht standhalten

Ferner sind bei zahnarztlichen Handstucken verschiedene Sicherheitsvorschriften zu beachten So existiert beispielsweise eine DIN EN ISO 7494, Dezember 1997, ..Zahnärztliche Behandlungsgerate" , die Anforderungen und Prufmethoden für zahnärztliche Behandlungsgerate unabhängig von ihrer Konstruktion festlegt Unter anderem werden m Punkt 5 3 dieser DIN-Vorschrift elektrische Anforderungen zusammengestellt, deren Einhaltung gewährleisten soll, daß Verletzungen des Patienten und/oder des behandelnden Personals, beispielsweise durch einen elektrischen Stromschlag, vermieden werden

Da die spannungsführenden Bauteile von zahnarztlichen Handstucken bis in den Antriebs^¬ motor reichen und die Ubertragungsteile der Handstucke einschließlich zahnärztlicher Werkzeuge überwiegend aus Metall und damit elektrisch leitend sind, müssen in den zahnarztlichen Handstucken aufwendige Schutzmaßnahmen getroffen werden

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem auf einfache Weise weitere Vorkehrungen zur Einhaltung der elektrischen Sicherheitsanforderungen getroffen sind, um die Sicherheit des Patienten und des behandelnden Personals weiter zu erhohen

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelost Die Verwendung von Stahl-Walzlaseranordnungen mit Rollelementen die aus einem elektrisch nichtleitenden Material bestehen oder geformt sind, gewährleistet eine elektrische Isolierung zwischen

Stator bzw Motorgehäuse und Rotor des Antπebsmotors Hierdurch wird verhindert, daß bei einem Defekt des Antriebsmotors Strom über die Kugellager und das Gehäuse des Antriebsmotors zum Patienten oder zum behandelnden Personal abfließen kann

Vorteilhafterweise werden Stahl-Walzlageranordnungen mit Keramik-Rollelementen (sog Hybπd-Walzlager) bzw Vollkeramik-Walzlageranordnungen zur Lagerung der Motorwelle des Antriebssystems eingesetzt Dies fuhrt aufgrund der besonderen Mateπal- eigenschaften keramischer Materialien zu weiteren Vorteilen Besonders vorteilhaft ist hierbei die Verwendung von Siliziumrutπd (Sι₃N₄) für die Rollelemente und evt die Laufrmge

Als vorteilhafte Mateπaleigenschaften keramischer Materialien sind m diesem Zusammenhang neben dem großen elektrischen Widerstand insbesondere das geringere spezifische Gewicht, die geringere Wärmeleitfähigkeit, die deutlich bessere Beständigkeit gegen Chemikalien und Desmfektions- und/oder Steπlisationsmittel und die bessere Temperaturbeständigkeit als Stahl zu nennen

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteranspruche

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung naher erläutert Darm zeigen

Fig 1 eine schematische Darstellung eines Antnebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung im Schnitt entlang seiner Langsachse, Fig 2 ein zahnärztliches Handstuck mit einem Antriebssystem gemäß der vorhegenden

Erfindung im Schnitt entlang der Langsachse, Fig 3 einen Elektromotor als Antriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung in Langsschnittdarstellung,

Fig 4 einen Luftmotor als Antriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung in

Querschnittdarstellung , Fig 5 einen Langsabsch itt eines erfmdungsgemaßen Antriebssystem m abgewandelter ausgestaltung im axialen Schnitt, Fig 6 ein vorderes Walzlager des Antriebssystems nach Fig 5 als einzelne Baueinheit im axialen Schnitt. Fig 7 ein herkömmliches zahnarztliches Handstuck schematischer Darstellung, und Fig. 8 ein weiteres herkömmliches zahnärztliches Handstück in schematischer Darstellung.

Bei zahnärztlichen Handstücken wird grundsätzlich ein Antrieb über ein Fluid, insbesondere Luft, und ein Antrieb mittels elektrischem Strom unterschieden. Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich für beide Antriebsmöglichkeiten anwendbar.

Fig. 1 zeigt zunächst ganz allgemein ein erfindungsgemäßes Antriebssystem 3 (Elektro- oder Luftantrieb) in schematischer Darstellung. In einem Motorgehäuse 10 ist ein auf einer mittigen Motorwelle 11 befestigter Rotor 12 angeordnet. Die Motorwelle 11 ist in dem Motorgehäuse 10 mittels eines vorderen Motorlagers 13 und eines hinteren Motorlagers 14 drehbar gelagert. An der dem vorderen Motorlager 13 zugewandten Seite weist das Motorgehäuse 10 ferner ein vorteilhafterweise genormtes Kupplungselement 15 zum Ankuppeln eines anzutreibenden zahnärztlichen Instruments 1 auf. Das Kupplungselement 15 enthält einen mit der Motorwelle 11 drehfest verbundenen Kupplungszapfen 16, der mit einem entsprechenden Mitnehmerstift des Instrumentenabschnittes 1 beim Aufstecken des Instrumentenabschnittes 1 in Eingriff kommt und die Drehbewegung der Motorwelle 11 mechanisch überträgt. Durch an sich bekannte, geeignete mechanische Verbindungselemente wird diese Drehbewegung im Instrumentenabschnitt 1 weiter auf das am Kopfteil 6 des Instrumentenabschnittes 1 gehaltene zahnärztliche Werkzeug 5 übertragen.

Die beiden Motorlager 13, 14 sind jeweils in Form von Wälzlageranordnungen ausgebildet. Sie bestehen im wesentlichen aus einem inneren Laufring 17, einem äußeren Lauf ring 18 und mehreren zwischen den beiden Laufringen 17, 18 angeordneten Rollelementen 19, die insbesondere in Form von Kugeln ausgebildet sind und eine relative Bewegung der Lauf ringe 17, 18 zueinander ermöglichen.

Erfindungsgemäß werden nun bei der Zusammensetzung der Wälzlageranordnungen 13, 14 Rollelemente 19 aus einem elektrisch nichtleitenden Material eingesetzt. Dies gewährleistet eine elektrische Isolierung zwischen Stator bzw. Motorgehäuse 10 und Rotor 12 des Antriebsmotors 3. Hierdurch kann wirksam mit einfachen Mitteln verhindert werden, daß bei einem Defekt des Antriebsmotors 3 Strom über die Kugellager 13 , 14 und das Motorgehäuse 10 zum Patienten oder zum behandelnden Personal abfließen kann.

Als besonders vorteilhaft hat sich bei der Wahl der Wälzlagerzusammensetzung die Verwendung von Rollelementen 19 aus einem keramischen Material erwiesen. Hierbei kann zwischen einem Vollkeramik-Wälzlager und einem Stahl-Wälzlager mit Keramik- Rollelementen (sogenanntes Hybrid-Wälzlager) gewählt werden. In jedem Fall sind aber zumindest die Rollelemente 19 aus einem keramischen Material geformt.

Unter den bekannten und auf dem Markt erhältlichen keramischen Werkstoffen, wie insbesondere Nitride, Karbide und Boride, hat sich Siliziumnitrid (Si₃N₄) als die am besten geeignete Keramik für Wälzlager der oben beschriebenen Art herausgestellt. Formkörper aus Siliziumnitrid lassen sich durch Reaktionssintern, Sintern, Heißpressen und Heiß- isostatpressen herstellen, wobei auch kombinierte Herstellungsverfahren möglich sind.

In der untenstehenden Tabelle sind verschiedene Werkstoffeigenschaften mit für Siliziumnitrid typischen Werten zusammen mit den entsprechenden typischen Werten für herkömmlichen Wälzlager-Stahl aufgelistet:

Werkstoffeigenschaften Einheit SiliziumWälzlagernitrid stahl

Dichte g / cm³ 3,2 7,85 linearer Ausdehnungskoeffizient 10^"6 m / m °C 3,2 11

Elastizitätsmodul bei 20 °C kN / mm² 315 208

Härte HV10 bei 20°C 1700 700

Biegebruchfestigkeit bei 20 °C N / mm² 700 2400

Biegebruchfestigkeit bei 1000°C N / mm² 700 0

Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C W / m K 30 - 40 40 - 50 spez. elektrischer Widerstand Ω mm² / m 10¹⁷ - 10¹⁸ 10^"1 - 1 bei 20 °C

Temperatureinsatzgrenze °C ca. 1000 ca. 300

Korrosionsverhalten gut schlecht

Magnetismus keiner ja

[aus: „Fight mit harten Kugeln", R. Weigand, Sonderdruck der Fachzeitschrift MASCHINE + WERKZEUG 22/1987 - Konstruktion + Entwicklung 8]

Neben der bereits oben erläutereten elektrischen Isolationsfähigkeit sollen nachfolgend einige weiter Werkstoffeigenschaften herausgegriffen und die mit ihnen verbundenen Vorteile gegenüber dem herkömmlich für Wälzlageranordnungen in Antriebssystemen für zahnärztliche Handstücke verwendeten Stahl diskutiert werden. Aufgrund der geringeren Dichte von Keramik treten bei der Drehbewegung geringere Fliehkräfte auf, was zu günstigeren Lagerbeanspruchungen führt. Außerdem ist auch ein geringerer Reibwiderstand der Rollelemente 19 und somit eine geringere Wärmeentwicklung festzustellen, was zu einer höheren Lebensdauer des Wälzlagers führt. Es hat sich hierbei weiter gezeigt, daß Keramik-Wälzlager und Hybrid-Wälzlager auch ohne Schmierung der Lagerzusammensetzung höhere Lebensdauern als Stahl-Wälzlager aufweisen. Eine höhere Lebensdauer wird ebenfalls durch die größere Formstabilität der Keramik gegenüber Stahl auch bei hohen Temperaturen unterstützt.

Die geringere Wärmeleitfähigkeit der Keramik bewirkt ferner, daß die durch die Rotordrehung vom Rotor 12 entwickelte Wärme schlechter nach außen zum Motorgehäuse 10 transportiert wird. Diese bessere thermische Isolierung ist insbesondere bei Motor- handstücken sinnvoll, die vom Anwender in der Hand gehalten werden.

Das günstige Korrosionsverhalten und die gute Beständigkeit gegen die meisten chemischen Substanzen sind insbesondere bei Luftmotoren 3 von Vorteil, die fest im Instrumentenabschnitt 1 des zahnärztlichen Handstückes integriert sind und zusammen mit dem Instrumentenabschnitt wiederholt sterilisiert werden.

Der Fachmann wird ohne weiteres aus den in der obigen Tabelle aufgeführten sowie weiteren bekannten Werkstoffeigenschaften von Keramiken noch weitere Vorteile erkennen, die der erfindungsgemäße Einsatz von Keramik- bzw. Hybrid-Wälzlagern in Antriebssystemen für zahnärztliche Handstücke mit sich bringt.

In Fig. 2 ist ein zahnärztliches Handstück mit dem mit dem Instrumentenabschnitt 1 verbundenen Antriebssystem 3 dargestellt. Die Kupplung 15, 16 weist hierbei zusätzlich eine umlaufende Kupplungsisolation 27 auf, die aus einem elektrisch nichtleitenden Material, vorzugsweise einem Kunststoff-Material besteht. Hierdurch wird das im allgemeinen metallene Motorgehäuse 10 von dem Instrumentenabschnitt 1 elektrisch isoliert, so daß eine weiter Sicherheitsfunktion für den Patienten gegeben ist, da kein Strom über das Motorgehäuse 10 zum Instrumentenabschnitt 1 und evtl. das Dental^¬ werkzeug 5 abfließen kann.

Nachfolgend soll anhand der Fig. 3 und 4 der Aufbau eines Elektromotors und eines Luftmotors als Antriebssystem für ein zahnärztliches Handstück genauer beschrieben werden, bei denen jeweils die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt. Die Antriebstelle des m Fig 3 gezeigten Gleichstrommotors 3 sind in einem Motorgehäuse 10 angeordnet, wobei mit dem Motorgehäuse 10 ein Kupplungselement 15 verbunden ist, auf welches ein durch den Gleichstrommotor anzutreibendes zahnärztliches Instrument 1 gesteckt werden kann Bei diesem Kupplungselement 15 handelt es sich in der Regel um eine genormte Kupplung Die Motorwelle 11 ist durch ein vorderes Motorlager 13 und ein hinteres Motorlager 14 in einer hinteren Lagerhulse 20 drehbar gelagert, wobei für die beiden Motorlager 13, 14 Keramik-Walzlager oder Hybrid-Walzlager gemäß Fig 1 verwendet werden

Der auf der Motorwelle 11 befestigte Rotor 12 ist von einem Stator 21 umgeben, der aus einem weichmagnetischen Ruckschluß ring 21a und einer dann befindlichen freitragenden Stator- Luftspaltwicklung 21b besteht, wobei der Ruckschlußrmg 21a vorzugsweise als geblechter Eisen-Ruckschlußrmg hergestellt ist Die freitragende Stator-Luftspaltwicklung 21b ist mit Kunststoff ausgegossen oder ausgespritzt und weist Freiraume für die Fuhrung von Medienleitungen 22 zur Versorgung des ankuppelbaren zahnärztlichen Instruments 1 auf Des weiteren ist der Gleichstrommotor 3 derart ausgestaltet, daß nach Demontage des Kupplungselementes 15 der Rotor 12 ohne weitere Demontagemaßnahmen seitlich aus dem Motorgehäuse 10 herausgezogen werden kann, so daß im Falle einer Reparatur die beiden Walzlager 13 , 14 wesentlich einfacher zugänglich sind Eine detailliertere Beschreibung eines derartigen Elektromotors 3 ist beispielsweise der bereits oben erwähnten DE-Al 196 04 628 der Anmelderm zu entnehmen

Es sei an dieser Stelle nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung gleichermaßen bei Gleichstrommotoren als auch bei Wechselstrommotoren eingesetzt werden kann und die oben beschriebenen Vorteile bringt

Der in Fig 4 im Querschnitt dargestellte Luftmotor 3 ist in an sich bekannter Weise als Lamellenmotor ausgebildet Der Luftmotor 3 weist eine mittige Motorwelle 11 auf, die in einer gegenüber der Mitte versetzten kreisrunden Kammer 23 drehbar gelagert ist Für die Lagerung der Motorwelle 11 werden auch hier Keramik-Walzlager oder Hybrid-Walzlager gemäß Fig 1 eingesetzt

Die Motorwelle 11 w eist radiale Schlitze 24 auf, in denen Lamellen 25 jeweils durch Wirkung der Kraft einer Feder 26 radial nach außen zur Anlage an die Innenwand der Kammer 23 gedruckt werden Etwas versetzt gegenüber dem Punkt, an dem die Motorwelle 11 die größte Annäherung an die Innenwand der Kammer 23 besitzt wird Lutt zugeführt, die auf die Lamellen 25 einwirkt und diese zusammen mit der Motorwelle 11 dreht, wobei die zugetuhrte Luft dort die Kammer 23 verlaßt, wo der größte Abstand zwischen Motorwelle 11 und Innenwand der Kammer 23 vorliegt. Je nach dem, auf welcher Seite von dem Punkt engster Annäherung die Luft zugeführt wird, erfolgt eine Rechts- oder Linksdrehung der Motorwelle 11. In an sich bekannter weise ist der Luftmotor 3 so ausgebildet, daß der Kammer 23 die Luft sowohl rechts als auch links von dem Punkt engster Annäherung zuführbar ist, wobei die Zufuhr wahlweise entweder rechts oder links erfolgt. Eine detailliertere Beschreibung eines derartigen Luftmotors 3 ist beispielsweise in der bereits oben erwähnten DE-C2 32 15 255 der Anmelderin offenbart.

Es ist von Vorteil, einem Motorlager 13 und/oder 14 eine Ringdichtung 31 so zuzuordnen, daß Fremdstoffe nicht zum Motorlager 13 bzw. 14 gelangen können. Dabei kann im

Rahmen der Erfindung die Ringdichtung 31 direkt mit dem Motorlager 13, 14 zusammenwirken oder indirekt damit zusammenwirken. Die Ringdichmng 31 ist vorzugsweise jeweils an der Außenseite des Motorlagers 13, 14 angeordnet. Da jedoch auch von der jeweiligen Innenseite her Fremdstoffe bzw. Verunreinigungen in das Motorlager 13, 14 eindringen können, ist es vorteilhaft, jeweils eine Ringdichmng 31 außenseitig und innenseitig anzuordnen. Des weiteren sind solche Einbaufälle denkbar, in denen das Motorlager 13 ,14 so, z.B in einer Ringausnehmung, angeordnet ist, daß

Fremdstoffe bzw. Verunreinigungen nur von einer Seite, z.B von der Außenseite oder von der Innenseite, in das Motorlager 13, 14 eindringen können. In solchen Fällen reicht es aus, nur die gefährdete Seite des Motorlagers 13, 14 abzudichten.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt ein Antriebssystem 3 mit einem Elektromotor im Bereich des Motorlagers 13, das auf der dem nicht dargestellten Instrumentenabschnitt 1 zugewandten Seite des Motors angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist ein Dichtring 32 vorgesehen, der mit dem inneren oder äußeren Laufring 17, 18 des Motorlagers 13 dichtend zusammenwirkt. Im ersten Fall, in dem der Dichtring 32 mit dem inneren Laufring 17 zusammenwirkt (nicht dargestellt) sitzt der Dichtring 32 in Anlage mit einem die Motorwelle 11 mit Bewegungsspiel umgebenden Bauteil, und im zweiten Fall, in dem der Dichtring 32 mit dem äußeren Laufring 18 dichtend zusammenwirkt, sitzt der Dichtring 32 mittelbar oder unmittelbar auf der Motorwelle 11 , so daß in jedem dieser Fälle eine Abdichtung entweder zwischen dem inneren Laufring 17 und einem die Motorwelle 11 umgebenden Ringteil oder zwischen dem äußeren Laufring 18 und mittelbar oder unmittelbar mit der Motorwelle 11 geschaffen wird.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein sich im wesentlichen radial erstreckender Ringschenkel 33 dem Motorlager 13 zugeordnet, der sich vom inneren Laufring 17 radial nach außen oder vom äußeren Laufring 18 radial nach innen erstrecken kann und jeweils in der Nähe des anderen Laufringes endet oder diesen überlappt. Um zum einen Reibung und zum anderen dann, wenn die Laufringe 17,18 aus Metall, insbesondere legiertem Strahl, bestehen, eine vorbeschriebene elektrische Verbindung und einen elektrischen Stromfluß zu vermeiden, ist zwischen den Laufringen 17, 18 ein Ringspalt 34 vorzusehen, der bei elektrisch leitenden bzw. metallenen Laufringen 17, 18 so groß ist, daß kein elektrischer Stromfluß bzw. Funkenüberschlag entstehen kann. Der innere und/oder äußere Laufring 17,18 kann auch aus elektrisch nichtleitendem Material, vorzugsweise aus einem Keramikmaterial, bestehen. Auch für eine solche Keramik eignen sich die bereits beschriebenen Keramikmaterialien. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der axiale Abstand zwischen den Laufringen 17,18 z. B. 0,2 mm. Vorzugsweise überlappen der Ringschenkel 33 und die Laufringe 17, 18 einander, wobei dann, wenn sie einen Abstand voneinander aufweisen, eine Abdeckung bilden und dann, wenn sie aneinander anliegen, eine Abdichtung bilden. Sie können jedoch auch mit ihren seitlichen Rändern nahe beieinander an ^•'sge¹- ordnet sein.

Die äußere Stirnfläche des Ringschenkels 33 bildet eine vorzugsweise ebene bzw. radiale Dichtfläche 35 für den Dichtring 32, der vorzugsweise mit einer Dichtlippe 32a die Dichtfläche 35 berührt oder mit einer geringen axialen elastischen Spannung gegen sie drückt. Die Dichtlippe 32a ist einteilig an eine Ringbasis 32b angeformt, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Motorwelle 11 vorzugsweise mit einer radialen Spannung sitzt und z. B. an einer Schulter 11a der Motorwelle anliegt und gegen eine Entfernung vom zugehörigen Laufring begrenzt bzw. gesichert ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Dichtlippe 32a hohlkegelförmig nach innen divergent, wobei sie einen Kegelwinkel von etwa 30° bis 60° , insbesondere etwa 45° , einschließen kann. Aufgrund der ggf. elastischen Anlage des aus elastischem Material bestehenden Dichtrings 32 bzw. der Dichtlippe 32a ist die Abdichtung des Ringspalts zwischen den Laufring 17, 18 gewährleistet.

Im Rahmen der Erfindung kann die Festigkeit der Dichtlippe 32a so groß sein, daß sie bei Uberschreimng einer bestimmten Drehzahl der Motorwelle 11 durch die Fliehkraft nach außen gebogen und/oder gedehnt wird und dabei ihre elastische Andruckkraft auf den Ringschenkel 33 vermindert oder von diesem abhebt. Ersteres ist erwünscht, um bei einem hochtourigen Lauf die axiale Andruckkraft und die Reibung an der Dichtfläche 35 zu verringern. Letzteres, nämlich das Abheben, ist unschädlich, da während der Rotation aufgrund der Fliehkraft Fremdstoffe oder Verunreinigungen nicht in den Ringspalt zwischen den Ringschenkel 33 und der Dichtlippe 32a gelangen können. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich an der Innenseite des Motorlagers 13 eine Ringdichmng 41 , die zwischen den Laufringen 17, 18 wirksam ist und eine Dichtscheibe 42 aufweist, die an ihrem einen radialen Rand 42a in einer Ringnut 43 des einen Laufrings gehalten ist und mit ihrem anderen Rand 42b mit dem anderen Laufring zusammenwirkt, wobei dazwischen ein geringer Ringspalt 44 vorhanden sein kann oder dieser Rand 42b mit einer geringen axialen elastischen Spannung am anderen Laufring anliegen kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sitzt der äußere Rand 42a der Dichtscheibe 42 in einer Ringnut 43 im äußeren Laufring 18, und sie ist darin durch einen Sicherungsring 46 gesichert, der in einer ringförmigen Hinterschneidung 47 eingesetzt ist und z.B aus elastischem Material bestehen kann, wobei er in die Hinterschneidung 47 eingefedert und somit verrastet sein kann. Der äußere Hinterschneidungsrand 48 ist im Durchmesser vorzugsweise geringfügig größer bemessen als der Außendurchmesser der Dichtscheibe 42, so daß diese durch den Hinterschneidungsrand 48 hindurchgesteckt werden kann. Die Dichtscheibe 42 besteht vorzugsweise dann, wenn sie mit einer axialen Spannung am zugehörigen Laufring anliegt, aus einem axial elastischem Material, wobei es sich um Metall, z.B. Federstahl oder Kunststoff handeln kann. Für einen Elektromotor 3 besteht die Dichtscheibe 42 aus elektrisch nichtleitendem Material, wie z.B. Kunststoff. Wenn jedoch der Ringspalt 44 groß genug ist, so daß ein elektrischer Stromfluß verhindert ist, kann die Dichtscheibe 42 auch aus elektrisch leitendem Material bestehen. Letzteres gilt auch für einen die Wälzkörper bzw. Kugeln oder Rollelemente 19 positionierenden Käfig 49, der aus elektrisch leitendem, z.B. Metall oder elektrisch nichtleitendem, z.B. Kunststoff, Material bestehen kann und wenigstens von einem der Laufringe 17,18 ein radiales Bewegungsspiel aufweist.

In der Außenmantelfläche des äußeren Laufrings 18 ist eine oder sind zwei einen axialen Abstand voneinander aufweisende Ringnuten 51 angeordnet, wobei wenigstens in einer Ringnut 51 ein im Querschnitt vorzugsweise runder Ring 52 aus elastischem Material sitzt, der im eingesetzten Zustand einen größeren Außendurchmesser aufweist als die Mantelfläche, so daß er radial etwas absteht und im zusammengebauten Zustand mit elastischer Spannung an der gegenüberliegenden Innenwand 53 des den Laufring 18 aufnehmenden Lagerlochs drückt. Diese Ausgestaltung ist in zweierlei Hinsicht von Vorteil. Zum einen wird dadurch eine einfache und vorteilhafte Abdichtung der Fuge zwischen dem Laufring 18 und der Innenwand 53 geschaffen. Zum anderen überbrückt der elastische Ring 52 ein zwischen dem Laufring 18 und der Innenwand 53 vorhandenes radiales Lagerspiel bzw. Montagespiel, wodurch die Lagerung der Motorwelle 11 verbessert wird. Es können eine mittig angeordnete Ringnut 43 oder zwei insbesondere außermittig angeordnete Ringnuten 43 angeordnet sein.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich die Innenwand 53 des Lagerlochs an einer radialen Lagerwand 54 im Antriebsmotorabschnitt 3, die Teil einer vorderen oder hinteren Motorhülse 55, 56 sein kann, die bei 57 axial miteinander verschraubt und abgedichtet sind sowie vorzugsweise den gleichen Außendurchmesser aufweisen.

Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf ein Antriebssystem 3, sondern auch auf wenigstens ein Motorlager 13, 14, das zum Schutz vor Fremdstoffen bzw. Verunreinigungen ein- und/oder beidseitig abgedichtet oder abgedeckt ist, und mit dem als einziges Bauteil bzw. Baueinheit die vorbeschriebenen Vorteile ebenfalls erreicht werden.

Claims

Ansprüche

1. Antriebssystem für medizinische oder zahnärztliche Handstücke, mit einem auf einer Motorwelle (11) befestigten Rotor (12), wenigstens einer Wälzlageranordnung (13, 14) zur Lagerung der Motorwelle (11), bestehend aus einem inneren Laufring (17), einem äußeren Laufring (18) und mehreren zwischen den Laufringen angeordneten Rollelementen (19), und einem Kupplungselement (16) zum Ankuppeln eines anzutreibenden zahnärztlichen Instruments (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente (19) der Wälzlageranordnung(en) (13, 14) aus einem elektrisch nichtleitenden Material bestehen.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch nichtleitende Material ein keramisches Material ist.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufringe (17, 18) der Wälzlageranordnung(en) (13, 14) aus einem keramischen Material geformt sind.

4. Antriebssystem nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente (19) und die Laufringe (17, 18) der Wälzlageranordnung(en) (13, 14) aus dem gleichen keramischen Material bestehen.

5. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Nitriden, Karbiden und Boriden.

6. Antriebssystem nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material Siliziumnitrid ist.

7. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem (3) ein Elektroantrieb oder ein Luftantrieb ist.

8. Zahnärztliches Handstück, mit einem Instrumentenabschnitt (1), in dem ein drehbar gelagertes zahnärztliches Werkzeug (5) aufnehmbar ist, einem mit einem Medien- Zufuhrschlauch (4) verbundenen Schlauchabschnitt (2), und einem Antriebssystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem (3) mit dem Instrumentenabschnitt (1) über eine Kupplung (15, 16) verbunden ist, die eine Kupplungsisolation (27) aus einem elektrisch nichtleitenden Material aufweist, um das Motorgehäuse (10) des Antriebssystems (3) vom Gehäuse des Instrumentenabschnittes (1) elektrisch zu isolieren.

10. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch nichtleitende Material der Kupplungsisolation (27) ein Kunststoff- Material ist.

11. Antriebssystem oder Handstück nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzlageranordnung(en) (13, 14) ein- und/oder beidseitig eine Ringdichtung (31 ,41) zugeordnet ist.

12. Antriebssystem oder Handstück nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichmng (31,41) zwischen dem inneren Laufring (17) und einem die Motorwelle (11) umgebenden Bauteil oder zwischen dem äußeren Laufring (18) und der Motorwelle (11) oder zwischen dem inneren und äußeren Laufring (17, 18) wirksam ist.

13. Motorwälzlager für ein medizinisches oder zahnärztliches Antriebssystem oder Handstück, bestehend aus einem inneren Laufring (17), einem äußeren Laufring (18) und mehreren, zwischen den Laufringen angeordneten Rollelementen (19), dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente (19) aus einem elektrisch nichtleitendem Material bestehen.

14. Motorwälzlager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer und/oder auf beiden Seiten eine Ringdichtung (31 ,41) oder Abdeckung zwischen dem inneren und äußeren Laufring (17, 18) wirksam ist.

15. Antriebssystem oder Handstück oder Motorwälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt zwischen den Laufringen durch einen Ringschenkel (33) abgedichtet oder abgedeckt ist, der am vorzugsweise äußeren Laufring (18) gehalten ist und sich zum anderen Lauf ring (17) erstreckt.

16. Antriebssystem oder Handstück oder Motorwälzlager nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschenkel (33) mit seinem freien Rand (42b) einen Abstand (34) vom anderen Laufring (17) aufweist oder den anderen Laufring (17) berührt oder gegen den anderen Laufring (17) mit einer axialen elastischen Spannung drückt.

17. Antriebssystem oder Handstück oder Motorwälzlager nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschenkel (33) sich einstückig von dem einen Laufring (18) erstreckt.

18. Antriebssystem oder Handstück oder Motorwälzlager nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschenkel (33) an seiner äußeren Stirnseite eine vorzugsweise radiale Dichtfläche (35) aufweist.

19. Antriebssystem oder Handstück nach einem der vorherigen Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtring (32) aus elastischem Material, vorzugsweise mit einer Dichtlippe (32a), an der axialen Außenseite des Ringschenkels (33) anliegt oder mit einer elastischen axialen Spannung dagegen drückt.