WO2004047664A1 - Ärztliches oder zahnärztliches handstück mit mehrstufiger getriebeanordnung - Google Patents

Ärztliches oder zahnärztliches handstück mit mehrstufiger getriebeanordnung Download PDF

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WO2004047664A1
WO2004047664A1 PCT/EP2003/013089 EP0313089W WO2004047664A1 WO 2004047664 A1 WO2004047664 A1 WO 2004047664A1 EP 0313089 W EP0313089 W EP 0313089W WO 2004047664 A1 WO2004047664 A1 WO 2004047664A1
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gear
planet
medical
carrier
dental handpiece
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PCT/EP2003/013089
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Inventor
Bernhard Kuhn
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Kaltenbach & Voigt Gmbh & Co. Kg
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1613—Component parts
    • A61B17/1622—Drill handpieces
    • A61B17/1624—Drive mechanisms therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/08—Machine parts specially adapted for dentistry
    • A61C1/18—Flexible shafts; Clutches or the like; Bearings or lubricating arrangements; Drives or transmissions
    • A61C1/185—Drives or transmissions

Definitions

  • the present invention relates to a medical or dental handpiece which has a multi-stage gear arrangement with at least two planetary gears connected in series, in particular a dental surgical handpiece for placing and loosening implants.
  • handpieces In order to be able to use the electric or air motors usually provided at dental workplaces for these types of treatment, handpieces are used which have a gear arrangement to reduce the drive speed on the motor side. These so-called. Reduction gear can- ⁇ be realized in various ways, preferred for this purpose, however. Planetary gears are called used which enable a particularly good transfer of power flow.
  • a dental handpiece with a planetary gear is known, for example, from DE 42 21 403 C2 of the applicant.
  • the individual gear stages are each formed by identical components, the planet gear carrier protruding at the output end of a component and carrying the sun gear on the outside for the next gear stage.
  • one gear stage is then placed on the other, the projecting planet gear carrier of one stage engaging in the rear end of the next stage.
  • the present invention is based on the object of specifying a medical or dental handpiece with a gear arrangement having a plurality of planetary gears, the gear arrangement having improved properties with regard to its smoothness and stability. Furthermore, a particularly compact and space-saving arrangement should be made possible.
  • the handpiece according to the invention initially has a gear arrangement which contains at least two planetary gears connected in series, each planetary gear each having a sun gear mounted on a drive shaft, a planet gear carrier with several evenly distributed planet gears interacting with the sun gear, and a ring gear fixed to the housing and surrounding the planet gears Has internal toothing and wherein the planet gear carrier serves at least one gear stage as the drive shaft and carrier of the sun gear for the subsequent gear stage.
  • the drive shaft for each gear stage is extended beyond the sun gear driven by it and the planet gear carrier associated with this sun gear is rotatably arranged on the extension.
  • the interleaved arrangement of the planetary gear carriers obtained in this way enables, on the one hand, a more compact arrangement of the gear stages, and on the other hand increases the axial stability of the gear arrangement and thus its smoothness.
  • the planet gear carriers of all gear stages are designed as hollow shafts, the extension of the drive shaft for the first gear stage extending essentially centrally over the entire length of the gear arrangement through the openings of the planet gear carriers.
  • the drive shaft forms the first gear stage a central support element which forms a holder for the gear stages in the axial direction over the entire gear arrangement, whereby the axial stability of the gear arrangement is further improved.
  • the planet gear carriers are preferably slidably mounted with respect to the drive shafts engaging in them.
  • the ring gears for all gear stages are formed by a single sleeve-shaped component with an appropriately designed internal toothing.
  • This solution forms a common outer holder, which extends at least beyond the positions of the various planet gears, which in turn enables improved axial stability of the gear arrangement.
  • This inventive idea also leads to an improvement in the running properties of the arrangement.
  • This second solution is particularly useful when the sun gears and the planet gears of the individual gear stages each have identical dimensions.
  • the common ring gear can be formed using a simple cylindrical component.
  • the components of a planetary gear are at least partially made of a ceramic material, which is preferably silicon nitride (Si 3 N 4 ).
  • This material is characterized by its high stability and favorable friction properties - which enables a particularly effective but wear-free power transmission.
  • the drive shafts or the planetary gear carriers of the gear stages and the gearwheels arranged therein can consist of this ceramic material.
  • the gear arrangement preferably consists of two planetary gears connected in series, each gear stage each having a gear ratio of 3: 1.
  • Figure 1 shows an embodiment of a dental handpiece with a two-stage planetary gear arrangement according to the invention in section.
  • Fig. 2 is an enlarged view of the gear arrangement; and Fig. 3 shows the arrangement of the components of a gear stage in section.
  • the handpiece 1 shown in FIG. 1 consists of an elongated grip sleeve 2
  • the front end of a head piece can be arranged with a treatment tool rotatably mounted therein.
  • a treatment tool rotatably mounted therein.
  • Embodiment is a so-called elbow, i.e. the grip sleeve 2 has a rear and a front grip sleeve section 2a, 2b, the front grip sleeve section 2b being arranged somewhat angled with respect to the rear and both grip sleeve sections 2a and 2b being connected to one another in one piece.
  • the gear arrangement according to the invention could also be used in the same way for a straight handpiece.
  • the treatment tool mounted in the headpiece is driven by a drive shaft train which consists of a rear drive shaft section 3 arranged in the rear grip sleeve section 2a and a front drive shaft section 4 arranged in the front grip sleeve section 2b.
  • the power transmission between the rear drive shaft section 3 and the front drive shaft section 4 takes place via a gear arrangement 5 which is mounted by means of three roller bearings 6, 7 and 8 in a sleeve-like gear housing 9 which is located in the front region of the rear grip sleeve section 2a.
  • the gear arrangement 5 serves on the one hand to reduce the rotational speed of the rear drive shaft section 3 and on the other hand to deflect the force onto the angled front drive shaft section 4.
  • the force deflection takes place with the aid of a transmission element 10 arranged at the front end of the transmission arrangement 5, which is connected to the rear end of the front Drive shaft section 4 cooperates and forms a so-called angular gear.
  • This can be achieved, for example, by appropriately designed bevel gears on the transmission element 10 and the rear end of the front drive shaft train 4, as is known, for example, from DE 42 21 403 C2.
  • the grip sleeve 2 of the handpiece 1 can be connected to a drive part 11, which is only indicated and which contains the motor, for example an electric motor.
  • the coupling between the motor or the motor shaft of the drive part 11 and the rear drive shaft section 3 takes place via an elongated coupling sleeve 12 which has at its rear end an interlocking rotary element in the form of a slip-on slot 13, which at Joining handle sleeve 2 and drive member 11 is brought into drive connection with the motor or the motor shaft.
  • the gear arrangement 5 responsible for reducing the engine speed consists in the example shown of two series-connected planetary gears 20 and 30, the structure and arrangement of which will now be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.
  • Each gear stage 20 or 30 forms a complete planetary gear and consequently consists of a so-called sun gear 22 or 32 mounted on a drive shaft 21 or 31, a planet gear carrier 23 or 33 with three evenly distributed and interacting with the sun gear 22 or 32 Planetary gears 24 and 34 and a ring gear 25 and 35 surrounding the planet gears 24 and 34, respectively.
  • the basic functioning of a planetary gear is well known and is therefore only to be briefly summarized below with reference to the first gear stage 20.
  • This sun gear 22 is surrounded by three planet gears 24, which are also designed as gear wheels and are supported with their axes on the planet gear carrier 23 and interact with the sun gear 22.
  • the planet gear carrier 23 itself is rotatably supported with respect to the sun gear 22 or the drive shaft 21, the axes of rotation of the drive shaft 21 and the planet gear carrier 23 matching.
  • the planet gears 24 are mounted in a sleeve-shaped ring gear 25 which has an internal toothing 26 which interacts with the teeth of the planet gears 24.
  • the ring gear 25 itself is arranged fixed to the housing, so that when the drive shaft 21 and thus the sun gear 22 rotate, the planet gears 24 run around the outside around the sun gear 22, which results in an axial rotation of the planet gear carrier 23.
  • a corresponding selection of the toothing results in a reduction in the rotational speed of the planet gear carrier 23 in comparison with the rotational speed of the input-side drive shaft 21 and the sun gear 22.
  • the toothing is selected such that the speed of the planet carrier 23 is reduced to one third of the speed of the drive shaft 21, ie the gear ratio of this gear is 3: 1. Since the Torque transmission via a variety of interventions between the teeth of the sun gear 22 and the planet gears 24, the individual tooth flanks of the gears are less stressed in comparison to other gear types.
  • the arrangement of the various components of the first gear stage with respect to one another is shown in FIG. 3 with the exception of the planetary carrier 23.
  • the first gear stage 20 just described is followed by a second gear stage 30.
  • the planet gear carrier 23 of the first gear stage 20 also serves as the drive shaft 31 for the second gear stage 30 and consequently carries the second sun gear 32.
  • This in turn is in operative connection with three further planet gears 34 mounted on a second planet gear carrier 33, which in turn have an external one Interacting ring gear 35 with internal teeth 36.
  • the second gear stage 30 in turn causes the speed to be reduced to a third, so that the final speed of the planet carrier 33 of the second gear stage 30 corresponds to a ninth of the rotational speed of the input drive shaft 3. For example, if the drive speed on the motor side is 40,000 revolutions per minute, a rotational speed of 4,444 revolutions per minute is obtained on the output side of the gear arrangement shown.
  • the gear arrangement according to the invention is characterized by two special features which are to be explained below.
  • the two drive shafts 21, 31 for each gearbox 20, 30 - that is, the first drive shaft 21 and the first planet gear carrier 23, which also represents the drive shaft 31 for the second gear stage 30 - via the sun gear 22, 32 driven by it extended, the planet gear carrier 23, 33 belonging to a sun gear 22, 32 being rotatably arranged on the corresponding extension.
  • the two planetary gear carriers 23 and 33 are designed as hollow shafts with an increasing opening diameter, the extensions of the drive shafts 21 and 31 each extending into the axial openings of the planetary gear carriers 22 and 32, respectively.
  • the two planetary gear carriers 22 and 32 are hereby arranged partially nested, which enables an improved axial connection of the two gear stages 20 and 30 and thus an increased stability of the gear arrangement 5.
  • the overall arrangement can be kept very compact. Since the drive shafts 21 and 31 must be able to rotate with respect to the planet carrier 22 and 23, they are each slidably supported against each other. In the present case, the first drive shaft 21 is even extended forward so far that it extends centrally over the entire length of the gear arrangement 5 through the openings of the planet gear carriers 23, 33. The first drive shaft 21 thus forms a forwardly projecting bearing journal for the entire gear arrangement 5, as a result of which even further improved axial stability is achieved.
  • the two sun gears 22 and 32 have the same size due to the same transmission ratio of the two gear stages 20, 30. Since the respective planet gears 24 and 34 also have the same dimensions, a common ring gear can be used for both gear stages 20 and 30 according to the second inventive concept.
  • the ring gears are formed by a common sleeve-shaped component 40 with a correspondingly designed internal toothing 41. This common ring gear also increases the stability of the overall arrangement, which in turn results in increased smoothness of the transmission arrangement.
  • the gear arrangement 5 is designed to be very compact due to the measures according to the invention, it can also be designed as a structural unit which can be inserted into or removed from the handpiece as a whole. The maintenance of the handpiece will. thereby considerably simplified
  • a ceramic material in particular silicon nitride (Si 3 N 4 ), is used at least partially as materials for the components of the two gear stages 20 and 30.
  • This material is characterized by its high stability and insensitivity to external influences, especially its chemical resistance. Furthermore, since it has excellent sliding and friction properties compared to steel, the wear properties of the gears are improved with an optimal power transmission.
  • the arrangement according to the invention is accordingly distinguished by a compact design, which at the same time results in improved axial stability of the overall arrangement. Since this avoids undesirable vibrations, the service life of the gear arrangement is also increased.

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Abstract

Bei einem ärztlichen oder zahnärztlichen Handstück (1) mit einem durch ein Antriebsteil (11) über eine Getriebeanordnung (5) angetriebenen Behandlungswerkzeug, enthält die Getriebeanordnung (5) mindestens zwei hintereinander geschaltete Planetengetriebe (20, 30), die jeweils ein auf einer Antriebswelle (21, 31) gelagertes Sonnenrad (22, 32), einen Planetenradträger (23, 33) mit mehreren gleichmässig verteilten und mit dem Sonnenrad (22, 32) zusammenwirkenden Planetenrädern (24, 34) sowie ein die Planetenräder (24, 34) umgebendes, gehäusefestes Hohlrad (25, 35) mit einer Innenverzahnung (26, 36) aufweisen, wobei der Planetenradträger (23) zumindest einer Getriebestufe (20) als Antriebswelle (31) und Träger des Sonnenrades (32) für die darauffolgende Getriebestufe (30) dient. Um die Stabilität der Anordnung zu erhöhen, ist die Antriebswelle (21, 31) für jede Getriebestufe (20, 30) über das von ihr angetriebene Sonnenrad (22, 32) verlängert und der zu diesem Sonnenrad (22, 32) gehörige Planetenradträger (23, 33) drehbar auf der Verlängerung angeordnet.

Description

Ärztliches oder zahnärztliches Handstäck mit mehrstufiger Getriebeanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein ärztliches oder zahnärztliches Handstück, welches eine mehrstufige Getriebeanordnung mit mindestens zwei hintereinander geschalteten Planetengetrieben aufweist, insbesondere ein zahnchirargisches Handstück zum Setzen und Lösen von Implantaten.
Bei ärztlichen und insbesondere zahnärztlichen Behandlungsinstrumenten ist oftmals eine schnelle Bewegung, insbesondere eine hohe Drehzahl des Behandlungswerkzeugs erwünscht. Zahnärztliche Bohrer bspw. erreichen beim Einsatz in der Regel 30.000 und mehr Umdrehungen pro Minute. Diese hohen Drehgeschwindigkeiten werden durch eine entsprechende Auslegung der Elektro- oder Luftmotoren erreicht. Daneben gibt es allerdings auch Behandlungsarten, bei denen deutlich geringere Drehgeschwindigkeiten für das Behandlungswerkzeug erwünscht sind. Sollen bspw. zahnärztliche Implantate im Kiefer gesetzt oder gelöst werden, so sind zwar hohe Drehmomente bis zu 30 Ncm, allerdings lediglich Drehgeschwindigkeiten im Bereich von 4.000 bis 5.000 Umdrehungen pro Minute erforderlich.
Um auch für diese Behandlungsarten die an zahnärztlichen Arbeitsplätzen üblicherweise vorgesehenen Elektro- oder Luftmotoren verwenden können, kommen Handstücke zum Einsatz, welche eine Getriebeanordnung zur Herabsetzung der motorseitigen Antriebsdrehzahl aufweisen. Diese sog. Untersetzungsgetriebe können- ■ auf verschiedene Weise realisiert werden, bevorzugt hierfür werden allerdings sog. Planetengetriebe verwendet, welche eine besonders gute Übertragung des Kraftflusses ermöglichen. Ein zahnärztliches Handstück mit einem Planetengetriebe ist bspw. aus der DE 42 21 403 C2 der Anmelderin bekannt.
Die Drehzahlherabsetzung über ein einzelnes Planetengetriebe ist unter Beibehaltung optimaler E-raftübertragung lediglich bis zu einem gewissen Grad möglich. Um eine darüber hinaus gehende Drehzahlherabsetzung zu erhalten, ist aus der US 5,569,034 bekannt, eine mehrstufige Getriebeanordnung aus mehreren hintereinander geschalteten Planetengetrieben zu bilden. Bei dieser bekannten Anordnung bildet der Planetenradträger einer Getriebestufe die Antriebswelle für die nächstfolgende Getriebestufe, so dass je nach Anzahl der hintereinander geschalteten Getriebestufen eine Reduzierung der Drehzahl um ein vielfaches ermöglicht wird. Auch die FR 2 530 454 AI beschreibt ein zahnärztliches Handstück mit zwei hintereinander geschalteten Planetengetrieben. Bei der Anordnung der US 5,569,034 werden die einzelnen Getriebestufen jeweils durch identische Bauteile gebildet, wobei am ausgangsseitigen Ende eines Bauteils der Planetenradträger hervorragt und an seiner Außenseite das Sonnenrad für die nächstfolgende Getriebestufe trägt. Beim Zusammenfügen der gesamten Getriebeanordnung wird dann eine Getriebestufe auf die andere aufgesetzt, wobei der hervorstehende Planetenradträger einer Stufe jeweils in das rückseitige Ende der nächsten Stufe eingreift.
Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von der aus der US 5,569,034 bekannten Anordnung die Aufgabe zugrunde, ein ärztliches oder zahnärztliches Handstück mit einer mehrere Planetengetriebe aufweisenden Getriebeanordnung anzugeben, wobei die Getriebeanordnung hinsichtlich ihrer Laufruhe und Stabilität verbesserte Eigenschaften aufweist. Ferner soll eine besonders kompakte und platzsparende Anordnung ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird durch ein ärztliches oder zahnärztliches Handstück bzw. durch eine Getriebeanordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Das erfindungsgemäße Handstück weist zunächst eine Getriebeanordnung auf, die zumindest zwei hintereinander geschaltete Planetengetriebe enthält, wobei jedes Planetengetriebe jeweils ein auf einer Antriebswelle gelagertes Sonnenrad, einen Planetenradträger mit mehreren gleichmäßig verteilten und mit dem Sonnenrad zusammenwirkenden Planetenrädern sowie ein die Planetenräder umgebendes, gehäusefestes Hohlrad mit einer Innenverzahnung aufweist und wobei der Planetenradträger zumindest einer Getriebestufe als Antriebswelle und Träger des Sonnenrades für die darauffolgende Getriebestufe dient.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Antriebswelle für jede Getriebestufe über das von ihr angetriebene Sonnenrad hinaus verlängert und der zu diesem Sonnenrad gehörige Planetenradträger drehbar auf der Nerlängerung angeordnet. Die dadurch erhaltene verschachtelte Anordnung der Planetenradträger ermöglicht zum einen eine kompaktere Anordnung der Getriebestufen, zum anderen wird die axiale Stabilität der Getriebeanordnung und damit deren Laufruhe erhöht.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens sind die Planetenradträger aller Getriebestufen als Hohlwellen ausgebildet, wobei sich die Nerlängerung der Antriebswelle für die erste Getriebestufe im wesentlichen über die gesamte Länge der Getriebeanordnung hinweg zentral durch die Öffnungen der Planetenradträger erstreckt. Hierbei bildet die Antriebswelle der ersten Getriebestufe ein zentrales Trägerelement, welches über die gesamte Getriebeanordnung hinweg in axialer Richtung eine Halterung für die Getriebestufen bildet, wodurch die axiale Stabilität der Getriebeanordnung nochmals verbessert wird. Vorzugsweise sind die Planetenradträger gegenüber den in sie eingreifenden Antriebswellen gleitend gelagert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Hohlräder für alle Getriebestufen durch ein einziges hülsenförmiges Bauteil mit einer entsprechend ausgebildeten Innenverzahnung gebildet. Durch diese Lösung wird eine sich zumindest über die Positionen der verschiedenen Planetenräder hinweg erstreckende gemeinsame äußere Halterung gebildet, welche wiederum eine verbesserte axiale Stabilität der Getriebeanordnung ermöglicht. Auch dieser Erfindungsgedanke führt somit zu einer Verbesserung der Laufeigenschaften der Anordnung. Diese zweite Lösung bietet sich insbesondere dann an, wenn die Sonnenräder und die Planetenräder der einzelnen Getriebestufen jeweils identische Abmessungen aufweisen. In diesem Fall kann das gemeinsame Hohlrad über ein einfaches zylinderartiges Bauteil gebildet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Bauteile eines Planetengetriebes zumindest teilweise aus einem keramischen Material gefertigt, wobei es sich hierbei vorzugsweise um Siliziumnitrid (Si3N4) handelt. Dieses Material zeichnet sich durch seine hohe Stabilität und günstigen Reibungseigensehaften aus,- wodurch eine besonders effektive aber verschleißfreie Kraftübertragung ermöglicht wird. Insbesondere die Antriebswellen bzw. die Planetenradträger der Getriebestufen sowie die darin angeordneten Zahnräder können aus diesem keramischen Material bestehen.
Vorzugsweise besteht die Getriebeanordnung aus zwei hintereinander geschalteten Planetengetrieben, wobei jede Getriebestufe jeweils ein Übersetzungsverhältnis von 3: 1 aufweist.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines zahnärztlichen Handstücks mit einer erfindungsgemäßen zweistufigen Planetengetriebeanordnung im Schnitt;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Getriebeanordnung; und Fig. 3 die Anordnung der Komponenten einer Getriebestufe im Schnitt.
Das in Fig. 1 dargestellte Handstück 1 besteht aus einer länglichen Griffhülse 2, an
• deren vorderen Ende ein nicht dargestelltes Kopfstück mit einem darin drehbar gelagerten Behandlungswerkzeug angeordnet werden kann. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein sog. Winkelstück, d.h. die Griffhülse 2 weist einen hinteren und einen vorderen Griffhülsenabschnitt 2a, 2b auf, wobei der vordere Griffhülsenabschnitt 2b gegenüber dem hinteren etwas abgewinkelt angeordnet ist und beide Griffhülsenabschnitte 2a und 2b einteilig miteinander verbunden sind. Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung könnte allerdings in gleicher Weise auch bei einem geraden Handstück zum Einsatz kommen.
Der Antrieb des in dem Kopfstück gelagerten Behandlungswerkzeugs erfolgt über einen Antriebswellenzug, der aus einem im hinteren Griffhülsenabschnitt 2a angeordneten hinteren Antriebswellenabschnitt 3 und einem im vorderen Griffhülsenabschnitt 2b angeordneten vorderen Antriebswellenabschnitt 4 besteht. Die Kraftübertragung zwischen dem hinteren Antriebswellenabschnitt 3 und dem vorderen Antriebswellenabschnitt 4 erfolgt über eine Getriebeanordnung 5, die mittels dreier Wälzlager 6, 7 und 8 in einem hülsenartig ausgebildeten Getriebegehäuse 9 gelagert ist, das sich im vorderen Bereich des hinteren Griffhülsenabschnitts 2a befindet.
Die Getriebeanordnung 5 dient zum einen zur Herabsetzung der Drehzahl des hinteren Antriebswellenabschnitt 3 und zum anderen zur Kraftumlenkung auf den abgewinkelt angeordneten vorderen Antriebswellenabschnitt 4. Die Kraftumlenkung erfolgt mit Hilfe eines am vorderen Ende der Getriebeanordnung 5 angeordneten Übertragungselements 10, das mit dem hinteren Ende des vorderen Antriebswellenabschnitts 4 zusammenwirkt und ein sog. Winkelgetriebe bildet. Dies kann bspw. durch entsprechend ausgebildete Kegelverzahnungen an dem Übertragungselement 10 und dem hinteren Ende des vorderen Antriebswellenzugs 4 erreicht werden, wie dies bspw. aus der DE 42 21 403 C2 bekannt ist.
Mit ihrem hinteren Ende ist die Griffhülse 2 des Handstücks 1 mit einem lediglich andeutungsweise dargestellten Antriebsteil 11 verbindbar, welches den Motor, z.B. einen Elektromotor enthält. Die Kupplung zwischen dem Motor bzw. der Motorwelle des Antriebsteils 11 und dem hinteren Antriebswellenabschnitt 3 erfolgt über eine längliche Kupplungshülse 12 die an ihrem hinteren Ende ein formschlüssig wirksames Drehelement in Form eines Aufsteckschlitzes 13 aufweist, der beim Zusammenfügen von Griffhülse 2 und Antriebsteil 11 in Antriebsverbindung mit dem Motor bzw. der Motor welle gebracht wird.
Die für die Herabsetzung der Motordrehzahl erantwortliche Getriebeanordnung 5 besteht im dargestellten Beispiel aus zwei hintereinander geschalteten Planetengetrieben 20 bzw. 30, deren Aufbau und Anordnung nunmehr anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert werden soll.
Jede Getriebestufe 20 bzw. 30 bildet ein vollständiges Planetengetriebe und besteht demzufolge aus einem auf einer Antriebswelle 21 bzw. 31 gelagerten sog. Sonnenrad 22 bzw. 32, einem Planetenradträger 23 bzw. 33 mit drei gleichmäßig verteilten und mit dem Sonnenrad 22 bzw. 32 zusammenwirkenden Planetenrädern 24 bzw. 34 sowie einem die Planetenräder 24 bzw. 34 umgebenden, gehäusefesten Hohlrad 25 bzw. 35. Die grundsätzliche Funktionsweise eines Planetengetriebes ist hinlänglich bekannt und soll daher nachfolgend anhand der ersten Getriebestufe 20 nur kurz zusammengefasst werden.
Die eingangsseitige Antriebswelle 21, welche im Fall der ersten Getriebestufe 20 der Verlängerung des hinteren Antriebswellenabschnitts 3 entspricht, trägt das Sonnenrad 22, welches als Zahnrad mit Außenverzahnung ausgebildet ist. Dieses Sonnenrad 22 ist von drei ebenfalls als Zahnrädern ausgebildeten Planetenrädern 24 umschlossen, welche mit ihren Achsen auf dem Planetenradträger 23 gelagert sind und mit dem Sonnenrad 22 zusammenwirken. Der Planetenradträger 23 selbst ist gegenüber dem Sonnenrad 22 bzw. der Antriebswelle 21 drehbar gelagert, wobei die Drehachsen der Antriebswelle 21 und des Planetenradträgers 23 übereinstimmen.
Die Planetemäder 24 sind in einem hülsenförmigen Hohlrad 25 gelagert, das eine mit den Zähnen der Planetemäder 24 zusammenwirkende Innenverzahnung 26 aufweist. Das Hohlrad 25 selbst ist gehäusefest angeordnet, so dass bei einer Drehung der Antriebswelle 21 und damit des Sonnenrads 22 die Planetemäder 24 außenseitig um das Sonnenrad 22 herumlaufen, was in einer axialen Drehung des Planetenradträgers 23 resultiert.
Durch eine entsprechende Wahl der Verzahnungen wird eine Herabsetzung der Drehgeschwindigkeit des Planetemadträgers 23 im Vergleich zur Drehgeschwindigkeit der eingangsseitigen Antriebswelle 21 und des Sonnenrads 22 erzielt. Im vorliegenden Fall sind die Verzahnungen so gewählt, dass die Drehzahl des Planetemadträgers 23 auf ein Drittel der Drehzahl der Antriebswelle 21 reduziert wird, d.h. , das Übersetzungsverhältnis dieses Getriebes beträgt 3:1. Da die Drehmomentübertragung über eine Vielzahl von Eingriffen zwischen den Zähnen des Sonnenrads 22 und der Planetemäder 24 erfolgt, werden die einzelnen Zahnflanken der Zahnräder im Vergleich zu anderen Getriebarten geringer belastet. Die Anordnung der verschiedenen Komponenten der ersten Getriebestufe zueinander ist mit Ausnahme des Planetemadträgers 23 in Fig. 3 dargestellt.
Im vorliegenden Fall ist der soeben beschriebenen ersten Getriebestufe 20 eine zweite Getriebestufe 30 nachgeschaltet. Der Planetemadträger 23 der ersten Getriebestufe 20 dient in diesem Fall zugleich als Antriebswelle 31 für die zweite Getriebestufe 30 und trägt demzufolge das zweite Sonnenrad 32. Dieses steht wiederum in Wirkverbindung mit drei weiteren auf einem zweiten Planetemadträger 33 gelagerten Planetenrädern 34, die wiederum mit einem äußeren Hohlrad 35 mit Innenverzahnung 36 zusammenwirken. Die zweite Getriebestufe 30 bewirkt wiederum eine Herabsetzung der Drehzahl auf ein Drittel, so dass die Endgeschwindigkeit des Planetemadträgers 33 der zweiten Getriebestufe 30 einem neuntel der Drehgeschwindigkeit der Eingang-Antriebswelle 3 entspricht. Liegt beispielsweise die motorseitige Antriebsdrehzahl bei 40.000 Umdrehungen pro Minute, so wird an der Ausgangsseite der dargestellten Getriebeanordnung eine Drehgeschwindigkeit von 4.444 Umdrehungen pro Minute erhalten.
Die erfindungsgemäße, Getriebeanordnung zeichnet sich durch zwei Besonderheiten aus, die nachfolgend erläutert werden sollen.
Entsprechend dem ersten Erfindungsgedanken sind die beiden Antriebswellen 21, 31 für jede Getriebesmfe 20, 30 - also die erste Antriebswelle 21 und der erste Planetemadträger 23, der zugleich die Antriebswelle 31 für die zweite Getriebestufe 30 darstellt - über das von ihr angetriebene Sonnenrad 22, 32 hinaus verlängert, wobei jeweils der zu einem Sonnenrad 22, 32 gehörige Planetemadträger 23, 33 drehbar auf der entsprechenden Verlängerung angeordnet ist. Die beiden Planetemadträger 23 und 33 sind in diesem Fall als Hohlwellen mit einem ansteigenden Öffhungsdurchmesser ausgebildet, wobei sich die Verlängerungen der Antriebswellen 21 und 31 jeweils in die axialen Öffnungen der Planetemadträger 22 bzw. 32 erstrecken. Wie der Darstellung in Fig. 2 entnommen werden kann, sind hierdurch die beiden Planetemadträger 22 und 32 teilweise verschachtelt angeordnet, was eine verbesserte axiale Verbindung der beiden Getriebestufen 20 und 30 und damit eine erhöhte Stabilität der Getriebeanordnung 5 ermöglicht. Gleichzeitig kann die Gesamtanordnung sehr kompakt gehalten werden. Da sich die Antriebswellen 21 und 31 gegenüber den Planetemadträgern 22 und 23 drehen können müssen, sind sie jeweils gleitend gegeneinander gelagert. Im vorliegenden Fall ist die erste Antriebswelle 21 sogar soweit nach vorne verlängert, dass sie sich über die gesamte Länge der Getriebeanordnung 5 zentral durch die Öffnungen der Planetemadträger 23, 33 erstreckt. Die erste Antriebswelle 21 bildet somit einen nach vorne hervorstehenden Lagerzapfen für die gesamte Getriebeanordnung 5, wodurch eine nochmals verbesserte axiale Stabilität erreicht wird.
Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung besteht darin, dass die beiden Sonnemäder 22 und 32 aufgrund des gleichen Übersetzungsverhältnisses der beiden Getriebestufen 20, 30 die gleiche Größe aufweisen. Da darüber hinaus auch die jeweiligen Planetemäder 24 bzw. 34 die gleichen Abmessungen aufweisen, kann gemäß dem zweiten Erfindungsgedanken ein gemeinsames Hohlrad für beide Getriebestufen 20 und 30 verwendet werden. Im vorliegenden Fall werden die Hohlräder durch ein gemeinsames hülsenförmiges Bauelement 40 mit einer entsprechend ausgebildeten Innenverzahnung 41 gebildet. Auch dieses gemeinsame Hohlrad erhöht die Stabilität der Gesamtanordnung, was wiederum in einer erhöhten Laufruhe der Getriebeanordnung resultiert.
Da die Getriebeanordnung 5 aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen sehr kompakt ausgestaltet ist, kann sie ferner als Baueinheit ausgebildet sein, die im Ganzen in das Handstück einsetzbar bzw. aus diesem entfernbar ist. Die Wartung des Handstücks wird. hierdurch beträchtlich vereinfacht,
Als Materialien für die Bauelemente der beiden Getriebestufen 20 bzw. 30 wird zumindest teilweise ein keramisches Material, insbesondere Siliziumnitrid (Si3N4) verwendet. Dieses Material zeichnet sich durch seine hohe Stabilität und Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen, insbesondere seine chemische Resistenz aus. Da es ferner im Vergleich zu Stahl hervorragende Gleit- und Reibungseigenschaften aufweist, werden die Abnutzungseigenschaften der Getriebe bei einer optimalen Kraftübertragung verbessert.
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dementsprechend durch eine kompakte Bauweise aus, die zugleich in einer verbesserten axialen Stabilität der Gesamtanordnung resultiert. Da hierdurch unerwünschte Vibrationen vermieden werden, wird zugleich die Lebensdauer der Getriebeanordnung erhöht.

Claims

Ansprüche
1. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück (1) mit einem durch ein Antriebsteil (11) über eine Getriebeanordnung (5) angetriebenen Behandlungs Werkzeug, wobei die Getriebeanordnung (5) mindestens zwei hintereinander geschaltete Planetengetriebe (20, 30) enthält, die jeweils
- ein auf einer Antriebswelle (21, 31) gelagertes Sonnemad (22, 32),
- einen Planetemadträger (23, 33) mit mehreren gleichmäßig verteilten und mit dem Sonnemad (22, 32) zusammenwirkenden Planetenrädern (24, 34) sowie - ein die Planetemäder (24, 34) umgebendes, gehäusefestes Hohlrad (25, 35) mit einer Innenverzahnung (26, 36) aufweisen, und wobei der Planetemadträger (23) zumindest einer Getriebestufe (20) als Antriebswelle (31) und Träger des Sonnenrades (32) für die darauffolgende Getriebestufe (30) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (21, 31) für jede Getriebestufe (20, 30) über das von ihr angetriebene Sonnemad (22, 32) verlängert ist und dass der zu diesem Sonnemad (22, 32) gehörige Planetemadträger (23, 33) drehbar auf der Verlängerung angeordnet ist.
2. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetemadträger (23, 33) aller Getriebestufen (20, 30) als Hohlwellen ausgebildet sind und sich die Verlängerung der Antriebswelle (21) für die erste Getriebestufe (20) im wesentlichen über die gesamte Länge der Getriebeanordnung (5) zentral durch die Öffnungen der Planetemadträger (23, 33) erstreckt.
3. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetemadträger (23, 33) gegenüber den in sie eingreifenden Antriebswellen (21, 31) gleitend gelagert sind.
4. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnemäder (22, 32) und die Planetemäder (24, 34) der einzelnen
Getriebestufen (20, 30) jeweils identische Abmessungen aufweisen.
5. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräder (25, 35) für alle Getriebestufen (20, 30) durch ein einziges hülsenförmiges Bauteil (40) mit einer Innenverzahnung (41) gebildet werden.
6. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück (1) mit einem durch ein Antriebsteil (11) über eine Getriebeanordnung (5) angetriebenen Behandlungs Werkzeug, wobei die Getriebeanordnung (5) mindestens zwei hintereinander geschaltete Planetengetriebe (20, 30) enthält, die jeweils - ein auf einer Antriebswelle (21, 31) gelagertes Sonnemad (22, 32),
- einen Planetemadträger (23, 33) mit drei gleichmäßig verteilten und mit dem Sonnemad (22, 32) zusammenwirkenden Planetemädern (24, 34) sowie
- ein die Planetemäder (24, 34) umgebendes, gehäusefestes Hohlrad (25, 35) mit einer Innenverzahnung (26, 36) aufweisen, und wobei der Planetemadträger (23) zumindest einer Getriebestufe (20) als
Antriebswelle (31) und Träger des Sonnenrades (32) für die darauffolgende
Getriebestufe (30) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräder (25, 35) für alle Getriebestufen (20, 30) durch ein einziges hülsenförmiges Bauteil (40) mit einer Innenverzahnung (41) gebildet werden.
7. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnemäder (22, 32) und die Planetemäder (24, 34) der einzelnen Getriebestufen (20, 30) jeweils identische Abmessungen aufweisen.
8. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (21, 31) für jede Getriebestufe (20, 30) über das von ihr angetriebene Sonnemad (22, 32) verlängert ist und dass der zu diesem Sonnemad (22, 32) gehörige Planetemadträger (23, 33) drehbar auf der Verlängerung angeordnet ist.
9. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetemadträger (23, 33) aller Getriebestufen (20, 30) als Hohlwellen ausgebildet sind und sich die Verlängerung der Antriebswelle (21) für die erste Getriebesmfe (20) im wesentlichen über die gesamte Länge der Getriebeanordnung
(5) zentral durch die Öffnungen der Planetemadträger (23, 33) erstreckt..
10. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetemadträger (23, 33) gegenüber den in sie eingreifenden Antriebswellen (21, 31) gleitend gelagert sind.
11. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (21) für die erste Getriebesmfe (20) mittels einem Kugellager
(6) gegenüber dem Handstückgehäuse (2) oder einem Getriebegehäuse (9) gelagert ist.
12. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetemadträger (33) der letzten Getriebesmfe (30) mittels zumindest einem Kugellager (7, 8) gegenüber dem Handstückgehäuse (2) oder einem Getriebegehäuse (9) gelagert ist.
13. _ Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetemadträger (23, 33) der Getriebestufen (20, 30) jeweils drei Planetemäder (24, 34) tragen.
14. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile der Getriebestufen (20, 30) zumindest teilweise aus einem keramischen
Material bestehen.
15. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (21, 31) bzw. Planetemadträger (23, 33) der Getriebestufen (20, 30) aus einem keramischen Material bestehen.
16. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (22, 24, 32, 34) der Getriebestufen (20, 30) aus einem keramischen Material bestehen.
17. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem keramischen Material um Siliziumnitrid handelt.
18. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (5) aus zwei hintereinander geschalteten
Planetengetrieben (20, 30) besteht.
19. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufen (20, 30) jeweils ein Übersetzungsverhältnis von 3: 1 aufweisen.
20. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, _ dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile der Getriebeanordnung (5) in einem hülsenartig ausgebildeten Gebtriebegehäuse (9) angeordnet sind.
21. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (5) als Baueinheit in das Handstück (1) einsetzbar bzw. aus diesem entfernbar ist.
22. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück (1) mit einem durch ein Antriebsteil (11) über eine Getriebeanordnung (5) angetriebenen Behandlungs Werkzeug, wobei die Getriebeanordnung (5) zumindest ein Planetengetriebe (20, 30) enthält, das
- ein auf einer Antriebswelle (21, 31) gelagertes Sonnemad (22, 32),
- einen Planetemadträger (23, 33) mit mehreren gleichmäßig verteilten und mit dem Sonnemad (22, 32) zusammenwirkenden Planetenrädern (24, 34) sowie - ein die Planetemäder (24, 34) umgebendes, gehäusefestes Hohlrad (25, 35) mit einer Innenverzahnung (26, 36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile des Planetengetriebes (20, 30) zumindest teilweise aus einem keramischen Material bestehen.
23. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (21, 31) oder der Planetemadträger (23, 33) des Planetengetriebes (20, 30) aus einem keramischen Material besteht.
24. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahmäder (22, 24, 32, 34) des Planetengetriebes (20, 30) aus einem keramischen Material bestehen.
25. Ärztliches oder zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem keramischen Material um Siliziumnitrid handelt.
26. Getriebeanordnung (5) für ein ärztliches oder zahnärztliches Handstück (1) zur Herstellung einer Antriebsverbindung zwischen einem Antriebsteil (11) und einem Behandlungswerkzeug , wobei die Getriebeanordnung (5) mindestens zwei hintereinander geschaltete Planetengetriebe (20, 30) enthält, die jeweils
- ein auf einer Antriebswelle (21, 31) gelagertes Sonnemad (22, 32),
- einen Planetemadträger (23, 33) mit drei gleichmäßig verteilten und mit dem Sonnemad (22, 32) zusammenwirkenden Planetemädern (24, 34) sowie - ein die Planetemäder (24, 34) umgebendes, gehäusefestes Hohlrad (25, 35) mit einer Innenverzahnung (26, 36) aufweisen, und wobei der Planetemadträger (23) zumindest einer Getriebestufe (20) als Antriebswelle (31) und Träger des Sonnenrades (32) für die darauffolgende Getriebesmfe (30) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (21, 31) für jede Getriebesmfe (20, 30) über das von ihr angetriebene Sonnemad (22, 32) verlängert ist und dass der zu diesem Sonnemad (22, 32) gehörige Planetemadträger (23, 33) drehbar auf der Verlängerung angeordnet ist.
27. Getriebeanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetemadträger (23, 33) aller Getriebestufen (20, 30) als Hohlwellen ausgebildet sind und sich die Verlängerung der Antriebswelle (21) für die erste Getriebestufe (20) im wesentlichen über die gesamte Länge der Getriebeanordnung (5) zentral durch die Öffnungen der Planetemadträger (23, 33) erstreckt.
28. Getriebeanordnung (5) für ein ärztliches oder zahnärztliches Handstück (1) zur Herstellung einer Antriebsverbindung zwischen einem Antriebsteil (11) und einem Behandlungswerkzeug, wobei die Getriebeanordnung (5) mindestens zwei hintereinander geschaltete Planetengetriebe (20, 30) enthält, die jeweils
- ein auf einer Antriebswelle (21, 31) gelagertes Sonnemad (22, 32),
- einen Planetenradträger (23, 33) mit drei gleichmäßig verteilten und mit dem Sonnemad (22, 32) zusammenwirkenden Planetemädern (24, 34) sowie
- ein die Planetemäder (24, 34) umgebendes, gehäusefestes Hohlrad (25, 35) mit einer Innenverzahnung (26, 36) aufweisen, und wobei der Planetemadträger (23) zumindest einer Getriebesmfe (20) als Antriebswelle (31) und Träger des Sonnenrades (32) für die darauffolgende Getriebestufe (30) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräder (25, 35) für alle Getriebestufen (20, 30) durch ein einziges hülsenförmiges Bauteil (40) mit einer Innenverzahnung (41) gebildet werden.
29. Getriebeanordnung (5) für ein ärztliches oder zahnärztliches Handstück (1) zur Herstellung einer Antriebsverbindung zwischen einem Antriebsteil (11) und einem
Behandlungswerkzeug , wobei die Getriebeanordnung (5) zumindest ein Planetengetriebe (20, 30) enthält, das
- ein auf einer Antriebswelle (21, 31) gelagertes Sonnemad (22, 32), - einen Planetemadträger (23, 33) mit mehreren gleichmäßig verteilten und mit dem Sonnemad (22, 32) zusammenwirkenden Planetemädern (24, 34) sowie
- ein die Planetemäder (24, 34) umgebendes, gehäusefestes Hohlrad (25, 35) mit einer Innenverzahnung (26, 36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile des Planetengetriebes (20, 30) zumindest teilweise aus einem keramischen Material bestehen.
30. Getriebeanordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem keramischen Material um Siliziumnitrid handelt.
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