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Dokumentenidentifikation DE19606249B4 12.08.2004
Titel Kronenkäfig für ein Kugellager sowie zahnärztliches Handstück
Anmelder Koyo Seiko Co., Ltd., Osaka, JP
Erfinder Arai, Hirokazu, Osaka, JP;
Yao, Atsushi, Osaka, JP
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Anmeldedatum 20.02.1996
DE-Aktenzeichen 19606249
Offenlegungstag 22.08.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.08.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.08.2004
IPC-Hauptklasse F16C 33/44
IPC-Nebenklasse F16C 33/41   A61C 3/02   

Beschreibung[de]

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Patentanmeldungen Nr. 7-31017 sowie 8-017770 beansprucht, deren Offenbarung durch diesen Hinweis hier eingeschlossen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kronenkäfig, der an einem Kugellager für Hochgeschwindigkeitsrotation angebracht ist, sowie auf ein zahnärztliches Handstück mit einem solchen.

Im Fall des erwähnten zahnärztlichen Handstücks wird eine mit einem Schleifstein an ihrem Ende versehene Drehwelle umkehrbar mit hohen Geschwindigkeiten (zum Beispiel 300000 bis 400000 U/min.) in Umdrehung versetzt. Die Umfangsgeschwindigkeit des Schleifsteins ist deshalb so hoch gewählt, damit die Schneidqualität verbessert und die Schleifarbeit an den Zähnen in kurzer Zeit beendet werden kann, um dem Patienten das unangenehme Gefühl zu lindern.

Wenn ein Ring- oder Scheibenrillenlager als Lager für das zahnärztliche Handstück oder dergleichen verwendet wird, wird ein Kronenkäfig benutzt. In der Praxis ist bisher üblicherweise (siehe zum Beispiel die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 165790/1994) als Kronenkäfig ein Käfig benutzt worden, in welchem mittels eines Schneidverfahrens eine Tasche oder dergleichen gebildet ist. Hierzu wird als Material ein Zylinder aus einem duroplastischen Harz mit Wärmebeständigkeit verwendet, um der Sterilisierungsarbeit bei hohen Temperaturen (zum Beispiel 135°C) innerhalb eines Autoklaven Widerstand zu leisten. Da jedoch bei dem herkömmlichen Kronenkäfig Schneidarbeit erforderlich ist, erhöht sich die Anzahl der Verfahrensschritte und damit die Herstellungskosten.

Um dieser Situation gerecht zu werden, wird in der EP 0 638 737 A2 vorgeschlagen, einen Kronenkäfig für ein Kugellager aus einem thermoplastischen Harz als Spritzgußteil herzustellen. Die Angußstellen des Kronenkäfigs gemäß der EP 0 638 737 A2 müssen jedoch nachbearbeitet werden, da die Angußstelle sonst Schleifspuren in einem zahnärztlichen Handstück hinterläßt.

Um zu verhindern, daß an der Oberfläche des Kronenkäfigs, der aus Formteilen zusammengesetzt ist, eine Angußschnittspur verbleibt, die von der Oberfläche des Käfigs vorsteht, kann die Gestalt des Kronenkäfigs so gewählt werden, daß an Stellen, die einer Angußposition entsprechen, Ausnehmungen vorgesehen sind (einem Bereich, der die Angußstelle einschließt). Andererseits wird für das Spritzgießverfahren eine Metallform verwendet, und da diese meistens einen Anguß hat, ergibt sich eine Ausnehmung.

Ist nur eine Ausnehmung vorhanden, verschlechtert sich der Gewichtsausgleich des Kronenkäfigs. Infolgedessen sind Schwierigkeiten anderer Art zu erwarten. Beispielsweise klappert der Kronenkäfig bei der Hochgeschwindigkeitsrotation.

Die Erfindung hat sich angesichts dieses technischen Hintergrundes zur Aufgabe gesetzt, einen Kronenkäfig für ein Kugellager mit gutem Gewichtsausgleich sowie ein zahnärztliches Handstück mit einem solchen unter Verwendung eines thermoplastischen Harzes als Spritzgußstück hergestellten Kronenkäfig zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich ein Kronenkäfig für ein Kugellager, der aus Spritzgußteilen aus einem thermoplastischen Harz zusammengesetzt ist, und einen Zylinder, der eine Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche, die einander gegenüber liegen, einschließt, und eine Vielzahl von Taschen für die Aufnahme von Kugeln, die in einer vorbestimmten Umfangsteilung an der ersten Stirnfläche ausgebildet sind, wobei jede Tasche offen ist, dadurch aus, daß er eine erste Ausnehmung und mindestens eine zweite Ausnehmung, die auf der zweiten Stirnfläche gebildet sind, aufweist, wobei die erste Ausnehmung und die mindestens eine zweite Ausnehmung die gleiche Gestalt haben, die erste Ausnehmung zu einer Angußstelle während der Formgebung korrespondiert, die zweite Ausnehmung bzw. die zweiten Ausnehmungen eine Korrespondenz mit einer Angußstelle vermeidet bzw. vermeiden und in dem Zylinder zur Korrektur eines durch die erste Ausnehmung verursachten Ungleichgewichts bei der Umdrehung des Zylinders ausgebildet ist bzw. sind und jede der Aussparungen an einer Zwischenposition zwischen benachbarten Taschen vorgesehen ist.

Wenn nur die erste Ausnehmung vorgesehen ist, um zu verhüten, daß eine Angußschnittspur vorsteht, verursacht der Käfig beim Umlauf ein Ungleichgewicht. Dieses Ungleichgewicht kann allerdings durch die zweite Ausnehmung korrigiert werden. Der Gewichtsausgleich während der Rotation des Kronenkäfigs, der als Spritzgußteil aus thermoplastischem Harz erhalten wird, wird folglich verbessert. Deshalb klappert der Kronenkäfig auch nicht während der Umdrehung mit hoher Geschwindigkeit.

Ein geeignetes thermoplastisches Harz für den Kronenkäfig eines Kugellagers für ein zahnärztliches Handstück ist ein thermoplastisches Polyimidharz, dem von 5 bis 10 Gew. % Polytetrafluorethylen und 10 bis 20 Gew. % Graphit hinzugefügt sind, weil hierdurch der Abriebwiderstand verbessert werden kann.

Schmieröl aus der Reihe flüssiger Paraffine (zum Beispiel entsprechend ISO VG68) wird für das Kugellager im zahnärztlichen Handstück verwendet. In vielen Fällen wird das Schmieröl allerdings nicht häufiger als ein oder zweimal pro Monat aufgebracht. Folglich wird das Kugellager in einem fast nicht geschmierten Zustand mit sehr hohen Drehgeschwindigkeiten (zum Beispiel 400000 U/min.) benutzt. Selbst wenn das Kugellager aber unter derartig schweren Bedingungen eingesetzt wird, kann der Käfig einen ausreichenden Abriebwiderstand zeigen, vorausgesetzt er ist aus einem thermoplastischen Polyimidharz hergestellt, dem das genannte Polytetrafluorethylen und Graphit im vorstehend genannten Mischungsverhältnis zugesetzt sind. Außerdem ist der Käfig gegen Sterilisierung bei hohen Temperaturen in einem Autoklaven oder Chemiklaven beständig. Auch aus diesem Grund eignet sich also der Käfig zur Verwendung im zahnärztlichen Handstück.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

1 eine Draufsicht von unten auf einen Kronenkäfig für ein Kugellager gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

2 eine Draufsicht von oben auf den Kronenkäfig;

3 eine vergrößerte Schnittansicht des Kronenkäfigs;

4 eine Schnittansicht des hauptsächlichen Teils eines Kugellagers, in welches der Kronenkäfig eingebaut ist;

5 eine Schnittansicht des hauptsächlichen Teils des Kugellagers, in welches der Kronenkäfig eingesetzt werden soll;

6 eine Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus eines zahnärztlichen Handstücks, bei dem der Kronenkäfig benutzt ist;

7A eine schematische Stirnansicht eines Gerätes zum Bestimmen der Bruchfestigkeit des Kronenkäfigs; und

7B eine schematische Seitenansicht des in 7A gezeigten Geräts.

In 6 ist ein zahnärztliches Handstück zu sehen, welches einen Kronenkäfig für ein Kugellager gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. Das zahnärztliche Handstück 1 weist ein Gehäuse 2, eine in dem Gehäuse 2 angeordnete Drehwelle 3, deren eines Ende nach außen vorsteht, eine an einem Teil des Gehäuses 2 der Drehwelle 3 befestigte Turbinenschaufel 4 sowie ein Ring- oder Scheibenrillenlager 5 auf, welches am Gehäuse 2 so befestigt ist, daß es die Drehwelle 3 zu beiden Seiten der Turbinenschaufel 4 drehbar abstützt.

In dem zahnärztlichen Handstück 1 wird dem Gehäuse 2 Druckluft zugeführt, wodurch die Turbinenschaufel 4 und die Drehwelle 3 mit hoher Geschwindigkeit in Umdrehung gesetzt werden. Dabei streift Luft durch das Innere des Kugellagers 5 und übt eine kühlende Wirkung aus.

An dem einen, aus dem Gehäuse 2 herausragenden Ende der Drehwelle 3 ist ein Zahnbohrer 31 ausgebildet, und mit diesem Zahnbohrer 31 ist eine Hand mit Schleifstein (nicht gezeigt) verbunden.

Wegen der Axialbewegung der Turbinenschaufel 4 ist zwischen dieser und dem Kugellager 4 ein Abstandhalter 6 vorgesehen.

Das Kugellager 5 weist einen Innenring 51, einen Außenring 52 sowie eine Vielzahl von Kugeln 53 auf, die sich zwischen dem Innenring 51 und dem Außenring 52 abwälzen. Der Innenring 51 und der Außenring 52 sind aus einem Metall von hoher Korrosionsbeständigkeit, beispielsweise rostfreiem Stahl hergestellt (beispielsweise JIS SUS440C). Die Kugel 53 besteht aus einem keramischen Werkstoff, der hauptsächlich aus Siliziumnitrid oder SIALON zusammengesetzt ist, und wird von einem Kronenkäfig 7 gehalten, der in das Kugellager 5 eingesetzt ist.

Wie aus 1 und 3 hervorgeht, ist der Kronenkäfig 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Spritzgußteil aus einem wärmebeständigen, thermoplastischen Harz hergestellt und weist einen Zylinder 71 sowie Taschen 73 auf, die an einer vorherbestimmten Umfangsteilung an einer Stirnfläche 71c des Zylinders 71 vorgesehen und jeweils mit zwei Klauen 72 versehen sind, die zum Festhalten einer Kugel 73 gebildet sind. Das Harz schließt keine verstärkte Faser, beispielsweise Glasfaser ein. Der Grund hierfür ist, daß die Möglichkeit ausgeschlossen werden soll, daß eine bloßliegende Faser sich abnutzt und in einer Spuroberfläche an der Oberfläche einer Tasche verheddert.

Als Kronenkäfig 7 für ein Kugellager für das zahnärztliche Handstück wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein thermoplastisches Polyimidharz (nachfolgend als thermoplastisches TPI bezeichnet) benutzt, dem Polytetrafluorethylen (nachfolgend einfach als PTFE bezeichnet) in einer Menge von 5 bis 10 Gew. % und Graphit in einer Menge von 10 bis 20 Gew. % hinzugefügt ist.

Der Grund hierfür besteht darin, daß in den vergangenen Jahren zahnärztliche Handstücke einer Sterilisierung bei hohen Temperaturen in einem Autoklaven oder Chemiklaven unterzogen werden und der oben genannte Kronenkäfig aus thermoplastischem TPI dieser Sterilisationsarbeit standhalten kann. Der Käfig für ein Kugellager in einem zahnärztlichen Handstück hat sehr kleine Abmessungen. Folglich muß das Harz zur Formung des Käfigs im Zeitpunkt der Formgebung eine überragende Fließfähigkeit besitzen. Um als Harz für die Formgebung des Käfigs geeignet zu sein, muß es aus der Form freisetzbar sein, indem Formlinge in einem Teil der Tasche, die die Kugel im Käfig festhalten soll, aus einer Metallform zwangsläufig herausziehbar sind. Auf der anderen Seite kann thermoplastisches TPI die Erfordernisse hinsichtlich der Fließfähigkeit und Formlöseeigenschaften (allgemein als Formgebungsmerkmale bezeichnet) erfüllen.

Als Schmieröl für das Kugellager im zahnärztlichen Handstück werden Flüssigparaffinserien benutzt (zum Beispiel entsprechend ISO VG68). Allerdings wird in vielen Fällen das Schmieröl unter Umständen nicht häufiger als ein oder zweimal pro Monat bereitgestellt. Infolgedessen wird das Kugellager in einem fast nicht geschmierten Zustand bei Umdrehungen mit sehr hoher Geschwindigkeit benutzt (zum Beispiel 400000 U/min.). Selbst wenn das Kugellager unter diesen erschwerten Bedingungen eingesetzt wird, kann der Käfig ausreichend abriebfest bleiben, vorausgesetzt daß er aus einem thermoplastischen Polyimidharz hergestellt ist, dem PTFE und Graphit in dem oben erwähnten Mischungsverhältnis hinzugefügt sind.

Das vorgenannte Mischungsverhältnis von PTFE und Graphit wird deshalb bevorzugt, weil ein Mischungsverhältnis von PTFE von weniger als 5 Gew. % in allen Bestandteilen des Kronenkäfigs 7 zu übermäßig viel Abrief des Käfigs führt und das Mischungsverhältnis von PTFE von mehr als 10 Gew. % zu geringer Festigkeit des Käfigs führt. Auf der anderen Seite hat ein Mischungsverhältnis von Graphit von weniger als 10 Gew. % in allen Bestandteilen des Kronenkäfigs 7 eine unstabile Reibung zwischen dem Kronenkäfig 7 und den Kugeln 53 zur Folge, und ein Mischungsverhältnis von Graphit von mehr als 20 Gew. führt zu geringer Festigkeit des Kronenkäfigs 7. Wenn nur 5 bis 10 Gew. % PTFE und kein Graphit hinzugefügt wird, ist der Abrieb unstabil, was nicht bevorzugt wird. Außerdem ist der Abrief übermäßig stark, was wiederum nicht vorzuziehen ist, wenn nur 10 bis 20 Gew. % Graphit und kein PTFE hinzugefügt wird.

Beispiele für Harze mit anderer Wärmebeständigkeit als TPI sind Polyphenylensulfid (nachfolgend als PPS bezeichnet), Polyethersulfid (nachfolgend als PES bezeichnet), Polyethernitril (nachfolgend als PEN bezeichnet) und Polyetheretherketon (nachfolgend als PEEK) bezeichnet. Die Harze sind zur Verwendung in Käfigen für Kugellager für alle Verwendungszwecke außer für Kugellager in zahnärztlichen Handstücken geeignet. Insbesondere das PES schmilzt nämlich leicht in Methylchrom, so daß PES für Käfige verwendbar ist, die in einer Umgebung ohne Methylchrom benutzt werden. Da die Fließfähigkeit von PEN schlechter ist und Produkte mit kleinen Abmessungen aus PEN schwer herzustellen sind, eignet sich PEN für Käfige ab einer bestimmten Größe. PEEK ist hart und zeigt keine Flexibilität. Auch wenn PEEK nicht für Käfige verwendbar ist, die mit sehr hohen Geschwindigkeiten umlaufen (300000 U/min.) wie das bei einem Käfig für ein zahnärztliches Handstück der Fall ist, läßt sich dieses Harz für Käfige verwenden, die nicht mit extrem hohen Geschwindigkeiten rotieren.

Wie aus 3 deutlich hervorgeht, ist ein Ende 72a an der Seite einer Öffnung der Tasche der Klaue 72 so gestaltet, daß es dünner ist, als ein Ende an der Seite des Zylinders 71. Dies ist dadurch erreicht, daß die Oberfläche G an ihrem Außendurchmesser und die Oberfläche N an ihrem Innendurchmesser der Reihe nach in Richtung zu einer Stirnfläche 72b an der Seite der Öffnung der Tasche der Klaue 72 geneigt ist. Ein Neigungswinkel &thgr;1 der Oberfläche G des Außendurchmessers ist auf etwa 10° beispielsweise eingestellt, während ein Neigungswinkel 82 der Oberfläche N des Innendurchmessers beispielsweise auf etwa 15° eingestellt ist. Der Grund, weshalb das Ende 72a an der Seite der Öffnung der Tasche der Klaue 72 dünner ist als das Ende an der Seite des Zylinders 71 liegt darin, daß die Klaue 72 nur geringes Gewicht hat und die auf die Klaue 72 bei Hochgeschwindigkeitsrotation ausgeübte Zentrifugalkraft reduziert ist, um die Expansion der Klaue 72 zum Außenring 52 (in der durch Pfeil A angedeuteten Richtung) einzuschränken, wie in 4 gezeigt. Insbesondere ist die Oberfläche G des Außendurchmessers des Endes 72a an der Seite der Öffnung der Tasche der Klaue 72 deshalb geneigt, damit verhindert wird, daß diese Oberfläche G mit dem Innendurchmesser des Außenringes 52 in Berührung gelangt, wenn sich die Klaue 72 zum Außenring 52 (in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung) ausdehnt.

Wie deutlich in 1 zu sehen ist, sind in der anderen Stirnfläche 71d des Zylinders 71 eine erste Ausnehmung 71a entsprechend einer Angußstelle während der Formgebung (das heißt einschließlich der Angußstelle) und eine Vielzahl (drei in 1) zweiter Ausnehmungen 71b in der gleichen Gestalt wie die erste Ausnehmung 71a aber unter Vermeidung einer Korrespondenz mit der Angußstelle (das heißt unter Vermeidung der Angußstelle) ausgebildet. Die erste und die zweiten Ausnehmungen 71a und 71b sind in einer vorherbestimmten Umfangsteilung angeordnet. Ferner ist jede der Ausnehmungen 71a und 71b an einer Zwischenposition zwischen den einanderbenachbarten Taschen 73 vorgesehen.

Wie deutlich in 2 gezeigt, fällt der Durchmesser R1 des Kreises C1, der die Mitten der Wanddicken der Stirnflächen 72b an der Seite der Öffnungen der Taschen der entsprechenden Klauen 72 verbindet, fast mit dem Durchmesser R2 des Kreises C2 zusammen, der die Mitten der in den entsprechenden Taschen 73 gehaltenen Kugeln 53 verbindet. Der Durchmesser R1 des Kreises C1 ist ein PCD (Teilkreisdurchmesser) der Stirnfläche 72b der Seite der Öffnungen der Taschen der Klauen 72, und der Durchmesser R2 des Kreises C2 ist ein Teilkreisdurchmesser in den Taschen 73 gehaltener Kugeln 53.

Wenn der Kronenkäfig 7 mit hoher Geschwindigkeit von beispielsweise 400000 U/min. umläuft, und nur die erste Ausnehmung 71a hat, die eine Angußschnittspur vermeidet, kommt es wegen der ersten Ausnehmung 71a zu einer unausgeglichenen Ablenkung des Kronenkäfigs 7. Mit der Erfindung hingegen wird jegliches durch die erste Ausnehmung 71a verursachte Ungleichgewicht durch die zweiten Ausnehmungen 71b korrigiert, so daß das Gleichgewicht beim Drehen verbessert werden kann. Insbesondere sind blinde zweite Ausnehmungen 71b von der gleichen Gestalt wie die erste Ausnehmung 71a vorgesehen, und diese Ausnehmungen sind in einer vorherbestimmten Umfangsteilung in der anderen Stirnfläche 71d des Zylinders 71 ausgebildet, wodurch die Gewichtsbalance während der Umdrehung des im Spritzgußverfahren geschaffenen Kronenkäfigs 7 aus thermoplastischem Harz verbessert ist. Das hat zur Folge, daß der Kronenkäfig 7 beim Umlauf mit hoher Geschwindigkeit nicht in Zentrifugalrichtung flattert.

Der Durchmesser R1 des Kreises C1, der die Mitten der Wanddicken der Stirnflächen 72b an der Seite der Öffnungen der Taschen der jeweiligen Klauen 72 verbindet, und der Durchmesser R2 des Kreises C2, der die Mitten der in den entsprechenden Taschen 73 gehaltenen Kugeln 73 verbindet, fallen fast zusammen. Beim Einführen des Kronenkäfigs 7 in das Kugellager 5, wie in 5 gezeigt, kommt deshalb die Stirnfläche 72b an der Seite der Öffnung der Tasche der Klaue 72 an der Kugel 53 zur Anlage, wodurch auf den Kronenkäfig 7 keine Biegekräfte in Richtung zum Außenring 52 (in der durch Pfeil X angedeuteten Richtung) und zum Innenring 51 (in der durch Pfeil Y angedeuteten Richtung) ausgeübt werden. Aus diesem Grund weicht die Stirnfläche 72b an der Seite der Öffnung der Tasche der Klaue 72, die an der Kugel 53 anliegt, nicht zum Außendurchmesser oder zum Innendurchmesser der Kugel 53 aus, so daß die Kugel 53 auf die glatteste Weise in der Tasche 73 gehalten werden kann. Das Einschieben des Kronenkäfigs 7 in das Kugellager 5 kann deshalb glatt erfolgen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Oberfläche G des Außendurchmessers und die Oberfläche N des Innendurchmessers am Ende 72a an der Seite der Öffnung der Tasche der Klaue 72 so geneigt sind, daß das Ende 72a an der Seite der Öffnung der Tasche der Klaue 72 dünner ist als das Ende an der Seite des Zylinders 71 ist es auch möglich, nur die eine oder andere Oberfläche G oder N des Endes 72a der Seite der Öffnung der Tasche der Klaue 72 zu neigen.

Zwar sind bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel die erste und die zweiten Ausnehmungen 71a und 71b in einer vorherbestimmten Umfangsteilung an der anderen Stirnfläche 71d des Zylinders 71 ausgebildet; aber die Ausnehmungen 71a und 71b können auch in vorherbestimmter Umfangsteilung an der inneren Umfangsfläche oder an der äußeren Umfangsfläche des Zylinders 71 ausgebildet sein. In jedem Fall entscheidet die Angußstelle über den Ort, wo die erste Ausnehmung 71a vorzusehen ist, und die zweiten Ausnehmungen 71b werden anhand der ersten Ausnehmung 71a bestimmt. Im einzelnen sind, wenn die Angußstelle an der anderen Stirnfläche 71d des Zylinders 71 liegt, vorzugsweise beide Ausnehmungen 71a und 71b auch in der anderen Stirnfläche 71d des Zylinders 71 vorgesehen. Wenn andererseits die Angußstelle an der inneren Umfangsfläche (oder der äußeren Umfangsfläche) des Zylinders 71 liegt, sollten vorzugsweise auch die beiden Ausnehmungen 71a und 71b an der inneren Umfangsfläche (oder der äußeren Umfangsfläche) des Zylinders 71 angeordnet sein. Sofern das Gleichgewicht bei der Umdrehung des Kronenkäfigs 7 gewährleistet ist, kann die erste Ausnehmung 71a bzw. die zweiten Ausnehmungen 71b auch an der anderen Stirnfläche 71d und der Umfangsfläche des Zylinders 71, oder umgekehrt, vorgesehen sein. Ferner können sich die Größen der Ausnehmungen 71a und 71b unterscheiden, vorausgesetzt daß das Gleichgewicht bei der Umdrehung des Kronenkäfigs 7 sichergestellt ist.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde hier im Zusammenhang mit einem Beispiel erläutert, bei dem der Kronenkäfig 7 in einem Kugellager für ein zahnärztliches Handstück verwendet wird. Es kann aber auch bei einem Kugellager für Hochgeschwindigkeitsumdrehung einer Werkzeugmaschine oder dergleichen benutzt werden.

Es erübrigt sich darauf hinzuweisen, daß verschiedene Konstruktionsänderungen und Korrekturen im Rahmen der Ansprüche der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.

Versuch

Es wird ein Kronenkäfig für ein Kugellager für ein zahnärztliches Handstück von gleicher Gestalt wie in 1 gezeigt im Spritzgußverfahren aus thermoplastischem TPI hergestellt, um Versuchsbeispiele 1 und 2 sowie Vergleichsbeispiele 1 bis 5 zuzubereiten, in denen der Gehalt an PTFE und Graphit auf verschiedene Werte gesetzt wird, wie in Tabelle 1 gezeigt. Mit den Käfigen aus den entsprechenden Beispielen wurden Versuche unter folgenden Bedingungen durchgeführt, um die in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse zu erzielen.

Tabelle I
Versuchsbedingungen

Anfangswerte der Bruchfestigkeiten von Käfigen H werden in jedem Beispiel so bestimmt, daß zwei Spannvorrichtungen 8 und 9, die an vorspringenden Bereichen 81 bzw. 91 befestigt sind, nach oben bzw. unten gezogen werden, wie durch die Pfeile in 7A und 7B angedeutet.

Als ein Zyklus werden die Käfige fünf Minuten lang unter einem Hochdruckstrom bei einer Temperatur von 135°C innerhalb eines Autoklaven gelassen und anschließend zehn Minuten lang unter trockener Luft bei einer Temperatur von 180°C, wobei die Käfige getrocknet werden. Dies wird in 500 Zyklen wiederholt, um die Verschlechterung der Festigkeit der Käfige für jedes Beispiel zu untersuchen. Die Bruchfestigkeiten der Käfige, die aus dem Autoklaven entnommen werden, werden mit den Spannvorrichtungen 8 und 9 für jedes Beispiel bestimmt, und dann werden die Bruchfestigkeiten der aus dem Autoklaven entnommenen Käfige mit den Anfangswerten der Bruchfestigkeiten der Käfige H verglichen, um das Ausmaß der Verschlechterung ihrer Festigkeiten herauszufinden.

Ferner wird der Abriebgrad von in Kugellager eingesetzten Kronenkäfigen für jedes Beispiel nach einem Dauerhaftigkeitstest unter vorherbestimmter Bedingung geprüft (300 Stunden Betriebszeit, bei denen ein Prozeß von 15 Sekunden Betrieb unter 120gf Belastung und 15 Sekunden ohne Betrieb, bei einer Ölzufuhr alle 30 Minuten, wiederholt wird). Außerdem wird vor und nach dem Dauerhaftigkeitstest das Drehmoment untersucht, um eine Änderung desselben vor und nach diesem Versuch festzustellen. Wenn eine große Änderung des Drehmoments wahrgenommen wird, wird der Reibungskoeffizient größer und die Reibung unstabiler.

Versuchsergebnisse

Die Ergebnisse des Versuchs bei den Versuchsbeispielen 1 und 2 beweisen, daß der aus thermoplastischem TPI hergestellte Kronenkäfig, dem 5 bis 10 Gew. % PTFE und 10 bis 20 Gew. % Graphit hinzugefügt wurden, vom Autoklaven nicht leicht beeinflußt wird und eine überlegene Dauerhaftigkeit aufweist.

Andererseits beweisen die Ergebnisse des Versuchs beim Vergleichsbeispiel 1, daß bei einem Gehalt an PTFE von weniger als 5 Gew. % der Abrief selbst dann zunimmt, wenn der Graphitgehalt im bevorzugten Bereich liegt, so daß dieser Kronenkäfig keine hervorragende Dauerhaftigkeit zeigt.

Die Versuchsergebnisse für das Vergleichsbeispiel 2 beweisen, daß für den Fall, daß der Gehalt an PTFE 10 Gew. % übersteigt, die Stärke selbst dann abnimmt, wenn der Graphitgehalt im bevorzugten Bereich liegt, so daß auch dieser Kronenkäfig keine großartige Dauerhaftigkeit zeigt.

Die Versuchsergebnisse beim Vergleichsbeispiel 3 beweisen, daß bei einem geringeren Graphitgehalt als 10 Gew. % die Reibung selbst dann unstabil wird, wenn der Gehalt an PTFE im bevorzugten Bereich liegt, so daß dieser Kronenkäfig wieder keine großartige Dauerhaftigkeit zeigt.

Die Versuchsergebnisse für das Vergleichsbeispiel 4 beweisen, daß bei einem größeren Graphitgehalt als 20 Gew. % die Stärke selbst dann abnimmt, wenn der PTFE-Gehalt im bevorzugten Bereich liegt. Auch dieser Kronenkäfig zeigt keine überragende Dauerhaftigkeit.


Anspruch[de]
  1. Kronenkäfig für ein Kugellager, der aus Spritzgußteilen aus einem thermoplastischen Harz zusammengesetzt ist und folgendes aufweist:

    – einen Zylinder (71), der eine Stirnfläche (71c) und eine zweite Stirnfläche (71d), die einander gegenüber liegen, einschließt;

    – eine Vielzahl von Taschen (73) für die Aufnahme von Kugeln, die in einer vorbestimmten Umfangsteilung an der ersten Stirnfläche (71c) des Zylinders (71) ausgebildet sind, wobei jede Tasche offen ist;

    gekennzeichnet durch

    eine erste Ausnehmung (71a) und mindestens eine zweite Ausnehmung (71b), die auf der zweiten Stirnfläche (71d) gebildet sind, wobei

    – die erste Ausnehmung (71a) und die mindestens eine zweite Ausnehmung (71b) die gleiche Gestalt haben,

    – die erste Ausnehmung (71a) zu einer Angußstelle während der Formgebung korrespondiert,

    – die zweite Ausnehmung (71b) bzw. die zweiten Ausnehmungen eine Korrespondenz mit einer Angußstelle vermeidet bzw. vermeiden und in dem Zylinder zur Korrektur eines durch die erste Ausnehmung verursachten Ungleichgewichts bei der Umdrehung des Zylinders 71 ausgebildet ist bzw. sind und

    – jede der Aussparungen (71a, 71b) an einer Zwischenposition zwischen benachbarten Taschen (73) vorgesehen ist.
  2. Kronenkäfig für ein Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von beiden Seiten der Tasche (73) ein Paar Klauen (72) an der einen Stirnfläche (71c) des Zylinders (71) gebildet ist, die eine in jeder der Taschen (73) gehaltene Kugel (53) festhalten, und daß jede der Klauen (72) in verjüngter Gestalt gebildet ist.
  3. Kronenkäfig für ein Kugellager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Stirnfläche (71c) des Zylinders (71) von beiden Seiten der Tasche (73) ein Paar Klauen (72) zum Festhalten der in jeder der Taschen (73) gehaltenen Kugel (53) ausgebildet ist, daß der Durchmesser (R1) eines Kreises (C1), der die Mitten der Wanddicken der Stirnflächen an der Seite der Öffnungen der Taschen der entsprechenden Klauen (72) verbindet, und der Durchmesser (R2) eines Kreises (C2), der die Mitten der in ihren entsprechenden Taschen (73) gehaltenen Kugeln (53) verbindet, nahezu zusammenfallen.
  4. Kronenkäfig für ein Kugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz ein thermoplastisches Polyimidharz ist, dem 5 bis 10 Gew. % Polytetrafluorethylen und 10 bis 20 Gew. % Graphit hinzugefügt sind.
  5. Zahnärztliches Handstück, das folgendes aufweist:

    – ein Kugellager (5);

    – ein Gehäuse (2), welches das Kugellager (5) abstützt;

    – eine Drehwelle (3), die vom Kugellager (5) drehbar abgestützt ist; und

    – eine an der Drehwelle (3) befestigte Turbinenschaufel (4);

    gekennzeichnet durch

    einen Kronenkäfig (7) für das Kugellager (5) gemäß Anspruch 4.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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