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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches oder zahnmedizinisches Handteil. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein abgewinkelt oder gegenwinklig ausgebildetes medizinisches oder zahnmedizinisches Handteil.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es sind herkömmliche motorbetriebene und abgewinkelt oder gegenwinklig ausgebildete medizinische oder zahnmedizinische Handteile bekannt. Ein derartiges Handteil besitzt einen externen oder äußeren zylindrischen Griffbereich und eine Antriebsquelle, die lösbar mit dem proximalen Ende des Griffbereichs verbunden ist. Das distale Ende des Griffbereichs weist einen Kopf auf, in welchem ein Behandlungs-, Abtragungs- oder Schneidwerkzeug lösbar angebracht ist. Der Griffbereich ist abgewinkelt oder gegenwinklig ausgebildet, sodass distale und proximale Zentralachsen oder Mittenachsen davon einander in einem bestimmten Winkel überkreuzen, wie dies zum Beispiel in den Druckschriften
JP 2005-520580 A ,
JP 2009-28512 A .
JP H07-51136 B2 und
JP 2005-42883 A gezeigt ist.
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Die in den Druckschriften
JP 2005-520580 A und
JP H07-51136 B2 dargestellten Handteile sind Handteile mit dreistufig ansteigenden Rotationsgeschwindigkeiten. Bei diesen Handteilen wird die Rotation von der Antriebsquelle auf eine erste Rotationswelle oder einen ersten Rotationsschaft innerhalb des externen oder äußeren Zylinders übertragen. Die Rotation wird gesteigert mittels eines Paares miteinander eingreifender Zahnräder und dann an die zweite Welle oder den zweiten Schaft übertragen. Des Weiteren wird die Rotation gesteigert durch ein anderes Paar von Zahnrädern und dann auf die dritte Rotationswelle oder den dritten Rotationsschaft übertragen. Des Weiteren wird dann die Rotation gesteigert und dann an den Kopfbereich übertragen zum Antreiben des Behandlungswerkzeugs.
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Das in der
JP 2009-28512 A offenbarte Handteil ist ein Handteil mit einer zweistufig ansteigenden Rotationsgeschwindigkeit. Gemäß diesem Handteil wird die Rotation von der Antriebsquelle an die erste Antriebswelle oder den ersten Antriebsschaft innerhalb des externen oder äußeren Zylinders übertragen. Die Rotation wird dann weiter gesteigert durch ein paar von Zahnrädern und dann an die zweite Rotationswelle oder den zweiten Rotationsschaft übertragen. Die gesteigerte Rotation der zweiten Rotationswelle oder zweiten Rotationsschafts wird dann an das Behandlungswerkzeug im Kopf übertragen.
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Das in der
JP 2005-42883 A offenbarte Handteil ist ein Handteil mit einer zweistufig gesteigerten Geschwindigkeit, bei welcher die Rotation der Antriebsquelle zunächst auf die Rotationswelle oder den Rotationsschaft innerhalb des externen oder äußeren Gehäuses übertragen wird. Die Rotation der ersten Rotationswelle oder des ersten Rotationsschafts wird dann übertragen und über ein Paar von Zahnrädern gesteigert. Die gesteigerte Rotation der zweiten Rotationswelle oder des zweiten Rotationsschafts wird dann des Weiteren gesteigert und danach an das Abtragungs- oder Schneidwerkzeug übertragen.
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Ein anderer Rotationsübertragungsmechanismus mit einem Planetengetriebezug zum Übertragen der Rotation der Antriebsquelle an den Kopf ist in der
JP 2005-42883 A offenbart.
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Jedes der in den
JP 2005-520580 A und
JP H07-51136 B2 offenbarten Handteile verwendet ein internes oder inneres Getriebesystem, bei welchen ein distales inneres Zahnrad der ersten Rotationswelle oder des ersten Rotationsschafts mit dem assoziierten proximalen externen oder äußeren Zahnrad der zweiten Rotationswelle oder des zweiten Rotationsschafts eingreift, wodurch ein erhöhter Kontakt oder ein gesteigertes Überlappverhättnis (overlap ratio) der Zahnräder und im Ergebnis davon ein sanftes Eingreifen zur Geräuschreduktion gewährleistet werden. Es ist bekannt, dass das Kontaktverhältnis (contact ratio) die Anzahl der gleichzeitig eingreifenden Zahnradpaare der zwei eingreifenden Getriebe oder die Zahl der gleichzeitig eingreifenden Zahnpaare in zwei eingreifenden Zahnrädern anzeigt. Das erhöhte Kontaktverhältnis gewährleistet, dass die Rotationskraft, die es zu übertragen gilt, durch zwei oder mehr Getriebe oder zwei oder mehr Zahnräder geteilt wird. Im Ergebnis davon wird die Rotation von einem Zahnrad zu einem anderen Zahnrad oder von einem Getriebe zu einem anderen Getriebe sanft oder reibungslos übertragen. Dies reduziert im Gegenzug den Verschleiß jedes Getriebes oder jedes Zahnrads. Daher wird bevorzugt, dass das Kontaktverhältnis zum Wert 1,0 gleich ist oder diesen übersteigt. Aus praktischen Gesichtspunkten wird weiter bevorzugt, dass das Verhältnis den Wert 1,2 erreicht oder übersteigt.
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Bei den in den Druckschriften
JP 2005-520580 A und
JP H07-51136 B2 offenbarten Handteilen sind die zweiten und dritten Wellen oder Schäfte antriebsmäßig über die äußeren oder externen distalen und proximalen Zahnräder oder Getriebe davon miteinander verbunden. Dies erschwert es, ein gesteigertes Kontaktverhältnis des Getriebesystems zu schaffen. Dies bedeutet, dass jeder eingreifende Zahn eine höhere Last oder Biegekraft erfährt. Daraus ergibt sich, dass ein stabiles Eingreifen der Getriebe oder Zahnräder oder Zähne nicht möglich ist. Dadurch werden auch die Geräuschentwicklung, die Abnutzung und mögliche Beschädigungen der Zähne gesteigert.
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Auch beim Steigern der Durchmesser der äußeren oder externen Zahnräder zum Steigern des Kontaktverhältnisses der Zahnräder resultiert in einer nicht gewünschten Steigerung oder Vergrößerung des Biegebereichs oder Krümmungsbereichs (bending portion) des Handteils, welcher die äußeren oder externen Getriebe oder Zahnräder aufzunehmen hat, wodurch es dem Operateur oder Benutzer des Handteils schwierig wird, das Handteil in stabiler Art und Weise zu ergreifen oder den Betrieb nach freien Wünschen durchzuführen. Dies kann im Ergebnis dazu führen, dass das Handteil einen anderen Zahn oder andere Zähne des Patienten während eines Abtragungs-, Bohr- oder Schneidvorgangs berührt.
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Um das Abtragungs- oder Schneidwerkzeug bei einer gesteigerten hohen Geschwindigkeit zu rotieren, wird bei dem in der
JP 2009-28512 A offenbarten medizinischen oder zahnmedizinischen Handteil die Zahl der Zähne des kleinen äußeren oder externen Getriebes oder Zahnrads so ausgelegt, dass sie deutlich geringer ist als diejenige des großen inneren oder internen Getriebes oder Zahnrads. Dies führt zu einer Steigerung des Schlupfes oder Zahnspiels der Getriebe oder Zahnräder, wodurch die Getriebegeräusche und der auf die Zähne einwirkende Stress gesteigert und damit die Haltbarkeit der Zähne reduziert werden.
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Der Getriebemechanismus oder Übertragungsmechanismus aus der
JP 2005-42883 A verwendet einen Planetengetriebemechanismus, welcher im Hinblick auf den mechanischen Aufbau kompliziert ausgebildet ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und insbesondere ein leicht zu handhabendes medizinisches oder zahnmedizinisches Handteil zu schaffen, welches ein Getriebe, Zahnrad oder Zahn mit einem gesteigerten Kontaktverhältnis und einer gesteigerten Zahnstärke aufweist, wodurch ein stabiler Eingriff zwischen den Getrieben oder Zahnrädern, eine gesteigerte Haltbarkeit oder Stabilität der Getriebe oder Zahnräder sowie eine erhöhte Rotationszahl für ein Abtragungs- oder Schneidwerkzeug gewährleistet werden können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zur Lösung der vorangehend genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein medizinisches oder zahnmedizinisches Handteil (medical or dental handpiece) mit einem abgewinkelten oder gegenwinkligen Griff (contra-angled grip) und mit einem Kopf, wobei der Kopf an einem distalen Ende des Griffes angebracht ist und wobei der Kopf ausgebildet ist, lösbar ein sich länglich erstreckendes Werkzeug zu haltern für eine Rotation um eine Längsachse davon, mit:
- ersten, zweiten und dritten Schäften oder Wellen (shafts), die zur Rotation um eine jeweilige Längsachse davon innerhalb einer inneren Kavität, die durch den Griff definiert wird, angebracht sind,
- einem ersten Getriebe- oder Zahnradmechanismus (gear mechanism) zum Übertragen einer Rotation von dem ersten Schaft oder von der ersten Welle zum zweiten Schaft oder zu der zweiten Welle und
- einem zweiten Getriebemechanismus zum Übertragen der Rotation vom zweiten Schaft oder von der zweiten Welle zu dem dritten Schaft oder zu der dritten Welle,
- wobei jeder der ersten und zweiten Getriebemechanismen ein inneres oder internes Zahnrad (internal gear) und ein äußeres oder externes Zahnrad (external gear) aufweisen, wobei das äußere oder externe Zahnrad mit dem inneren oder internen Zahnrad eingreift, und
- wobei das äußere oder externe Zahnrad im Wesentlichen eingeschlossen (enclosed) ist von oder innerhalb einer angenommen zylindrischen oder kreisförmigen Fläche (cylindrical plane), die sich entlang einer externen Umfangskante des inneren oder internen Zahnrads erstreckt.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der erste Getriebemechanismus einen ersten Achsenwinkel (axis angle) und der zweite Getriebemechanismus einen zweiten Achsenwinkel aufweisen und dass mindestens einer der ersten und zweiten Achsenwinkel ein stumpfer Winkel (obtuse angle) ist.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das innere oder interne Zahnrad definiert ist durch einen ersten Steigungs- oder Wälzkegel (pitch cone) mit einem ersten Kegelwinkel (cone angle), dass das äußere oder externe Zahnrad definiert ist durch einen zweiten Steigungs- oder Wälzkegel mit einem zweiten Kegelwinkel, wobei der zweite Kegelwinkel kleiner ist als der erste Kegelwinkel, dass die inneren oder internen und äußeren oder externen Zahnräder so angeordnet sind, dass Spitzen (tips) der ersten und zweiten Steigungs- oder Wälzkegel dieselbe Position einnehmen und dass der zweite Steigungs- oder Wälzkegel im oder vom ersten Steigungs- oder Wälzkegel einbeschrieben ist.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das innere oder interne Zahnrad mindestens eines der ersten und zweiten Getriebemechanismen Zahnflächenbereiche (tooth surface portions) aufweist, welche konkav erscheinen (appear concaved), wenn sie entlang allgemeiner Linien (general lines) des ersten Steigungs- oder Wälzkegels betrachtet werden.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass im ersten Getriebemechanismus das innere oder interne Zahnrad am ersten Schaft oder an der ersten Welle angebracht ist und das äußere oder externe Zahnrad am zweiten Schaft oder an der zweiten Welle angebracht ist und dass im zweiten Getriebemechanismus das innere oder interne Zahnrad am zweiten Schaft oder an der zweiten Welle angebracht ist und das äußere oder externe Zahnrad am dritten Schaft oder an der dritten Welle angebracht ist.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Kopf einen Rotor haltert, welcher rotierbar im Kopf angebracht ist, um das Werkzeug lösbar zu haltern, wobei der Rotor ein Rotorgetriebe oder Rotorzahnrad aufweist, welches einstückig oder einteilig mit dem Rotor ausgebildet ist, dass der dritte Schaft oder die dritte Welle ein weiteres Zahnrad aufweist, welches mit dem Rotorzahnrad eingreift, dass das Rotorzahnrad und das weitere Zahnrad den dritten Getriebemechanismus bilden und das Rotorzahnrad mehr Zähne aufweist als das weitere Zahnrad. Dabei sind die internen oder inneren und externen oder äußeren Zahnräder oder Getriebe so angeordnet, dass Spitzen der ersten und zweiten Steigungs- oder Wälzkegel dieselbe Position einnehmen und dass der zweite Steigungs- oder Wälzkegel vom ersten Steigungs- oder Wälzkegel einbeschrieben ist.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass mindestens einer der ersten bis dritten Schäfte oder eine der ersten bis dritten Wellen gebildet wird von einer Hohlröhre (hollow tube) zum Transportieren eines Fluids.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Stärke eines jeden Zahns der Getriebe oder Zahnräder der ersten und zweiten Getriebemechanismen gesteigert ausgebildet. Ebenso ist das Eingreifen der damit in Zusammenhang stehenden Zahnflächen verbessert, wodurch gewährleistet wird, dass Rotationskräfte in geeigneter Art und Weise vom Antriebszahnrad oder Antriebsgetriebe zum angetriebenen Zahnrad oder angetriebenen Getriebe übertragen wird. Schließlich wird durch die vorliegende Erfindung das Zahnradgeräusch oder Getriebegeräusch reduziert, die Haltbarkeit der Zahnradmechanismen oder Getriebemechanismen verbessert und es ermöglicht, dass die Zahnräder oder Getriebe mit einer verbesserten Stärke oder Haltbarkeit ausgelegt werden können.
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Der externe oder äußere Durchmesser des internen oder inneren Zahnrads oder Getriebes kann minimiert werden, vorausgesetzt, dass das externe oder äußere Getriebe oder Zahnrad mit dem inneren oder internen Getriebe oder Zahnrad eingreift, wodurch die äußere Größe des Griffes minimiert wird und im Ergebnis davon gewährleistet werden kann, dass das Handteil fest ergriffen werden kann und auch verhindert werden kann, dass der Griff den Patienten berührt, zum Beispiel im Zusammenhang mit einem jeweiligen Zahn oder jeweiligen Zähnen während der Behandlung.
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Die Rotation der Drehung des Behandlungswerkzeugs kann deutlich gesteigert werden durch die ersten und zweiten Zahnrad- oder Getriebemechanismen, wobei sie dann wiederum reduziert werden kann auf der Grundlage des dritten Zahnrad- oder Getriebemechanismus, wodurch die Höhe des Kopfes reduziert werden kann, während dieselbe Zahnstärke oder Zahndicke in Bezug auf die Getriebe oder Zahnräder beibehalten werden kann.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nunmehr besser verständlich auf der Grundlage der nachfolgenden Detailbeschreibung und der beigefügten Figuren.
- 1 ist eine seitliche vergrößerte Darstellung eines Handteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt einen Längsquerschnitt des Handteils aus 1.
- 3 ist ein Diagramm, welches den Eingriff oder ein Eingreifen eines Antriebszahnrads mit einem angetriebenen Zahnrad im ersten Getriebemechanismus zeigt.
- 4 ist ein Diagramm, welches den Eingriff oder ein Eingreifen eines Antriebszahnrads mit einem angetriebenen Zahnrad im zweiten Getriebemechanismus zeigt, wobei auch der Steigungs- oder Wälzkegelwinkel de Antriebszahnrads des zweiten Getriebemechanismus dargestellt ist.
- 5A, 5B sind Diagramme, welche Achsenwinkel des Antriebszahnrads und des angetriebenen Zahnrads des ersten Getriebemechanismus zeigen.
- 6A, 6B sind Diagramme, welche Zahnkonfigurationen des Antriebszahnrads und des angetriebenen Zahnrads im ersten Getriebemechanismus zeigt.
- 7 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen ersten Getriebemechanismus eines Handteils gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt, bei welcher eine Mittenachse des Antriebszahnrads parallel zu derjenigen des angetriebenen Zahnrads angeordnet ist.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die nachfolgenden Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen sind von ihrer Natur her exemplarisch und sollen in keiner Weise Beschränkungen der Erfindung, ihrer Anwendung oder Verwendungen beinhalten.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein medizinisches oder zahnmedizinisches Handteil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Obwohl verschiedene Formulierungen verwendet werden und werden können, welche bestimmte Richtungen beschreiben oder bezeichnen, zum Beispiel „distal“ und „proximal“, werden bei der Verwendung dieser Beschreibungen zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung damit keine technischen Beschränkungen bei der vorliegenden Erfindung beabsichtigt.
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GRUNDSÄTZLICHER AUFBAU
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ist ein medizinisches oder zahnmedizinisches Handteil (medical or dental handpiece; nachfolgend einfach als „Handteil“ bezeichnet) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses wird im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Es handelt sich dabei um ein gewinkeltes, gegenwinklig ausgebildetes oder abgewinkeltes Handteil (contra-angled handpiece). Das Handteil 1 weist einen Kopf 2 und einen Griff 3 auf, welche auf der linken bzw. auf der rechten Seite der Zeichnungen jeweils dargestellt sind. Der Kopf 2 ist so aufgebaut, dass er verschiedenartige Abtragungs-, Bohr- oder Schneidwerkzeuge 50 (cutting tool) lösbar im Kopf 2 aufnehmen und befestigen kann. Der Griff 3, welcher von einem medizinischen oder zahnmedizinischen Operateur oder Benutzer des Handteils ergriffen wird (zum Beispiel von einem Zahnarzt oder einem Zahnhygieniker), ist abgewinkelt, gewinkelt oder gegenwinklig ausgebildet und besitzt einen proximalen externen oder äußeren Zylinder 4 (proximal distal cylinder) und einen distalen externen oder äußeren Zylinder 5 (distal external cylinder), welcher mit dem distalen Ende des proximalen externen oder äußeren Zylinders 4 verbunden ist. Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, ist die zentrale Achse oder Mittenachse 6 (central axis) des proximalen externen oder äußeren Zylinders 4 so angeordnet, dass sie die zentrale oder Mittenachse 8 des distalen externen oder äußeren Zylinders 5 in einem bestimmten Winkel schneidet. Der Winkel α1, welcher ein Ergänzungswinkel (supplemental angle) ist und definiert ist durch die erweiterte Linie der proximalen zentralen oder Mittenachse 6, die durch den Schnitt läuft oder passiert, und durch die distale zentrale oder Mittenachse 8, die vom Schnitt auf den Kopfbereich des Handteils zu verläuft, liegt im Bereich von 90 Grad bis 180 Grad. Ein Winkel α2, der definiert wird durch die distale zentrale oder Mittenachse 8 und die zentrale oder Mittenachse 9 des Kopfes 2 (welche übereinstimmt oder koinzidiert mit der zentralen oder Mittenachse des Abtragungs-, Bohr- oder Schneidwerkzeugs 50), besitzt einen Wert von etwa 90 Grad.
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Der Kopf 2 besitzt ein hohlzylindrisches Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 weist oben liegende Öffnung auf, welche durch eine lösbare Kappe 11 verschlossen ist oder wird. Das Gehäuse 10 nimmt einen Rotor 12 mit einem Spann- oder Futtermechanismus (chuck mechanism) zum Spannen oder Haltern des Abtragungs-, Bohr- oder Schneidwerkzeugs 50 entlang der zentralen oder Mittenachse 9 des Kopfes 2 auf. Des Weiteren sind Lager 13 und 14 vorgesehen zum rotierbaren Haltern des Rotors 12. Der Rotor 12, der nach Art eines Zylinders aufgebaut sein kann oder ist, besitzt ein Rotorgetriebe oder Rotorzahnrad 15 (rotor gear), welches gebildet wird von einem Kegelgetriebe oder Kegelrad (bevel gear), welches einteilig oder einstückig an dessen unterer äußerer Umfangs- oder Peripheriefläche ausgebildet ist und eine Anzahl von Zähnen aufweist, die ihrerseits kreisförmig um die zentrale Achse 9 herum angeordnet sind.
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Der Kopf 2 besitzt einen Verbindungsbereich 16 (connecting portion), der einstückig mit dem Gehäuse 10 ausgebildet ist und sich auf das distale Ende des Handteils zu erstreckt, an welchem der Griff 3 lösbar verbunden ist. Wie in der Figur dargestellt ist, sind der Verbindungsbereich 16 und der Griff 3 so ausgebildet, dass sie Hohlzylinder bilden. Der Verbindungsbereich 16 besitzt einen Hohlraum 17 oder eine Kavität 17, die sich entlang der distalen zentralen oder Mittenachse 8 erstreckt. Der Griff 3 besitzt Hohlelemente (hollow members), das heißt einen proximalen externen oder äußeren Hohlbereich oder Hohlabschnitt (proximal external hollow portion) und einen distalen externen oder äußeren Hohlbereich oder Hohlabschnitt 5 (distal external hollow portion). Das distale Ende des distalen externen oder äußeren Hohlbereichs ist lösbar verbunden mit dem proximalen Ende des Verbindungsbereichs oder Verbindungsabschnitts 16, sodass Kavitäten 20, 26 oder Hohlräume 20, 26 der distalen und proximalen Hohlelemente mit der Kavität 17 oder dem Hohlraum 17 des Verbindungsbereichs 16 zusammenwirken, um einen Raum zum Aufnehmen eines Rotationsübertragemechanismus oder Rotationsgetriebemechanismus (rotation transmission mechanism) zu definieren, welcher nachfolgend beschrieben wird.
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ROTATIONSÜBERTRAGUNGS-/-GETRIEBEMECHANISMUS
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Der Rotationsübertragungsmechanismus oder Rotationsgetriebemechanismus (rotation transmission mechanism) besitzt drei, nämlich erste bis dritte Rotationsübertragungs-/Getriebeeinhelten 100, 200 und 300 (rotation transmission unit). Gemäß der Ausführungsform die hier dargestellt ist, sind die ersten und zweiten Rotationsgetriebeeinheiten 100 und 200 mittels zylindrischer Positionsmittel oder -einrichtungen 23 fest innerhalb der jeweiligen Kavitäten oder Hohlräume 20 und 26, die in den proximalen und distalen externen oder äußeren Zylinderbereichen 4 und 5 ausgebildet sind, angebracht. Das Positionierungsmittel 23 oder die Positionierungseinrichtung wird gebildet von distalen und proximalen zylindrischen Positionierungselementen 24 und 25. Vorzugsweise sind die Komponenten des Rotationsübertragungsmechanismus oder Rotationsgetriebemechanismus gebildet aus oder von einem Hochintensitäts- und hoch gehärteten martensitischen rostfreiem Stahl (high intensity and high hardness martensite stainless steel), zum Beispiel aus SUS 420J2 oder SUS440C.
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ERSTE ROTATIONSÜBERTRAGUNGS-/GETRIEBEEINHEIT 100
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Die erste Rotationsübertragungs-/Getriebeeinheit 100 besitzt ein erstes Rotationselement 101 oder Rotationsachsenelement 101. Das erste Rotationsachsenelement 101 besitzt eine erste Welle oder einen ersten Schaft 102, der entlang der proximalen zentralen oder Mittenachse des Griffes 3 angeordnet ist. Der erste Schaft 102 oder die erste Welle 102 besitzt zwei Hohlwellenelemente oder Hohlschaftelemente, das heißt ein proximales Schaftelement 103 oder ein proximales Wellenelement 103 sowie ein distales Schaftelement 104 oder ein distales Wellenelement 104, welches extern oder außen am distalen Ende des proximalen Schaftelements 103 oder Wellenelements 103 angebracht ist. Das distale Schaftelement 104 oder Wellenelement 4 wird getragen oder gehaltert zur Rotation von einem Lager 105, welches im Hohlraum oder der Kavität 26 des distalen Positionierungselements 24 gesichert ist. Das proximale Schaftelement 103 oder Wellenelement 103 ist so in das distale Schaftelement 104 oder Wellenelement 104 eingepasst, dass das proximale Schaftelement 103 oder Wellenelement 103 nicht in der Lage ist, um die zentrale Achse oder Mittenachse 6 zu rotieren, wohl aber in der Lage, sich in Achsenrichtung relativ zum distalen Schaftelement 104 oder Wellenelement zu bewegen. Wie in 2 dargestellt ist, besitzt dabei gemäß dieser Ausführungsform das distale Schaftelement 104 oder distale Wellenelement 104 ein Durchgangsloch 106 zum Aufnehmen einer Kugel 107, welche mit einer entsprechenden und assoziierten Ausnehmung 108 oder Achs- oder Axialausnehmung 108 (thrust groove) eingreift, wobei die Ausnehmung im externen oder äußeren Umfangsbereich oder der Peripherie des proximalen Schaftelements 103 oder Wellenelements 103 ausgebildet ist und sich in axialer Richtung erstreckt. Eine Schraubenfeder 109 ist am Außenbereich oder der Peripherie des distalen Schaftelements 104 oder Wellenelements 4 derart angebracht, sodass deren distales Ende sich gegen das Lager 105 an dessen distalen Ende abstützt und dessen proximales Ende sich gegen periphere Vorsprünge oder Umfangsvorsprünge 110 des proximalen Schaftelements 104 oder Wellenelements 104 abstützt, wobei im Ergebnis davon das proximale Schaftelement 103 oder Wellenelement 103 relativ zum distalen Schaftelement 104 oder Wellenelement 104 distal gezwungen oder mit Kraft beaufschlagt wird.
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Das distale Ende des distalen Schaftelements 104 oder Wellenelements 104 besitzt einen ersten Flansch 111, der sich radial auswärts erstreckt, einen zweiten Flansch 112, der sich distal von einer peripheren oder Umfangskante des ersten Flansches 111 erstreckt, und ein internes oder inneres Zahnrad oder Antriebsrad 113, welches am proximalen Ende des zweiten Flansches 112 ausgebildet ist. Wie dies im Detail in 3 dargestellt ist, besitzt das Antriebsrad oder Antriebszahnrad 113 eine Anzahl von Zähnen 114, die in regulären oder gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Details des Antriebsrads oder Antriebszahnrads 113, insbesondere im Zusammenhang mit dem Aufbau der Zähne 114, werden nachfolgend beschrieben.
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ZWEITE ROTATIONSÜBERTRAGUNGS-/GETRIEBEEINHEIT 200
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Die zweite Rotationsübertragungs-/Getriebeeinheit 200 besitzt ein zweites Rotationselement 201, welches von einer Hohlröhre gebildet wird. Das zweite Rotationselement 201 wird gelagert oder gehaltert für die Rotation innerhalb der distalen Kavität 27 des Kopfpositionierungselements 24, und zwar mittels distaler und proximaler Lager 202 und 203. Wie dargestellt ist, sind die proximalen und distalen Hohlräume oder Kavitäten 26 und 27 im Kopfpositionierungselement 24 so ausgebildet, dass deren zentrale oder Mittenachsen einander mit einem bestimmten Winkel α3 in einer Ebene schneiden, das heißt im Querschnitt, der in 2 dargestellt ist. Das proximale Ende des zweiten Rotationselements 201 vergrößert sich radial auswärts, um einen Bereich 204 mit einem vergrößerten Durchmesser zu bilden, welcher an seiner Umfangsfläche oder Umfangsoberfläche ein Zahnrad oder Kegelrad 205 (pinion gear) aufweist, welches von einer Anzahl externer oder äußerer Zähne gebildet wird. Auch das distale Ende vergrößert sich radial auswärts, um einen Bereich 206 mit einem vergrößerten Durchmesser zu bilden, welcher ein Kegelrad (bevel gear) oder Übertragungszwischenzahnrad 207 (intermediate drive gear) an seinem distalen Ende trägt. Wie in 3 dargestellt ist, besitzt das Kegelrad 205 eine Anzahl von Zähnen 208, die daran in regulären oder gleichmäßigen Abständen um die distale zentrale oder Mittenachse 7 derart angeordnet sind, dass jeder Zahn 208 mit einem zugeordneten oder assoziierten Zahn 114 des Antriebszahnrads 113 eingreift. Wie ebenfalls in 4 dargestellt ist, besitzt das Antriebszwischenzahnrad 207 eine Anzahl von Zähnen 209, die daran in regulären oder gleichmäßigen Abständen um die distale zentrale Mittenachse 7 herum angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist eine Schraubenfeder 210 zwischen den distalen und proximalen Lagern 202 bzw. 203 angeordnet, sodass die Lager 202 und 203 gegen das distale Positionierungselement 24 positioniert sind.
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DRITTE ROTATIONSÜBERTRAGUNGS-/GETRIEBEEINHEIT 300
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Die dritte Rotationsübertragungs-/Getriebeeinheit 300 weist ein drittes Rotationselement 301 auf, welches von einer Hohlröhre gebildet wird. Das dritte Rotationselement 301 ist in der Kavität oder dem Hohlraum 17 aufgenommen, wobei dessen Achse an der distalen zentralen oder Mittenachse 8 angeordnet ist und für die Rotation um die distale zentrale oder Mittenachse 8 gelagert oder gehaltert wird, und zwar mittels der distalen und proximalen Lager 302 bzw. 303. Das dritte Rotationselement 301 hat in Bezug auf den Durchmesser vergrößerte proximale und distale Endbereiche 304 bzw. 306. die vergrößerten Bereiche 304 und 306 besitzen Zähne, das heißt ein Antriebszwischenzahnrad 305 bzw. ein Frontzahnrad 307, die an Umfangsbereichen davon jeweils ausgebildet sind. Wie in 4 dargestellt ist, besitzt das Antriebszwischenzahnrad 305 eine Anzahl von Zähnen 308, die in regulären oder gleichmäßigen Abständen auf einem Kreis angeordnet sind, welcher sich um die distale zentrale oder Mittenachse 8 derart erstreckt, dass die Zähne 308 mit den Zähnen 209 des Antriebszwischenzahnrads 207 eingreifen. Wie in 2 dargestellt ist, besitzt das Frontzahnrad 307 eine Anzahl von Zähnen 309, die in regulären oder gleichmäßigen Abständen auf einem Kreis angeordnet sind, welcher sich um die distale zentrale oder Mittenachse 8 derart erstreckt, dass die Zähne 309 mit dem Rotorzahnrad 15 eingreifen. Bei dieser Ausführungsform ist eine Schraubenfeder 310 zwischen den distalen und proximalen Lagern 302 bzw. 303 angeordnet, um die Lager 302 und 303 gegen den Kopfverbindungsbereich 16 zu zwingen und dadurch zu positionieren.
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ZUSAMMENBAU
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Nachfolgend wird der Zusammenbau des Handteils 1 und insbesondere der Zusammenbau der ersten bis dritten Rotationsübertragungs-/Getriebeeinheiten 100, 200 bzw. 300 beschrieben. Beim Zusammenbau und vor dem Verbinden des Kopfes 2 und des Griffes 3 wird die dritte Rotationseinheit 300 mit dem Kopf 3 und die ersten und zweiten Rotationsübertragungs-/Getriebeeinheiten 100 und 200 mit dem Griff 3 montiert.
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Wie im Zusammenhang mit 2 dargestellt ist, besitzt bei dieser Ausführungsform der Verbindungsbereich 16 des Kopfes 2 einen distalen Verbindungsblock 30, der einstückig mit dem Gehäuse 10 ausgebildet ist. Des weiteren ist ein proximaler Verbindungsbereich 41 ausgebildet und mit dem proximalen Ende des distalen Verbindungsbereichs 30 verbunden. Das dritte Rotationselement 301 besitzt eine Hohlwelle 311 oder einen Hohlschaft 311 und Getriebeelemente oder Zahnradelemente, die lösbar mit den proximalen und distalen Enden der Hohlwelle 311 oder des Hohlschafts 311 verbunden sind. Die Getriebeelemente oder Zahnradelemente sind mit dem Antriebszwischenzahnrad 305 bzw. dem Frontzahnrad 307 ausgebildet. Entsprechend wird beim Zusammenbau die Hohlwelle 311 oder der Hohlschaft 311 im Hohlraum oder der Kavität 17 des proximalen Verbindungsbereichs 31 beispielsweise positioniert. Nachfolgend wird dann das proximale Lager 303 extern oder außen angebracht am proximalen Bereich des Hohlschafts 311 oder der Hohlwelle 311. Dann wird daran das Antriebszwischenzahnrad 305 gesichert. Auch werden die Schraubenfeder 310 und das distale Lager 302 außen oder extern am distalen Bereich des Hohlschafts 311 oder der Hohlwelle 311 angebracht. Dann wird daran das Frontzahnrad 307 gesichert. Des Weiteren wird der proximale Verbindungsbereich 31, welcher das dritte Rotationselement 301 haltert, am distalen Verbindungsbereich 30 verbunden. Das Frontzahnrad 307 greift mit dem Rotorzahnrad 15 des Kopfes 2 ein.
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Die ersten und zweiten Rotationsübertragungs-/Getriebeeinheiten 100 und 200 werden gegen den Positionierungsbereich 23 positioniert, bevor sie im Griff 3 montiert werden. Zu diesem Zweck besitzt das zweite Rotationselement 201 der zweiten Rotattonsübertragurigs-/Getriebeeinheit 200 einen Hohlschaft oder eine Hohlwelle 211. Der Hohlschaft oder die Hohlwelle 211 trägt das Antriebszwischenzahnrad 207, das mit diesem einstückig an seinem distalen Ende ausgebildet ist, sowie ein Zahnrad- oder Getriebeelement, welches lösbar an seinem proximalen Ende und einstückig mit dem Kegelrad 205 ausgebildet ist. Daher werden beim Zusammenbau das proximale Lager 203, die Schraubenfeder 210 und das distale Lager 211 nacheinander oder in Serie in die distale Kavität 720 des Positonierelements 24 von dessen distaler Endöffnung aus eingeführt. Dann wird der Hohlschaft 211 oder die Hohlwelle 211 ohne Tragen des Kegelrads 205 in die Kavität 27 eingeführt. Die eingeführten Elemente werden dann fixiert. Nachfolgend wird das Getriebeelement oder Zahnradelement mit dem einstückig ausgebildeten Kegelrad 205 am proximalen Ende des Hohlschafts 211 oder der Hohlwelle 211, welche sich von der proximalen Öffnung der Kavität 27 des Positionierelements 24 erstreckt, gesichert.
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Für die Rotationsübertragungs-/Getriebeeinheit 100 wird das distale Schaftelement 204 oder Wellenelement 204 innerhalb der proximalen Kavität 26 des distalen Positionierelements 24 positioniert und das Antriebszahnrad 113 des ersten Rotationselements 101 mit dem Kegelrad 205 des zweiten Rotationselements 201 durch das Positionierelement 24 in Position gehalten in Eingriff gebracht. Dann wird das Lager 105 am distalen Schaftelement 104 oder Wellenelement 104 montiert und das Rotationselement 101 rotierbar positioniert. Das Positionieren des distalen Schaftelements 104 oder Wellenelements 104 des ersten Rotationselements 101 in Bezug auf das distale Positionierelement 24 kann vor dem Positionieren des zweiten Rotationselements 201 in Bezug auf distale Positionierelement 24 erfolgen.
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Nachfolgend wird das distale Ende des proximalen Schaftelements 103 oder Wellenelements 103, welches um sich herum die Schraubenfeder 109 lagert, in das proximale Ende des distalen Schaftelements 104 oder Wellenelements 104 eingeführt, sodass das proximale Schaftelement 103 oder proximale Wellenelement 103 mit dem distalen Schaftelement 104 oder Wellenelement 104 rotieren kann, und sich in axialer Richtung relativ zum distalen Schaftelement 104 oder Wellenelement 104 bewegt. Schließlich wird das distale Positionierelement 25 mit dem proximalen Ende des distalen Positionierelements 24 verbunden.
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Das Positionierelement 23, an welchem die ersten und zweiten Rotationsübertragungs-/Getriebeeinheiten 100 bzw. 200 angebracht oder montiert wurden, wird in den distalen externen oder äußeren Zylinder 5 eingeführt, und zwar von dessen proximaler Endöffnung aus, und dort positioniert. Dann wird der proximale externe oder äußere Zylinder 4 mit dem proximalen Ende des distalen externen oder äußeren Zylinders 5 verbunden, um dadurch den Griff 3 zu vervollständigen.
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Der auf diese Art und Weise zusammengebaute Griff 3 wird mit dem proximalen Ende des distalen Verbindungsbereich 16 so verbunden, dass das Antriebszwischenrad 207 am proximalen Ende des zweiten Rotationselements 201 in Eingriff steht mit dem Antriebszwischenzahnrad 305, welches am proximalen Ende des dritten Rotationselements 301 positioniert ist.
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Im Betrieb wird eine Antriebseinheit mit einem darin vorgesehenen Motor (nicht dargestellt) mit dem proximalen Ende des Handteils gemäß dem in 1 dargestellten Pfeil verbunden. Es wird dabei eine Antriebswelle oder ein Antriebsschaft des Motors antriebsmäßig mit dem proximalen Schaftelement 103 oder Wellenelement 103 des ersten Rotationselements 101 verbunden. In diesem Zustand wird das proximale Wellenelement 103 oder Schaftelement 103 proximal durch die Schaubenfeder 109 mit Kraft beaufschlagt oder gezwungen und dadurch in sicherer Art und Weise mit der Antriebswelle oder dem Antriebsschaft des Motors verbunden. Dies ermöglicht, dass die Rotation des Antriebsmotors über die ersten, zweiten und dritten Rotationselemente 101, 201 bzw. 301 zum Rotor 12 übertragen wird, der dann das Abtragungs-, Schneid- oder Bohrwerkzeug 50 rotiert, welches im Rotor 12 aufgenommen und befestigt ist.
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Das Verhältnis der Rotationszahl des Abtragungs-, Schneid- oder Bohrwerkzeugs 50 zu derjenigen des Motors hängt ab von der Anzahl der Zähne der Getriebe oder der Zahnräder, welche den Getriebemechanismus oder Zahnradmechanismus bilden. Bei dieser Ausführungsform wird der Zahnradmechanismus oder Getriebemechanismus gebildet vom Antriebszahnrad 113 mit 23 Zähnen, dem Kegelrad 205 mit 5 Zähnen, dem Antriebszwischenzahnrad 207 mit 11 Zähnen, dem Antriebszwischenzahnrad 305 mit 8 Zähnen, dem Frontzahnrad 307 mit 11 Zähnen und dem Rotorzahnrad 15 mit 12 Zähnen. Diese Anordnung führt dazu, dass die Rotation des Motors 12 verstärkt oder gesteigert wird durch das erste Zahnradpaar 1000, welches gebildet wird von den paarweise auftretenden Antriebs- und Kegelrädern 113 bzw. 205 zum Übertragen von Rotation vom ersten Rotationselement 101 zum zweiten Rotationselement 201, ferner beim zweiten Zahnradpaar 2000, welches gebildet wird von den paarweise auftretenden Antriebszwischenzahnrädern 207 und 305 zum Übertragen von Rotation vom zweiten Rotationselement 201 zum dritten Rotationselement 301, und schließlich vermindert durch das dritte Zahnradpaar 3000, welches gebildet wird von den paarweise auftretenden Front- und Rotorzahnrädern 307 bzw. 15 zum Übertragen von Rotationen vom zweiten Rotationselement 201 zum dritten Rotationselement 301, wodurch sich schließlich in Kombination ergibt, dass die Rotation des Motors insgesamt um einen Faktor 4,15 gesteigert wird. Wenn zum Beispiel die Rotation des Motors 40.000 Upm (rpm : Umdrehungen pro Minute) beträgt wird diese auf 132.000 Upm beim ersten Zahnradpaar 1000 und weiter auf 185.000 Upm beim zweiten Zahnradpaar 2000 erhöht und dann aber schließlich auf 166.000 Upm in Bezug auf das dritte Zahnradpaar 3000 reduziert. Wie oben beschrieben wurde, wird die Rotationszahl beim dritten Zahnradpaar 3000 reduziert, wodurch die mechanische Last, die auf die Front- und Rotorzahnräder 307 bzw. 15 im dritten Zahnradpaar 3000 wirkt, ebenfalls vermindert wird und im Ergebnis davon die Haltbarkeit des dritten Zahnradpaars 3000 gesteigert wird. Auch kann ein kleineres Zahnrad oder Getriebe für das Frontzahnrad 307 verwendet werden, wodurch sich die Höhe S des Kopfes 2 reduzieren lässt, während die Stärke der Zähne des Zahnrads oder des Getriebes erhalten bleibt, wodurch sich schließlich die Möglichkeit ergibt, dass das Abtragungs-, Schneid- oder Bohrwerkzeug 50 des Handteils einen einfachen Zugang zu den hinteren Zähnen beim Vorgang des Abtragens erhält.
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Zusätzlich kann das Handteil 1 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Luftausstoßdüse 40 an einer Bodenwand des Gehäuses 10 des Kopfes 2 aufweisen, und zwar gegenüberliegend dem distalen Ende des Abtragungswerkzeugs 50, nämlich zum Ausstoßen von Luft auf das distale Ende des Abtragungswerkzeugs 50 zu. Die Luft kann zur Düse mittels der internen Kavität und des internen Hohlraums transportiert werden, welche im Handteil 1 definiert ist. Alternativ dazu kann, wenn die ersten bis dritten Rotationselemente 101, 201 bzw. 301 aus Hohlröhren gebildet sind, die jeweilige interne Kavität der jeweiligen Hohlröhre verwendet werden, zumindest teilweise, um als Luftzuführpassage zu dienen. Die internen Kavitäten der ersten bis dritten Rotationselemente 101, 201 bzw. 301 können auch als Zuführpassage für ein flüssiges Agens, zum Beispiel zum Reinigen des Handteils 1, verwendet werden. Zusätzlich kann ein Lichtleiter 41 im Handteil 1 zum Beleuchten des distalen Endes des Abtragungswerkzeugs 50 vorgesehen sein.
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ERSTE EIGENSCHAFT DES ZAHNRAD-/GETRIEBEMECHANISMUS
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Eine Eigenschaft der ersten und zweiten Zahnradpaare 1000 und 2000 wird nachfolgend beschrieben. Unter Bezugnahme auf 3 wird angenommen, dass eine zylindrische Fläche 1001 (cylindrical) vorliegt, die sich um die zentrale oder Mittenachse 6 des ersten Rotationselements 101 und entlang einer externen Peripherie oder eines äußeren Umfangs des Antriebszahnrads 113 erstreckt. Dabei ist sind die Zähne 208 des Kegelrads 205 im Wesentlichen innerhalb der zylindrischen Fläche 101 eingeschlossen. Dabei bedeutet die Eigenschaft „im Wesentlichen“ nicht nur, dass die Zähne 208 vollständig innerhalb der zylindrischen Fläche 1001 eingeschlossen sind, sondern auch, dass nur ein Teil der Zähne 208 außerhalb der kreisförmigen oder zylindrischen Fläche 1001 (circular plane) angeordnet ist.
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Es wird ebenfalls angenommen, dass eine zylindrische Fläche 2001 vorliegt, die sich um die zentrale Achse 6 des zweiten Rotationselements 201 entlang der Peripherie oder des Umfangs des Antriebszwischenzahnrads 207 erstreckt. Dabei sind die Zähne 308 des Antriebszwischenzahnrads 305 im Wesentlichen innerhalb der zylindrischen Fläche 2001 eingeschlossen. Dabei bedeutet die Bezeichnung „im Wesentlichen“ nicht nur, dass die Zähne 308 vollständig innerhalb der zylindrischen Fläche 2001 eingeschlossen sind, sondern auch dass nur ein Teil der Zähne 308 außerhalb der zylindrischen oder kreisförmigen Fläche 2001 vorliegt.
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Bei dieser Anordnung der ersten und zweiten Zahnradpaare 1000 und 2000 ermöglicht der Hohlraum oder die Kavität, welche definiert wird im Griffbereich, welcher die Zahnradpaare 1000 oder 2000 umfasst, minimiert wird- Dies ermöglicht auch, dass der Griff 3 minimiert wird, um zu verhindern, dass der Griff in Kontakt gerät mit den Patienten, insbesondere mit dessen Zähnen und während der Behandlung.
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ZWEITE EIGENSCHAFT DES ZAHNRAD-/GETRIEBEMECHANISMUS
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Eine zweite Eigenschaft des ersten Zahnrad-/ Getriebepaars 1000 wird nachfolgend beschrieben. Unter Bezugnahme auf die 5 wird gezeigt, dass ein erster Steigungskegel oder Wälzkegel 120 des Antriebszahnrads 113 des ersten Zahnradpaars 1000 eine spitze 121 aufweist, die auf der distalen Seite des Antriebszahnrads 112 angeordnet ist sowie auf einer zentralen oder Mittenachse 6 des ersten Rotationselements 101. Des Weiteren ist dargestellt, dass ein zweiter Steigungskegel oder Wälzkegel 220 (second pitch cone) des Kegelrads 205 (pinion gear) des ersten Zahnradpaars 1000 eine Spitze 221 aufweist, die an derselben Position oder Stelle wie die Spitze 121 des ersten Steigungskegels oder Wälzkegels 120 und auf der zentralen oder Mittenachse 6. Des Weiteren sind die ersten und zweiten Steigungskegel oder Wälzkegel 120 und 220 so angeordnet, dass der zweite Steigungskegel oder Wälzkegel 220 im ersten Steigungskegel oder Wälzkegel 120 einbeschrieben ist und dass auch der kreisförmige Bodenkantenbereich 222 des zweiten Steigungskegels oder Wälzkegels 220 in der ersten kreisförmigen Bodenkante 122 des ersten Steigungskegels oder Wälzkegels 120 einbeschrieben ist. Die Zahnflächen oder Flanken der Antriebs- und Kegelräder 113 bzw. 205 und insbesondere die Zahnoberflächenbereiche, die beiden Kegel- und Antriebsrädern 105 und 113 jeweils eingreifen, werden an den Ebenen oder Flächen ausgebildet, die sich von den Spitzen 121 und 221 erstrecken. Dabei sind dann die zwei Zahnräder, die das erste Zahnradpaar bilden, das heißt das Antriebsrad 113 und das Kegelrad 205, miteinander gut in Eingriff gebracht, wodurch gewährleistet wird, dass die Rotationskraft in effizienter Art und Weise vom Antriebszahnrad 113 zum Kegelrad 205 übertragen werden kann.
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Die Kreuzungswinkel, das heißt der Achsenwinkel α3, zwischen den zentralen Achsen oder Mittenachsen 6 und 7 der ersten und zweiten Rotationselemente 101 und 201 (siehe 5B) wird so gewählt, dass er einem stumpfen Winkel entspricht und einen Wert im Bereich von 90 und 180 Grad besitzt. Bei der Ausführungsform wie hier dargestellt ist, ist der Achsenwinkel α3 auf einen Wert von 170 Grad eingestellt. Wie ebenfalls dargestellt ist, ist der Achsenwinkel α3 der Ergänzungswinkel einer Differenz zwischen den Steigungskegelwinkel oder Wälzkegelwinkeln δ1 und δ2, das heißt 180°-(δ1-δ2).
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DRITTE EIGENSCHAFT DES ZAHNRAD-/GETRIEBEMECHANISMUS
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Wie in 4 dargestellt ist, besitzt der dritte Steigungskegel oder Wälzkegel 230 eines Antriebszwischenzahnrads 207 des zweiten Zahnradpaars 2000 eine Spitze 231, die auf der zentralen oder Mittenachse 6 des zweiten Rotationselements 201 liegt, nämlich auf der proximalen Seite des Antriebszwischenzahnrads 207. Der vierte Steigungskegel oder Wälzkegel 330 des anderen Antriebszwischenzahnrads 305 des zweiten Zahnradpaars 2000 besitzt ebenfalls eine Spitze 331, die an derselben Stelle oder demselben Punkt angeordnet ist, wie diejenige des dritten Stelgungskegels oder Wälzkegels 230, und zwar auch auf derselben zentralen oder Mittenachse 7. Des Weiteren ist der vierte Steigungskegel oder Wälzkegel 330 im dritten Steigungskegel oder Wälzkegel 230 einbeschrieben. Darüber hinaus ist die kreisförmige Bodenkante 332 des vierten Steigungskegels oder Wälzkegels 330 einbeschrieben in der kreisförmigen Bodenkante 232 des dritten Steigungskegels oder Wälzkegels 230. Die Zahnflächen der Antriebszwischenzahnräder 207 und 305 und insbesondere die Zahnflächenbereiche eines Zahnrads, welches mit denjenigen des anderen Zahnrads eingreifen, sind auf Ebenen angeordnet, die sich von den Spitzen 231 bzw. 331 aus erstrecken. Dies ermöglicht, dass die Zahnflächen der Antriebszwischenzahnräder 207 und 305 miteinander in geeigneten Eingriff geraten, sodass die Rotationskraft vom Antriebszwischenzahnrad 207 zum anderen Antriebszwischenzahnrad 305 in effektiver Art und Weise übertragen werden kann.
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Der Kreuzungswinkel, das heißt der Achsenwinkel α4 zwischen den zentralen oder Mittenachsen 7 und 8 der zweiten und dritten Rotationselemente 201 und 301 ist so gewählt, dass er einem stumpfen Winkel entspricht und einen Wert im Bereich von 90 bis 180 Grad aufweist. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform hat der Achsenwinkel α4 einen Wert von etwa 160 Grad. In ähnlicher Art und Weise wie beim Achsenwinkel α3 ist der Achsenwinkel α4 ein Ergänzungswinkel zur Differenz zwischen den Steigungskegelwinkeln oder Wälzkegelwinkeln δ3 und δ4, d.h. 180°-(δ3-δ4). Obwohl bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform jeder der Kreuzungs- oder Achsenwinkel α3 zwischen den zentralen oder Mittenachsen 6 und 7 der ersten und zweiten Rotationselemente 101 bzw. 201 des ersten Zahnradpaars 1000 und der Kreuzungswinkel oder Achsenwinkel α4 zwischen den zentralen oder Mittenachsen 7 und 8 der zweiten und dritten Rotationselemente 201 und 301 des zweiten Zahnradpaars 2000 auf einen Wert eines stumpfen Winkels im Bereich von 90 bis 180 Grad gewählt ist, ist es ausreichend, dass nur einer der beiden Achsenwinkel der ersten und zweiten Getriebepaare 1000 und 2000 auf einen Wert für einen stumpfen Winkel im Bereich vom 90 bis 180 Grad eingestellt ist.
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VIERTE EIGENSCHAFT DES ZAHNRAD-/GETRIEBEMECHANISMUS
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Die 6A und 6B zeigen das Antriebszahnrad 13 des ersten Zahnradpaars 1000. Insbesondere zeigt die 6B die Zähne 114 des Antriebszahnrads, und zwar betrachtet von der distalen Seite aus und entlang der Kegelerzeugungslinien 124 des Steigungskegels oder Wälzkegels 120. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, sind die Zahnoberflächen oder Zahnflächen 125 des Antriebszahnrads 113, welches mit dem Kegelrad 205 eingreift oder kämmt, insbesondere also die Zahnoberflächenbereiche, die sich von den Wurzeln oder Basen 126 zu den Spitzen 127 im Querschnitt entlang der Linie VI-VI in 6A und senkrecht zu den allgemeinen Kegellinien 124 des Steigungskegels oder Wälzkegels 120 erstrecken, einwärts konkav ausgebildet. Im Gegensatz dazu und ähnlich wie bei herkömmlichen Getrieben oder Zahnrädern, sind die Zahnoberflächen des Kegelrads 205, welches mit dem Antriebszahnrad 113 eingreift oder kämmt, konvex auswärts ausgebildet. Alternativ dazu können die konvex ausgebildeten Zahnflächen oder Zahnoberflächen ein involutes Profil (involute profile) oder ein Evolventenprofil aufweisen.
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Obwohl dies nicht dargestellt ist, verwenden das zweite und/oder das dritte Zahnradpaar 2000 bzw. 3000 bei den jeweiligen Antriebszahnrädern auswärts konvex ausgebildete Profile für die jeweiligen Zahnflächen oder Zahnoberflächen. Das jeweilige Antriebszahnrad davon verwendet komplementär inwärts konkav ausgebildete Profile für die jeweiligen Zahnflächen oder Zahnoberflächen. Des Weiteren können die konvex ausgebildeten Zahnflächen oder Zahnoberflächen des angetriebenen Zahnrads involut (involuted) oder als Evolvente ausgebildet sein.
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Bei Zahnrädern mit konkav ausgebildeten Zahnflächen oder Zahnoberflächen und mit planaren Zahnflächen oder Zahnoberflächen (das heißt bei nicht konvexen und nicht konkaven Zahnflächen oder Zahnoberflächen), konnten maximale Scherspannungen (Von-Mises-Maximal-Scherspannung: von Mises maximum shear stress) unter Verwendung von finiten Elementenverfahren berechnet werden, wie sie jedem Zahn beim Eingreifen mit dem Zahnrad mit konvexen Zahnflächen aufgeprägt werden. Das Ergebnis zeigt, dass die maximale Scherspannung, die planaren Zahnflächen aufgeprägt wird, etwa das 1,2-fache derjenigen beträgt, die einer konkav ausgeprägten Zahnfläche aufgeprägt wird. Dies bedeutet, dass ein konkav ausgebildete Zahnfläche für das Antriebszahnrad die Lebensdauer des jeweiligen Zahnrads steigert.
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Obwohl bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform die zentralen Achsen oder Mittenachsen der jeweiligen Zahnräder der ersten und zweiten Zahnradpaare sich einander überschnitten, können auch Paare innerer und äußerer Stirnräder (spur gears) verwendet werden, um miteinander einzugreifen oder zu kämmen, und zwar mit zentralen oder Mittenachsen, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Wie zum Beispiel 7 zeigt, kann eine Abwandlung vorgesehen sein, bei welcher das Zahnradpaar gebildet wird durch ein inneres Antriebszahnrad 113' mit inneren Zähnen 114', deren Zahnflächen sich parallel zur zentralen Achse oder Mittenachse erstrecken, und einem äußeren Kegelrad 205' mit äußeren Zähnen 208', die mit den Zähnen 1 14' eingreifen oder kämmen, wobei das innere Antriebszahnrad 113' und das äußere Kegelrad 205' miteinander eingreifen oder kämmen, wobei deren zentrale Achsen oder Mittenachsen parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Obwohl dies hier nicht dargestellt ist, kann das zweite Zahnradpaar 2000 in derselben Art und Weise ausgebildet sein wie das erste Zahnradpaar 1000. Dabei wird bevorzugt, dass der Bereich jedes Zahns, der sich von der Basis oder Wurzel 126 zur Spitze 127 erstreckt, als konkav gekrümmte Fläche oder Oberfläche ausgebildet ist. Jede Zahnfläche des Kegelrads 205', welches mit dem Antriebszahnrad 113' (nicht dargestellt) eingreift oder kämmt, kann eine konvexe, involut gekrümmte oder eine als Evolvente ausgebildete Fläche oder Oberfläche sein.
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Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist hier in exemplarischer Weise gegeben. Folglich können verschiedene Abwandlungen vorgesehen sein, die vom Kern der Erfindung nicht abweichen und vom Grundgedanken der Erfindung mit umfasst sein sollen. Solche Abwandlungen seien vom Kerngedanken der vorliegenden Erfindung mit erfasst. Insbesondere sind die jeweils beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und deren Einzelmerkmale in beliebiger Art und Weise miteinander kombinierbar und nicht in beschränkender Art und Weise aufgeführt und beschrieben.