(57)【要約】【課題】歯科用ハンドピースの改良されたベアリング【解決手段】歯科用ハンドピース（１０）はロータ（１５）と、ロータ（１５）を支持するボールベアリング組立体（１４）とを具える。ボールベアリング組立体（１４）は少なくとも１つのボール（２２）を具える。ベアリング（１４）は内レース（２０）と外レース（２１）とを具え、外レース（２１）は大きい外径を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールベアリング組立体により支持されたロータを具える種類の歯科用ハンドピースにおいて、前記ボールベアリング組立体は少なくとも１つのボールと、内外のレースとを具え、この改良型が、前記内レースに比べて厚い断面を有する外レースと、前記内レースに比べて薄い断面を有する外レースと、前記外レースに比べて厚い断面を有する内レースと、前記外レースに比べて薄い断面を有する内レースと、これらの組合せとから選択された形状を備えることを特徴とする歯科用ハンドピース。
【請求項２】
請求項１に記載の歯科用ハンドピースにおいて、前記内レースは内側の断面を、前記外レースは外側の断面を有し、前記外レースのボールトラックの断面は約５．６×１０−３ｍ（約０．２２インチ）、前記内レースのボールトラックの断面は約４．１９×１０−３ｍ（約０．１６５インチ）、前記内レースの内側断面は約３．１８×１０−３ｍ（約０．１２５インチ）、前記外レースの外側断面は約７．１×１０−３ｍ（約０．２８インチ）であることを特徴とする歯科用ハンドピース。
【請求項３】
外と内のレースのボールを案内するトラックを具えた請求項１に記載の歯科用ハンドピースにおいて、前記外レースのボールトラックの断面は約６．１×１０−３ｍ（約０．２４インチ）、前記内レースのボールトラックの断面は約４．７０×１０−３ｍ（約０．１８５インチ）、前記内レースの内側断面は約３．６×１０−３ｍ（約０．１４インチ）、前記外レースの外側断面は約７．１×１０−３ｍ（約０．２８インチ）であることを特徴とする歯科用ハンドピース。
【請求項４】
ロータと、前記ロータを支持するボールベアリング組立体とを備えた歯科用ハンドピースにおいて、前記ボールベアリング組立体は少なくとも１つのボールとベアリングとを具え、前記ベアリングは内と外とのレースを具え、前記外レースは厚くされた断面を有することを特徴とする歯科用ハンドピース。
【請求項５】
請求項４に記載の歯科用ハンドピースにおいて、前記外レースの断面は約６．４×１０−３ｍ（約０．２５インチ）よりも大きいことを特徴とする歯科用ハンドピース。
【請求項６】
請求項４に記載の歯科用ハンドピースにおいて、前記外レースの断面は少なくとも約０．２８インチであることを特徴とする歯科用ハンドピース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は２００１年９月１３日付、係属中の米国特許出願番号第０９／９５１，０６２号（ケースＭＩＤ−３０）の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は歯科用ハンドピースに関する。特に、本発明はベアリング構造を改良した歯科用ハンドピースに関する。本発明のベアリングは、より厚みのある外レース及び／または内レースを具える。
【背景技術】
【０００３】
空気タービン式歯科用高速ハンドピースの可聴音レベルは、今日６５乃至７８ｄＢＡの高さか、時にはそれ以上であるとされる。この雑音レベルはユーザーの第１の不満の種である。さらに、音響スペクトルのピークは、４２５，０００ｒｐｍの回転速度に対応したおよそ７，０００Ｈｚにあり、ユーザーには「キーンという高音」として識別される。この、歯科用ハンドピースが発する音を減らすことは明らかに好ましい。ベアリングはこの雑音の１つの源であると考えられる。例えば、Ｂｉｅｎ  Ａｉｒから入手可能なジャイロ式ハンドピースは空気ベアリングを具え、７，０００Ｈｚでの音の強度が低いとされている。ベアリングは歯科用ハンドピースの代表的な第１の故障（擦り切れ）要素である。
【０００４】
今日歯科用ハンドピースに一般的に使用されるベアリングは薄い断面をなしており、これがベアリングのレースを所望の精度に作りあげる（研削する）のを困難にしている（たいてい２．５４×１０−７ｍ（１０ｘ１０−６インチ）の真円度と同心性が要求される）。ベアリングの精度及び表面仕上げについての改良は、ベアリングの寿命を向上させかつベアリングの雑音を減らすために期待され、それゆえ望まれる。
【０００５】
歯科用ハンドピースに用いられるベアリングは今日、外レースと内レースの両方について薄い断面を有し、これがベアリングのレースを所望の精度（代表的には０．７６×１０−６ｍ（３０μインチ）の真円度と同心性）に作りあげるのを困難にしている。ベアリングの精度及び表面仕上げについての改良が、ベアリングの寿命を向上させかつベアリングの雑音を減らすために期待されている。
【０００６】
今日歯科用ハンドピースに用いられるベアリングの内レースは薄い断面を具えており、このことが歪まずにベアリングを軸（バー管）に押圧するのを困難にしている。内レースのどんな歪みも、ボールに不定の逃げと力とを生じさせ、雑音を増やし、寿命を縮める。
【０００７】
今日歯科用ハンドピースに用いられる殆どすべてのベアリングの内レースは、内径（穴形）３．１８×１０−３ｍ（０．１２５インチ）である。高速で用いられるバー幹部の標準的断面は１．６０×１０−３ｍ（０．０６３インチ）である。これは、７．９×１０−４ｍ（０．０３１インチ）厚さの環状の輪しか残さず、ここにチャックで咥える機構とベアリング支持軸（バー管）とが構成される。この重要な制限はチャックの最適な設計とバー管の適正な剛性とを制約する。例えば、バー管が歪んだ場合、ベアリングの内レースを歪ませる。チャックは薄すぎると、バーを適正に掴むことができない。
【０００８】
どんな種類や設計の歯科用ハンドピースも、本発明のベアリングに関して有用である。そのようなハンドピースの１つの特に有用な部類は、従来から「高速」ハンドピースとして知られており、たいていは空気駆動である。
【０００９】
この種のハンドピースの例は、例えば米国特許第４，０８９，１１５号、第４，２７９，５９７号、及び第５，０４０，９８０号に開示されている。これらの特許は本明細書に引用し援用される。
【特許文献１】
米国特許第４，０８９，１１５号公報
【特許文献２】
米国特許第４，２７９，５９７号公報
【特許文献３】
米国特許第５，０４０，９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は歯科用ハンドピースを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、ベアリング構造に関して改良した歯科用ハンドピースを提供することにある。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、ハンドピースの可聴音質を改良した、歯科用ハンドピースのベアリング構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下の議論から明らかとなる本発明のこれらの及びその他の目的は、以下に記述しかつ特許請求した本発明により達成される。
【００１４】
概して歯科用ハンドピースは、ロータと、前記ロータを支持するボールベアリング組立体とを備えている。前記ボールベアリング組立体は、少なくとも１つのボール、あるいは好ましくは複数のボールと、内レース及び外レースとを具え、前記外レースは厚さのある断面を具える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
説明のために選択したハンドピースは、内側の室１２を持つハウジング１１と、一対のボールベアリング組立体１３、１４とを有した空気駆動ハンドピース１０である。一対のボールベアリング組立体１３、１４は、ハウジング１１により画設された室１２内を回転するロータ１５を支持する。ロータは従来の任意の駆動手段、例えばロータ１５を回転駆動させる空気タービン１６などを含む。図１に示したタービンは空気により駆動される半径流タービンであるが、もちろん従来よりあるどんな設計にもすることができる。
【００１６】
ベアリング組立体１３、１４をベアリング組立体１４について議論するが、諒解されるようにベアリング組立体１３は同じ設計及び構造であってもよい。ベアリング組立体１４は内レース２０と外レース２１とを具えている。図示したように、ベアリング組立体１４はロータ１５を支持し、ロータ１５は所望の位置で支持されるが、例えばタービン１６により駆動されると回転自由となるようにもされている。ベアリング組立体１４はさらにボールベアリング２２をも含む。ベアリング組立体１４のようなベアリング組立体はここまでは当業界で常套的であるが、本発明によれば、外レースと一体であるベアリングシールド２３を含むこともできる。
【００１７】
本発明によれば、外レース２１は当業界で従来から周知のものより厚みがある。例えば、本発明による外レースが従来サイズの歯科用ハンドピースに用いられると、外径または断面をおよそ６．４×１０−３ｍ（およそ０．２５インチ）より大きく、好ましくは７．１×１０−３ｍ（０．２８インチ）またはそれ以上にすることができる。本発明の外レース２１は、従来より当業界で周知のこれらのベアリングを超えて厚さが約２倍となり、以前の歯科用ハンドピースと比べると断面が８×１０−４ｍ（０．０３インチ）も大きくなる。
【実施例】
【００１８】
例として、表１で本発明による歯科用ベアリングの構造例を比較している。比較は市場で求められる歯科用ハンドピース、名を挙げればＤＥＮＴＳＰＬＹ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．から手に入るＸＧＴハンドピースというものと比較した。
【表１】
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【００１９】
また、従来のベアリングにおいて軸方向の力をエラストマーサスペンション「クアドリング(quad-ring)」から伝える働きをしたフランジを、本発明によるベアリングは具えていない。もっと適切に言えば、新しいベアリングは、エラストマーサスペンションのオーリング３１が休止する少しの肩部３０を具えている。オーリング３１は溝３２内に保持してもよい。軸方向の力はやはり３１のオーリングからベアリングの外レース２１まで伝達されてベアリングに予荷重を加えるが、本発明のベアリングの幾何学的配列はその力のベクトルを、ボール２２とボールの溝との接点に一列に並ぶように方向づける。この方向づけされた力はさまざまな荷重状態のもとでベアリングの性能を改良すると思料される。
【００２０】
ベアリング１４のレースは、歯の治療目的に有用な任意の従来材料、例えば４４０Ｃ「マイクロメルト(micro-melt)」ステンレス鋼から作ることができる。
【００２１】
上述のように、本発明のベアリング１４の外レース２１はまた一方の側部に一体のシールド２３を含み、これは、１つまたは両方のシールドが、溶接されるかまたは適所に保持された別々のリングであるところの一般的ベアリングの常法とは異なっている。新しいベアリングの対向側部のシールドはどの従来の手段でも、例えば従来からの方法による外レース２１へのスポット溶接などで取り付けられる。
【００２２】
ベアリング１４の保持器の材料は、現在多くの歯科用ベアリングに使用されるどんな従来材料でも、例えばトーロン(Torlon)でもよい。もちろん、保持器の任意の材料や形状が厚い外レースに使用できる。
【００２３】
新しいベアリングのボール２２は、今日殆どすべての歯科用ベアリングに用いられているステンレス鋼でつくるのが好ましい。もちろん、許容できるどのボール材料でも厚い外レースに使用できる。
【００２４】
また、外レースの増量はさらに多くの歯科用材料を使用することで、外レースの断面を変えることなく達成できる。さらに、２つ以上の異なる材料を使って外レースを製作することもできる。レースの最内部分は、ベアリングの性能と寿命とを最適化するように選択された材料（例えば、硬化された鋼やセラミック）であればよい。最外部分は音響減衰性やより高い密度について選択された材料にするとよい。追加的に、２層間の接着剤やプラスチックやエラストマーの薄い層は、音響伝達をさらに減衰することができる。従来のベアリングの外レースを取り巻いているどんな材料のスリーブも使用することができる。
【００２５】
このベアリングはさらにその他の特徴を組み入れることができる。すなわち、
外レースと結合（形成）された一方の側部のシールド。
懸架用エラストマーオーリングと係合する大きさにされた外レースのアール付きフランジ。
内外の両レースをより厚くしたベアリング。
内レースが、外レースについて上述したように、複数の材料すなわちスリーブからなるベアリング。
レース用、ボール用、ボール保持器用の多様な材料。ボール保持器の多様な形状。ボール溝の多様な形状と幾何学的配列。多様なサイズのボール。
【００２６】
本発明はさらに高い公差での製造が容易であることを証明し、また本発明のベアリングは製造中に（研削、シールド溶接、及びベアリングのプレス嵌め組立中に）歪みにくい。
【００２７】
原型ベアリングを原型ハンドピースに組み込んでテストした結果、８乃至１２ｄＢの雑音減りを示した。
【００２８】
諒解されるように、本発明によれば歯科用ハンドピースのベアリングは外レースか、内レースか、あるいは両方の厚みを変えることで改良することができる。上の表１に示すように、内レースのボール案内トラックはより厚くすることもできる。厚い内レースと厚い外レースとの組合せも本発明の範囲内である。諒解されるように、標準的ベアリングのサイズに拘束されない決定を下せば、ベアリングの、内レースの内径と、外レースの外径と、ボールトラック断面との多様な組合せが達成され、本発明によりハンドピースの全体の設計が最適化される。
【００２９】
上述した明細書で本発明を詳細に説明し例示したが、本明細書の細部についての変形は、本発明の精神と範囲とから逸脱することなく当業者によりなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のベアリング構造を具えた、歯科用ハンドピースの作動頭部の側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    空気駆動ハンドピース
１１    ハウジング
１２    内室
１３、１４    ボールベアリング組立体
１５    ロータ
１６    空気タービン
２０    内レース
２１    外レース
２２    ボールベアリング
２３    ベアリングシールド
３０    肩部
３１    オーリング
３２    溝
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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