(57)【要約】  研削や研磨に用いられる、軽量ハンドヘルドツール用のハイトルクタービンローターであって、共通の壁によって分けられた、二つの隔てられた高圧空気チャンバーを備えるローターを有し、それぞれの空気チャンバーがローター末端に、接線方向である、末端空気放出ノズルを有する。該ローターのハウジングは軽量で、ツールハウジングの全体のサイズ、重量を通常増加させることなく、トルクを増加させる。
2008522847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドヘルドエアツール又はスピンドル搭載エアツールに用いられるハイトルクタービンローターであって、
高圧空気源に接続可能である入口を有するローターボディを具備し、
該ローターボディは、
第１環状チャンバーと、
第２環状チャンバーと、さらに
共通する内壁と、を有し、該共通する内壁によって、前記第１環状チャンバーと前記第２環状チャンバーとが隔てられており、
前記ローターボディは円筒形状であるとともに、前記ローターボディを回転するために高圧空気を放出する前記第１チャンバーのハウジング及び前記第２チャンバーのハウジングと、流体を連通する関係にある、複数の接線方向の末端ノズルを備え、
前記内壁がドライブシャフトへの接合部を受けるための中央穴を備える、ハイトルクタービンローター。
【請求項２】
前記ローターが、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとに、回転数調速機をさらに具備する、請求項１に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項３】
前記回転数調速機が、前方壁と、それぞれの前記環状チャンバーの外側部から延びる少なくとも一つの螺旋状ウォールバリアと、それぞれの前記環状チャンバー内にあるバルブＯ−リングと、それぞれの前記環状チャンバー内にあって、前記バルブＯ−リングから外側に伸びる、環状の穴あきバリアと、後方壁と、を有する、請求項２に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項４】
それぞれの前記穴あきバリアが、前記ローターの前記ローターボディと一体である、請求項３に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項５】
四つの弧状のチャンバーがそれぞれの前記環状チャンバーから放射状に伸びている、請求項１に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項６】
前記前方壁と前記内壁の前方内部表面とに、第１の穴あきバリアをはめ合わせるために溝が刻まれ、前記後方壁と前記内壁の後方内部表面とに第２の穴あきバリアをはめ合わせるために溝が刻まれる、請求項３に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項７】
前記バルブＯ−リングが弾性ゴムである、請求項３に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項８】
前記共通する内壁が、
二つの前記環状チャンバーと二つの前記螺旋状ウォールバリアとの間にある、一つ以上の更なる環状チャンバー及び更なる螺旋状のウォールバリアと、それぞれの更なる該環状チャンバー内に位置し、更なるバルブＯ−リングから外側に放射状に位置する、更なる環状の穴あきバリアと、前記更なる環状の穴あきバリアから内側に放射状に位置する、前記更なるバルブＯ−リングと、を具備する、請求項３に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項９】
前記内壁が幅狭ウエスト部を具備する、請求項１に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項１０】
前記バルブＯ−リング以外の構成要素がプラスチックから成る、請求項３に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項１１】
前記前方壁と前記後方壁とが、前記内壁に取り外し可能な状態で取り付けられる、請求項３に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項１２】
前記前方壁と前記後方壁とが摩擦力により前記内壁に取り付けられる、請求項１１に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項１３】
前記第１環状チャンバーと連通する前記複数の接線方向の末端ノズルが、第２環状チャンバーと連通する前記複数の接線方向の末端ノズルと並べて配置されている、請求項１に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項１４】
ハイトルクタービンローターのためのローターボディであって、
中央孔を備えるローターボディを具備するとともに、該ローターボディは、円筒形状の外側壁と中央の内部壁とを有し、
さらに、
少なくとも一つの第１外周開口部における少なくとも一つの第１弧状経路端にある少なくとも一つの第１環状経路端を備える、前方面と、
少なくとも一つの第２外周開口部における少なくとも一つの第２弧状経路端にある少なくとも一つの第２環状経路端を備える、後方面と、
を具備する、ハイトルクタービンローターのためのローターボディ。
【請求項１５】
第１の穴あきバリアをはめ合わせるための、第１の環状経路における第１の溝と、第２の穴あきバリアをはめ合わせるための、第２の環状経路における第２の溝と、をさらに具備する、請求項１４に記載の、ローターボディ。
【請求項１６】
前記第１の穴あきバリアと、前記第２の穴あきバリアと、前記第１の穴あきバリアと前記中央孔との間にある第１のバルブＯ−リングと、前記第２の穴あきバリアと前記中央孔との間にある第２のバルブＯ−リングと、をさらに具備する請求項１４に記載の、ローターボディ。
【請求項１７】
主シャフトの周囲に位置するハイトルクタービンローターボディを具備するハンドヘルドエアツールであって、
前記タービンローターボディが、内部壁とはめ合わされるようにされた、前方壁と後方壁とを備え、
前記前方壁及び前記後方壁それぞれが、中央孔と、該前方壁及び該後方壁とはめ合わされるようにされた前記内部壁と、を備え、
前記内部壁が、少なくとも二つの環状チャンバーと、該各環状チャンバーの外側部から放射状に伸びる少なくとも一つの弧状チャンバーと、該各環状チャンバー内にあるバルブＯ−リングと、該バルブＯ−リングから外側に放射状に位置する該各環状チャンバー内の環状の穴あきバリアと、中央孔と、を備える、ハンドヘルドエアツール。
【請求項１８】
ハンドヘルドエアツールであって、
外側壁と回転軸とを有するハイトルクタービンローターと、ドライブシャフトの前記回転軸のまわりに回転するための前記タービンローターを取り付ける手段と、内部壁と少なくとも二つの高圧空気を受けるチャンバーとを有する前記タービンローターと、加圧空気を該二つのチャンバーへと送り込む手段と、それぞれのチャンバーにおいて空気流通路を有する前記タービンローターと、前記ローターの前記外部壁にある接線方向ノズルにおける前記空気流通路の末端と、加圧流体を送り込み、それにより前記タービンローターに回転を与える前記ノズルと、を具備するハンドヘルドエアツール。
【請求項１９】
前記ローターボディが前記二つのチャンバーを隔てるチャンバー壁を備える、請求項１８に記載の、ハンドヘルドエアツール。
【請求項２０】
前記環状のチャンバー内にそれぞれに位置する弾性シール手段であって、穴あきバリアを通る加圧流体を制限するため、遠心力によって外向きに動かすことができる弾性シール手段であり、前記穴あきバリアを通る加圧流体を制限するために遠心力によって外向きに動かされるまでは、制限されることなく加圧流体を流すことができる、該弾性シール手段をさらに具備する、請求項１８に記載の、ハンドヘルドエアツール。
【請求項２１】
ハンドヘルド又はスピンドル搭載エアツール用ハイトルクタービンローターであって、
高圧空気源に結合可能な入口を有する円筒形状ボディでトルクを発生させるための手段を具備し、このトルク発生手段は、
前記ボディの第１チャンバーにおいてトルクを発生させるための手段と、前記ボディの第２チャンバーにおいてトルクを発生させるための手段と、前記第１チャンバーを前記第２チャンバーから隔離するための手段と、前記トルク発生手段をシャフトに接続する手段と、を備える、ハイトルクタービンローター。
【請求項２２】
前記ローターが、トルクを発生させる前記第１の手段と、トルクを発生させる前記第２の手段と、の間で配置されるローターの回転数を調節するための手段を、さらに具備する、請求項２１に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項２３】
ハンドヘルド又はスピンドル搭載エアツール用ハイトルクタービンローターであって、
高圧空気源に接続可能な入口を具備し、
第１環状チャンバーを具備し、
該第１環状チャンバーと連通する、第１の複数の接線方向の末端ノズルを具備し、
第２環状チャンバーを具備し、
該第２環状チャンバーと連通する、第２の複数の接線方向の末端ノズルを具備し、
ドライブシャフトを受け容れ、そして、ドライブシャフトに接続するための中央孔を備えた共通する内壁を具備し、前記第１環状チャンバーと前記第２環状チャンバーとが該共通する内壁によって隔たれる、ハンドヘルド又はスピンドル搭載エアツール用ハイトルクタービンローター。
【請求項２４】
前記第１環状チャンバーにおける第１回転数調速機と、第２環状チャンバーにおける第２回転数調速機と、をさらに具備する、請求項２３に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項２５】
前記第１回転数調速機と前記第２回転数調速機とが、
前記環状チャンバーの外側部から外側に伸びる、少なくとも一つの螺旋状の壁と、
前記環状チャンバー内のバルブＯ−リングと、
該バルブＯ−リングから外側に伸びる前記環状チャンバー内の、環状の穴あきバリアと、を具備する、請求項２４に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項２６】
それぞれの前記穴あきバリアが前記ローターボディと一体に形成されている、請求項２５に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項２７】
四つの弧状チャンバーが前記それぞれの環状チャンバーから放射状に延設されている、請求項２３に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項２８】
請求項２３に記載のハイトルクタービンローターであって、前記共通する内壁に隣接する前方壁と、前記共通する内壁に隣接する後方壁と、を具備し、
前記前方壁と、前記共通する内壁の前方の内部表面には第１の穴あきバリアをはめ合わせるために溝が刻まれ、前記後方壁と、前記共通する内壁の後方の内部表面には第２の穴あきバリアをはめ合わせるために溝が刻まれる、ハイトルクタービンローター。
【請求項２９】
前記バルブＯ−リングは弾性ゴムから成る、請求項２５に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項３０】
前記バルブＯ−リングを除く構成要素が、プラスチックから成る、請求項２５に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項３１】
前記前方壁と前記後方壁とが、前記共通する内壁に取り外し可能な状態で取り付けられる、請求項２８に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項３２】
前記前方壁と前記後方壁とが、摩擦力によって、前記内壁に取り付けられる、請求項３１に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項３３】
前記第１の複数の接線方向の末端ノズルが、前記第２の複数の接線方向の末端ノズルと並べられる、請求項２３に記載の、ハイトルクタービンローター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空力の、ハンドヘルド又はスピンドル搭載の軽量ツールであって、研削や研磨に適したツール、さらに詳しくは、空力で作用するタービンによって駆動される、軽量研削ツール用のタービンローターに関する。該タービンローターは、研削ツールのサイズや重量を特に増加させることなく、ドライブシャフトに高いトルクを発生させる。
【背景技術】
【０００２】
先行技術において、軽量なエアツールは、研削、研磨、金属又はプラスチックの仕上げ、製版、穿孔やバリ取り等、様々な用途に使われてきた。ツールの種類はハンドヘルドで、スピンドル搭載機械のような形態を含む。ハンドヘルドツールは通常、ローター、及び、鉛筆やペンのようにされたドライブシャフト、を囲むハンドル部を備えた、狭まった円筒状の外部ハウジングを具備する。軽量の空力研削ツールは、非常に重い電気モーターツールと比較して、使用者へ害をおよぼさずに長い期間、手動操作が可能である。
【０００３】
先行技術の空力ツールは、翼板タイプの流体モーター、又は、反発式ローターのいずれかを利用している。本発明は翼板タイプのモーターは採用せず、反発式ローターを利用する。反発式ローターは、トルクを得るため、高圧で高速な空気を、ローターから接線方向に、外部放出する。ローターは、その内部にある主ドライブシャフトに対して、対となっている。
【０００４】
本発明と同じ譲受人を有する米国特許第５５６６７７０号は、比較的軽量で、シングルチャンバーローターによって動かされる傾斜のあるスピンドルを備える。同様に本発明と同じ譲受人を有する米国特許第４７７６７５２号は、比較的軽量で、ハイスピード調速機をそなえたシングルチャンバータービンローターを開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
周知のタービンローターにより供給されたトルクは、軽量でコンパクトな研削、研磨ツールには十分であるが、研削、研磨のアプリケーションにおいて、より高いトルクが望まれるものもある。しかしながら、トルクを増加させるため、ローター（結果としてハウジングも）を拡張することは、ハウジングの重量、サイズ及び体積をずっと大きくさせ、したがって、手動操作可能で軽量なツールの利点を欠くこととなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は重量やサイズの増加、又は、複雑な操作や製造手順を伴うことなく、ローターにより駆動されるエアツールのトルクを増加させるものである。実際、トルクの増加はツールの径を減少させても可能となる。例えば、約１インチ径のローターが毎分５００００回転（５００００ＲＰＭ）で約０．２馬力であるところ、本発明では、たったの３／４インチ径のローターが、５００００ＲＰＭで約０．３馬力となる。パワーの増加に加えて、本発明は、より小さな外形のツールを提供する。さらに、本発明は、比較できるサイズ及び材料を有するシングルローターと比較して、１インチシングルローターの毎分３立方フィートから、３／４インチデュアルローターの毎分２立方フィートへと、ローターを空運動するために必要な圧力も低減する。
【０００７】
本発明は、増加したトルクに対して、サイズと重量を減らすために、一つの小型ボディであって共通の壁を共有する二つの高圧空気受け容れチャンバーを有する小型ボディ、を具備するローターを用いる。双方のローターボディのチャンバーは、ローターを回転させるためにトルクを発生させる、接線方向の放出ノズルを備える。本発明は、複雑化することのない、二つの自動調速機も備えてもよい。
【０００８】
軽量ツールは、本発明のツールが可動アーム上に支持されることから、スピンドル搭載のものにも望ましい。
【０００９】
ハンドヘルドエアツール又はスピンドル搭載エアツールに搭載されるハイトルクタービンローターは、ドライブシャフト上の狭まったハウジングを備えている。ローターボディは、ねじ山がつけられたドライブシャフトを受け容れ、該ドライブシャフトへ固定して取り付けられる、ねじ山がつけられた中央開口を有する。固定したドライブシャフトは部分的に中空であり、ドライブシャフトを回転させるためローターボディに動力を与える、高圧空気のための、ローターボディへの入口としての二組の開口部を有する。研削のための研削部材はドライブシャフトの一端に取り付けられる。もう一端には、しなやかな空気ホース又は高圧空気源が取り付けられる。
【００１０】
円筒形状のローターボディはローターボディを二つの隔室に分ける、堅い円筒形の外壁と、内部中央壁と、を備え、前方開口と後方開口とを有する。円筒形のローターボディは第１環状チャンバー、第２環状チャンバー及び共通の内壁を有する。前方壁及び後方壁は２つの隔たれた空気受け容れチャンバーを形成するローターの円筒状壁と接続されている。
【００１１】
前方、後方及び内部ローター壁はそれぞれ、ねじ山が刻まれたドライブシャフトを接合するための、ねじ山が刻まれた開口を備える。ローターの円筒状ボディと、前方、内部及び後方壁とは、ローター内において、第１環状チャンバー、第２環状チャンバーの二つの隔てたチャンバーをもたらしている。ローターの円筒状壁は、外向きに高圧内部空気を向かわせるため、意識的に間隔を置かれた、複数の接線方向に向けられた流通路を備え、その結果、ローターのトルクを生み、シャフトのトルクを生む。
【００１２】
好ましい形態として、それぞれのローターボディ内のローターチャンバーはドライブシャフトの入口から高圧空気を受け容れる。それぞれのローターボディチャンバーは、円筒形の内部形状を有し、高圧空気を接線方向及び外周方向に放出する４つに隔たれた接線方向の空気流通路を備え、空気が双方のチャンバーから放出されると、反発する力を生じる。それぞれのチャンバーの内側周囲の壁は、狭い部分から分厚い部分へと続き、該分厚い部分は４つの接線方向の空気放出路に対応する、４つの先細り部分を有する。ハウジングの接線方向の空気放出路は、環状チャンバー周りに、約９０°の間隔で配置されている。好ましい形態として、共通の内壁により隔てられた２つのセパレートチャンバーを有し、それぞれのチャンバーが、末端の接線方向の４つに隔てられた放出路を有する。したがって、それぞれのローターボディには、８つの隔てられた放出路があることとなる。８つの隔てられた放出路を使用することで、シングルローターのトルクがはるかに増大する。
【００１３】
好ましい形態において、それぞれのローターボディチャンバー（第１のチャンバーと第２のチャンバー）は、米国特許第４７７６７５２号に開示されている、ローター及びシャフトの全体の回転数を制限するための調速機を備える。米国特許第４７７６７５２号に記載された、調速機とそれぞれのチャンバーとは、環状の穴あきバリアと、該環状の穴あきバリアの内部にはめ込まれる、弾性Ｏ−リングと、を備える。ローターのチャンバー壁は、環状の穴あきバリアを保持するための、環状溝を備える。ローターの回転数が増加すると、弾性Ｏ−リングが、遠心力下で外向きに伸長し、環状の穴あきバリアと弾力的に噛み合い、それによって、空気入口から末端放出ノズルへの圧力下で、力と、ローターの回転数を調節するために、空気を遮断する。
【００１４】
使用できるタービンローターにはいろいろなタイプがあるが、現在のローターで得られるトルク量を増加するためには、タービンローターのハウジングを拡張せざるを得ず、ハウジングを拡張することは、重量増加や、振動、騒音、及び、タービンパーツの摩擦の増加、作動者の疲労の原因となっていた。
【００１５】
本発明の課題は、要らぬ振動を生じさせることなく、荷重条件下で、一定の回転速度を保持できる、軽量な空力研削ツールであって、使用中の快適なホールド性のために狭まったハウジングを維持しつつ、振動を生じることなくトルクを増大できる空力研削ツールを提供することである。
【００１６】
また、比較的小さなサイズ、重量で大きなトルクを生みだす反発式ローターを有する、軽量研削ツールを提供することも本発明の課題である。
【００１７】
さらに、比較的軽量でコンパクトであり、先行技術よりもはるかに大きなトルクを生みだす、上述したようなツールのドライブシャフト用タービンローターを提供することも本発明の課題である。
【００１８】
以下に明らかとなる、これら、又は、その他の目的の通り、本発明は添付する図面の内容により明らかにされる。
【００１９】
以下、図面、特に図１Ａ〜４について言及する。本発明のタービンローターは通常符号１０で表わされる。ハンドヘルドでローター、シャフト、及び、ベアリングを有する外側に延設されたツールハウジングは図１Ｂに示される。タービンローター１０は、図１Ｂに示されるように、ハンドヘルド又はスピンドル搭載のツールにおいて使用され、研削や研磨のような作業に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
タービンローターボディ１０は好ましくは、二つの隔てられた内部高圧空気受け容れチャンバー（第１チャンバー、第２チャンバー）を有し、これらチャンバーは前方壁１２と中間内部壁１４と後方壁１６によって形成されている。ローターボディ１０は通常円筒形状である。前方壁１２と後方壁１６は同一形状であってもよい。前方壁１２、内部壁１４及び後方壁１６は互いに摩擦的にはめ合わされ、通常空気を通さない。例えば、前方壁１２と後方壁１６とはそれぞれ、中間壁１４のチャンバー壁の外周端に延設され、係合する、外周フランジを有する。好ましい形態として、前方壁１２と後方壁１６とは、中間壁１４に対して圧入されている。しかしながら、前方壁１２と後方壁１６と中間壁１４とは、互いに接着されていても、取り外し可能に又は永久的に他の、金属クリップのようなもので取り付けられていてもよい。
【００２１】
前方壁１２は中央のねじ山が刻まれた内腔１８を備える。好ましい形態としては、該内腔１８は、図２、４及び５に示されるように、ドライブシャフト６０上のねじ山に一致するように、ねじ山が刻まれる。ドライブシャフト６０は、ローターボディ１０を推進させるため、ローターボディ１０のチャンバーへ入れる高圧空気用の入口として機能を果たす、中空の開口部を具備する。ドライブシャフト６０との他の接続形態としては、ドライブシャフト６０との、接着、溶接、摩擦的係合のような、取り外し可能なもの、取り外し不可能なもの、双方が想定される。前方壁１２及び後方壁１６は、通常空気を通さない、プラスチック、金属又は他の適当な、軽量、強固な材料により形成すればよい。ローターボディがシャフトと係合されるとき、ローターで生じるトルクはシャフトへと伝達され、シャフトが回転することとなる。
【００２２】
共通する内壁１４もまた、プラスチック、金属、又は、その他適当な材料により形成してもよい。内壁１４は、ツールのドライブシャフト６０のねじ山と合致する、ねじ山が刻まれた中央孔４４を備える。
【００２３】
ローターボディ１０の好ましい形態として、米国特許第４７７６７５２号に開示されているように、各ローターハウジングチャンバーに、調速機を備える。好ましくは、該調速機は内壁１４の前方表面４８上の第１環状チャンバー域２０を具備する。第１環状チャンバー２０の外側部分５２から延びるものは、少なくとも一つの第１弧状チャンバー２４である。図１〜４に示すように、好ましい形態として、４つの第１弧状チャンバー２４が、第１環状チャンバー２０の外側部５２から内壁１４の外周５６へ伸びて備えられる。弧状チャンバー２４は第１の外周開口部５８に開いている。
【００２４】
第１の弾性バルブＯ−リング３２は、第１環状チャンバー２０に取り付けられ、第１環状チャンバー２０から第１弧状チャンバー２４への空気の流量を調節、制限する。第１のバルブＯ−リングから伸びるものは、環状の第１穴あきバリア２２である。高圧空気（約９０ｐｓｉ）がローターボディ１０へと導入され、ローターのスピードが設定された速度値に達するとき、バルブＯ−リング３２は穴あきバリア２２に対して変形し、それによって、空気流量を制限し、ローターの回転数を減少させる。
【００２５】
図３に示されるように、ローターボディ１０は第２環状チャンバー２６を内壁１４の後方面５０に備える。第２環状チャンバー２６の外側部５４から伸びるものは、少なくとも一つの第２弧状チャンバー３０である。好ましい形態として、４つの第２弧状チャンバー３０（それぞれ９０°離れている）は、第２の環状チャンバー２６の外側部５４から、ローターボディ１０の外周５６へ伸びて備えられる。第２弧状チャンバー３０は第２の外周開口部６２に開いている。図１及び２に図示されるように、第１弧状チャンバー２４と第２弧状チャンバー３０とは、第１及び第２の外周開口５８、６２に対応して配置されている。空気流通開口５８、６２は円筒形状のローターボディ１０に、方向的に接線方向であり、ローターボディ１０を回転させるための高圧空気を接線方向に放出する。しかしながら、入口５８、６２のこのような配列は、本発明の作用において、必要ではない。
【００２６】
第２環状チャンバー２６もまた、第２環状チャンバー２６から第２弧状チャンバー３０へと空気の流量を調節、制限するために、第２の弾性Ｏ−リング３４を備える。第２のバルブＯ−リング３４から放射線状に伸びて位置するものは、環状の第２穴あきバリア２８である。したがって、空気がタービンローター１０へと導かれ、ローターが設定回転数まで達するとき、第２の弾性バルブのリング３４は、ローターが回転するにつれて、穴あきバリア２８に対して変形して、それによって、空気の流量を制限し、ローターの速度を落とす。
【００２７】
バルブＯ−リング３２、３４は、通常弾力があり、ゴムにより形成されている。全体のタービンローター１０（バルブＯ−リングについては除く）は、硬いプラスチック材料から成っている。タービンローター１０の軸受は、潤滑する必要がない。穴あきバリア２２，２８はプラスチック又は金属又は他の適当な材料から形成されている。穴あきバリア２２、２８は、内壁に、同体に形成されるか、内壁１４の前面４８と背面５０とに、取り外しできるように、又は、永久的に、取り付けられる。穴あきバリア２２、２８は図１に図示されるように、フェンスのような構造を有していてもよい。しかしながら、同等の構造もまた想定される。
【００２８】
また、好ましい形態として、前方壁１２にある溝３６と内壁１４の前面にある溝４０とは、第１穴あきバリア２２がタービンローターボディ１０内の適切な位置に、配置させられる。同様に、後方壁１６にある溝３８と内壁１４の背面５０にある溝４２とは、第２穴あきバリア２８がタービンローターボディ１０の適切な位置に、配置させられる。一つの溝は穴あきバリアを適切に配置するために用いられてもよい。
【００２９】
動作中、タービンローター１０の好ましい形態は次のように作動する。加圧空気（約９０ｐｓｉ）はドライブシャフト６０から前方壁１２、内壁１４、後方壁１６の中央孔１８、４４、４６へと進みタービンローター１０に入り込む。加圧空気は第１及び第２環状チャンバー２０、２６に入り、そして、第１及び第２のバルブＯ−リング３２、３４を旋回し、第１及び第２の穴あきバリア２２、２８を通って、第１及び第２の弧状チャンバー２４、３０へと進む。そして空気は、減圧下におかれて、弧状チャンバー２４、３０から内壁１４の外周５６にある外周開口５８、６２に至る。これらの末端開口部は接線方向のノズルとして作用し、タービンを回転させる力を発生させる、空気の流れを与える。この空気の反発力により、タービンローター１０は回転する。
【００３０】
好ましい形態として、各ドライブチャンバーにおいて、米国特許第４７７６５２号に開示された回転数調速機を備える。穴あきバリア２２、２８に対する、バルブＯ−リング３２、３４の遠心力による弾性変形によって、タービン１０を所定の速度で回転させる。タービンローター１０が高回転速度で回転するときは、第１及び第２のバルブＯ−リング３２、３４が変形し、第１及び第２穴あきバリア２２、２８の打ち抜き穴を押圧する。バルブＯ−リング３２、３４の変形はバリア２２、２８にある打ち抜き穴を通る空気の流量を制限し、それによって、回転力を減少させる。最終的に平衡に達し、それによってタービンローター１０の一定の回転速度が得られる。
【００３１】
本発明のタービンローター１０のトルクは、先行技術と比較して大幅に増加する。例えば、２積層タービンローターと比較した場合、本発明はより少ない重量、振動、騒音、空気量とすることができ、損耗する可動パーツをより少なくすることができる。
【００３２】
図５及び６には、本発明のもう一つの具体例が図示されている。図５及び６に示されるように、ローターハウジングは、重量を減少させ、さらにトルクを増加させているのに対して、狭められている。
【００３３】
多数の環状チャンバーと多数の弧状チャンバーを有するタービンローター１０の構造により、先行技術のエアタービンから、スピンドル装置の重量を特に増加させることなく、トルクを増加させることができる。さらに、シングルタービンが互いの上端で積層された場合よりも振動が少ない。また、さらなる環状チャンバーと弧状チャンバーが第１及び第２のチャンバー内の間に形成されるもう一つの具体例についても、想定される。これらさらなるチャンバーは、回転数調節のためここに示されたように、バルブＯ−リングと穴あきバリアとを備えていてもよい。さらには、本発明は空気の力で動作するものとして記載してきたが、他の気体もまた、他のアプリケーション応じて、想定される。
【００３４】
本発明は、最も実用的で好ましい具体例であると思われるものをここに示し、記載してきた。しかしながら、本発明の範囲内において変更がなされてもよいし、明らかな部分変更を当業者が思いつくことがあるであろう、と認識される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】本発明の好ましい形態の分解組立図、透視図である。
【図１Ｂ】本発明のもう一つの形態の側面図である。
【図２】本発明の好ましい形態の側部断面図である。
【図３Ａ】好ましい本発明の透視図である。
【図３Ｂ】好ましい本発明の側部断面図である。
【図４】好ましい形態の部分分解組立図、部分断面透視図である。
【図５】もう一つの形態の透視図である。
【図６】本発明のもう一つの形態の側面図である。
【図１Ａ】
2008522847.tif 000003
【図１Ｂ】
2008522847.tif 000004
【図２】
2008522847.tif 000005
【図３Ａ】
2008522847.tif 000006
【図３Ｂ】
2008522847.tif 000007
【図４】
2008522847.tif 000008
【図５】
2008522847.tif 000009
【図６】
2008522847.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月10日(2007.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドヘルドエアツール又はスピンドル搭載エアツールに用いられるハイトルクタービンローターであって、
高圧空気源に接続可能である入口を有するローターボディを具備し、
該ローターボディは、
第１環状チャンバーと、
第２環状チャンバーと、さらに
共通する内壁と、を有し、該共通する内壁によって、前記第１環状チャンバーと前記第２環状チャンバーとが隔てられており、
前記ローターボディは円筒形状であるとともに、前記ローターボディを回転するために高圧空気を放出する前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーと、流体を連通する関係にある、複数の接線方向の末端ノズルを備え、
前記内壁がドライブシャフトへの接合部を受けるための中央穴を備える、ハイトルクタービンローター。
【請求項２】
前記ローターが、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとに、回転数調速機をさらに具備する、請求項１に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項３】
前記回転数調速機が、前方壁と、それぞれの前記環状チャンバーの外側部から延びる少なくとも一つの螺旋状ウォールバリアと、それぞれの前記環状チャンバー内にあるバルブＯ−リングと、それぞれの前記環状チャンバー内にあって、前記バルブＯ−リングから外側に伸びる、環状の穴あきバリアと、後方壁と、を有する、請求項２に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項４】
それぞれの前記穴あきバリアが、前記ローターの前記ローターボディと一体である、請求項３に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項５】
四つの弧状のチャンバーがそれぞれの前記環状チャンバーから放射状に伸びている、請求項１に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項６】
前記前方壁と前記内壁の前方内部表面とに、第１の穴あきバリアをはめ合わせるために溝が刻まれ、前記後方壁と前記内壁の後方内部表面とに第２の穴あきバリアをはめ合わせるために溝が刻まれる、請求項３に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項７】
前記バルブＯ−リングが弾性ゴムである、請求項３に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項８】
前記共通する内壁が、
二つの前記環状チャンバーと二つの前記螺旋状ウォールバリアとの間にある、一つ以上の更なる環状チャンバー及び更なる螺旋状のウォールバリアと、それぞれの更なる該環状チャンバー内に位置し、更なるバルブＯ−リングから外側に放射状に位置する、更なる環状の穴あきバリアと、前記更なる環状の穴あきバリアから内側に放射状に位置する、前記更なるバルブＯ−リングと、を具備する、請求項３に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項９】
前記内壁が幅狭ウエスト部を具備する、請求項１に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項１０】
前記バルブＯ−リング以外の構成要素がプラスチックから成る、請求項３に記載の、ハイトルクタービンローター。
【請求項１１】
前記前方壁と前記後方壁とが、前記内壁に取り外し可能な状態で取り付けられる、請求項３に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項１２】
前記前方壁と前記後方壁とが摩擦力により前記内壁に取り付けられる、請求項１１に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項１３】
前記第１環状チャンバーと連通する前記複数の接線方向の末端ノズルが、第２環状チャンバーと連通する前記複数の接線方向の末端ノズルと並べて配置されている、請求項１に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項１４】
ハイトルクタービンローターのためのローターボディであって、
中央孔を備えるローターボディを具備するとともに、該ローターボディは、円筒形状の外側壁と中央の内部壁とを有し、
さらに、
少なくとも一つの第１外周開口部における少なくとも一つの第１弧状経路端にある少なくとも一つの第１環状経路端を備える、前方面と、
少なくとも一つの第２外周開口部における少なくとも一つの第２弧状経路端にある少なくとも一つの第２環状経路端を備える、後方面と、
第１穴あきバリアにはめ合わせるための第１溝を有する前記第１環状経路と、第２穴あきバリアにはめ合わせるための第２溝を有する前記第２環状経路と、
を具備する、ハイトルクタービンローターのためのローターボディ。
【請求項１５】
前記第１の穴あきバリアと、前記第２の穴あきバリアと、前記第１の穴あきバリアと前記中央孔との間にある第１のバルブＯ−リングと、前記第２の穴あきバリアと前記中央孔との間にある第２のバルブＯ−リングと、をさらに具備する、請求項１４に記載のローターボディ。
【請求項１６】
主シャフトの周囲に位置するハイトルクタービンローターボディを具備するハンドヘルドエアツールであって、
前記タービンローターボディが、内部壁とはめ合わされるようにされた、前方壁と後方壁とを備え、
前記前方壁及び前記後方壁それぞれが、中央孔と、該前方壁及び該後方壁とはめ合わされるようにされた前記内部壁と、を備え、
前記内部壁が、少なくとも二つの環状チャンバーと、該各環状チャンバーの外側部から放射状に伸びる少なくとも一つの弧状チャンバーと、該各環状チャンバー内にあるバルブＯ−リングと、該バルブＯ−リングから外側に放射状に位置する該各環状チャンバー内の環状の穴あきバリアと、中央孔と、を備えるハンドヘルドエアツール。
【請求項１７】
ハンドヘルドエアツールであって、
外側壁と回転軸とを有するハイトルクタービンローターと、ドライブシャフトの前記回転軸のまわりに回転するための前記タービンローターを取り付ける手段と、内部壁と少なくとも二つの高圧空気を受けるチャンバーとを有する前記タービンローターと、加圧空気を該二つのチャンバーへと送り込む手段と、それぞれのチャンバーにおいて空気流通路を有する前記タービンローターと、前記ローターの前記外部壁にある接線方向ノズルにおける前記空気流通路の末端と、加圧流体を送り込み、それにより前記タービンローターに回転を与える前記ノズルと、を具備するハンドヘルドエアツール。
【請求項１８】
前記ローターボディが前記二つのチャンバーを隔てるチャンバー壁を備える、請求項１７に記載のハンドヘルドエアツール。
【請求項１９】
前記環状のチャンバー内にそれぞれに位置する弾性シール手段であって、穴あきバリアを通る加圧流体を制限するため、遠心力によって外向きに動かすことができる弾性シール手段であり、前記穴あきバリアを通る加圧流体を制限するために遠心力によって外向きに動かされるまでは、制限されることなく加圧流体を流すことができる、該弾性シール手段をさらに具備する、請求項１７に記載のハンドヘルドエアツール。
【請求項２０】
ハンドヘルド又はスピンドル搭載エアツール用ハイトルクタービンローターであって、
高圧空気源に結合可能な入口を有する円筒形状ボディでトルクを発生させるための手段を具備し、このトルク発生手段は、
前記ボディの第１チャンバーにおいてトルクを発生させるための手段と、前記ボディの第２チャンバーにおいてトルクを発生させるための手段と、該第１チャンバー及び第２チャンバーへと加圧空気を送り込む手段と、前記第１チャンバーを前記第２チャンバーから隔離するための手段と、前記トルク発生手段をシャフトに接続する手段と、を備えるハイトルクタービンローター。
【請求項２１】
前記ローターが、トルクを発生させる前記第１の手段と、トルクを発生させる前記第２の手段と、の間で配置されるローターの回転数を調節するための手段を、さらに具備する、請求項２０に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項２２】
ハンドヘルド又はスピンドル搭載エアツール用ハイトルクタービンローターであって、
高圧空気源に接続可能な入口を具備し、
第１環状チャンバーを具備し、
該第１環状チャンバーと連通する、第１の複数の接線方向の末端ノズルを具備し、
第２環状チャンバーを具備し、
該第２環状チャンバーと連通する、第２の複数の接線方向の末端ノズルを具備し、
ドライブシャフトを受け容れ、そして、ドライブシャフトに接続するための中央孔を備えた共通する内壁を具備し、前記第１環状チャンバーと前記第２環状チャンバーとが該共通する内壁によって隔てられる、ハンドヘルド又はスピンドル搭載エアツール用ハイトルクタービンローター。
【請求項２３】
前記第１環状チャンバーにおける第１回転数調速機と、第２環状チャンバーにおける第２回転数調速機と、をさらに具備する、請求項２２に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項２４】
前記第１回転数調速機と前記第２回転数調速機とが、
前記環状チャンバーの外側部から外側に伸びる、少なくとも一つの螺旋状の壁と、
前記環状チャンバー内のバルブＯ−リングと、
該バルブＯ−リングから外側に伸びる前記環状チャンバー内の、環状の穴あきバリアと、を具備する、請求項２３に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項２５】
それぞれの前記穴あきバリアが前記ローターボディと一体に形成されている、請求項２４に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項２６】
四つの弧状チャンバーが前記それぞれの環状チャンバーから放射状に延設されている、請求項２２に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項２７】
請求項２２に記載のハイトルクタービンローターであって、前記共通する内壁に隣接する前方壁と、前記共通する内壁に隣接する後方壁と、を具備し、
前記前方壁と、前記共通する内壁の前方の内部表面には第１の穴あきバリアをはめ合わせるために溝が刻まれ、前記後方壁と、前記共通する内壁の後方の内部表面には第２の穴あきバリアをはめ合わせるために溝が刻まれる、ハイトルクタービンローター。
【請求項２８】
前記バルブＯ−リングは弾性ゴムから成る、請求項２４に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項２９】
前記バルブＯ−リングを除く構成要素が、プラスチックから成る、請求項２４に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項３０】
前記前方壁と前記後方壁とが、前記共通する内壁に取り外し可能な状態で取り付けられる、請求項２７に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項３１】
前記前方壁と前記後方壁とが、摩擦力によって、前記内壁に取り付けられる、請求項３０に記載のハイトルクタービンローター。
【請求項３２】
前記第１の複数の接線方向の末端ノズルが、前記第２の複数の接線方向の末端ノズルと並べられる、請求項２２に記載のハイトルクタービンローター。
【国際調査報告】
2008522847.tif 000011
2008522847.tif 000012