DE19741574A1

DE19741574A1 - Druckluftbetriebene Langsamlauf-Dentalhandstückmotoren

Info

Publication number: DE19741574A1
Application number: DE19741574A
Authority: DE
Inventors: Tod H Brenner
Original assignee: Den Tal Ez Inc
Current assignee: Den Tal Ez Inc
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-20
Publication date: 1998-04-02
Also published as: GB2317829A; CA2214876A1; CA2214876C; GB9718511D0; GB2317829B; US5938441A; US5795167A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft druckluftbetriebene zahnärztliche Instrumente und insbesondere druckluftbetriebene Langsamlauf- Dentalhandstückmotoren.

Hintergrund der Erfindung

Druckluftbetriebene Turbinen haben praktisch alle anderen Arten von Dentalhandstück-Antrieben ersetzt. Schnellauf-Druckluftmotoren befinden sich typischerweise in einem Antriebskopf, der den Bohrer oder andere Instrumente aufnimmt. Diese Motoren erreichen eine Geschwindigkeit von hunderttausenden Umdrehungen pro Minute. Da diese Köpfe nach jeder Verwendung sterilisiert werden müssen, ist ihre Betriebsdauer jedoch relativ kurz.

Es bleibt ein wichtiger Markt für sogenannte Langsamlauf-Motoren. Solche Motoren befinden sich im allgemeinen im Griff des Handstücks und sind mit dem Bohrer in einem vom Motor beabstandeten Antriebskopf durch ein Räder- und Wellengetriebe verbunden. Solche Langsamlauf- Motoren können je nach Hersteller eine maximale Bohrgeschwindigkeit von etwa 20 000 bis 40 000 Umdrehungen pro Minute erreichen. Die Geschwindigkeit dieser Motoren kann typischerweise über die Luftzufuhr zum Motor reguliert werden, wobei die Regulierung typi scherweise durch ein eigenes, mit der Luftzufuhr verbundenes Fußpedal erfolgt. Die Regulierung der Geschwindigkeit mit solchen Fuß steuerungen ist jedoch sehr schwierig.

Darüber hinaus sind einige Druckluftmotoren mit Ventilen zur Regulierung der Geschwindigkeit ausgestattet, die die maximale Geschwindigkeit der Motoren beschränken und sogar eine Gegendrehung ermöglichen. Aufgrund der geringen Größe solcher Motoren und der Verwendung von Druckluft müssen Präzisionsbestandteile verwendet werden. Die Anordnung dieser Teile ist wichtig, um einen reibungs losen Betrieb, eine lange Lebensdauer und ein minimales Austreten von Luft für hohe Effizienz sicherzustellen. Darüber hinaus läßt sich wegen der geringen Größe und des Druckluftantriebs die Höchst geschwindigkeit solcher Motoren nur schwer erreichen. Die Ventile zur Steuerung des Luftzustroms müssen klein genug sein, um als geschlossene Einheit in das Handstück mit dem Rotor zu passen.

Gegenstand der Erfindung

In einer Hinsicht ist die Erfindung ein druckluftbetriebener Dentalhandstückmotor, der ein röhrenförmiges äußeres Gehäuse umfaßt, dessen Durchmesser klein genug ist, um in einer Hand nur mit den Fingern dieser Hand gehalten werden zu können; er umfaßt einen Rotor mit einer Vielzahl von Schaufeln, der drehbar im Gehäuse befestigt ist; ein Zentralrad, das mit einem axialen Ende des Rotors verbunden ist; eine Vielzahl von Laufrädern; eine Nabe, an der die Vielzahl der Laufräder eingreifend in das Zentralrad drehbar befestigt sind; eine Antriebswelle, die mit der Nabe verbunden und axial mit dem Rotor angeordnet ist, wobei sich die Antriebswelle in axialer Richtung zum Rotor befindet; ein Antriebsrad, das mit dem von der Nabe weiter entfernten Ende der Antriebswelle verbunden ist; einen Zahnkranz in Eingriff mit der Vielzahl der Laufräder, wobei der Zahnkranz das Zentralrad und die Vielzahl der Laufräder umgibt und einen Rand einschließt, der die zentrale Öffnung definiert und sich axial von den Laufrädern erstreckt, wobei die Öffnung die Nabe und einen Abschnitt der Antriebswelle aufnimmt; und ein Lager, das sich zwischen der Antriebswelle und der zentralen Öffnung des Zahn kranzrandes befindet und während der Rotation der Antriebswelle deren Zentrum bezüglich des Zahnkranzes bildet.

In einer anderen Hinsicht ist die Erfindung ein regulierbarer, druckluftbetriebener Dentalhandstückmotor, welcher umfaßt: ein röhrenförmiges Gehäuse; einen Rotor mit einer Vielzahl von Schaufeln, der zur Rotation in einer Kammer in dem Gehäuse befestigt ist; einen Ventilteil in dem Gehäuse; eine Ventilplatte in dem Gehäuse zwischen dem Ventilteil und der Kammer, wobei ein erster Luftkanal sich durch die Ventilplatte zur Kammer erstreckt und ein zweiter, vom ersten getrennter Luftkanal sich von der Kammer durch die Ventilplatte zum Ventilteil erstreckt; und den Ventilteil mit einer Stirnseite, die die Ventilplatte berührt, eine Luftzufuhröffnung durch den Ventilteil und die Stirnseite und einen Luftauslaß, der von der Luftzufuhröffnung an der Stirnseite des Ventilteils beabstandet ist, wobei die Luftzufuhröffnung eine zentrale Kerbe einschließt, die von zwei sich peripher erstreckenden, konzentrischen, äußeren und inneren Wänden definiert wird, die durch Radiuswände an ihren peripheren Enden verbunden sind, und mindestens zwei, im allgemeinen halbkreisförmige Vertiefungen in der Stirnseite des Ventilteils, eine Vertiefung an jedem peripheren Ende der zentralen Kerbe, wobei zumindest entweder der Ventilteil oder-die Ventilplatte innerhalb des Gehäuses drehbar ist.

In einer weiteren Hinsicht ist die Erfindung ein regulierbarer druckluftbetriebener Dentalhandstückmotor, welcher umfaßt: ein röhrenförmiges Gehäuse; einen Rotor mit einer Vielzahl von Schaufeln, der für die Rotation in einer Kammer in dem Gehäuse befestigt ist; einen Ventilteil in dem Gehäuse; eine Ventilplatte in dem Gehäuse zwischen dem Ventilteil und der Kammer, wobei ein erster Luftkanal sich durch die Ventilplatte zur Kammer erstreckt und ein zweiter, vom ersten getrennter Luftkanal sich von der Kammer durch die Ventilplatte zum Ventilteil erstreckt; und den Ventilteil mit einer Stirnseite, die die Ventilplatte berührt, eine Luftzufuhröffnung durch den Ventilteil und die Stirnseite und einen von der Luftzufuhröffnung beabstandeten Luftauslaß an der Stirnseite des Ventilteils, wobei die Luftzufuhröffnung eine zentrale Kerbe umfaßt, die von zwei sich peripher erstreckenden, konzentrischen, äußeren und inneren Wänden definiert ist, die durch Radiuswände an ihren peripheren Enden verbunden sind, und eine äußere Vertiefung in der Stirnseite, die sich von einem mittleren Abschnitt der zentralen Kerbe zu einem peripheren äußeren Rand der Stirnseite erstreckt, wobei die äußere Vertiefung und die zentrale Kerbe ein Paar von peripheren Wänden der Stirnseite auf jeder Seite der äußeren Vertiefung definieren, und die peripheren Wände sich entlang eines äußeren peripheren Abschnitt der Ventilstirnseite erstrecken, und zumindest entweder der Ventilteil oder die Ventilplatte in dem Gehäuse drehbar sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorangegangene Zusammenfassung, ebenso wie die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich. Um die Erfindung zu illustrieren, sind in den Zeichnungen derzeit bevorzugte Ausführungsformen dargestellt. Es sei jedoch angemerkt, daß die Erfindung nicht auf die genauen Anordnungen und Ausstattungen beschränkt ist. Für die Zeichnungen gilt:

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines teilweise ausgebrochenen Viertels eines druckluftbetriebenen Dentalhandstückmotors der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linien 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linien 3-3 von Fig. 1.

Fig. 4 ist ein erweiterter Querschnitt der hinteren Befestigung des Rotors.

Fig. 5 ist eine Hinteransicht der Ventilplatte.

Fig. 6 ist eine Vorderansicht des Ventils zur Regulierung der Geschwindigkeit.

Fig. 7 ist ein Querschnitt entlang der Linien 7-7 von Fig. 6.

Fig. 8 ist ein Querschnitt entlang der Linien 8-8 von Fig. 6.

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung des Kontrollventils des Motors 10 in der vollen Vorwärts-Antriebsposition.

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung des Kontrollventils des Motors 10 in einer gedrosselten Vorwärts-Antriebs position.

Fig. 11 ist eine schematische Darstellung des Kontrollventils des Motors 10 in der geschlossenen oder neutralen Position.

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung des Kontrollventils des Motors 10 in der gedrosselten Rücklauf-Position.

Fig. 13 ist eine schematische Darstellung des Kontrollventils des Motors 10 in der vollen Rückwärts-Antriebsposition.

Fig. 14 ist eine Draufsicht des Motorzylinders.

Fig. 15 und 16 sind Seitenansichten des Motorzylinders in einem Winkel von ungefähr 90° in beide Richtungen von Fig. 14 von einer zentralen Achse aus.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Einige der in der folgenden Beschreibung verwendeten Begriffe wurden nur aus praktischen Erwägungen gewählt und sind nicht einschränkend. Die Worte "rechts", "links", "unten" und "oben" geben die Richtungen in den Zeichnungen an, auf die Bezug genommen wird. Die Worte "innen" und "außen" beziehen sich auf die Richtungen zum und weg vom geometrischen Zentrum der in den Zeichnungen dargestellten Teile. Die Worte "vorne" und "hinten" beziehen sich auf die gegen überliegende Bohrantriebsseite und Luftzustromseite des Motors. Die verwendeten Begriffe umfassen die oben angeführten Worte, Abwandlungen davon und Worte von ähnlicher Bedeutung.

In allen Zeichnungen stehen dieselben Zahlen für dieselben Teile. Eine bevorzugte Ausführungsform eines druckluftbetriebenen Dentalhandstückmotors, im allgemeinen min 10 beziffert, ist in Fig. 1 dargestellt. Eine Stirnseite 10a des Motors 10 ist so gestaltet (d. h. in Größe und Form so bemessen), daß sie mit einem Antriebskopf (nicht dargestellt), der den Bohrer oder ein anderes Instrument hält, vorzugsweise auseinandernehmbar, ineinandergreift. Die Hinterseite 10b des Motors 10 ist so gestaltet, daß sie, vorzugsweise auseinandernehmbar, mit einem Dentalhandstück-Luftzustrom- Verbindungsstück (nicht dargestellt) ineinandergreift, entweder drehbare Verbindungsstücke oder mit einer fixierten Rückseite. Die allgemeine Konstruktion solcher Motoren, Verbindungsstücke und Handstücke ist in der Branche wohlbekannt.

Der Motor 10 umfaßt ein im allgemeinen röhrenförmiges, äußeres Gehäuse 12 mit einem Durchmesser, der klein genug ist, damit ein Benutzer das Gehäuse 12 mit nur einer Hand und nur den Fingern dieser einen Hand halten und bewegen kann, wie einen Bleistift oder ein anderes Schreibgerät. Ein druckluftbetriebener Rotor, generell mit 14 bezeichnet, ist drehbar im Gehäuse 12 auf den Lagern 20, 22 befestigt. In Bezug auf Fig. 2 ist der Rotor 14 vorzugsweise ein Bausatz, der eine zentrale Nabe 15 einschließt, die eine Vielzahl von Schaufeln 16 in radialen Kerben 15a aufnimmt, die die Länge der Nabe 15 vergrößern und durch Federn 17 nach außen geneigt sind. In Bezug auf Fig. 1 erstreckt sich ein Paar von in die Nabe 15 eingebauten Wellenstümpfen 18, 19 von gegenüberliegenden axialen Enden der Nabe 15 und werden von den Lagern 20 bzw. 22 aufgenommen. Ein Zentralrad 24 ist fix mit einem axialen Ende des Rotors 14 an der freien, vorderen Seite der Rotorwelle 19 verbunden und ragt durch das Lager 22. In Bezug auf Fig. 1 und 3 sind auf einem Laufräderträger, generell mit 32 bezeichnet, eine Vielzahl von Laufrädern 30, empfehlenswerterweise 3 Stück, befestigt. Der Träger 32 schließt eine Nabe 35 ein, an der die Wellen 34 fix befestigt sind, an denen drehbar die Laufräder 30 befestigt sind, die mit dem Zentralrad 24 ineinandergreifen. Der Träger 32 schließt des weiteren eine Antriebswelle 36 ein, die fix mit der Nabe 35 verbunden und axial mit den Rotorwellen 18, 19, die axial vom Rotor 14 vorstehen, angeordnet ist. Ein kronenartiges Antriebsrad 38 ist fix mit dem Ende der Antriebswelle 36 verbunden, das von der Nabe 35 weiter entfernt ist. Das Antriebsrad 38 ist am vorderen Ende 10a des Motors 10 im offenen Vorderende des Gehäuses 12 zu sehen. Auch in Bezug auf Fig. 3 ist ein Zahnkranz 40 mit den Laufrädern 30 verbunden und umgibt die Laufräder 30 und das Zentralrad 24. Der Zahnkranz 40 schließt des weiteren einen zylindrischen Randabschnitt 42 ein, der eine zylindrische Öffnung 44 definiert, die sich axial von den Laufrädern 30 weg erstreckt. Der Randabschnitt 42 und die Öffnung 44 nehmen die Nabe 35 des Laufräderträgers 32 auf und umgeben diese und einen Abschnitt der Antriebswelle 36. Gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung befindet sich ein Lager 46 zwischen der Antriebswelle 36 des Laufräderträgers 34 und dem Zahnkranz 40 in der zentralen Öffnung 44. Das Lager 46 bildet den Mittelpunkt der Antriebswelle 36 bezüglich des Zahnkranzes 40 während der Rotation. Das verringert die Gesamtzahl der zulässigen Abweichungen, die sich zwischen der Antriebswelle 36 und dem Lager 46 aufbauen, um mindestens eins und sorgt für den richtigen Eingriff der Räder, was sich durch einen reibungslosen Start des Motors 10 bei niedrigem Einlaßluftdruck äußert.

Der Motor 10 schließt eine Anzahl anderer Bestandteile ein, die mindestens eine Funktion haben, nämlich die Druckluft durch den Rotor 14 zu regulieren und zu lenken. Sie können am besten vom hinteren Ende 10b des Motors identifiziert werden, wo die Druckluft zu- und abgeführt wird. Das hintere Ende 10b des Motors ist von einer Seitenabdeckung 60 definiert. Ein Ring zur Regulierung der Geschwindigkeit 62 ist drehbar an der Seitenabdeckung 60 befestigt und wird zwischen einer Stufe auf der Seitenabdeckung 60 und dem hinteren Ende des Gehäuses 12 gehalten. Die Seitenabdeckung 60 hält ein Ventil zur Regulierung der Geschwindigkeit 66 im Motor 10. Das Ventil 66 ist mit dem Ring 62 und der Seitenabdeckung 60 durch eine Kugel 64 verbunden, die sich entlang einer Querkerbe 602 bewegt, welche sich peripher teilweise um die Seitenabdeckung 60 in etwa 140° eines Bogens erstreckt. Eine Ventilplatte 68 grenzt an eine Vorderseite des Ventils zur Regulierung der Geschwindigkeit 66. Eine Vorderseite der Seitenabdeckung 60 befindet sich in einer ringförmigen Vertiefung zwischen der Ventilplatte 68 und der inneren Öffnung des Gehäuses 12 und fixiert die Ventilplatte 68 und die Seitenabdeckung 60 mit dem Gehäuse 12. Die Seitenabdeckung kann an das Gehäuse 12 geschraubt werden oder in die ringförmige Vertiefung gedrückt werden. Eine Vorderseite der Ventilplatte 68 grenzt an eine Hinterseite einer Hinterseitenplatte 70. Eine Hinterseite eines Zylinders 72 grenzt an die Vorderseite der Hin terseitenplatte 70. Eine Hinterseite einer Vorderseitenplatte 76 grenzt an eine Vorderseite des Zylinders 72. Die Seitenplatten 70, 74 und eine Öffnung 722 des Zylinders 72 definieren eine Kammer, in der der Rotor 14 sich dreht. In Bezug auf Fig. 3 befindet sich die Öffnung 722 exzentrisch im Zylinder 72, während die Rotornabe 15 zentrisch ist und dadurch einen Drehschaufelmotor mit Rotor 14 bildet. Die planetarische Anordnung, die die Laufräder 30, den Träger 34 und den Zahnkranz 40 einschließt, reduziert die Geschwindigkeit und erhöht die zum Antriebsrad 38 übertragene Drehkraft. Der beschriebene Motor weist eine maximale Vorwärts-Geschwindigkeit von etwa 5000 RPM auf. Der Rotor weist jedoch eine Höchstgeschwindig keit von etwa 20 000 RPM auf. Ein Motor mit 20 000 RPM wird bereitgestellt, indem einfach das Antriebsrad 38 durch das Zentralrad 24 am Ende der Rotorwelle 19 ersetzt wird und die rotierenden Bestandteile des Motors 10 vor diesem Rad entfernt werden.

Fig. 4 stellt in erweiterter Form die Bestandteile dar, die das hintere Ende des Rotors 14 abstützen. Eine Feder- oder Wellenscheibe 80 und ein Abstandsstück 82 befinden sich zwischen der Ventilplatte 68 und dem Lager 20. Das Abstandsstück 82 weist eine zentrale Öffnung auf, die groß genug ist, daß das Abstandsstück 82 nur an den äußeren Laufring des Lagers 20 angrenzt. Ein anderes Abstandsstück 84 an der Welle 18 erstreckt sich zwischen dem inneren Laufring des Lagers 20 und der Nabe 15 des Rotors 14 und ist durch die Federscheibe 80 gegen die Nabe 15 geneigt, die auch an den inneren Laufring des Lagers 20 angrenzt. Die Federscheibe 80 nimmt die Abnutzung in der Rotorbefestigung auf und ermöglicht, daß während der Betriebsdauer des Motors 10 eine relativ leichte Vorlast (z. B. 24 ozs.) auf dem Lager 20, 22 aufrechterhalten wird. Das fördert eine längere Lebensdauer des Lagers und sorgt für einen reibungsloseren Motorbetrieb. Wieder in Bezug auf Fig. 1 erstreckt sich ein Fixierstift 86 vom Zylinder 72 durch die Hinterseitenplatte 70 und in die Ventilplatte 68 und hält diese Bestandteile in der richtigen Anordnung. Ein weiteres Abstandsstück 88 ist um den Wellenstumpf 19 an der Vorderseite des Rotors 14 zwischen seiner Nabe 15 und dem inneren Laufring des Lagers 22 vorgesehen. Diese Anordnung wird sowohl bei der 5000 RPM- als auch bei der 20 000 RPM-Version des Motors 10 verwendet.

Fig. 5-8 zeigen die Ventilbestandteile, die hauptsächlich für die Geschwindigkeitsregulierung und die Gegendrehung des Motors 10 sowohl bei der 5000 RPM- als auch bei der 20 000 RPM-Version verantwortlich sind. Die Ventilplatte 68 weist einen kreisförmigen äußeren Umfang 681 auf und schließt eine kreisförmige Öffnung für den Luftzustrom 682 in der Nähe des kreisförmigen, äußeren Umfangs 681 des Ventils 68 ein, und einen halbkreisförmigen Luftauslaß 682, der den äußeren Umfang 681 ungefähr 117° vom Lufteinlaß 682 entfernt schneidet. Ventilhaltestifte 685 und 686 befinden sich ungefähr 63° voneinander entfernt. Eine verdeckte Öffnung 687 nimmt das Ende des Fixierstiftes 86 auf. Die zentrale Öffnung 687 ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß der Ventilteil zur Regulierung 66 voll an der Ventilplatte 68 anliegt, um eine Luftdichtung zu bilden. Die in Fig. 5 dargestellte Hinterseite der Ventilplatte 68 grenzt an die Vorderseite des in Fig. 6 dargestellten Ventilteils zur Regulierung 66.

In Bezug auf Fig. 6 weist der regulierbare Ventilteil 66 einen generell kreisförmigen äußeren Umfang 661 auf. In Bezug auf Fig. 6 und 7 erstreckt sich eine teilweise periphere Vertiefung 662 ungefähr 210° um den unteren peripheren Abschnitt der dargestellten Ventilseite und stellt einen peripheren Kanal bereit, der fünf gleiche Seiten einer im allgemeinen rechteckig-geformten Kerbe 663 verbindet, die sich entlang der peripheren äußeren Oberfläche des Ventilteils entlang seiner verbleibenden Länge erstrecken und Luftauslaßkanäle bereitstellen. Die Seiten der Vertiefung definieren auch Halterungen für die Stifte 685, 686. Ein generell mit 664 bezeichneter Lufteinlaß wird entlang des oberen peripheren Abschnitts des Ventilteils 66 bereitgestellt und ist bezüglich der Vertiefung 662 und der Kerbe 663 symmetrisch. Schließlich ist eine Kerbe 665 in Durchsicht dargestellt, die sich entlang eines Teils der Länge des Ventilteils 66 von seiner Hinterseite erstreckt und eine Kugel 64 aufnimmt, die den Ventilteil 66 mit dem Ring zur Regulierung der Geschwindigkeit 62 verbindet.

In Bezug auf Fig. 6 ist die primäre Struktur der Luftzufuhröffnung 664 ein zentraler, in peripherer Richtung verlängerter Schlitz 664a, der sich vollständig durch die Seite des regulierbaren Ventilteils 66 erstreckt. Der zentrale Schlitz 664a weist zwei sich peripher erstreckende, konzentrische, äußere und innere Wände auf. Der Radius der sich peripher erstreckenden Wände liegt an ihren peripheren Enden. Der Radius des zentralen Schlitzes 644a beträgt ungefähr 0,065′′. Die Luftzufuhröffnung 664 schließt des weiteren zwei flache, generell halbkreisförmige Vertiefungen 664b, 664c in einer Linie mit den peripheren inneren und äußeren Wänden des zentralen Schlitzes 664a an jedem peripheren Ende des Schlitzes 644a ein. Die Zentren der halbkreisförmigen Vertiefungen 664b, 664c befinden sich gleich unter den peripheren Enden des zentralen Schlitzes 664a. In Bezug auf Fig. 8, wo sie dargestellt ist, beträgt die Tiefe der Vertiefung 664b nur ungefähr 0,020′′ (Zoll). Die Vertiefung 664c weist die gleiche Tiefe auf.

Wieder in Bezug auf Fig. 6 und 7 werden tiefere zentrale Vertiefungen 664d und 664e unterhalb (radial innerhalb) und oberhalb (radial außerhalb) des zentralen Schlitzes 644a bereitgestellt. Die innere Vertiefung 664d ist ein Abschnitt eines Halbkreises, der ungefähr zweimal so breit ist wie der zentrale Schlitz 664a, und dessen Zentrum im Zentrum des Schlitzes 664a liegt. Die obere, äußere Vertiefung 664e erstreckt sich vom zentralen Schlitz 664a zum äußeren Umfang 661 des Ventilteils und ist ebenso, breit wie der Durchmesser, der die Vertiefung 664d definiert, der ungefähr 25 Prozent größer als der Durchmesser der Luftzufuhröffnung 682 der Ventilplatte 68 ist. In Bezug auf Fig. 7 beträgt die Tiefe der Vertiefungen 664d und 664e ungefähr 0,07′′ (Zoll) in der dargestellten Ausführungsform. Der Gesamtradius beträgt ungefähr 0,24′′ (Zoll). Der zentrale Schlitz 664a und die zentralen Vertiefungen 664d und 664e definieren zwei periphere Wände oder Arme 664f und 664g auf jeder Seite der äußeren Vertiefung 664 entlang des äußeren peripheren Abschnitts der Ventilstirnseite. Die Wände 664f und 664g schließen bündig gegen die Hinterseite der Ventilplatte 68 ab.

Die Vertiefungen 664b-664e und die Wände 664f, 664g stellen eine variierende geometrische Anordnung der Luftzufuhröffnung zum kreisförmigen Lufteinlaß 682 der Ventilplatte 68 dar, da der regulierbare Ventilteil 68 bezüglich der Ventilplatte 68 und dem Luftauslaß 684 gedreht wird. Fig. 9-13 zeigen verschiedene Positio nen des Ein- und Auslasses 682, 684 der Ventilplatte 68 (in Durchsicht) bezüglich der Luftzufuhröffnung 664 und der teilweise peripheren Vertiefung 662, die zu den Auslaßschlitzen 663 des Ventilteils 66 führt.

In Fig. 9 befindet sich das Zentrum des Lufteinlasses 682 der Ventilplatte 68 über der Luftzufuhröffnung 664 des regulierbaren Ventilteils 66, wodurch ein voller, direkter und maximaler Luftstrom möglich ist. Der effektive Durchmesser der Luftzufuhröffnung zum kreisförmigen Lufteinlaß 682 der Ventilplatte 68 ist vorzugsweise mindestens gleich groß oder etwas größer als der effektive Öffnungsdurchmesser des kreisförmigen Lufteinlasses 682.

Fig. 10 stellt den regulierbaren Ventilteil 66 in einer teilweise gedrosselten Position dar. Bei Erreichen dieser Position schneidet die scharfe Kante der radial äußeren Wand 6/64f, die an den Lufteinlaß 664a angrenzt, fast unmittelbar den Lufteinlaß 682 und deckt ihn in zunehmendem Ausmaß ab. Bevor der Lufteinlaß 682 sich vollständig von der äußeren Vertiefung 664e vorbeibewegt, beginnt ein Abschnitt des Lufteinlasses 682 sich über die flache halbkreisförmige Vertiefung 664c zu bewegen. Während das Ventil 66 weiter gedreht wird, bewegt sich der Lufteinlaß 682 an der flachen, halb kreisförmigen Vertiefung 664c vorbei, bis die in Fig. 11 gezeigte Position erreicht ist.

In Fig. 11 verdeckt und verschließt die vordere Stirnseite des regulierbaren Ventilteils den Lufteinlaß 682 der Ventilplatte 68 vollständig, während ein anderer Abschnitt der vorderen Stirnseite des regulierbaren Ventilteils 66 den halbkreisförmigen Luftauslaß 684 der Ventilplatte abdeckt. In dieser Position wird der Motor 10 als im Leerlauf befindlich betrachtet und weist einen Luftstrom auf, der nicht ausreicht, um den Rotor 14 zu bewegen.

Während der regulierbare Ventilteil 66 im Uhrzeigersinn weitergedreht wird, wie in Fig. 12 und 13 gezeigt wird, beginnt der halb kreisförmige Luftauslaß 684 der Ventilplatte 68, die flache halbkreisförmige Vertiefung 664b der Luftzufuhröffnung 684 zu überlappen, während der Lufteinlaß 682 der Ventilplatte 68 beginnt, die teilweise periphere Vertiefung 664 zu überlappen, die sich zu den Luftauslaßkanälen oder -kerben 663 entlang des Ventilteils 66 erstreckt. Folglich beginnt Luft in die Gegenrichtung zu fließen durch den Ein- und Auslaß 682 und 684 der Ventilplatte und durch den übrigen Motor 10, wodurch der Rotor 14 in die Gegenrichtung bewegt wird. Fig. 13 stellt die vollständig offene Gegenrichtung des regulierbaren Ventilteils 66 und der Ventilplatte 68 dar, mit dem Zentrum des halbkreisförmigen Luftauslasses 684 der Ventilplatte 60 über dem zentralen Schlitz 664a der Luftzufuhröffnung 664 und den tieferen Vertiefungen 664d und 664e um den Schlitz. Die Berührungspunkte der Haltestifte mit den Enden der teilweise peripheren Vertiefung 662 sind in Fig. 9 und 13 dargestellt, die volle Vorwärts- und Rückwärts-Position des Ventilteils 68.

Anhand eines Beispiels bei voller Drehzahl beträgt der Eingangs- und Ausgangsdruck der Luftzufuhr durch den regulierbaren Ventilteil ungefähr 43 psi bzw. 10 psi, um Luft mit einer Geschwindigkeit von 0,85 cu. ft./min. bei vollen 20 000 Umdrehungen pro Minute (unbeladen) durch den Motor 10 zu bewegen. Die effektive Öffnung, die durch den kreisförmigen Lufteinlaß 682 der Ventilplatte 68 und die Luftzufuhröffnung 664 des regulierbaren Ventilteils 66 bereitgestellt wird, ist so gewählt, daß ungefähr die Hälfte des maximalen Luftstroms (z. B. 0,42 cu. ft./min.) bereitgestellt wird, wenn das regulierbare Ventil 66 sich in der mittleren Position zwischen der vollständig gedrosselten und der neutralen Position des Ventils befindet. Diese effektive Größe der Öffnung war z. B. ungefähr 0,035 Zoll. Die tiefen zentralen Vertiefungen 664d und 664e schaffen Räume, wo Luft, die durch den zentralen Schlitz 664a fließt, von den Seiten des Schlitzes gesammelt und direkt zum Ven tilplatteneinlaß 682 über einen Bereich, der den Einlaß 682 einheitlicher umgibt, geleitet werden kann. Die Arme 664f und 664g sehen unmittelbare, grobe Geschwindigkeitsregulierungen im mittleren Bereich vor. Die flachen Vertiefungen 664b und 664c tragen zu dieser Regulierung bei. Die flachen halbkreisförmigen Vertiefungen 664b und 664c ermöglichen eine feine Regulierung im niedrigen Geschwindig keitsbereich, die bei früheren Entwürfen eines solchen Motors fehlte, zwischen der Position bei mittlerer Geschwindigkeit des Ventilteils 66 und seiner neutralen Position.

Zur Vervollständigung der Beschreibung des Luftzufuhrsystems des Motors 10 stellen Fig. 14 bis 16 Details des Stromkanals entlang des Zylinders 72 dar. Diese Kanäle befördern Luft zwischen der Ventilplatte 68 und der Rotorkammer 722 (Fig. 2). In bezug auf Fig. 14, eine Draufsicht des Zylinders 72, wie er sich im Motor 10 befinden würde, sind die auf einer Seite geschlossenen Ein- und Auslaßkanäle 724, 728 in der äußeren zylindrischen Oberfläche des Zylinders vorgesehen und erstrecken sich vom hinteren Ende zum vorderen Ende in ungefähr symmetrischen Positionen auf beiden Seiten der Mittellinie des Zylinders 72. In bezug auf Fig. 15 ist ein Paar von Strahllöchern 725, 726 vorgesehen, die sich radial durch die Zylinderwand und in sein hohles Inneres, das die Kammer 722 bildet, erstrecken, in Winkeln, die so gewählt sind, daß die Schaufelober flächen getroffen und der Rotor 14 nach vorwärts gedreht wird. Die Enden der Löcher sind in Durchsicht dargestellt. Das Strahlloch 726 ist peripher vom Strahlloch 725 beabstandet in einer sich peripher erstreckenden Vertiefung 727, die vom Einlaßkanal 724 vorragt, so daß zwischen den Strahllöchern 725, 726 genügend Abstand ist, daß ihr Strahl gleichzeitig verschiedene Schaufeln treffen kann. Ein Auslaßschlitz 729 erstreckt sich vollständig durch die Seitenwand des Zylinders 72 und peripher ungefähr 135° um den äußeren Umfang des Zylinders 72, um gleichzeitig Luft zwischen einer Anzahl von angrenzenden Schaufeln sammeln zu können. Der Schlitz 729 ist zur Erleichterung der Herstellung ein gerader, in die Wand des Zylinders 72 gefräster Einschnitt, der aber auch andere Formen auf weisen kann. Es sei angemerkt, daß aufgrund der Spezialisierung der Kanäle 724 und 728 zur Optimierung der Vorwärts-Drehung des Rotors 14 der Motor 10 in der Gegenrichtung nicht dieselbe Höchstgeschwindigkeit und Drehkraft bereitstellt wie in der Vorwärts- Richtung.

Fachleute werden wissen, daß an den oben beschriebenen Ausführungs formen Veränderungen durchgeführt werden können, ohne von dem umfassenden Konzept der Erfindung abzuweichen. Während z. B. die halbkreisförmigen geometrischen Anordnungen der Luftzufuhr vertiefungen des regulierbaren Ventilteils bevorzugt werden, können andere nicht kreisförmige, aber krummlinige geometrische Anordnungen der Vertiefungen und Wände verwendet werden. Es wird daher vorausgesetzt, daß diese Erfindung nicht auf die speziellen, offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern die Absicht verfolgt wurde, Veränderungen im Sinn und Bereich der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist, abzudecken.

Claims

1. Druckluftbetriebener Dentalhandstückmotor, welcher umfaßt:
ein röhrenförmiges, äußeres Gehäuse, dessen Umfang klein genug ist, daß das Gehäuse in einer Hand- und nur mit den Fingern dieser Hand gehalten werden kann;
einen Rotor mit einer Vielzahl von Schaufeln, die drehbar im Gehäuse befestigt sind;
ein Zentralrad, das mit einem axialen Ende des Rotors verbunden ist;
eine Vielzahl von Laufrädern;
eine Nabe, an der die Vielzahl der Laufräder in Eingriff mit dem Zentralrad drehbar befestigt ist;
eine Antriebswelle, die mit der Nabe verbunden und axial mit dem Rotor angeordnet ist, wobei die Antriebswelle axial vom Rotor wegsteht;
ein Antriebsrad, das mit dem weiter von der Nabe entfernten Ende der Antriebswelle verbunden ist;
einen Zahnkranz in Eingriff mit der Vielzahl der Laufräder, wobei der Zahnkranz das Zentralrad und die Vielzahl der Laufräder umgibt und einen Rand einschließt, der eine Öffnung definiert, die sich axial von den Laufrädern weg erstreckt und die Nabe und einen Abschnitt der Antriebswelle aufnimmt;
und ein Lager, das sich zwischen der Antriebswelle und der zentralen Öffnung des Zahnkranzrandes befindet und während der Rotation der Antriebswelle den Mittelpunkt der Antriebs welle bezüglich des Zahnkranzes bildet.

2. Motor nach Anspruch 1, wobei das Antriebsrad an einem axialen Ende des Motors dem Blick ausgesetzt ist.

3. Motor nach Anspruch 2, wobei das eine axiale Ende des Motors so gestaltet ist, daß es auseinandernehmbar in einen Dental handstückbohrer-Antriebskopf eingreift.

4. Motor nach Anspruch 2, wobei ein verbleibendes axiales Ende, das dem anderen axialen Ende gegenüberliegt, so gestaltet ist, daß es auseinandernehmbar in ein Dentalhandstück-Luftzufuhr- Verbindungsstück eingreift.

5. Regulierbarer, druckluftbetriebener Dentalhandstückmotor, welcher umfaßt:
ein röhrenförmiges Gehäuse;
einen Rotor mit einer Vielzahl von Schaufeln, der zur Rotation in einer Kammer in dem Gehäuse befestigt ist;
einen Ventilteil in dem Gehäuse;
eine Ventilplatte in dem Gehäuse zwischen dem Ventilteil und der Kammer, wobei sich ein erster Luftkanal durch die Ventilplatte zur Kammer erstreckt und ein zweiter, vom ersten getrennter Luftkanal sich von der Kammer durch die Ventilplatte zum Ventilteil erstreckt; und
den Ventilteil mit einer Stirnseite, die die Ventilplatte berührt, eine Luftzufuhröffnung durch den Ventilteil und die Stirnseite und eine von der Luftzufuhröffnung beabstandete Luftauslaßöffnung an der Stirnseite des Ventilteils, wobei die Luftzufuhröffnung einen zentralen Schlitz einschließt, der von zwei sich peripher erstreckenden, konzentrischen, inneren und äußeren Wänden definiert ist, welche an ihren peripheren Enden durch Radiuswände verbunden sind, und minde stens zwei, generell halbkreisförmige Vertiefungen in der Stirnseite des Ventilteils, eine Vertiefung an jedem peripheren Ende des zentralen Schlitzes, wobei zumindest entweder der Ventilteil oder die Ventilplatte in dem Gehäuse drehbar ist.

6. Regulierbarer, druckluftbetriebener Dentalhandstückmotor, welcher umfaßt:
ein röhrenförmiges Gehäuse;
einen Rotor mit einer Vielzahl von Schaufeln, der zur Rotation in einer Kammer in dem Gehäuse befestigt ist;
einen Ventilteil in dem Gehäuse;
eine Ventilplatte in dem Gehäuse zwischen dem Ventilteil und der Kammer, wobei ein erster Luftkanal sich durch die Ventilplatte zur Kammer erstreckt und ein zweiter, vom ersten getrennter Luftkanal sich von der Kammer durch die Ventilplatte zum Ventilteil erstreckt; und
den Ventilteil mit einer Stirnseite, die die Ventilplatte berührt, eine Luftzufuhröffnung durch den Ventilteil und die Stirnseite und eine von der Luftzufuhröffnung beabstandete Luftauslaßöffnung an der Stirnseite des Ventilteils, wobei die Luftzufuhröffnung einen zentralen Schlitz einschließt, der durch zwei sich peripher erstreckende, konzentrische, innere und äußere Wände definiert ist, welche durch Radiuswände an ihren peripheren Enden verbunden sind, und eine äußere Vertiefung in der Stirnseite, welchem sich von einem zentralen Abschnitt des zentralen Schlitzes zu einem peripheren äußeren Rand der Stirnseite erstreckt, wobei die äußere Vertiefung und der zentrale Schlitz ein Paar von peripheren Wänden der Stirnseite auf jeder Seite der äußeren Vertiefung definieren, wobei die peripheren Wände sich entlang des äußeren, peripheren Abschnitts der Ventilstirnseite erstrecken, und zumindest entweder der Ventilteil oder die Ventilplatte in dem Gehäuse drehbar ist.

7. Motor nach Anspruch 6, der des weiteren eine innere Vertiefung in der Stirnseite des Ventilteils umfaßt, welche sich vom zentralen Abschnitt des zentralen Schlitzes radial nach innen und weg von der äußeren Vertiefung erstreckt.

8. Motor nach Anspruch 6, wobei die Stirnseite des Ventilteils des weiteren mindestens zwei, generell halbkreisförmige Vertiefungen in der Stirnseite des Ventilteils an jedem peripheren Ende des zentralen Schlitzes einschließt.

9. Motor nach Anspruch 8, wobei die äußere und die innere Vertiefung sich tiefer in die Stirnseite erstrecken als die generell halbkreisförmigen Vertiefungen.