JP2017106630A - エアタービン用軸受ユニットおよび歯科エアタービンハンドピース - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮空気が作用しないとき、シール部材(30)は内輪(20)の外周面(21)に接触し、圧縮空気が作用するとき、圧縮空気が作用しないときと比べてシール部材(30)と内輪(20)の外周面(21)との接触面積が小さくなるようにしたことにより、回転を迅速に停止可能にした。
【選択図】図2
Description
(1) 圧縮空気を受けて回転するタービンブレードと、前記タービンブレードが一体に固定され、工具を取り付け可能な回転軸と、ハウジングに対して前記回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、を備えるエアタービン用軸受ユニットであって、
前記転がり軸受は、前記ハウジングに固定された外輪と、前記回転軸に固定された内輪と、前記外輪及び前記内輪の間に転動自在に配置された複数の転動体と、前記外輪の内周面に固定され、前記外輪及び前記内輪の間の空間をシールするシール部材と、を有し、
前記圧縮空気が作用しないとき、前記シール部材は前記内輪の外周面に接触し、
前記圧縮空気が作用するとき、前記圧縮空気が作用しないときと比べて前記シール部材と前記内輪の外周面との接触面積が小さくなる
ことを特徴とするエアタービン用軸受ユニット。
(2) 前記シール部材は、前記内輪の外周面に接触可能であり弾性変形可能なリップ部を有し、
前記リップ部は、径方向内側に向かうにしたがって、前記圧縮空気の供給方向に傾斜する形状である
ことを特徴とする(1)に記載のエアタービン用軸受ユニット。
(3) 前記シール部材は、前記内輪の外周面に接触可能であり弾性変形可能なリップ部を有し、
前記リップ部は、前記シール部材の芯金又は基部から径方向内側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜している
ことを特徴とする(1)に記載のエアタービン用軸受ユニット。
(4) 前記内輪の外周面のうち、少なくとも前記シール部材が接触する部分は平面である
ことを特徴とする(1)〜(3)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
(5) 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記シール部材の径方向外側端部の弾性材料からなる基部は、前記溝部に止め輪によって固定される
ことを特徴とする(1)〜(4)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
(6) 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記シール部材の径方向外側端部の弾性材料からなる基部は、前記溝部にかしめられて固定される
ことを特徴とする(1)〜(4)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
(7) 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記シール部材の径方向外側端部の弾性材料からなる基部は、前記溝部の軸方向両面によって挟みこまれて固定される
ことを特徴とする(1)〜(4)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
(8) 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記シール部材の径方向外側端部の金属材料からなる基部は、前記溝部にかしめられて固定される
ことを特徴とする(1)〜(4)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
(9) 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記溝部は、軸方向内側に向かうにしたがって径方向外側に傾斜するテーパ面と、前記テーパ面の軸方向内側端部から径方向内側に延在する軸方向内側面と、を有し、
前記シール部材の径方向外側端部の金属材料からなる基部は、前記テーパ面及び前記軸方向内側面に接触することで前記溝部に固定される
ことを特徴とする(1)〜(4)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
(10) 前記内輪は、前記外輪よりも軸方向外側まで延在しており、
前記シール部材の内周面は、前記外輪よりも軸方向外側において、前記内輪の外周面に当接する
ことを特徴とする(1)〜(9)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
(11) 前記圧縮空気が作用するとき、前記シール部材は、前記内輪の外周面と非接触の状態となる
ことを特徴とする(1)〜(10)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
(12) 前記圧縮空気が作用しないとき、前記シール部材の内周面が前記内輪の外周面に接触する接触領域は、前記シール部材の内周面の全体の10%以上である
ことを特徴とする(1)〜(11)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
(13) 前記圧縮空気が作用しないとき、前記シール部材の前記内輪の外周面と接触する部分のしめしろが50μm以上かつ200μm以下である
ことを特徴とする(1)〜(12)の何れか1つに記載のエアタービン用軸受ユニット。
図1には、本実施形態のエアタービン用軸受ユニット、図2には、本実施形態のエアタービン用軸受ユニットを構成する転がり軸受1が示されている。図1に示すように、エアタービン用軸受ユニット100Aは、圧縮空気を受けて回転するタービンブレード102と、タービンブレード102が一体に固定され、一端に工具(例えば、歯科処置工具)を取り付け可能な回転軸101と、ハウジング105に対して回転軸101を回転自在に支持する転がり軸受1と、を備える。したがって、図2に示す転がり軸受1においては、ハンドピース駆動時に右方から左方に向かって圧縮空気が供給される。なお、本実施形態のエアタービン用軸受ユニットは、転がり軸受1の構成において、図26に示す従来の構成と異なる。このため、タービンブレード102、回転軸101、ヘッドハウジング105等を含め、従来と同一又は同等の構成については、同一符号を付している。なお、エアタービン用軸受ユニットは、図1の構成に限定されるものではない。
本実施形態では、シール部材30の外輪10に対する固定方法が上記実施形態と異なる。図6及び図7に示すように、シール部材30の基部31は、その全体で芯金35を覆っており、形状及び強度が維持されている。リップ部33は、芯金35から径方向内側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜している。そして、基部31の径方向外側端部は、外輪10の溝部12にかしめられて固定される。このような固定方法であっても、シール部材30が外輪10に強固に固定されるので、圧縮空気を受けた場合にシール部材30が脱落してしまうことを防止することができる。なお、その他の構成及び効果は上記実施形態と同様である。
本実施形態では、シール部材30の外輪10に対する固定方法が上記実施形態と異なる。図9に示すように、シール部材30の基部31は、断面L字形状の芯金35の円筒部分外側を覆っており、形状及び強度が維持されている。リップ部33は、芯金35から径方向内側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜している。そして、基部31の径方向外側端部は、外輪10の溝部12の軸方向両面13,14によって軸方向に挟みこまれて固定される。このような固定方法であっても、シール部材30が外輪10に強固に固定されるので、圧縮空気を受けた場合にシール部材30が脱落してしまうことを防止することができる。なお、その他の構成及び効果は上記実施形態と同様である。
本実施形態では、シール部材30の外輪10に対する固定方法が上記実施形態と異なる。図10に示すように、シール部材30は、リップ部33と、リップ部33に径方向内側端部を覆われると共に、リップ部33から径方向外側に延出する金属材料からなる基部31と、を有する。リップ部33は、基部31から径方向内側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜している。このように、本実施形態では、基部31が弾性材料によって覆われておらず、金属材料が剥き出し(露出)の状態となっている。そして、基部31の径方向外側端部は、外輪10の溝部12にかしめられて固定される。このような固定方法であっても、シール部材30が外輪10に強固に固定されるので、圧縮空気を受けた場合にシール部材30が脱落してしまうことを防止することができる。なお、その他の構成及び効果は上記実施形態と同様である。
本実施形態では、シール部材30の外輪10に対する固定方法が上記実施形態と異なる。図11に示すように、外輪10の溝部12は、軸方向内側(玉3側)に向かうにしたがって径方向外側に傾斜するテーパ面15と、テーパ面15の軸方向内側端部から径方向内側に延在する軸方向内側面16と、を有する。
なお、図21(a)は、図18〜図20のそれぞれのA―A線に沿った断面図であり、図21(b)は、図18〜図20のそれぞれのB―B線に沿った断面図を示している。
なお、内輪20と接触するリップ部33の内周面34の軸方向幅が円周方向に亙って均一な場合には、圧縮空気が作用しないとき、リップ部33の内周面34の接触面積は、その内周面の全体面積のうちの少なくとも10%以上であればよい。
また、試験に用いられる各軸受ユニットでは、1対の転がり軸受を以下のように構成する。さらに、その他のタービン仕様やエアー圧条件等は変更せずに、試験を行った。
試験例2:一方の転がり軸受に、図4に示す切欠きのないリップ部33を持ったシール部材30を有する転がり軸受(図2)を適用し、他方の転がり軸受に、図24に示す転がり軸受を適用する。
試験例3:一方の転がり軸受に、図15に示す2つの切欠き42を有するリップ部33を持ったシール部材30を有する転がり軸受(図2)を適用し、他方の転がり軸受に、図24に示す転がり軸受を適用する。
試験例4:一方の転がり軸受に、図16に示す4つの切欠き42を有するリップ部33を持ったシール部材30を有する転がり軸受(図2)を適用し、他方の転がり軸受に、図24に示す転がり軸受を適用する。
試験例5:一方の転がり軸受に、図17に示す8つの切欠きを有するリップ部33を持ったシール部材30を有する転がり軸受(図2)を適用し、他方の転がり軸受に、図24に示す転がり軸受を適用する。
試験例6:一方の転がり軸受に、図18に示す内輪20の外周面21に50%接触するリップ部33を持ったシール部材30を有する転がり軸受(図2)を適用し、他方の転がり軸受に、図24に示す転がり軸受を適用する。
試験例7:一方の転がり軸受に、図19に示す内輪20の外周面21に25%接触するリップ部33を持ったシール部材30を有する転がり軸受(図2)を適用し、他方の転がり軸受に、図24に示す転がり軸受を適用する。
試験例8:一方の転がり軸受に、図20に示すシール部材30と同様な構成で、内輪20の外周面21に15%接触するリップ部33を持ったシール部材30を有する転がり軸受(図2)を適用し、他方の転がり軸受に、図24に示す転がり軸受を適用する。
さらに、試験例2〜8では、しめしろを50μm以上かつ200μm以下のものが使用されており、これにより、停止時間を短くできることが確認できた。
3 玉(転動体)
5 保持器
6 リム部
10 外輪
11 内周面
12 溝部
13,14 軸方向両面
15 テーパ面
16 軸方向内側面
20 内輪
21 外周面
30 シール部材
31 基部
33 リップ部
34 内周面
35 芯金
36 第1延出部
37 第1傾斜部
38 第2延出部
39 第2傾斜部
40 止め輪
41 通気孔
42 切り込み
100A エアタービン用軸受ユニット
S 軸受内部空間
(1) 圧縮空気を受けて回転するタービンブレードと、前記タービンブレードが一体に固定され、工具を取り付け可能な回転軸と、ハウジングに対して前記回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、を備えるエアタービン用軸受ユニットであって、
前記転がり軸受は、前記ハウジングに固定された外輪と、前記回転軸に固定された内輪と、前記外輪及び前記内輪の間に転動自在に配置された複数の転動体と、前記外輪の内周面に固定され、前記外輪及び前記内輪の間の空間をシールするシール部材と、を有し、
前記シール部材は、径方向に延びる基部と、前記基部の径方向内端から延び、径方向内側に向かうに従って前記圧縮空気の供給方向下流側に傾斜する弾性変形可能なリップ部と、を有し、
前記圧縮空気が作用しないとき、前記シール部材のリップ部の内周面は前記内輪の外周面に接触し、
前記圧縮空気が作用するとき、前記圧縮空気が作用しないときと比べて前記シール部材と前記内輪の外周面との接触面積が小さくなる、エアタービン用軸受ユニット。
(2) 前記圧縮空気が作用するとき、前記シール部材は、前記内輪の外周面と非接触の状態となる、(1)に記載のエアタービン用軸受ユニット。
(3) (1)又は(2)に記載のエアタービン用軸受ユニットを備えた、歯科エアタービンハンドピース。
Claims (13)
- 圧縮空気を受けて回転するタービンブレードと、前記タービンブレードが一体に固定され、工具を取り付け可能な回転軸と、ハウジングに対して前記回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、を備えるエアタービン用軸受ユニットであって、
前記転がり軸受は、前記ハウジングに固定された外輪と、前記回転軸に固定された内輪と、前記外輪及び前記内輪の間に転動自在に配置された複数の転動体と、前記外輪の内周面に固定され、前記外輪及び前記内輪の間の空間をシールするシール部材と、を有し、
前記圧縮空気が作用しないとき、前記シール部材は前記内輪の外周面に接触し、
前記圧縮空気が作用するとき、前記圧縮空気が作用しないときと比べて前記シール部材と前記内輪の外周面との接触面積が小さくなる
ことを特徴とするエアタービン用軸受ユニット。 - 前記シール部材は、前記内輪の外周面に接触可能であり弾性変形可能なリップ部を有し、
前記リップ部は、径方向内側に向かうにしたがって、前記圧縮空気の供給方向に傾斜する形状である
ことを特徴とする請求項1に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記シール部材は、前記内輪の外周面に接触可能であり弾性変形可能なリップ部を有し、
前記リップ部は、前記シール部材の芯金又は基部から径方向内側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜している
ことを特徴とする請求項1に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記内輪の外周面のうち、少なくとも前記シール部材が接触する部分は平面であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。
- 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記シール部材の径方向外側端部の弾性材料からなる基部は、前記溝部に止め輪によって固定される
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記シール部材の径方向外側端部の弾性材料からなる基部は、前記溝部にかしめられて固定される
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記シール部材の径方向外側端部の弾性材料からなる基部は、前記溝部の軸方向両面によって挟みこまれて固定される
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記シール部材の径方向外側端部の金属材料からなる基部は、前記溝部にかしめられて固定される
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記外輪の内周面には、前記シール部材を固定するための溝部が形成され、
前記溝部は、軸方向内側に向かうにしたがって径方向外側に傾斜するテーパ面と、前記テーパ面の軸方向内側端部から径方向内側に延在する軸方向内側面と、を有し、
前記シール部材の径方向外側端部の金属材料からなる基部は、前記テーパ面及び前記軸方向内側面に接触することで前記溝部に固定される
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記内輪は、前記外輪よりも軸方向外側まで延在しており、
前記シール部材の内周面は、前記外輪よりも軸方向外側において、前記内輪の外周面に当接する
ことを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記圧縮空気が作用するとき、前記シール部材は、前記内輪の外周面と非接触の状態となる
ことを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記圧縮空気が作用しないとき、前記シール部材の内周面が前記内輪の外周面に接触する接触領域は、前記シール部材の内周面の全体の10%以上である
ことを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。 - 前記圧縮空気が作用しないとき、前記シール部材の前記内輪の外周面と接触する部分のしめしろが50μm以上かつ200μm以下である
ことを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載のエアタービン用軸受ユニット。
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