JP2574367B2

JP2574367B2 - 歯科用ハンドピース

Info

Publication number: JP2574367B2
Application number: JP63047658A
Authority: JP
Inventors: ジャン−ジャクーバルタールイス
Original assignee: MIKURO MEGA SUISU SA
Current assignee: MIKURO MEGA SUISU SA
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1988-03-02
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: US4834652A; JPS63283633A; EP0281847A1; EP0281847B1; DE3864040D1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は一直線上に並ぶ入力シャフト及び出力シャフ
トを有する互換性モジュラユニットの形式の減速機をそ
の内部に配するスリーブと、該スリーブに接続され伝動
軸及び工具締着手段を有するフロント部とを有し、入力
シャフトの後端には駆動ピースが取り付けられるような
歯科用ハンドピースに関し、特に反転角ハンドピースに
関する。

〔従来技術と課題〕

この種のハンドピースは例えば出願人の仏国特許FR2,
572,646号等で公知であり、それによれば減速装置は、
容易にハンドピース内に取り付け得る互換性モジュール
の形式を成し、必要に応じてそのモジュールは異なる減
速比、或いは増速比を持つ同一デザインの他のモジュー
ルと取り換え可能である。

近年、歯科技術の進歩は新しい要求を生み、特に回転
装置の分野、並びにこれら回転装置を支持、駆動する装
置分野においても顕著である。移植学においてその発展
は、ドリル加工やタップ加工等の装置を低速高トルクを
以って駆動し得るハンドピースを必要とした。

現在、市場には4,000〜40,000r.p.m.の回転速度を持
つ駆動モータがあるが、特に移植等の特定作業において
は600〜100r.p.m.又は10r.p.m.のオーダの工具速度を必
要としている。即ち、かなりの減速が必要となる。第１
の結論としては低速モータユニット、又はギヤードモー
タを開発することにあるが、これは結果として歯科医が
有効な広範囲のハンドピースや一連のモータを持たねば
ならず、明らかに取扱い上、又コスト上受け入れること
はできない。もう１つの結論は差動減速機の使用であ
る。

ハンドピースの分野においては例えば米国特許第4,30
6,865号により遊星ギヤ付き差動減速機が知られてお
り、その中では入力シャフトは３個の遊星ホイールと係
合する歯付ギヤを支持しており、ホイールは組立体を囲
む固定された冠ギヤと係合し、遊星キャリアは出力シャ
フトに一体形成されている。しかしながらこの装置は、
回転しなければならない部品の数の多さ故に比較的複雑
であり、結果として減速比は10:1のオーダーでしかな
い。この種の遊星ギヤを数個、交互に据え付けること
で、より大きな減速比を得ることができるが、減速比の
大きさは使用される遊星ギヤの数に比例するため小さな
体積を以って大きな減速比を得ることは不可能である。

もう１つの仏国特許第2,572,645号によればハンドピ
ースの分野において、空間を削減するため減速モジュー
ルが使用されており、モジュールは入力、出力シャフト
に対し傾斜した中間シャフトを有し、その両端には夫々
入力ギヤと出力ギヤとに係合するギヤが設けられてい
る。しかしながらこの装置によって得られる減速比は協
働する異なるギヤの歯の割合に限定され、従って非常に
良好なものとは言い難い。

一般的な機械の分野においては、例えば米国特許第2,
699,690号に記述されているように大きな減速比の差動
減速機が知られている。この減速機は、入力シャフトの
傾斜部上で自由に回転できるように据え付けられた揺動
式歯付きホイールを有し、その各側面には歯が形式さ
れ、一側面は固定された歯と協働し、他方は出力ホイー
ルの歯と協働し、協働する歯の内、少なくとも２つは異
なる歯数を持っている。この減速機は好ましくはブライ
ンド又はローラブラインドの駆動機構に適用すべく提供
され、歯科医院で使用するにはかなりのスペースを必要
とし、単に寸法を相似的に減少するとかなり小さな直径
ピッチを持つギヤの歯強度に矛盾が生じることになる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は固定された速度比率を以って約2000:1
ぐらい大きな減速を可能にする差動減速機を備えた歯科
用ハンドピースを提供することにあり、その中でこの減
速機はさらに、異なる減速比を備えるように構成され、
小さなスペースに収まり、かつシンプルな設計を以って
構成されなければならない。

このため本発明によれば、一直線上に並び入力シャフ
ト及び出力シャフトを有する互換性モジュラユニットの
形式の減速機をその内部に配置するスリーブと、該スリ
ーブに接続され伝動シャフト及び工具締着手段を有する
フロント部とを有し、入力シャフトの後端には駆動ピー
スが取り付けられるような歯科用ハンドピースであっ
て、上記モジュラユニットはハウジングを有し、ハウジン
グはその内部に入力シャフトと出力シャフトのための軸
受を配置し、ハウジングの入力側には、入力シャフトと
同軸を成すと共にハウジングの内部に向く放射状の歯を
備える固定ホイールが設けられ、さらに出力シャフトは
その後端に、ハウジング内側に向く放射状の歯を備えた
出力ホイールを有し、出力シャフトの外周上にはハウジ
ング周囲に設けられた肩部と対向して配置されると共に
出力側を向く肩部を有し、両肩部間の環状空間は、これ
ら肩部と共にスラスト玉軸受を構成するボールに占有さ
れ、入力シャフトはこの入力シャフトに対し傾斜された
円筒部によって延長され、円筒部上には中間ホイールが
回転自在に据え付けられ、中間ホイールの各面には放射
状の歯が設けられ、その内の１つの歯は固定ホイールの
歯と係合し、他方は出力ホイールの歯と係合し、係合し
合う少なくとも２つの歯の歯数間比率は１に等しくな
く、他の２つの歯の歯数間比率と異なることを特徴とす
る歯科用ハンドピースが提供される。

この有効なハンドピースのモジュラユニットには数多
くの利点がある。その構造はメンテナンス上、又減速モ
ジュール交換によって減速比を切換える上で容易に分
解、組立て可能である。非常に大きなギヤ減速が限られ
た容積内で達成され、可動部品数は、アンギュラクリア
ランス（逃げ角）を減らした従来の減速機と比較して少
ない。中間ホイールの速度は遅く、固定ホイールの歯数
と中間ホイールの係合面の歯数とが等しい場合、０にさ
えなる。トルクは入力シュフトと出力シャフトとの間の
機械的反作用の連結により制限され、このトルクはかな
り大きな減速比を持った従来の減速システムでは過大で
かつ問題がある。

本発明による減速機は例えばドリル、ねじタップ装置
及び低速バリ取り機等、特に移植学分野において必要と
されるような低速仕様の歯科装置への用途に適する。

好ましくはハウジングの入力側は、固定された歯付ホ
イールと入力シャフトの軸受とを備えた側板によって封
止され、出力ホイールは出力シャフトと一体化される。

傾斜した円筒部は好ましくは入力シャフトと一直線を
成すピボットにより延長され、出力シャフトの後端はハ
ウジング内に位置して中空で、かつ上記ピボットを収納
する転がり軸受を構成する。

さらに好ましくは傾斜した円筒部は、中間ホイールの
内周と、上記傾斜円筒部の両方の側部に位置する２つの
肩部との間に据え付けられる針状ころ軸受の中に収納さ
れる。

〔実施例〕

第１図において反転角の形式であるハンドピースは、
既知様式によりスリーブ30と、格子縞域で図示された伝
動シャフト30aを有するフロント部31と、工具32aを締着
する手段（図示せず）を備えたヘッド32と、スリーブ30
に適合されて駆動ピース35に連結される内筒部33とによ
って構成される。駆動ピーク35の動きを伝導シャフト30
aに伝えるために減速機34が設けられ、それは互換性モ
ジュラユニットの形式をとり，入力シャフト１と出力シ
ャフト10を有し、入力シャフト１の端部には駆動ピース
35の駆動機構と適合する駆動機構36が設けられ、出力シ
ャフト10には伝動シャフト30aの歯と係合する放射状の
歯14が設けられている。

第２図によれば、減速機34の入力シャフト１及び出力
シャフト10はハウジング15内に据え付けられ、夫々ハウ
ジング15内に収納される玉軸受16及び17によって各シャ
フトが支持されているのがわかる。このハウジング15の
入力側は固定されたホイール（以下、固定ホイールと呼
ぶ）７と一体なる側板18によって封止され、ホイール７
にはハウジング15の内側を向く放射状の歯６が設けら
れ、ホイール７は入力シャフト１と同軸状に配置され
る。出力シャフト１を支持する玉軸受16は側板18の内側
に据え付けられる。出力シャフト10は中空であってその
後端にはシャフトと同軸を成す出力ホイール９を一体化
して備えており、ホイール９はハウジング15の内側を向
く放射状の歯８を有する。出力ホイール９の外周には出
力側を向く肩部9aが形成されており、肩部9aはハウジン
グ15の内周に設けられた肩部15aに対向するように配置
され、これら肩部間の環状空間は、これら肩部9a及び15
aと共にスラスト玉軸受を構成するボールによって占有
される。

入力シャフト１は、その入力シャフトに対し傾斜され
た円筒部２により延長され、円筒部２は肩部2bを形成す
るカラー2aによってシャフト１に対し隔置されている。
ハウジング内側を向くこの肩部2bの面は、入力シャフト
１に対する円筒部２と同じく、入力シャフト１と垂直を
成す面に対して傾斜される。この傾斜角は非常に小さく
５度〜15度のオーダである。

傾斜した円筒部２は、入力シャフト１と一直線を成す
ピボット11により延長され、カラー11aは２部品（ピボ
ット，円筒部）を隔置すると共に肩部11bを形成する。
ハウジング15の内側を向く、この肩部11bの面は肩部2b
と同じ傾斜角を以って入力シャフトと垂直を成す面に対
し傾斜される。出力シャフト10の後部は中空であって、
玉軸受を構成する転がり軸受13を収納し、軸受13内には
入力シャフト１の芯出しを確実にするためピボット11が
配置される。

入力シャフト１の傾斜した円筒部２の上には、中間ホ
イール３が回転自在に据え付けられ、ホイール３の２つ
の面には放射状の歯4,5を形成した環状係合部分が設け
られる。傾斜した円筒部２と、中間ホイール３の内周と
の間に配置された針状ころ軸受12は２つの肩部2b及び11
b間に保持され、傾斜円筒部２上での中間ホイール３の
無故障回転を確実にする。中間ホイール３の入力シャフ
ト１側の面に設けられた放射状の歯４は歯数Z₂を有し、
一方の面に設けられた放射状の歯５は歯数Z₃を有する。
中間ホイール３は放射状の歯４により、入力シャフト１
と同軸状に配置される固定ホイール７の歯数Z₁の歯６と
係合し、一方他方の面の放射状の歯５は出力シャフト９
の歯数Z₄の放射状の歯８と係合する。

本発明の好ましい形態によれば、中間ホイール３は２
部品から成り、１部品3aは２つの放射状の歯4,5を支持
し、針状ころ軸受12上に据え付けられる部品3bに連結さ
れる。放射状の歯を支持する部品3aは要求された減速比
を関数として構成され、従ってある減速機から次の減速
機へと変換できる。

ホイールを動かすために最初に、中間ホイール３の歯
４が、数枚の歯の限られた部分の上で固定ホイール７の
歯６と係合し、一方中間ホイール３の他の歯５が、同様
に数枚の歯に限られつつ直径方向で対向する部分の上で
出力ホイール９の歯８と係合することが確実になる。

仮りに入力シャフト１、即ち傾斜部２が完全に１回転
するならば、傾斜部２は空間内で、頂点が対向する２つ
の円錐形を描き、この動きによってこの傾斜部２上に自
由に据え付けられた中間ホイール３を駆動する。この運
動の間、一方において中間ホイール３と固定ホイール７
との間、並びに他方において中間ホイール３と出力ホイ
ール９との間の接触部分が対応する歯に沿って循環す
る。中間ホイール３のこの動きは一種の揺動である。傾
斜部２、即ち、中間ホイール３の５度から15度までの非
常に小さい傾斜角は、各係合において最小３枚の歯に亘
る運動を確実にする。

以上のことから入力シュフト１の回転速度n1と出力シ
ャフト２の回転速度n2との比は以下の式によって得られ
ることがわかる。

n2/n1＝１−（Z₁ Z₃／Z₂ Z₄）この式より比（分数）は１に等しくなく、又比Z₃／Z₄
は比Z₁／Z₂の逆数でないことがわかる。何故ならこの場
合出力ホイール９は静止しまうからである。この式より
各ホイールの回転方向も又、仮に比Z₁・Z₃／Z₂・Z₄が１
以下であるならば出力ホイール９は入力シャフト１と同
一方向に回転し、又、この比が１より大きい時には出力
ホイール９の回転方向は入力シャフト１の回転方向と逆
になることがわかる。

又、この式より結果として、非常に大きな減速に到達
するためには、比Z₁／Z₂は１より僅かに小さく、かつ比
Z₃／Z₄は１より僅かに大きく（逆の場合も同様）、しか
も僅かに異なるように選択されなければならない。

非常に大きな減速を達成すべく本発明の概念を最適に
使用するためには、歯数を以下のように選ぶことが好ま
しい。

Z₂＝Z₄＝N,Z₁＝Ｎ−1,Z₃＝Ｎ＋１式n2/n1−1/N²によれば、出力シャフト10の回転方向
が入力シャフト１のそれと等しいことを示す。例えばＮ
を30とするn2/n1の速度比は1/900となる。又Ｎを40にし
た場合、同速度比は1/1,600である。

歯の十分な係合を以ってその歯数比率を適切に選ぶこ
とにより非常に大きな範囲内で減速比を選択することが
できる。例えば仮りにZ₄＝31,Z₃＝32,Z₂＝20,Z₁＝19な
らば減速比は1:155/3となる。

仮りにZ₃＝Z₄ならば最終的な比率は１−（Z₁／Z₂），
又、Z₁＝Z₂ならば１−（Z₃／Z₄）となる単一作動設計を
達成することができる。

本装置の利点は中間ホイール３が遅く回転し、可動部
品数がこれまで知られてきた減速機の部品数と比べかな
り減少されることにある。さらに傾斜部２は入力シャフ
ト１に対し非常に小さな傾斜角を持つため、中間ホイー
ル３は限られた空間を占有し、固定及び可動ホイール、
夫々によって占有された空間とほとんど整列されること
で、３つのホイールを支障なく円筒状空間内に挿入する
ことが可能である。入力シャフト、出力シャフト間の機
械的反作用からなる接続の結果、トルクはかなり制限さ
れる。

小さな空間しか占めず、又コンパクトなモジュールの
形式のため、記述した減速機は大きな減速を必要とする
歯科機器に有効に使用することができ、円筒状モジュー
ルを右手用ハンドピースのハンドル部の中に、或いは反
転角の中に、或いはモータ内においてさえも容易に挿入
することできる。このような減速機は例えばドリルやね
じタップ機や低速バリ取り機等に特に使用することがで
きる。当然本発明の範囲から逸脱することなく他の用途
も予想されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による歯科用ハンドピースの概略的拡大
図、第２図は減速機の長手断面図。１……入力シャフト、２……傾斜円筒部、３……中間ホ
イール、4,5,6,8……歯、７……固定ホイール、９……
出力ホイール、9a,15a……肩部、10……出力シャフト、
13,16,17……軸受、15……ハウジング、30……スリー
ブ、31……フロント部、34……互換性モジュラユニッ
ト、35……駆動ピース。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一直線上に並ぶ入力シャフト（１）及び出
力シャフト（10）を有する互換性モジュラユニット（3
4）の形式の減速機をその内部に配置するスリーブ（3
0）と、該スリーブ（30）に接続され伝動シャフト（30
a）及び工具を締着するための締着手段（32a）を有する
フロント部（31）とを有し、前記入力シャフト（１）の
後端には駆動ピース（35）が取り付けられるような歯科
用ハンドピースであって、前記モジュラユニット（34）はハウジング（15）を有
し、該ハウジング（15）には前記入力シャフト（１）と
前記出力シャフト（10）のための軸受（16,17）が配置
されており、前記ハウジング（15）の入力側には、前記
入力シャフト（１）と同軸を成すと共に前記ハウジング
（15）の内部に向く放射状の歯（６）を備える固定ホイ
ール（７）が設けられ、さらに前記出力シャフト（10）
は、その後端に、前記ハウジング（15）の内側に向く放
射状の歯（８）を備えた出力ホイール（９）を有し、か
つ前記出力シャフト（10）の外周上には前記ハウジング
（15）の周囲に設けられた肩部（15a）と対向して配置
されると共に出力側を向く肩部（9a）を有し、両肩部
（9a,15a）間の環状空間は、これら肩部（9a,15a）と共
にスラスト玉軸受を構成するボールに占有され、前記入
力シャフト（１）は該入力シャフト（１）に対し傾斜さ
れた円筒部（２）によって延長され、該円筒部（２）上
には中間ホイール（３）が回転自在に据え付けられ、該
中間ホイール（３）の各面には放射状の歯（4,5）が設
けられ、その内の１つの歯は前記固定ホイール（７）の
歯（６）と係合し、他方は前記出力ホイール（９）の歯
（８）と係合し、係合し合う少なくとも２つの歯の歯数
間比率は１に等しくなく、他の２つの歯の歯数間比率と
異なることを特徴とする歯科用ハンドピース。
【請求項２】前記ハウジング（15）の入力側は、前記固
定ホイール（７）と歯（６）を備えた側板（18）と、前
記入力シャフト（１）の軸受（16）とによって封止さ
れ、前記出力ホイール（９）は前記出力シャフト（10）
と共に一体部品である請求項１記載のハンドピース。
【請求項３】傾斜した前記円筒部（２）は前記入力シャ
フト（１）と一直線上にあるピボット（11）により延長
され、前記出力シャフト（10）の後部は前記ハウジング
（15）内に位置して中空で、かつ前記ピボット（11）を
収納する転がり軸受（13）を有する請求項１又は２のい
ずれか１項に記載のハンドピース。
【請求項４】傾斜した前記円筒部（２）は、該円筒部
（２）の両側部に位置する２つの肩部（2b,11b）と、前
記中間ホイール（３）の内周との間で据え付けられた針
状ころ軸受（12）内に収納される請求項１から３までの
いずれか１項に記載のハンドピース。
【請求項５】傾斜した前記円筒部（２）と前記ピボット
（11）とは前記入力シャフト（１）と共に一体部品であ
り、前記円筒部（２）は、該円筒部（２）を一側部にお
いて前記入力シャフト（１）に連結しかつ他側部におい
て前記ピボット（11）に連結する２つのカラー（2a,11
a）間に位置し、夫々の前記円筒部（２）に対向する面
は、同じ傾斜角を持って前記肩部（2b,11b）を形成する
請求項３又は４のいずれか１項に記載のハンドピース。
【請求項６】前記中間ホイール（３）は、前記針状ころ
軸受（12）上に据え付けられた部品（3b）に連結されて
２つの放射状の歯（4,5）を支持する部品（3a）を有
し、該部品（3a）は要求された減速比を関数として交換
され得る請求項１から５までのいずれか１項に記載のハ
ンドピース。
【請求項７】前記中間ホイール（３）の傾斜角は５度か
ら15度までの間にあり、少なくとも３つの歯が常に各係
合における動きを確保することが確実にされる請求項１
から６までのいずれか１項に記載のハンドピース。
【請求項８】前記入力シャフト（１）には従来のモータ
駆動機構（35）と適合する駆動機構（36）が設けられる
請求項１から７までのいずれか１項に記載のハンドピー
ス。
【請求項９】前記出力シャフト（10）にはハンドピース
のヘッド部（32）に動力を伝達する手段と係合する放射
状の歯が設けられる請求項１から８までのいずれか１項
に記載のハンドピース。