Электрическая зубная щетка - RU2181991C2
Код документа: RU2181991C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к электрической зубной щетке с ручкой, в которой размещен электромотор и вал, приводимый в движение от электромотора и выполненный с возможностью соединения с щеточной частью, имеющей держатель щетины, вращающийся вокруг оси, для создания осциллирующего или непрерывного вращательного движения держателя щетины.
Подобная электрическая зубная щетка известна из международной заявки на патент WO 94/12121 А1. Там в щеточной части установлен вращающийся щеточный вал, который может приводиться в переменное движение. Щетинодержатель выполнен вращающимся и установлен в щеточной части, причем ось вращения щеточного вала и ось вращения щетинодержателя расположены почти поперечно друг к другу. В примере выполнения фиг.9 указанной международной заявки на патент предусмотрен Т-образный элемент, состоящий из продольного стержня и поперечного штыря. Продольный стержень помещен в отверстие щеточного вала, расположенное почти параллельно оси вращения продольного стержня, но за ее пределами. Поперечный штырь помещен в отверстие щетинодержателя, расположенное почти параллельно оси вращения поперечного штыря, но за ее пределами. Продольный стержень, помещенный в свое отверстие, выполнен с возможностью вращения, а также перемещения в направлении оси вращения щеточного вала. Поперечный штырь выполнен вращающимся и помещен в свое отверстие, однако внутри своего отверстия он не может совершать движение в направлении оси вращения щетинодержателя. Переменное вращательное движение щеточного вала вокруг своей оси вращения способствует, с одной стороны, тому, что щетинодержатель также выполняет переменное вращательное движение вокруг своей оси вращения. С другой стороны, это приводит к тому, что ввиду отсутствия возможности перемещения поперечного штыря в своем отверстии щетинодержатель выполняет возвратно-поступательное движение. Это возвратно-поступательное движение направлено параллельно оси вращения щетинодержателя. Частота переменного вращательного движения щетинодержателя совпадает с частотой возвратно-поступательного движения щетинодержателя.
Благодаря возвратно-поступательному движению щетинодержателя щетина выполняет разгребающее движение и таким образом способна снимать налет с поверхности зубов пользователя. В результате переменного вращательного движения щетинодержателя щетина выполняет очищающее движение, благодаря которому, в частности, можно удалять налет с поверхности зубов, снятый в процессе разгребающего движения, выполняемого щетиной. Таким образом, пользователь добивается в целом хорошего очищения зубов.
Это известное устройство является, правда, относительно дорогим в конструктивном плане, причем следует еще учесть, что для создания возвратно-поступательного движения щетинодержателя конструктивные элементы расположены непосредственно под щетинодержателем. В процессе чистки в эту область щеточной части попадает зубная паста, слюна, а также вода, причем, в частности, зубная паста и содержащиеся в ней абразивные частицы вызывают относительно быстрый износ механических деталей. Кроме того, только щетинодержатель, а не вся щеточная часть выполняет дополнительное возвратно-поступательное движение, которое у некоторых пользователей вызывает неприятное ощущение. Наконец, особая конструкция этой известной электрической зубной щетки обуславливает четкую связь между частотой возвратно-поступательного движения щетинодержателя и частотой осциллирующего вращательного движения щетинодержателя. Так, например, с помощью простых механических операций нельзя повысить частоту возвратно-поступательного движения щетинодержателя для достижения эффективности разгребающего движения, выполняемого щетиной на поверхности зубов, и сохранения частоты осциллирующего вращательного движения. Наконец, эта строгая, четко сфазированная связь обоих движений щетинодержателя вызывает у пользователя ощущения, воспринимаемые им как помеха для четкой установки свободных концов щетины в заданное место на поверхности зубов.
Задачей изобретения является создание электрической зубной щетки упомянутого типа, с помощью которой возможно дальнейшее улучшение очищения зубов.
Эта задача решается с помощью данного изобретения главным образом благодаря тому, что щеточная часть, соединенная с ручкой, выполняет в плоскости вращения колебательное, или возвратно-поступательное, или т.п. движение по существу в параллельном относительно оси направлении.
Благодаря этой операции отпадает необходимость в установке в заданное место самих необходимых деталей в щеточной части для формирования в плоскости вращения колебательного или возвратно-поступательного движения, так как вал в целом уже в ручке получает необходимую для формирования возвратно-поступательного движения щетинодержателя составляющую движения в виде колебательного, возвратно-поступательного или т.п. движения. Ручка, как правило, герметично защищена от проникновения зубной пасты, влаги и т.п., так что не следует опасаться преждевременного износа механических деталей, расположенных в ручке. Кроме того, вся щеточная часть, насаженная на вал, и/или вал переводится на это колебательное или возвратно-поступательное движение, что вызывает у большинства пользователей приятное ощущение. Наконец, появилась также возможность свободной регулировки частоты колебательного, или возвратно-поступательного, или т. п. движения вала, так что устраняется жесткая связь между частотами возвратно-поступательного или колебательного движения или осциллирующего вращательного движения щетинодержателя.
Согласно первому и наиболее выгодному варианту выполнения изобретения щеточная часть выполняет колебательное, или возвратно-поступательное, или т. п. движение вокруг оси, проходящей по существу поперечно относительно продольной оси вала. В частности, щеточная часть может располагаться в ручке и иметь возможность поворачиваться вокруг оси наподобие балансира. Здесь следует указать на то, что под колебательным движением в плоскости вращения следует понимать движение щеточной части и/или вала по всей длине, например вокруг оси качаний, а под возвратно-поступательным движением - движение щеточной части и/или вала или концевого участка от оси. В то время как щеточная часть и/или вал в целом выполняет колебательное движение в плоскости вращения наподобие балансира, движение конечной точки балансира, имеющего, в частности, более длинное плечо, может восприниматься в виде возвратно-поступательного движения. Лучшее очищение зубов достигается по существу благодаря тому, что щетина выполняет разгребающее движение, т.е. движение главным образом в направлении продольной оси щетины или продольной оси или оси вращения щетинодержателя, для чего, по существу, возвратно-поступательное движение свободного конца щеточной части и/или вала имеет решающее значение.
В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения крайне выгодным оказалось, что ось качания, вокруг которой щеточная часть и/или вал совершают колебательное движение в плоскости вращения, находится в ручке. Таким образом, с помощью простых конструктивных мер щетина щетинодержателя может выполнять вращательное движение вокруг оси вращения щетинодержателя и возвратно-поступательное движение в продольном направлении этой оси.
Кроме того, оказалось выгодным, что частота колебаний в плоскости вращения или частота, с которой совершается возвратно-поступательное движение, выше предпочтительно в два-три раза, чем частота вращательного движения.
Положительным моментом является и то, что направление вращательного движения и направление колебательного движения в плоскости вращения или возвратно-поступательного движения образуют по существу прямой угол.
Амплитуда колебаний или тактов возвратно-поступательного движения, в частности, щетинодержателя или концевых участков щетины составляет приблизительно от ±0,02 мм до ±0,2 мм, предпочтительно примерно ±0,05 мм.
Частота вращательного движения согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения составляет приблизительно от 60 до 70 Гц, предпочтительно примерно 65 Гц, в то время как частота колебаний в плоскости вращения или тактов возвратно-поступательного движения составляет примерно от 120 до 210 Гц, в частности около 165 Гц.
Особый выбор частот вращательного движения и колебательного или возвратно-поступательного движения согласуется с тем, что совпадение наложенных колебаний по фазе получается вновь только после нескольких колебательных циклов, в частности после более четырех колебательных циклов. При разных частотах обоих движений щетинодержателя ход кривой полученного в результате движения имеет беспорядочный характер. Этот беспорядочный ход повторяется через определенное количество циклов обоих отдельных движений. По уровню техники возвратно-поступательное движение имеет такую вдвойне высокую частоту, как осциллирующее вращательное движение, так что беспорядочный ход кривой повторяется с периодичностью колебательных циклов. Из-за такого часто возникающего беспорядочного хода кривой и связанного с ним беспорядка в движении щетинодержателя пользователю зубной щеткой не так-то легко точно направить свободные концы щетины на поверхность зубов, нажать на них и удерживать длительное время или целенаправленно установить щетину в заданном месте поверхности зубов. Однако, если соотношение частот вращательного движения, или колебательного, или возвратно-поступательного движения выбирается таковым, что коэффициент после сокращения числа идентичных ошибок составляет два предпочтительно больших простых числа или произведение простых чисел, то беспорядочность хода кривой общего движения щетинодержателя возникает в редких случаях. Чем реже возникает эта беспорядочность, тем спокойнее становится движение щетинодержателя и тем легче пользователю точно располагать на зубах в заданном месте свободные концы щетины. Отдельные отношения простых чисел для соотношений частот могут быть, например, такими: 23/9, 13/5, 27/10, 28/11, 34/13, 171/65. При этих соотношениях частное, полученное от обеих частот, и тем самым соотношение обеих частот изменяется в отношении друг друга лишь в незначительной степени, однако налицо та же фазовая характеристика после многих циклов колебания или качания, а именно 9, 5, 10, 11, 13, 65. Чем больше число колебательных циклов, тем более правильным и спокойным становится характер сформированного в результате движения щетинодержателя.
В целом оказалось, что благодаря этим разным частотам возвратно-поступательного и вращательного движения существенно улучшается очищение зубов пользователя щеткой. Это основано на том, что, с одной стороны, благодаря более высокой частоте возвратно-поступательного движения щетинодержателя усиливается разгребающее движение, выполняемое щетиной, и тем самым достигается значительно лучшее снятие налета с поверхности зубов пользователя. С другой стороны, очищающее движение выполняется не с такой высокой частотой, так что предотвращается слишком быстрое скольжение щетины по поверхности зубов. Наоборот, очищающее движение совершается с низкой частотой, так что снятый налет осторожно удаляется с поверхности зубов и, кроме того, производится дальнейшее снятие налета. Таким образом, более высокая частота возвратно-поступательного движения щетинодержателя положительно влияет на снятие налета с поверхности зубов пользователя, в то время как более низкая частота вращательного движения щетинодержателя обеспечивает осторожное удаление, а также и последующее снятие налета.
В следующем выгодном варианте выполнения изобретения соотношение частот вращательного и возвратно-поступательного движений является последним значением или периодической или непериодической дробью. Соотношение частот вращательного и возвратно-поступательного движений можно, таким образом, свободно выбирать в этих рамках. Например, при заданной для вращательного движения частоте простым способом можно настроить более высокую частоту для возвратно-поступательного движения на желаемую величину путем соответствующего выбора соотношения частот.
В другом выгодном варианте выполнения изобретения частоты вращательного и возвратно-поступательного движений не зависят друг от друга. Частоту для вращательного движения и частоту для возвратно-поступательного движения можно настроить на желаемую величину с помощью соответствующих конструктивных мер абсолютно независимо и свободно друг от друга.
В одном из предпочтительных вариантов выполнения изобретения вращательное и возвратно-поступательное движения щетинодержателя создаются электромотором. Итак, предусмотрен только один электромотор. Разные частоты для вращательного и возвратно-поступательного движений можно генерировать от этого электромотора, например, с помощью передачи или т.п.. Соотношение частот вращательного и возвратно-поступательного движения возникает тогда из передаточного числа. Возможно также генерировать указанные частоты без передачи. Этого можно добиться, например, с помощью муфты или т.п., которая является соединительным элементом, например, между возвратно-поступательным движением и вращательным движением, совершаемым с более низкой частотой.
В другом выгодном варианте выполнения изобретения вращательное движение формируется от электромотора, а возвратно-поступательное движение - от приводных средств, независимых от него. Итак, для вращательного движения и возвратно-поступательного движения предусмотрены два независимых друг от друга приводных средства. Таким образом, нет сомнения, что частоту для вращательного движения и частоту для возвратно-поступательного движения можно настроить на заданную величину абсолютно независимо друг от друга. Далее также возможно установить желаемое соотношение частот вращательного и возвратно-поступательного движений.
При этом особенно целесообразно, если возвратно-поступательное движение формируется от другого электромотора, или электромагнитного вибратора, или пьезоэлектрического возбудителя. Итак, для формирования вращательного движения применяется электромотор. А возвратно-поступательное движение создается при помощи второго приводного средства, сформированного предпочтительно от второго электромотора. После соответствующей настройки обоих электромоторов можно устанавливать частоту для вращательного движения и частоту для возвратно-поступательного движения абсолютно независимо друг от друга.
В одном выгодном варианте выполнения изобретения возвратно-поступательное движение щетинодержателя способно отключаться при превышении усилия, с которым пользователь воздействует на щетину. Возвратно-поступательное движение щетинодержателя создает для щетины, как уже было сказано, разгребающее движение, благодаря которому с поверхности зубов удаляется налет. Благодаря заявленной большей частоте возвратно-поступательного движения это разгребающее движение становится более интенсивным. Так известно, что многие, пользующиеся электрическими зубными щетками, зачастую слишком сильно прижимают концы щетины к поверхности зубов. Это вызывает, правда, дальнейшее усиление разгребающего движения. Однако также известно, что слишком большое усилие, с которым воздействуют на поверхности зубов или десны, может привести к их повреждениям. Чтобы этого избежать, возвратно-поступательное движение отключается, как только усилие, с которым воздействуют на щетину, превысит заданное значение. Таким образом надежно предотвращаются возможные повреждения. При отключении возвратно-поступательного движения пользователю подается сигнал - осязаемый и/или акустический - о том, что он слишком сильно надавил щетиной на поверхность зубов. Это получается так, что пользователь ощущает разгребающее движение, выполняемое щетиной, как вибрацию на поверхности зубов и тем самым принимает к сведению прекращение этого движения. Описанное отключение возвратно-поступательного движения несет, таким образом, особую выгоду и выполняет для пользующихся щеткой защитную и сигнальную функцию.
В следующем выгодном варианте выполнения изобретения возвратно-поступательное движение может отключать сам пользователь. Пользователь может, таким образом, по своему усмотрению включать и выключать возвратно-поступательное движение щетинодержателя и тем самым разгребающее движение, выполняемое щетиной на поверхности зубов. Это имеет смысл, когда пользователь желает массировать только свои десны и при этом воспринимает разгребающее движение как нечто неприятное. В этом случае пользователь может на время отключить разгребающее движение.
В одном из выгодных вариантов выполнения изобретения вращательное движение является переменным и совершается вокруг оси, проходящей почти параллельно щетине щетинодержателя. Оказалось, что таким образом особенно хорошо выполняется оттирающее движение, выполняемое щетиной, в результате которого снятый налет можно удалить с особой тщательностью и продолжить дальнейшее снятие налета с поверхности зубов.
В следующем выгодном варианте выполнения изобретения возвратно-поступательное движение щетинодержателя направлено почти параллельно щетине. Если пользователь поставил щетину на поверхность зубов примерно вертикально, то получается, что разгребающее движение, выполняемое щетиной на поверхности зубов, также осуществляется примерно в вертикальном направлении. Это позволяет выполнять разгребающее движение особенно хорошо и эффективно. Таким образом, снятие налета и вместе с тем очищение поверхности зубов качественно улучшается.
В выгодном варианте выполнения изобретения вал и/или соединенная с ручкой щеточная часть являются элементами балансира, качающегося и расположенного внутри ручки примерно поперек оси качаний балансира. Во время качания балансира щетинодержатель, расположенный на свободном конце щеточной части, выполняет возвратно-поступательное движение. Благодаря тому что ось балансира расположена примерно поперек относительно вала, возвратно-поступательное движение щетинодержателя по существу показывает примерное направление щетины. Далее, выбрав расстояние от оси балансира до щетинодержателя, можно добиться, чтобы возвратно-поступательное движение щетинодержателя происходило примерно параллельно направлению щетины. Благодаря этому щетина выполняет уже описанное эффективное разгребающее движение, следствием чего является лучшее очищение поверхности зубов. Выполнение вала и щеточной части в качестве элементов балансира дает тем самым наиболее целесообразную возможность формирования возвратно-поступательного движения щетинодержателя простым и недорогим способом.
В другом выгодном варианте выполнения изобретения электромотор соединен со средствами для создания вибраций, которые воздействуют на плечо балансира, расположенное напротив щеточной части. Балансир выполняет, таким образом, вибрационные движения, т.е. совершает очень быстрые колебания вокруг своей оси. На свободном конце щеточной части щетинодержатель выполняет, таким образом, очень быстрое возвратно-поступательное движение. Если пользователь ставит щетину щетинодержателя на поверхность зубов, то это возвратно-поступательное движение щетинодержателя вызывает упомянутое разгребающее движение, выполняемое щетиной, в результате которого снимается налет с поверхности зубов. Так с помощью балансира и описанных выше вибраций очень простым и целесообразным способом создается разгребающее движение, выполняемое щетиной.
В выгодном варианте выполнения изобретения в качестве средства для создания вибраций предусмотрен эксцентрик, который расположен на валу электромотора и к которому прилегает плечо балансира. Итак, с помощью эксцентрика, расположенного на моторном валу, создается вибрация, а благодаря прилеганию плеча балансира к эксцентрику вибрация передается балансиру. Это дает исключительно простую возможность заставить балансир вибрировать, а щетину выполнять разгребающее движение. Здесь необходимы лишь несколько дополнительных элементов, которые к тому же и не требуют больших затрат при изготовлении. Далее, благодаря наличию эксцентрика очень просто можно влиять на вид и силу вибрации.
В следующем выгодном варианте выполнения изобретения плечо балансира предусмотрено с опорным башмаком или роликом, к которому прилегает эксцентрик. Тем самым уменьшается или предотвращается трение эксцентрика о плечо. Таким образом, описанный вариант создания вибрации не вызывает износа деталей и пригоден для постоянного применения.
Преимущество следующего варианта выполнения изобретения заключается в том, что на моторный вал насаживается эксцентриковая втулка или т.п., имеющая шарикоподшипник или т.п. Благодаря этому для выполнения эксцентрика не требуется больших технических затрат.
В другом выгодном варианте выполнения изобретения в качестве эксцентрика предусмотрен подшипник, в частности шарикоподшипник с эксцентрическим внутренним кольцом, который расположен на моторном валу. Плечо балансира прилегает к наружному кольцу шарикоподшипника. Благодаря использованию шарикоподшипника можно избежать любых потерь на трение между моторным валом и плечом балансира. Таким образом, создание вибрации не вызывает износа деталей. Благодаря эксцентрическому внутреннему кольцу очень просто можно влиять на вид и силу вибрации. Это дает особенно надежную возможность заставить балансир вибрировать, а щетину выполнять разгребающее движение.
Далее имеется возможность выполнения плеча балансира с роликом, к которому прилегает наружное кольцо шарикоподшипника. Благодаря этому происходит дальнейшее уменьшение трения. Кроме того, в этом случае наружное кольцо шарикоподшипника также имеет эксцентрическое расположение. Это дает в целом наложение двух эксцентрических движений, созданных с помощью внутреннего и наружного колец шарикоподшипника. Таким образом можно и дальше влиять на вибрацию балансира и разгребающее движение, выполняемое щетиной.
В выгодном варианте выполнения изобретения в качестве средства создания вибрации используется эксцентрический ролик, укрепленный на плече балансира и прилегающий к моторному валу. При таком выполнении эксцентрик связан с плечом. Моторный вал в данном случае не несет никакого элемента. Эксцентрический ролик только прилегает к моторному валу, так что таким образом можно заставить балансир вибрировать, а щетину выполнять разгребающее движение. Для такого выполнения нужны лишь некоторые дополнительные элементы, что дает возможность простого и недорогого изготовления. Трение между моторным валом и эксцентрическим роликом незначительно, так что такой вариант выполнения не вызывает износа деталей и пригоден для постоянного применения.
В выгодном варианте выполнения изобретения предусмотрен пружинный элемент, в частности изгибная пружина, винтовая пружина сжатия или т.п., с помощью которого плечо прижимается к эксцентрику моторного вала или эксцентрик плеча - к моторному валу. С помощью изгибной пружины обеспечивается постоянное прилегание эксцентрика к плечу или моторному валу и тем самым непременное создание вибрации. Благодаря изгибной пружине можно влиять также на силу прилегания эксцентрика к плечу или моторному валу. Так можно добиться, чтобы притормаживание электромотора и тем самым нагрузка на него в результате создания вибрации были незначительными. В качестве упругого элемента можно при этом использовать также плоскую пружину или винтовую пружину или т.п.
В другом выгодном варианте выполнения изобретения при превышении усилия, с которым пользователь воздействует на щетину щетинодержателя, плечо отводится от эксцентрика моторного вала или эксцентрик плеча отводится от моторного вала. Благодаря выбору соответствующего пружинного усилия можно регулировать силу, с которой пружина прижимает плечо к эксцентрику или эксцентрик к моторному валу. Если происходит превышение усилия, то плечо отводится от эксцентрика или эксцентрик отводится от моторного вала. Это приводит к тому, что балансир больше не вибрирует, а щетинодержатель не выполняет возвратно-поступательного движения. Как уже было описано, для пользователя это является защитной и сигнальной функцией в случае превышения усилия, с которым он давит щетиной на поверхность зубов. Таким образом, с помощью пружины простым и недорогим, но надежным и эффективным способом можно добиться выполнения описанной защитной и сигнальной функции.
В выгодном варианте выполнения изобретения балансир имеет обращенную к щеточной части трубку, в которой расположен вал, причем трубка на выходе из ручки является гибкой. Трубка с расположенным в ней балансиром образует свободный конец балансира. Этот конец выведен из ручки. На участок трубки, выступающий из ручки, можно надеть щеточную часть. В режиме "включено", как уже говорилось, балансир вибрирует, а щетинодержатель выполняет возвратно-поступательное движение. Чтобы выведенный из ручки участок трубки не мешал такому возвратно-поступательному движению, между трубкой и ручкой предусмотрено гибкое соединение. Благодаря этому вибрация балансира беспрепятственно продолжается, а щетинодержатель беспрепятственно выполняет свое возвратно-поступательное движение. Таким образом, благодаря гибкому участку трубки на выходе из ручки простым, но эффективным способом достигается работоспособность возвратно-поступательного движения. Кроме того, гибкое соединение выгодно еще и тем, что оно надежно защищает от проникновению грязи и, в частности, воды во внутреннюю область электрической зубной щетки.
В следующем выгодном варианте выполнения изобретения вал электромотора и вал, образующий элемент балансира, связаны друг с другом шарнирным четырехзвенником. Вал электромотора совершает равномерное вращательное движение. С помощью шарнирного четырехзвенника это равномерное вращательное движение моторного вала преобразуется в переменное вращательное движение вала, образующего балансир. Это приводит к тому, что и щетинодержатель, связанный с этим валом, выполняет переменное вращательное движение. Этот шарнирный четырехзвенник предоставляет надежную, простую и скромную по материальным затратам возможность такого преобразования. Использование шарнирного четырехзвенника выгодно еще и тем, что вибрационное движение вала не влияет на переменное вращательное движение вала. Так, в частности, колебания вала в плоскости вращения компенсируются с помощью шарнирного четырехзвенника, так что их практически больше нет и они тем самым не оказывают отрицательного влияния на вал электромотора. Компенсация колебаний вала происходит благодаря соединению отдельных элементов шарнирного четырехзвенника, в частности, благодаря зазору между указанными элементами. Создание переменного вращательного движения с помощью шарнирного четырехзвенника не зависит, таким образом, от создания вибрационного движения.
В другом выгодном варианте выполнения изобретения предусмотрено шасси, которое находится в ручке и на котором расположен балансир. Тем самым вибрация, созданная балансиром, не может перейти прямо на ручку. Для пользователей это более желательно и выгодно с точки зрения комфорта при применении. Кроме того, при изготовлении электрической зубной щетки есть возможность простым способом проверить вне ручки работоспособность балансира, а значит и создание вибрации. Простым способом также можно отремонтировать и/или исправить вне ручки шасси и относящиеся к нему элементы. Это заметное преимущество в смысле затрат на изготовление и техническое обслуживание электрической зубной щетки.
В другом выгодном варианте выполнения изобретения электромотор устанавливается на шасси. Как уже было описано, это заметно облегчает изготовление, проверку и техническое обслуживание электрической зубной щетки и тем самым выгодно влияет на расходы.
В следующем выгодном варианте выполнения изобретения шасси упруго фиксируется в ручке. Таким образом достигается упругая установка шасси внутри ручки. Предотвращается передача вибрации, созданной балансиром, от шасси на ручку, так что наряду с приятным обслуживанием пользователь чувствует еще больший комфорт.
При этом оказалось выгодным, что, например, вал крепится в ручке с возможностью отклонения от оси и соединен с валом щетки с помощью компенсирующей муфты. В этом случае только балансир переводится на колебательное или возвратно-поступательное движение или т.п., в то время как вал установлен с возможностью вращения только вокруг своей продольной оси.
При этом оказалось выгодным, что соединительный элемент, в частности трубка ручки, установлен в ручке с возможностью отклонения от оси качаний.
Вал, предназначенный для приведения в движение щетинодержателя вокруг оси вращения, может совершать, например, осциллирующее или непрерывное вращательное движение вокруг продольной оси, а также и возвратно-поступательное движение в направлении продольной оси. Средства для создания колебательного или возвратно-поступательного движения щетинодержателя в конструктивном плане практически не зависят от того, в каком виде щетинодержатель приводится во вращательное движение.
Другие признаки, преимущества и возможности применения изобретения открываются в последующем описании примеров выполнения, которые более подробно представлены на чертеже. При этом все описанные или представленные на чертеже признаки самостоятельно или в любой рациональной комбинации составляют предмет изобретения независимо от их охвата в пунктах формулы.
На чертежах представлено следующее:
фиг.1 - схематичное изображение первого примера выполнения электрической зубной щетки в продольном разрезе;
фиг.
2 - схематичное изображение электрической зубной щетки фиг.1 в поперечнике вдоль плоскости А-А фиг.1;
фиг. 3 - схематичное изображение электрической зубной щетки фиг.1 в поперечнике вдоль
плоскости В-В фиг.1;
фиг.4 - схематичное изображение второго примера выполнения электрической зубной щетки в продольном разрезе;
фиг. 5 - схематичное изображение третьего примера
выполнения электрической зубной щетки в продольном разрезе.
На фиг.1-3 представлен первый пример выполнения электрической зубной щетки 1, предназначенной для чистки зубов пользователя, в частности для удаления налета с поверхности зубов.
Электрическая зубная щетка снабжена ручкой 2, имеющей почти цилиндрическую, удлиненную форму. На ручку 2 может насаживаться щеточная часть 3, также имеющая почти цилиндрическую, удлиненную форму. Диаметр ручки 2 выбран таким, чтобы пользователь уверенно мог взять в руку электрическую зубную щетку 1 за ручку 2. Диаметр щеточной части 3 меньше диаметра ручки 2, что сделано для облегчения введения щеточной части 3 в рот.
На свободном конце щеточной части 3 находится щетина 4, с помощью которой пользователь чистит свои зубы.
Ручка 2 имеет корпус 5, в котором размещается шасси 6. Шасси 6 имеет продолговатую, частично цилиндрическую форму и располагается почти по всей длине корпуса 5 и тем самым ручки 2. Конец шасси 6, обращенный к щеточной части 3, упруго удерживается в корпусе 5 с помощью прокладки 7 из пластмассы или резины или другого подобного материала.
На шасси 6 укреплены электромотор 8, аккумулятор 9, а также другие электроэлементы, как, например, накопительная катушка 10 и т.п.. Названные элементы расположены предпочтительно друг за другом в продольном направлении ручки 2. Далее к шасси 6 крепится балансир 11, качающийся вокруг оси 12. Балансир 11 и ось 12 находятся в области ручки 2, обращенной к щеточной части 3. Часть балансира 11 выступает из ручки 2.
Элементами балансира 11 являются трубка 13, плечо 14, а также два кронштейна 15, 16. Трубка 13 балансира 11 проходит в отверстие 17 на конце ручки 2, обращенном к щеточной части 3, и выступает из ручки 2. Между трубкой 13 и корпусом 5 ручки 2 предусмотрена кольцеобразная мембрана 18 из пластмассы, или резины, или другого подобного материала, с помощью которой трубка 13 балансира 11 имеет гибкий выход из ручки 2. Для удерживания и укрепления трубки 13 в корпусе 5 ручки 2 предусмотрен зажим 19, который кольцом обхватывает мембрану 18.
По меньшей мере та часть трубки 13, которая выступает из ручки 2, имеет форму поперечного сечения, наружный диаметр которого имеет профиль. На эту выступающую часть трубки 13 может быть насажена щеточная часть 3. По меньшей мере конец щеточной части 3, обращенный к ручке 2, имеет форму поперечного сечения с внутренним диаметром, имеющим профиль, который соответствует профилю наружного диаметра трубки 13. Соответствующие друг другу профили выполнены при этом так, что щеточную часть 3 можно насаживать на ручку 2 только под одним единственным углом. Профиль, к примеру, может быть выполнен в виде звездочки, или треугольника, или т.п.
Когда щеточная часть 3 насаживается на трубку 13 балансира 11, то щеточная часть 3 становится еще одним элементом балансира 11.
В трубку 13 балансира 11 помещен вал 20, который установлен, во-первых, на свободном конце трубки 13, выступающем из ручки 2, а во-вторых, в кронштейне 15 и выполнен вращающимся. Вал 20 проходит примерно в продольном направлении ручки 2 и щеточной части 3 и устанавливает ось 21. Вал 20 является еще одним элементом балансира 11. Вал 20 выступает из трубки 13, и его свободный конец имеет форму поперечного сечения, наружный диаметр которого имеет профиль.
Ось 12 балансира 11 и ось 21 вала 20 направлены почти поперек друг к другу.
На трубку 13 балансира 11 можно насаживать щеточную часть 3. Щеточная часть 3 имеет несущую трубку 22, в которой установлен вращающийся щеточный вал 23. Когда щеточная часть 3 насажена, щеточный вал 23 расположен концентрично относительно оси 21 и на его конце, обращенном к ручке 2, имеется углубление 24. Внутренний диаметр углубления 24 имеет профиль, соответствующий профилю наружного диаметра вала 20, выступающего из трубки 13. Соответствующие друг другу профили выполнены при этом так, что вал 20 можно вставлять в углубление 24 под разными углами. Профиль, к примеру, может иметь форму квадрата.
На свободном конце несущей трубки 22 и тем самым на свободном конце щеточной части 3 имеется чаша 25, куда помещен щетинодержатель 26, в котором укреплена щетина 4. Щетинодержатель 26 имеет форму диска и установлен с возможностью вращения вокруг оси 27. Ось 27 проходит через центр диска щетинодержателя 26, а щетина 4 расположена приблизительно параллельно оси 27 щетинодержателя 26.
Ось 27 щетинодержателя 26 проходит примерно поперек к оси 21 вала 20, а также почти поперек к оси 12 балансира 11.
С помощью двух секторов конических шестерней 28, 29 переменное вращательное движение щеточного вала 23 вокруг оси 21 может стать переменным вращательным движением щетинодержателя 26 вокруг оси 27.
Указывается на то, что упомянутый переход переменного вращательного движения с щеточного вала 23 на щетинодержатель 26 может происходить и по-другому. Так, например, возможно, что такое преобразование происходит в соответствии с уже упомянутым уровнем техники, т.е. международной заявкой на патент WO 94/12121 А1, в частности в соответствии с фиг.1 и 7 этого документа. В этом отношении в этой заявке дается четкая ссылка на содержание публикации WO 94/12121 А1.
В ручке 2 между балансиром 11 и электромотором 8 расположен шарнирный четырехзвенник 30. Кроме того, электромотор 8 имеет моторный вал 31, установленный примерно параллельно оси 21 вала 20 и выступающий из электромотора 8 в направлении балансира 11. На моторном валу 31 в закрепленном от проворота положении установлена малая шестерня 32, находящаяся в зацеплении с цилиндрическим колесом 33. Цилиндрическое колесо 33 установлено с возможностью вращения вокруг оси 34, проходящей примерно параллельно моторному валу 31. Кроме того, на расстоянии от цилиндрического колеса 33 находится цапфа 35, установленная концентрично оси 34 в кронштейне 36, закрепленном на электромоторе 8.
На противоположной от цапфы 35 стороне цилиндрического колеса 33 закреплен приводной кривошип 37, расположенный примерно параллельно оси 34, но на расстоянии от нее. Этот приводной кривошип 37, кроме того, через соединительный элемент 38 и цапфу 39 установлен в кронштейне 16 балансира 11 с возможностью вращения. Цапфа 39 расположена при этом концентрично относительно оси 34.
На приводном кривошипе 37 установлен вращающийся шатун 40. Как особенно хорошо видно на фиг 2, шатун 40 соединен с помощью штифта 41 с приводным кривошипом 42 с возможностью поворота. Приводной кривошип 42 имеет между трубкой 13 и кронштейном 15 жесткое соединение с валом 20 балансира 11.
На моторном валу 31 электромотора 8 предусмотрен шарикоподшипник 43. Шарикоподшипник 43 имеет эксцентрическое внутреннее кольцо 44 и концентрическое наружное кольцо 45. С помощью эксцентрического внутреннего кольца 44 шарикоподшипник 43 насаживается на моторный вал 31. Эксцентрическое внутреннее кольцо 44 действует, таким образом, как эксцентрик. К концентрическому наружному кольцу 45 прилегает свободный конец плеча 14 балансира 11.
На фиг.3 особенно хорошо видно, что в шасси 6 имеются отверстия 46, 47, в которых удерживаются свободные концы изгибной пружины 48. Изгибная пружина 48 установлена так, то она прилегает к плечу 14 балансира 11 и давит через него на наружное кольцо 45 шарикоподшипника 43. Сила, с которой изгибная пружина 48 давит через плечо 14 на шарикоподшипник 43, зависит от постоянных упругости изгибной пружины 48.
Когда электрическая зубная щетка фиг.1-3 включена, моторный вал 31 электромотора 8 выполняет равномерное вращательное движение. Благодаря шарнирному четырехзвеннику 30 это равномерное вращательное движение преобразуется в переменное вращательное движение вала 20 вокруг оси 21. Когда щеточная часть 3 насажена, это переменное вращательное движение через секторы конических шестерней 28, 29 передается на щетинодержатель 26, который, таким образом, также выполняет переменное вращательное движение 49 вокруг оси 27.
Щетинодержатель 26 выполняет переменное вращательное движение 49, и угол поворота, в частности, может составлять приблизительно от ±15o до ±40o. Путь в целом может, таким образом, лежать в области примерно между 30 и 80 градусами. Угол поворота составляет, предпочтительно, приблизительно ±30o, а путь в целом примерно 60o. Конечно же значение угла поворота может доходить и до ±90o.
Диапазон частоты переменного вращательного движения 49 щетинодержателя 26 может составлять примерно 50-80 Гц, предпочтительно примерно 63 Гц.
Когда электрическая зубная щетка фиг.1-3 включена, моторный вал 31 электромотора 8, как уже было сказано, выполняет равномерное вращательное движение. С помощью эксцентрического внутреннего кольца 44 весь шарикоподшипник 43 начинает вибрировать. Эксцентрическое внутренне кольцо 44 служит, таким образом, для создания вибрации. Через плечо 14 изгибная пружина 48 давит на наружное кольцо 45 шарикоподшипника 43, и эта вибрация переносится на балансир 11. Это приводит к тому, что балансир 11 начинает выполнять вибрирующее колебательное движение в плоскости вращения вокруг оси 12.
Как уже было сказано, насаженная щеточная часть 3 является составным элементом балансира 11. Это ведет к тому, что и щеточная часть 3 вместе с щетинодержателем 26 начинает выполнять вибрирующее колебательное движение в плоскости вращения вокруг оси 12. Благодаря тому что ось 12 проходит примерно поперечно оси 27, щетинодержатель 26 выполняет возвратно-поступательное движение 50 в направлении, примерно параллельном оси 27. Почти параллельное расположение щетины 4 и оси 27 способствует, наконец, тому, что щетина 4 выполняет разгребающее движение.
Путь возвратно-поступательного движения 50 щетинодержателя 26 и вместе с тем разгребающего движения, выполняемого щетиной 4, может пролегать в области примерно от ±0,02 мм до ±0,2 мм. Путь в целом может составлять тем самым приблизительно от 0,04 мм до 0,4 мм. Путь возвратно-поступательного движения 50 составляет примерно ±0,05 мм и, таким образом, весь путь равен примерно 0,1 мм.
Диапазон частоты возвратно-поступательного движения 50 щетинодержателя 26 и вместе с тем разгребающего движения, выполняемого щетиной 4, может составлять приблизительно от 130 до 200 Гц, предпочтительно примерно 164 Гц.
Таким образом, частота возвратно-поступательного движения 50 выше, преимущественно значительно выше, чем частота переменного вращательного движения 49.
Оба движения, и вращательное 49 и возвратно-поступательное 50 щетинодержателя 26, формируются с помощью электромотора 8. Частота возвратно-поступательного движения 50 щетинодержателя 26 соответствует непосредственно числу оборотов электромотора 8. Частота переменного вращательного движения 49 щетинодержателя 26, создаваемого шарнирным четырехзвенником 30, зависит, однако, от числа оборотов электромотора 8. Соотношение частот переменного вращательного движения 49 и возвратно-поступательного движения 50 является, таким образом, последним значением или периодической или непериодической дробью.
Когда электрическая зубная щетка 1 фиг.1-3 находится в рабочем состоянии и пользователь чистит зубы, то он ставит щетину 4 на поверхность зубов. Следует приложение к щетине 4 силы, которая обозначена на фиг.1 цифрой 51.
Как уже говорилось, плечо 14 балансира 11 давит с помощью изгибной пружины 48 на наружное кольцо 45 шарикоподшипника 43. Далее, плечо 14 давит на шарикоподшипник 43 на той стороне, на которой находится также щетинодержатель 26. Если пользователь прилагает к щетине 4 щетинодержателя 26 усилие, превышающее определенное значение, то в результате этого плечо 14 балансира 11 вопреки усилию изгибной пружины 48 отводится от наружного кольца 45 шарикоподшипника 43. Так, созданная шарикоподшипником 43 вибрация больше не передается на балансир 11 и также на щетинодержатель 26 и щетину 4. Если усилие 51 превышает установленное значение, то после отвода плеча 14 от шарикоподшипника 43 возвратно-поступательное движение 50 щетинодержателя и вместе с тем разгребающее движение, выполняемое щетиной 4, прекращается.
Значение усилия 51, при котором плечо 14 отводится от шарикоподшипника 43, может быть задано в результате выбора постоянной упругости изгибной пружины 48. Чем больше значение постоянной упругости, тем сильнее плечо 14 давит с помощью изгибной пружины 48 на шарикоподшипник 43 и тем больше установленное значение усилия 51, необходимого для того, чтобы отвести плечо 14 от шарикоподшипника 43.
Установленное значение усилия 51 может составлять приблизительно от 1,5 до 4,0 н, предпочтительно около 2,0 н.
Существует дополнительная или альтернативная возможность использования механических средств, позволяющих отводить плечо 14 балансира 11 от наружного кольца 45 шарикоподшипника 43. Эти средства позволяют отключать возвратно-поступательное движение 50 щетинодержателя 26 и вместе с тем разгребающее движение, выполняемое щетиной 4, независимо от силы 51, с которой пользователь прижимает щетину 4 к поверхности зубов. Таким средством может служить, например, рычаг, которым управляет пользователь и с помощью которого плечо 14 можно отводить от шарикоподшипника 43. Так пользователь имеет возможность по своему желанию включать и отключать возвратно-поступательное движение щетинодержателя 26.
На фиг. 4 представлен второй вариант выполнения электрической зубной щетки 52, которая своей конструкцией и выполняемой функцией напоминает электрическую зубную щетку 1 фиг.1-3. Отличия касаются лишь создания вибрации балансира 11, которое происходит в электрической зубной щетке фиг.4 без помощи шарикоподшипника с эксцентрическим внутренним кольцом. Поэтому ниже описываются только те элементы, которых нет в электрической зубной щетке 1 фиг.1-3. Одинаковые же элементы обозначены теми же цифрами.
Для создания вибрации в электрической зубной щетке 52 фиг.4 на моторном валу 31 электромотора 8 установлен закрепленный от проворота эксцентрик 53. Эксцентриком может быть, например, колесо или т.п., которое имеет либо эксцентрическое расположение, либо эксцентрический наружный диаметр. На свободном конце плеча 14 балансира 11 установлен ролик 54, вращающийся вокруг оси 55, проходящей примерно параллельно моторному валу 31. Ролик 54 прилегает к эксцентрику 53 и катится в равномерном вращательном движении моторного вала 31 своей окружностью по окружности эксцентрика 53. В результате во включенном состоянии электрической зубной щетки 52 балансир 11 с помощью эксцентрика 53 и катящегося по нему ролика 54 начинает вибрировать. Эта вибрация, как уже говорилось, передается на щетинодержатель 26 и создает возвратно-поступательное движение 50.
Существует альтернативная возможность использования вместо ролика 54 опорного башмака, который скользит по окружности эксцентрика 53.
Другая альтернативная возможность заключается в том, что предусмотрен шарикоподшипник 43 согласно фиг.1-3 и что ролик 54 согласно фиг.4 прилегает к наружному кольцу 45 шарикоподшипника 43 и катится по его окружности.
Следующая дополнительная или альтернативная возможность заключается в том, что наружное кольцо 45 шарикоподшипника 43 выполнено не концентрическим, как на фиг.1-3, а эксцентрическим. В частности, благодаря соединению с роликом 54 создается вибрация, которая складывается из двух вибраций: от эксцентрического внутреннего кольца 44 и от эксцентрического наружного кольца 45.
Другая альтернативная возможность состоит в том, что вместо ролика 54 фиг. 4, установленного на плече 14, предусмотрено эксцентрическое колесо. Этого можно добиться, если колесо занимает эксцентрическое положение или имеет эксцентрический наружный диаметр. В этом случае на моторном валу 31 электромотора 8 с колесом не должен быть связан никакой другой элемент. Эксцентрическое колесо прилегает непосредственно к моторному валу 31 и обкатывает его, когда моторный вал 31 выполняет равномерное вращательное движение. Благодаря эксцентрическому колесу балансир 11 вибрирует, что заставляет щетинодержатель 26 выполнять возвратно-поступательное движение 50, а щетину 4 - разгребающее движение.
На фиг.5 представлен третий вариант выполнения электрической зубной щетки 56, которая в конструктивном и функциональном плане большей частью схожа с электрической зубной щеткой 1 фиг.1-3. Различия наблюдаются лишь в отношении расположения плеча 14 балансира 11, которое в электрической зубной щетке фиг.5 не предусматривается на той же стороне, что и щетинодержатель 26. Поэтому ниже будут описаны также только те элементы, которых нет в электрической зубной щетке 1 фиг. 1-3. Одинаковые же элементы помечены теми же цифрами.
В электрической зубной щетке 56 фиг.5 плечо 14 балансира 11 давит на наружное кольцо 45 шарикоподшипника 43 на противоположной от щетинодержателя 26 стороне. Из этого следует, что плечо 14 постоянно прижимается к шарикоподшипнику 43 под действием изгибной пружины 48. Также благодаря усилию 51, с которым воздействуют на щетину 4, плечо 14 не отводится от шарикоподшипника 43. Иэгибная пружина 48 служит в этом случае только для предварительного натяжения. Возвратно-поступательное движение 50 щетинодержателя 26 и вместе с тем разгребающее движение, выполняемое щетиной 4, не зависит, таким образом, от усилия 51.
В отличие от электрической зубной щетки 1 фиг.1-3 шарнирный четырехзвенник 30 электрической зубной щетки 56 фиг.5 по соображениям экономии места расположен на другой стороне балансира 11.
Следующая альтернативная возможность заключается в том, что вибрация и вместе с тем возвратно-поступательное движение 50 щетинодержателя 26 создаются не с помощью электромотора 8, как это предусмотрено на фиг.1-5, а самостоятельными приводными средствами. В результате получается, что частота возвратно-поступательного движения 50 щетинодержателя 26 и вместе с тем частота разгребающего движения, выполняемого щетиной 4, не зависит от частоты переменного вращательного движения 49 щетинодержателя 26. Таким самостоятельным приводным средством для создания возвратно-поступательного движения 50 может быть, например, другой электромотор, или электромагнитный вибратор, или пьезоэлектрический возбудитель.
Реферат
Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для чистки зубов. Электрическая зубная щетка (1) имеет ручку (2) и щеточную часть (3). В ручке (2) установлен электромотор (8). Кроме того, из ручки (2) выступает вал (20), связанный с электромотором (8). Щеточную часть (3) можно насаживать на ручку (2). На щеточной части (3) фиксируется щетинодержатель (26), связанный с валом (20) и имеющий щетину (4). В рабочем состоянии щетинодержатель (26) выполняет вращательное движение (49), а также возвратно-поступательное движение (50), причем частота возвратно-поступательного движения (50) предпочтительно значительно выше, чем частота вращательного движения (49). Возвратно-поступательное движение представляет собой разгребающее движение, выполняемое щетиной (4), в результате чего снимается налет с поверхности зубов. Благодаря вращательному движению (49) снятый налет удаляется с поверхности зубов. Технический результат - улучшенное очищение зубов. 34 з.п. ф-лы, 5 ил.
