Зубная щетка с эксцентриковым приводом

Номер патента: 3107

Опубликовано: 27.02.2003

Авторы: Пфайфле Артур, Мюллер Хартмут, Кинцлер Герхард

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Зубная щетка со щеточной головкой (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 900, 1000), расположенной на щеточном корпусе (10, 110, 210, 310, 410, 910, 1010) и имеющей держатель (20, 120, 220, 320, 420, 820, 920, 1020) щетины с закрепленной на нем щетиной (22, 122, 422, 922, 1022), который установлен на секции (30, 562, 662, 862, 962, 1062) кожуха с возможностью поворота вокруг оси вращения (G) попеременно в противоположных направлениях от эксцентрикового привода (50, 52; 550, 552; 650, 652; 850, 852; 950, 952; 1050, 1052), отличающаяся тем, что щеточный корпус (10, 110, 210, 310, 410, 910, 1010) установлен на секции (30, 562, 662, 862, 962, 1062) кожуха дополнительно с возможностью качания.

2. Зубная щетка по п.1, отличающаяся тем, что для создания качательного движения одновременно с вращательным движением (R) ведущий палец (52) эксцентрикового привода (50, 52) взаимодействует со щеточным корпусом (10, 110, 210, 310, 410, 910, 1010) в окружном направлении (U) и в осевом направлении(ях).

3. Зубная щетка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что для создания качательного движения одновременно с вращательным движением (R) опорный палец (564, 664, 964, 1064), расположенный на секции (562, 662, 862, 962, 1062) кожуха, взаимодействует со щеточным корпусом (10, 110, 210, 310, 410, 910, 1010) в окружном направлении (U) и в осевом направлении(ях).

4. Зубная щетка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что эксцентриковый привод (50, 52; 550, 552; 650, 652; 850, 852; 950, 952; 1050, 1052) имеет вращающийся в одном направлении эксцентриковый вал (50, 550, 650, 850, 950, 1050), проходящий по центру относительно щеточного корпуса (10, 110, 210, 310, 410, 910, 1010) перпендикулярно оси вращения (G) держателя (20, 120, 220, 320, 420, 820, 920, 1020) щетины с расположенным на торце эксцентрикового вала ведущим пальцем (52, 552, 652, 852, 952, 1052).

5. Зубная щетка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что в щеточном корпусе (10, 110, 210, 310, 410, 910, 1010) на его торце (12, 112, 212, 312, 412) с противоположной от щетины (22, 122, 422, 922, 1022) стороны имеется конусообразная выемка (14, 114, 214, 314, 414, 914, 1014), направленная по оси внутрь щеточного корпуса и взаимодействующая с опорным пальцем (34, 568, 668, 768, 868, 968, 1068), расположенным на секции (30, 562, 662, 862, 962, 1062) кожуха (560, 660, 860, 960, 1060) и выступающим в осевом направлении.

6. Зубная щетка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что щеточный корпус (10) имеет конусообразную выемку (18), радиально направленную внутрь щеточного корпуса, в которую введен ведущий палец (52) эксцентрикового привода.

7. Зубная щетка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что щеточный корпус (110) имеет проходящий в осевом направлении(ях) направляющий паз (132), в котором подвижно расположен ведущий палец (52) эксцентрикового привода.

8. Зубная щетка по п.7, отличающаяся тем, что направляющий паз (232, 332, 432, 1032) выполнен непосредственно в щеточном корпусе (210, 310, 410, 1010).

9. Зубная щетка по п.7 или 8, отличающаяся тем, что направляющий паз (132) в альтернативном варианте или дополнительно является частью кулисного камня (130), установленного в щеточном корпусе (110).

10. Зубная щетка по п.9, отличающаяся тем, что кулисный камень (130) зафиксирован на щеточном корпусе (110) от осевого перемещения.

11. Зубная щетка по п.9, отличающаяся тем, что в направляющем пазу (832, 932) с возможностью перемещения в осевом направлении установлен кулисный камень (830, 930) и что этот кулисный камень (830, 930) имеет поводковое отверстие (836, 936), в которое проходит ведущий палец (852, 952) эксцентрикового привода.

12. Зубная щетка по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что кулисный камень (830, 930) выполнен сферическим или цилиндрическим.

13. Зубная щетка по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что щеточный корпус (110) имеет два противолежащих опорных паза первого рода, проходящих в окружном направлении (U), или один опорный паз первого рода (118), проходящий, по меньшей мере, по значительной части окружности щеточного корпуса, которые взаимодействуют с соответствующими опорными пальцами (38), расположенными радиально выступающими на секции (30) кожуха.

14. Зубная щетка по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что щеточный корпус (210, 310, 410, 510, 1010) имеет опорный паз второго рода (217, 317, 417), расположенный с противоположной эксцентриковому валу (850, 950, 1050) стороны вдоль участка окружности щеточного корпуса (210, 310, 410, 510, 1010) и в осевом направлении и выполненный V- или U-образным в основном симметрично относительно плоскости симметрии щеточного корпуса, и что на секции (562, 662, 862, 962, 1062) кожуха расположен, по меньшей мере, один опорный палец (564, 664, 964, 1064), взаимодействующий с опорным пазом второго рода (217, 317, 417) в качестве направляющего элемента.

15. Зубная щетка по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что держатель (220, 320, 420, 820, 920, 1020) щетины установлен на секции кожуха (560, 660, 860, 960, 1060) с возможностью осевого перемещения и имеет, по меньшей мере, опорный паз третьего рода (219, 319, 419), расположенный на держателе (220, 320, 420, 820, 920, 1020) щетины вдоль участка окружности и с наклоном в осевом направлении, а на секции (562, 662, 862, 962, 1062) кожуха расположен, по меньшей мере, один опорный палец (566), взаимодействующий с опорным пазом третьего рода (219, 319, 419) в качестве направляющего элемента.

16. Зубная щетка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что ведущий палец (52) эксцентрикового привода расположен на торце эксцентрикового вала (50), установленного с возможностью вращения от привода с частотой вращения от 15.000 до 25.000 оборотов в минуту.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Изобретение относится к зубной щетке со щеточной головкой, имеющей признаки ограничительной части п.1 формулы. Такие зубные щетки с эксцентриковым приводом представлены на рынке в большом числе и в различных вариантах конструктивного исполнения. Как правило, они снабжаются сменной щеточной головкой, имеющей щеточный корпус, в целом, осесимметричной формы с закрепленными на нем волосами или пучками щетины. Этот щеточный корпус установлен с возможностью поворота вокруг оси вращения в секции кожуха, связанной с кожухом щетки, и приводится в движение от электродвигателя. Подобный привод описан, например, в WO 91/07116. В этой связи широкое распространение получили эксцентриковые приводы, которые обеспечивают вращательное движение щеточного корпуса попеременно в противоположных направлениях (в реверсивном режиме). При этом щеточный корпус совершает повороты попеременно в обоих направлениях вращения на угол, который может составлять, например,130. Подобные эксцентриковые передачи для зубных щеток известны, в частности, из патентов США 4845795, 5504959 или 5617601. Еще один вариант исполнения эксцентрикового привода для зубной щетки описан в публикации WO 96/37164. В этом варианте вращательное движение с приводного двигателя передается непосредственно на приводной вал, проходящий через кожух щетки и имеющий отогнутый конец. Этот отогнутый конец взаимодействует с направляющим пазом в держателе щетины, в результате чего последний попеременно совершает повороты в противоположных направлениях. Такая конструкция позволяет реализовать механически простой и износостойкий привод. Также в этом случае достигается весьма малый объем, занимаемый конструкцией, что позволяет получить изящную и компактную конструкцию кожуха щетки. Хотя такие зубные щетки зарекомендовали себя на практике наилучшим образом, последние сведения в области ухода за зубами требуют дальнейших усовершенствований. По мнению многих, в частности, чисто вращательного движения щеточного корпуса недостаточно для полной очистки наружной поверхности зубов. По этой причине конструкторы перешли к кинематической схеме, в которой одновременно с вращательным движением щеточный корпус совершает качательное движение, реализуемое различными способами. Такие варианты исполнения изобретения, работающие за счет эксцентриковых приводов, раскрыты, например, в DE 44 33 914 A1 или WO 96/311171. Однако у таких зубных щеток эффективность чистки оказалась не оптимальной. Другим недостатком таких зубных щеток является то,что из-за сложности своей конструкции они 2 создают большие проблемы технологического характера. Поэтому в основу изобретения была положена задача создания зубной щетки вышеуказанного типа, которая по сравнению с уже известными зубными щетками с вращательным приводом обеспечивает улучшенную эффективность чистки и обладает простой конструкцией. Эта задача решается в зубной щетке вышеописанного типа за счет признаков отличительной части п.1 формулы изобретения. Целесообразные формы исполнения изобретения представлены признаками зависимых пунктов формулы. Изобретение основано на идее сообщения щеточному корпусу дополнительного качательного движения одновременно с вращательным. Благодаря этому закрепленная на щеточном корпусе щетина давит на наружную поверхность зуба, вибрируя с высокой частотой. Возникает эффект вибрации, действующий, в основном, перпендикулярно наружной поверхности зуба и способствующий удалению загрязнений, в чем-то аналогично обработке ультразвуком. Конкретно это достигается за счет того,что щеточный корпус установлен на секции кожуха не только с возможностью вращения, но также с возможностью качания. Для создания качательного движения одновременно с вращательным движением в первом предпочтительном варианте изобретения ведущий палец эксцентрикового привода взаимодействует с щеточным корпусом, а именно,взаимодействует в окружном и осевом направлениях. В качестве альтернативного решения во втором варианте изобретения для создания качательного движения, совершаемого одновременно с вращательным движением, предусматривается, что опорный палец, расположенный на секции кожуха зубной щетки, взаимодействует со щеточным корпусом в окружном направлении и в осевом направлении. Благодаря этим конструктивно простым решениям удается реализовать сложное движение щеточного корпуса. Третий предпочтительный вариант изобретения предусматривает, что эксцентриковый привод имеет вращающийся в одном направлении эксцентриковый вал, установленный проходящим по центру относительно щеточного корпуса перпендикулярно оси вращения держателя щетины. При этом предусмотрено, что на торце этого вала расположен ведущий палец эксцентрикового привода. Такая конструкция позволяет реализовать механически простой и износостойкий привод. Также в этом случае достигается весьма малый объем, занимаемый конструкцией, что позволяет получить изящную и компактную конструкцию кожуха щетки. 3 Четвертый предпочтительный вариант изобретения предусматривает, что одновременно с вращательным движением щеточный корпус совершает волнообразное качательное движение. С этой целью щеточный корпус может опираться на опорный палец, который расположен на секции кожуха выступающим в осевом направлении. Соответственно этому опорному пальцу на торце щеточного корпуса с противоположной от щетины стороны имеется конусообразная выемка, направленная по оси внутрь щеточного корпуса. Тем самым этот опорный палец поддерживает щеточный корпус в осевом направлении. Конусообразная форма выемки обеспечивает возможность качательного движения, создаваемого эксцентриком, при этом величина угла раствора конуса такова, чтобы обеспечить возможность свободного качательного движения с полной амплитудой. Таким образом опорный палец может гарантированно воспринимать осевые усилия при любом угловом положении щеточного корпуса. Особенно простым образом вращение эксцентрикового вала преобразуется в движение щеточной головки, когда щеточный корпус имеет конусообразную выемку, направленную по радиусу внутрь щеточного корпуса, в которую непосредственно введен ведущий палец эксцентрикового привода. В этом случае оси вращения щеточного корпуса и эксцентрикового вала пересекаются под прямым углом. Пятый предпочтительный вариант изобретения предусматривает, что щеточный корпус совершает качательное движение не волнообразно, а относительно определенной оси. Таким образом, например, можно комбинировать колебательное линейное движение с реверсивным вращательным движением, т.е. попеременными поворотами щеточного корпуса в противоположных направлениях. В предпочтительном случае в щеточном корпусе имеется проходящий в осевом направлении направляющий паз, в котором подвижно расположен ведущий палец эксцентрикового привода. В этом случае качательное движение создается за счет того, что, двигаясь по всей длине направляющего паза, ведущий палец упирается в его соответствующие концы и тем самым толкает щеточный корпус в осевом направлении. По сравнению с четвертым вариантом, в этом случае наклон щеточного корпуса имеет место только тогда, когда ведущий палец находится в определенных угловых секторах траектории своего вращательного движения. Таким образом, протяженность направляющего паза определяет угол отклонения щеточного корпуса из плоскости его вращательного движения. Направляющий паз может быть выполнен непосредственно в зоне боковой поверхности щеточного корпуса. Для этого можно использовать ряд возможных решений, иллюстрируемых 4 ниже при рассмотрении примеров осуществления изобретения. При этом предпочтение отдается выполнению направляющего паза непосредственно в держателе щетины. В этом случае ведущий палец эксцентрикового привода взаимодействует с направляющим пазом непосредственно с возможностью возвратно-поступательного движения в направляющем пазу между передней и задней мертвыми точками таким образом, что усилия с ведущего пальца передаются через боковые стенки направляющего паза, проходящие в осевом направлении, заставляя при этом держатель щетины совершать повороты в противоположных направлениях вращения. В этом варианте используется небольшое число движущихся деталей, и поэтому он обладает низким уровнем шума и особенно подходит для высоких скоростей движения, характерных для так называемых высокоскоростных зубных щеток. Также в предпочтительном случае направляющий паз является частью кулисного камня,установленного в щеточном корпусе. Этот кулисный камень может быть установлен в выемку, проходящую в щеточном корпусе в осевом направлении, непосредственно или посредством держателя, что делает сборку зубной щетки сравнительно простой и недорогой. По сравнению с пазом, выполненным непосредственно в корпусе, кулисный камень имеет то преимущество, что в случае износа элементов кинематической пары кулисный камень можно заменить. В частности, достоинство этого решения заключается в возможности свободного выбора материала независимо от щеточного корпуса, что позволяет оптимизировать конструкцию с точки зрения ее изнашиваемости. В другом варианте изобретения предусматривается, что кулисный камень установлен в направляющем пазу с возможностью перемещения в осевом направлении, причем этот кулисный камень имеет поводковое отверстие, в которое проходит ведущий палец эксцентрикового привода. Преимущество такого исполнения состоит в том, что щеточная головка совершает соответствующее движение в осевом направлении под действием кривошипа (ведущего пальца) эксцентрикового привода не в течение всего оборота ведущего пальца, а, например, лишь перед соответствующими мертвыми точками. Таким образом можно почти по желанию "дозировать" осевую составляющую, вызывающую качательное движение щеточной головки. Общей чертой последних вышеназванных вариантов является то, что кулисный камень и соответствующая выемка или направляющий паз на держателе щетины выполнены таким образом, чтобы во время вращательного или качательного движения щеточного корпуса обеспечить возможность поворота или наклона кулисного камня в обратном направлении и тем са 5 мым избежать работы проходящего в него ведущего пальца эксцентрикового привода на изгиб. С этой целью кулисные камни по всем правилам выполнены цилиндрическими, благодаря чему достигается надежное расположение кулисного камня в выемке или направляющем пазу. Предпочтительный вариант изобретения предусматривает сферическое выполнение кулисного камня. Преимущество этой конфигурации состоит в том, что она сводит к минимуму силы трения, действующие между кулисным камнем и выемкой или направляющим пазом. Вышеупомянутое качательное движение задается, например, двумя опорными пальцами,расположенными радиально выступающими на секции кожуха щеточной головки. Эти опорные пальцы взаимодействуют с соответствующими опорными пазами, расположенными на щеточном корпусе проходящими в окружном направлении. Из соображений производственной технологичности может быть предусмотрен один опорный паз, проходящий по всей окружности,но также возможно использование опорных пазов, занимающих лишь часть окружности, т.е. имеющих ограниченную протяженность в окружном направлении, взаимодействующих с соответствующими опорными пальцами. Протяженность пазов в окружном направлении должна быть такой, чтобы щеточный корпус мог совершать вращательное движение свободно, с полной амплитудой. Особенно простая конструкция для создания качательного движения может быть реализована согласно изобретению использованием щеточного корпуса с опорным пазом, расположенным с противоположной эксцентриковому валу стороны, проходящим вдоль участка окружности щеточного корпуса и в осевом направлении и выполненным V- или U-образным,в основном, симметрично относительно плоскости симметрии щеточного корпуса, и тем, что на секции кожуха расположен, по меньшей мере,один опорный палец, взаимодействующий с этим опорным пазом в качестве направляющего элемента. Изобретение также предусматривает дальнейшее повышение чистящей эффективности подобной зубной щетки за счет дополнения вращательного движения с попеременными поворотами в противоположных направлениях и кинематически связанного с ним качательного движения возвратно-поступательным движением щеточной головки. Такого рода движение приблизительно соответствует сложному движению при связанных колебаниях тела с несколькими степенями свободы. Согласно изобретению возвратнопоступательное движение, необходимое для такого сложного движения, создается за счет того, что держатель щетины установлен на секции кожуха с возможностью осевого перемеще 003107 6 ния и имеет, по меньшей мере, один опорный паз, расположенный на держателе щетины проходящим вдоль участка окружности и с наклоном в осевом направлении, причем на секции кожуха расположен, по меньшей мере, один опорный палец, взаимодействующий с опорным пазом в качестве направляющего элемента. Это осевое перемещение держателя щетины возникает за счет того, что благодаря кинематической связи держатель щетины движется в осевом направлении соответственно движению ведущего пальца между двумя мертвыми точками. Следует отметить, что в смысле кинематической инверсии ведущий палец эксцентрикового привода можно поменять местами с направляющим пазом, а опорные пальцы - с опорными пазами. В данном конкретном случае это означает, что опорные пальцы могут быть расположены на щеточной головке, а соответствующие им пазы - на секции кожуха. Аналогично ведущий палец можно безболезненно расположить на щеточной головке, предусмотрев соответствующее отверстие на эксцентриковом валу. Хотя вышеописанные технические решения вполне универсально применимы для зубных щеток, они особенно подходят для так называемых высокоскоростных зубных щеток, в отношении которых также вошло в обиход название "Ultrasonic-Burste" ("ультразвуковая" щетка). В таких зубных щетках эксцентриковый вал вращается с частотой примерно от 15000 до 25000 об./мин. При таких высоких скоростях вращения элементы конструкции подвержены особенно высоким нагрузкам, которые, в частности, также обусловлены изменением направления вращения щеточного корпуса. Поэтому важно иметь как можно более простой привод,что оптимально достигается благодаря вышеописанным техническим мероприятиям. Далее изобретение описывается более подробно на примере вариантов его осуществления,представленных на следующих чертежах: Фиг. 1 - осевой разрез щеточной головки согласно первому варианту, щеточный корпус в первом положении. Фиг. 2 - щеточная головка согласно фиг. 1,щеточный корпус во втором положении. Фиг. 3 - вид сверху щеточной головки согласно фиг. 1, щеточный корпус в третьем положении. Фиг. 4 - осевой разрез щеточной головки согласно второму варианту. Фиг. 5 - вид сверху щеточной головки согласно фиг. 4. Фиг. 6 - щеточная головка согласно третьему варианту ("щетка с качающейся головкой"),а) вид снизу, b) вид справа, с) вид спереди, d) разрез А-А. Фиг. 7 - щеточная головка согласно четвертому варианту ("качающаяся головка"), а) вид снизу, b) вид справа, с) вид спереди, d) разрез А-А. 7 Фиг. 8 - щеточная головка согласно фиг. 6 в трехмерном представлении. Фиг. 9 - зубная щетка с щеточной головкой согласно фиг. 6 с пространственным разделением деталей. Фиг. 10 - зубная щетка с щеточной головкой согласно фиг. 6 в разрезе по плоскости симметрии. Фиг. 11 - осевой опорный палец для щеточной головки согласно фиг. 6 и 7. Фиг. 12 - вид в разрезе привода согласно пятому варианту. Фиг. 13 - вид в разрезе привода согласно шестому варианту. Фиг. 14 - вид в разрезе привода согласно седьмому варианту. Первый вариант исполнения зубной щетки согласно изобретению представлен на фиг. 1-3. Щеточная головка 1 имеет щеточный корпус 10, на торце которого расположен держатель 20 щетины, снабженный щетиной 22. На торце 12, с противоположной от щетины 22 стороны, выполнена конусообразная выемка 14,направленная в осевом направлении (ах) внутрь щеточного корпуса. Соответственно этой выемке на секции 30 кожуха расположен опорный палец 34, выступающий по нормали к поверхности секции кожуха и проходящий в конусообразную выемку 14. Таким образом, щеточный корпус 10 опирается на опорный палец 34 в осевом направлении. Щеточный корпус 10 имеет также конусообразную выемку 18, направленную в радиальном направлении r внутрь щеточного корпуса, в которую введен ведущий палец 52 эксцентрикового вала 50. Эти элементы определяют кинематику движения щеточного корпуса 10, которая описывается ниже. Эксцентриковый вал 50 приводится во вращение приводным двигателем, подробное описание которого здесь опускается. Ведущий палец 52 (кривошип) эксцентрикового вала при этом непрерывно вращается в одном направлении U, сообщая щеточному корпусу 10, с одной стороны, вращательное движение R, при котором щеточный корпус совершает повороты попеременно в противоположных направлениях вращения, и одновременно заставляя щеточный корпус качаться относительно оси G, жестко привязанной к кожуху. В положении, представленном на фиг. 1, ведущий палец 52 находится в левой мертвой точке, вследствие чего щеточный корпус 10 наклонен вверх на угол К. На фиг. 2 показано противоположное положение, в котором щеточный корпус 10 уже повернут до конца вниз на угол К. За один полный оборот U эксцентрикового вала 50 щеточный корпус 10 совершает качательное движение из положения,показанного на фиг. 1, в положение, показанное на фиг. 2, чтобы затем снова вернуться в исходное положение согласно фиг. 1. Таким образом, 003107 8 полный угол поворота при качании составляет 2 К. Как показано, в частности, на фиг. 3, качательное движение кинематически связано с вращательным движением r, в результате чего щеточный корпус 10 всегда отклоняется на угол К относительно жестко привязанной к кожуху оси G, таким образом совершая своего рода сложное волнообразное колебательное движение (вращение с качанием). Иная кинематика реализована во втором варианте, как он представлен на фиг. 4 и 5. В этом варианте также имеется щеточная головка 100 с щеточным корпусом 110. На торце щеточного корпуса 110 расположен держатель 120 щетины с закрепленной на нем щетиной 122. С противоположной стороны имеется конусообразная осевая выемка 114, посредством которой щеточный корпус 110 опирается на опорный палец 34, который расположен на секции 30 кожуха щетки, выступая по нормали к ее поверхности. Имеется также эксцентриковый вал 50 с ведущим пальцем 52, непрерывно вращающийся от привода. В части вышеописанных признаков рассматриваемый вариант изобретения соответствует предшествующему. Отличие же состоит в том, что на секции 30 кожуха имеются два радиально выступающих опорных пальца 38, которые взаимодействуют с опорным пазом 118, проходящим по окружности боковой поверхности 116. Кроме того, в щеточном корпусе 110 предусмотрено гнездо 124, в которое вставлен кулисный камень 130, закрепленный в держателе 134. Кулисный камень 130 снабжен направляющим пазом 132, с которым взаимодействует ведущий палец 52 эксцентрикового привода. В этом варианте элементы зубной щетки движутся следующим образом. Благодаря опорным пальцам 38 щеточный корпус 110 установлен с возможностью качания только в плоскости, изображенной на фиг. 4,относительно жестко связанной с кожухом осиG, но не в плоскости разреза, представленной на фиг. 5. При выполнении эксцентриковым валом 50 полного оборота U, щеточный корпус 110 из положения, показанного на фиг. 4, где он наклонен вниз на угол К, переходит в положение,не показанное на чертежах, где он наклонен на угол К вверх, чтобы в конце концов снова вернуться в свое исходное положение согласно фиг. 4. Поэтому здесь имеет место исключительно качательное движение вокруг оси, проходящей перпендикулярно плоскости листа. При этом щеточный корпус 110 приводится в движение за счет попеременного воздействия ведущего пальца 52 эксцентрикового привода на соответствующий конец направляющего паза 132, так что длина направляющего паза 132 в совокупности с расположением ведущего паль 9 ца 52 по отношению к эксцентриковому валу 50 определяет максимально возможный ход и соответственно угол наклона К. Из вышесказанного следует, что посредством конструктивно простых технических мероприятий реализуется комбинация вращательного и качательного движения, обеспечивающая достижениe оптимального результата чистки. Третий вариант исполнения предложенной зубной щетки представлен на фиг. 6, а также фиг. 8-11. Как показано на фиг. 6, такая щеточная головка 200 имеет щеточный корпус 210, на котором расположен снабженный щетиной держатель 220 щетины. Из соображений наглядности щетина на чертеже не показана. Щеточный корпус 210 на своем торце 212 имеет проходящую в осевом направлении и направленную внутрь выемку 214, переходящую в конус 215, причем к конусу 215 примыкает проходящая в осевом направлении внутрь полость 213. На боковой поверхности 216 щеточного корпуса 210 выполнены опорные пазы, в данном примере называемые опорным пазом второго рода 217 и опорным пазом третьего рода 219. Опорный паз второго рода 217 расположен со стороны, противоположной направляющему пазу 232. Относительно воображаемой плоскости симметрии, проходящей через этот опорный паз второго рода 217 и направляющий паз 232,расположены - также противоположно друг другу - два опорных паза третьего рода 219. Опорный паз второго рода 217 выполнен,по существу, U-образным, причем оба прямолинейных отрезка U-образного паза расположены симметрично относительно вышеуказанной плоскости симметрии. Опорные пазы третьего рода 219 также проходят вдоль участка окружности и расположены на держателе щетины с наклоном в осевом направлении. На фиг. 7 показана щеточная головка согласно четвертому варианту изобретения, причем фиг. 8, 9, 10 и 11 приводятся как иллюстрации предложенной зубной щетки в ее третьем варианте исполнения. У щеточной головки 300 согласно фиг. 7 и щеточной головки 200, показанной на фиг. 6,совпадают следующие признаки. Щеточная головка 300 имеет щеточный корпус 310, у которого на торце 312 имеется осевая выемка 314. Эта осевая выемка 314 переходит в конус 315, который в конце концов заканчивается полостью 313. Как и в щеточной головке 200 предшествующего примера, на боковой поверхности 316 щеточного корпуса 310 имеется опорный паз второго рода 317 и два опорных паза третьего рода 319. И в этом случае опорные пазы третьего рода 319 расположены с противоположных сторон, а опорный паз второго рода 317 расположен со стороны, противоположной направляющему пазу 332. Как и 10 в предшествующем примере исполнения зубной щетки, держатель 320 щетины, расположенный на щеточном корпусе 310, из соображений наглядности представлен без щетины. Как и в предшествующем примере, опорный паз второго рода 317 на боковой поверхности 316 щеточного корпуса 310 выполнен Uобразным. Опорные пазы третьего рода 319, как и в предшествующем примере, расположены с наклоном в осевом направлении, но, в отличие от предшествующего примера, угол наклона паза является переменным в окружном направлении. На фиг. 8 щеточная головка в третьем варианте исполнения показана в трехмерном представлении. На фиг. 8 видны следующие признаки: Щеточная головка 400 имеет в своей основе щеточный корпус 410 и расположенный на нем держатель 420 щетины, снабженный щетиной 422. Щеточный корпус 410 имеет, по существу, форму цилиндра с примерно эллиптическим основанием. Торец 412 щеточного корпуса 410 имеет выемку 414 в осевом направлении,которая в данном примере выполнена цилиндрической. Эта цилиндрическая осевая выемка 414 сходит внутрь щеточного корпуса на конус. Этот конус обозначен позицией 415. К конусу 415 примыкает полость 413. У цилиндрического щеточного корпуса 410 с эллиптическим основанием на "узких сторонах" (т.е. сторонах дуг меньшего радиуса) имеются расположенные противоположно друг другу направляющий паз 432 и опорный паз второго рода 417, который на рассматриваемом чертеже лишь обозначен позицией. Направляющий паз 432 выполнен в виде сужающегося внутрь щелевого гнезда 424, переходящего в расширяющуюся внутрь полость 426. На "широких сторонах" цилиндрического щеточного корпуса 410 также имеются два опорных паза третьего рода 419 в вышеописанном исполнении, тoже расположенных противоположно друг другу. В данном примере опорные пазы второго и третьего рода 417 и 419 выполнены в цилиндрическом щеточном корпусе таким образом, чтобы доходить до полости 413,которая примыкает к конусу 415, а с ним - и к осевой выемке 414. Для демонстрации того, как такая щеточная головка согласно фиг. 6 или 7 монтируется в кожухе зубной щетки, на фиг. 9 подобная зубная щетка показана с пространственным разделением ее деталей. Основой такой зубной щетки 501 является кожух 560, имеющий форму усеченного конуса,заостряющийся конец которого образует секцию 562, в которой размещается щеточная головка и которая в данном примере выполнена цилиндрической. Секция 562 кожуха расположена на кожухе таким образом, чтобы ось этой цилиндрической секции 562 проходила практи 11 чески перпендикулярно оси конического кожуха 560. Цилиндрическая секция 562 кожуха имеет углубление, на чертеже не обозначенное, в которое устанавливается щеточный корпус щеточной головки 500. По центру тыльной стенки этого углубления устанавливается осевой опорный палец 568. По окружности цилиндрическая секция 562 кожуха имеет также три отверстия, в которые устанавливаются в радиальном направлении два опорных пальца 566 и опорный палец 564. Эти опорные пальцы 564 и 566, а также опорный палец 568, предусмотрены для того,чтобы взаимодействовать с соответствующими опорными пазами 217, 317, 417 и 219, 319, 419, а также осевой выемкой 214, 314, 414. Кожух 560 зубной щетки 501 выполнен образующим полость, вытянутую в осевом направлении. В эту полость устанавливается эксцентриковый вал 550, показанный также на фиг. 9. На торце этого эксцентрикового вала 550 расположен ведущий палец 552, ориентированный вдоль оси эксцентрикового вала 550. Когда эксцентриковый вал 550 устанавливается, как это предусмотрено конструкцией, в полость кожуха 560, ведущий палец 552 входит во взаимодействие непосредственно с направляющим пазом 532 щеточной головки 500. Фиг. 10 демонстрирует то, как опорные пальцы 664, 668 и ведущий палец 652 эксцентрикового привода взаимодействуют с соответствующими им опорными пазами и направляющим пазом щеточной головки 600. На фиг. 10 в продольном разрезе изображена зубная щетка с установленными в нее щеточной головкой 600 и эксцентриковым валом 650, представленными на фиг. 6. В качестве плоскости разреза выбрана плоскость симметрии зубной щетки 601. На рассматриваемой фигуре изображена щеточная головка 600, ось вращения которой расположена, по существу, перпендикулярно продольной оси кожуха 660 зубной щетки 601. Также показаны ведущий палец 652 эксцентрикового привода, взаимодействующий с направляющим пазом, осевой опорный палец 668, проходящий в осевую выемку, и радиальный опорный палец 664, установленный на секции 662 кожуха и взаимодействующий с опорным пазом второго рода. Третий и четвертый варианты осуществления изобретения, как они представлены на фиг. 6-10, с точки зрения кинематики, в основном,идентичны. Сложное колебательное движение щеточной головки электрической зубной щетки создастся путем сложения трех следующих видов движения: 1) попеременных поворотов в противоположных направлениях вращения,2) качательного движения,3) возвратно-поступательного движения 12 Вращательное движение с попеременными поворотами в противоположных направлениях вращения возникает за счет того, что ведущий палец 552 и 652 эксцентрикового привода, входящий в осевую выемку 214, 314, 414, при вращении эксцентрикового вала 550 или 650 совершает возвратно-поступательное движение между двумя мертвыми точками. При этом осевая выемка 214, 314, 414 имеет такую длину в осевом направлении, чтобы собственно вращение эксцентрикового вала 550 или 650 преобразовывалось только в попеременные повороты щеточной головки в противоположных направлениях вращения перпендикулярно оси вращения эксцентрикового вала. Качательное движение щеточной головки 200, 300, 400, 500, 600 возникает за счет передачи вращательного движения при совершении попеременных поворотов в противоположных направлениях вращения с приводом от эксцентрикового вала посредством радиально расположенного опорного пальца 564 или 664, взаимодействующего с опорным пазом второго рода 217, 317, 417. За счет перемещения опорного пальца 564 или 664 в опорном пазу второго рода 217, 317, 417 щеточная головка совершает качательное движение относительно оси, лежащей в плоскости симметрии щеточной головки. Возвратно-поступательное движение щеточной головки 200, 300, 400, 500, 600 возникает за счет передачи вращательного движения при совершении попеременных поворотов в противоположных направлениях вращения посредством двух расположенных симметрично относительно вышеупомянутой плоскости симметрии и установленных в радиальном направлении опорных пальцев 566, взаимодействующих с соответствующими опорными пазами третьего рода 219, 319 и 419, проходящими по окружности с наклоном в осевом направлении. В зависимости от угла наклона опорных пазов третьего рода 219, 319 или 419, возвратнопоступательное движение щеточной головки является более или менее сильным. В изображенной на фиг. 6 щеточной головке согласно третьему варианту изобретения возвратнопоступательное движение не зависит от текущего угла поворота щеточной головки. В щеточной головке согласно четвертому варианту изобретения (фиг. 7) возвратно-поступательное движение зависит от текущего угла поворота щеточной головки вследствие выполнения опорных пазов с возрастающим углом наклона в одном направлении. В данном конкретном случае это означает, что при совершении щеточной головкой поворота от правой мертвой точки влево щеточная головка вначале движется вверх очень энергично, тогда как во второй половине указанного поворота имеет место лишь небольшое поступательное движение. При совершении щеточной головкой поворота от левой мертвой точки вправо скорость обратного хода щеточ 13 ной головки изменяется точно наоборот. Благодаря использованию такого возвратнопоступательного движения щеточной головки с переменной скоростью прямого и обратного хода зубная щетка при чистке зуба воздействует на зуб с переменным давлением. Это еще более повышает эффективность чистки зубов по сравнению с вариантом изобретения, в котором используется качающаяся щеточная головка. Использование щеточной головки, совершающей во время работы одновременно три рассмотренных выше движения, предъявляет высокие требования к конструкции зубной щетки, а также к прочностным характеристикам осевого опорного пальца 568 или 668, поскольку последний, во-первых, обеспечивает возможность движения щеточной головки во всех вышеуказанных направлениях и, во-вторых, также должен воспринимать возникающие при этом усилия. Возможность совершения этих движений обеспечивается применением осевого опорного пальца 768, показанного на фиг. 11. Он состоит,в основном, из цилиндрического стержня 774,примыкающей к нему цилиндрической шейки 772 с уменьшенной по сравнению со стержнем 774 площадью поперечного сечения и примыкающей к шейке 772, по существу, сферической головки 770. Стержень 774 предусмотрен для посадки в отверстие, выполненное в секции 662 или 562 кожуха. Размеры головки 770 выбраны таким образом, чтобы она входила с небольшим зазором в полость 213, 313, 413 осевой выемки 214,314 или 414, показанную на фиг. 6 или 7, соответственно. Длина шейки 772 осевого опорного пальца 768 выбрана таким образом, чтобы обеспечить возвратно-поступательное движение щеточной головки 200, 300, 400, 500, 600, вызываемое взаимодействием между опорными пазами третьего рода 219, 319 или 419 и расположенными в них опорными пальцами 566, без изгибного нагружения опорного пальца 768. При этом конус 215, 315 или 415 осевой выемки 214, 314 или 414 в щеточном корпусе 210,310 или 410 щеточной головки 200, 300, 400, 500,600 движется между сферической головкой 770 и верхним краем стержня 774, вдоль шейки 772 осевого опорного пальца 768. На фиг. 12-14 в разрезе показаны различные конструкции привода согласно дальнейшим вариантам осуществления изобретения. В частности, эти фигуры призваны показать, каким образом непрерывное вращательное движение эксцентрикового вала преобразуется в попеременные повороты щеточной головки в противоположных направлениях вращения. Для начала, на фиг. 12, иллюстрирующей вариант исполнения зубной щетки 801, показано, каким образом вращательное движение щеточной головки с поворотами попеременно в противоположных направлениях создается при 14 помощи кулисного камня, установленного в направляющий паз в щеточном корпусе. Зубная щетка 801 состоит из ручки 880, на которую насаживается кожух 860 с щеточной головкой 800. В ручке 880 расположен двигатель 890, связанный через соответствующую механическую передачу с эксцентриковым валом 850, проходящим внутри кожуха 860. В передней части кожуха 860 имеется секция 862 кожуха, в которой устанавливается щеточная головка 800. Щеточная головка 800 подвижно закреплена в секции 862 кожуха посредством осевого опорного пальца 868 и радиального опорного пальца 864, как это описано выше. Держатель 820 щетины имеет направляющий паз 832, в котором с возможностью перемещения в осевом направлении установлен кулисный камень 830. Ведущий палец 852 эксцентрикового вала 850 заходит в поводковое отверстие 836 кулисного камня 830. Таким образом кулисный камень 830 кинематически связан с ведущим пальцем 852 и может возвратнопоступательно двигаться внутри направляющего паза 832 между двумя мертвыми точками. Ведущий палец 852 посажен в поводковое отверстие 836 практически без зазора, причем для минимизации потерь на трение реализовано практически свободное скольжение ведущего пальца 852 в поводковом отверстии при относительном повороте или перемещении по высоте. В частности, как следует из увеличенного изображения X, на выбранном разрезе ведущий палец 852 находится в левой мертвой точке. С началом вращения эксцентрикового вала его положение смещается вправо, пока он не достигнет правой мертвой точки. При этом щеточная головка 800 совершает поворот. Дальнейшее вращение эксцентрикового вала возвращает ведущий палец 852 в его исходное положение, в процессе чего держатель 820 щетины совершает поворот в противоположном направлении вращения. Таким образом, для обеспечения безупречного движения элементов зубной щетки во время работы необходимо, чтобы ведущий палец(кривошип) 852, с одной стороны, мог беспрепятственно перемещаться в направляющем пазу 832 между двумя мертвыми точками и, с другой стороны, располагался в этом пазу со сравнительно небольшим боковым зазором, чтобы при смене направления вращательного движения на противоположное люфт практически отсутствовал. Дополнительно кулисный камень 830 должен располагаться в направляющем пазу 832 с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, чтобы он мог совершать компенсирующее вращение в направлении, противоположном направлению поворота держателя 820 щетины, для снятия изгибающих нагрузок с взаимодействующего с ним ведущего пальца 852. Кулисный камень 830 и направляющий паз 15 832 имеют круглое сечение, подогнанное друг под друга таким образом, чтобы компенсирующее движение протекало без сколь-нибудь существенного люфта и в то же время с небольшим трением. И, наконец, следует учитывать то,что ведущий палец 852 эксцентрикового привода должен иметь такую длину, которая обеспечивала бы его постоянное зацепление с кулисным камнем 830 с учетом изменения положения последнего по высоте. Щеточная головка 900, изображенная на фиг. 13, выполнена, в основном, аналогично вышеописанному варианту. В этом варианте также имеется щеточный корпус 910 с щеточной головкой 900, снабженной опорным пальцем 968. Держатель 920 щетины своей осевой выемкой 914 посажен на опорный палец с возможностью (в частности) продольного перемещения. Держатель 920 щетины имеет осевой направляющий паз 932, в котором с возможностью осевого перемещения установлен кулисный камень 930. Кулисный камень 930 имеет поводковое отверстие 936, в которое заходит ведущий палец 952 эксцентрикового вала 950. В части вышеописанных признаков данный вариант принципиально совпадает по конструкции с вариантом, описанным со ссылкой на фиг. 12. Отличие же состоит в том, что кулисный камень 930 выполнен сферическим. Представленный на фиг. 14 вариант зубной щетки с щеточной головкой 1000, по существу,совпадает с вариантами, изображенными на фиг. 12 и 13. На этой фигуре также изображен щеточный корпус 1010 с держателем 1020 щетины,образующий щеточную головку 1000. Как и в рассмотренных выше примерах, держатель 1020 щетины с закрепленной на нем щетиной 1022 установлен при помощи опорного пальца, взаимодействующего с осевой выемкой 1014 с возможностью вращения (и перемещения в продольном направлении). С этой целью осевая выемка 1014 состоит, как это уже было подробно описано выше, из конуса 1015 и примыкающей к нему полости 1013. Движение щеточной головки 1000, кинематически связанное с ее вращательным движением, определяется радиальным опорным пальцем 1064, взаимодействующим с опорным пазом 1017. В части вышеописанных признаков принципиальное конструктивное исполнение изображенного варианта зубной щетки совпадает с вариантами, описанными со ссылкой на фиг. 12 и 13. Отличие состоит в том, что ведущий палец 1052, приводимый во вращение от связанного с двигателем эксцентрикового вала 1050, взаимодействует с направляющим пазом 1032 непосредственно. Этот вариант имеет следующую кинематику. 16 При вращении эксцентрикового вала 1050 от двигателя ведущий палец 1052 свободно движется в этом направляющем пазу 1032 между передней и задней мертвыми точками. Передача усилий с ведущего пальца 1052 на держатель 1020 щетины происходит через боковые стенки направляющего паза 1032, проходящие в осевом направлении щеточного корпуса 1010. Чтобы исключить работу ведущего пальца 1052 при взаимодействии с направляющим пазом 1032 на изгиб, в направляющем пазу 1032 имеется полость 1026 в радиально внутренней зоне,в которой размещен свободный конец ведущего пальца 1052 с зазором между ним и внутренними стенками полости 1026. Кроме того, входной проем 1024 направляющего паза 1032 выполнен конически расширяющимся наружу. В этом варианте используется небольшое число подвижных деталей, и поэтому он обладает низким уровнем шума и особенно подходит для высоких скоростей движения так называемых высокоскоростных зубных щеток. В таких зубных щетках эксцентриковый вал вращается с частотой от 15000 до 25000 об./мин. При таких высоких скоростях вращения элементы конструкции подвержены особенно высоким нагрузкам, которые в особенной мере обусловлены также изменением направления вращения щеточного корпуса. Поэтому важно, чтобы принцип работы зубной щетки был как можно более простым, что оптимально достигается благодаря вышеописанным техническим мероприятиям. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Зубная щетка с щеточной головкой (1,100, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 900, 1000), расположенной на щеточном корпусе (10, 110, 210,310,410, 910, 1010) и имеющей держатель (20,120, 220, 320, 420, 820, 920, 1020) щетины с закрепленной на нем щетиной (22, 122, 422, 922,1022), который установлен на секции (30, 562,662, 862, 962, 1062) кожуха с возможностью поворота вокруг оси вращения (G) попеременно в противоположных направлениях от эксцентрикового привода (50, 52; 550, 552; 650, 652; 850, 852; 950, 952; 1050, 1052), отличающаяся тем, что щеточный корпус (10, 110, 210, 310,410, 910, 1010) установлен на секции (30, 562,662, 862, 962, 1062) кожуха дополнительно с возможностью качания. 2. Зубная щетка по п.1, отличающаяся тем,что для создания качательного движения одновременно с вращательным движением (R) ведущий палец (52) эксцентрикового привода (50,52) взаимодействует со щеточным корпусом(10, 110, 210, 310, 410, 910, 1010) в окружном направлении (U) и в осевом направлении(ях). 3. Зубная щетка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что для создания качательного движения одновременно с вращательным движением (R) 17 опорный палец (564, 664, 964, 1064), расположенный на секции (562, 662, 862, 962, 1062) кожуха, взаимодействует с щеточным корпусом(10, 110, 210, 310, 410, 910, 1010) в окружном направлении (U) и в осевом направлении(ях). 4. Зубная щетка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что эксцентриковый привод (50,52; 550, 552; 650, 652; 850, 852; 950, 952; 1050,1052) имеет вращающийся в одном направлении эксцентриковый вал (50, 550, 650, 850, 950,1050), проходящий по центру относительно щеточного корпуса (10, 110, 210, 310, 410, 910,1010) перпендикулярно оси вращения (G) держателя (20, 120, 220, 320, 420, 820, 920, 1020) щетины с расположенным на торце эксцентрикового вала ведущим пальцем (52, 552, 652, 852,952, 1052). 5. Зубная щетка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что в щеточном корпусе (10, 110,210, 310, 410, 910, 1010) на его торце (12, 112,212, 312, 412) с противоположной от щетины(22, 122, 422, 922, 1022) стороны имеется конусообразная выемка (14, 114, 214, 314, 414, 914,1014), направленная по оси внутрь щеточного корпуса и взаимодействующая с опорным пальцем (34, 568, 668, 768, 868, 968, 1068), расположенным на секции (30, 562, 662, 862, 962, 1062) кожуха (560, 660, 860, 960, 1060) и выступающим в осевом направлении. 6. Зубная щетка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что щеточный корпус (10) имеет конусообразную выемку (18), радиально направленную внутрь щеточного корпуса, в которую введен ведущий палец (52) эксцентрикового привода. 7. Зубная щетка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что щеточный корпус (110) имеет проходящий в осевом направлении(ях) направляющий паз (132), в котором подвижно расположен ведущий палец (52) эксцентрикового привода. 8. Зубная щетка по п.7, отличающаяся тем,что направляющий паз (232, 332, 432, 1032) выполнен непосредственно в щеточном корпусе(210, 310, 410, 1010). 9. Зубная щетка по п.7 или 8, отличающаяся тем, что направляющий паз (132) в альтернативном варианте или дополнительно является частью кулисного камня (130), установленного в щеточном корпусе (110). 10. Зубная щетка по п.9, отличающаяся тем, что кулисный камень (130) зафиксирован на щеточном корпусе (110) от осевого перемещения. 11. Зубная щетка по п.9, отличающаяся тем, что в направляющем пазу (832, 932) с воз 003107 18 можностью перемещения в осевом направлении установлен кулисный камень (830, 930) и что этот кулисный камень (830, 930) имеет поводковое отверстие (836, 936), в которое проходит ведущий палец (852, 952) эксцентрикового привода. 12. Зубная щетка по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что кулисный камень (830,930) выполнен сферическим или цилиндрическим. 13. Зубная щетка по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что щеточный корпус (110) имеет два противолежащих опорных паза первого рода, проходящих в окружном направлении (U), или один опорный паз первого рода(118), проходящий, по меньшей мере, по значительной части окружности щеточного корпуса,которые взаимодействуют с соответствующими опорными пальцами (38), расположенными радиально выступающими на секции (30) кожуха. 14. Зубная щетка по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что щеточный корпус (210,310, 410, 510, 1010) имеет опорный паз второго рода (217, 317, 417), расположенный с противоположной эксцентриковому валу (850, 950,1050) стороны вдоль участка окружности щеточного корпуса (210, 310, 410, 510, 1010) и в осевом направлении и выполненный V- или Uобразным, в основном, симметрично относительно плоскости симметрии щеточного корпуса, и что на секции (562, 662, 862, 962, 1062) кожуха расположен, по меньшей мере, один опорный палец (564, 664, 964, 1064), взаимодействующий с опорным пазом второго рода (217,317, 417) в качестве направляющего элемента. 15. Зубная щетка по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что держатель (220, 320, 420,820, 920, 1020) щетины установлен на секции кожуха (560, 660, 860, 960, 1060) с возможностью осевого перемещения и имеет, по меньшей мере, опорный паз третьего рода (219, 319, 419),расположенный на держателе (220, 320, 420,820, 920, 1020) щетины вдоль участка окружности и с наклоном в осевом направлении, а на секции (562, 662, 862, 962, 1062) кожуха расположен, по меньшей мере, один опорный палец(566), взаимодействующий с опорным пазом третьего рода (219, 319, 419) в качестве направляющего элемента. 16. Зубная щетка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что ведущий палец (52) эксцентрикового привода расположен на торце эксцентрикового вала (50), установленного с возможностью вращения от привода с частотой вращения от 15000 до 25000 об./мин.

МПК / Метки

МПК: A61C 17/34

Метки: зубная, щетка, эксцентриковым, приводом

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-3107-zubnaya-shhetka-s-ekscentrikovym-privodom.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Зубная щетка с эксцентриковым приводом</a>

Похожие патенты