Зубная щетка

1 Изобретение относится к зубной щетке с щеточной головкой, расположенной на корпусе щетки. Известны зубные щетки с эксцентриковым приводом в различных вариантах конструктивного выполнения. Как правило, у них имеется щеточная головка, расположенная на корпусе щетки и присоединенная с возможностью замены к ручному электрическому аппарату. Щеточная головка имеет держатель щетины с закрепленной на нем щетиной, который установлен с возможностью вращения вокруг оси вращения. Он способен вращаться под действием эксцентрикового привода в реверсивном режиме, при этом он попеременно совершает повороты в противоположных направлениях вращения с заданным углом поворота, который может составлять, например, 130. В одной такой зубной щетке, получившей широкое распространение, эксцентриковое движение создается за счет того, что к приводному двигателю подключена эксцентриковая передача. Она создает возвратно-поступательное движение, которое передается поводковой штанге. Поводковая штанга проходит через корпус щетки и своим концом, отклоненным от оси штанги и ориентированным вдоль оси вращения держателя щетины, входит в соответствующее отверстие в держателе щетины, причем это отверстие расположено с радиальным смещением в сторону от оси вращения держателя щетины. Таким образом происходит преобразование возвратно-поступательного движения поводковой штанги в реверсивное вращательное движение держателя щетины. Подобные эксцентриковые передачи для зубных щеток описаны, например, в патентах США 5,617,601 или 5,524,312. В публикации WO 96/37164 описан еще один вариант выполнения эксцентрикового привода для зубной щетки. В этом варианте вращательное движение с приводного двигателя передается непосредственно на приводной вал, проходящий через корпус 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. Для этой конструкции также характерен очень малый занимаемый ею объем,что позволяет получить довольно тонкое и компактное устройство. Хотя зубные щетки с подобным реверсивным приводом в принципе хорошо себя зарекомендовали, у них все же есть несколько недостатков. В частности, чистящие качества таких зубных щеток нуждаются в дальнейшем улучшении. Для улучшения чистящих качеств зубных щеток известно решение, предусматривающее 2 сообщение держателю щетины дополнительного движения помимо его вращения. Например, вWO 96/31171 или DE 44 33 914 А 1 описаны подобные зубные щетки с эксцентриковым приводом, у которых держатель щетины совершает своего рода качательное движение. Опыт использования такие зубных щеток показал, что они не являются оптимальными в отношении их чистящих качеств. Кроме того, у них довольно сложное устройство. В основу изобретения была положена задача дальнейшего совершенствования зубной щетки вышеуказанного типа с целью улучшения ее чистящих качеств без усложнения конструкции щетки. Изобретение основано на идее установки держателя щетины в щеточной головке с возможностью его осевого перемещения и сообщения держателю щетины возвратнопоступательного движения посредством эксцентрикового привода. Таким образом держателю щетины дополнительно сообщается циклическое поступательное движение вдоль его оси,что приносит особенно хороший результат при чистке зубов. Первый вариант предусматривает, что щеточная головка имеет, по меньшей мере, одну опорную канавку, с которой взаимодействует,по меньшей мере, одно соответствующее опорное ребро. В этом варианте обеспечивается ограничение перемещения держателя щетины при его возвратно-поступательном движении (длины хода) посредством упоров. Второй вариант позволяет сообщать держателю щетины поступательное движение в осевом направлении напрямую от эксцентрикового привода. С этой целью в направляющем пазу держателя щетины расположен кулисный камень, зафиксированный в осевом направлении или установленный подвижно в осевом направлении с ограничением его хода посредством упоров. Кулисный камень, в свою очередь, имеет поводковое отверстие или направляющий паз, с которым взаимодействует кривошип. В этом случае держатель щетины установлен на щеточной головке с возможностью осевого перемещения таким образом, чтобы за счет связи в кинематической паре совершать в осевом направлении поступательное движение соответственно движению кривошипа между двумя мертвыми точками. Как уже было указано выше,таким образом возникает осевое поступательное движение держателя щетины, имеющее место одновременно с его вращением. Согласно другим вариантам изобретения,такое дополнительное осевое поступательное движение можно также создавать за счет того,что держатель щетины имеет, по меньшей мере,один поводковый паз, расположенный вдоль участка окружности держателя щетины с наклоном в осевом направлении. Соответственно поводковому пазу на щеточной головке преду 3 смотрен, по меньшей мере, один поводковый палец, взаимодействующий с поводковым пазом с обеспечением направления движения держателя щетины. Таким образом, вращательное движение, передаваемое на держатель щетины,благодаря связи в дополнительной кинематической паре приводит к возникновению осевого поступательного движения, поскольку поводковый паз имеет осевую составляющую. Тем самым в области окружности держателя щетины реализована дополнительная кулисная направляющая, которую можно легко преобразовывать в конструктивном плане. Для этого в принципе достаточно предусмотреть один поводковый палец и один соответствующий ему поводковый паз, причем в смысле кинематической инверсии поводковый палец и поводковый паз можно поменять местами. Также можно предусмотреть два поводковых пальца, расположенных на щеточной головке напротив друг друга. Это позволяет уменьшить нагрузку на поводковые пальцы и паз, так как в создании осевой силы будут участвовать две кулисных направляющих. Другой вариант предусматривает, что направляющий паз выполнен непосредственно в держателе щетины. Кривошип находится в непосредственном взаимодействии с этим направляющим пазом, в котором он может двигаться возвратно-поступательно между передней и задней мертвыми точками, в результате чего передача усилий может осуществляться через боковые стенки направляющего паза, проходящие в осевом направлении, а держатель щетины при этом приводится в движение в реверсивном режиме. В этом варианте можно обойтись небольшим количеством подвижных деталей, и поэтому данный вариант обладает низким уровнем шума и особенно подходит для высоких скоростей движения, так называемых высокоскоростных зубных щеток, в отношении которых также вошло в обиход название "Ультразвуковая щетка". В таких зубных щетках вал эксцентрикового привода вращается с частотой от 15000 до 25000 оборотов в минуту. При таких высоких скоростях вращения элементы конструкции подвержены особенно высоким нагрузкам, которые в особенной мере обусловлены также изменением направления вращения держателя щетины. Поэтому важно, чтобы принцип работы зубной щетки был как можно более простым,что оптимально достигается благодаря вышеописанным техническим мероприятиям. В подобной форме выполнения зубной щетки можно без дополнительных конструктивных мер сообщать держателю щетины помимо колебательного вращательного движения осевое возвратно-поступательное движение,которое ведет к достижению хорошего результата при чистке зубов, как указано выше. С этой целью предусмотрено, что длина направляюще 003018 4 го паза в осевом направлении должна быть меньше расстояния, проходимого кривошипом между его передней и задней мертвыми точками. Таким образом, кривошип не может двигаться беспрепятственно (свободно) в связи с ограниченной протяженностью направляющего паза в осевом направлении. Держатель щетины установлен на щеточной головке с возможностью осевого перемещения таким образом, чтобы за счет связи в кинематической паре совершать в осевом направлении поступательное движение соответственно движению кривошипа между двумя мертвыми точками. Возникает осевое поступательное движение, имеющее место одновременно с вращением. В еще одном варианте изобретения предусмотрена установка на держателе щетины кулисного камня с фиксацией последнего в осевом направлении. Такой кулисный камень имеет направляющий паз, с которым взаимодействует кривошип и в котором кривошип может перемещаться в осевом направлении возвратнопоступательно между передней и задней мертвыми точками. В следующем варианте изобретения предусмотрена подвижная установка кулисного камня на держателе щетины, с возможностью осевого перемещения кулисного камня в направляющем пазу. Кулисный камень имеет поводковое отверстие, в которое проходит кривошип. Таким образом, кулисный камень возвратно-поступательно движется вместе с кривошипом между передней и задней мертвыми точками направляющего паза, выполненного в держателе щетины. Общим для всех вариантов с кулисным камнем является то, что кулисный камень и соответствующая ему выемка или направляющий паз в держателе щетины выполнены в такой конфигурации, чтобы обеспечить возможность компенсирующего поворота кулисного камня в направлении, противоположном направлению поворота держателя щетины, для снятия изгибающих нагрузок с кривошипа, взаимодействующего с кулисным камнем. С этой целью кулисные камни выполняют,как правило, цилиндрическими, что обеспечивает их надежное расположение в выемке или направляющем пазу держателя щетины. В предпочтительном варианте кулисный камень может быть выполнен сферическим. Преимущество этой конфигурации состоит в том, что она сводит к минимуму силы трения, действующие между кулисным камнем и выемкой или направляющим пазом. Далее изобретение описывается более подробно на примерах его выполнения, представленного на следующих фигурах: фиг. 1 - вид в разрезе привода согласно первому варианту изобретения; 5 фиг. 2 - местный вид в разрезе и увеличенном масштабе фрагмента привода, показанного на фиг. 1; фиг. 3 - вид в разрезе и увеличенном масштабе привода согласно второму варианту изобретения; фиг. 4 - вид в разрезе и увеличенном масштабе привода согласно третьему варианту изобретения; фиг. 5 - вид в разрезе и увеличенном масштабе привода согласно четвертому варианту изобретения; фиг. 6 - вид в разрезе и увеличенном масштабе привода согласно пятому варианту изобретения. Первый вариант выполнения зубной щетки 1 представлен на фиг. 1. Щеточная головка 12 является частью корпуса 10 щетки, который насажен с возможностью замены на ручку 60 зубной щетки. На щеточной головке 12 расположена опорная ось 16,входящая в соответствующее монтажное отверстие 26 держателя щетины 20. Таким образом,опорная ось 16 представляет собой опору, обеспечивающую возможность вращения держателя щетины 20. Кроме того, на щеточной головке 12 предусмотрена проходящая по ее окружности опорная канавка 14, с которой взаимодействует соответствующее опорное ребро 24 держателя щетины 20. Таким образом, держатель щетины 20 установлен с возможностью перемещения в осевом направлении относительно щеточной головки 12 только на ограниченную величину хода, что предохраняет его от выпадения из щеточной головки. Держатель щетины 20 имеет вытянутую в осевом направлении выемку (паз) 28, в которую вставлен кулисный камень 30 с направляющим пазом 32. Он зафиксирован в отношении своего осевого положения относительно выемки 28 или держателя щетины 20. В направляющий паз 32, который в данном примере имеет форму отверстия, хотя может быть также выполнен вытянутым в осевом направлении, проходит кривошип 52 приводного вала 50, способного непрерывно вращаться с приводом от двигателя 40. Движение держателя щетины 20 происходит следующим образом. Как, в частности, видно на увеличенном местном виде X, в данном случае кривошип 52 находится в левой мертвой точке. С началом вращения приводного вала кривошип перемещается вправо, пока не достигнет правой мертвой точки. При этом держатель щетины 20 совершает поворот, обозначенный на местном виде вверху справа, а именно из левого крайнего положения, показанного сплошной линией, в правое крайнее положение, показанное штриховой линией. Далее кривошип 52 возвращается в свое начальное положение, заставляя держатель 6 щетины 20 совершить поворот в противоположном направлении. Соответственно, для нормальной работы зубной щетки необходимо, чтобы кривошип 52 располагался в направляющем пазу со сравнительно малым поперечным зазором, чтобы свести к минимум люфт между кривошипом и стенкой направляющего паза при смене направления вращения держателя щетины. Кроме того,кулисный камень 30 должен располагаться в выемке 28 с возможностью поворота относительно своей продольной оси, чтобы совершать компенсирующее движение в направлении, противоположном направлению вращения держателя щетины 20 и тем самым предохранять взаимодействующий с ним кривошип 52 от изгибающих нагрузок. Кулисный камень 30 и выемка 28 имеют круглое сечение, подогнанное друг под друга таким образом, чтобы компенсирующее движение протекало практически без люфта, и в то же время с небольшим трением. И, наконец, следует учитывать то, что кривошип 52 должен иметь такую длину, которая обеспечивала бы его постоянное зацепление с кулисным камнем 30 с учетом изменения положения последнего по высоте. Это простое техническое мероприятие позволяет преобразовывать непрерывное вращение приводного вала 50 во вращение (поворот) держателя щетины попеременно в противоположных направлениях. На фиг. 2 зубная щетка согласно фиг. 1 показана в увеличенном масштабе. На фиг. 2 видны следующие детали: Корпус 210 щетки на верхнем конце имеет щеточную головку 212, которая снабжена опорной осью 216. На эту опорную ось монтажным отверстием 226 посажен держатель щетины 220. Держатель щетины 220 установлен с возможностью перемещения в осевом направлении относительно щеточной головки 226. С опорной канавкой 214 на щеточной головке 212 взаимодействует проходящее по окружности опорное ребро 224, причем опорная канавка 214 выполнена так, чтобы держатель щетины 220 мог перемещаться вдоль оси между своим передним положением, показанным на фиг. 2 слева, и задним положением, показанным на фиг. 2 справа. Максимальное расстояние, проходимое держателем щетины, обозначено на чертеже как "длина хода". Держатель щетины 220 имеет осевой направляющий паз 228, в котором установлен кулисный камень 230. Кулисный камень зафиксирован относительно держателя щетины 220 в осевом направлении. Кроме того, кулисный камень имеет поводковое отверстие 232, в которое проходит кривошип 52 приводного вала 50. Поскольку кривошип 52 связан в осевом направлении посредством кулисного камня 230 с держателем щетины 220, последний одновременно с вращательным движением совершает 7 осевое поступательное движение. Это пульсирующее движение, совершаемое в осевом направлении с высокой частотой, значительно улучшает эффект чистки. Таким образом, в рассматриваемом примере выполнения изобретения эта идея реализована конструктивно простыми механическими средствами. На фиг. 3 показана зубная щетка 300, в которой осевое возвратно-поступательное движение держателя щетины 320 также достигается посредством связи в кинематической паре. И в этом случае корпус 310 щетки снабжен щеточной головкой 312 с опорной осью 316. На эту опорную ось монтажным отверстием 326 посажен с возможностью осевого перемещения держатель щетины 320. Держатель щетины 320 имеет осевой направляющий паз 328, в который с возможностью осевого перемещения установлен кулисный камень 330. Кулисный камень 330 имеет поводковое отверстие 332, в которое проходит кривошип 52 приводного вала 50. Кроме того, в щеточной головке 312 установлены два поводковых пальца 314, расположенных напротив друг друга и направленных по радиусу внутрь. Они взаимодействуют с двумя соответствующими поводковыми пазами 324,расположенными вдоль участка окружности на держателе щетины 320. Эти пазы проходят слегка наискось, с некоторым наклоном в осевом направлении, в результате чего за счет связи в кинематической паре вращательное движение держателя щетины 320 приводит к осевому перемещению. Зубная щетка 400, изображенная на фиг. 4,выполнена в значительной мере аналогично вышеописанному варианту. В этом варианте также имеется корпус 410 щетки с щеточной головкой 412, снабженной опорной осью 416. Держатель щетины 420 посажен на опорную ось 416 монтажным отверстием 426 с возможностью продольного перемещения. Держатель щетины 420 имеет осевой направляющий паз 428, в котором с возможностью осевого перемещения установлен кулисный камень 430. Кулисный камень 430 имеет поводковое отверстие 432, в которое проходит кривошип 52 приводного вала 50. В части вышеописанных признаков данный вариант принципиально совпадает по конструкции с вариантом, описанным со ссылкой на фиг. 3. Отличие же состоит в том, что предусмотрен только один поводковый палец 414,который взаимодействует с поводковым пазом 424. Осевое поступательное движение возникает и в данном варианте за счет того, что поводковый паз 424 выполнен проходящим наискось, с некоторым наклоном в осевом направлении, тем самым задавая осевое возвратно-поступательное движение держателя щетины 420. 8 Вариант зубной щетки 500, представленный на фиг. 5, отличается от вышеописанного лишь тем, что кулисный камень 530 выполнен сферическим. В нем имеется поводковое отверстие 532, в которое проходит кривошип 52 приводного вала 50. Кулисный камень расположен с возможностью осевого перемещения в осевом поводковом пазу 528. Держатель щетины 520 имеет монтажное отверстие 526, посредством которого он расположен на опорной оси 516 с возможностью продольного перемещения. Опорная ось 516 закреплена на щеточной головке 512 корпуса 510 щетки. На щеточной головке 512 установлен поводковый палец 514, который взаимодействует с соответствующим поводковым пазом 524 таким образом, что вращательное движение держателя щетины 520 вызывает кинематически обусловленное осевое возвратно-поступа-тельное движение держателя щетины 520. Вариант зубной щетки 600, изображенный на фиг. 6, выполнен в значительной мере аналогично вариантам, представленным на фиг. 4 и 5. На этой фигуре изображен корпус 610 щетки с щеточной головкой 612, которая снабжена опорной осью 616. Держатель щетины 620 посредством монтажного отверстия 626 установлен на опорной оси 616 с возможностью продольного перемещения. Как уже было в деталях показано на фиг. 4 и 5, в этом варианте предусмотрен поводковый палец 614, взаимодействующий с поводковым пазом 624, который проходит наискось, с некоторым наклоном в осевом направлении. Отсюда возникает осевое возвратно-поступательное движение держателя щетины 620. В части вышеописанных признаков принципиальное конструктивное исполнение изображенного варианта зубной щетки совпадает с вариантами, описанными со ссылкой на фиг. 4 и 5. Вариант зубной щетки 600, изображенный на фиг. 6, отличается лишь тем, что направляющий паз 628 выполнен непосредственно в держателе щетины 620. Кривошип 52, приводимый во вращение от связанного с двигателем приводного вала 50,взаимодействует непосредственно с направляющим пазом 628. При вращении приводного вала 50 от двигателя кривошип 52 свободно движется в направляющем пазу 628 между передней и задней мертвыми точками. Передача усилий с кривошипа 52 на держатель щетины 620 происходит через боковые стенки направляющего паза 628, проходящие в осевом направлении. Чтобы исключить работу кривошипа 52 при взаимодействии с направляющим пазом 628 на изгиб, в направляющем пазу 628 имеется полое пространство 634 в радиально внутренней зоне, которое обеспечивает зазор между свободным концом кривошипа 52 и внутренними стенками полого пространства 634. 9 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Зубная щетка с щеточной головкой (312,412, 512, 612), расположенной на корпусе (310,410, 510, 610) щетки и содержащей держатель щетины (320, 420, 520, 620) с закрепленной на нем щетиной, который установлен с возможностью поворота вокруг оси вращения попеременно в противоположных направлениях под действием эксцентрикового привода (50, 52), причем эксцентриковый привод имеет приводной вал (50), вращающийся в одном направлении, проходящий по центру через корпус (310, 410, 510, 610) щетки перпендикулярно оси вращения держателя щетины (320, 420, 520, 620), с расположенным на торце вала кривошипом (52), причем держатель щетины(320, 420, 520, 620) имеет направляющее отверстие или вытянутый в осевом направлении направляющий паз (328, 428, 528, 628), направляющий движение расположенного в нем кривошипа(320, 420, 520, 620) установлен на щеточной головке (312, 412, 512, 612) с возможностью осевого перемещения и возвратно-поступательного движения под действием эксцентрикового привода(50, 52) и имеет, по меньшей мере, один поводковый паз (324, 424, 524, 624), расположенный вдоль участка окружности держателя щетины (320, 420,520, 620) с наклоном в осевом направлении, а на щеточной головке (312, 412, 512, 612) расположен,по меньшей мере, один поводковый палец (314,414, 514, 614), взаимодействующий с поводковым пазом (324, 424, 524, 624) с обеспечением при этом направления движения держателя щетины. 2. Зубная щетка по п.1, отличающаяся тем,что в ней предусмотрено два поводковых пальца(314), расположенных на щеточной головке(310) напротив друг друга. 3. Зубная щетка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что направляющий паз (628) выполнен непосредственно в держателе щетины (620). 4. Зубная щетка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что направляющий паз является частью кулисного камня, установленного на держателе щетины с фиксацией в осевом направлении. 5. Зубная щетка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в направляющем пазу (328, 428, 528) с возможностью осевого перемещения расположен кулисный камень (330, 430, 530), который имеет поводковое отверстие (332, 432, 532), в которое проходит кривошип (52). 6. Зубная щетка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что кулисный камень (330, 430) выполнен цилиндрическим. 7. Зубная щетка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что кулисный камень (530) выполнен сферическим. 10 8. Зубная щетка с щеточной головкой (12,212), расположенной на корпусе (10, 210) щетки и содержащей держатель щетины (20, 220) с закрепленной на нем щетиной, который установлен с возможностью поворота вокруг оси вращения (R) попеременно в противоположных направлениях под действием эксцентрикового привода (40, 50, 52), причем эксцентриковый привод имеет приводной вал (50), вращающийся в одном направлении, установленный проходящим по центру через корпус (10, 210) щетки перпендикулярно оси вращения (R) держателя щетины (20, 220), с расположенным на торце вала кривошипом (52), причем держатель щетины (20, 220) имеет направляющее отверстие или вытянутый в осевом направлении направляющий паз (28, 228), направляющий движение проходящего в него кривошипа (52), отличающаяся тем, что держатель щетины (20, 220) установлен на щеточной головке (12, 212) с возможностью осевого перемещения и возвратнопоступательного движения под действием эксцентрикового привода (40, 50, 52), кривошип(52) взаимодействует с направляющим отверстием (32, 232) или направляющим пазом (28,228) и расположен в этом направляющем отверстии (32, 232) или направляющем пазу (28, 228) с фиксацией в осевом направлении или подвижно в осевом направлении с ограничением его хода посредством упоров. 9. Зубная щетка по п.8, отличающаяся тем,что щеточная головка (12, 212) имеет, по меньшей мере, одну опорную канавку (14, 214), с которой взаимодействует, по меньшей мере,одно соответствующее опорное ребро (24, 224) с ограничением возвратно-поступательного движения (длины хода) держателя щетины (20,220). 10. Зубная щетка по п.8 или 9, отличающаяся тем, что в ней предусмотрен кулисный камень (30, 230), в котором выполнено направляющее отверстие (32, 232) или паз, с которым взаимодействует кривошип (52), и что кулисный камень (30, 230) расположен в направляющем пазу (28, 228) с фиксацией в осевом направлении или подвижно в осевом направлении с ограничением его хода посредством упоров. 11. Зубная щетка по п.10, отличающаяся тем, что кулисный камень (30, 230) выполнен цилиндрическим. 12. Зубная щетка по п.10, отличающаяся тем, что кулисный камень выполнен сферическим.