Механически приводимая в действие резонансная приводная цепь для электрической зубной щетки



Механически приводимая в действие резонансная приводная цепь для электрической зубной щетки
Механически приводимая в действие резонансная приводная цепь для электрической зубной щетки
Механически приводимая в действие резонансная приводная цепь для электрической зубной щетки
Механически приводимая в действие резонансная приводная цепь для электрической зубной щетки
Механически приводимая в действие резонансная приводная цепь для электрической зубной щетки
Механически приводимая в действие резонансная приводная цепь для электрической зубной щетки
Механически приводимая в действие резонансная приводная цепь для электрической зубной щетки

 


Владельцы патента RU 2550433:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к области медицинской техники, предназначено для чистки зубов и характеризует электрическую зубную щетку. Электрическая зубная щетка содержит приводной узел, пружинный узел, узел головки зубной щетки, элемент вала головки зубной щетки. Приводной узел включает батарею и электродвигатель постоянного тока. Электродвигатель постоянного тока имеет проходящий от него вращающийся приводной вал, имеющий свободный конец, установленный с возможностью вращения в опорном элементе. Приводной вал имеет эксцентрический участок, расположенный вблизи его свободного конца. Пружинный узел проходит от эксцентрического участка и включает пружинный элемент, который имеет два положения, чередующиеся при вращении эксцентрического участка. Пружинный элемент включает единственную пружину, которая при работе перемещается попеременно между сжатием и растяжением. Элемент вала головки зубной щетки имеет элемент скобы, прикрепленный к нему и проходящий от него. Элемент скобы также прикреплен к пружинному элементу, где при работе колебательное действие вала головки зубной щетки происходит под действием вращения эксцентрического участка приводного вала, сопровождаемое чередованием двух положений пружинного элемента. Узел головки зубной щетки с щетинками, установленный на вале головки зубной щетки, для очистки зубов пользователя. Изобретение позволяет расширить арсенал электрических зубных щеток, в которых эксцентрический участок приводного вала используется для возбуждения пружинного элемента и создания требуемого резонансного колебательного движения головки зубной щетки. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Настоящее изобретение относится в целом к электрическим зубным щеткам, и, более конкретно, к приводной цепи для электрической зубной щетки.

В одном варианте приводной цепи для электрической зубной щетки для приведения в действие пружинного узла используется синусоидальный сигнал, который, в свою очередь, приводит участок зубной щетки в требуемое колебательное движение. Однако статоры, необходимые для генерирования требуемого синусоидального сигнала для создания магнитного поля для приведения в действие пружиной системы, являются нестандартными, и в сочетании с электроникой, требуемой для такой приводной системы, существенно увеличивает общую стоимость такой электрической зубной щетки.

Альтернативно, электродвигатели постоянного тока используются в приводном механизме электрической зубной щетки для простоты и снижения общей стоимости. Для создания колебательного движения головки зубной щетки, которое в целом наиболее эффективно для очистки зубов, для генерирования требуемого колебательного движения и амплитуды головки зубной щетки кривошип и сцепление использованы с электродвигателем постоянного тока. Однако, когда частота движения головки зубной щетки увеличивается до эффективного значения, возрастают требования к крутящему моменту двигателя, работающего вместе с кривошипом и механизмом сцепления.

Следовательно, существует потребность в системе приводной цепи, в которой для создания требуемого движения головки зубной щетки для простоты и экономии используется электродвигатель постоянного тока, но которая не имеет недостатков указанного кривошипного и рычажного механизма.

Соответственно, электрическая зубная щетка содержит: приводной узел, включающий батарею и электродвигатель постоянного тока, при этом электродвигатель постоянного тока имеет проходящий от него вращающийся приводной вал, причем приводной вал имеет свободный конец, установленный с возможностью вращения в опорном элементе, при этом приводной вал имеет эксцентрический участок, расположенный вблизи его свободного конца; пружинный узел, проходящий от эксцентрического участка, при этом пружинный узел включает пружинный элемент, имеющий два положения, чередующиеся при вращении эксцентрического участка; элемент вала головки зубной щетки, где элемент вала головки зубной щетки имеет элемент скобы, прикрепленный к нему и проходящий от него, причем элемент скобы также прикреплен к пружинному элементу, при этом в процессе работы при вращении эксцентрического участка приводного вала создается колебательное действие вала головки зубной щетки, при этом два положения пружинного элемента чередуются; и узел головки зубной щетки с щетинками, установленный на вале головки зубной щетки, для очистки зубов пользователя.

Фиг.1 - покомпонентное изображение зубной щетки с приводной цепью, раскрытой в настоящем документе.

Фиг.2 - другое покомпонентное изображение зубной щетки.

Фиг.3 - вид в разрезе, представляющий участок пружинного узла приводной цепи при сжатии.

Фиг.4 - вид в разрезе, представляющий участок пружинного узла при растяжении.

Фиг.5 - вертикальный вид сбоку, представляющий участок зубной щетки, изображенной на фиг.1-4.

Фиг.6 - вертикальный вид сбоку, представляющий вариант осуществления, альтернативный изображенному на фиг.1-5.

Фиг.7 - вид в разрезе варианта осуществления пружинной конструкции, альтернативный изображенному на фиг.1-6.

На фиг.1 и 2 электрическая зубная щетка представлена ссылочной позицией 10. Зубная щетка 10 включает в себя обычную ручку 12, в которой расположен электродвигатель 14 постоянного тока. В представленном варианте осуществления электродвигатель постоянного тока является высокоскоростным (5-20 тыс. об/мин, или приблизительно 80-320 оборотов в секунду) и низким крутящим моментом (0,2 миллиньютоно-метров - 1,5 миллиньютоно-метров), хотя эти значения могут быть другими. От электродвигателя 14 постоянного тока отходит вал 16 двигателя (приводной), который включает в себя эксцентрический участок 18. Эксцентрический участок в представленном варианте осуществления занимает приблизительно 8 мм вдоль вала 16, имеет длину приблизительно 18 мм и отклонение от соосности 0,5 мм. На эксцентрическом участке 18 установлена пластиковая муфта 20.

Вал 16 двигателя проходит через отверстие в опорной пластине 22 и опирается на нее, при этом опорная пластина 22 располагается вблизи электродвигателя 14 постоянного тока и прикреплена к ручке 12 зубной щетки таким образом, что она остается неподвижной. Вторая опорная пластина 24, в которой дистальный конец приводного вала 16, установлен дальше от опорной пластины 22 в направлении от двигателя 14. Между двумя опорными пластинами 22 и 24 расположены отталкивающие элементы 26 и 28. Опорные пластины 22 и 24 и отталкивающие элементы 26 и 28 соединяются вместе посредством винтов 30-30, по два расположенных на расстоянии друг от друга винта на каждый отталкивающий элемент. Отталкивающие элементы 26 и 28 расположены смежно противоположным сторонам опорных пластин, при этом один отталкивающий элемент расположен около одной перпендикулярной стороны, а другой отталкивающий элемент расположен около другой перпендикулярной стороны, как наиболее четко представлено на фиг.3 и 4. Однако такое конкретное расположение может быть изменено. В представленном варианте осуществления опорные пластины 22 и 24 и отталкивающие элементы 26 и 28 выполнены из жесткого пластика.

Пластиковая муфта 20 соединена с эксцентрическим участком 18 вала двигателя таким образом, что муфта 20 поворачивается при работе вала двигателя. Также между опорными пластинами 22 и 24 проходит вал 32 головки зубной щетки, выполненный с возможностью вращения в них. Между опорными пластинами 22 и 24 к валу 32 головки зубной щетки неподвижно прикреплен элемент скобы 36, расположенный продольно на одной оси с муфтой 20 вдоль вала 32 головки зубной щетки. Пружинный элемент 38 прикреплен к и между свободным концом 35 муфты 20 и свободным концом 37 элемента скобы 36. В представленном варианте осуществления пружинный элемент 38 представляет собой пружину сжатия, которая в одном положении, представленном на фиг.3, сжата, а в другом положении, представленном на фиг.4, освобождена (растянута), что происходит попеременно при вращении вала 16 двигателя. При вращении вала двигателя муфта 20 попеременно сжимает и освобождает пружину 38.

Пружина 38 имеет коэффициент упругости, составляющий 10-30 ньютон/мм, предпочтительно приблизительно 18,8 ньютон/мм. В варианте осуществления, представленном на фиг.1 и 2, вал 32 головки зубной щетки представлен в двух частях, проксимальная часть опирается на две опорные пластины 22 и 24 и проходит между ними, а дистальная часть, с которой соединена с возможностью отсоединения головка зубной щетки, проходит дальше от опорной пластины 24. На дистальном конце узла 40 головки зубной щетки находится набор щетинок 42.

При работе пружина 38 действует как соединительное звено между эксцентрическим участком 18 вала 16 двигателя и валом 32 головки зубной щетки. При работе на правильной частоте напряженная пружина работает для создания колебательного движения вала 32 головки зубной щетки. В представленном варианте осуществления угол перемещения лежит в диапазоне 6-18°, при этом частота лежит в диапазоне 150-300 Гц. Колебательный процесс происходит посредством действия пружины 38 на элементе скобы 36. Расстояние между соединением пружина/элемент скобы и осью вала головки зубной щетки именуется плечом силы. Плечо силы в представленном варианте осуществления составляет предпочтительно 7,5 мм в длину, но может отличаться от этого значения и лежать в диапазоне 2-15 мм.

Приводная цепь, представленная в процессе работы, использует механическое возбуждение пружинного элемента 38 для создания резонансного отклика пружинного элемента и головки зубной щетки около или на резонансной частоте динамической системы. Сила, созданная пластиковой муфтой 20 посредством вращения эксцентрического вала, возбуждает пружину 38. На дистальном конце пружины 38 сила, приложенная к плечу силы, обеспечивает необходимый крутящий момент валу головки зубной щетки для создания колебательного движения узла 40 головки зубной щетки и щетинок 42.

Требуемый резонансный режим пружины может регулироваться в зависимости от напряжения, подаваемого к электродвигателю 14 постоянного тока, жесткости пружинного элемента 38 и инерции всей системы. Амплитуда движения щетинок может регулироваться посредством изменения отклонения от соосности эксцентрического участка 18 приводного вала, частоты работы и длины плеча силы. На амплитуду также влияет момент инерции колеблющихся компонентов, включающих в себя вал головки зубной щетки и узел головки зубной щетки.

В конструкции, изображенной на фиг.1-5, пружинный элемент 38 служит двум целям; (1) он ограничивает перемещение пластиковой муфты 20 колебательным движением (вместо вращательного движения), которое является эффективным для очистки зубов, и (2) он облегчает достижение полной резонансной частоты динамической системы. В зависимости от жесткости пружины сжатия и инерции системы резонансная частота колебательной системы для колебательного перемещения может регулироваться.

На фиг.6 представлен альтернативный вариант осуществления, в котором двигатель 50 зубной щетки приводит в действие первое зубчатое колесо 52, которое, в свою очередь, приводит в действие сопряженное зубчатое колесо 54, на котором установлен вал 56 эксцентрика, на котором размещена пластиковая муфта 58. При такой конструкции приводной цепи возможно обеспечить низкую цену зубной щетки, прежде всего из-за того, что эффект умножения скоростей зубчатых колес позволяет использовать более низкоскоростной и, следовательно, более дешевый двигатель. Она также может использоваться для изменения частоты движения чистящей головки. Вариант осуществления, изображенный на фиг.6, как и другие описанные выше варианты осуществления, удобен для использования в других индивидуальных устройствах для ухода, как, например, в электробритвах, в которых может требоваться различная рабочая частота.

На фиг.7 представлен пружинный вариант осуществления, альтернативный вариантам осуществления, изображенным на фиг.1-6, который включает в себя две пружины 60 и 62 в остальном аналогичной конструкции приводной цепи. Пружины имеют предварительную нагрузку так, что две пружины постоянно находятся в несколько сжатом состоянии, вместо периодического изменения между сжатием и растяжением. Эта конструкция приводит к уменьшению усталости и снижению шума от устройства.

Таким образом, раскрыта приводная цепь для электрической зубной щетки, которая использует механическую приводную конструкцию, работающую на пружинном узле, в которой эксцентрический участок приводного вала используется для возбуждения пружинного элемента и создания требуемого резонансного колебательного движения головки зубной щетки.

Хотя предпочтительный вариант осуществления изобретения раскрыт с целью иллюстрации, следует понимать, что в вариант осуществления могут быть включены различные изменения модификации и замены без отступления от объема изобретения, ограниченного следующей формулой.

1. Электрическая зубная щетка, содержащая:
приводной узел, включающий батарею и электродвигатель (14) постоянного тока, причем электродвигатель постоянного тока имеет проходящий от него вращающийся приводной вал (16), при этом приводной вал имеет свободный конец, установленный с возможностью вращения в опорном элементе (24), при этом приводной вал имеет эксцентрический участок (18), расположенный вблизи его свободного конца;
пружинный узел, проходящий от эксцентрического участка, при этом пружинный узел включает пружинный элемент (38), который имеет два положения, чередующиеся при вращении эксцентрического участка, причем пружинный элемент включает единственную пружину, которая при работе перемещается попеременно между сжатием и растяжением;
элемент вала (32) головки зубной щетки, где элемент вала головки зубной щетки имеет элемент (36) скобы, прикрепленный к нему и проходящий от него, при этом элемент скобы также прикреплен к пружинному элементу, где при работе колебательное действие вала головки зубной щетки происходит под действием вращения эксцентрического участка приводного вала, сопровождаемое чередованием двух положений пружинного элемента; и
узел (40) головки зубной щетки с щетинками (42), установленный на вале головки зубной щетки, для очистки зубов пользователя.

2. Зубная щетка по п. 1, в которой пружинный узел включает пластиковую муфту (20), расположенную на эксцентрическом участке, причем пластиковая муфта имеет такую конфигурацию, что при вращении приводного вала двигателя пружинный элемент перемещается между указанными двумя положениями.

3. Зубная щетка по п. 1, в которой электродвигатель постоянного тока имеет скорость в диапазоне 5000-20000 об/мин и крутящий момент в диапазоне 0,2-1,5 мНм.

4. Зубная щетка по п. 1, в которой пружина имеет коэффициент упругости в диапазоне 10-30 Н/мм.

5. Зубная щетка по п. 1, в которой имеется плечо силы между контактом пружины с элементом скобы и осью вала головки зубной щетки, имеющее длину в диапазоне 2-15 мм.

6. Зубная щетка по п. 1, в которой приводной вал включает узел (52, 54) зубчатой передачи перед эксцентрическим участком, при этом изменение узла зубчатой передачи вызывает изменение рабочей частоты зубной щетки и/или изменение скорости приводного вала.



 

Похожие патенты:

Группа изобретение относится к области медицинской техники, включает варианты зубной щетки и предназначена для чистки зубов. Зубная щетка содержит головку, ручку, сужение, соединяющее головку с дистальным концом ручки, и механическое вибрирующее устройство.

Группа изобретений относится к медицинской технике, включает варианты щеточного узла и предназначена для использования в электрических зубных щетках. Щеточный узел для электрической зубной щетки с электрическим приводом имеет головную часть, содержащую раму, держатель, удлиненную часть держателя и по меньшей мере один буферный элемент.

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для очистки ротовой полости. Зубное устройство для чистки зубов без помощи рук, содержащее: блок, устанавливаемой во рту конструкции для размещения зубов, блок питания и систему, обеспечивающую устойчивое положение устройства во рту.

Группа изобретений относится к медицинской технике и предназначена для чистки полости рта. Отдельный узел для чистки полости рта содержит первый носитель и второй носитель.

Группа изобретений относится к медицинской технике и характеризует варианты чистящих узлов для электрической зубной щетки. По первому варианту чистящий узел для электрической зубной щетки, имеющей двигатель, содержит головную часть, подвижные контактные элементы и держатель подвижных контактных элементов.

Группа изобретений относится к области медицинской техники, предназначена для гигиены ротовой полости и характеризует четыре варианта капы для чистки зубов, имеющих различный привод.

Изобретение относится к области гигиены и может быть использовано для чистки зубов. .

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к области гигиены, и предназначено для чистки зубов. Зубная щетка с приводом содержит ручку, рабочий узел с головкой щетки на его конце и узел привода для приведения рабочего узла. Узел привода для приведения рабочего узла включает в себя двигатель, имеющий выходной вал вращения, узел монтажной опоры для двигателя, торсионный пружинный элемент, эксцентриковый элемент, соединительный элемент для соединения выходного вала вращения двигателя и заднего конца эксцентрикового элемента, а также втулочный элемент. Другой конец эксцентрика проходит к втулочному элементу и установлен на нем, и торсионная пружина проходит между монтажной опорой двигателя и втулочным элементом. При работе на определенной частоте вращающийся эксцентрик возбуждает требуемый резонансный режим колебаний пружинного элемента, обеспечивая ометающее возвратно-поступательное действие рабочего узла и головки щетки. Изобретение позволяет расширить арсенал технических средств, а именно приводных узлов зубных щеток с торсионными пружинными приводными механизмами. 7 з.п.ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к области медицинской техники, включает чистящую секцию для гигиены полости рта и электрическое устройство для гигиены полости рта и предназначено для чистки ротовой полости. Чистящая секция устройства для гигиены полости рта содержит носитель чистящих элементов и передаточный блок. Носитель чистящих элементов установлен с возможностью совершения осциллирующего вращательного движения вокруг оси вращения носителя. Передаточный блок выполнен с возможностью его соединения с приводным валом рукоятки устройства для гигиены полости рта. Приводной вал определяет ось вращения приводного вала в прикрепленном состоянии, и при этом передаточный блок дополнительно содержит приводной элемент для передачи движения от приводного вала к носителю чистящих элементов во время работы устройства. Ось вращения носителя чистящих элементов параллельна оси вращения приводного вала и расположена на некотором расстоянии от оси вращения приводного вала. Электрическое устройство для гигиены полости рта включает рукоятку и носитель чистящих элементов. Изобретения позволяют выполнять осциллирующее вращательное движение, сообщаемое приводным валом рукоятки электрического устройства для гигиены полости рта. 2 н. и 13 з.п .ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений включает насадку, в частности щеточную секцию, подходящую для присоединения ее к рукоятке гигиенического устройства для ухода за полостью рта (варианты), рукоятку гигиенического устройства для ухода за полостью рта для присоединения, в том числе съемного присоединения, к насадке и гигиеническое устройство для ухода за полостью рта, содержащее насадку и рукоятку, относится к области медицинской техники и предназначено для использования для гигиены ротовой полости. Насадка, в частности щеточная секция, подходящая для присоединения ее к рукоятке гигиенического устройства для ухода за полостью рта, содержит корпус насадки, функциональный элемент, устройство для передачи движения и первый элемент магнитного сцепления. Корпус насадки включает первую структуру сцепления, выполненную с возможностью установления соединения со второй структурой сцепления рукоятки. По меньшей мере один функциональный элемент установлен в корпусе насадки для совершения движения от привода. Устройство передачи движения выполнено протяженным в полости, сформированной внутри корпуса насадки, на одном конце функционально связано с функциональным элементом. Устройство передачи движения содержит тяговый элемент, шарнирно связанный с функциональным элементом. Первый элемент магнитного сцепления расположен на втором конце устройства передачи движения и содержит по меньшей мере постоянный магнит или намагничиваемый элемент, выполненный с возможностью установления магнитного соединения со вторым элементом магнитного сцепления, обеспеченным в рукоятке. Изобретения позволяют создать улучшенную конструкцию сцепления между насадкой и рукояткой гигиенического устройства для ухода за полостью рта за счет магнитного сцепления. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для использования в целях личной гигиены ротовой полости. Устройство личной гигиены содержит электродвигатель постоянного тока с выходным вращающимся валом, гибкий соединительный элемент, узел рабочей детали, включающий в себя рабочую деталь на его дистальном конце, и узел пружинной ступицы. Гибкий соединительный элемент соединен с выходным валом на его проксимальном конце и имеет эксцентрик, установленный на его дистальном конце, причем гибкий соединительный элемент выполнен с возможностью гнуться. Узел пружинной ступицы приводится в движение соединительным элементом и эксцентриком, который превращает вращательное движение соединительного элемента в колебательное действие узла вала рабочей детали. Соединительный элемент имеет эллиптическое сечение в его активной области, а активная область обладает по всей своей длине эллиптической формой, имеющей малый размер и большой размер, при этом малый размер проходит в направлении изгиба соединительного элемента во время работы устройства, а большой размер проходит перпендикулярно ему. Изобретение позволяет соединительному элементу в виде гибкого вала выдерживать уровни изгибного напряжения при приемлемом сроке службы с сохранением подходящей длины. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений включает сменную головку для электрической зубной щетки и электрическую зубную щетку с указанной головкой, относится к области медицинской техники и предназначена для гигиены ротовой полости. Сменная головка для электрической зубной щетки содержит удлиненную трубку, имеющую соединительный элемент на одном продольном конце для сопряжения с соединителем на рукоятке электрической зубной щетки, монтажную часть щетинодержателя, которая расположена на противоположном продольном конце трубки и на которой установлен щетинодержатель с возможностью поворотного движения относительно оси поворота, проходящей поперек продольного направления трубки, и приводной вал головки, проходящий в продольном направлении вдоль трубки и установленный с возможностью поворотного движения относительно оси поворота, в целом соосной с продольным направлением трубки. Трубка имеет гибкую часть, которая обеспечивает возможность перемещения части трубки, расположенной между щетинодержателем и гибкой частью, относительно соединительного элемента под воздействием давления на щетинодержатель во время использования. Смежно с концом приводного вала головки в наибольшем удалении в продольном направлении от указанного соединительного элемента расположен сферический подшипник приводного вала головки, причем трубка имеет соответствующую полость для расположения сферического подшипника приводного вала головки, в которой этот подшипник расположен. Головка содержит передаточное устройство, предназначенное для преобразования поворота приводного вала головки в поворот щетинодержателя относительно оси поворота, проходящей поперек продольного направления вала, и содержащее эксцентриковый штифт, проходящий от приводного вала головки смежно с его концом, наиболее удаленным в продольном направлении от соединительного элемента, к концу штифта, отнесенному от приводного вала головки в направлении, радиальном относительно оси поворота приводного вала головки, при этом штифт имеет сферический подшипник штифта, расположенный смежно с концом штифта. Щетинодержатель имеет полость для расположения сферического подшипника штифта, отнесенную на расстояние в радиальном направлении от его оси поворота и выполненную с такими размерами, что, когда приводной вал головки совершает колебательно-поворотное движение относительно его оси поворота, сферический подшипник штифта упирается в поверхности полости, разнесенные в окружном направлении вокруг оси поворота указанного щетинодержателя, с обеспечением колебательно-поворотного перемещения щетинодержателя. Изобретения позволяют расширить арсенал технических средств указанного назначения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх