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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Zahnreinigungsvorrichtung, sowie
ein Handteil einer solchen Zahnputzvorrichtung, das eine Kupplung
zum Ankuppeln verschiedener oder unterschiedlicher Bürstenteile,
einen Antrieb zum Antreiben des jeweils angekuppelten Bürstenteils,
sowie eine Steuereinrichtung besitzt. Auch betrifft die Erfindung
ein Bürstenteil
für ein
solches Handteil.
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Zahnputz-
bzw. -reinigungsvorrichtungen wie elektrische Zahnbürsten oder
elektrische Mundduschen besitzen in der Regel einen Griff bzw. ein Handteil
oder Handstück,
auf das verschiedene Putzwerkzeuge wie Aufsteckbürsten, Spritzdüsen, Interdentalbürsten oder
sonstige Bürstenteile
aufsteckbar sind, so daß mehrere
Benutzer mit jeweils eigenen, insbesondere personenbezogenen Putzwerkzeugen die
Zahnputzvorrichtung nutzen können.
Solche elektrischen Zahnbürsten
sind zum Beispiel aus der
DE
19627752 A1 oder der
EP 0624079 B1 bekannt.
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Aus
der
DE 299 15 858
U1 ist eine Zahnputzvorrichtung bekannt, bei der jede der
verschiedenen Zahnbürsten
nur jeweils an einer bestimmten Einstecköffnung einer Konsole angeschlossen
werden kann. Dadurch läuft
dann das für
diese spezielle Zahnbürste
vorgesehene Programm ab. Allerdings ist es insbesondere für Kinder
mühsam,
die für
die personenbezogene Zahnbürste
vorgesehene individuelle Einstecköffnung zu finden und den Stecker dort
zu adaptieren. Außerdem
ist diese Konsole herstellungstechnisch sehr aufwendig, da zum einen eine
Vielzahl unterschiedlicher Einstecköffnungen vorzusehen sind, wobei
auch jede der Zahnbürsten einen
unterschiedlichen, der jeweiligen Einstecköffnung zugeordneten Stecker
aufzuweisen hat.
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Bei
einer weiteren Vorrichtung nach
US 5184959 A ist jeder Handzahnbürste in
einer Konsole ein eigener Einsteckschlitz zugeordnet, so daß jeder Zahnbürste durch
die Konsole ein individuelles Putzzeitsignal zugeordnet werden kann.
Diese Anordnung ist herstellungstechnisch sehr aufwendig, wobei
benutzerspezifische Daten des Zahnputzvorganges nicht erfaßt und gespeichert
werden können.
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Solche
Zahnputzvorrichtungen sind in mehrerer Hinsicht verbesserungsfähig. Insbesondere
besteht ein Problem darin, daß sich
bei akkubetriebenen Zahnbürsten
der Akku vorzeitig leeren kann. Dies kann z. B. dann passieren,
wenn die Zahnbürste nicht
ordnungsgemäß verpackt
in eine Reisetasche oder dergleichen verstaut wird und sich der
Antrieb ungewollt einschaltet. Ferner kann es bisweilen vorkommen,
daß auf
das Handteil nicht richtig passende Aufsteckbürsten aufgesteckt werden, so
daß es
in Folge der fehlenden Kompatibilität zu Beschädigungen des Handteils, z.
B. der Kupplungsabschnitte, insbesondere im Bereich des Antriebsstrangs
kommen kann, oder aber aufgrund der fehlenden Kompatibilität eine ordnungsgemäße Reinigungsfunktion nicht
gewährleistet
ist.
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Des
weiteren sind auch Vorrichtungen zur Zahnreinigung, nämlich elektrisch
betriebene Zahnbürsten
mit Handteil und aufsteckbarem Bürstenteil der
Firma Bausch & Lomb,
Modell Interplak (registrierte Marke), z. B. PB-6, ca. 1992, in
den USA in den Handel gelangt, bei denen das Handteil in einem Gehäuseausschnitt
einen mechanisch zu betätigenden Schalter
besitzt, der gegebenenfalls von einer wasserdichten Schutzfolie
abgedeckt ist, wobei ein Schaltkontakt dieses Schalters mittels
eines Gehäuseansatzes
des Kunststoffgehäuses
des Bürstenteils dann
betätigt
wird, wenn das Bürstenteil
auf das Handteil aufgesteckt ist. Ist bei aufgestecktem Bürstenteil
der Schaltkontakt betätigt,
läßt sich
der Antrieb der Zahnbürste
mittels eines Einschalters am Handstück einschalten. Vermutlich
sind diese Maßnahmen aus
Sicherheitsgründen
vorgesehen, da im Gegensatz zu vielen anderen Handteilen bei elektrischen Zahnbürsten die
Antriebswelle bei der vorerwähnten Zahnbürste in
Richtung der Längsachse
vor- und zurückschwingt.
Der Hub der Welle ist beträchtlich,
so daß ein
Einschalten des Handteils ohne aufgestecktes Bürstenteil zu einer Verletzungsgefahr
führen könnte, da
die Antriebswelle eine Hubbewegung ähnlich einer Nähnadel einer
Nähmaschine
durchführt.
Gegen diesen Stand der Technik sind die das Handteil bzw. Bürstenteil
betreffenden unabhängigen Ansprüche abgegrenzt.
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Aus
der
DE 28 26 008 C2 ist
ein Schalter zur Betätigung
einer elektrischen Zahnbürste
mit einem an einem ringförmigen
Betätigungsteil
angeordneten Permanentmagneten bekannt, wobei das ringförmige Betätigungsteil
axial verschiebbar auf dem Gehäuse angeordnet
ist. Der Permanentmagnet des ringförmigen Betätigungsteils aktiviert bzw.
deaktiviert einen im Inneren des Gehäuses der Zahnbürste angeordneten
magnetempfindlichen Schalter, beispielsweise ein Reed-Relais. Das
ringförmige
Betätigungsteil kann
von dem Gehäuse
der Zahnbürste
abgezogen werden, so daß nach
dem Entfernen eine leichte Reinigung des Gehäuses sowie des Betätigungsteils möglich ist.
Im übrigen
dient das Entfernen des Betätigungsteils
zugleich auch als Einschaltschutz für die elektrische Zahnbürste, so
daß vermieden
ist, daß sich
die Zahnbürste
mit abgezogenem Betätigungsteil
beim Transport in einer Tasche oder in einem Koffer selbsttätig einschalten
kann und ein unbeabsichtigtes Entleeren der Akkumulatoren bzw. Batterien vermieden
ist.
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Diese
vorerwähnten
Maßnahmen
zur Bereitstellung einer sogenannten Reisesicherungs-Funktion haben sich
in der Praxis jedoch nicht bewährt,
da beispielsweise bei der Interplak-Lösung
erhebliche Aufsteck- bzw. Abzugskräfte zum Aufstecken bzw. Abziehen
des Bürstenteils
vom Handteil erforderlich sind, um den im Handteil vorgesehenen
Schaltkontakt zu betätigen.
Auch besteht das Problem der Verschmutzung der Schaltkontakte bzw.
des hohen Fertigungsaufwandes zur schmutz- oder wasserdichten Abdeckung
des Schaltkontaktes. Der abziehbare Schaltring der Patentschrift
DE 28 26 008 C2 dient ebenfalls
zur Bereitstellung einer Reisesicherungsfunktion, doch stellt sich
hierbei das Problem, daß der abgezogene
Schaltring gerade auf Reisen verlorengehen kann und dann das Handstück trotz
voller Akkumulatoren oder Batterien dennoch nicht in Gang setzbar
ist. Im übrigen
bieten diese bekannten Lösungen
zur Bereitstellung einer Reisesicherungsfunktion wenig Flexibilität im Hinblick
auf weitere Komfortfunktionen, z. B. eine selbsttätige Anpassung der
Betriebsparameter eines Handteils an ein spezifisches Bürstenteil
oder die benutzerspezifische Sammlung und Speicherung von Putzdaten
oder dergleichen.
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Des
weiteren ist aus der
EP
0 848 921 A1 eine Bürste
für den
Heimwerkergebrauch sowie ein Herstellungsverfahren hierfür bekannt
geworden, bei dem ein sogenanntes Tag als Datenspeicher unlösbar in
der Bürste
selbst, nämlich
zwischen einem Borstenträger
und einem topfförmigen
Halteelement befestigt ist. In dem Tag sollen dann Daten bezüglich Sicherheitsnormen,
der maximalen Drehzahl, dem Land der Herstellung, die Marke des
Herstellers, Artikelnummer, Verbindungsdurchmesser und beispielsweise
ein Barcode gespeichert werden, der mittels eines elektronischen
Lesesystems beispielsweise an der Kasse des Heimwerkermarktes auslesbar
ist. Der Tag kann insbesondere auch Aluminium oder einem wärmewiderstandsfähigen Kunststoffmaterial
bestehen, da die Bürsten
während
des Gebrauches äußerst hohen
Temperaturen ausgesetzt sind. Offensichtlich handelt es sich bei
diesem Tag um eine Aluminium- oder Kunststoffscheibe, deren Oberfläche mit
optisch lesbaren Informationen versehen und unlösbar mit dem Bürstenkörper verbunden
ist. Derartige Codes haben jedoch den Nachteil einer recht geringen
Speicherfähigkeit
und sind nicht umprogrammierbar. Auch die Lesbarkeit setzt das Vorhandensein
einer freien optischen Zugänglichkeit
des Codes voraus, was nicht in allen Anwendungsfällen gegeben ist.
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Weiterhin
sind eine Vielzahl von elektronischen Warensicherungssystemen bekannt,
bei denen Sicherungsetiketten, die beispielsweise elektrische Schwingkreise
oder weichmagnetische Sensorstreifen umfassen, an der Ware angebracht
werden und in Schleusen am Ladenausgang von elektromagnetischen
Feldern angeregt werden. Bei unbezahlter Ware, d. h. aktiven Sicherungsetiketten,
wird ein Signal detektiert und ein Alarm ausgelöst. Einzelheiten hierzu finden
sich beispielsweise in dem Artikel ”Der große Lauschangriff auf Ladendiebe” Gieselher Herzer,
Physikalische Blätter
57 (2001), Nr. 5, Seite 43 bis 48.
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Ein
Unterfall dieser Systeme sind die sogenannten RAD-Systeme (radio-frequency-identification),
die bei kontaktlosen Chipkarten, neuerdings bei Autoschlüsseln oder
auch bei Mülltonnen,
eingesetzt werden, um im letztgenannten Fall eine von der tatsächlichen
Leerung der Mülltonnen
abhängige
Kostenabrechnung zu ermöglichen.
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Derartige
Systeme sind beispielsweise aus der
US 5,812,065 A ,
WO 00/42584 A1 ,
US 6,177,870 B1 ,
WO 00/39768 A1 ,
DE 199 53 651 A1 oder
auch
WO 98/24527 A2 bekannt,
wobei mittels des Systems der letztgenannten Schrift in einem elektronischen
Spielzeug zwischen der Figur, die einen Transponder aufweist, und
einem Basisgerät,
welches ein Lesegerät
aufweist, Daten ausgetauscht werden können.
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In
der
DE 37 08 801 C2 ist
ein zahnärztliches Behandlungsgerät beschrieben,
welches ein Handstück
und mehrere Instrumenteneinsätze
aufweist, wobei die Instrumenteneinsätze im verbundenen Zustand
zu einer jeweils unterschiedlichen Impedanz am Handstück führen. Die
Impedanz am Handstück wird
von einer Meß-
und Auswerteeinrichtung gemessen, woraus aufgrund der unterschiedlichen
Impedanzen ein Identifikationssignal abgeleitet werden kann, das über entsprechende
Ansteuerung einer Schalteinrichtung einen Hauptgenerator zur Abgabe des
jeweils erforderlichen elektrischen Betriebsmittels vorbereitet.
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In
der
DE 38 80 015 T2 ist
ein Mehrfunktionshandstück
für zahnärztliche
Instrumente beschrieben, das einen Sensor zum Erkennen der Art des
im Gehäuse
vorhandenen Einsatzes und zum Steuern der korrekten Kombination
von Luft, Pulver und Wasser, wie sie zum Zuführen zum Handstück zur Verwendung
zusammen mit dem verwendeten Einsatz erwünscht ist. Der Sensor kann
etwa eine Rückführungsspule
zur Identifizierung des ausgewählten
Einsatzes aufweisen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Handteil einer elektrischen Zahnreinigungsvorrichtung sowie verbesserte Bürstenteile
hierfür
zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, diesen
weiterbilden und weitere Vorteile erzielen. Insbesondere sollen ein
komfortabler Einschaltschutz mit der Möglichkeit der Aktivierung weiterer
spezifischer Funktionen bereitgestellt und/oder eine unsachgemäße Verwendung
der Zahnputzvorrichtung vermieden werden.
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Bei
einem Handteil einer elektrischen Zahnreinigungsvorrichtung mit
einer Kupplung zum mechanischen Ankupplung eines Bürstenteils,
mit einem Antrieb für
das Bürstenteil
sowie einer Steuerfunktion für
den Antrieb, wobei die Steuerfunktion eine Betriebssperrfunktion
umfaßt,
die von einer Freischaltfunktion insbesondere des Bürstenteils
aktivierbar bzw. deaktivierbar ist, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Handteil
eine Lese-Funktion und eine Spule als Kopplungsfunktion zur kontaktlosen Übertragung
und zum Lesen von einer oder mehreren Daten einer Freischaltfunktion
aufweist, wobei in Abhängigkeit
eines Ausgangssignals der Lese-Funktion die Betriebssperrfunktion
aktiviert oder deaktiviert wird. Der Vorteil dieser Maßnahmen
gegenüber
dem Stand der Technik besteht darin, daß eine komfortable Handhabung
beim Kuppeln bzw. Entkuppeln von Handteil und Bürstenteil erreicht ist, eine
mechanische Betätigung
von im Handteil vorgesehenen Komponenten zur Aktivierung/Deaktivierung
der Betriebssperrfunktion durch das Bürstenteil nicht erforderlich
ist und die Voraussetzung für
die Implementierung weiterer benutzerfreundlicher Funktionen gegeben
ist. Auch ist es nicht erforderlich, Schalterbetätigun gen oder sonstige Bauteile vom
Handteil zu entfernen, um eine Reisesicherungsfunktion zu realisieren.
Es sei im folgenden angemerkt, daß die Begriffe Handteil einer
elektrischen Zahnreinigungsvorrichtung, Bürstenteil oder dergleichen
sich nicht nur eine elektrisch betriebene Zahnbürste, sondern auch auf sonstige
elektrisch betriebene Zahnreinigungsvorrichtungen, wie z. B. Mundduschen,
Interdentalreiniger oder dergleichen, beziehen können, bei denen ein Handstück mit einem
Reinigungsstück
koppelbar ist, wobei das Reinigungsstück entweder benutzerspezifisch
verwendet wird bzw. ein Verbrauchsteil darstellt. Insoweit können auch
die Begriffe Bürstenteil,
Aufsteckbürste,
Aufsatzbürste,
Ersatzbürste
mit dem Begriff Reinigungsteil, Spritzdüse, Interdentalreiniger gleichgestellt
bzw. gegeneinander ausgetauscht werden.
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Von
Vorteil ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Lese-Funktion
und/oder Kopplungsfunktion über
eine Einschaltfunktion des Handteils, insbesondere eine Einschaltfunktion
für den
Antrieb, aktivierbar.
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Weiterhin
bietet es sich an, daß die
Lese-Funktion bzw. die Kopplungsfunktion Daten überträgt und liest, sofern das Bürstenteil
dem Handteil mechanisch angekuppelt ist.
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Dabei
ist es von Vorteil vorgesehen, daß die Kopplungsfunktion induktiv
arbeitet.
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Die
Spule ist bevorzugt in einem der Kupplung angrenzenden Abschnitt
des Handteils bzw. auch im Bereich der Kupplung selbst angeordnet.
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Es
bietet sich des weiteren an, daß die
Spule eine oder mehrere Windungen aufweist, die eine Längsachse
des Handstücks,
bevorzugt eine Drehachse einer vom Antrieb angetriebenen Antriebswelle
des Handstücks
umfassen oder umschließen.
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Weiterhin
ist es vorgesehen, daß die
Windungsfläche
der Spule mit einer Dreh- oder Längsachse
des Handstücks
einen Winkel zwischen ca. 140° und
ca. 40°,
bevorzugt 90° ± 10° einschließt.
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In
einem Ausnahmefall kann es sich auch anbieten, daß die Freischaltfunktion
dem Handteil selbst zugeordnet, insbesondere in oder an einem Gehäuse des
Handteils befestigt ist.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
daß mittels
des Antriebes eine Antriebswelle in wenigstens eine alternierend
rotierende Drehbewegung um eine Drehachse bzw. eine rotierende Drehbewegung
um eine Drehachse und/oder in eine Schwenkbewegung um eine zur Drehachse
im wesentlichen senkrecht angeordnete Schwenkachse versetzbar ist.
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Von
Vorteil sind die Lesefunktion, die Steuerfunktion und die Betriebssperrfunktion
Bestandteils eines ASICS. In manchen Anwendungsfällen kann es sich jedoch auch
anbieten, diese Funktionen diskret aufzubauen bzw., soweit möglich, mittels
einer geeigneten Software in einem Mikrokontroller o. ä. zu realisieren.
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Das
Bürstenteil
mit einem antreibbaren Bürstenkopf
sowie einer Gegenkupplung zur mechanischen Ankupplung an ein, eine
Kupplung, einen Antrieb und eine Betriebssperrfunktion aufweisenden Handteil
einer elektrischen Zahnbürste,
mit einer dem Bürstenteil
zugeordneten Freischaltfunktion zur Aktivierung oder Deaktivierung
der Betriebssperrfunktion zeichnet sich zur Lösung der vorgenannten Aufgabe
dadurch aus, daß die
Freischaltfunktion (38) des Bürstenteils (20) einen
Datenträger
und eine Spule (48) als Kopplungsfunktion zur kontaktlosen Übertragung
von ein oder mehreren Daten umfaßt.
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Der
Datenträger
bzw. die Kopplungsfunktion des Bürstenteils
ist bevorzugt über
eine Einschaltfunktion des Handteils oder diesem zugeordnete Einschaltfunktion,
bevorzugt zum Einschalten des Antriebes, aktivierbar.
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Der
Datenträger
bzw. die Kopplungsfunktion überträgt Daten,
sofern das Bürstenteil
dem Handteil mechanisch angekuppelt ist.
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Die
Kopplungsfunktion arbeitet von Vorteil induktiv.
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Die
Spule ist bevorzugt in einem Abschnitt der Gegenkupplung oder in
einem hierzu angrenzenden Abschnitt des Bürstenteils angeordnet.
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Die
Spule besitzt ein oder mehrere Windungen, die eine Längsachse
des Bürstenteils
oder eine Drehachse einer Aufsteckwelle im Bürstenteil umfassen oder umschließen.
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Die
Windungsfläche
der Spule schließt
mit einer Dreh- oder Längsachse
des Bürstenteils
einen Winkel zwischen ca. 140° und
ca. 40°,
bevorzugt 90° ± 10°, ein.
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Dabei
ist von Vorteil am Bürstenteil
eine Profilhülse
vorgesehen, die in einem rohrförmigen
Schaft des Bürstenteils
aufgenommen ist, wobei die Auslese/Übertragungsfunktion bzw. die diese
Funktion realisierenden Teile oder Komponenten an der Profilhülse angeordnet
bzw. mit dieser verbunden sind. Des weiteren kann der Schaft des
Bürstenteils
auch eine Aufsteckwelle aufnehmen.
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Der
kontaktlose Datenträger
ist als Transponder, bevorzugt passiver Transponder ohne eigene
Energieversorgung, ausgebildet.
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Von
Vorteil ist vorgesehen, daß der
Transponder einen Datenspeicher für digitale Daten, bevorzugt
mit einer Speichergröße zwischen
100 bit und ca. 104 bit,
besitzt.
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Die
Erfindung ist auch auf eine elektrische Zahnreinigungsvorrichtung
mit einem Handteil in Kombination mit einem Bürstenteil der vorbeschriebenen
Art gerichtet. Dabei können
die zwischen Bürstenteil
und Handteil übertragenen
Daten neben den Daten zur Betätigung
der Freischaltfunktion auch weitere Daten umfassen, welche spezifisch
für das individuelle
Bürstenteil,
für Betriebsparameter
zum Betrieb des Bürstenteils
bzw. Handteils oder auch spezifisch für den individuellen Benutzer
sind.
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Von
Vorteil werden die digitalen Daten einer Codierungs-Erfassungs-Funktion
unterworfen.
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Weiterhin
ist es vorgesehen, daß ein
oder mehrere Daten von Bürstenteil
zum Handteil und/oder umgekehrt übertragen
werden.
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Nach
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, daß Energie
vom Handteil zum Bürstenteil
zur Aktivierung des passiven Transponders übertragen wird.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, daß Handteil
und Bürstenteil
zum Datenaustausch bzw. zur Datenübertragung und/oder zur Energieübertragung
mittels der Spulen induktiv gekoppelt sind.
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Die
Vorteile des erfindungsgemäßen Systems
sowie vorteilhafte Ausgestaltungen sind nachfolgend zusammengefaßt:
Von
Vorteil ist bei einem Handteil einer elektrischen Zahnputzvorrichtung
eine Steuereinrichtung mit einer Betriebssperrvorrichtung vorgesehen,
die über
kontaktlosen Datenaustausch bzw. Datenübertragung von einer Freischaltfunktion
an dem Putzwerkzeug freischaltbar ist. Hinsichtlich des Putzwerkzeugs
der eingangs genannten Art ist vorgesehen, daß es eine Freischaltfunktion
zur Freischaltung der Betriebssperrvorrichtung des Handteils über kontaktlosen Datenaustausch
bzw. Datenübertragung
zwischen Bürstenteil
und Hand teil besitzt. Durch diese Maßnahmen ist also ein Schutz
gegen ungewolltes Einschalten der Zahnputzvorrichtung bereitgestellt.
Der Antrieb des Handteils ist nur dann einschaltbar, wenn ein kompatibles,
eine Freischaltfunktion aufweisendes Putzwerkzeug dem Handteil aufgesteckt
ist und infolge dessen die Betriebssperrvorrichtung freigeschaltet
wird. Ein unbeabsichtigtes Einschalten im Reisekoffer oder dergleichen
kann einfach durch Entfernen des Putzwerkzeugs vom Handteil verhindert werden.
Ein unbeabsichtigtes vorzeitiges Entladen eines Antriebs-Akkus ist
somit nicht möglich.
Zusätzliche
konstruktive oder mechanische Maßnahmen zur Realisierung der
Einschaltsperre beispielsweise am Schalter des Handteils sind nicht
notwendig. Von Vorteil kann vorgesehen sein, daß die Betriebssperrvorrichtung
ausschließlich
durch das Freischaltorgan des Putzwerkzeugs freischaltbar ist, insbesondere nur
dann, wenn das Putzwerkzeug ordnungsgemäß an das Handteil gekuppelt
ist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Freischaltorgan an dem
Putzwerkzeug und eine handteilseitige Erfassungseinrichtung für das Freischaltorgan
derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, daß das Freischaltorgan
bevorzugt in einer vorbestimmten Ausrichtung und/oder Position relativ
zu der Erfassungseinrichtung und damit zum Handteil wirksam ist.
Um zu verhindern, daß das
Handteil, insbesondere der Antriebsstrang bzw. dessen Kupplung durch
Aufstecken nicht passender Aufsatzbürsten beschädigt wird, kann das Freischaltorgan
eine zusätzliche
Codierung aufweisen bzw. codierte Daten übertragen, über die das Putzwerkzeug identifizierbar
ist. Das Handteil weist insoweit eine Codierungs-Erfassungseinrichtung bzw. Decodierungsfunktion
auf, die die Codierung des jeweils aufgesetzten Putzwerkzeugs erfaßt bzw.
decodiert. Die Betriebssperrvorrichtung wird nur dann freigeschaltet,
wenn die richtige Codierung vorliegt und ein entsprechendes Signal
erzeugt wird. Das Handteil erfaßt
also das gerade aufgesetzte, individuelle Putzwerkzeug und steuert
in Abhängigkeit des
erfaßten
Putzwerkzeugs die Freischaltung des Antriebs. Die Codierung kann
grundsätzlich
in vorgegebenen Intervallen abgefragt werden. In einer besonderen
Ausgestaltung der Erfindung jedoch wird die Codierungs-Erfassungseinrichtung
nur dann aktiviert, wenn ein Einschalter des Handteils, beispielsweise
des elektrischen Antriebes, betätigt
wird. Diese Maßnahme
hat den Vorteil, daß der
Stromverbrauch der erforderlichen elektronischen Komponenten minimiert
ist. Zum Einschalten der Zahnputzvorrichtung wird vom Benutzer der
Schalter zum Ein- oder Ausschalten der Steuereinrichtung bzw. des
Elektromotors wie gewohnt betätigt.
Allerdings wird durch Betätigen
des Schalters nicht unmittelbar der Elektromotor bzw. Antrieb in
Gang gesetzt, sondern zunächst die
Codierungs- und/oder
Erfassungseinrichtung aktiviert, die dann, sofern eine kompatible
bzw. passend codierte Aufsteckbürste
mit dem Handteil gekuppelt ist, den Motor des Handteils in Betrieb
setzt. Letztendlich wird also durch eine Aktivierung der Codierungs-
und/oder Erfassungseinrichtung mittels des Ein-/Ausschalters der
Antrieb des Handteils lediglich mittelbar in Betrieb gesetzt, nämlich dann,
wenn durch das Freischaltorgan des Bürstenteils die Betriebssperrvorrichtung
des Handteils deaktiviert. Ist kein Bürstenteil dem Handstück aufgesteckt
bzw. mit diesem gekuppelt oder befindet sich ein nicht kompatibles
Bürstenteil
an dem Handstück,
so wird die Codierungs- und/oder Erfassungseinrichtung nach Betätigen des
Ein-/Ausschalters
des Handteils nicht eine passende Codierung erfassen bzw. wird das nicht
an der Aufsteckbürste
vorhandene Freischaltorgan die Betriebssperrvorrichtung des Handteils
nicht deaktivieren können,
so daß in
diesem Fall das Handstück
der elektromotorisch angetriebenen Zahnbürste nicht in Betrieb gesetzt
werden kann. Unter anderem hat diese Maßnahme der Aktivierung der Codierungs-
und/oder Erfassungseinrichtung mittels des Ein-/Ausschalters den Vorteil, daß die Codierungs-
und/oder Erfassungseinrichtung bevorzugt nur beim Ein-/Ausschaltvorgang
des Schalters des Handteils mit Strom versorgt werden muß und ansonsten
jedoch inaktiv oder passiv ist. Natürlich kann auch während des
Betriebes der Zahnbürste
in regelmäßigen oder
unregelmäßigen Intervallen
die Codierungs- und/oder
Erfassungseinrichtung aktiviert werden, um auch außerhalb
des Ein-/Ausschaltvorganges
das Vorhandensein einer kompatiblen, d. h. richtig codierten Aufsteckbürste zu überprüfen. Dies
bietet sich bevorzugt zur Behebung einer Fehldetektion einer Aufsteckbürste an.
Wenn das Handstück
aus welchen Gründen
auch immer ohne aufgesetzte Aufsteckbürste durch die Einrichtung
(bei gegebenenfalls betätigtem
Schalter) eingeschaltet wurde, z. B. aufgrund von vorübergehender
Fehlfunktion der Elektronik oder starken Störfeldern, kann das Handstück bei der
nächsten
Aktivierung der Einrichtung wieder in den ausgeschalteten Zustand
versetzt werden. Wird am Ende des Zahnputzvorganges der Ein-/Ausschalter erneut
betätigt,
um den Antrieb des Handteils auszuschalten, wird durch diese Betätigung der
Antrieb unmittelbar gestoppt und gegebenenfalls die Betriebssperrvorrichtung
deaktiviert, so daß sich
bei einem anschließenden
Wiedereinschalten des Ein-/Ausschalters
des Handteils der beschriebene Vorgang wiederholen kann. Weiterhin
ist die Codierungs- und/oder Erfassungseinrichtung kontaktlos bzw.
berührungslos
arbeitend ausgebildet. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß Störungen durch
Verschmutzung von Kontaktflächen
oder Verschleiß durch
häufiges
Aufstecken und Abnehmen sowie auch aufwendige Abdichtungsmaßnahmen vermieden
werden. Ebenso kann das Handteil einen Signalempfänger zum
Empfang eines codierten oder eines die Betriebssperre freischaltenden
Signals von dem Putzwerkzeug aufweisen. Das Handteil kann auch einen
Signalsender besitzen, mit dem ein Abfrage- bzw. Aktivierungssignal
an die Freischaltfunktion des Putzwerkzeuges gesandt wird, das daraufhin
energetisch aktiviert wird und das codierte Signal bzw. das Freischaltsignal
zurücksendet.
Die Abgabe des codierten Signals bzw. Freischaltsignals von der
Freischaltfunktion des Putzwerkzeuges kann durch einen entsprechenden
aktiven oder passiven Signalsender oder einen passenden Geber erfolgen.
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Die
Codierung bzw. Ausbildung des Freischaltorgans des oder der Putzwerkzeuge
kann dadurch erfolgen, daß diese
in das Putzwerkzeug selbst oder in einen Abschnitt oder Teil des
Putzwerkzeugs, beispielsweise einen Farbring oder Profilring, wie
er beispielsweise in der
WO
99/20202 A1 beschrieben ist, oder eine entsprechende Vorrichtung
eingebracht ist.
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Eine
weitere Maßnahme
besteht darin, daß eine
elektrisch arbeitende Erfassungs-Einrichtung zur
Erfassung einer elektrischen Codierung bzw. des Freischaltorgans
des jeweils angekuppelten Putzwerkzeugs vorgesehen ist. Das Putzwerkzeug
sendet ein nicht codiertes oder codiertes elektrisches Signal an
das Handteil bzw. an einen daran vorgesehenen Signalempfänger, so
daß das
jeweilige Putzwerkzeug erkannt werden kann. Es kann auch zunächst ein
Abfragesignal von dem Handteil an das Putzwerkzeug gesandt werden,
das von dem Putzwerkzeug codiert oder modifiziert und anschließend zurückgesandt
wird. Es kann auch eine Sende- oder Funkeinrichtung zur Erkennung
des jeweils aufgesteckten Putzwerkzeugs mittels elektromagnetischer Wellen
vorgesehen sein. Insbesondere kann dem Putzwerkzeug ein Transponder
zugeordnet sein. Das Handteil sendet zunächst elektromagnetische Wellen aus,
um den im allgemeinen passiven Transponder mit Energie zu versorgen.
Dieser speichert die Energie und sendet eine individuelle Kennung
an einen Detektor in dem Handteil zurück, der diese erkennt und dementsprechend
das Putzwerkzeug identifiziert bzw. die Freischaltung der Betriebssperre
aktiviert.
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Das
Putzwerkzeug zeichnet sich also dadurch aus, daß eine magnetische, elektrische und/oder
elektromagnetisch arbeitende Codiereinrichtung bzw. ein derartiges
Freischaltorgan vorgesehen ist. Ferner kann es sich dadurch auszeichnen, daß ein Signalempfänger zum
Empfang eines Signals von der Zahnputzvorrichtung und ein Signalsender
zum Senden eines codierten Signals an die Zahnputzvorrichtung vorgesehen
sind, wobei zwischen den Signalempfänger und den Signalsender bevorzugt
eine Codiereinrichtung zur Codierung des empfangenen Signals geschaltet
ist. Vorzugsweise ist die Codiereinrichtung bzw. das Freischaltorgan
als separates Bauteil ausgebildet und kann von dem restlichen Teil
des Putzwerkzeugs abgenommen bzw. ausgetauscht werden. Hierdurch
wird der Vorteil erreicht, daß das
Putzwerkzeug an sich nur in einer Ausführungsform gefertigt werden
muß. Durch
Anbringen der separaten Codiereinrichtung bzw. Freischaltfunktion
werden die Putzwerkzeuge individuell codiert und können einem
Handteil bestimmten Typs zugeordnet werden. Jedoch kann die als
Freischaltorgan ausgebildete Codiereinrichtung auch in dem Putzwerk zeug
integriert sein, wenn lediglich die Funktion eines Einschaltschutzes
als Reisesicherung bzw. für
nicht kompatible Putzwerkzeuge realisiert werden soll. Vorzugsweise
ist die Codiereinrichtung bzw. das Freischaltorgan im Bereich der
Verbindung bzw. Kupplung des Putzwerkzeugs zu dem Handteil angeordnet.
Hierdurch wird das Lesen der Codierung bzw. Erfassen des Freischaltorgans
durch die Erkennungs-Einrichtung an dem Handteil erleichtert. Insbesondere
kann das Freischaltorgan oder die Codiereinrichtung in einen Ring
integriert sein, der an der handteilseitigen Stirnseite des Putzwerkzeugs angeordnet,
insbesondere formschlüssig
aufgeschnappt ist. Die verschiedenen Ausbildungen der Erkennungs-Einrichtungen können jeweils
für sich
allein oder auch in Kombination miteinander vorgesehen sein. Selbiges
gilt für
die verschiedenen Ausbildungen der Codiereinrichtung bzw. Freischaltfunktion
an dem Putzwerkzeug.
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Neben
dem Schutz des Handteils vor unbeabsichtigtem Einschalten und unsachgemäßer Verwendung
nicht kompatibler Putzwerkzeuge kann eine Codierung der Putzwerkzeuge
und deren Erfassung durch das Handteil vorteilhafterweise zur Realisierung
weiterer Funktionen ausgenutzt werden. Insoweit kann es vorgesehen
sein, daß das
Handteil in Abhängigkeit
des jeweils erfaßten
Putzwerkzeugs eine oder vorzugsweise mehrere Funktionen der Zahnputzvorrichtung
steuert. Insbesondere kann die Steuereinrichtung des Handteils,
unter der Annahme, daß jeder
Benutzer des Handteils ein eigenes Putzwerkzeug benutzt, anhand
der erfaßten
Putzwerkzeugcodierung selbsttätig
feststellen, welcher der Benutzer die Zahnputzvorrichtung gerade
benutzt. Es ist keine Eingabe seitens des Benutzers wie zum Beispiel
ein Knopfdruck und dergleichen notwendig, um der Zahnputzvorrichtung
mitzuteilen, wer sie benutzt. Es kann eine automatische Anpassung
von Betriebsparametern oder Vorrichtung an den jeweiligen Benutzer
erfolgen. Hierdurch wird ein Höchstmaß an Benutzerfreundlichkeit
erzielt. Insbesondere können mittels
der Steuereinrichtung Betriebsparameter wie Putzfrequenz, -geschwindigkeit
und -zeit bzw. Anpreßdruckschwellwert
oder -sollwertbereich automatisch an den jeweils erfaßten Benutzer
angepaßt
werden. Es können
verschiedene Benutzerprofile eingestellt und abgespeichert werden,
von denen eines von der Steuervorrichtung zur Anwendung gebracht wird,
nachdem zu Beginn des Putzvorgangs die Codierung des gerade verwendeten
Putzwerkzeugs erfaßt
und damit der jeweilige Benutzer bestimmt worden ist. Die Codierungs-
und/oder Erkennungseinrichtung hat hierzu ein entsprechendes Signal
an die Steuereinrichtung gegeben. Bei elektrischen Zahnbürsten kann
die Motordrehzahl beispielsweise bei einem Kind als Benutzer gegenüber der
sonst für
Erwachsene üblichen
Drehzahl reduziert werden, so daß für das Kind eine schonendere
Zahnreinigung durchgeführt
wird. Die Steuervorrichtung kann ferner in Abhängigkeit eines Signals der
Codierungs- und/oder Erfassungseinrichtung die Zeitdauer eines Timers
je nach dem er faßten
Benutzer variieren, beispielsweise bei Kindern auf zwei Minuten
und bei Erwachsenen auf drei Minuten einstellen. Auch könnte die
Art der Signalgebung des Timers modifiziert werden und beispielsweise
bei Kindern als Melodie und bei Erwachsenen als Summton eingestellt
werden. Auch bietet es sich an, daß Daten für neue Timer-Melodien in der
Aufsteckbürste
gespeichert oder hinterlegt und von der Aufsteckbürste zum
Handstück übertragen
und gegebenenfalls dort abgespeichert werden.
-
Es
können
jedoch auch benutzerspezifische Daten wie Putzfrequenz, -geschwindigkeit,
-zeit, Zeitspanne zwischen Putzvorgängen, oder Anpreßdruck automatisch
in Abhängigkeit
eines entsprechenden Signals der Erkennungseinrichtung benutzerspezifisch
gespeichert, verarbeitet und beispielsweise an einem Display angezeigt
werden. Auch hierdurch wird ein erhöhter Bedienungskomfort erreicht.
-
Der
jeweilige Benutzer wird also mittelbar anhand des verwendeten Putzwerkzeugs
bzw. dessen Codierung von dem Handteil erfaßt bzw. bestimmt. Es kann auch
eine spezifische Funktionssteuerung in Abhängigkeit des verwendeten Putzwerkzeugtyps vorgesehen
sein. Z. B. können
Betriebsparameter des Handteils automatisch verändert werden, wenn eine Aufsteckbürste mit
bestimmten Eigenschaften wie große Härte oder geringe Härte verwendet
wird. Ebenso kann ein anderes Betriebsprogramm aufgerufen werden,
wenn ein Putzwerkzeug eines anderen Typs wie z. B. Interdentalreiniger,
Zahnfleischmassierer oder Zungenschaber auf das Handteil aufgesetzt
ist. Je nach individuellem und/oder personenbezogenem, austauschbarem
Reinigungswerkzeug können
die Drehzahl, Sollputzzeitdauer, Antriebsbewegung, Putzfrequenz,
-geschwindigkeit, Anpreßdruckschwellenwert
etc. angepaßt
werden.
-
Ferner
kann durch das unverwechselbare Erkennen eines individuellen Reinigungs-
oder Putzwerkzeuges bzw. Refills präzise dessen Abnutzung bestimmt
werden, z. B durch Auswerten der zeitlichen Vergangenheit dieses
Putzwerkzeugs, insbesondere der Benutzungszeit. Bei Putzwerkzeugen mit
chemischen Zusatzstoffen kann durch den mittels der Codierung hinterlegten
Herstellzeitpunkt deren Verfallszeit erkannt werden. Vorgegebene
Reinigungs- oder Wartungsintervalle können angezeigt werden.
-
Nach
einer bevorzugten konstruktiven Ausführungsform sind zur Realisierung
der Freischaltfunktion in dem Handteil der Zahnbürste ein RFID-Lesegerät (RFID
= radio frequency identification) vorgesehen, wobei unter Lesegerät das Erfassungsgerät für die kontaktlos übertragenen
Daten eines im Bürstenteil
vorgesehen Transponders verstanden wird. Das RFID-Lesegerät und der
Transponder oder ein sonstiger kontaktloser Datenträger weisen
jeweils ein Koppelelement auf, welches beispielsweise eine Spule
oder auch eine Mikrowellenantenne sein kann, wobei über diese
Koppelelemente zwischen dem Lesegerät und dem kontaktlosen Datenträger Daten,
Taktimpulse bzw. Energie ausgetauscht werden. So besteht die Möglichkeit,
mittels des Lesegerätes,
welches auch als Transceiver (Transmitter/Receiver) bezeichnet wird,
Daten oder Informationen von dem Transponder zu empfangen. Umgekehrt
können
aber mittels des Lesegerätes
gegebenenfalls auch Daten in den Transponder eingeschrieben werden.
So besteht beispielsweise die Möglichkeit,
in den Transponder Daten bezüglich
des Benutzers des individuellen Bürstenteils oder auch Daten
bezüglich
der Putz- bzw. Benutzungszeitdauer eines individuellen Bürstenteils
einzuschreiben, so daß gegebenenfalls
nach Ablauf einer gewissen, maximalen Putzzeitdauer der Benutzer
daran erinnert werden kann, gegebenenfalls das Bürstenteil gegen ein neues auszutauschen.
Energie wird vom Lesegerät
zum Transponder im allgemeinen dann übertragen, wenn es sich um
einen passiven Transponder, also einen Transponder ohne eigene Energieversorgung
handelt. Die von dem Lesegerät
zum Transponder übertragene
Energie wird dann zur Aktivierung des Transponders verwendet. Für den Fall,
daß ein aktiver
Transponder, also ein Transponder mit eigener Energieversorgung,
beispielsweise einer Knopfzelle als Batterie oder dergleichen, eingesetzt
wird, versteht es sich, daß in
diesem Falle eine Übertragung
von Energie zur Aktivierung des Transponders nicht erforderlich
ist. Als Elemente für
die kontaktlose Kopplung von Lesegerät und Transponder ist im vorliegenden
Fall für
elektrische Zahnreinigungsgeräte bevorzugt
eine induktive bzw. magnetische Kopplung vorgesehen. In der Fachliteratur
werden derartige Kopplungen als induktive Funkanlagen bzw. als inductively
coupled short range device bezeichnet. Die Betriebsfrequenz liegt
in vorliegendem Anwendungsfall bevorzugt bei 13,56 MHz. Der Transponder
selbst kann als 1-bit-
oder multi-bit-Transponder ausgebildet sein. Die Informations- bzw.
Datenübertragung zwischen
Transponder und Lesegerät
wird bevorzugt mittels einer Lastmodulation im Transponder durchgeführt, wozu
ein Lastwiderstand im Transponder in einer Taktfrequenz bzw. einer
gewissen Impulsfolge zu- oder weggeschaltet wird, wodurch über die
induktive Kopplung im Lesegerät
Rückwirkung
bzw. Rückkopplung
erzeugt wird und die Daten zwischen Transponder und Lesegerät bzw. umgekehrt übertragen
werden können.
-
Zusammenfassend
soll der Kern bzw. Grundgedanke vorliegender Erfindung, auch unabhängig von
der Formulierung in den Ansprüchen,
dargestellt werden: Das Freischaltorgan bzw. die -funktion am Putzwerkzeug
für die
Freischaltung der Betriebssperrvorrichtung bzw. -funktion kann im
einfachsten Fall der Ausbildung der Codierungs- und/oder Erfassungseinrichtung
bzw. -funktion derart gestaltet sein, daß lediglich die Anwesenheit
bzw. Nichtanwe senheit (1-bit-Information) einer Ersatzbürste am
Handteil detektiert werden kann. Hierzu kann beispielsweise in der
Bürste
ein Geber angeordnet sein, der mit einem im Handteil angeordneten Nehmer
derart korrespondiert, daß im
gekuppelten Zustand von Putzwerkzeug und Handteil der Nehmer von
dem Geber ein bevorzugt digitales Signal erhält und beispielsweise die vorgesehene
Betriebssperrvorrichtung deaktiviert, so daß das Handteil und damit auch
das Putzwerkzeug mittels des Antriebes in Gang gesetzt werden kann.
Durch diese Maßnahme wird
eine konstruktiv einfache sogenannte Reisesicherung für das Handteil
geschaffen, welches bei Einsatz der geschilderten Maßnahmen
ohne angekuppeltes Putzwerkzeug mit Geber nicht in Betrieb gesetzt
werden kann. Demnach ist es ausreichend, zur Aktivierung der Reisesicherung
das Putzwerkzeug und Handteil voneinander zu entkuppeln. Weitere
Maßnahmen
zur Blockierung beispielsweise des Ein- oder Ausschalters des Handteils
oder sonstige Mittel sind nicht erforderlich. Im übrigen hilft
auch die Anordnung eines solchen Gebers im Putzwerkzeug, der im
angekuppelten Zustand mit einem Nehmer des Handteils korrespondiert
bzw. kommuniziert, daß der
Betrieb des Handteils mit nicht kompatiblen Putzwerkzeugen vermieden
werden kann, da solche inkompatiblen Putzwerkzeuge herstellerseitig
in der Regel nicht mit einem entsprechenden Geber, der fähig wäre, mit
dem Nehmer des Handteils zu kommunizieren, ausgestattet sind. Hierdurch
können
mechanische Probleme und Risiken bei der Verwendung nicht passender
Aufsteckbürsten
vermieden werden. Dies ist die einfachste Form einer Codierungs-
und/oder Erfassungseinrichtung bzw. -funktion, die relativ einfach
aufgebaut ist und lediglich eine Entscheidung darüber erlaubt,
ob ein Putzwerkzeug mit dem Handteil gekuppelt ist bzw. ob überhaupt
ein kompatibles Putzwerkzeug mit dem Handteil gekuppelt ist.
-
Für Ausnahmesituationen
kann es auch vorgesehen sein, den normalerweise im Putzwerkzeug vorgesehenen
Geber, beispielsweise Transponder oder dergleichen bzw. die Codierungseinrichtung
als separat handhabbares Teil dem Endverbraucher isoliert zur Verfügung zu
stellen bzw. am Handstück selbst
vorzusehen. Diese Vorgehensweise bietet sich beispielsweise dann
an, wenn der Endbenutzer bereits ein Handstück mit einer Betriebssperrvorrichtung
besitzt, jedoch noch eine Anzahl an Putz- oder Reinigungswerkzeugen
im Haushalt als Vorrat hat, die mit einem Freischaltorgan bzw. einem
Geber zum Freischalten der Betriebssperre des Handteils oder Handstücks nicht
ausgerüstet
sind. Um zu gewährleisten,
daß diese
in der Regel älteren
Ersatz-Reinigungswerkzeuge, welche an und für sich mechanisch kompatibel
mit dem neueren Handstück
sind, jedoch ein Freischaltorgan, welches mit der in dem Handstück vorgesehenen
Betriebssperrvorrichtung kommunizieren und diese freischalten könnte, noch nicht
aufweisen, dennoch verwenden zu können, kann es sich daher anbieten,
das Freischaltorgan bzw. den Geber oder Transponder dem Endverbraucher als
eigenständig
handhabbares Bauteil zur Verfügung
zu stellen bzw. für
das Freischaltorgan in diesen Ausnahmefällen am Handstück eine
Befestigungsvorrichtung vorzusehen. So kann beispielsweise von dem
Endbenutzer dieses Freischaltorgan bzw. der Geber direkt an dem
Handteil bzw. Handstück
mit der Betriebssperrvorrichtung, beispielsweise an der Gehäuseaußenseite
im Bereich des Nehmers des Handteils befestigt werden und für derartige
Sonder- oder Ausnahmefälle
die Betriebssperrvorrichtung des Handteils durch Anordnung des Gebers
am Handteil selbst und nicht an dem Reinigungswerkzeug sozusagen
außer
Betrieb gesetzt werden. Infolgedessen kann das Handstück auch
mit Reinigungswerkzeugen, die an und für sich mechanisch kompatibel
sind, betrieben werden, die selbst eine Freischaltfunktion bzw.
einen mit der Betriebssperrvorrichtung kommunizierenden Geber noch nicht
aufweisen. Diese Maßnahme
kann auch dann vorgesehen werden, wenn beispielsweise aus Kostengründen nicht
sämtliche
Ersatz-Reinigungswerkzeuge, welche kompatibel oder mechanisch passend mit
dem Handteil bzw. Handstück
sind, mit einem solchen Freischaltorgan, einer Codiervorrichtung
oder einem Geber ausgestattet werden sollen. Es versteht sich, daß diese
Maßnahme
der unmittelbaren Anbringung des Freischaltorgans an dem Handteil,
beispielsweise durch den Benutzer, eine Ausnahmesituation darstellt
und daher im Regelfall das Freischaltorgan am Bürstenteil oder Reinigungsteil
anzuordnen ist.
-
Weiterhin
kann die Codierungs-Erfassungseinrichtung auch derart ausgebildet
sein, daß die
Ankupplung eines Putzwerkzeuges mit einigen wenigen Unterscheidungsmöglichkeiten
(mehr-bit-Information) von Putzwerkzeugen möglich ist. Während die zuerst
beschriebene Codierungs- und/oder Erfassungseinrichtung bzw. -funktion
beispielsweise nur eine Ja/Nein-Entscheidung zuläßt, nämlich ob ein kompatibles Putzwerkzeug
mit dem Handteil gekuppelt ist oder nicht, lassen sich mit einer
modifizierten Codierungs- und/oder Erfassungseinrichtung bzw. -funktion,
die beispielsweise zwei, vier oder sechs unterschiedliche Codierungen
des Putzwerkzeuges zu erkennen erlaubt, neben der Reisesicherung
weitere Funktionen realisieren. So kann beispielsweise dann von
dem Handteil erkannt werden, ob eine Erwachsenen-Zahnbürste (harte
Borsten) oder eine Kinder-Zahnbürste
(weiche Borsten) mit dem Handteil gekuppelt sind, ein Interdentalreiniger
anstelle einer Zahnbürste
verwendet wird oder auch andere Parameter unterschieden werden.
Gegebenenfalls kann über
die jeweilig erkannte Codierung eine individuelle Ansteuerung der
Steuereinrichtung für
den Antrieb durchgeführt
werden, so z. B. eine Steuerung der Geschwindigkeit des Antriebes,
beispielsweise der Drehzahl oder auch der Sollputzzeitdauer oder dergleichen.
In diesem Fall des Vorsehens einer Codierung bzw. Codierungs- und/oder
Erfassungseinrichtung bzw. -funktion mit wenigen (zwischen ca. zwei
und ca. zehn) Unterscheidungsmöglichkeiten besteht
jedoch noch nicht die Möglichkeit,
ein individuelles Putzwerkzeug aus einer Millionen zahl von vom Hersteller
in den Handel gebrachten Putzwerkzeugen zu erkennen. Vielmehr ist
es mit diesen begrenzten Unterscheidungsmöglichkeiten allenfalls möglich, einen
speziellen Typ von Putzwerkzeug (Kinderzahnbürste, Erwachsenenzahnbürste, Interdentalzahnbürste, Flosser-Reinigungsgerät, jeweils als
Aufsteckteil für
das Handteil ausgebildet) zu erkennen bzw. einige personenbezogene
Putz- oder Reinigungswerkzeuge zu unterscheiden.
-
Sofern
mit der Codierungs- und/oder Erfassungseinrichtung bzw. -funktion
jedes einzelne, individuelle vom Hersteller hergestellte Putzwerkzeug, welches
mit dem Handteil als kompatibles Teil kuppelbar ist, erkannt werden
soll, sind eine Vielzahl von Unterscheidungsmöglichkeiten (multi-bit-Information)
im Bereich von ca. 106 bis ca. 1012 vorzusehen, wozu in aller Regel ein Transponder
oder dergleichen elektronische Mittel Anwendung finden. In diesem Fall
ist eine Erkennung eines individuellen, vom Hersteller gelieferten
Putzwerkzeuges, welches mit dem Handteil gekoppelt ist, möglich. Hierdurch
wird zusätzlich
zu den bereits erwähnten
Möglichkeiten
bei einfacheren Codierungen die Voraussetzung dafür geschaffen,
daß beispielsweise
der Abnutzungsgrad des Putzwerkzeuges durch Auswertung der Vergangenheit
genauer bestimmt werden kann. Bei Ersatzreinigungswerkzeugen mit
chemischen Zusatzstoffen können
durch den in der Codierung angegebenen Herstelltermin Verfallszeiten
erkannt werden oder auch vorgegebene Reinigungs- oder Wartungsintervalle
des Putzwerkzeuges angegeben bzw. eingehalten werden.
-
Unabhängig davon,
wie einfach oder kompliziert die Codierung des Putzwerkzeuges sowie
die Codierungs- und/oder Erfassungseinrichtung bzw. -funktion aufgebaut
sind, kann in jedem Fall mit der Freischaltfunktion für die Betriebssperrfunktion
am Handteil für
die Realisierung einer Reisesicherung gesorgt werden, indem das
insbesondere kompatible Putzwerkzeug von dem Handteil abgekuppelt
wird und infolgedessen ein Inbetriebsetzen des Handteils nicht mehr
möglich
ist. Ebenso ist auch ein Inbetriebsetzen des Handteils bei jeder
dieser Codierungen, unabhängig
davon, ob eine 1-bit oder multi-bit Lösung eingesetzt wird, vermieden,
sofern das Putzwerkzeug eine Codierung bzw. ein Freischaltorgan überhaupt
nicht aufweist. Wird ein solchermaßen nicht codiertes bzw. nicht
mit einem Freischaltorgan vorgesehenes Putzwerkzeug mit dem Handteil
gekoppelt, kann der im Handteil positionierte Nehmer, Sender, Empfänger oder
dergleichen Lesegerät
mit dem im nicht kompatiblen Putzwerkzeug nicht vorhandenen Geber,
Empfänger,
Sender, Transponder oder dergleichen Mittel nicht in Kommunikation
treten, so daß genauso
wie im Falle eines kompatiblen, aber nicht mit dem Handteil gekuppelten
Putzwerkzeuges das Vorhandensein dieses nicht kompatiblen Putzwerkzeuges
am Handteil nicht erkannt wird und somit das Handteil aufgrund des
fehlenden Freischaltorgans und der damit fehlenden möglichen Deaktivierung
der Betriebssperrvorrichtung nicht in Betrieb gesetzt werden kann.
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In
der grundsätzlich
einfachsten Ausführungsform
der Codierung des Putzwerkzeuges bzw. der Ausbildung der Codierungs-
und/oder Erfassungseinrichtung bzw. -funktion im Handteil der elektrischen
Zahnputzvorrichtung ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die Codierungs-
und/oder Erfassungseinrichtung bzw. -funktion im Handteil in der
Lage ist zu erkennen, ob ein richtiges, d. h. kompatibles Putzwerkzeug
dem Handteil angekuppelt ist oder nicht. Ist ein derartiges richtiges,
d. h. kompatibles Putzwerkzeug dem Handteil nicht angekuppelt, läßt sich
das Handteil nicht in Betrieb setzen, da dem Putzwerkzeug ein Freischaltorgan
nicht zugeordnet ist, welches eine im Handteil vorgesehene Betriebssperrvorrichtung
deaktivieren könnte.
Ist hingegen ein kompatibles Putzwerkzeug mit dem Freischaltorgan
bzw. der passenden Codierung dem Handteil angekoppelt, wird spätestens
beim Betätigen
des Ein-/Ausschalters des Handteils das Vorhandensein der richtigen
Codierung bzw. des Freischaltorgans mittels einer Erfassungseinrichtung
im Handteil erkannt und die Betriebssperrvorrichtung deaktiviert
sowie das Handteil in Gang gesetzt, so daß das Putzorgan, beispielsweise
der Bürstenkopf
des Putzwerkzeugs mittels des Antriebes des Handteils in Betrieb
gesetzt wird.
-
Insoweit
betrifft der Anmeldegegenstand funktional gesehen ein Verfahren
zum Betreiben einer elektrischen Zahnreinigungs- oder Zahnputzvorrichtung
bestehend aus einem Handteil und einem aufsteckbaren bzw. ankuppelbaren
Reinigungswerkzeug, z. B. eine Aufsatzbürste oder dergleichen, wobei
Handstück
und Reinigungswerkzeug im gekuppelten Zustand miteinander kommunizieren
bzw. Daten kontaktlos bzw. berührungslos überfragen
oder austauschen bzw. Mittel im Handstück vorgesehen sind, die in
der Lage sind, zu erfassen, ob einerseits ein Reinigungswerkzeug
am Handstück
angekuppelt ist und/oder ob es sich andererseits bei dem an das Handstück angekuppelte
Reinigungswerkzeug um ein zum Handstück kompatibles Reinigungswerkzeug
handelt. Ist ein Reinigungswerkzeug nicht an das Handstück angekuppelt,
so wird diese Information dazu benutzt, ein Einschalten des elektrischen Antriebes
des Handstückes
beispielsweise mittels des am Handstück vorgesehenen Einschalters
zu unterdrücken.
Dies kann durch eine Betriebssperrvorrichtung im Handstück geschehen.
Somit ist es nicht möglich,
das Handstück
ohne angekuppeltes bzw. aufgestecktes Reinigungswerkzeug in Betrieb zu
setzen, wodurch eine komfortable Reiseeinchaltsicherung bereitgestellt
wird. Weiterhin zeichnet sich der Anmeldegegenstand funktional dadurch
aus, daß das
Reinigungswerkzeug eine Freischaltfunktion aufweist, welche einer
im Handstück
angeordneten Erfassungseinrichtung signalisiert, daß das Reinigungswerkzeug
dem Handstück
angekup pelt ist und die Betriebssperrvorrichtung deaktiviert bzw.
freigeschaltet werden kann, so daß das Zahnreinigungsgerät durch
Einschalten des elektrischen Antriebes in Gang gesetzt werden kann.
Sofern jedoch das Reinigungswerkzeug ein derartiges Freischaltorgan
nicht besitzt, kann selbst im gekuppelten Zustand von Reinigungswerkzeug
und Handstück
der Antrieb des Handstückes
nicht in Gang gesetzt werden, da bei einem fehlenden Freischaltorgan
an dem Reinigungswerkzeug im allgemeinen davon ausgegangen werden
muß, daß es sich
um ein zum Handstück
nicht kompatibles Reinigungswerkzeug handelt.
-
Weitere
Ausgestaltungen bestehen auch darin, die dem Handteil anzukuppelnden,
verschiedenen Reinigungswerkzeuge personenbezogen, reinigungswerkzeugbezogen
oder dergleichen zu codieren, so daß dem Handteil bzw. Handstück über eine entsprechende
Erfassungseinrichtung der Codierung nicht nur das Ankuppeln bzw.
Nichtankuppeln eines Reinigungswerkzeuges oder auch eines kompatiblen Reinigungswerkzeuges,
sondern auch die Art des verwendeten Reinigungswerkzeuges bzw. die
das Reinigungswerkzeug benutzende individuelle Person mitgeteilt
werden kann, so daß entsprechende
Parameter oder auch Betriebsparameter des Handstücks personen- und/oder reinigungswerkzeugbezogen eingestellt
bzw. gespeichert werden können.
Es bleibt anzumerken, daß im
Rahmen der vorliegenden Anmeldung die Begriffe Betriebssperrvorrichtung
sowie Codierungs- und/oder Erfassungseinrichtung bzw. -funktion
bzw. Erkennungseinrichtung sowie die Begriffe Freischaltorgan und
Codiereinrichtung bzw. Codiermittel bzw. -vorrichtung und -funktion
auch synonym verwendet werden und in jedem einzelnen Fall austauschbar
gegeneinander sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
perspektivische Darstellung einer elektrischen Zahnbürste mit
einem Handteil und einer auf dieses aufsteckbaren Aufsteckbürste,
-
2 eine
schematische Längsschnittansicht
des Handteils der elektrischen Zahnbürste aus 1,
die dessen Gehäuse,
den darin angeordneten Antriebsmotor mit Getriebe und Antriebswelle,
den Akku für
den Antriebsmotor sowie das Lademodul für den Akku zeigt,
-
3 eine
schematische Darstellung einer elektrischen Zahnbürste mit
einer Aufsteckbürste
mit aufgeklebtem oder integriertem Transponder und einer entsprechenden
Erfassungseinrichtung zur kontaktlosen Datenübertragung im Handteil gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausführung
der Erfindung,
-
4 eine
perspektivische Ansicht der Zahnbürste aus 3,
-
5 eine
auschnittsweise Schnittansicht einer Zahnbürste ähnlich 3 und 4,
die die Anordnung eines Transponderchips in einem stirnseitigen
Codierring der Aufsteckbürste
sowie einer Sende- und Empfangsspule nebst zugehöriger Auswerteelektronik im
Handteil zeigt, wobei die Aufsteckbürste auf das Handteil gesteckt
ist,
-
6 in
perspektivischer, schematischer Ansicht eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Handteils
bei abgenommenem Gehäuse,
-
7 in
schematischer, perspektivischer Darstellung den vorderen Abschnitt
einer weiteren Ausführungsform
des Handteils mit abgenommenem Gehäuse,
-
8 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
des kupplungsseitigen Abschnitts eines Ausführungsbeispiels des Handteils
im Längsschnitt,
-
9 das
Handteil der 7 im Querschnitt, wobei die
Schnittebene ca. im Bereich der Spule im wesentlichen senkrecht
zur Längsachse
bzw. Drehachse der Antriebswelle angeordnet ist,
-
10 eine
Teilansicht eines Ausführungsbeispiels
der Aufsteckbürste,
wobei die Wandung des Schaftes im Bereich einer Profilhülse teilweise weggebrochen
und diese im Schnitt dargestellt ist,
-
11 die
Aufsteckbürste
der 10 im Längsschnitt,
-
12 die
Aufsteckbürste
der 10 im Querschnitt im Bereich der Spule, wobei
die Schnittebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse bzw. Drehachse angeordnet
ist.
-
13 eine
schematische perspektivische Ansicht der Profilhülse mit darauf angebrachtem Transponder
und Spule und angrenzender Aufsteckwelle,
-
14A den Profilring mit Transponder und Spule,
teilweise aus dem Schaft der Aufsteckbürste herausgezogen, in perspektivischer
Darstellung,
-
14B die Aufsteckbürste mit um den Schaft bzw.
das Rohr gewickelter Spule,
-
15 eine
Seitenansicht von Profilring mit Transponder und Spule und Teilabschnitten
der Aufsteckwelle der Aufsteckbürste,
-
16 die
Anordnung der 15, jedoch um ca. 90° gedreht,
-
17 die
Anordnung der 15, um ca. 180° gedreht
in Schnittdarstellung,
-
18 eine
zu 5 vergleichbare Darstellung, wobei die Anordnung
der Spulen modifiziert und Ferritkörper zur Verbesserung des Kopplungsfaktors der
Spulen vorgesehen sind,
-
19 in
schematischer Darstellung ein Blockdiagramm der Steuereinrichtung
mit Lesegerät, Auswerteelektronik
und Betriebssperrvorrichtung als Bestandteil des Handteils sowie
den Transponder als Bestandteil der Aufsteckbürste, wobei Handteil und Aufsteckbürste mechanisch
sowie elektro- und/oder magnetisch, bevorzugt induktiv, gekoppelt
sind, zur grundsätzlichen
Erläuterung.
-
Die
in den Figuren gezeigte elektrische Zahnbürste besitzt ein Handteil
10 mit
einem geschlossenen Gehäuse
26,
in dem unter anderem, wie in
2 dargestellt,
in an sich bekannter Weise ein Elektromotor
22, eine Energieversorgung,
insbesondere ein Akku
24, der über ein bodenseitig angeordnetes
Lademodul
28 an eine Ladestation ankoppelbar ist, sowie
eine Steuereinrichtung
18, die eine Leiterplatte mit einem
Mikroprozessor oder ASIC oder sonstigen elektrischen Bauteilen umfaßt, untergebracht
sind. Auf das Handteil
10 ist als Putz- oder Reinigungswerkzeug
eine Aufsteckbürste
20 bzw. Ersatzbürste stirnseitig
aufsetzbar, die gegebenenfalls benutzerspezifisch farblich gekennzeichnet
sein kann. Mittels einer Kupplung
30 kann die Aufsteckbürste
20 mechanisch
an das Handteil
10 angekuppelt werden, um die Antriebsbewegung
des Elektromotors über
eine Antriebswelle
16 des Handteils
10 auf den
Bürstenkopf
14 der
Aufsteckbürste
20 zu übertragen.
Die ein- oder mehrteilige bzw. -stückige Kupplung
30 umfaßt einerseits
eine formschlüssige oder
kraftschlüssige
Festlegung des Putzwerkzeugkorpus an sich, sowie andererseits eine
Antriebskupplung, die die Antriebsbewegung des Antriebs auf den
Bürstenkopf
14 der
Aufsteckbürste
20 überträgt. Aus
dem Handteil
10 ragt stirnseitig eine Antriebswelle
16,
die vom Antriebsmotor
22 über ein Getriebe
12 in
an sich ebenfalls bekannter Weise antreibbar rotierend oszillierend
oder rotierend bzw. eine Drehachse
72, ist. Die Antriebswelle
16 besitzt
einen Kupplungsabschnitt
32, auf den eine in dem Putzwerkzeug
20 angeordnete
Aufsteckwelle
62 mit einem komplementären Kupplungsabschnitt formschlüssig, kraft- oder
reibschlüssig
aufsetzbar ist, so daß die
Antriebsbewegung übertragen
und der Bürstenkopf
14 der
Aufsteckbürste
alternierend oszillierend, beispielsweise mit einem Schwenkwinkel
im Bereich zwischen ±10° bis ±60° und mit
einer Frequenz im Bereich von 40–150 Hz, schwingend, beispielsweise mit
einer Amplitude von 0,05 mm bis 2 mm und einer Frequenz im Bereich
von ca. 100 Hz bis 400 Hz, etc. um eine Drehachse
72 und/oder
Schwenkachse
58 oder rotierend antreibbar ist. Einzelheiten
der mechanischen Kupplung sowie des Antriebes bzw. der Antriebsbewegung
bzw. des konstruktiven Aufbaus von Handteil und Aufsteckbürste sind
in den Publikationen
WO
91/07117 A1 ,
WO
94/12121 A1 ,
WO 99/20202
A1 ,
WO 98/01083
A1 ,
WO 98/47444
A1 der Anmelderin offenbart, die durch ausdrücklichen Rückbezug
in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen
werden.
-
Die
Steuereinrichtung 18 weist z. B. in elektronischer Form
eine Betriebssperrvorrichtung 36 oder Betriebssperrfunktion
auf, die den Antrieb des Handteils 10, insbesondere den
Elektromotor 22 sperrt und nur bei bzw. nach dem Aufstecken
einer kompatiblen Aufsteckbürste 20 auf
das Handteil 10 den Betrieb des Antriebs freigibt bzw.
ein Einschalten des Elektromotors 22 mittels eines Einschalters 56 am
Handstück 10 zuläßt. Die
elektronische Betriebssperrvorrichtung 36 wird mittels
eines an der Aufsteckbürste 20 vorgesehenen
Freischaltorgans 38 oder eine Freischaltfunktion deaktiviert
bzw. aktiviert. Dabei kann die Freischaltfunktion bzw. das Freischaltorgan 38 eine
Codierung als sogenannten elektronischen Schlüssel besitzen.
-
Um
die jeweils aufgesteckte Aufsteckbürste 20 zu erkennen,
ist am Handteil 10 eine Codierungs-Erfassungseinrichtung
bzw. eine Vorrichtung zur Erfassung des Vorhandenseins des Freischaltorgans 38 vorgesehen.
In Abhängigkeit
eines Signals dieser Vorrichtung bzw. Codierungs-Erfassungseinrichtung
schaltet die Steuereinrichtung 18 bzw. Betriebssperrfunktion
den Antrieb bzw. Elektromotor 22 frei oder nicht frei,
so daß der
Elektromotor 22 mittels des Einschalters 56 gegebenenfalls
in Betrieb genommen werden kann.
-
Ganz
allgemein ist es vorgesehen, in dem Bürstenteil bzw. der Aufsteckbürste 20 einen
Daten- oder Informationsspeicher, insbesondere für digitale Informationen, vorzusehen,
der mit einem Daten- oder Informationsleser im Handstück oder
Handteil 10 der elektrischen Zahnbürste dann eine Datenübertragung
oder einen Datenaustausch in drahtloser Form, d. h. ohne leitende
Verbindung zwischen Bürstenteil
und Handteil, durchführt.
-
Die 3 bis 5 zeigen
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen elektrischen Zahnbürste mit
drahtlosem Datentransfer zwischen Bürstenteil und Handteil, bei
der das Vorhandensein der mit dem Handstück 10 gekoppelten
jeweiligen Aufsteckbürste 20 bzw.
Eigenschaften der Aufsteckbürste 20 über digitale
Signale erfaßt
bzw. bestimmt wird. Die Aufsteckbürste 20 ist hierzu
mit einem Transponder 42 versehen, der beispielsweise in Form
eines Etiketts als sogenanntes Smartlabel der Aufsteckbürste 20 auf-
bzw. angeklebt sein kann (4). Der
Transponder 42 kann vorteilhafterweise auch in dem farbigen
Aufsteckring 52 an der Stirnseite der Aufsteckbürste 20 enthalten
sein (vgl. 3 und 5). In dem
Handteil 10 ist ein auf den Transponder 42 abgestimmter
Detektor bzw. ein Lesegerät 44 vorgesehen,
der sowohl als Signalsender als auch als Signalempfänger dient.
Der Detektor bzw. das Lesegerät 44 im
Handteil 10 sendet zunächst über die Spule 46 elektromagnetische
Wellen zu der mit dem Transponder 42 verbundenen Spule 48 aus,
um den Transponder 42 bzw. dessen Mikrochip mit Energie zur
Aktivierung zu versorgen. Der Transponder 42 speichert
die Energie, wird aktiviert und sendet eine spezifische, gespeicherte
Kennung bzw. ein Signal oder Daten an den Detektor bzw. das Lesegerät 44 zurück, der
oder das diese empfängt
oder aufnimmt, mittels einer Auswerteelektronik 50 identifiziert
und ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 18 bzw.
die Betriebssperrvorrichtung 36 des Handteils 10 abgibt.
Die Spulen 46 und 48 können jeweils sowohl als Sende-
als auch als Empfangsteil bzw. Übertragungsteil
betrieben werden. Sie sind in einer bevorzugten Ausführungsform
einander gegenüberliegend
jeweils an den Stirnseiten der Aufsteckbürste 20 bzw. des Handteils 10 angeordnet
(vgl. 5). Aufgrund der von dem Transponder 42 zurückgesandten
Kennung bzw. Daten kann die Aufsteckbürste 20 identifiziert
bzw. das Vorhandensein am Handstück 10 erkannt
werden.
-
In 6 ist
schematisch in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Handteils 10 dargestellt.
Das Handteil 10 weist die Baugruppen Getriebe 12 mit
Antriebswelle 16, Steuereinrichtung 18, Elektromotor 22 bzw.
Antrieb, Energieversorgung, wie Akkumulatoren 24 bzw. Batterien
und Lademodul 28 auf. Das das Handteil 10 bevorzugt
wasserdicht umschließende Gehäuse 26 ist
bei der Darstellung der 6 abgenommen. Die mechanische
Kupplung 30 zur Ankupplung der Aufsteckbürste 20 mit
Bürstenkopf 14 an
das Handteil 10 weist einen Kupplungsabschnitt 32 an
der Antriebswelle 16 sowie einen Kupplungsabschnitt 34 am
Handstück 10 auf.
Die Betriebssperrvorrichtung 36, das Lesegerät 44 und
eine Auswerteelektronik 50 sind in vorliegendem Ausführungsbeispiel
Bestandteil der Steuereinrichtung 18, die beispielsweise
als ASIC ausgebildet sein kann und einen Mikrokontroller bzw. Mikroprozessor
sowie gegebenenfalls weitere elektronische Bauteile oder nur eine
diskrete Schaltung aufweist. Es versteht sich, daß die elektronischen
Komponenten Steuereinrichtung 18, Betriebssperrvorrichtung 36,
Lesegerät 44 sowie
Auswerteelektronik 50 gegebenenfalls auch durch diskrete
elektronische Komponenten realisiert werden können.
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Unterhalb
des Kupplungsabschnitts
34 sowie oberhalb des Getriebes
12 ist
eine Spule
46 positioniert, die über in
6 nicht
sichtbare Anschlußleitungen
mit der Steuereinrichtung
18 bzw. dem Lesegerät
44 und
der Auswerteelektronik
50 verbunden ist. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist diese Spule
46 im Bereich eines Schwenklagers
58 des Handteils
10 positioniert,
mit dem eine spezielle zusätzliche
Antriebsbewegung der Antriebswelle
16 ermöglicht ist.
Bezüglich
Einzelheiten der konstruktiven Ausgestaltung wird auf die auf die
Anmelderin zurückgehende
Patentanmeldung
WO
98/01083 A1 verwiesen.
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Dieser
Darstellung der 6 wie auch der 7,
die eine vergrößerte Darstellung
des kopfseitigen Endabschnittes des Handteils 10 mit der
zu 6 geometrisch unterschiedlich ausgebildeten und
angeordneten Spule 46 zeigt, ist zu entnehmen, daß die Windungen
der Spule 46 im wesentlichen eine Längsachse 72 des Handteils 10 bzw.
die Drehachse der Antriebswelle 16 umfassen bzw. umschließen. Weiterhin
ist diesen 6 und 7 wie auch den 8 und 9 zu
entnehmen, daß die
Wicklungsebene bzw. Windungsebene der Spule 46 im wesentlichen
senkrecht zur Längsachse 72 bzw. Drehachse
ausgerichtet ist. Die individuelle Ausbildung und Anordnung der
Spule 46 hängt
neben den erforderlichen Kopplungsfaktoren zwischen Spule 46 des
Handteils 10 und Spule 48 der Aufsteckbürste 20 auch
von den geometrischen Einbaubedingungen im Bereich des oberen Abschnitts
des Handteils 10 ab. So versteht es sich, daß die Windungsfläche der Spule 46 beispielsweise
auch einen vom rechten Winkel abweichenden Winkel bezüglich der
Längsachse 72 aufweisen
kann. Auch besteht die Möglichkeit,
die Spule 46 an anderen, als in den Ausführungsbeispielen
der 6 bis 9 dargestellten Positionen im
Handteil 10 unterzubringen. Wesentlich ist, daß die Spule 46 unter
Berücksichtigung
der individuellen Einbaubedingungen und Geometrien einigermaßen dicht
benachbart oder in der Nähe
des Bereiches der mechanischen Kupplung 30 des Handteils 10 angeordnet
ist. Die Anordnung ist letztendlich so zu treffen, daß bei am
Handstück 10 mechanisch
ordnungsgemäß angekuppelter
Aufsteckbürste 20 die
Kopplung der Spulen 46, 48 bzw. der Kopplungsfaktor
derart eingestellt ist, daß ein
Datentransfer zwischen Aufsteckbürste 20 und
Handteil 10 ermöglicht
ist. Hinsichtlich der Windungsfläche
der Spule 46 ist anzumerken, daß diese Windungsfläche wiederum
unter Berücksichtigung
der Geometrie und Einbaubedingungen am Ort des Handteils 10 möglichst
groß gewählt werden
sollte, so daß die
Kopplung mit der Freischaltfunktion bzw. dem Freischaltorgan 38 in
der Aufsteckbürste
optimiert bzw. ausreichend ist.
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Es
bleibt zu erwähnen,
daß gemäß den Ausführungsbeispielen
der 8 und 9 die Spule auf der bezüglich der
Längs-
oder Drehachse 72 axialen Höhe einer Kunststoffhülse bzw.
eines Lagers 60 für
die Antriebswelle 16 angeordnet ist. Dieses Lager 60 bzw.
im Bereich der Windungsfläche
der Spule 46 angeordnete Teile des Handteils 10,
beispielsweise Antriebswelle 16 oder sonstige Gehäuseteile
können
als Ferrit ausgebildet sein oder Bestandteile von Ferrit besitzen,
so daß auch
durch diese Maßnahme eine
Kopplung mit dem Freischaltorgan 38 bzw. der Freischaltfunktion
des Reinigungs- und Putzwerkzeuges bzw. der Aufsteckbürste 20 verbessert
werden kann.
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In
den
10,
11 und
12 ist
eine Teilansicht der Aufsteckbürste
20 wiedergegeben, die
unter anderem den kupplungsseitigen Abschnitt der Aufsteckbürste
20 einer
besonderen Ausführungsform
darstellt. Zur Verdeutlichung der mechanischen Kopplung ist nur
die Antriebswelle
16, jedoch nicht der Kupplungsabschnitt
34 des
Handteils
10 mit dargestellt. Die Aufsteckbürste
20,
in der der Daten- oder Informationsspeicher bzw. das Freischaltorgan
38 bzw.
eine Freischaltfunktion, beispielsweise ein Transponder
42,
aufgenommen ist, weist einen Schaft
40 auf, der als längliches äußeres Trägerrohr ausgebildet
sein kann. Am stirnseitigen Kupplungsbereich der Aufsteckbürste
20 ist
eine Ringnut
68 für den
insbesondere farbigen Aufsteckring
52 vorgesehen, die Bestandteil
einer im Schaft
40 aufgenommenen Hülse sein kann. In dem Schaft
40 ist
in dem kupplungsseitigen Abschnitt die Hülse, ein Profilring
54 oder
dergleichen positioniert, die oder der eine Durchbrechung zur Durchführung des
Schaftes
16 in eine Aufnahme
66 einer Aufsteckwelle
62 besitzt. Weiterhin
bildet der Profilring
54 eine Aufnahme
64 für den Kupplungsabschnitt
34 des
Handteils
10. Die Aufsteckwelle
62 steht in Antriebsverbindung
mit dem Bürstenkopf
14 der
Aufsteckbürste
und überträgt die Antriebsbewegung
der Antriebswelle
16 des Handteils
10 auf den
Bürstenkopf
14.
Einzelheiten hierzu sind beispielsweise der
DE 197 45 876 A1 zu entnehmen.
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Weiterhin
ist aus den 10 bis 12 ersichtlich,
daß auf
der Außenwandung
der Profilhülse 54 im
Bereich des stirnseitigen Abschnitts der Aufsteckbürste 20 eine
Spule 48 positioniert bzw. festgelegt ist, welche mit der
Spule 46 am Handstück 10 korrespondiert.
Die Windungen der Spule 48 umfassen die Längsachse 72 der
Aufsteckbürste 20 bzw. die
Drehachse der Aufsteckwelle 62. Die Windungsfläche der
Spule 48 ist bevorzugt im wesentlichen rechtwinklig zur
Längsachse 72 ausgerichtet,
kann jedoch, wie mittels der strichlierten Linie 84 angedeutet,
auch einen Winkel ungleich einem rechten Winkel mit der Längsachse 72 einschließen. Die
spezielle Ausbildung und Anordnung der Spule 48 hängt neben
dem angestrebten Kopplungsfaktor mit der Spule 46 im Handteil 10 auch
von den geometrischen Gegebenheiten der Bauteile in der Aufsteckbürste 20 ab
und kann insbesondere Winkellagen der Windungsfläche zwischen ca. 40° bzw. 140° bezogen
auf die Längsachse 72 einschließen.
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Die
Anordnung der Spule 48 an den Profilring 54 bzw.
einer Hülse
ist den perspektivischen, schematischen Darstellungen der 13 und 14 zu entnehmen. Die Spule 48 ist
bevorzugt in dem der kupplungsseitigen Stirnfläche zugewandten Bereich der
Profilhülse 54 bzw.
eines Profilringes angeordnet und umschließt die Außenwandung der Profilhülse 54 ringförmig. Selbstverständlich besteht
auch die Möglichkeit,
die Spule 48 in die aus Kunststoff bestehende Profilhülse 54 einzuspritzen
oder auch die Spule 48 an der Innenwandung dieser Profilhülse 54 zu
befestigen. Mit der Spule 48 ist entweder unmittelbar (14A) oder über
Anschlußleitungen 70 der Datenspeicher
bzw. das Freischaltorgan 38, welches bevorzugt als Transponder 42 ausgebildet
ist, gekoppelt. Auch dieser Transponder 42 ist an der Profilhülse 54 befestigt
oder mit Kunststoffmaterial der Profilhülse 54 umspritzt.
Dadurch, daß sämtliche
für die berührungslose
Detektion des Freischaltorgans bzw. den Datentransfer erforderlichen
Bauteile auf oder an einem separat handhabbaren Bauteil der Aufsteckbürste 20,
welches z. B. mit dem Schaft 40 verclipsbar ist, angeordnet
sind, besteht die Möglichkeit,
die Funktionsweise des Freischaltorgans 38 bzw. Transponders 42 oder
Spule 48 bereits vor dem Zusammenbau bzw. der Endmontage
der Aufsteckbürste 20 zu
testen. In 14B ist eine andere Ausführungsform
der Aufsteckbürste 20 bzw.
der Anordnung der Spule 48 angegeben. In diesem Fall ist
die Spule 48 an dem Rohr bzw. Schaft 40 der Aufsteckbürste 20 befestigt,
bevorzugt an der Außenwandung.
Im einzelnen ist die Spule im Bereich der Gegenkupplung bzw. in
einem unteren stirnseitigen, dem Bürstenkopf 14 abgewandten
Bereich auf das Rohr 40 aufgewickelt. Die Spulenanschlüsse der
Spule 48 sind mit dem in 14B nicht
sichtbaren Transponder verbunden.
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Die 15, 16 und 17 zeigen
in einer anderen Darstellung die Anordnung und Positionierung der
für die
Freischaltfunktion erforderlichen Teile der Aufsteckbürste 20.
Insoweit sind in diesen 15 bis 17 lediglich
der Ring, die Hülse
bzw. die Profilhülse 54 sowie
ein Teil der Aufsteckwelle 62 der Aufsteckbürste 20 dargestellt.
Wiederum ersichtlich ist, daß die
Spule 48 die Profilhülse 54 im
wesentlichen ringförmig,
insbesondere kreisringförmig umfaßt und an
einer Außenwandung
des Profilringes 54 festgelegt ist. Ebenso sind aus 15 die
relative Anordnung von Transponder 42, Anschlußleitung 70 sowie
Spule 48 ersichtlich.
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Eine
Teilansicht von mechanisch gekuppeltem Handteil 10 und
Aufsteckbürste 20 ist
in 18 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spule 48 in
dem endseitigen Abschnitt des Schaftes 40 positioniert,
wobei Transponder 42 und Anschlußleitungen 70 beispielsweise
an der Innenwandung des rohrförmigen
Schaftes 40 angeordnet sind. Die Spule 46 am Handstück 10 ist
gegenüber
den vorherigen Ausführungsbeispielen
leicht ins Innere versetzt angeordnet und über Anschlußleitungen 78 mit der
Steuereinrichtung 18 bzw. Betriebssperrvorrichtung 36 bzw.
dem Lesegerät 44 oder
der Auswerteelektronik 50 verbunden. Zur Verbesserung des
Kopplungsfaktors zwischen Spule 46 und Spule 48 können im
Handteil 10 und/oder in der Aufsteckbürste 20 Ferritkörper 74, 76 vorgesehen
sein, die den Kopplungsfaktor zwischen den Spulen 46, 48 verbessern
und gegebenenfalls einen größeren, baulich
vorgegebenen Abstand der Spulen 46, 48 zulassen.
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Auch
aus dieser Darstellung geht hervor, daß die Spulen 46, 48 mit
ihren Windungen die Längsachse 72 bzw.
Drehachse einschließen
und weiterhin bevorzugt die Windungsfläche der Spulen 46, 48 im
wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse 72 angeordnet
ist.
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Grundsätzlich können die
Spulen 46, 48 in jeder beliebigen Positionierung
am Handstück 10 bzw.
an der Aufsteckbürste 20 positioniert
sein, sofern gewährleistet
ist, daß bei
ordnungsgemäß mechanisch
gekuppelter Aufsteckbürste 20 am
Handstück 10 eine
ausreichende Kopplung zwischen den Spulen 46, 48 vorliegt,
so daß die
im Handstück 10 vorgesehene
Steuereinrichtung über
eine elektrische und/oder magnetische, insbesondere induktive Kopplung
mit dem in der Aufsteckbürste 20 vorgesehenen
Freischaltorgan 38 bzw. Transponder 42 kommunizieren
bzw. Daten empfangen kann.
-
In 19 sind
in einem schematischen Blockschaltbild das Handteil 10 sowie
die Aufsteckbürste 20 dargestellt,
die miteinander einseits über eine
mechanische Kupplung 30 zur Herstellung der Antriebsverbindung
verbindbar sind. Andererseits stehen Aufsteckbürste 20 und Handstück 10 über eine
elektrische, magnetische oder elektromagnetische, insbesondere induktive
Kopplung 82 bei mechanisch an dem Handteil 10 angekoppelter
Aufsteckbürste 20 in
einem berührungslosen
Datentransfer bzw. Kommunikationsaustausch. Der prinzipielle Aufbau
einer Steuereinrichtung 18 bzw. eines Lesegerätes 44 wie
auch des Freischaltorgans 38 bzw. Transponders 42 ist
allgemein bekannt. Insoweit soll vorliegend auf das Lehrbuch RFID-Handbuch,
Grundlagen und praktische Anwendung induktiver kontaktloser Chipkarten,
Klaus Finkenzeller, 2. Auflage, November 1999, Karl Hansa Verlag
München,
ISBN 3-446-2278-7, insbesondere Kapitel 3, verwiesen werden, das
durch ausdrücklichen
Bezug in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen
wird. Im Handstück 10 ist
die Steuereinrichtung 18 mit Lesegerät 44 vorgesehen, welches
die Spule 46, eine Kapazität als Schwingkreis sowie einen
Generator aufweist, der diesen Schwingkreis in etwa auf der Resonanzfrequenz,
beispielsweise im Bereich zwischen 13 und 14 Megahertz, beispielsweise
bei 13,56 Megahertz oder auch bei 125 Kilohertz ±10 Kilohertz, betreibt. An
diese Schaltungsanordnung ist die Auswerteelektronik 50 angeschlossen,
deren Signale, gegebenenfalls über einen
Verstärker
verstärkt,
der Betriebssperrvorrichtung 36 zugeführt werden. Der Betriebssperrvorrichtung 36 können gegebenenfalls
weitere Signale als Eingangsgrößen zugeführt werden.
Ein Ausgangssignal dieser Betriebssperrvorrichtung 36 dient
jedenfalls dazu, den Antrieb des Handteils 10 der Zahnbürste freizuschalten
oder zu sperren, je nach dem, ob die Anwesenheit des Freischaltorgans 38 der
ordnungsgemäß mechanisch
mit dem Handteil 10 gekoppelten Aufsteckbürste 20 erkannt
ist bzw. ein entsprechender Datentransfer stattgefunden hat oder nicht.
-
In
oder an dem Bürstenteil
bzw. der Aufsteckbürste 20 ist
die Spule 48 vorgesehen, an die eine Kapazität angeschlossen
ist. Beide Bauteile bilden ebenfalls einen Schwingkreis, der auf
die Sende- oder Resonanzfrequenz des Schwingkreises des Lesegerätes 44 abgestimmt
ist. Weiterhin sind ein Gleichrichter, beispielsweise eine Diode
sowie ein Energiespeicher, beispielsweise ein Kondensator, vorgesehen,
die den vorliegend passiv betriebenen Transponder 42 mit
zum Betrieb des Transponders notwendiger Energie versorgen, welche
aus dem von der Spule 46 abgestrahlten hochfrequenten elektromagnetischen
Feld gewonnen wird. Des weiteren kann ein μ-Controller 80 in dem
Transponder 42 vorgesehen sein, der einen parallel zur
Schwingkreiskapazität
bzw. Spule 48 geschalteten Schalter, z. B. FET, als Lastwiderstand
des Transponder-Schwingkreises – zumindest
teilweise – öffnet und
schließt. Die
Taktfrequenz dieser Öffnungs-
und Schließvorgänge kann
beispielsweise im 1 KHz bis 100 kHz-Bereich, z. B. bei ca. 5 kHz,
ca. 20 kHz oder bei ca. 212 kHz liegen. Aufgrund dieser Maßnahme,
den Lastwiderstand im Transponder 42 mit einer weit unterhalb der
Resonanzfrequenz liegenden Taktfrequenz ein- und auszuschalten (modulieren),
entstehen im Lesegerät 44 Seitenbänder, um
die Sende- bzw. Resonanzfrequenz des Schwingkreises des Lesegerätes 44,
welche beispielsweise mit einem Bandpass leicht detektiert werden
können,
was zu einem verbesserten Signal/Rausch-Abstand führt. Auch
kann bevorzugt bei niedrigen Taktfrequenzen im Bereich zwischen
1 kHz und 50 kHz ein Hüllkurvendemodulator oder
dergleichen zur Demodulation eingesetzt werden. Auch können mit
dieser Taktfrequenz eine Vielzahl von Daten von dem Transponder 42 an
das Lesegerät 44 übertragen
werden, wobei die Daten durch die Takt- oder Impulsfolge, das Tastverhältnis bzw.
die Impulsfolgefrequenz bestimmt sind. Letztendlich handelt es sich
bei diesen Maßnahmen
um eine Lastmodulation mittels eines Hilfsträgers (subcarrier) am Transponder 42,
wodurch die Rückwirkung
des Transponders 42 auf das Lesegerät 44 mittels bekannter
Demodulationsverfahren (z. B. amplitude shift keying (ASK) mit und
ohne Seitenband) leicht und einfach detektiert werden können. Für weitere
Einzelheiten sei auf das vorerwähnte RFID-Handbuch
verwiesen. Ferner, sofern auf eine Lastmodulation des Transponder-Schwingkreises verzichtet,
und die Phase (phase shift keying) oder Frequenz (frequency shift
keying) moduliert wird, ist der Reader entsprechend anzupassen.
-
Im
folgenden sollen beispielhafte Daten zur Realisierung vorteilhafter
Ausführungsformen
des Transfersystems zwischen Aufsteckbürste 20 und Handteil 10 angegeben
werden. Es hat sich im Bezug auf die Realisierung praktikabler Kopplungsfaktoren zwischen
Datenspeicher im Bürstenteil
und Datenleser im Handstück
als vorteilhaft erwiesen, die an den Datenspeicher bzw. Datenleser
angeschlossenen Spulen 46, 48 zum drahtlosen Datentransfer
bezüglich
der geometrischen Positionierung etwa im unteren kupplungsseitigen
Drittel des Schaftes 40 der Aufsteckbürste 20 sowie im oberen,
kupplungsseitigen Viertel des Gehäuses 26 des Handteils 10 anzuordnen.
Je näher
die beiden Spulen 46, 48 im ordnungsgemäß gekuppelten
Zustand des Handteils und Bürstenteils
relativ zueinander angeordnet sind, um so leichter sind die erforderlichen
Kopplungsfaktoren realisierbar. Die Kopplungsfaktoren werden auch
durch die Projektion der miteinander zur Deckung gelangenden Windungsflächen der
beiden Spulen 46, 48 bestimmt. Insoweit bietet
es sich an, daß die
Neigung der Windungsflächen
der Spulen zur Längsachse 72 bzw.
Drehachse von Bürstenteil und
Handteil nicht mehr als ca. 50° von
der gemeinsamen, optimalen rechtwinkligen Positionie rung abweicht.
Die Windungen der Spulen 46, 48 umschließen oder
umfassen bevorzugt die Längsachse 72 bzw.
Drehachse von Handteil sowie Bürstenteil,
wodurch zum einen eine ausreichende Kopplung zwischen den Spulen 46, 48 erzielt
und zum anderen auch eine geometrisch praktikabler Einbauort im Bürstenteil
und/oder Handteil gewählt
werden kann. Die Spulen selbst können
herkömmliche
drahtgewickelte Spulen sein, wobei sich für die Spule 46 beispielhafte
Daten von ca. 10 ± 3
Windungen, bei einem Windungsdurchmesser von ca. 15 mm ± 3 mm, eine
Drahtdicke von ca. 0,1 mm ergeben. Die Induktivität kann im
Bereich von ca. 2 μH
liegen und der Ohmsche Widerstand im Bereich von 1 Ohm. Für die Spule 48 können Windungszahlen
von 15 ± 4
bei einem Windungsdurchmesser von 9 mm ± 2 mm und einer Drahtdicke
von z. B. 0,06 mm vorgesehen sein. Die Induktivität liegt
dann im Bereich von ca. 2 μH
bis ca. 8 μH,
bevorzugt ca. 5 μH
bei einem Ohmschen Widerstand der Spule von ca. 1 Ohm bis ca. 10
Ohm, bevorzugt ca. 4 Ohm. Es versteht sich, daß die Spulen 46, 48 als
herkömmliche
drahtgewickelte Spulen ausgebildet sein können oder auch in Form von
gedruckten, beispielsweise auf einer flexiblen Kunststofffolie oder
dem Transponderchip selbst angeordneten Windungen zum Einsatz gelangen
können.
Die Kopplung der beiden Spulen 46, 48 bei ordnungsgemäß mechanisch
gekuppeltem Handteil und Bürstenteil
kann im Bereich zwischen 1% und 8%, bevorzugt bei ca. 5% liegen,
wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel
und den vorliegend verwendeten Frequenzen im zweistelligen MHz-Bereich
vorwiegend eine induktive Kopplung der Spulen 46, 48 vorliegt. Der
Durchmesser der Spulen sollte einen Wert von ca. 3 mm nicht unterschreiten.
Die vorgenannten beispielhaften Angaben zur Dimensionierung und
geometrischen Ausbildung der Spulen beziehen sich nicht auf den
Einsatz von Ferritkörpern 74, 76 gemäß 18.
Unter Berücksichtigung
derartiger Ferritkörper 74, 76 zur
Verbesserung der Kopplung der Spulen 46, 48 können diese
Daten entsprechend modifiziert werden. Die Güte des Transponder-Schwingkreises sollte
im Bereich zwischen Q ≅ 5–15, bevorzugt
Q ≅ 8–10 liegen,
um die Abhängigkeit
von toleranzbedingten Schwankungen der Resonanzfrequenz gering zu
halten, insbesondere in bezug auf die Phasenverschiebung. Die Güte wird
u. a. mittels der Drahtstärke
der Spule 48 eingestellt.
-
Der
Daten- bzw. Informationsspeicher des Bürstenteils, insbesondere Transponder 42,
sowie der Daten- oder Informationsleser 44 im Handstück der elektrischen
Zahnbürste
sind als handelsübliche Bauteile
in einer Vielzahl unterschiedlicher Spezifikationen handelsüblich erhältlich.
Bezüglich
Details wird wiederum auf das vorerwähnte RFID-Handbuch verwiesen.
Selbstverständlich
besteht auch die Möglichkeit,
beispielsweise den Datenleser 44 in einem im Handteil der
Zahnbürste
vorhandenen anwenderspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC)
einzubeziehen.
-
- 10
- Handteil
- 12
- Getriebe
- 14
- Bürstenkopf
- 16
- Antriebswelle
- 18
- Steuereinrichtung,
-funktion (mit μ-Prozessor etc.)
- 20
- Aufsteckbürste, Bürstenteil
- 22
- Elektromotor,
Antrieb
- 24
- Akku
- 26
- Gehäuse
- 28
- Lademodul
- 30
- Kupplung
- 31
- Gegenkupplung
- 32
- Kupplungsabschnitt
- 34
- Kupplungsabschnitt
- 36
- Betriebssperrvorrichtung,
-funktion (Teil von 18)
- 38
- Freischaltorgan,
-funktion
- 40
- Schaft,
Rohr
- 42
- Transponder
- 44
- Lesegerät, -funktion
(Teil von 18)
- 46
- Spule
(Handstück)
- 48
- Spule
(Aufsteckbürste)
- 50
- Auswerteelektronik,
-funktion (Teil von 18)
- 52
- Aufsteckring
- 54
- Profilhülse, Hülse
- 56
- Einschalter,
Einschaltfunktion
- 58
- Schwenklager,
Schwenkachse
- 60
- Lager
- 62
- Aufsteckwelle
- 64
- Aufnahme
(für 34)
- 66
- Aufnahme
(für 32)
- 68
- Ringnut
(für 52)
- 70
- Anschlußleitung
- 72
- Längsachse,
Drehachse
- 74
- Ferritkörper
- 76
- Ferritkörper
- 78
- Anschlußleitung
- 80
- μC
- 82
- induktive
Kopplung
- 84
- Linie