DE4225547A1

DE4225547A1 - Elektrische Zahnbürste

Info

Publication number: DE4225547A1
Application number: DE4225547A
Authority: DE
Inventors: Michael Bigler; Edgar Hommann; Scott Myerly
Original assignee: Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Bausch and Lomb Inc
Priority date: 1992-08-01
Filing date: 1992-08-01
Publication date: 1994-02-03
Also published as: US5465444A; AU4994793A; WO1994003124A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Zahnbür ste mit einem eine Drehbewegung erzeugenden Elektromotor mit einer Motorwelle, einem die Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung umwandelndes Getriebe und einer an einem Griffteil relativ zu diesem unverdrehbar zu befestigenden Aufsteckbürste, welche zum Antrieb von drehbar gelagerten Borstenträgern eine hin- und herbeweg liche Zahnstange hat.

Eine solche elektrische Zahnbürste ist Gegenstand der EP-B-02 54 397. Bei der in dieser Schrift bekannten Zahnbür ste ist im Griffteil ein von dem Elektromotor mittels eines Ritzels angetriebenes Kronenrad mit einem Exzenter angeordnet, von dem aus ein Kurbelarm zu einer hin- und herbeweglichen, aus dem Griffteil herausführenden Schub stange führt. Diese Schubstange kuppelt mit einer Zahn stange in der Aufsteckbürste, wenn diese auf das Griff teil gesteckt wird. Die Zahnstange erzeugt ihrerseits eine abwechselnde Drehbewegung einzelner Borstenträger im Bürstenkopf.

Wenn man einen ausreichend großen Hub der Zahnstange er reichen will, damit die Borstenbüschel bei jedem Hub mehr als eine Umdrehung ausführen, dann muß das Kronenrad einen erheblichen Durchmesser aufweisen. Dadurch ergeben sich relativ hohe Kräfte, die das Getriebe verschleißan fällig machen. Ein Austausch eines defekten Getriebes ist jedoch entweder gar nicht oder nur unter großem Aufwand möglich, da das Gehäuse des Griffteiles im Regelfall was serdicht verschlossen und deshalb nicht von außen zugäng lich ist.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine elektri sche Zahnbürste der eingangs genannten Art so auszubil den, daß ihr Getriebe zur Umwandlung der Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung möglichst leicht aus tauschbar ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Getriebe in der Aufsteckbürste angeordnet ist.

Durch diese Gestaltung, welche erst aufgrund der geringen Größe des erfindungsgemäßen Getriebes in radialer Rich tung möglich wird, erreicht man, daß das zu Verschleiß neigende Getriebe zwangsläufig ausgewechselt wird, wenn man die Aufsteckbürste auswechselt. Ein solcher Wechsel der Aufsteckbürste findet ohnehin von Zeit zu Zeit statt, weil die Borsten durch die Benutzung der Zahnbürste einem Verschleiß unterliegen. Ein weiterer Vorteil dieser Aus führungsform besteht darin, daß aus dem Griffteil nur noch ein drehender Zapfen und nicht ein mit großem Hub hin- und hergehender Zapfen ragen muß. Dadurch ist das Griffteil auch bei nicht aufgesteckter Aufsteckbürste und sich bewegender Motorwelle ungefährlich. Man benötigt deshalb keine Verriegelung, durch die das Einschalten Elektromotores bei abgezogener Aufsteckbürste ausge schlossen wird.

Das Getriebe erfordert auch bei einem größeren, zu erzeu genden Hub wenig Platz, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Getriebe einen Kolben mit einer Kupplung hat, welche beim Aufschieben der Aufsteck bürste mit einem aus dem Griffteil herausführenden, von dem Elektromotor in eine umlaufende Drehbewegung versetz baren Motorwelle kuppelt, wenn der Kolben durch eine geschlossene, umlaufende Hubkurve und einen mit dieser zusammenwirkenden Führungszapfen in eine hin- und hergehende Bewegung versetzbar ist oder mittels der in ihm vorgesehenen, umlaufenden Hubkurve ein in diese ein greifende und mit der Zahnstange verbundenes Bauteil in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt.

Bei einem solchen Getriebe wird die Hubbewegung durch den Verlauf der Hubkurve erzeugt, so daß man ausschließlich durch Verlängern der Hubkurve in Axialrichtung oder durch Anordnung mehrerer Hubkurven hintereinander den gewünsch ten Hub erzeugen kann. Trotz dieses Vorteils ist die er findungsgemäße Zahnbürste sehr einfach aufgebaut, so daß sie kostengünstig herstellbar und die Gefahr von Funkti onsstörungen gering ist. Die Hubkurve kann entweder in der Mantelfläche des Kolbens oder in kinematischer Umkehr in der Innenmantelfläche einer den Kolben lagernden Boh rung vorgesehen sein.

Eine konstruktiv sehr einfache Ausführungsform des Ge triebes besteht darin, daß der Kolben axial verschieblich auf der Motorwelle und axial verschieblich im Gehäuse der Aufsteckbürste gelagert und seine Hubkurve zum Erzeugen einer hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens ausgebil det und daß die Zahnstange fest mit dem Kolben verbunden ist.

Zur weiteren Vereinfachung des Getriebes trägt es bei, wenn die Hubkurve eine auf der Außenmantelfläche des Kol bens umlaufende Führungsnut ist, in welche ein gehäusefe ster Führungszapfen greift.

Bei zu großer Steigung der Hubkurve könnte eine Selbst hemmung des Getriebes eintreten. Das kann ohne das Erfor dernis von sich kreuzenden Hubkurven vermieden werden, wenn der Kolben an seiner dem Elektromotor abgewandten Seite einen Kolbenansatz mit einer zweiten Hubkurve hat, auf den ein mit der zweiten Hubkurve in Eingriff stehender Zahnstangenhalter axial verschieblich und rela tiv zum Gehäuse unverdrehbar angeordnet ist. Bei einer solchen Ausführungsform erzeugt der Kolben durch seinen Hub einen ersten Teil des Hubweges der Zahnstange und der Zahnstangenhalter durch einen Hub relativ zum Kolben einen weiteren Teil des Hubes der Zahnstange.

Insbesondere bei Anordnung des Getriebes in eine Auf steckbürste ist es vorteilhaft, wenn der Kolbenansatz einen geringeren Durchmesser als der Kolben hat, weil die Aufsteckbürste üblicherweise nach vorn hin im Querschnitt abnimmt und deshalb gut den im Durchmesser verminderten Kolbenansatz aufnehmen kann.

Die Verdrehsicherung des Zahnstangenhalters kann auf ein fache Weise dadurch erfolgen, daß der Zahnstangenhalter in seiner Außenmantelfläche zumindest einen radialen Füh rungszapfen hat, welcher in eine in Hubrichtung verlau fende Längsnut des Gehäuses der Zahnbürste oder der Auf steckbürste greift.

Eine alternative Möglichkeit zur Vergrößerung des Hubs ohne größere Steigung der Hubkurve oder Kreuzung von Hub kurvenbereichen besteht darin, daß der Kolben auf der dem Elektromotor abgewandten Seite eine koaxiale Führungsboh rung aufweist, in welche die Zahnstange mit einem Zapfen ragt, daß dieser Zapfen eine zweite Hubkurve aufweist, welche mit der Führungsbohrung in Eingriff steht, und daß die Zahnstange eine Verdrehsicherung aufweist.

Die Verdrehsicherung der Zahnstange kann auf sehr einfa che Weise dadurch erfolgen, daß sie durch einen den Kol ben außerhalb der Führungsbohrung radial durchdringenden Stift gebildet ist, welcher mit seinen beiden Enden je weils in eine gehäusefeste Längsnut greift.

Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung eines großen Hubs bei kleiner Steigung der Hubkurve besteht darin, daß die Hubkurve des Kolbens eineinhalbmal auf dem Kolben herum und dann zurück zu ihrem Ausgangspunkt führt. Eine solche Ausführungsform führt zu einer sich kreuzenden Hubkurve.

Wenn man auf die Hubbewegung des Kolbens verzichten will, dann kann man auch dadurch einen Hub der Zahnstange er reichen, daß der Kolben unverschiebbar gelagert und eine fest mit der Zahnstange verbundene Schubstange in seine Hubkurve eingreift.

Eine gegensinnige Bewegung von zwei Zahnstangen ergibt sich, wenn in die Hubkurve zwei separate, jeweils mit ei ner Zahnstange verbundene Schubstangen eingreifen.

Auch der mit der Motorwelle zu kuppelnde Kolben kann sich einer Durchmesserverminderung der Aufsteckbürste zum Bür stenkopf hin anpassen, wenn der Kolben kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon schematisch in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In ihr zeigen die

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer er findungsgemäßen elektrischen Zahnbürste mit noch nicht aufgesteckter Aufsteck bürste,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erste Aus führungsform eines in einer Aufsteck bürste angeordneten erfindungsgemäßen Ge triebes,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Aus führungsform eines in einer Aufsteck bürste angeordneten erfindungsgemäßen Ge triebes,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine dritte Aus führungsform eines in einer Aufsteck bürste angeordneten erfindungsgemäßen Ge triebes,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine vierte Aus führungsform eines in einer Aufsteck bürste angeordneten erfindungsgemäßen Ge triebes,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine fünfte Aus führungsform eines in einer Aufsteck bürste angeordneten erfindungsgemäßen Ge triebes.

Die Fig. 1 zeigt eine elektrische Zahnbürste, welche im wesentlichen aus einem Griffteil 1 und einer Aufsteckbür ste 2 besteht. Im Griffteil 1 ist ein gestrichelt darge stellter Elektromotor 3 angeordnet, welcher eine aus dem Griffteil 1 herausragende Motorwelle 4 in eine konstante Drehbewegung zu versetzen vermag. Zum Ein- und Ausschal ten des Elektromotors 3 dient ein Schalter 5 an der Au ßenseite des Griffteiles 1.

In der Aufsteckbürste 2 ist ein ebenfalls gestrichelt dargestelltes Getriebe 6 angeordnet, welches eine Kupp lung 7 hat, die beim Aufschieben der Aufsteckbürste 2 auf das Griffteil 1 mit der Motorwelle 4 kuppelt. Das Ge triebe 6 ist so ausgebildet, daß es aufgrund der von der Motorwelle 4 eingeleiteten Drehbewegung eine hin- und hergehende Bewegung einer Zahnstange 8 erzeugen kann.

Diese Zahnstange vermag beispielsweise auf genau gleiche Weise wie die Zahnstange gemäß der eingangs erwähnten EP-B-02 54 397 nicht gezeigte Borstenträger mit Borstenbü schel 9 in eine abwechselnde, rechtsdrehende und links drehende Bewegung zu versetzen.

In Fig. 2 ist ein Teilbereich der Aufsteckbürste 2 mit dem Getriebe 6 und der Zahnstange 8 gegenüber Fig. 1 stark vergrößert im Längsschnitt dargestellt. Dieses Ge triebe 6 hat einen Kolben 10, welcher in seiner Außenman telfläche eine als umlaufende Nut ausgebildete Hubkurve 11 aufweist. In diese Hubkurve 11 ragt ein Führungszapfen 12, welcher durch das Gehäuse der Aufsteckbürste 2 ge führt und dadurch ortsfest angeordnet ist. Greift die in Fig. 1 gezeigte Motorwelle 4 in die Kupplung 7 des Kol bens 10 und treibt ihn dadurch umlaufend an, dann führt der Kolben 10 einen durch die Steigung der Hubkurve 11 festgelegten Hub H1 aus. Voraussetzung hierzu ist, daß der Kolben 10 axial verschieblich auf der Motorwelle 4 und in der Aufsteckbürste 2 gelagert ist.

Der Kolben 10 hat an seiner der Kupplung 7 und damit dem Elektromotor 3 abgewandten Seite einen durchmesserkleine ren Kolbenansatz 13, welcher in seiner Mantelfläche eine zweite, entgegengesetzt gerichtete umlaufende Hubkurve 14 hat. Auf dem Kolbenansatz 13 ist ein als eine Zylinder buchse ausgebildeter Zahnstangenhalter 15 aufgeschoben, der fest mit der Zahnstange 8 verbunden ist und mittels eines Nockens 16 in diese Hubkurve 14 greift.

Der Zahnstangenhalter 15 hat in seiner Außenmantelfläche zwei radial nach außen gerichtete Führungszapfen 17, 18, welche in eine in Hubrichtung verlaufende Längsnut 19 des Gehäuses der Aufsteckbürste 2 greifen. Auf diese Weise kann sich der Zahnstangenhalter 15 nicht drehen, jedoch axial verschieben.

Wenn sich der Kolben 10 mit seinem Kolbenansatz 13 dreht und er die bereits erläuterte Hubbewegung H1 ausführt, dann dreht sich auch der Kolbenansatz 13 innerhalb des Zahnstangenhalters 15. Das hat zur Folge, daß sich der Zahnstangenhalter 15 auf dem Kolbenansatz 13 relativ zum Kolben 10 hin- und hergehend verschiebt und er zunehmen den Abstand vom Kolben 10 erhält. Diese Hubbewegung ad diert sich zu der Hubbewegung des Kolbens 10, so daß die Zahnstange 8 einen entsprechend größeren Hub als der Kol ben 10 macht.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 stellt praktisch eine kinematische Umkehr der Ausführungsform nach Fig. 2 dar. Bei ihr ist genau wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 im Griffteil 1 der Kolben 10 mit der Kupplung 7 vorge sehen. Er hat jedoch keinen Kolbenansatz, sondern auf der der Kupplung 7 abgewandten Seite eine koaxiale Führungs bohrung 20, in welche die Zahnstange 8 mit einem Zapfen 21 ragt. Dieser Zapfen 21 hat in seiner Mantelfläche eine Hubkurve 22, in die ein radial nach innen gerichteter Nocken 23 des Kolbens 10 greift. Zur Verdrehsicherung des Kolbens 10 dient ein Stift 24, der außerhalb der Füh rungsbohrung 20 radial durch den Zapfen 21 hindurchführt und auf beiden Seiten des Zapfens 21 in eine Längsnut 25, 26 des Gehäuses der Aufsteckbürste 2 greift.

Wenn bei der Ausführungsform nach Fig. 3 der Kolben 10 seine kombinierte Hub- und Drehbewegung ausführt, dann verschiebt sich durch die zweite Hubkurve 22 und den Nocken 23 der Zapfen 21 innerhalb der Führungsbohrung 20, so daß es wiederum zu einem Hub der Zahnstange 8 kommt, der größer ist als der des Kolbens 10.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 verläuft die um laufende Hubkurve 11 eineinhalbmal um den Kolben 10 herum und entsprechend wieder zu ihrem Ausgangspunkt zurück. Das hat zur Folge, daß durch die Umdrehung des Kolbens 10 dieser einen größeren Hub ausführt als bei den beiden zu vor beschriebenen Ausführungsformen, wobei allerdings die Hubkurve 11 einen Kreuzungspunkt auf der in Fig. 4 nicht zu erkennenden Seite aufweist. Die Zahnstange 8 ist bei dieser Ausführungsform durch den Stift 24 wiederum mit dem Zahnstangenhalter 15 verbunden, welcher jedoch keine Relativbewegung zum Kolben 10 auszuführen vermag, so daß die Zahnstange 8 stets genau den gleichen Hub wie der Kolben 10 ausführt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Kolben 10 kegelstumpfförmig ausgebildet. Er verjüngt sich zur Seite des nicht gezeigten Bürstenkopfes, also in Fig. 5 nach rechts hin. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Aus führungsformen ist gemäß Fig. 5 der Kolben 10 in der Aufsteckbürste 2 nur drehbar, nicht jedoch axial ver schieblich gelagert. In seine umlaufende Hubkurve 11 greift ein Nocken 27 einer Schubstange 28, welche auf ihrem der Kupplung 7 abgewandten Ende mit der Zahnstange 8 fest verbunden ist.

Wird der Kolben 10 durch die in Fig. 1 gezeigte Motor welle 4 in Drehung versetzt, dann bewegt sich die Schub stange 28 entsprechend dem Verlauf der Hubkurve 11 hin und her, also in Fig. 5 gesehen nach rechts und links. Da sie mit der Zahnstange 8 verbunden ist, führt diese eine entsprechende Bewegung aus. Anzumerken ist, daß der Kolben 10 für die erläuterte Funktion nicht kegelstumpf förmig sein muß. Die Kegelstumpfform wurde nur gewählt, weil die Aufsteckbürste sich im Regel falle zum Bürsten kopf hin verjüngt und deshalb die Kegelstumpfform beson ders platzsparend ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 greifen in die Hub kurve 11 des Kolbens 10 zwei Schubstangen 29, 30 mit je weils einem Nocken 31, 32. Die Eingriffspunkte sind zu einander bezogen auf die Umlaufbewegung des Kolbens 10 um 180 Grad versetzt. Dadurch befindet sich die Schubstange 29 gerade in ihrer am meisten nach links weisenden Posi tion, wenn sich die Schubstange 30 am weitesten nach rechts bewegt hat. Die beiden Schubstangen 29, 30 können zwei nicht dargestellte Zahnstangen antreiben.

Bezugszeichenliste

1 Griffteil
2 Aufsteckbürste
3 Elektromotor
4 Motorwelle
5 Schalter
6 Getriebe
7 Kupplung
8 Zahnstange
9 Borstenbüschel
10 Kolben
11 Hubkurve
12 Führungszapfen
13 Kolbenansatz
14 Hubkurve
15 Zahnstangenhalter
16 Nocken
17 Führungszapfen
18 Führungszapfen
19 Längsnut
20 Führungsbohrung
21 Zapfen
22 Hubkurve
23 Nocken
24 Stift
25 Längsnut
26 Längsnut
27 Nocken
28 Schubstange
29 Schubstange
30 Schubstange
31 Nocken
32 Nocken

Claims

1. Elektrische Zahnbürste mit einem eine Drehbewegung er zeugenden Elektromotor mit einer Motorwelle, einem die Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung um wandelndes Getriebe und einer an einem Griffteil relativ zu diesem unverdrehbar zu befestigenden Aufsteckbürste, welche zum Antrieb von drehbar gelagerten Borstenträgern eine hin und her bewegliche Zahnstange hat, dadurch ge kennzeichnet, daß das Getriebe (6) in der Aufsteckbürste (2) angeordnet ist.

2. Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Getriebe (6) einen Kolben (10) mit einer Kupplung (7) hat, welche beim Aufschieben der Auf steckbürste (2) mit einem aus dem Griffteil (1) heraus führenden, von dem Elektromotor (3) in eine umlaufende Drehbewegung versetzbaren Motorwelle (4) kuppelt, daß der Kolben (10) durch eine geschlossene, umlaufende Hubkurve (11) und einen mit dieser zusammenwirkenden Führungszap fen in eine hin- und hergehende Bewegung versetzbar ist oder mittels der in ihm vorgesehenen, umlaufenden Hub kurve (11) ein in diese eingreifende und mit der Zahn stange (8) verbundenes Bauteil in eine hin- und herge hende Bewegung versetzt.

3. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben axial verschieb lich auf der Motorwelle und axial verschieblich im Ge häuse der Aufsteckbürste gelagert und seine Hubkurve zum Erzeugen einer hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens ausgebildet und daß die Zahnstange fest mit dem Kolben verbunden ist.

4. Elektrische Zahnbürste nach zumindest einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hub kurve eine auf der Außenmantelfläche des Kolbens umlau fende Führungsnut ist, in welche ein gehäusefester Füh rungszapfen greift.

5. Elektrische Zahnbürste nach zumindest einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kol ben an seiner dem Elektromotor abgewandten Seite einen Kolbenansatz mit einer zweiten Hubkurve hat, auf den ein mit der zweiten Hubkurve in Eingriff stehender Zahnstan genhalter axial verschieblich und relativ zum Gehäuse un verdrehbar angeordnet ist.

6. Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kolbenansatz einen geringeren Durchmesser als der Kolben hat.

7. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnstangenhalter in seiner Außenmantelfläche zumindest einen radialen Füh rungszapfen hat, welcher in eine in Hubrichtung verlau fende Längsnut des Gehäuses der Zahnbürste oder der Auf steckbürste greift.

8. Elektrische Zahnbürste nach zumindest einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kol ben auf der dem Elektromotor abgewandten Seite eine ko axiale Führungsbohrung aufweist, in welche die Zahnstange mit einem Zapfen ragt, daß dieser Zapfen eine zweite Hub kurve aufweist, welche mit der Führungsbohrung in Ein griff steht und daß die Zahnstange eine Verdrehsicherung aufweist.

9. Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verdrehsicherung durch einen den Kolben außerhalb der Führungsbohrung radial durchdringen den Stift gebildet ist, welcher mit seinen beiden Enden jeweils in eine gehäusefeste Längsnut greift.

10. Elektrische Zahnbürste nach zumindest einem der vor angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubkurve des Kolbens eineinhalbmal auf dem Kolben herum und dann zurück zu ihrem Ausgangspunkt führt.

11. Elektrische Zahnbürste nach zumindest einem der vor angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben unverschiebbar gelagert und eine fest mit der Zahnstange verbundene Schubstange in seine Hubkurve ein greift.

12. Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß in die Hubkurve zwei separate, jeweils mit einer Zahnstange verbundene Schubstangen eingreifen.

13. Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 11 oder 12, da durch gekennzeichnet, daß der Kolben kegelstumpfförmig ausgebildet ist.