DE1965389A1 - Automatische Zahnbuerste mit einem fluidbetriebenen Motor - Google Patents

Description

Dip!.-ing. F.-J. KL'PFERMANN

Patentanwalt PHN. 372 5

Anmelder: N. Y. Philips' GloeÜampeafabrieken JW/S

Akte No. PHH- 3725

voms 30« Dezember 1969

"Automati sehe Zahnbürste mit einem Fluidbetriebenen Motor"«

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Zahnbürste mit einem Fluid-betriebenen Motor zur Erzeugung (IfM" hin-und- tinr^cliendon .HcKi^ßungcn mit mirulostens uincr Kammer, die als Arbeitskammer mit einer bewegliehen Wand wirksam ist. -

Unter einem Motor zum Erzeugen hin— und hergehende¹!¹ Bewegungen und mit einer Arbeitskammer mit einer beweglichen Wand wird ,jeder Motor verstanden, bei dem sich eine

00983171015

bewegliche Wand im Betrieb bei Vergrösserung des Volumens der Arbeitskammer nach einer bestimmten Bahn bewegt und bei Verringerung des Volumens sich in der entgegengesetzten Richtung nach im wesentlichen derselben Bahn bewegt«

Aus der T". S. Patentschrift 3«213.^71 ist eine automatische Zahnbürste dieser Art bekannt, die mit einem Wasserbetriebenen Motor ausgerüstet ist. Der Apparat kann mittels eine-s Schlauches an die 'Wasserleitung angeschlosse» werden; die ?um Bürsten erforderliche Energie wird durch das unter Druck stehende Wasser des Wasserleitungsnetzes geliefert. Der Motor umfasst einen Fluidoszillator vom Typ₉ bei dom ein Fluidstrom vorn oinon Zustand in den anderen geschal tet werden Kann, unter ausschliesslieh der Einwirkung des Fluids selbst. Der Fluidoszillator ist mit zwei Ausgangskanälen versehen, von denen der eine an die Arbeitskammer angeschlossen ist und der andere zur Ab füll rungs öf fnung des Motors führt. Das Hin- und herschalten des Fluidstromes erfolgt mit Hilfe zweier Regelstrahlen, die über je einen Rückkopplungskanal mit einem bestimmten Fluidwiderstandsw-ert und einer bestimmten Fluidkapazität vom Hauptstrom in den Ausgangskanälen angezapft werden. Die Frequenz des Oszillators ist · von seiner Geometrie und dem Druck und der Dichtigkeit des zugeführten Fluids abhängig.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten automatischen Zahnbürste ist, dass der Fluidoszillator eine hohe » Frequenz aufweisen wird. Dies geht daraus hervor, dass die Frequenz des Oszillators durch die Geschwindigkeit, mit der

/0098 3 1 /101 5

.BAD ORIGINAL.

sich das Fiuidsignal im Rückkopplungskanal Fortpflanzt, bestimmt wird, welche Geschwindigkeit in erster Annäherung der Schallgeschwindigkeit im betreffenden Fluid, in diesem Fall Vasser_s entspricht. Der Arbeitskammer werden daher kurzzeitige Durckimpulse ,zugeführt werden, während..welcher kurzen Zeit nur geringe Mengen Wasser in die Arbeitskammer hineinfliesson worden können.

Die KrräiHlunfv bovwoökt, dioson Nachtoil zu vormei-. den und wird dadurch g^konnzciolinct., dass sich in dom Toil der Strecke durch den Fluid-betriebonen Motor des Fluids von einer- Fluid zuführung;*« rfnunft über dlo Arbeitskammer nach einer Fluidabführungsöffnung, übor die im Kotrieb dos Fluidbetriebenen Motors das Fluid immer in im wesentlichen derselben Richtung flieset, mindo^tons ein Primäres Toi' befindet, das unter dem EinfRi*-;- fine;- durch die Verschiebungen der beweglichen Vanct df»r ArI ο i ^! «kammer steuerbaren bistabilen Schalters abschl io.-^b-n :.^t. ·

Unter einem primären Tor wird jedes Tor λ erstanden, das in dem ob^ngennmui'-n Toi I der Strecke dc».^, \\±e man sagen könnt o, Haupt stromo- «i·-^ J'lu ι ds durch den.Motor liegt.

i'ntpr einem durch «lio Verschiebungen der beweglichen Wand jio.r Arbeitskaniimn steuerbaren- bistabilen Schalter wird t>ine· A'orrichtung vfrstandwT, deren Eingangssignal die Lage der beweglichen hand der Arbeitskammer oder eine andere damit tn Zusammenhang gebrachte Lage ist, und mit einem oder mehreren Ausgimg^^igTml en, dies nur zwei Verte aufweisen können, die den logischen Verxen 0 oder 1 ent-

0Q983 1 / 1 01 5

^BAo

sprechen, wobei die Vorrichtung weiter die Eigenschaft aufweist, dass das Schalten ausschliesslieh entweder bei Über- schreitung einer "hohen" Grenze oder bei Unterschreitung einer "niedrigen" Grenze durch das Eingangssignal erfolgt, wobei ein Schalten beim Überschreiten der "hohen" Grenze stattfindet, wenn der Schalter zuvor infolge einer Unterschreitung der "niedrigen" Grenze geschaltet hat, und umgekehrt, dass das Schalten bei Unterschreitungen der "niedrig gen" Grenze nur stattfindet, wenn der Schalter zuvor infolge einer Überschreitung.der "hohen" Grenze geschaltet hat.

Die Zufügung der Adjektive "hoch" oder "niedrig" zu einer.der* Grenzen ist willkürlich.

Eine einfache Konstruktion ist für automatische Zahnbürsten von grosser Bedeutung, da es sich um in Massenfertigung hergestellte Artikel handelt, bei denen bekanntlich die Verwendbarkeit eines Teils in wesentlichem Masse von seinen Selbstkosten bestimmt wird. Das bedeutet, dass deri-¹ Fluid-betri ebene Motor pim-r einfachen Konstruktion sein muss. Ein niedriger kostender Preis lässt sich-bei einer Au.·-führungsform dor Erfindung erreichen, die dadurch gekennzeiclinet ist, dass der bistabile Schalter des Fluid-betriebener Motors ein mechanischer Schalter ist.

Unter einem durch die Bewegungen der beweglichen Wand der Arbeitskammer des Fluid-betriebenen Motors steuerbaren bistabilen mechanischen- Schalter wird eine Vorrichtung * der obenbeschriebenen Art verstanden, die ausschliesslich mechanische Energie verbraucht und mindestens ein Energie-

009831/1015

_BÄD ORIGINAL

/ν-: ' - ; - 1:06538.9;

speicherelement enthält« Das Energiespeieherelement gibt im richtigen Augenblick zur Veränderung des Zustandes des mechanischen Schalters seine Energie ab. . ·

Für ein befriedigendes Funktionieren einer automatischen Zahnbürste ist eine Frequenz der Hin·*· UBd hergehenden Bewegungen der eigentlichen Bürste von einigen zehn Hz erforderlich. Die Teile des mechanischen lÖistabilen Schalters müssen also eine geringe Masse aufweisen, und weiter muss der Schalter der Anforderung eines niedrigen kostenden Preises gerecht werden.

Die obenstehenden Anforderungen lassen sieh durch eine Ausfünrungsforra erfüllen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der bistabile mechanische Schalter eine im wesentlichen stabförmige Feder enthält, die eine ausgeknickte Form hat und wobei ein Teil der Feder mit Mitteln zum Offnen und Schliessen mindestens eines Tores zusairanenar-beitet_s und wobei ein anderer Teil mit der beweglichen Wand der Arbeitskammer bzw. den beweglichen Wänden der Arbeitskainmem gekuppelt ist.

Um einer stabförmigen Feder eine ausgeknickte Form zu erteilen müssen zwei Punkte der Feder aufeinander zu gebracht werden, so dass der Abstand zwischen den zwei Punkten kleiner wird als in dem nicht ausgeknickten Zustand der Feder. Es ist daher notwendig, auf die genannten Punkte der Feder Kräfte in Richtung Ihrer Verbindungslinie auszuüben. Ζ;..-".

Eine Ausführungsform, mit der erzielt wird, dass

009831/1015

unerwünschte Reibungskräfte im Motor infolge dieser Kräfte vermieden werden, wird dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Knickkräfte der Feder nahezu ausschliesslich durch Teile des bistabilen Schalters selbst und/oder feste Teile der automatischen Zahnbürste aufgenommen werden.

In manchen Fällen empfiehlt sich eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, dass Mittel vorhanden sind zum Einstellen des Ausmasses des Durchknickens der Feder.

Bei dieser letzten Ausführungsform ist die Frequenz und/oder das Moment des Fluid-betriebenen Motors ein- , stellbar, weil eine Änderung des Ausmasses des Durchknickens eine Änderung der Charakteristik der Feder bewerkstelligt«

Eine weitere Ausführungsform vereint einen einfachen Aufbau des Fluid-betriebenen Motors mit einer verhältnismässig hohen zu erzeugenden Leistung und wird dadurch gekennzeichnet , dass der Motor zwei fluchtende Arbeitskammern aufweist, deren bewegliche Wände durch die Enden eines einfachen doppeltwirkenden Kolbens gebildet werden, und dass der Motor weiter einen einfachen doppeltwirkenden Schieber enthält um für jede der Arbeitskammern ein primäres Tor ±n der Fluidzuführungsstrecke und ein primäres Tor in der Fluidabführungsstrecke zu öffnen und zu schliessen.

Insbesondere im Hinblick auf eine für ein Massenerzeugnis wie die einschlägige automatische Zahnbürste er— forderliche billige Herstellung in Massenfertigung ist eine Ausführungsform von Bedeutung, die dadurch gekennzeichnet wird, dass die Kammern und Kanäle des Fluidbetriebenen Motors in einer Anzahl aufeinander gestapelter untereinander

■ .' ■ i$ *

009831/1015

BAD

Örtlich miteinander* in Pluidverbindung stehender aus für Fluid undurchdringlichem Stoff hergestellter Teile mit einer im wesentlichen Selbstlösenden Form vorgesehen sind. Die unterschiedlichen Teile der automatischen Zahnbürste können auf diese Weise aus Kunststoff und durch ein Spritzgussverfahren hergestellt und weiter leicht zusammengebaui; werden«

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen ·

Fig. 1 eine Ansicht von unten und "teilweise ein Schnitt gemSss der Linie X-X einer erfindungsgemässen automatischen Zahnbürste mit einem Wasser-betriebenen Motor mit einem doppeltwirkenden Kolben und einem doppeltwirkenden Schieber,

Fig« 2 eine Seitenansicht der Zahnbürste nach Fig. 1,

Fig. 3 eine* Übersicht der Teile der Zahnbürste nach den Fig. 1 und 2 in ihrer richtigen Lage untereinander.

In den Figuren sind dieselben Bezugsziffern verwendet. Die zwei Arbeitskammern des dargestellten Wasserbetriebenen Motors sind durch T und 2 bezeichnet. Die beiden Arbeitskammern haben je eine bewegliche Wand, die mit 3 bzw. k angedeutet ist. Das Wasser, das beispielsweise dem Wasserleitungsnetz entnommen werden kann, und das den Motor antreibt , wird über eine Wasserzuführungsöffnung 5 zugeführt und über eine Wasserabführungsöffnung ό abgeführt, welche Offnungen sich in den Schlauchstutzen 7 bzw. 8 befinden.

009831/1015

In dem Teil der Strecke des Wassers durch den Motor von der Zuführungsöffnung 5 über die Arbeitskammer 1 zur Abführungsöffnung 6, über die das Wasser im Betrieb des Motors immer in im wesentlichen derselben Richtung fliesst, befinden sich zwei abschliessbare primäre Tore, die durch 9 bzw. 10 angedeutet sind; 9'gilt das Einlasstor und . 10 ist das Auslasstor."Für die Arbeitskammer 2 sind ein Einlasstor 11 und ein Auslasstor 12 vorhanden.

Die beiden Einlass- und Auslasstore sind unter dem Einfluss eines durch die Verschiebungen der beweglichen Wände 3 und 4 steuerbaren bistabilen Schalters und zwar eines me-P chanischen Schalters abschliessbar. Dieser enthält die im wesentlichen Stabförmige Feder 13» die weiter durch ihre geringe Dicke als- Blattfedor bezeichnet wird. Der Teil 1.4 der Blattfeder arbeitet mit dem doppeltwirkenden Schieber 15 zusammen, der zum öffnen und Schliessen der Tore 9» 10, 11 und 12 dient, -während der Teil 16 mit den beweglichen Wänden 3 und k der Arbeitskammer gekuppelt ist, welche beweglichen Wände einen Teil des doppeltwirkenden Kolbens 17 bilden·

Die axialen Knickkräfte der Blattfeder 13 werden durch den Stift 18 und den.Block T9 in dem Einkerbungen vorgesehen sind aufgenommen, so dass die Blattfeder nahezu reibungslos von der einen Seite nach der anderen Seite ausknicken kann.

Der Block 19 ist verschiebbar angeordnet, damit eine Einstellung des Ausmasses des Durchknickens der Feder 13 ermöglicht wird. -Das-. Verschieben des Blocks 19 erfolgt

1/101 5

BAD ORIGINAL

mit Hilfe der Schraube 20 in der Platte 21,

Der Wasser-betriehene Motor ist als Ganzes im Griff 22 der Zahnbürste angeordnet, die Kammern und die Kanäle sind, in einer Anzahl aufeinandergestapelter untereinander örtlich. miteinander in Vasserverbindung stehender und aus für Wasser undurchdringlichem Stoff hergestellter Teile 23-2S₉ die alle. eine selbstlösende Form aufweisen, angeordnet. Die Befestigung dieser Teile untereinander kann auf eine der bekannten Weisen erfolgen: in der Zeichnung ist in bezug darauf nichts dargestellt.

Die eigentliche Bürste 29 ist auf dem Ende der in dem mit dem Teil 26 ein Ganzes bildenden Teil 30 gelagerten Antriebsachse 31 befestigt. Der Antrieb der Bürste 2°. durch den doppeltwirkenden Kolben 17 erfolgt über einen Kurbel— Schlitzmechanismus, der aus dem Schlitz 32 im doppeltwirkenden Kolben 1? und dem auf der Sehe-ibe .33 befestigten Kurbelstift 3k besteht.

Die Wirkungsweise der dargestellten automatischen Zahnbürste ist folgende: in der in Fig« 1 dargestellten Lage des Wasser-betriebenen Motors sind die Tore 9 und 12 geschlossen und die Tore 10 und 11 geöffnet« Die Arbeitskammer 2 steht also mit der Wa sserzuführungsöffnung 5 und die Arbeitskammer 1 steht mit der Wasserabführungsöffnung 6 in Verbindung. Der doppeltwirkende Kolben 17 erfährt somit eine nach rechts gerichtete Kraft und wird dadurch entgegen der durch die Blattfeder 13 darauf ausgeübten Kraft nach rechts bewegt werden. Die Blattfeder 13 wird dadurch gespannt und

009831/1015

gerät unmittelbar bevor der doppeltwirkende Kolben seine ausserst rechte Stellung erreicht, in ein labiles Gleichgewicht, ifflei weitergehender Bewegung des doppeltwirkenden Kolbens knickt die Blattfeder sehr schnell von der einen Seite nach der anderen Seite um, wobei sie ihre gespeicherte Energie wenigstens teilweise zum Verschieben des doppeltwirkenden Kolbens 15 von rechts nach links benutzt, wodurch die Arbeitskammer 1 von der Wasserabfuhr abgeschlossen und an die Wasserzufuhr angeschlossen wird, und die Arbeitskammer 2 an die Wasserabfuhr angeschlossen und von der Wasserzufuhr abgeschlossen wird. Der weitere Verlauf der Bewegungen dürfte einleuchtend sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE t ·

   1, Automatische Zahnbürste mit einem Fluid-betrie-

   benen Motor zum Erzeugen hin- und hergehender Bewegungen mit mindestens - einer Kammer, die als Arbeitskammer mit einer beweglichen Wand wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Teil der Strecke durch den Fluidbetriebenen Motor des Fluids von einer Fluidzuführungsöffnung über die Arbeitskammer nach einer Fluidabführungsöffnung, über die im Betrieb des Fluid-betriebenen Motors das Fluid immer in im wesentlichen derselben Richtung fliesst, mindestens ein primäres Tor befindet, das unter dem Einfluss eines durch die Verschiebungen der beweglichen Wand der Arbeitskammer steuerbaren bistabilen Schalters abschliessbar ist.

   2. Automatische Zahnbürste nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, dass der bistabile Schalter ein mechanischer Schalter ist. -

   009831/1015

   3. Automatische Zahnbürste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bistabile mechanische Schalter eine im vesentliehen stabförmige Feder enthält, die eine ausgeknickte Form hat und wobei ein Teil der Feder mit Mitteln zum Offnen und Schliessen mindestens eines primären Tores zusammenarbeitet, und wobei ein anderer Teil mit der beweglichen Wand der Arbeitskammer bzw. den bewegliehen Wänden der Ai'beitskammern gekuppelt ist.

   h. Automatische Zahnbürste nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, dass die axialen Knickkräfte der Feder nahezu ausschliesslich durch Teile des bistabilen mechanischen Schalters und/oder feste Teile der automatischen Zahnbürste aufgenommen werden.

   5« Automatische Zahnbürste nach Anspruch 3 oder 4,

   ■dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind zum Einstellen des Ausmasses des Durehknickeiis der stabförmigen Feder .

   6. Automatische Zahnbürste nach einem der vorste- '*'''"

   henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor zwei fluchtende Arbeitskammern enthält, deren bewegliche Wände durch die Enden eines einfachen doppeltwirkenden Kolbens gebildet werden, und dass der Motor weiter einen einfachen doppeltwirkenden Schieber enthält um für jede der Arbeitskammern ein primäres Tor in der Fluidzufuhrungsstrecke und ein primäres Tor in der Fluidabführungsstrecke zu öffnen und zu schliessen.
   7· Automatische Zahnbürste nach einem der vorste-

   009831/1015

   henden Ansprüche_r dadurch, gekennzeichnet ■-₉ dass die Kammern und Kanäle des Fluid-tetriebenen Motors in einer Anzahl aufeinander gestapelter untereinander Örtlich miteinander in Fluidverbxndung stehender aus für Fluid undurchdringlichem Stoff hergestellter. Teile mit einer im wesentlichen selbstlösenden Form angeordnet sind.

   ■ ■ -■ 0098317 1015

   BAD ORIGINAL