DE20112320U1 - Electric toothbrush - Google Patents
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Description
200/01 (B.0450)200/01 (B.0450)
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mechanisch angetriebene Vorrichtung zur Reinigung der Mundhöhle, insbesondere eine elektrische Zahnbürste, genauer gesagt auf die Antriebsmittel einer solchen Vorrichtung.The present invention relates to a mechanically driven device for cleaning the oral cavity, in particular an electric toothbrush, more precisely to the drive means of such a device.
Elektrische Zahnbürsten umfassen im allgemeinen ein Handstück, in welehern die elektrischen Antriebsmittel untergebracht sind, einen Bürstenkopf und eine das Handstück mit dem Bürstenkopf verbindende Achse.Electric toothbrushes generally comprise a handle, which houses the electric drive means, a brush head and an axis connecting the handle to the brush head.
Eine gattungsgemäße elektrische Zahnbürste ist aus dem auf den Namen der Anmelderin hinterlegten Dokument EP 0 850 602 bekannt. Diese Zahnbürste umfasst im wesentlichen ein Handstück, einen Bürstenkopf, einen das Handstück mit dem Bürstenkopf verbindenden Stift und einen im Handstück angeordneten Motor, der eine Unwucht in Drehbewegung versetzt. Die Unwucht ist in der Nähe des Bürstenkopfs angeordnet und wird durch einen längsförmigen , mit der Austrittsachse des Antriebsmotors gekoppelten Stift in Drehung versetzt. Das die Antriebsmittel tragende Gehäuseteil ist über Dämpfungsmittel auf dem Handstück befestigt, um Schwingungen im Handstück zu verhindern. Bei Benutzung erzeugt die Drehbewegung der Unwucht eine Zentrifugalkraft, die im Bürstenkopf Schwingungen erzeugt, die im Handstück gedämpft werden.An electric toothbrush of this type is known from document EP 0 850 602 filed in the name of the applicant. This toothbrush essentially comprises a handle, a brush head, a pin connecting the handle to the brush head and a motor arranged in the handle which sets an unbalanced mass in rotation. The unbalanced mass is arranged near the brush head and is set in rotation by a longitudinal pin coupled to the output axis of the drive motor. The housing part carrying the drive means is attached to the handle via damping means in order to prevent vibrations in the handle. During use, the rotational movement of the unbalanced mass generates a centrifugal force which generates vibrations in the brush head which are dampened in the handle.
Eine solche oszillierende Zahnbürste erzeugt Schwingungen mit hohen Frequenzen und gewährleistet eine gründliche Reinigung der Zähne sowie gleichzeitig die Entfernung von Plaque und Zahnflecken.Such an oscillating toothbrush generates vibrations at high frequencies and ensures thorough cleaning of the teeth while simultaneously removing plaque and tooth stains.
Der Stand der Technik umfasst auch Dokumente, in welchen andere Arten zur Erzeugung von Schwingungen bei elektrischen Zahnbürsten beschrieben werden.The state of the art also includes documents describing other ways of generating vibrations in electric toothbrushes.
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Im Dokument US 5 165 131 ist eine elektrische Zahnbürste mit einem Hohlkörper beschrieben, in welchem ein Stift schwenkbar in elastischen Klemmbacken angeordnet ist, wobei das vorspringende Stiftende die Zahnbürste trägt. Die Schwingungen werden in diesem Fall durch ein längsförmiges piezoelektrisches Element erzeugt, das im Hohlkörper untergebracht und an seinem einen Ende mittels einer elastischen Kupplung mit dem Zahnbürstenstift gekoppelt ist. Der mit dem piezoelektrischen Element in Kontakt stehende Teil verhält sich wie ein an seinem einen Ende eingebauter Träger, welcher nachgibt und sich abwechselnd konvex und konkav biegt. Dieser Teil erzeugt Schwingungen in einer Ebene, welche über die genannte elastische Kupplung auf den gegenüber dem Handstück schwenkbaren Bürstenstift übertragen werden. Folglich wird die im Bürstenkopf erzeugte Schwingungsweite wesentlich gedämpft, so dass die am Bürstenkopf ankommende Schwingungsweite nicht ausreicht, um die Rückstände in der Mundhöhle zu beseitigen.Document US 5 165 131 describes an electric toothbrush with a hollow body in which a pin is pivotably arranged in elastic clamping jaws, the projecting end of the pin carrying the toothbrush. In this case, the vibrations are generated by a longitudinal piezoelectric element which is housed in the hollow body and is coupled at one end to the toothbrush pin by means of an elastic coupling. The part in contact with the piezoelectric element behaves like a support built into one end which yields and bends alternately convexly and concavely. This part generates vibrations in a plane which are transmitted via the elastic coupling to the brush pin which can pivot relative to the handle. Consequently, the amplitude of the vibration generated in the brush head is significantly dampened, so that the amplitude of the vibration arriving at the brush head is not sufficient to remove the residues in the oral cavity.
Andere Antriebsmittel werden im Dokument DE 40 02 199 beschrieben. Diese elektrische Zahnbürste umfasst im Gehäuse angeordnete, Greifmittel bildende elektromechanische Antriebsmittel. Die Zahnbürste weist einen um eine vom Gehäuse getragene Achse schwenkbaren Stift auf, wobei das Stiftende, das dem die Borsten tragenden Ende gegenüberliegt, über einen Elektromagnet in Schwingung versetzt wird. Diese Gestaltung ist insofern nicht befriedigend, als Schwingungen niedriger Frequenz in einer einzigen Ebene erzeugt werden, wobei diese Schwingungen das Loslösen der Rückstände auf und zwischen den Zähnen zwecks Zahnreinigung nicht gewährleisten.Other drive means are described in document DE 40 02 199. This electric toothbrush comprises electromechanical drive means arranged in the housing and forming gripping means. The toothbrush has a pin pivotable about an axis carried by the housing, the end of the pin opposite the end carrying the bristles being set into vibration by an electromagnet. This design is unsatisfactory in that low frequency vibrations are generated in a single plane, and these vibrations do not ensure the detachment of residues on and between the teeth for the purpose of cleaning the teeth.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die eingangs erwähnten Nachteile zu beseitigen und eine elektrische Zahnbürste zu schaffen, welche Schwingungen mit hoher Frequenz und einer Schwingungsweite mit optimalem Ausschlag in drei Dimensionen aufweist, und zwar derart, dass sie eine wirksame Reinigung der Mundhöhle gewährleisten.The object of the invention is therefore to eliminate the disadvantages mentioned at the outset and to provide an electric toothbrush which has vibrations with a high frequency and a vibration amplitude with optimal deflection in three dimensions, in such a way that they ensure effective cleaning of the oral cavity.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrische Zahnbürste mit einfachen, dauerhaft zuverlässigen Mitteln zum Antrieb der Schwingbewegung des Bürstenkopfs zu schaffen, die wenig Energie verbrauchen und zwecks Grosserienfertigung leicht industrialisierbar sind.An additional object of the invention is to provide an electric toothbrush with simple, permanently reliable means for driving the oscillating movement of the brush head, which consume little energy and are easily industrializable for large-scale production.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine elektrische Zahnbürste gelöst, bei welcher die elektrischen Betätigungsmittel zum Antrieb der die Schwingungen eines Bürstenstifts erzeugenden Antriebsmittel in einem Handstück untergebracht sind, wobei der Bürstenstift über das Handstück hinausragt und sein Stiftende einen Bürstenkopf trägt, wobei der Bürstenstift in einem hohlen, mit dem Handstück verbundenen Träger angeordnet ist und wobei die Antriebsmittel des Bürstenstifts mit einem vorbestimmten Abstand zum Bürstenkopf angeordnet sind und wobei zwischen dem Bürstenstift und dessen Träger ein Kugelgelenk angeordnet ist, dergestalt, dass die Antriebsmittel direkt auf den Bürstenstift wirken , wobei sie ihm Kräfte in zwei zueinander senkrechten Richtungen I1II aufprägen.These objects are achieved according to the invention by an electric toothbrush in which the electrical actuating means for driving the drive means generating the vibrations of a brush pin are accommodated in a handpiece, the brush pin protruding beyond the handpiece and its pin end carrying a brush head, the brush pin being arranged in a hollow carrier connected to the handpiece and the drive means of the brush pin being arranged at a predetermined distance from the brush head and a ball joint being arranged between the brush pin and its carrier in such a way that the drive means act directly on the brush pin, imparting forces to it in two mutually perpendicular directions I 1 II.
Die Antriebsmittel stehen somit direkt mit dem Bürstenstift in Verbindung und übertragen letzterem vollständig ohne Dämpfung den Wert der zweidimensionalen Schwingungsbeanspruchung , z.B. in Form eines Kreises , einer „Acht", eines Dreiecks oder jeder anderen ebenen Figur. Somit werden diese Schwingungen vom Bürstenstift aufgenommen und über das Kugelgelenk auf den Bürstenkopf übertragen. Das Kugelgelenk erfüllt drei Aufgaben : erstens die Halterung des Bürstenstifts in seinem Träger, zweitens die Gewährleistung der Schwenkbewegung des Bürstenstifts gegenüber dem Träger und drittens die Schwingungsdämpfung. Bei den Schwingungen des am Bürstenstiftende angeordneten Bürstenkopfs handelt es sich infolgedessen um oszillierendrotierende Bewegungen um den durch das Kugelgelenk gebildeten Drehpunkt.The drive means are thus directly connected to the brush pin and transmit to the latter, without any damping, the value of the two-dimensional vibration stress, e.g. in the shape of a circle, a "figure of eight", a triangle or any other flat figure. These vibrations are thus absorbed by the brush pin and transmitted to the brush head via the ball joint. The ball joint fulfils three functions: firstly, to hold the brush pin in its support, secondly, to ensure the pivoting movement of the brush pin relative to the support and thirdly, to dampen vibrations. The vibrations of the brush head arranged at the end of the brush pin are therefore oscillating-rotating movements about the pivot point formed by the ball joint.
Ein solches Kugelgelenk gewährleistet zudem die Schwenkbewegung des Bürstenkopfs entsprechend der Richtung der durch die Antriebsmittel auf den Bürstenstift aufgeprägten Kraft. Diese Gestaltung der Schwenkmittel erweist sich im Betrieb als besonders zuverlässig' da die Blockierungsgefahr geringer ist als bei einem Drehpunkt, der eine Schwenkbewegung um eine einzige Achse ermöglicht.Such a ball joint also ensures the pivoting movement of the brush head in accordance with the direction of the force exerted on the brush pin by the drive means. This design of the pivoting means proves to be particularly reliable in operation, as the risk of blockage is lower than with a pivot point that allows pivoting movement about a single axis.
Es werden somit im Bürstenkopf oszillierend-rotierende Bewegungen in zwei zueinander senkrecht gerichteten Ebenen erzeugt, d.h. dreidimensionale Schwingungen. Da die Schwenkbewegung um ein Kugelgelenk herum ausgeführt wird, ist die Bewegung des äußeren Bürstenstiftendes einer Präzession ähnlich, d.h. einer Rotationsbewegung um eine Achse, deren Ausrichtung einen Kreiskegel beschreibt, wobei die Kegelachse durch den Bürstenstift gebildet wird. Die in zwei verschiedenen Ebenen ausgeführten Bewegungen ergänzen sich und bewirken eine beachtliche Volumenausdehnung der Bürstenkopfbewegung, was eine gründlichere Reinigung eines größeren Mundhöhlenbereichs ermöglicht, gleichzeitig die Dauer des Zähneputzens verringert und das Zahnfleisch gut massiert.This creates oscillating-rotating movements in the brush head in two planes that are perpendicular to each other, i.e. three-dimensional vibrations. Since the pivoting movement is carried out around a ball joint, the movement of the outer end of the brush pin is similar to a precession, i.e. a rotational movement around an axis whose orientation describes a circular cone, with the cone axis being formed by the brush pin. The movements carried out in two different planes complement each other and cause a considerable volume expansion of the brush head movement, which enables a more thorough cleaning of a larger area of the oral cavity, at the same time reducing the time spent brushing teeth and massaging the gums well.
Das Kugelgelenk ist vorzugsweise aus elastischem Material hergestellt.The ball joint is preferably made of elastic material.
Dabei kann es sich insbesondere um ein Elastomer handeln. Dieses Material ermöglicht eine einfache Massenfertigung und gleichzeitig ein zuverlässiges Funktionieren.This can be an elastomer in particular. This material enables easy mass production while ensuring reliable functioning.
Vorteilhafterweise beträgt die im Bürstenkopf erreichte Schwingungsfrequenz mehr als 200 Hz. Versuche haben gezeigt, dass ab dieser Schwingungsfrequenz, welche einer sehr schnellen Bürstenkopfbewegung entspricht, eine sehr gründliche Reinigung der Mundhöhle gewährleistet wird, insbesondere um die Plaque zu entfernen.Advantageously, the vibration frequency achieved in the brush head is more than 200 Hz. Tests have shown that from this vibration frequency, which corresponds to a very fast brush head movement, a very thorough cleaning of the oral cavity is guaranteed, especially to remove plaque.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Kugelgelenk auf dem Bürstenstift zwischen dem Bürstenkopf und den Antriebsmitteln angeordnet.
Der Bürstenstift kann somit mit einem zweiarmigen Hebel verglichen werden, bei dem die von den Antriebsmitteln erzeugte Kraft auf das eine Ende des ersten Hebelarms wirkt und die Bürste am gegenüberliegenden Ende des zweiten Hebelarms angeordnet ist, wobei der Auflagepunkt zwischen den beiden Enden liegt.According to a first embodiment of the invention, the ball joint is arranged on the brush pin between the brush head and the drive means.
The brush pin can thus be compared to a two-armed lever in which the force generated by the drive means acts on one end of the first lever arm and the brush is arranged at the opposite end of the second lever arm, the support point being between the two ends.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die Antriebsmittel auf dem Bürstenstift zwischen dem Bürstenkopf und dem Kugelgelenk angeordnet. According to a second embodiment of the invention, the drive means are arranged on the brush pin between the brush head and the ball joint.
Bei dieser Ausführungsvariante kann der Bürstenstift mit einem einarmigen Hebel verglichen werden, wobei sich der Auflagepunkt am einen Ende befindet sowie die Last und die angewandte Kraft sich dem Stützpunkt gegenüber auf derselben Seite befinden.In this design variant, the brush pen can be compared to a one-armed lever, with the support point at one end and the load and the applied force on the same side opposite the support point.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Antriebsmittel für den Bürstenstift durch wenigstens zwei piezoelektrische Elemente gebildet.According to an advantageous embodiment of the invention, the drive means for the brush pin are formed by at least two piezoelectric elements.
Es ist freilich bekannt, dass piezoelektrische Elemente mit einem Piezokristall die Eigenschaft besitzen, ihre Abmessungen zu verändern und in einer Ebene zu schwingen, wenn sie einer sich verändernden elektrischen Spannung ausgesetzt wird, wobei das Verformungsmaß dem Wert der angelegten Spannung proportional ist. Somit bilden solche Elemente ein sehr einfaches und diskretes Mittel, den Bürstenkopf insbesondere mit hohen Frequenzen in Schwingung zu versetzen. Zur Erzeugung einer dreidimensionalen Bewegung des Bürstenkopfs werden vorteilhaft zwei piezoelektrische Elemente in der Weise angeordnet, dass ihre jeweiligen Ausdehnungsrichtungen senkrecht zueinander gerichtet sind.It is of course known that piezoelectric elements with a piezo crystal have the property of changing their dimensions and oscillating in a plane when it is subjected to a changing electrical voltage, the degree of deformation being proportional to the value of the applied voltage. Such elements therefore form a very simple and discrete means of causing the brush head to oscillate, particularly at high frequencies. To generate a three-dimensional movement of the brush head, two piezoelectric elements are advantageously arranged in such a way that their respective directions of extension are perpendicular to one another.
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Diese Ausdehnungsrichtung steht gewöhnlich senkrecht zur Hauptebene des piezoelektrischen Elements.This expansion direction is usually perpendicular to the main plane of the piezoelectric element.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Antriebsmittel für den Bürstenstift durch wenigstens zwei Elektromagnete gebildet, wobei wenigstens ein Teil des Bürstenstifts aus ferromagnetischem Material besteht.According to a further advantageous embodiment of the invention, the drive means for the brush pin are formed by at least two electromagnets, wherein at least a part of the brush pin consists of ferromagnetic material.
Wird an die Wicklungen der Erregerspulen der Elektromagnete eine Wechselspannung angelegt, weisen die Elektromagnete abwechselnd verschiedene Pole auf, so dass der Stift aus ferromagnetischem Material abwechselnd von der einen oder der anderen Spule angezogen wird. Beim Einsatz zweier Magnetfelder erzeugender Elektromagneten, deren Kräfte jeweils senkrecht zueinander ausgerichtet sind, werden ebenfalls Schwingungen in zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Ebenen bewirkt, d.h. dass im Bürstenkopf dreidimensionale, die oben erwähnten Vorteile aufweisende Schwingungen erzeugt werden.If an alternating voltage is applied to the windings of the excitation coils of the electromagnets, the electromagnets alternately have different poles, so that the pin made of ferromagnetic material is alternately attracted to one or the other coil. Using two electromagnets that generate magnetic fields, the forces of which are aligned perpendicular to each other, also produces vibrations in two planes that are aligned perpendicular to each other, i.e. three-dimensional vibrations are generated in the brush head, with the advantages mentioned above.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße elektrische Zahnbürste einen elektronischen Steuerkreis zur Betätigung der besagten Antriebsmittel auf.Advantageously, the electric toothbrush according to the invention has an electronic control circuit for actuating said drive means.
Dieser elektronische Steuerkreis kann auch einen Impulsgenerator zurThis electronic control circuit can also include a pulse generator for
Ansteuerung der piezoelektrischen Elemente aufweisen oder einen Spannungswandler, welcher die durch den Akkumulator gelieferte Gleichspannung in eine die Elektromagnete speisende Wechselspannung umwandelt.Control of the piezoelectric elements or a voltage converter which converts the direct current supplied by the accumulator into an alternating current which feeds the electromagnets.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ohne Beschränkung der Allgemeinheit im einzelnen näher beschrieben.Further features and advantages of the invention are described in more detail in the following example description with reference to the embodiments shown in the drawing, without restricting the generality.
Figur 1 zeigt eine Teilperspektive eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zahnbürste.Figure 1 shows a partial perspective of a first embodiment of a toothbrush according to the invention.
Figur 2 zeigt eine Teilperspektive einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zahnbürste.Figure 2 shows a partial perspective of a variant of the first embodiment of a toothbrush according to the invention.
Figur 3 zeigt eine Teilperspektive eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zahnbürste.Figure 3 shows a partial perspective of a second embodiment of a toothbrush according to the invention.
Figur 4 zeigt eine Teilperspektive einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zahnbürste.Figure 4 shows a partial perspective of a variant of the second embodiment of a toothbrush according to the invention.
Die erfindungsgemäße elektrische Zahnbürste umfasst ein längliches, rohrförmiges, ein Handstück bildendes Gehäuse, in dessen Innenraum ein Akkumulator, ein elektronischer Steuerstromkreis und Stromanschlüsse zur Verbindung dieser Bauteile mit Antriebsmitteln 9, 10 eines Zahnbürstenstifts 1 untergebracht sind. Die Figuren 1 bis 4 zeigen dem Handstück der Zahnbürste benachbarte Bauteile, insbesondere den Bürstenstift 1 mit seinem Träger 7, der mit nicht dargestellten, demontierbaren oder nicht demontierbaren Mitteln zur Verbindung mit dem Handstück ausgestattet ist. Ein äußeres Ende 2 des Bürstenstifts 1 trägt einen Bürstenkopf 5. Der Bürstenkopf 5 kann fest oder abnehmbar auf dem Bürstenstift 1 angeordnet sein. Der Bürstenkopf 5 ist auf seiner mit der Mundhöhle in Kontakt gelangenden Seite mit Borstenbüscheln 6 versehen. Die Borstenbüschel 6 können je nach Verwendungszweck unterschiedliche Formen und Größen aufweisen. Sie können zwecks Reinigung der Zahnzwischenräume insbesondere eine konische Form aufweisen.The electric toothbrush according to the invention comprises an elongated, tubular housing forming a handle, in the interior of which a battery, an electronic control circuit and power connections for connecting these components to drive means 9, 10 of a toothbrush stick 1 are accommodated. Figures 1 to 4 show components adjacent to the handle of the toothbrush, in particular the brush stick 1 with its carrier 7, which is equipped with removable or non-removable means (not shown) for connecting to the handpiece. An outer end 2 of the brush stick 1 carries a brush head 5. The brush head 5 can be arranged fixedly or detachably on the brush stick 1. The brush head 5 is provided with tufts of bristles 6 on its side which comes into contact with the oral cavity. The tufts of bristles 6 can have different shapes and sizes depending on the intended use. They can in particular have a conical shape for the purpose of cleaning the spaces between the teeth.
Der Bürstenstift 1 ist über ein Kugelgelenk 11 in den Träger 7 eingesetzt. Mit seinem unteren Ende ist der Träger 7 fest mit dem Handstück verbunden, während er mit seinem oberen Ende über einen elastischen Bereich 14 mit dem Bürstenkopf 5 verbunden ist. Der in Art eines Blasebalgs gestaltete elastische Bereich 14 ist vorzugsweise aus einem elastischen Material, wie z.B. einem Elastomer, hergestellt. Der elastische Bereich 14 erfüllt zwei Funktionen , nämlich zum einen die Gewährleistung der Dichtigkeit zum innenliegenden Bürstenstift 1,The brush pin 1 is inserted into the carrier 7 via a ball joint 11. The carrier 7 is firmly connected to the handpiece at its lower end, while its upper end is connected to the brush head 5 via an elastic region 14. The elastic region 14, which is designed in the manner of a bellows, is preferably made of an elastic material, such as an elastomer. The elastic region 14 fulfills two functions, namely, firstly, ensuring the tightness of the internal brush pin 1,
und zum anderen die Verhinderung der Übertragung der Schwingungen vom Bürstenkopf 5 auf den Träger 7 und von dort auf das Handstück des Geräts.and secondly, preventing the transmission of vibrations from the brush head 5 to the carrier 7 and from there to the handpiece of the device.
Die Figuren 1 und 3 zeigen eine erfindungsgemäße Zahnbürste mit Antriebsmitteln für den Bürstenstift 1, welche durch zwei oder mehrere piezoelektrische Elemente 9 gebildet werden. Jedes Piezoelement 9 weist einen Piezokristall mit zwei Elektroden 9a, 9b auf. Die Piezoelemente 9 sind in der Weise angeordnet, dass sie stets mit dem Stift 1 in Kontakt sind, insbesondere mit einem vorzugsweise starren Übertragungselement 12. Das Übertragungselement 12 besitzt eine zur Form des piezoelektrischen Elements 9 komplementäre Form, um zum letzteren eine gute Kontaktfläche zu gewährleisten. Die Stromversorgung eines Piezoelements 9 bewirkt senkrecht hierzu in diesem eine lineare Ausdehnung, welche über das Übertragungselement 12 auf den Bürstenstift 1 und die Borsten 6 übertragen wird.Figures 1 and 3 show a toothbrush according to the invention with drive means for the brush pin 1, which are formed by two or more piezoelectric elements 9. Each piezo element 9 has a piezo crystal with two electrodes 9a, 9b. The piezo elements 9 are arranged in such a way that they are always in contact with the pin 1, in particular with a preferably rigid transmission element 12. The transmission element 12 has a shape that is complementary to the shape of the piezoelectric element 9 in order to ensure a good contact surface with the latter. The power supply of a piezo element 9 causes a linear expansion in it perpendicular to this, which is transmitted via the transmission element 12 to the brush pin 1 and the bristles 6.
Gemäß den in den Figuren 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Zahnbürste zwei mit dem Übertragungselement 12 in Kontakt stehende, piezoelektrische Elemente 9 auf, die in zwei verschiedenen, zueinander senkrecht ausgerichteten Ebenen angeordnet sind. Werden"- die Piezoelemente 9 nacheinander mit Strom versorgt, wird in jedem Element eine Ausdehnung in den mit I, Il angegebenen Richtungen bewirkt, wobei die Ausdehnungen über das Übertragungselement 12 auf den Bürstenstift 1 übertragen werden. Der steife Bürstenstift 1 wird um das Kugelgelenk 11 geschwenkt und überträgt die Bewegungen auf den Bürstenkopf 5. Die piezoelektrischen Elemente 9 werden vorzugsweise über einen einen Bestandteil des elektronischen Steuerstromkreises bildenden Impulsgenerator versorgt. Folglich handelt es sich bei den im Bürstenkopf 5 erzeugten Bewegungen um dreidimensionale Schwingungen in den mit den Pfeilen A1B angezeigten Richtungen.According to the embodiments shown in Figures 1 and 3, the toothbrush has two piezoelectric elements 9 in contact with the transmission element 12, which are arranged in two different planes aligned perpendicular to each other. If the piezoelectric elements 9 are supplied with current one after the other, an expansion is caused in each element in the directions indicated by I, II, the expansions being transmitted to the brush pin 1 via the transmission element 12. The rigid brush pin 1 is pivoted about the ball joint 11 and transmits the movements to the brush head 5. The piezoelectric elements 9 are preferably supplied via a pulse generator forming part of the electronic control circuit. Consequently, the movements generated in the brush head 5 are three-dimensional vibrations in the directions indicated by the arrows A 1 B.
Die Figuren 2 und 4 zeigen andere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Antriebsmittel für den Bürstenstift 1 durch zwei mit ihren Spulen in zweiFigures 2 and 4 show other embodiments of the invention, in which the drive means for the brush pin 1 are formed by two coils arranged in two
zueinander senkrecht gerichteten Ebenen angeordneten Elektromagnete 10 gebildet sind. Der Stift 1 weist ein zylinderförmiges Teil 13 aus ferromagnetischem Material auf, wobei dessen Mitte sich im Ruhezustand auf dem virtuellen Kreuzungspunkt der Achsen der beiden Elektromagnete und dessen Außenumfang sich in einer bestimmten Entfernung von jeder Spule der beiden Elektromagnete befindet.electromagnets 10 arranged in planes perpendicular to one another. The pin 1 has a cylindrical part 13 made of ferromagnetic material, the center of which, in the rest state, is located on the virtual intersection point of the axes of the two electromagnets and the outer circumference of which is at a certain distance from each coil of the two electromagnets.
Werden die Spulen der Elektromagnete im Betrieb mit einer Wechselspannung vorbestimmter Frequenz versorgt, wird der magnetische Teil 13 des Stifts 1 vom einem oder vom anderen Elektromagneten angezogen, wobei die Polumschaltung der Elektromagnete in einen Positionswechsel umgesetzt wird, was somit die Verschiebung des Stifts 1 gegenüber seinem Kugelgelenk-Schwenklager 11 zur Folge hat. Der steife Stift 1 wird um das Gelenklager 11 verschwenkt und überträgt die Bewegung auf den Bürstenkopf 5 , welcher in den in den Figuren 2 und 4 durch Pfeile A1B angegebenen Richtungen oszilliert.If the coils of the electromagnets are supplied with an alternating voltage of a predetermined frequency during operation, the magnetic part 13 of the pin 1 is attracted to one or the other electromagnet, the pole switching of the electromagnets being converted into a change of position, which thus results in the displacement of the pin 1 relative to its ball joint pivot bearing 11. The rigid pin 1 is pivoted about the pivot bearing 11 and transmits the movement to the brush head 5, which oscillates in the directions indicated by arrows A 1 B in Figures 2 and 4.
In allen dargestellten Ausführungsvarianten wird der Bürstenkopf 5 dazu gebracht, Kreisbogen-Bewegungen in zwei verschiedenen Ebenen auszuführen. Daher wird eine erste Bewegung gemäß Pfeil A in einer ersten Ebene ausgeführt und eine zweite Bewegung gemäß Pfeil B in einer zur ersten Ebene senkrechten Ebene. Die durch den Bürstenkopf 5 abwechselnd ausgeführten Bewegungen überschreiben eine Kugel - Kalotte, deren Zentrum in Verlängerung der Längsachse des Bürstenstifts 1 liegt. Die durch den Bürstenkopf 5 aufgrund seines Antriebs in den zueinander senkrechten Richtungen I1II ausgeführte Bewegung ist folglich eine Bewegung in drei Dimensionen.In all the embodiments shown, the brush head 5 is made to perform circular arc movements in two different planes. Therefore, a first movement according to arrow A is performed in a first plane and a second movement according to arrow B in a plane perpendicular to the first plane. The movements alternately performed by the brush head 5 overwrite a spherical cap, the center of which lies in the extension of the longitudinal axis of the brush pin 1. The movement performed by the brush head 5 due to its drive in the mutually perpendicular directions I 1 II is therefore a movement in three dimensions.
Im Rahmen der Patentansprüche können auch andere Ausführungsvarianten der Erfindung vorgesehen sein. So könnten z.B. drei oder mehr piezoelektrische Elemente oder Elektromagnete eingesetzt werden, welche in mehreren verschiedenen Ebenen um den Bürstenstift 1 herum angeordnet sind, was Rotationsschwingungen des Bürstenkopfs 5 in mehreren Richtungen zur Folge haue.Other embodiments of the invention can also be provided within the scope of the patent claims. For example, three or more piezoelectric elements or electromagnets could be used, which are arranged in several different planes around the brush pin 1, which results in rotational vibrations of the brush head 5 in several directions.
Claims (8)
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Family Applications (1)
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| DE20112320U Expired - Lifetime DE20112320U1 (en) | 2000-08-03 | 2001-07-26 | Electric toothbrush |
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