×
10.05.2015
216.013.49ed

МЕХАНИЧЕСКАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ С ДВИГАТЕЛЕМ И ЭКСЦЕНТРИКОМ ДЛЯ РЕЗОНАНСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть

Правообладатели

№ охранного документа
0002550432
Дата охранного документа
10.05.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к области гигиены, предназначено для чистки зубов и характеризует электрическую зубную щетку. Электрическая зубная щетка содержит узел привода, эксцентриковый элемент, пружинный узел, головку зубной щетки со щетиной, вал головки зубной щетки. Узел привода содержит батарею и электродвигатель постоянного тока, имеющий корпус двигателя с вращающимся выходным валом двигателя, отходящим от его задней торцевой поверхности. Эксцентриковый элемент установлен на выходном валу двигателя или соединен с ним с помощью другого элемента и вращается вместе с ним. Пружинный узел содержит пружинный элемент, характеризующийся жесткостью на кручение, в результате чего возникает резонансная частота вращающейся системы, которая ниже, чем резонансная частота вращающейся системы, определяемая жесткостью на изгиб. Передняя торцевая поверхность корпуса двигателя прикреплена к проксимальному концу пружинного узла, выполненного с возможностью свободного перемещения, а другой конец пружинного узла находится в зафиксированном положении, так что двигатель совершает колебания вместе с пружинным элементом. Вал головки зубной щетки прикреплен к пружинному узлу и отходит от него дистально. Головка зубной щетки со щетиной прикреплена к валу головки зубной щетки, где в процессе вращения эксцентрика на выбранной частоте создается колебательное движение пружинного элемента, в результате чего вал головки зубной щетки и головка зубной щетки совершают колебания вместе с ним. Изобретение позволяет расширить арсенал технических средств, обеспечивающих использование электродвигателя постоянного тока для механического возбуждения пружинного узла в его резонансном режиме и не имеющих проблем, связанных с применением электромагнитной муфты, таких как недостаточный пусковой крутящий момент и перерегулирование. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Настоящее изобретение относится в целом к резонансно-приводным электрическим зубным щеткам, более конкретно касается к кинематической цепи, которая содержит электродвигатель постоянного тока для такой электрической зубной щетки.

В некоторых электрических зубных щетках для того, чтобы создать колебательные движения головки зубной щетки применяется синусоидальный приводной пружинный узел, что позволяет эффективно чистить зубы пользователя. Однако такая кинематическая цепь требует специальных статоров, работающих в ответ на синусоидальный сигнал, создавая вибрацию магнитного поля, что приводит в действие пружинный узел. Также в такой системе необходимы относительно дорогие электронные схемы.

Использование электродвигателя постоянного тока для приведения в действие резонансной электрической зубной щетки является менее дорогой альтернативой. Преимуществом кинематической цепи электродвигателя постоянного тока является ее простота, а также низкая стоимость. Типичный электродвигатель постоянного тока создает круговое движение, но в альтернативной линии развития электрических зубных щеток с приводом от электродвигателя постоянного тока расположение пружинного узла используется для создания колебательного движения вместо кругового. Как известно, колебательное движение в выбранных диапазонах частот и амплитуд обеспечивает эффективную очистку.

В одном определенном варианте электродвигатель постоянного тока с эксцентриком используется для механического возбуждения пружинного узла в режиме кручения, создавая требуемые резонансные колебательные движения. Однако эти конкретные системы приводятся в движение с помощью гибкой муфты, которая колеблется вместе с пружинным элементом. Гибкая муфта может быть ненадежной. Дополнительно, в таких системах эксцентрик установлен так, чтобы вращаться во втулке, что приводит к износу интерфейса эксцентрика/втулки, и является источником нежелательных шумов.

Таким образом, желательно иметь надежную, простую систему, в которой используется электродвигатель постоянного тока для механического возбуждения пружинного узла в его резонансном режиме, с минимальным количеством деталей, в то же время не имеющую проблем, обычно связанных с электромагнитной муфтой, таких как недостаточный пусковой крутящий момент и перерегулирование, которые возникают когда останавливается щетка, в результате чего двигатель работает на более высоких оборотах, чем требуется.

Таким образом, электрическая зубная щетка содержит узел привода, содержащий батарею и электродвигатель постоянного тока, при этом электродвигатель постоянного тока имеет вращающийся выходной вал двигателя, отходящий от одного его конца; эксцентриковый элемент, закрепленный на выходном валу двигателя или соединенный с ним другим элементом и вращающийся вместе с ним; пружинный узел, который содержит пружинный элемент, характеризующийся жесткостью на кручение, в результате чего резонансная частота ротационной (вращающейся) системы ниже, чем резонансная частота ротационной системы, зависящая от жесткости на изгиб, при этом двигатель закреплен на проксимальном конце пружинного узла, который имеет возможность свободно перемещаться, при этом другой конец пружинного узла зафиксирован; вал головки зубной щетки, который закреплен на пружинном узле и отходит от него дистально; и головку зубной щетки, с щетинками, прикрепленную к валу головки зубной щетки, при этом во время работы вращение эксцентрика на выбранной частоте возбуждает в пружинном элементе колебательные движения, в результате чего вал головки зубной щетки и головка зубной щетки колеблются вместе с ним.

Фиг. 1 - разнесенный вид всей зубной щетки, содержащей описанную кинематическую цепь.

Фиг. 2 - разнесенный вид части зубной щетки по Фиг. 1.

Фиг. 3 - вертикальный вид сбоку структуры зубной щетки по Фиг. 1.

Фиг. 4 - вертикальный вид задней части зубной щетки по Фиг. 3.

Согласно настоящему изобретению предлагается кинематическая цепь для резонансных электрических зубных щеток на основе электродвигателя постоянного тока для передачи на узел головки зубной щетки колебательных движений вокруг оси узла головки зубной щетки. Описанная кинематическая цепь узла создает механическую силу, достаточную для возбуждения пружинного узла в нужном резонансном режиме, который, в свою очередь, вызывает требуемые колебательные движения узла головки зубной щетки части зубной щетки. По существу, частота колебаний находится в пределах 100-300 Гц, а амплитуда колебаний - в пределах 6°-14°.

Как показано на чертежах, зубная щетка 10 содержит двигатель 12 постоянного тока, питающийся от батареи 15. В показанном варианте осуществления электродвигатель постоянного тока является высокооборотным (10К - 20К оборотов в минуту или приблизительно 160 - 320 оборотов в секунду) и с низким крутящим моментом, в диапазоне 0,2 мНм - 1 мНм (миллиньютон-метр), хотя этот диапазон может меняться.

Двигатель 12 содержит вращающийся выходной вал 16 двигателя, который выходит из задней части 17 двигателя, в направлении задней части ручки 14. К выходному валу 16 неподвижно прикреплен эксцентрик 20, который в показанном варианте осуществления имеет форму диска, хотя могут использоваться и другие формы. Эксцентрик 20 определяется своей массой и эксцентриситетом, которым является расстояние от центра масс эксцентрика до оси вращения выходного вала 16 двигателя. Масса эксцентрика 20 в показанном варианте осуществления находится в диапазоне 0,5-5 грамм, в то время как диапазон эксцентриситета составляет 0,02-5 миллиметров.

Электродвигатель 12 постоянного тока присоединен к свободному концу пружинного узла, который в целом показан позицией 24. Пружинный узел 24 содержит элемент 26 задней пружинной втулки, передний пружинный монтажный элемент 28 и две пластинчатые пружины 30 и 32, соединенные между элементом пружинной втулки и пружинным монтажным элементом так, что образуют V-образный пружинный элемент 41. Элемент 26 пружинной втулки свободно перемещается в процессе работы зубной щетки, в то время как пружинный монтажный элемент 28 зафиксирован в положении по отношению к поверхности, такой как корпус или ручка зубной щетки. Элемент 26 пружинной втулки и пружинный монтажный элемент 28 выполнены из пластмассы, но могут быть отлиты под давлением из металла также. Элемент пружинной втулки имеет симметричную, но неправильную форму, как более подробно показано на Фиг. 3, хотя точная его форма не существенна. Элемент пружинной втулки соединяется с электродвигателем постоянного тока проксимальным концом V-образной пружины 41. Элемент пружинной втулки имеет ширину приблизительно 15 мм в своем самом широком месте, высоту приблизительно 15 мм и толщину 8 мм. Как указано выше, электродвигатель постоянного тока прикреплен к задней поверхности 36 элемента пружинной втулки и таким образом перемещается вместе с ней. Момент инерции массы, движущейся возвратно-поступательно, которая включает электродвигатель 12 постоянного тока, эксцентрик 20 и элемент 26 пружинной втулки, составляет от 250 до 500 г×мм2.

Как показано на чертежах, передний пружинный монтажный элемент имеет круглую форму, примерно 25 мм в диаметре, с вырезанной частью 39 в его нижней части. В показанном варианте осуществления пружинный монтажный элемент имеет толщину приблизительно 3 мм. Также, специальная форма переднего пружинного монтажного элемента несущественна. Важно, чтобы передний пружинный монтажный элемент обеспечивал неподвижное соединение либо с ручкой либо с внутренним элементом корпуса.

Две пластинчатые пружины 30 и 32, которые содержат V-образный пружинный элемент 41, являются идентичными стальными пружинами, примерно 10-30 мм длиной, 2-15 мм шириной, предпочтительно приблизительно 5 мм, и толщиной 0,2 мм - 1,0 мм, предпочтительно приблизительно 0,5 мм. В показанном варианте осуществления угол между двумя пластинчатыми пружинами 30 и 32 составляет порядка 45-100°, предпочтительно приблизительно 70°. Как показано на чертежах две пластинчатые пружины 30, 32 расположены так, чтобы раскрываться в том же направлении, в котором щетинки отходят от пластины с щетинками, и отдалены друг от друга примерно на 5 мм вдоль их нижних краев. Жесткость пружины при кручении двух пластинчатых пружин составляет от 0,5 до 2,0 Nm/радиус. Резонансная частота торсионного режима кинематической цепи является функцией момента инерции массы и жесткости пружины.

Вал 38 головки зубной щетки проходит за элемент 26 пружинной втулки через пружинный монтажный элемент 28 и дальше пружинного монтажного элемента примерно на 75 мм. Вал 38 головки зубной щетки прикреплен к элементу пружинной втулки и к пружинному монтажному элементу и находится на расстоянии от оси вращения выходного вала 16. Это расстояние, именуемое плечом 43 силы, в показанном варианте осуществления составляет примерно 6 мм, но может варьироваться от 1 до 15 мм. Чем больше плечо силы, тем больший крутящий момент возникает при вращении эксцентриковой массы. Обычный узел 42 головки зубной щетки с комплектом щетинок 44 на его дистальном конце выполнен с возможностью его замены на вале 38 головки зубной щетки.

Важным признаком V-образного пружинного элемента 41 является то, что он существенно жестче на изгиб, чем на кручение. Большая жесткость на изгиб, возбуждает резонансную частоту, превышающую требуемую рабочую частоту по меньшей мере на 50 Гц. Таким образом, возникают крутильные колебания (в результате колебательного перемещения узла головки зубной щетки), в то время как изгибные колебания (движения из стороны в сторону или вверх-вниз) во время работы зубной щетки не возникают. Это предотвращает раскачивание элемента 26 пружинной втулки и двигателя 12 во время работы, при этом допускаются колебания двигателя, в результате узел головки зубной щетки и щетина колеблются необходимым для чистки зубов образом, с частотой и амплитудой, указанными выше. В дополнение к использованию V-образной пружины для возбуждения изгибных колебаний, частота которых выше желаемой частоты крутильных колебаний, можно использовать опорные втулки и/или подшипники, чтобы увеличить жесткость в нужном направлении.

Электрические провода 50 и 52 от батареи 15 подсоединены к пластинчатым пружинам 30 и 32 в точке, в которой они закреплены в пружинном монтажном элементе 28. Так как пружинный монтажный элемент закреплен, в этой же точке закреплены дистальные концы пластинчатых пружин. Пластинчатые пружины крепятся к положительной и отрицательной клеммам на электродвигателе постоянного тока, завершая электрическую цепь. Пластинчатые пружины спроектированы так, чтобы выдерживать усталостные напряжения и, следовательно, могут сохранять работоспособность в условиях применяемых частоты и амплитуды. За счет подсоединения проводов к фиксированным концам пластинчатых пружин и завершения электрического соединения с двигателем через пластинчатые пружины устраняется любая проблема с проводами или связанная с разрушением микропроволочного вывода из-за перемещения пластинчатых пружин во время нормальной работы с частотой и амплитудой, указанными выше.

На Фиг. 3 показан вид с проксимального конца зубной щетки противоположного щетине на головке зубной щетки. В частности, показаны выходной вал 16 двигателя, вал 38 головки зубной щетки и направление вращения выходного вала 16 двигателя. Плечо 43 силы, как указано выше, является расстоянием между валом 38 головки зубной щетки и выходным валом 16 двигателя. В процессе работы посредством вращения эксцентрика 20 создается сила. Так как элемент пружинной втулки не зафиксирован, двигатель 12 колеблется с пружиной 41 и, следовательно, является частью движущейся вращающейся массы, то есть вращательной, системы, которая содержит V-образную пружину, элемент пружинной втулки, двигатель и эксцентрик. При нужной частоте, близкой к резонансной частоте вращательной системы, сила, создаваемая вращающимся эксцентриком, вызывает резонансные крутильные колебания в V-образной пружине 41, что создает желательные колебательные движения головки зубной щетки. В показанном варианте осуществления частота и амплитуда находятся в пределах, указанных выше, но предпочтительно примерно 260 Гц и 10° соответственно.

В процессе работы в настоящем механизме элемент V-образной пружины 41 выполняет три функции. Он помогает сдерживать, то есть ограничивает, движение вала 38 головки зубной щетки до желаемых колебательных движений, потому что две пластинчатые пружины более гибкие на кручение, чем на изгиб; он помогает в создании резонансной частоты вращательной системы; и он обеспечивает надежное электрическое соединение батареи с двигателем.

Таким образом, выше была показана механическая кинематическая цепь для электрической зубной щетки, которая использует двигатель постоянного тока и эксцентрик для возбуждения пружинного узла с резонансной частотой системы или с частотой, близкой к резонансной частоте. Эффективное движение щетинок осуществляется относительно простым и недорогим приводом, содержащим относительно небольшое количество отдельных деталей.

Несмотря на то, что предпочтительный вариант изобретения был описан только в качестве иллюстрации, следует понимать, что, не отступая от сути изобретения, могут быть внесены различные изменения, дополнения и замены, которые определяются нижеследующей формулой изобретения.


МЕХАНИЧЕСКАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ С ДВИГАТЕЛЕМ И ЭКСЦЕНТРИКОМ ДЛЯ РЕЗОНАНСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ
МЕХАНИЧЕСКАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ С ДВИГАТЕЛЕМ И ЭКСЦЕНТРИКОМ ДЛЯ РЕЗОНАНСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ
МЕХАНИЧЕСКАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ С ДВИГАТЕЛЕМ И ЭКСЦЕНТРИКОМ ДЛЯ РЕЗОНАНСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ
МЕХАНИЧЕСКАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ С ДВИГАТЕЛЕМ И ЭКСЦЕНТРИКОМ ДЛЯ РЕЗОНАНСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-7 из 7.
10.08.2013
№216.012.5bc8

Устройство стыковки головки щетки и ручки для электрической зубной щетки

Изобретение относится к области гигиены полости рта и может быть использовано для чистки зубов. Устройство стыковки головки щетки и ручки для электрической зубной щетки (10) содержит узел (20) головки щетки, приводной вал (14), соединительный элемент (22) и пружинный элемент (34). Узел (20)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489117
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.06.2014
№216.012.d14b

Устройство для подачи жидкости в газовый поток для создания капелек в очистителе зубов

Изобретение относится к медицине и может быть использоваться для очистки зубов с помощью капелек жидкости. Устройство содержит корпус, источник сжатого газа и резервуар для жидкости. Корпус включает в себя узел сопла с каналом, через который направляется газовый поток, и одно или более выходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519350
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.10.2014
№216.013.0030

Механизм управления с помощью одного действия для устройства для очистки полости рта, использующего сжатый газ

Изобретение относится к устройствам для очистки полости рта, а именно к исполнительным устройствам для высвобождения выбросов сжатого газа. Механизм для управляемого высвобождения выбросов сжатого газа из его источника содержит полый внутренний клапанный элемент (44), имеющий задний концевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531440
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.05.2015
№216.013.49ec

Направляющий узел наконечника для прибора для чистки зубов с помощью жидкокапельного аэрозоля

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для чистки зубов с помощью жидкокапельного аэрозоля, в частности для аккуратной очистки межзубных промежутков. Направляющий элемент для прибора для очистки зубов с помощью жидкокапельного аэрозоля содержит базовую часть для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550431
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.05.2015
№216.013.49ee

Механически приводимая в действие резонансная приводная цепь для электрической зубной щетки

Изобретение относится к области медицинской техники, предназначено для чистки зубов и характеризует электрическую зубную щетку. Электрическая зубная щетка содержит приводной узел, пружинный узел, узел головки зубной щетки, элемент вала головки зубной щетки. Приводной узел включает батарею и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550433
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.05.2015
№216.013.49ef

Зубная щетка резонансного принципа действия с механическим приводом

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к области гигиены, и предназначено для чистки зубов. Зубная щетка с приводом содержит ручку, рабочий узел с головкой щетки на его конце и узел привода для приведения рабочего узла. Узел привода для приведения рабочего узла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550434
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.07.2015
№216.013.63f3

Устройство для очистки полости рта, использующее распыленную жидкость

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для очистки полости рта распыленной жидкостью. Устройство для очистки полости рта, использующее капли жидкости, содержит смесительную камеру и исполнительный блок. Исполнительный блок включает в себя полый корпус с поршнем и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557134
Дата охранного документа: 20.07.2015
Показаны записи 1-10 из 1 330.
10.01.2013
№216.012.1713

Устройство и способ для получения напитка

Изобретение относится к области приготовления напитков. Устройство для получения напитка, например молока, посредством смешивания порошкообразной смеси с жидкостью, предпочтительно с водой, содержит средство приготовления концентрата напитка, содержащее узел смешивания для смешивания количества...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471399
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1714

Подставка для поддержания чашки и кофе-машина или подобное ей устройство, содержащее упомянутую подставку

Изобретение относится к области бытовой техники. Машина для приготовления напитков содержит, по меньшей мере, разливающий наконечник и подставку для емкости, принимающей напиток, такой как чашка или тому подобное, расположенную над поддоном, размещенным под упомянутым, по меньшей мере, одним...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471400
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19ae

Освещающее устройство

Изобретение относится к освещающему устройству для освещения поверхности. Заявленное освещающее устройство для освещения поверхности содержит, по меньшей мере, один осветительный элемент и освещающее тело, в котором осветительный элемент испускает искусственный свет. Элемент корпуса содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472066
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a1f

Цифровая обработка импульсов в схемах счета мультиспектральных фотонов

Изобретение относится к детекторам мультиспектрального счета фотонов. Сущность изобретения заключается в том, что аппарат включает в себя идентификатор (408) локального минимума, который идентифицирует локальный минимум между перекрывающимися импульсами в сигнале, причем импульсы имеют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472179
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a20

Уменьшение эффектов захвата в сцинтилляторе за счет применения вторичного излучения

Изобретение относится к области техники детекторов излучения и, в частности, к детектору излучения, который содержит сцинтиллятор. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство (10) детектора излучения для регистрирования первичного излучения (6) содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472180
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a3a

Пространственная мышь - устройство связи

Изобретение относится к области устройств, используемых людьми для управления машинами, и, в частности, к пассивным устройствам связи. Техническим результатом является обеспечение определения ориентации устройства и повышения точности определения ориентации устройства, используя изображение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472206
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a6b

Органическое светоизлучающее устройство с регулируемой инжекцией носителей заряда

Настоящее изобретение относится к органическим светоизлучающим устройствам (OLED) и дисплеям, содержащим такие OLED, которые могут функционировать аналогично транзистору, и к способам приведения в действие таких OLED и дисплеев, при этом органическое светоизлучающее устройство содержит по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472255
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1b08

Способ определения, по меньшей мере, одного приемлемого параметра для процесса приготовления напитка

Изобретение относится к области приготовления напитков. Установка для приготовления напитков, реализующая заявленный способ, предназначена для выполнения процесса приготовления напитка посредством пропускания текучей среды, по меньшей мере, через один элемент, содержащий, по меньшей мере, один...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472414
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1b0c

Устройство для перфорирования порционных капсул

Изобретение относится к области автоматических машин для приготовления напитков. Устройство для перфорирования капсулы, содержащей растворимый или настаиваемый продукт в машине для приготовления напитков, содержит корпус с первой поверхностью, снабженной, по меньшей мере, одним острым выступом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472418
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1cdb

Светоизлучающий ворсовый ковер

Изобретение предлагает светоизлучающий ворсовый ковер (1). Технический результат заключается в увеличении надежности и прочности электрических проводников в светоизлучающем ворсовом ковре. Ковер (1) содержит первичный несущий слой (100), по выбору вторичный несущий слой (200), по выбору...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472881
Дата охранного документа: 20.01.2013
+ добавить свой РИД