-
Vibrierende Bürste
Es ist bekannt, zum Bürsten und Reinigen der Zähne elektrische Vorrichtungen zu
benutzen, welche den wirkenden Teil der Bürste oder der Vorrichtung, die mit den
Zähnen in Berührung tritt, in Schwingungen versetzt. Die Ausführung einer solchen
Vorrichtung bereitet aber dadurch Schwierigkeit, daß die Vorrichtung während des
Gebrauchs in mehr oder minder engen Kontakt mit Flüssigkeiten oder feuchten Oberflächen
tritt.
-
Die Gefahr von Elektrisierungen wird dadurch noch größer, daß bei
den bekannten Vorrichtungen die Schwingungserzeuger direkt mit der Bürste verbunden
ist, wobei die Vorrichtung bzw. die an ihr befestigten Teile mit den Mundschleimhäuten
in Berührung treten. Da der Schwingungserreger von einem Gehäuse umschlossen ist,
liegt die hauptsächliche Schwierigkeit darin, die stelle völlig abzudichten, an
der die Bewegungen aus dem Gehäuseinnenraum nach außen übertragen werden. Unabhängig
davon, was bisher an Dichtungsmitteln vorgeschlagen worden ist, stellte sich stets
nach einer gewissen Einsatzzeit eine Abnutzung aufgrund der ständigen Schwingungsbewegungen
ein,
und infolgedessen konnte Wasser in das Innere des Gehäuses eintreten und Kurzschlüsse
oder sogar eine Elektrisierung des Benutzers hervorrufen.
-
Das vorliegende Muster soll den bisher vorhandenen Nachteilen abhelfen.
Zu diesem Zweck wird zum Reinigen der Zähne und zur Massage des Zahnfleisches eine
Vorrichtung vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, daß die Bewegung, zu der
der arbeitende Teil der Vorrichtung erregt wird, unmittelbar durch das dichte Gehäuse
übertragen wird, welches seinerseits zu Schwingungsbewegungen durch einen in seinem
Inneren befindlichen Schwingungserzeuger erregt wird. Das Muster wird im folgenden
anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine nach dem Muster
ausgeführte Vorrichtung von der Seite, teilweise aufgeschnitten,
| Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. |
| 1, |
| Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte |
| Ausführungsform des Musters, |
| Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. |
| 3, |
| Fig. 5 zwei Bürstenköpfe für eine Vorrichtung nach |
| dem Muster, |
Fig. 6 einen Längsschnitt und eine weitere Ausführungsform des Musters, Fig. 7 eine
zu Berechnungszwecken vereinfachte Darstellung einer nach dem Muster arbeitenden
Vorrichtung,
Fig. 8 eine Darstellung des für Berechnungszwecke verwendeten
Koordinatensystems, Fig. 9 eine weitere, für Berechnungszwecke dienende schematische
Darstellung, Fig. 10 und 11 Darstellungen von schwingungsfreien Griffanordnungen,
Fig. 12 eine ermittelte theoretische Resonanzkurve, Fig. 13 eine ermittelte praktische
Resonanzkurye, Fig. 14 eine Darstellung zur Erläuterung des Bürstvorganges, Fig.
15 ein nach dem Muster ausgeführter Bürstenkopf, Fig. 16 einen weiteren, nach dem
Muster ausgeführten Bürstenkopf, Fig. 17 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
nach dem Muster hergestellten Vorrichtung, Fig. 18 eine zur Erläuterung von Rechnungszusammenhängen
dienende Darstellung eines Ausführungsbeispieles des Musters, Fig. 19 und 19a Schnittdarstellungen
eines für die Vorrichtung nach dem Muster zu verwendenden Antriebs, Fig. 20 und
20 a eine Schnittdarstellung einer abgewandelten Form des in Fig. 19 dargestellten
Antriebs, Fig. 21 und 21a sowie Fig. 22 und 22a zwei weitere Abwandlungsmöglichkeiten
der in Fig. 19 dargestellten Antriebsform, Fig. 23 eine Schnittdarstellung einer
nach dem Muster hergestellten Vorrichtung zur Erläuterung einer weiteren Antriebsmöglichkeit,
Fig.
24 und 24a eine Schnittdarstellung und eine Seitenansicht durch eine abgewandelte
Ausführungsform einer Vorrichtung nach dem Muster, Fig. 25 eine Darstellung zur
Erläuterung des Bürstvorganges, Fig. 26 eine Darstellung zur Erläuterung der Bürstenwirkung,
Fig. 27 eine Schnittdarstellung durch eine weitere Ausführungsform einer nach dem
Muster hergestellten Vorrichtung, Fig. 28 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das
Muster, Fig. 29 und 29a Schnittdarstellungen einer weiteren Ausführungsform, Fig.
30 bis 36 verschiedene Ausführungsformen der nach dem Muster zu verwendenden Bürstenköpfe,
Fig. 37 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform, und Fig. 38 einen
Querschnitt durch die Fig. 37 entlang der Linie a-a.
-
In der Fig. 1 ist das Gehäuse 1 der Vorrichtung dargestellt, welches
in der Hand gehalten wird und einen sich drehenden Elektromotor 4 enthält, der über
die Leitungschnur 5 mit elektrischem Strom versorgt wird. Auf der Achse 10 des Motors
4 ist mit einer Mutter 3 ein exzentrischer Ansatz 2 befestigt. Das Gehäuse 1 ist
in seinem oberen Teil durch eine Zwinge 6 verlängert, in die das Gerät 8 zum Reinigen
der Zähne eingeführt wird. Das Gerät hat einen arbeitenden Teil 9 und wird durch
die Rändelschraube 7 in der Zwinge gehalten.
-
In der Fig. 2 sind gleichfalls das Gehäuse 1, die Mutter 3, der exzentrische
Ansatz 2 und die Achse 10 dargestellt. Der Apparat arbeitet so, daß, während er
in der Hand gehalten wird und der Elektromotor 4 über die Leitungsschnur 5 mit Strom
versorgt wird, der Exzenteransatz 2 sich dreht und Schwingungen erzeugt, welche
unmittelbar auf das Gehäuse 1 übertragen werden. Über die Zwinge 6 werden diese
Schwingungen weiter unmittelbar auf das Gerät 8 und infolgedessen auf die Oberfläche
des arbeitenden Teiles 9 übertragen. Die damit erzeugten Schwingungsbewegungen haben
die gleiche Frequenz wie die Drehung des Exzenteransatzes. Entsprechend der gewählten
Aufhängung, d. h. je nachdem wie das Gehäuse 1 angefaßt wird, kann diese Bewegung
kreisförmig oder elliptisch sein.
-
Die Oberfläche des arbeitenden Teiles 9 kann in allen Stellungen
schwingen. Die Erfindung ist offensichtlich nicht durch die Darstellung nach der
Fig. 1 beschränkt, da beispielsweise die Oberfläche des arbeitendes Teiles 9 in
bezug auf die Hauptachse der Vorrichtung beliebig ausgerichtet sein kann.
-
Durch die nach dem Muster ausgeführte Vorrichtung ist ein völlig
abgedichtete Apparat geschaffen worden, da zur Betätigung des Reinigungswerkzeuges
kein Bewegungsausgang vorgesehen ist. Die Abdichtung zwischen dem Gehäuse 1 und
der Leitungsschnur 5 wird durch an sich bekannte Mittel hergestellt.
-
Die zweite Ausführungsform ist in der Fig. 3 im Schnitt dargestellt.
Die Vorrichtung hat ein äußeres Gehäuse 15, welches einen sich drehenden Elektromotor
17
enthält, der über eine elektrische Leitungsschnur 20 mit Strom
versorgt wird. Die Leitungsschnur 20 wird in das Gehäuse durch eine besondere, dichte
Leitungsdurchführung 21 eingeführt. Der Motor 17 ist mit dem Gehäuse 15 über eine
nachgiebige Aufhängung verbunden, die hier durch einen elastischen Ring 16 dargestellt
ist. An seinem oberen Teil ist der Motor mit einer dichten Hülse 18 versehen, die
ihrerseits in ihrem oberen Teil durch eine Zwinge 22 verlängert ist. Die Zwinge
trägt den Stiel 24 des Geräts, dessen arbeitender Teil mit 25 bezeichnet ist, wobei
eine Rändelschraube 23 zur Befestigung in der Zwinge dient. Die exzentrische Masse
19 ist auf der Motorwelle befestigt, wobei die aus dem Motor 17 und der Hülse 18
bestehende Baugruppe völlig abgedichtet ist. Eine Öffnung 25a im Gehäuse 15 ermöglicht
es, die Zwinge 22 hindurchzuführen. Dabei sorgt eine nachgiebige Membrane 26 für
die Abdichtung zwischen der Zwinge 22 und dem Gehäuse 15. Die Fig. 4 zeigt eine
Schnittdarstellung, auf der, wie in der Fig. 3, da$ äußere Gehäuse 15, die innere
Hülse 18 und die Exzentermasse 19 dargestellt sind. Im Betrieb wird die Vorrichtung
mit dem äußeren Gehäuse 15 in der Hand gehalten. Der Motor 17 erhält über die Leitungsschnur
20 Strom, wodurch die Exzentermasse 19 durch ihre Umdrehungen Schwingungen erzeugt,
welche unmittelbar auf den Stiel 24 übertragen werden, der den arbeitenden Teil
25 trägt.
-
Die Schwingungsbewegung hat die gleiche Periode wie die Drehung der
Exzentermasse. Entsprechend der gewählten Anordnung kann die erzielte Bewegung kreisförmig
oder
elliptisch sein. Die Oberfläche des arbeitenden Teiles 25 kann
im Raum zur Erreichung des erwünschten Ergebnisses, nämlich der Reinigung der Zähne
oder der Massage des Zahnfleisches, jede erforderliche geeignete Lage einnehmen.
-
Die Abdichtung der Vorrichtung wird einerseits dadurch gewährleistet,
daß die Hülse 18 mit dem Motor 17 dicht verbunden ist und andererseits dadurch,
daß die Membrane 26 die Öffnung 25 a abdichtet.
-
Die beiden beschriebenen Vorrichtungen werden jeweils über eine Leitungsschnur
von einer getrennt gelegenen Stromquelle mit Strom versorgt ; das Muster ist jedoch
nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und der Elektromotor kann auch von einer
kleinen Batterie oder einem kleinen Akkumulator gespeist werden, die bzw. der entweder
| außen oder innen am Boden des Gehäuses angeordnet sein |
| ID |
kann.
-
Ein weiterer Vorteil des Musters liegt darin, daß der bürstenartige,
arbeitende Teil leicht auswechselbar ist und im besonderen auch mehr oder weniger
gekröpft sein kann. Es ist. z. B. zum Reinigen der Zähne auch nützlich, mit einer
Bewegung zu arbeiten, die senkrecht zur Oberfläche der Zähne hin-und hergeht. Diese
wird dadurch erleichtert, daß zwei leicht gegeneinander auswechselbare Geräte verwendet
werden, von denen das eine in der Verlängerung des auf dem Gehäuse befestigten Stieles
liegt, während das zweite gegenüber dem ersten um 900 abgewinkelt und auf einem
um 900 gekröpften Stiel befestigt ist. Diese
beiden Geräte sind
in der Fig. 5 dargestellt. Sie können auf dem für diesen Zweck vorgesehenen Teil
des Gehäuses befestigt werden, der in der Fig. 6 mit 41 bezeichnet ist.
-
In der Fig. 6 ist der in dem Gehäuse eingeschlossene Schwingungserzeuger
im Gegensatz zu der bisher beschriebenen Drehbewegung durch eine hin-und hergehende
Bewegung ausgezeichnet. In der Fig. 6 ist der Schwingungserzeuger im Gehäuse 30
enthalten, das eine Spule 34 umschließt, welche durch den Leitungsdraht 35 mit Wechselstrom
versorgt wird. Die Spule 34 umgibt den feststehenden Teil 31 eines magnetischen
Kreises. Der schwingende Teil 36 des magnetischen Kreises schwingt um die Achse
37, die fest mit dem Gehäuse 30 verbunden ist. An seinem äußeren Ende trägt der
schwingende Teil eine Masse 38. Aufgrund des der Spule 34 zugeführten Wechselstromes
ergeben sich Änderungen des magnetischen Flusses, durch die Schwingungen erzeugt
werden, welche mittels der gegeneinander wirkenden Federn 39 und 40 unterhalten
werden, die sich ihrerseits am Gehäuse 30 abstützen. Der schlingende Teil 36 des
magnetischen Kreises besitzt gegenüber dem unteren Abschnitt des feststehenden Teiles
11 einen konstanten Luftspalt und gegenüber dem oberen Abschnitt dieses Teiles 11
einen Luftspalt veränderlicher Größe. Das Gehäuse 30 ist in seinem oberen Teil mit
einer konischen Halterung 41 versehen, welche das Ende 42 des Geräts 43 aufnimmt.
-
Bei der Benutzung wird die Vorrichtung in der Hand gehalten. Die
Spule wird mit Wechselstrom versorgt, so daß der die Masse 38 tragende Teil des
magnetischen Kreises schwingt und die Bürste durch die Übertragung des Gehäuses
30
selbst in einer Richtung schwingt, die durch den Pfeil 44 wiedergegeben wird.
-
Vorzugsweise wird der Gegenstand des Musters mit einem als Handgriff
dienenden äußeren Ring versehen, der nicht den Schwingungen des von ihm umschlossenen
Schwingungserzeugers ausgesetzt ist, so daß die Schwingungen nur auf den Arbeitsteil
übertragen werden.
-
Um diese Wirkungsweise zu erläutern, sollen zunächst einige Ausführungen
über die Theorie der Bewegung des Schwingungserzeugers gemacht werden : Zur Erläuterung
der Theorie der freien Bewegung bei einem Ausführungsbeispiel dient die Fig. 7.
Dieses Ausführungsbeispiel ist dynamisch durch einen länglichen Körper gekennzeichnet,
bei dem die eine Hauptträgheitssachse GZ mit der Achse eines Motors 54 übereinstimmt,
während die beiden anderen Achsen G und G untereinander sind. Ferner ist eine Masse
52 vorhanden, welche mit der Achse des Motors 54 verbunden ist und zu dieser exzentrisch
liegt, wobei ihre Drehungsebene vom Schwerpunkt 6 entfernt liegt. Schließlich ist
zu beachten, daß die schnelle Drehung des Motors 54 und der exzentrischen Masse
52 die Schwingungen des arbeitenden Teiles 51 bestimmen.
-
Zur Berechnung der Bewegung sei M die Hauptmasse des ganzen ohne
die Exzentermasse und m die Exzentermasse, deren Trägheitsmoment vernachlässigt
werden soll. Ferner seien
| H der Schnittpunkt der Drehachse des Motors mit der |
| Drehungsebene der Exzentermasse, |
| r der Drehungsradius der Exzentermasse, d. h. der Ab- |
| stand der Schwerpunkt dieser Masse von der Motor- |
| achse, |
| a die Entfernung zwischen dem Schwerpunkt der Haupt- |
| masse und der Drehungsebene der Exzentermasse, |
| Iz das Trägheitsmoment der Hauptmasse um die Achse GZ, |
| I, Iy die gleichen Trägheitsmomente dieser selben |
| Masse um die Achsen Gy und G und |
| die als konstant angenommene Winkelgeschwindig- |
| keit des Motors. |
| Die Exzentermasse wirkt durch die Übertragung ihrer |
| Zentrifugalkraft auf die Hauptmasse. Das Moment dieser |
| Kraft F in bezug auf G ist gleich F*a. |
| Es ergibt sich eine Winkelbeschleunigung =-a und |
| x |
| eine lineare Beschleunigung = F ix |
| m |
| In einem beliebigen Punkt der Achse GZ mit der Ent- |
| fernung z ist die sich ergebende gesamte Beschleunigung |
| \'"F. a F |
| =--. z + |
| x m |
| Diese Beschleunigung ist gleich Null im Punkte |
| Z IX |
| o 'M'a |
| Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ist die Größen |
| ordnung von |
| 2 2 |
| Ix 0, 4 M. bis 0, 8 M. a |
| und daher |
| z--0, 4 a bis-0, 8 a |
| In diesem Punkt 0 seien : |
| OX und OY die festen Achsen parallel zu dem anfäng- |
| lichen Moment in G und G, |
| A und ; 3 die Stellungswinkel von G und G mit Be- |
| zug auf OX und OY. |
| Es soll jetzt die Bewegung des Hauptkörpers mit Bezug |
| auf seine feststehenden Achsen berechnet werden, wobei |
| OX und OY so gelegt sind, daß bei Beginn die Exzenter- |
| masse m in der Ebene yGZ liegt (siehe auch Fig. 8). |
| Das Moment der Trägheitskräfte des Hauptkörpers in |
| bezug auf die Achse OX ist |
| t 2 d21, |
| = ( + M. z) < |
| dt |
| Das Moment der Trägheitskräfte der Exzentermasse ist |
| mit Bezug auf die gleiche Achse |
| m = m (a-z)- + m''r (a-z), |
| x 0 dt 0 |
| p |
| wobei m. r als vernachlässigbar angesehen ist. |
| Ohne Wirken äußerer Kräfte müssen sich diese beiden |
| Momente aufheben : |
| 2 |
| t + m = 0 = (I + Mz + m (a-z) --+ m''r (a |
| 0 + m |
| t t C 2 2) d2 rA |
| My + a 0 = Cl + Mzo + m (a-zo))-y |
| Y Y dt |
| d2 2 d2 |
| d. m. r (a-z) ; = 0 |
| 2 dt |
| dt Ix+Mzo +m (a-zo) |
| Die lineare Beschleunigung des Punktes H, in welchem |
| die Motorachse die Drehebene der Exzentermasse schneidet, |
| ergibt sich wie folgt : |
Die der Beschleunigung der kleineren Exzentermasse entgegengerichtete Beschleunigung
in dieser Beziehung ist
Der Punkt H beschreibt also einen in bezug auf den von der Exzentermasse beschriebenen
Kreis gleichsinnig gelegenen Kreis. Dabei ist es wichtig, daß es sich um eine Schwingungsbewegung
handelt, deren Wirkungen sich nicht mit denjenigen vergleichen lassen, die man durch
eine einfache, mit konstanter Geschwindigkeit ausgeführte, kreisende Bewegung des
Arbeitsteiles erzielt. Tatsächlich beschreibt in diesem Fall jeder Halterungspunkt
in dem Bürstenkopf eine Kreisbewegung, die der durch den Punkt H beschriebenen gleich
ist, und in jedem Punkt der zu bürstenden Oberfläche erscheinen nacheinander die
Oberflächenelemente des arbeitenden Teiles, die durch die nach allen Seiten gerichteten
Geschwindigkeiten erregt werden. Im Fall eines mit gleichförmiger Geschwindigkeit
kreisenden Bürstenkopfes werden im Gegensatz dazu alle Punkte des Arbeitsteiles,
die nacheinander über einen Punkt der zu bürstenden Oberfläche streichen, mit der
gleichen Geschwindigkeit und der gleichen konstanten Beschleunigung angetrieben,
wobei die Beschleunigung der Zentrifugalkraft entspricht.
-
Größenordnung der verschiedenen Parameter : Bei Annahme eines wahrscheinlichen
mittleren Wertes ist :
Für den Arbeitsteil sei b die Entfernung von G bis zu diesem Teil ; dann ist die
zugehörige Beschleunigung
Zusammenfassend ergibt sich, daß die freie Bewegung des Arbeitsteiles ein Kreis
mit dem Radius R. R. errechnet sich nach der Formel
Die Größenordnung von R ist :
Theorie der nicht freien Bewegung : Der Schwingungserzeuger wird elastisch im Inneren
eines den Handgriff bildenden Gehäuses gehalten.
Berechnung der
Bewegung : Es lassen sich zwei Fälle unterscheiden : a) Der Apparat wird durch eine
elastische Anordnung gehalten, die selbst mit einer gewissen Eigenfrequenz schwingen
kann. Falls diese Frequenz einem Vielfachen der Drehfrequenz des Motors benachbart
ist, ergeben sich Resonanzen, was ausgeschlossen werden soll. Falls diese Frequenz
unterschiedlich ist, gibt es keine Resonanz. b) Der Apparat wird durch eine nachgiebige
Anordnung gehalten, die jedoch nicht elastisch ist und sich nicht zu Schwingungen
mit einer gewissen Eigenfrequenz erregen läßt. Dieses ist der allgemeine Fall, da
die menschliche Hand nachgiebig, aber nicht elastisch ist.
-
Für diesen Fall muß in den obengenannten Formeln die Masse M und
die Masse vergrößert werden, welche mit der Bürste zusammenschwingt. Das ist praktisch
ein Teil oder die gesamte Masse der Hand, je nachdem ob der Benutzer die Vorrichtung
mehr oder weniger festhält.
-
Das ändert jedoch nichts an der Art der Bewegung und auch nicht an
ihrer Frequenz ; der Kreis der Schwingungen wird lediglich etwas kleiner.
-
Für die Anordnung eines schwingungsfreien Handgriffes, siehe auch
Fig. 9, ist zu beachten, daß die betrachteten Schwingungen um einen Punkt 0 auf
der Achse des Motors unterhalb des Schwerpunktes in einer Entfernung
erzeugt werden.
-
Es ergeben sich daher weit geringere Schwingungswirkungen, wenn der
Handgriff zum Unterteil der Vorrichtung hin angeordnet wird.
-
Falls die Schwingungswirkungen nahezu völlig ausgeschaltet werden
sollen, muß der Handgriff mittels einer kardanähnlichen Verbindung befestigt werden,
welche in der Höhe z z. B. als ein einfacher elastischer Ring aus Gummi (Fig. 10
und 11) vorgesehen ist.
| Vorzugsweise vlird die nach dem Muster ausgeführte Vor- |
| richtung mit einem Zahhbärstenteil versehen, dessen Bürsten- |
kopf mit Borsten einer bestimmten Länge und Starrheit versehen ist, deren Eigenfrequenz
in der Nähe der Frequenz des Schvdingungserzeugers liegen.
-
Die Bedingungen für die Benutzung eines Bürstenkopfes mit entsprechenden
Borsten für den vorstehenden Zweck soll daher im folgenden genauer ermittelt werden.
-
N soll der Wert der Eigenfrequenz einer Borste eines solchen Bürstenkopfes
sein. Die Bewegungsamplitude des wirkenden Endes der Borste ist von N und von der
Antriebsfrequenz N des Bürstenkopfträgers abhängig. Es ergeben
| sich dann folgende Fälle : |
| a) Falls N = N1 ist, wobei NI z. B. stets = 100 sein |
| soll, ist Resonanz vorhanden, d. h. die Bewegung- |
| amplitude der Borste ist beträchtlich größer als |
die Antriebsamplitude des Bürstenkopfes, welche beispielsweise für Nu = 100 mit
2,3 mm gewählt werden kann.-b
) Falls N viel größer als NI ist,
nämlich falls die Borsten verhältnismäßig steif sind, ist die Bewegung des Borstenendes
die gleiche wie die des Befestigungspunktes der Borste in dem Halter. Die gesamte
Energie der in der Vorrichtung in Bewegung befindlichen Masse wird durch die Borsten
übertragen. c) Falls N viel kleiner als NI ist, d. h. wenn die Borsten sehr weich
sind, haben die Enden der Borsten eine Amplitude 0. d) Für dazwischenliegende Werte
von N werden die Borstenenden fortschreitend mehr in Bewegung gesetzt. Diese Amplitude
erreicht den Wert der An-
| triebsamplitude des Trägers (2,3 mm) für Werte von |
| N, welche von der Dämpfung abhängen, jedoch prak- |
| N |
| tisch von der Größenordnung sind. |
| Die Kurve in der Fig. 12 gibt die theoretische Resonanz- |
| amplitude der Borsten in Abhängigkeit von ihrer Eigenfrequenz |
wieder. In dieser Kurve ist als nicht beschränkendes Beispiel eine Bewegungsamplitude
des Antriebs von 2,3 mm und der Wert von N1 = 100 gewählt worden. Um praktisch im
Trockenen die größtmöglichen Amplituden der Borstenenden zu erzielen, müssen das
Gewicht und die Menge der Borsten so berechnet werden, daß ihre eigene Resonanzfrequenz
im Trockenen in der Nähe der Antriebsfrequenz liegt. Übrigens wird das höchste Gewicht,
welches von einer Borste gehalten werden kann, als auf das 20-bis 30-fache des Borstengewichtes
besc@ränkt angenommen. Der nützliche Teil der dargestellten Resonanzkurve ist daher
derjenige
| Teil, der etwa von 100 bis 100 oder 120 der Frequenzwert |
| 5 |
| reicht. |
-
Die praktische Kurve ist in der Fig. 13 dargestellt.
-
Falls die Borste trocken ist, wird eine Resonanzamplitude erreicht,
die ein Mehrfaches der Antriebsamplitude beträgt.
-
Falls die Borste mit einer zur Reinigung der Zähne dienenden Masse
belastet ist, ist diese Amplitude kleiner als die Antriebsamplitude und nimmt entsprechend
der Kurve AB fortschreitend zu, bis die Borste entlastet ist.
-
Die Reinigungswirkung hängt von den Beschleunigungen ab, welche mittels
der Bürste der Zahnpasta mitgeteilt werden, die auf die Zahnoberfläche aufgebracht
wird. Die Beschleunigung entspricht den Kräften, die durch die Formel gegeben sind
: F = mg, in der g die Beschleunigung und m die Gesamtmasse der Borste und der daran
hängenden Zahnpasta ist.
-
Im besonderen kann als Ausführungsform einer solchen Bürste eine
Vorrichtung verwendet werden, die aus Borsten oder Fasern in zylindrischer Form
mit sehr geringem Durchmesser besteht, der auch erheblich geringer als bei den in
üblichen Bürsten verwendeten Borsten sein kann. Die Borsten werden vorteilhaft auf
einer Oberfläche angeordnet, die eine gewisse Nachgiebigkeit besitzt und aus natürlichen
oder künstlichen Textilien besteht und welche ihrerseits auf einem starren Träger
befestigt ist, dessen Ende mit dem als Heft ausgebildeten Schwingungserzeuger verbunden
ist.
-
Als bevorzugte Ausführungsform des ebenerwähnten Gegenstandes werden
Velours stoffe genannt, d. h. Stoffe, bei denen ein Teil der Fäden nach dem. sieben
abgeschnitten wird, um an der
Oberfläche kleine Büschel von stark
zusammengedrückten Borsten herzustellen, die von der Kette oder dem Schuß gebildet
werden.
-
Durch die Wahl eines derartigen Stoffes werden die geschilderten Schwierigkeiten
behoben. Ferner wird dadurch ermöglicht, Bürsten mit dichten und weichen Borsten
herzustellen, die lang oder auch sehr kurz sein können, beispielsweise bis zu 10
mm.
-
Die Verwendung von Velourstoffen bietet auch Vorteile für die Herstellung,
da sie sich einfach und mit der gewünschten Feinheit und Dichte der Borsten erzeugen
lassen.
-
Es wäre auch sonst nicht möglich, eine Bürste herzustellen, die als
Borstenträger ein Material mit den gewünschten Eigenschaften der Zeichnen oder Elastizität
besitzt, ganz besonders in dem Fall, in dem für die Behandlung des Zahnfleisches
sehr kurze Borsten benutzt werden sollen und die Weichheit des Borstenträgers besonders
erwünscht ist. Der Velours kann außerdem leicht auf einer weichen Grundlage befestigt
werden, ohne daß eine merkliche Verfestigung der Oberfläche eintritt, was für die
Anwendung auf das Zahnfleisch sehr vorteilhaft sein kann. Diese Möglichkeit der
Befestigung des Velours auf einem beliebigen Träger ist auch mit dem Vorteil verbunden,
daß die Bürsten in beliebiger Form ausgeführt werden können, die entweder aus Herstellungsgr,
nden oder für den Anwendungszweck besonders vorteilhaft sind.
-
Die vibrierenden Bürsten sollen auch deshalb in möglichst geringer
Dicke hergestellt werden, um zu verhindern, daß die Bürstenrückseite an der Innenwand
der Backe scheuert. Im Falle der Verwendung von Velours kann der Träger praktisch
so dünn, wie nur erwünscht ist, gewählt werden, während bei einer gewchnlichen Bürste
die geringst zulässige Dicke durch die Länge
| des in den Träger eingepflanzten Borstenabschnittes beschränkt |
| CD |
ist. Wie bereits erwähnt wurde, ist die Erfindung jedoch nicht
| auf die Verwendung von Velours beschränkt. Es lassen sich auch |
| andere Materialien verwenden, die den von dem Muster verlangten |
Eigenschaften entsprechen und die gleichen Vorteile verkörpern, wie sie im vorstehenden
mit Bezug auf Velours beschrieben worden sind. Beispielsweise werden noch die folgenden
Stoffe genannt : Schwammartige Gewebe, in denen die Fäden Schlingen bilden, wobei
jede dieser Schlingen als ein Paar von an ihren äußeren Enden verbundenen Borsten
anzusehen ist ; gerauhte Gewebe, in denen durch Aufreißen die fortlaufenden Fäden
zertrennt sind, um Borsten zu erzeugen ; Jaquardgewebe, ebenso wie alle gleichartigen
Gewebe und Stoffe, die durch ein mit Büschel arbeitendes Verfahren hergestellt werden.
-
Entsprechend den oben beschriebenen erforderlichen Eigenschaften
braucht nicht mehr eine gewöhnliche Bürste verwendet zu werden, sondern esann auch
ein Ballen verwendet werden, der aus einem künstlichen oder natürlichen Stoff, beispielsweise
aus einem plastischen Material in schwammartiger oder anderer Weise, aber nachgiebig
oder weich hergestellt ist, oder aus einem schwammartigen oder nichtschwammartigen
plastischen Material, das so eingeschnitten ist, daß die nicht zerschnittene Grundlage
äußerst dünn, beispielsweise nur 1 oder 2 mm stark bleibt, während der obere Teil
in sehr feine Streifen unterteilt wird. Der Durchmesser der dadurch gebildeten Borsten
kann auch von einem Ende zum anderen abnehmen.
-
Falls man für den wirkenden Teil der Bürste eine Vorrichtung wählt,
die aus Borsten der oben beschriebenen Art besteht und deren Borsten eine solche
Länge und Steifheit besitzen, daß ihre Schwingungseigenfrequenz im Bereich der Frequenz
des Schwingungserzeugers liegt, hat jede Borste gegenüber der Träger eine Eigenbewegung
und
wirkt auf den Zahn nicht nur durch ihre statische Steifheit, sondern einerseits
durch die schnelle Bewegung, die sie auf die Zahnpasta mit einer durch die Formel
F = mitgegeben-
| en Kraft überträgt, wobei m die Gesamtmasse der Borstenenden
und |
| J L |
| der von ihnen beförderten Zahnpasta und, die dieser Masse durch |
| die Bürste mitgeteilte Beschleunigung ist, und andererseits
durch |
die Energie, welche jede Borste in dem Zeitpunkt erregt, wo sie mit dem Zahn oder
dem Zahnfleisch in Berührung kommt. Als Beispiel werden zwei vibrierende Zahnbürsten
angenommen, von denen die eine mit verhältnismäßig starren Borsten einer gewöhnlichen
Zahnbürste versehen ist, während die andere mit viel feineren Borsten ausgerüstet
ist, welche der angegebenen Bedingung entsprechen.
-
Falls die erste Bürste mit dem Zann in Berührung tritt, siehe auch
Fig. 14, hängt die Wirkung jeder Borste bzw. jedes Borstenbundels hauptsächlich
von der Biegung ab, die diese Borste bei Berührung des Zahnes oder des Zahnfleisches
erleidet.
-
Auf den gewölbten Oberflächen, d. h. auf der Zahn-und der Zahnfleischfläche
ist diese Wirkung sehr stark und beschädigt den Zahn und verletzt das Zannfleisch.
In den Vertiefungen und den Zwischenräumen zwischen den Zähnen, in denen die Borste
nur einer senr schwachen Biegekraft ausgesetzt ist, ist diese Wirkung sehr schwach.
Falls man die Beschädigung der Zähne und des Zahnfleisches dadurch zu vermeiden
sucht, daß sehr nachgiebige Borsten verwendet werden, tritt in den Vertiefungen
und Zahnzwischenräumen nahezu überhaupt keine Wirkung auf, so daß die Zähne ungereinigt
bleiben.
-
Im Gegensatz dazu hängt bei einer nach dem Muster ausgeführten Zahnbürste
die Reinigungswirkung zunächst von der Bewegungsenergie der wirkenden Fläche der
Bürste in dem Zeitpunkt ab,
in welchem die Fläche den Zahn berührt.
Diese Bewegungsenergie erreicht ihren Höchstwert in dem Zeitpunkt, in dem die Borste
durch ihre statische Ruhelage hindurchgeht.
-
Diese Wirkung ist von besonderer Bedeutung für die Bearbeitung der
Vertiefungen und der Zwischenräume zwischen den Zähnen. Im Gegensatz dazu bleiben
in diesem Fall die Kräfte, welche durch die Biegung der Borsten beim Berühren der
ebenen oder gewölbten Oberflächen hervorgerufen werden, nur schwach, und obwohl
sie ausreichen, um die gleiche Reinigungswirkung wie in den Zahnzwischenräumen auszuüben,
werden die Zähne nicht durch sie beschädigt.
-
Diese Reinigungswirkung hängt ferner von den Beschleunigungen ab,
welche von der Bürste der über die Zahn-oder Zahnfleisch-
| fläche verteilten Zahnpasta mitgeteilt wird. Diese Beschleunigung |
| entspricht den Kräften, welche durch die Formel F = m r-gegeben |
| sind, wobeij die betreffende Beschleunigung und m die Gesamtmas- |
| se der arbeitenden Bürstenfläche, d. h. der Borstenenden und
der |
| daranhängenden Zahnpaste, ist. |
-
Die vorstehenden Ausführungen zeijen die Bedeutung des Musters, da
es durch die Verwendung von velours-oder mohairartigen oder ähnlichen anderen Geweben
möglich wird, einen Borstenträger zu benutzen, der äußerst dünn und von sehr geringem
Gewicht ist, während gleichzeitig jede der Borsten nur eine äußerst geringe Masse
hat und man sehr leicht auf einer gegebenen Flache eine große Zani von Borsten anordnen
kann. Dabei wird auch verständlich, daß das als Borstentrager benutzte Gewebe in
jedem Punkt vollstandig auf dem Arm haften muß, der die Schwingungsbewegung überträgt.
Dieser Sachverhalt ist äußerst wichtig, denn es wurde bereits vorgeschlagen, in
einer gewöhnlichen Handzahnbürste als
Ersatz für den eigentlichen
Bürstenkopf Gewebe zu verwenden, wobei das Gewebe mehr oder weniger auf den Träger
aufgespannt wurde, ohne daß diese notwendige Bedingung erkannt und beschrieben wurde.
Das fraglich, veloursartie Borstengewebe erfüllt in dem bekannten Fall daher nicht
die Aufgabe einer Bürste, sondern eines einfachen, zur Zahnfleischmassage dienenden
Gewebes. Bei einer vibrierenden Zahnbürste haben die Borsten jedoch wirklich Borstenaufgaben
und sind in der beschriebenen Form für diese Aufgabe erforderlich, da die Borsten
einer üblichen bekannten Bürste nicht verwendet werden können, weil ihnen die geeignete
Eigenfrequenz fehlt. Es ist also wesentlich, daß das Haltegewebe in jedem seiner
Punkte fest auf dem Arm haftet, welcher die Bewegung überträgt. Daher ist es erforderlich,
das Haltegewebe aufzukleben, entweder unmittelbar auf dem Arm oder auf einem Zwischenträger
mit genügender Starrheit, der die Befestigung auf dem Arm, durch welchen die Bewegung
übertragen wird, bzw. auf einer Achse erleichtere welche eine kreisbogenfürmige
Schwingungsbe egung überträgt. In der Fig. 15 sind beispielsweise die Borsten 67
einer auf einem Träger 68 befestigten Bürste dargestellt, wobei der Träger 68 b
selbst auf dem Halterteil 69 der Bürste befestigt ist.
-
Die Borstenlänge ist noch von einem '.'eiteren Faktor abhängig, welcher
die Benutzungsbedingungen für Zahnbürsten bei der Behandlung von Zähnen und Zahnzwischenråumen
wiedergibt.
| Falls der Borstenträger auf einer Grundplatte befestigt |
| CD |
| oder aufgeklebt ist, ist es vorteilhaft, wenn die oben erläu- |
| terten Borsten eine Länge von wenigstens 5 mm besitzen, damit |
| CD |
sie auch die Zahnzwischenräume gut erreichen können. Für diesen
Zweck ist es gleichfalls möglich, ein Trägergewebe für kürzere Borsten auf einer
Unterlage zu befestigen oder aufzukleben, die nicht eben ist, sondern jede Form
annehmen kann. Als Beispiel ist in der Fig. 16 eine Unterlage 65 in Gestalt eines
Kugelabschnittes dargestellt, auf der beispielsweise ein Veloursstück 66 aufgeklebt
ist. Mit den kürzeren Borsten dringen die beiden Endabschnitte in die Zwischenräume
ein, während der Mittelteil die Zahnfläche reinigt. Diese Anpassungsfähigkeit an
jede gewünschte Trägerform stellt eine besonders nützliche Eigenschaft des Mustergegenstandes
dar.
-
Es ist zu beachten, daß die entsprechende größte bzw. geringste Länge
der Borsten bei 12 bzw. 2 mm liegt. Die Amplitude der Bewegung, welche der Borstenträger
ausführen kann, kann zwischen 0,5 mm und 10 mm liegen, wobei diese Amplitude auf
dem Durchmesser oder der längsten Sehne der Bahn eines Punktes auf der arbeitenden
Fläche gemessen wird. Schließlich kann die Frequenz der Bewegung zwischen 10 und
500 Schwingungen pro Sekunde liegen.
-
Die Verwendung der nach dem Muster ausgeführten Vorrichtung ist dabei
nicht auf die Reinigung der Zähne beschränkt, sondern kann auch zu anderen Behandlungen
des menschlichen Körpers benutzt weraen, wo die Anwendung von Beschleunigungen vorteilhaft
Im folgenden werden weitere Vorrichtungen beschrieben. Die Fig. 17 zeigt eine weitere
Ausführungsform, bei der das Exzentergewicht 71 seine Bewegung parallel zur Ebene
des Trägers des
Bürstenkopfes 72 ausführt. In der Figur ist weiter
der Elektromotor 73 mit seiner Achse 74, der Batterie 75 und einem Schalter 76 dargestellt,
mit welchem die Bewegung ausgelöst wird. Der Schalter arbeitet in der Weise, daß
der Kontakt mit Hilfe einer metallischen biegsamen Wand oder einer solchen aus Kunststoff
hergestellt wird, um die vollständige Dichtung des Gehäuses aufrechtzuerhalten.
-
Zur Erläuterung der Art der Schwingungsbewegung, welche von der Bürste
ausgeführt wird, wird in erster Annäherung angenommen, daß die Bewegung der Bürste
in einer elliptischen Bahn
| verläuft, was den Verhältnissen dann Genau entspricht, falls |
| CD |
die Drehungsebene der Exzentermasse eine Hauptträgheitsebene ist. In der Längsrichtung
ist die Amplitude gering und errechnet
| wobei A die Gesamtamplitude, r der Radius der Drehung der Exzen- |
| termasse, m die Exzentermasse und M die Gesamtmasse ist. |
-
In der Querrichtung errechnet sich die Amplitude R aus der gleichen
Formel, wie sie weiter oben bereits abgeleitet wurde.
-
Falls keine Dämpfung und keine elastischen Wirkungen vorhanden sind,
sind die beiden Bewegungen in Phase und die Kurve ist eine Ellipse. Bei einer elastischen
Aufhängung ergibt sich entsprechend den Elastizitätswerten eine Bewegung in Form
einer Acht.
-
Weiter oben wurde bereits ein schwingungsfreier Griff erwähnt. Eine
derartige Vorrichtung soll im folgenden unter Bezug auf die Bewegungen besprochen
werden, zu denen die Bürste erregt wird.
-
Ein schwingungsfreier Griff ist vorteilhaft, um eine bei Berührung
mit der Hand entstehende Schuingungsdämpfung zu vermeiden. Nebenbei kann die elastische
Bauanordnung noch einen Einfluß auf die beschriebene Kurve haben. Die genauen Rechnungen
zur Ermittlung dieses Einflusses sind langwierig ; es läßt sich jedoch ein allgemeiner
Eindruck vermitteln, wobei angenommen wird, daß : Ein elastischer Einbau, wie er
im vorstehenden beschrieben ist, eine Querelastizität besitzt, welche sich von der
Längselastizität ausgehend berechnen läßt, wobei d die Entfernung des Schwerpunktes
von dem Ring und e der mittlere Durchmesser des Ringes (siehe Fig. 18) ist,
| für eine Längsverrückung x des Sch erpunktes eine Kraft |
| F = K *Ax ** ?/"'e wirkt, wobei K der Modul der Querelastizität |
| des Halteringes ist, |
| für eine Querverrückung-ly des gleichen Schwerpunktes das |
| folgende Moment vorhanden ist : |
| B d = K 4 Y 2d S 2 = K v y v |
| F. d = K. y-- = K. : y. j |
| e3 |
| 4d" |
| 4-d |
| /y Zd |
Das Verhältnis der beiden Elastizitäten ist also :
Da praktisch-die Größenordnung von 2/3 hat, liegt der e Wert des Verhältnisses der
Elastizitäten in der Größenordnung von 50.
-
Infolgedessen läßt sich mit einem elastischen Ring, welcher eine
ausreichende Starrheit besitzt, Resonanz erzielen.
-
Der"schwingungsfreie"Griff ist dann fest und die Längsschwingung wird
verstärkt und gerät außer Phase, so daß die beschriebene Kurve zu einer Reihe von
Achten wird. Mit einem gewohnlichen Packungsring ergibt sich eine elliptische Bewegung
mit nur geringer Übertragung der Längsschwingung in den Handgriff und einer nahezu
verschwindenden Übertragung der Querschwingung, obwohl deren Schwingungsweite viel
größer sein kann.
-
Die beschriebene Schwingungsbewegung ist aufgrund der Tatsache bemerkenswert,
daß das Gehäuse des Motors zur Bewegungsübertragung auf den Arbeitsteil dient, während
die Achse des Motors infolgedessen nur dafür verwendet wird, das Exzentergewicht
in Bewegung zu setzen. Es ist deshalb moglich, den Motor so auszuführen, daß auf
einem der beweglichen Teile des Motors unmittelbar ein Exzentergewicht angeordnet
ist, ohne daß eine weitere Achse für die Abgabe der Bewegung verwendet wird. Als
Beispiele sind einige Vorrichtungen dieser Art in den Fig. 19, 20, 21 und 22 dargestellt.
-
Die Fig. 19 zeigt einen solchen Motor in schematischer Darstellung.
Der Stator 81 besteht aus einer Blechpackung, in welcher die Erregerspule 82, elche
über das Leitungskabel 83 mit Strom versorgt wird, ein magnetisches Feld erzeugt,
welches dem Pfeil 85 entlang durch den Rotor 84 verläuft. Der Rotor 84 treibt die
Exzentermasse 86 an und dreht sich in den beiden Lagern 87, welche sich an den Polenden
des Stators 81 befinden.
-
Die Fig. 19 a zeigt einen Schnitt durch den in der Fig. 19 dargestellten
Motor entlang der Linie a-a. Diese Figur zeigt den aus den einzelnen Blechlagen
zusammengesetzten Stator 81, an dessen Ende der mit der Exzentermasse 86 verbundene
Rotor 84 drehbar angeordnet ist.
-
Die Fig. 20 zeigt eine weitere Ausführungsform eines solchen Motors
teilweise im Schnitt, wobei ferner die Fig. 20 a einen Schnitt durch den Gegenstand
der Fig. 20 entlang der Linie a-a zeiót und gleiche Teile mit gleichen bezugszeichen
versehen sind. Der aus aufeinandergescnichteten Blechen bestehende Stator ist mit
dem Zeichen 91 versehen. Auf dem Stator 91 ist die Erregerspule 92 angeordnet, die
über das Leitungskabel 93 mit Strom versorgt wird und in dem Stator ein Magnetfeld
erzeugt, welches dem Pfeil 95 entlang durch den Rotor 94 hindurchgeht. Der Rotor
94 treibt die Exzentermasse 96 an und ist in den beiden Lagern 97 drehbar gelagert,
von denen das eine im Stator 91 und das andere in der seitlichen Haterung 98 untergebracht
ist.
-
Eine ueitere Ausfjhrungsform ist in den Fig. 21 und 21 a dargestellt,
vJobei die Fig. 21a ein Schnitt entlang der Linie a-a der Fig. 21 ist. Auf dem aus
Blechen aufgebauten Stator 101 ist die Erregerspule 102 angeordnet, welche über
das Leitungskabel 103 mit Strom gespeist wird und in dem Stator ein Magnetfeld erzeugt,
das dem Pfeil 105 entlang durch den Rotor 104 verläuft.
-
Der Rotor 104 treibt die Exzentermasse 106 und ist in zwei Lagern
107 drehbar gelagert, die auf jeder Seite des Stators 101 vorgesehen sind.
-
Auch die Fig. 22 und 22a zeigen eine Ausfjhrungsmöglichkeit des Elektromotors,
wobei die Darstellung der Fig. 22a einen Schnitt entlang der Linie a-a in der Fig.
22 wiedergibt. Der aus geschichteten Blechen aufgebaute Stator 111 ist mit einer
Erregerspule 112 versehen, welche über ein Leitungskabel 113 mit Strom
| versorgt wird und in dem Stator 111 ein Magnetfeld erzeugt,
des- |
| CD |
sen Verlauf durch den Rotor 114 durch den Pfeil 115 angedeutet wird. Der Rotor 114
treibt die Exzentermasse 116 an und ist in
den beiden Lagern 117
drehbar gelagert, von denen sich das eine in einem außen angeordneten Träger 118
und das andere in einem Pol des Stators 111 befindet.-Um so weit wie möglich die
bereits oben erklärt Masse M zu verringern, kann es sich empfehlen, die Batterie
bzw. den Kleinakkumulator außerhalb des Gehäuses in dem schwingungsfreien Handgriff
unterzubringen. Die Verbindung zwischen der Batterie und dem Motor läßt sich dann
durch Leitungen herstellen, die mit Abdichtungen durch die Gehäusewand hindurchgeführt
sind. Die Bewegung nähert sich in dem Falle einer Kreisbewegung.
-
Im übrigen läßt sich die auf die Arbeitsvorrichtung übertragene Bewegung
auch dadurch erzeugen, daß Prea&uft auf eine Turbine wirkt, welche entweder
selbst die Aufgabe des Exzentergewichts übernimmt oder ein solches Gewicht betätigt.
In einem solchen Falle braucht die Abdichtung nicht in gleichem Maße vollständig
wie bei der Verwendung elektrischer Energie zu sein.
-
Diese Ausführungsform ist besonders deshalb vorteilhaft, weil sie
es ermöglicht, das Gewicht des Gehäuses und die Masse M besonders stark zu beschränken.
-
Beispielsweise kann es erforderlich sein, daß für eine Bewegung des
Trägers des Arbeitsteiles mit bestimmter Frequenz und Amplitude nur eine sehr schwache
Energie aufgewendet werden darf, um zu vermeiden, daß eine zu große Energie im Zeitpunkt
des Auftreffens oder der Berührung auf bzw. mit dem Zahn oder dem Zahnfleisch zu
unerwünschten und schädigenden Ergebnissen führt. In der Fig. 23 ist ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, in welchem eine Turbine durch Preßluft betrieben wird. In der Figur
ist das Genäuse 121 mit zwei Lagern 122 versehen, in denen die Enden der welle 123
der Turbine 124 drehbar gelagert sind, wobei auf dieser
Welle eine
Exzentermasse 125 befestigt ist.
-
Die ganze Vorrichtung ist mit Hilfe eines Schlauches an eine Druckluftquelle
angeschlossen. Der Schlauch \wird auf dem Rohrstutzen des Gehäuses befestigt. Die
Druckluft tritt durch den Rohrstutzen 126 in Richtung des Pfeilers 127 in das Gehäuse
ein und versetzt die Turbine 124 in Drehung, wonach sie durch die Mündung 128 entweicht.
Die Turbine 124 treibt die Exzentermasse 125, welche den Apparat in einer Ebene
vibrieren läßt, welche parallel zur Bürstenebene verläuft.
-
Zur Erzeugung dieser Bewegung lassen sich auch noch andere Energieformen
benutzen, insbesondere mechanische Energie. Falls jedoch ein von einer Batterie
gespeister Elektromotor verwendet wird, empfiehlt es sich, die aufzuwendende Energie
so gering wie möglich zu halten, beispielsweise @wei Watt. Vorzugsweise sollte eine
auf diese Weise arbeitende Vorrichtung nach der Erfindung mit einer Frequenz von
wenigstens etwa 50 Perioden und einer Bewegungsamplitude des Werkzeugträgers von
rund 2 mm arbleiben, wobei die die Schwingung erzeugende Exzentermasse so nahe wie
möglich zum arbeitenden Teil hin gelagert ist, während der Motor in der größtmöglichen
Entfernung gehalten wird.
-
Man gelangt damit zu einer AusfLhrungsform, bei welcher die Hin-und
Herbewegung des arbeitenden Teiles praktisch auf einer senkrechten Geraden verläuft.
Die Fig. 24 und 24a zeigen eine solche Ausführungsform. In diesen Figuren enthält
das Gehäuse 131 den Motor 132, der über die Leitung 133 mit elektrischem Strom versorgt
wird. Dieser Motor besitzt eine sehr lange Ausgangswelle 134, auf deren Ende ein
Kegelrad 135 aufgekeiist.
-
Das Kegelrad 135 kämmt mit dem Kegelrad 136, welches drehfest mit
der Welle 137 verbunden ist, die die Exzentermasse 138 trägt. Die Welle 137 ist
drehbar in den beiden Lagern 139 gelagert, welche in dem Gehäuse 131 angeordnet
sind. Die Exzentermasse erregt durch ihre Drehung den Bürstenteil 140 zu einer
| rt |
| Schwingungsbewegung, deren Richtung durch den Pfeil 141 wieder- |
gegeben wird.
-
Erläuterung einer der Bürste mitzuteilenden günstigsten Bewegung
zur Reinigung subgingivaler Räume : Die Fig. 25 zeigt den Sitz eines Zahnes im Zahnfleisch.
-
In der zwischen dem Zahnfleisch und dem Zahnhals befindlichen Tasche
143 setzen sich Zahnbelag und andere Verunreinigungen ab. Eine der Aufgaben der
Zahnreinigung besteht darin, diesen Raum von den Verunreinigungen zu säubern, die
sich darin sammeln.
-
Eine Ansammlung dieser Verunreinigungen könnte sonst zu Zahnfleischentzündungen
führen.
-
Die übliche, von Hand ausgeführte Bürstung fuhrt jedoch nicht zu
einer wirksamen Reinigung dieses Raumes. In der Figur ist beispielsweise die Borste
142 einer Handzahnbärste dargestellt, welche die durch den Pfeil angedeutete Bewegung
ausführt.
-
Obwohl dieses bereits die günstigste Annahme ist, genügt diese Bewegung
offensichtlich nicht, um den Raum 143 vollständig zu reinigen. Man sieht also, daß
bei einem geeigneten Werkzeug die günstigste mögliche Bewegung die Kreisbewegung
ist, falls diese Bewegung eben und parallel zum Zahn verläuft. Dabei ist zu
| beachten, daß während einer solchen Bewegung jeder Punkt eines
nach |
| u |
dem Muster arbeitenden Bürstenteils in schwingender Weise einen Kreis von gleicnem
Radius beschreibt, wobei diese Kreise untereinander nicht konzentrisch sind.
-
Diese Bewegung ist tatsächlich die bestmögliche, denn falls eine
Schwingungsbewegung betrachtet ird, die auf einer senkrechten Geraden verläuft,
führt diese Bewegung in weit stärkerem Maße dazu, Verunreinigungen in die subgingivalen
Räume zu kehren. Im Gegensatz dazu soll die vorstehend erläuterte Bewegung anhand
der Fig. 26 betrachtet werden, welche eine Seitenansicht eines Zahnes zeigt, wobei
die Bürste von der Hand in einer durch den Pfeil 144 angegebenen Bewegungsrichtung
geführt wird. Das Vorder-und das Hinterende des Borstenkopfes sind mit 145 und 146
gekennzeichnet. Falls ein am Ende 145 gelegener Punkt seinen Kreis beschreibt, kann
| er bei seiner aufsteigenden Belegung Verunreinigungen mit- |
| 0 CD |
reißen, bevor er zwischen Zahnfleisch und Zahn hindurchgeht und daher diese Verunreinigungen
in dem Raum ablagern. Jedoch für alle anderen Punkte des Arbeitsteiles zwischen
145 und 146 sind bei der aufsteigenden Bewegung auf dem Zahn keine Verunreinigungen
mehr vorhanden. Stattdessen wird jeder dieser Punkte Verunreinigungen aus dem subgingivalen
Raum heraus und an dem Zahn wieder hochführen, wo sie sofort von den anderen Punkten
des Arbeitsteiles aufgenommen werden, welche die Neigung haben, die Verunreinigungen
zur Mite c'es Arbeitsteiles zu führen oder sie an der Rückseite aufsteigen zu lassen
und auf jeden Fall den Zahnbelag zu zerstören und die Verunreinigungen vollständig
zu entfernen, die durch Ausspülen des Mundes fortgeschwemmt werden können.
-
Diese Ausführungen geicen auch f". r den Fall, daß die Hand die Zahnbürste
in einer entgegengesetzten Richtung wie oben beschrieben fuhrt oder wenn es sich
um die unteren Zän@ne handelt.
-
Zur Ausführung dieser Bewegung ist es nötig, mit einer Amplitude,
d. h. mit einem Kreisdurchmesser im Bereich von 0, 5 bis 5 mm im Höchstfalle zu
arbeiten, wobei die günstigstern werte im Bereich von 1,5 bis 2,5 mm liegen. Es
ist also nicht erforderlich, mit einer Amplitude zu arbeiten, deren Größe die Tiefe
es subgingivalen Raumes übersteigt, da dadurch auf das Zahnfleisch keine Wirkung
ausgeübt wird. Übrigens ist eine solche Kreisbewegung, bei der jeder Punkt des Gerätes
einen Kreis beschreibt, der gegenüber den Kreisen der anderen Punkte nicht konzentrisch
ist, einer kreisenden Bewegung des Gerätes erheblich überlegen, bei der die Ebene
der Kreisbewegung ebenfalls parallel zum Zahn liegt. Im letzten Fall wird die Energie
durch die Borsten insgesamt übertragen, wobei sich das gesamte Trägheitsmoment des
Trägers bei dem stoßartigen Zusammentreffen des Gerätes mit dem Zahnfleisch überträgt,
unabhängig davon, ob die Borsten biegsam sind oder nicht. Im Gegensatz dazu arbeitet
bei einer Vibrationsbewegung der beschriebenen Art jeder Punkt des Gerätes, dessen
Zusammenhang mit den anderen Punkten ausreichend elastisch ist, getrennt von den
übrigen und mit nur geringer kinetischer oder
| Reibungsenergie, ohne daß eine schmerzende oder zerstörende |
| c ci |
| Wirkung eintritt. |
| Die günstigste Ausfthrungsform stellt daher eine mecha- |
| nische Zahnbürste dar, welche kreisförmige Bchwingungsbewegun- |
gen der bereits erläuterten Art ausführt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel hierfür
ist in der Fig. 27 dargestellt. Die Figur zeigt einen Arm 147, der das Gerät hält
und es mit dem Gehäuse verbindet und der in der senkrecht zum Gerät, d. h. zur
| Oberfläche der Zähne, laufenden Richtung biegsam ist. Aufgrund |
| c |
dieser genügend weichen Nachgiebigkeit fehlen störende Schwin-
| gungsbewegungen senkrecht zum Zahn. Das mit 148 bezeichnete |
| Gehäuse enthält den Elektromotor 149, auf dessen Welle die |
Exzentermasse 150 befestigt ist.
-
Es sind auch noch weitere Ausführungsmöglichkeiten der im vorstehenden
erklärten Bewegung geeignet ; eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht die
Übertragung der Bewegung über die Achsen und ein Winkelgetriebe auf die Exzentermasse
vor. Der Motor kann auch außerhalb des Gehäuses angeordnet werden, wobei die Exzentermasse
abgeschlossen bleibt. Nach den weiter oben angeführten Gleichungen läßt sicii auch
eine Kreisbewegung erzielen, wenn der Schwerpunkt des Gehäuses und des Gerätes in
einer Ebene liegt, welche die Drehungsachse der Exzentermasse enthält.
-
Die Fig. 28 zeigt eine solche AusfUhrungsform. Das Gehäuse 151 ist
an seinem einen Ende mit dem Gerät 152 ausgerüstet. In einer Ausnehmung 153 wird
der Elektromotor 154 mit Schrauben 155 befestigt. Auf der Achse dieses Motors ist
die Exzentermasse 156 befestigt, welche dem Gerät 152 eine Schingungsbewegung aufträgt,
die parallel zu dessen Arbeitsfläche verläuft.
-
Weiter kann es vorteilhaft sein, eine solche Bewegung mittels eines
hin-und hergehenden Antriebs oder eines üblichen drehenden Motors unter Zwischenschaltung
eines Kurbelsystems zu erzeugen, wie es in der Fig. 29 dargestellt ist. In dieser
Figur ist der Elektromotor 161 an dem Gehäuse 162 befestigt. Der Motor 161 ist mit
einem Kurbelarm 163 versehen, an welchem die Schubstange 164 drehbar gelagert ist.
Das andere Ende dieser Schubstange ist
drehbar an einem Schieber
16j befestigt, der in einem Gleitlager 166 hin-und hergehen kann. An einem Punkt
167 der chubstanje 164 ist eine Befestigungsmöglichkeit für einen Arbeitsteil 168
vorgesehen, welcher aus dem Gehäuse durch die Öffnung 169 hervortritt. Die Figur
29a zeigt die Kurbelverbindung von der Seite, wobei gleiche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sind. Bei einer solchen Bewegung bschreibt der Punkt 167
einen Kreis mit einer der Motorumdrehung gleichen Periode, wobei die Amplitude in
Abhän-gigkeit von der Lage dieses Punktes auf der Schubstange veränderlich ist.
-
Eine weitere Ausf@hrungsmöglichkeit besteht darin, als Antrieb eine
mit Druckluft betriebene Turbine zu benutzen, auf der eine Exzentermasse befestigt
ist.'Durch diese Ausführung werden geringfügige mechanische Schwierigkeiten behoben,
welche sonst durch die mechanische Verbindung zwischen der Exzentermasse und dem
Antrieb hervorgerufen werden. Ferner ist zu erwähnen, daß bei einer solchen Ausführungsform
die Reibung des Gerätes in der Zwinge eine Verbildung der kreisförmigen Bewegung
verursacht, da die Trägheit sich dabei vergrößert. Man kann dagegen die Bürste an
der Backenseite durch ein kleines Schutzschild schützen, welches aus dem Genäuse,
das den Motor umschließt, hervortritt, oder am Stiel des Gerätes zur Backenseite
hin angebracht ist.
-
Um den subgingivalen Raum wirksam zu reinigen, empfiehlt es sich,
besondere Bürstenköpfe zu verwenden. Als beispiel ist in der Fig. 30 eine Zahnbürste
dargestellte die mit einem Bürstenkopf zur Bearbeitung der ZahnauLenflächen versenen
ist. Die Fig.
-
31 zeigt den gleichen Bürstenkopf von der Stielseite her, ent-
| sprechend der Pfeilrichtung in der Fig. 301 gesehen. |
| 0 |
Die Fig. 32 zeigt einen Bürstenkopf für die Bearbeitung der
| Zahninnenflachen. Die Fig. 33 zeigt den gleichen Bürstenkopf
von |
| u |
der linken Seite der Fig. 32 aus betrachtet.
-
Die Fig. 34, 35 und 36 zeigen Arbeitsköpfe, welche eine wirksame
Reinigung der subgingivalen Räume ermöglichen, wobei auf der rechten Seite jeweils
der von vorn gesehene Kopf und auf der linken Seite der von der Seite gesehene Kopf
dargestellt ist.
-
In der Fig. 37 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung
nach der Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Die Fig.
-
38 zeigt einen in Pfeilrichtung betrachteten Schnitt entlang der Linie
a-a durch die Fig. 37. Bei @iesewr Ausführungsform ist der Elektromotor 171 im Gehäuse
172 mittels eines Kardangelenks 173 aufgehängt, wobei dieser Mo-uor an seinem vorderen
Ende mittels des elastischen Ringes 174 zentriert wird. Durch die Packung 175
| ist das Gehäuse abgedichtet. Der Motor 171 versetzt die Exzenter- |
| 1-i |
masse 176 in Drehung, welche sich zwischen den beiden Lagerringen 177 mit selbsttätiger
Schmierung dreht. Diese beiden Lagerringe 177 sind im Kopfteil 178 angeordnet.
-
Der Antrieb vollzieht sich über die Kupplung 179. Der Motor 171 wird
über die elektrische Leitungsschnur 180 mit Strom versorgt ; dabei wirkt der Griffteil
181 auf die Feder 182, welche sich genen den Kontakt 183 rostützen kann und es so
ermöglicht, den Apparat an-oder abzuschalten. Der Träger 184 des Bürstenkopfes 185
ist am Kopfteil 178 befestigt und kann zwei um 180° gegeneinanderverdrehte Stellungen
einnehmen, so daß damit sowohl eine Reinigung der Innen-als auch der Außenflächen
der Zähne möglichist.-36-
Im Betrieb wird durch den Stromanschluß
des Motors die Exzentermasse 176 in Drehung versetzt, so daß durch die Drehung dieser
Masse Schwingungen übertragen werden, deren Amplitude dem Maßenvolumen proportional
und deren Frequenz gleich der des Motors ist.