DE2634315A1

DE2634315A1 - Hydraulischer kolbenmotor

Info

Publication number: DE2634315A1
Application number: DE19762634315
Authority: DE
Original assignee: Les Produits Associes Broxo SA
Current assignee: Les Produits Associes Broxo SA
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1978-01-12
Also published as: FR2357752A1; GB1552539A; FR2357752B1; HK6481A; JPS6030222B2; BR7704504A; AT348660B; DE2634315C2; ES460563A1; CH601664A5; JPS539096A; ATA447677A

Description

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LES PRODUITS ASSOCIES LPA S.A. CHENE-BOURG/Geneve

Hydraulischer Kolbenmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kolbenmotor mit einem im Motorzylinder hin- und herbewegbaren Kolben.

Wenn ein solcher Hydraulikmotor bekannter Bauart, bei dem der Kolben in üblicher Weise eine geradlinige Hin- und Herbewegung ausführt, dazu dienen soll, ein schwenkbar gelagertes Stellglied in eine oszillierende Bewegung um dessen Schwenkachse zu versetzen, dann muss ungünstigerweise ein mechanischer Bewegungswandler vorgesehen sein, welcher die alternierende geradlinige Kolbenbewegung in eine oszillierende Schwenkbewegung umwandelt. Ein solcher Bewegungswandler erfordert daher zusätzliche Teile, erschwert die Montage eines durch den Hydraulikmotor anzutreibenden

0900/P438.12X> .42 ΒΠ/JO/sch.

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Geräts und verschlechtert wegen der auftretenden Reibungsverluste den Wirkungsgrad des Antriebs.

So ist insbesondere bereits ein hydraulisch betriebenes Handgerat zur Zahn- und Mundpflege bekannt (DT-OS 2 109 005 und 2 109 006), welches ein als Griffstück dienendes, längliches Gerätegehäuse mit einer darin um dessen Längsachse hin- und herdrehbar gelagerten Welle, mit einem diese Welle oszillierend antreibenden hydraulischen Kolbenmotor und mit einer am vorderen Ende der angetriebenen Welle mündenden Flüssigkeitsspeiseleitung, ferner auswechselbar auf diese Welle aufsteckbare Behandlungsinstrumente sowie eine äussere, einen pulsierenden Flüssigkeitsstrahl liefernde Flüssigkeitspumpe aufweist, die über eine äussere Flüssigkeitsleitung mit der Einlassöffnung des hydraulischen Motors im Gerätegehäuse verbunden ist. Bei den Behandlung sinstrumenten kann es sich entweder um mechanisch angetriebene Instrumente, insbesondere Steckzahnbürsten, oder aber um Spritzdüsen handeln, die im aufgesteckten Zustand mit der Flüssigkeitsspeiseleitung in Verbindung stehen; mittels eines Ventils kann diese Flüssigkeitsspeiseleitung entweder gesperrt oder, zur Speisung der Spritzdüse mit dem von der Flüssigkeitspumpe gelieferten pulsierenden Flüssigkeitsstrahl, mit der äusseren Flüssigkeitsleitung verbunden werden. Die Anordnung ist ferner so getroffen, dass bei Sperrung der Flüssigkeitsspeiseleitung im Gerätegehäuse der hydraulische Motor in Betrieb gesetzt wird, während bei geöffneter Flüssigkeits speiseleitung der

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hydraulische Motor mangels ausreichenden Flüssigkeitsdrucks in Ruhe bleibt.

Bei diesem bekannten Handgerat sind der Motorzylinder und der Kolben konzentrisch zur Langsachse des Gerätegehäuses angeordnet, und der Bewegungswandler besteht aus einer in Verlängerung des Motorzylinders frei drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagerten Antriebshülse mit einer in ihrer Umfangswand vorgesehenen schraubenförmigen Nut; das vordere Ende des Kolbens taucht in die Antriebshülse ein und trägt einen radialen Zapfen, der in die schraubenförmige Nut eingreift und so die axiale Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine oszillierende Drehung der Antriebshülse verwandelt. Ein am vorderen Ende der Antriebshülse befestigtes buchsenförmiges Steckerteil dient zur Aufnahme der Behandlungsinstrumente. Die Flüssigkeitsspeiseleitung im Gerätegehäuse schliesst einen den Motorzylinder konzentrisch umgebenden Ringraum, eine Oeffnung in der Umfangswand der Antriebshülse und deren Innenraum ein, welcher mit dem buchsenförmigen Steckerteil in Verbindung steht. Diese bekannte Anordnung benötigt wegen des Bewegungswandlers mehrere zusammenwirkende, bewegliche Teile, die wegen ihrer mechanischen Reibung den Wirkungsgrad des Antriebs verringern und Abriebeffekte verursachen , und schliesslich ist der Verlauf der Flüssigkeits speiseleitung im Gerätegehäuse unter Einschluss des Bewegungswandlers verhältnismässig kompliziert.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Kolbenmotor zu schaffen, mit welchem bei sehr einfacher Bauart und unter Vermeidung eines Bewegung s wandle rs direkt ein schwenkbar gelagertes Stellglied oszillierend um dessen Schwenkachse antreibbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Kolben in Hubrichtung kreisbogenförmig gekrümmt und an einem schwenkbar gelagerten Stellglied befestigt ist, dessen Schwenkachse das Zentrum des durch die gekrümmte Kolbenlangsachse gehenden Kreises durchsetzt und auf dessen Ebene senkrecht steht.

Ein solcher Hydraulikmotor nach der Erfindung hat den grossen Vorzug, dass der Kolben direkt.beispielsweise über einen am äusseren Ende des Kolbens angeformten Arm, mit dem Stellglied starr verbunden sein kann, so dass also der Antriebsmechanismus nur ein einziges bewegtes Teil aufweist und innerhalb des Motorzylinders keine Zentrierung oder Führung für den Kolben, sondern nur eine Abdichtung, z.B. in Form eines O-Rings, erforderlich ist.

Die Verbindung zwischen Kolben und Stellglied könnte im Prinzip auch ein Gelenk aufweisen, oder das den Kolben und seinen angeformten Arm bildende Material kann gegebenenfalls eine gewisse Elastizität haben, so dass das Material etwas elastisch nachgeben kann; in diesen Fallen lies sen sich möglicherweise die Toleranzforderungen noch verringern, jedoch wäre dann der Kolben im Motorzylinder zu

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zentrieren bzw. zu führen.

Der Motorzylinder kann im Prinzip auch geradlinig ausgebildet sein, er muss dann lediglich gross genug bemessen sein, um den gebogenen Kolben aufzunehmen.

Zweckmä"ssigerweise jedoch ist auch der Motor zylinder, wie der Kolben, in Hubrichtung kreisbogenförmig gekrümmt, was insbesondere aus Gründen der Raumersparnis und zwecks Vermeidung von überflüssigem Zylinderraum günstig ist.

Einlass- und Auslassöffnungen des Motor Zylinders sind vorzugsweise auch in der Ruhestellung des Kolbens stets zum Durchlauf der Flüssigkeit im Leerlaufbetrieb der den Motor speisenden Pumpe miteinander verbunden.

Vorzugsweise ist eine auf den Kolben wirkende Rückstellfeder in Form einer auf Torsion beanspruchten Schraubenfeder vorgesehen, die das Stellglied konzentrisch umgibt und deren eines Ende drehfest am Stellglied angebracht und deren anderes Ende in bezug auf den Motorzylinder ortsfest gehalten ist. Um die Federspannung noch nach der Montage

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bequem justieren zu können, ist vorzugsweise für wenigstens das eine Federende ein Befestigungsteil vorgesehen, welches mehrere radial orientierte, im Winkelabstand angeordnete Nuten aufweist, in die wahlweise das entsprechende, radial abgebogene Feder ende einlegbar

Mit grossem Vorteil ist der hydraulische Kolbenmotor nach der Erfindung in einem hydraulisch betriebenen Handgerat zur Zahn- und Mundpflege der eingangs beschriebenen Art verwendbar, indem die im Gerätegehäuse drehbar gelagerte Welle das direkt vom Kolben des hydraulischen Motors angetriebene Stellglied bildet. Dadurch entfallen alle mit einem besonderen Bewegungswandler zusammenhängenden Nachteile. Das ist besonders wichtig, wenn der hydraulische Motor und damit das oszillierend angetriebene Behandlungsinstrument mit einer Frequenz von grössenordnungsmässig 50 Hz, also verhältnismässig rasch bewegt werden soll. Ferner ist vorzugsweise die direkt mit dem Motorkolben verbundene Welle als Hohlwelle ausgebildet, deren Innenraum zur Flüssigkeitsspeiseleitung für die Düse gehört. Auf diese Weise wird der Verlauf der Flüssigkeitsspeiseleitung im Gerätegehäuse sehr vereinfacht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an einem Ausführung sbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gerätegehäuse

eines mit einem Hydraulikmotor nach der Erfindung ausgerüsteten Handgeräts zur Zahn- und Mundpflege mit einer aufgesetzten Steckzahnbürste,

Fig. la eine anstelle der Steckzahnbürste auf das Geräte

gehäuse nach Fig. 1 aufsetzbare Spritzdüse,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie Π-ΙΙ nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III nach Fig. 1 durch

den hydraulischen Motor,

Fig. 4-6 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung

der drei Betriebszustände des Geräts, nämlich Betrieb der Flüssigkeitspumpe im Leerlauf (Fig. 4), Betrieb des Handgeräts mit einer angetriebenen Zahnbürste (Fig. 5) und Betrieb des Geräts mit einer mit Flüssigkeit gespeisten Spritzdüse (Fig. 6)

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Nach Fig. 1 weist das als Griffstück dienende Gerätegehäuse 1, welches mit einer aufgesetzten Steckzahnbürste 2 dargestellt ist, eine äussere, am rückwärtigen Ende 5 verschlossene Gehäusehülse 4 und einen in den vorderen Bereich dieser Gehäusehülse 4 fest eingesetzten Gehäusekörper 6 mit den beiden Anschlussstutzen 7 und 8 zum Anschluss von die Flüssigkeitszuleitung bzw. die Flüssigkeitsrückleitung bildenden biegsamen Schläuchen auf. Diese nicht dargestellten Schläuche verbinden das Gerätegehäuse mit einer ebenfalls nicht dargestellten Flüssigkeitspumpe, die einen pulsierenden Flüssigkeitsstrahl erzeugt.

Am vorderen Ende des Gehäusekörpers 6 ist ein kreisringförmiger Flansch 9 befestigt, auf dem eine abnehmbare Deckkappe 10 unter Rastung aufgeklemmt ist. In einer zentralen Bohrung 12 des Gehäusekörpers 6 ist eine Hohlwelle 13 gelagert, die um ihre Längsachse hin- und herdrehbar ist und mit ihrem vorderen Ende 14 durch eine zentrale Oeffnung 11 der Deckkappe 10 mit freiem Spiel herausragt. Dieses vordere Ende 14 der Hohlwelle 13 ist mit einem Rastprofil zum Aufstecken der Zahnbürste 2 oder aber

einer Spritzdüse 3 versehen, die in Fig. la gezeigt ist. Die Hohlwelle 13 bildet also den Instrumentenhalter.

Am rückwärtigen Ende des Gehäusekörpers 6 ist, neben der Hohlwelle 13, der Hydraulikmotor 15 befestigt, welcher später noch, insbesondere anhand der Figuren 2 und 3, näher beschrieben wird

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und dessen direkt und fest m it der Hohlwelle 13 verbundene Kolben 17 diese Hohlwelle 13 oszillierend um ihre Langsachse antreibt.

Im Gehausekörper 6 sind Flüssigkeitskanäle 25 - 29 sowie ein Dreiwegeventil 30 und ein Sperrventil 31 angeordnet. Der Kanal 25 verbindet den Einlass stutzen 7 des Gerätegehäuses mit dem Einlassstutzen 23 des Hydraulikmotors 15 und der Kanal 26 den Auslassstutzen 24 des Hydraulikmotors 15 mit dem Kanal 27, der in Querrichtung des Gerätegehäuses 1, neben der zentralen Bohrung 12 vorbei, zum Einlass des Ventils 30 verläuft. Der zum Kanal 27 parallel orientierte Kanal 28 verbindet die eine Auslassöffnung des Ventils 30 mit dem Auslass stutzen 8 des Gerätegehäuses 1 und damit mit der Flüssigkeitsrückleitung. Der kurze Kanal 29 verbindet die andere Auslassöffnung des Ventils 30 mit dem Einlass des Sperrventils 31. Ein biegsamer und im wesentlichen frei innerhalb der Gehäusehülse 4 beweglicher Schlauch 33 aus elastischem Ma-terial

verbindet den Auslass stutzen 32 des Ventils 31 mit dem hinteren, als Anschlussstutzen 34 ausgebildete Ende der Hohlwelle 13, wobei Befestigungsmuffen 52 bzw. 53 eine dichte Verbindung der Schlauchenden mit den Stutzen 32 bzw. 34 sichern. Der innere Kanal 35 der Hohlwelle mündet am vorderen .Wellenende 14 und bildet zusammen mit dem Schlauch 33 und dem kurzen Kanal 29 die Flüssigkeitsspeiseleitung für eine auf das vordere Wellenende 14 aufgesteckte Spritzdüse 3.

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Das Ventil 30 erlaubt die Ein- und Ausschaltung des Handgeräts bei laufender Flüssigkeitspumpe, und zu diesem Zwecke ist der Ventilstössel 36 mit dem das Verschlussstück bildenden Ventilkopf 37 mittels eines äusseren Schiebers 38 verstellbar, der durch einen Längsschlitz 41 der Gehäusehülse 4 nach aussen ragt. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Ventils 30 sitzt der Ventilkopf 37 dicht in einem hinteren O-Ring 39 und sperrt damit die Zuleitung zum kurzen Kanal 29 und damit zum anderen Ventil 31, während durch den O-Ring 40 der Kanal 27 mit dem Kanal 28 und daher mit der Flüssigkeitsrückleitung zur Flüssigkeitspumpe verbunden ist. Das Gerät arbeitet daher, wie später noch anhand der Fig. 4 veranschaulicht, im Leerlauf. Wenn der Schieber 38 und damit der Ventilstössel 36 nach vorn verschoben wird, dann sperrt der nunmehr dicht in den O-Ring 40 eingreifende Ventilkopf 37 die Flüssigkeitsrückleitung und gibt den kurzen Kanal 29 zum Ventil frei.

Dieses Ventil 31 hat ebenfalls einen Ventilstössel 42 mit einem ein Verschlussstück bildenden Ventilkopf 43, welcher mit einem O-Ring 44 zusammenwirkt. D«r Ventilstösael 42 hat einen vorn durch eine Oeffnung 47 der Deckkappe 10 herausragenden Betätigung sstift 45 und nimmt unter der Wirkung einer Schraubenfeder die in Fig. 1 dargestellte Lage ein, in welcher der dicht in den O-Ring 44 eingreifende Ventilkopf 43 den Zugang zum Schlauch 33 und damit

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zur Hohlwelle 13 sperrt. In dieser Lage wird, wenn das Ventil 30 die Flüssigkeitsrückleitung sperrt, der Hydraulikmotor 15 angetrieben und damit die Steckzahnbürste 2 oszillierend bwegt. Wenn der Betatigungsstift 45 gegen die Wirkung der Feder 46 eingedrückt und daher der Ventilkopf 43 aus dem O-Ring 44 herausbewegt wird, wird der Zugang zum Schlauch 33 und zum inneren Kanal 35 der Hohlwelle 13 geöffnet, so dass nunmehr eine Spritzdüse 3 gespeist werden kann. Anhand der schematischen Figuren 5 und 6 werden die beiden letzterwähnten Betriebszustände des Geräts noch näher veranschaulicht.

Um die Austritts stellen der Hohlwelle 13 und des B et ätigungs Stiftes 45 aus dem Gehäusekörper 6 einwandfrei abzudichten und gleichzeitig die erforderliche Beweglichkeit dieser Organe zu gewahrleisten, sind zwei kegelstumpfförmige Dichtungsmanschetten 48 und 49 aus einem biegsamen Material, beispielsweise aus Gummi, vorgesehen, deren vordere Enden dicht am Umfang der Hohlwelle bzw. des Betätigungsstiftes 45 und deren hintere Enden dicht zwischen demGehäusekörper 6 und dem Flansch 9 eingeklemmt sind. Beide Dichtungsmanschetten 48 und 49 sind beispielsweise, wie in Fig. 1 gezeigt, einstückig ausgebildet, oder getrennte Teile.

Da die Hohlwelle 13 mit dem stationären Gehäusekörper 6 über einen biegsamen Schlauch 33 verbunden ist, brauchen keinerlei

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weitere Abdichtungen, zwischen dieser Hohlwelle 13 und dem Gehausekörper 6 vorhanden zu sein; insbesondere sind keine O-Ringe erforderlich, in denen diese Hohlwelle 13 drehbar sein muss, so dass die mit einer solchen Wellenlagerung zusammenhangenden Reibungsverluste entfallen. Eine an der Hohlwelle 13 angeformte vordere Schulter 50 sowie eine hintere, auf der Hohlwelle 13 sitzende Buchse 51 verhindern eine axiale Verschiebbarkeit der Hohlwelle 13.

Nach Fig. 3 weist der Hydraulikmotor 15 einen Motorzylinder 16 und einen Kolben 17 auf, welche beide in Hubrichtung kreisbogenförmig gekrümmt sind. Die Mantellinien des Motorzylinders 1 6 und des Kolbens 17 verlaufen also längs konzentrischer Kreisbögen, deren gemeinsamer Mittelpunkt auf der Langsachse der Hohlwelle liegt. Ein vom Kolben 17 durchsetzter Flansch 18 ist am offenen Ende des Motorzylinders 16 befestigt und dient dazu, einen den Kolben 17 an seiner Austrittsstelle abdichtenden O-Ring 19 zu halten. Der Kolben 17 ist mittels eines angeformten Armes 20 und einer Muffe direkt an der Hohlwelle 13 befestigt, welche das mm Kolben oszillierend bewegte Stellglied darstellt. Die mit dem Arm 20 und dem Kolben ein Teil bildende Muffe 21 hat auf ihrem Innenumfang axial gerichtete Nuten und ist auf den hinteren, mit Langsrippen 22 versehenen Bereich der Hohlwelle 13 aufgeschoben, wobei die Rippen 22 zur drehfesten Verbindung des Kolbens 17 mit der Hohlwelle 13 in die Nuten der Muffe

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eingreifen. Da die Lage und Bewegungsbahn des Kolbens 17 durch dessen im wesentlichen starre Befestigung an der Hohlwelle 13 definiert sind, braucht keine Zentrierung oder besondere Führung des Kolbens im Motor zylinder 16 vorgesehen zu sein, welcher den Kolben mit Spiel umgibt, so dass keine grossen Toleranzforderungen erfüllt werden müssen.

Die durch angeformte Ein- bzw. Auslass stutzen 23 und 24 gebildeten Einlass- und Auslassöffnungen des Motor Zylinders 16 liegen nach Fig. am inneren, der Kolbenaustrittsseite abgewandten Zylinderende nebeneinander oder wenigstens näherungsweise diametral gegenüber, können aber natürlich auch an den oder in den Bereichen der gegenüberliegenden Zylinderenden angebracht sein. Einlass- und Auslassöffnungen sind in allen Kolbenstellungen, insbesondere auch in der in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellten Ruhestellung des Kolbens 17, über den Ringraum zwischen Kolben Und Innenumfang des Zylinders miteinander verbunden. Da auf diese Weise der Motorzylinder 16 einen Teil der im Gehausekörper 6 verlaufenden Flüssigkeitsleitung zwischen den Kanälen 25 und 26 bildet, wird der Kolben 17 auch im Leerlauf der Flüssigkeitspumpe und bei Speisung einer Spritzdüse stets gut von der Flüssigkeit umspült und damit angefeuchtet, und ebenso werden dabei eventuelle Luftblasen aus dem Hydraulikmotor 15 entfernt. Das ist wichtig, um einen einwandfreien Anlauf des Hydraulimotors bei Sperrung des Kanals 27 durch das Ventil 30 zu erreichen.

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Die parallel zueinander und senkrecht zum Kolbenhub orientierten Stutzen 23 und 24 sind zur einfachen Befestigung des Motorzylinders 16 am Gehauseteil 6 in entsprechende Oeffnungen dieses Gehauseteils eingepresst.

Als Rückstellfeder für den Kolben 17 dient eine auf Torsion beanspruchte, die Hohlwelle 13 konzentrisch umgebende Schraubenfeder 54, die zur Erleichterung der Zentrierung auf einer fest auf der Hohlwelle 13 sitzenden Hülse 59 angeordnet ist. Diese Hülse 59 weist axiale Innennuten auf und ist auf den hinteren, mit den Längsrippen versehenen Bereich der Hohlwelle 13 unter Eingriff der Rippen in die Nuten drehfest aufgeschoben. Das radial abgebogene vordere Federende 55 greift in eine radial orientierte Nut 57 eines Befestigungsteils 58 ein, welches durch einen Radialvorsprung am vorderen Flansch 59a der Hülse 59 gebildet wird, und ist daher drehfest mit der Hohlwelle

verbunden. Der Flansch 59a hat eine Ringnut zur Aufnahme des vorderen Federbereichs. Das hintere ,ebenfalls radial abgebogene Federende

ist gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung durch ein Befestigungsteil 60 gesichert, das an einem fest mit dem Gehäuseteil 6 bzw. dem Motorzylinder 16 verbundenen Arm 62 angeformt ist. Dieses Befestigung steil 60 umgibt bogenförmig die in axialer Richtung nicht vorgespannte Schraubenfeder 54 längs eines Teils ihres Umfangs und weist auf ihrer dem vorderen Federende abgewandten Rückseite mehrere radial orientierte, im Winkelabstand voneinander angeordnete Nuten 61 auf, in welche wahlweise das Federende 56 einlegbar ist.

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Auf diese Weise kann die Vorspannung der Feder, d.h. ihre Torsions spannung, nach der Montage noch bequem justiert werden, indem die geeignete Radialnut 61 zur Aufnahme des Feder ende s 56 ausgesucht wird. Dadurch wird die Schwierigkeit vermieden, die einzubauende Schraubenfeder 54 bereits vor der Montage genau hinsichtlich ihrer Länge und ihrer Federcharakteristik zu wählen. Der Hub des Kolbens 17 ist in beiden Richtungen durch ortsfeste Anschläge 63 und 64 begrenzt, die vorzugsweise durch Gummipuffer gebildet sind, damit Geräusche und harte Kolbenstösse weitgehend vermieden werden. Der am Arm 62 befestigte Anschlag 63 (Fig. 2) wirkt mit dem Befestigungsteil 58 zusammen und definiert die in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellte Ruhelage des Kolbens Der am Gehäusekörper 6 befestigte Anschlag 64 nach Fig. 3 definiert den strichpunktiert dargestellten maximalen Arbeitshub des Kolbens und dient im wesentlichen als Sicherheitsbegrenzung; beim normalen Motorbetrieb soll er nicht oder allenfalls, wenn der Motor unbelastet läuft, leicht vom Kolben berührt werden. Die Schraubenfeder 54 ist derart vorgespannt, dass die den Kolben 17 in seiner Ruhelage nach Fig. 3 haltende Kraft ausreicht, um eine Bewegung des Kolbens unter der Wirkung der pulsierenden Flüssigkeit zu verhindern, wenn das Gerat im Leerlauf oder mit einer Spritzdüse 3 betrieben wird. Wenn der Hydraulikmotor 15 in Betrieb ist, erfolgt der Arbeitshub des Kolbens 17 durch einen von der Flüssigkeitspumpe gelieferten Druckimpuls gegen die Wirkung der Feder 54, welche den Kolben anschliessend während der folgenden Druckpa_Use wieder in seine Ruhelage rückbe-

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des Kolbens 17, wie durch Doppelpfeile in Fig. 2 für das Federende und in Fig. 3 für den Kolben dargestellt, ungefähr 60 .

Die Figuren 4, 5 und 6 veranschaulichen schematisch die drei Betriebszustande des Handgeräts. Ausserdem sind in Fig. 4 schematisch die Flüssigkeitspumpe P und ihr Wasserreservoir R angedeutet. Der Pumpenausgang ist über die Flüssigkeits zuleitung 70 mit dem Einlass stutzen 23 des Hydraulikmotors 15 verbunden, wahrend der Auslassstutzen 8 des Gerätegehäuses 1 (Fig. 1) mit der Flüssigkeitsrückleitung 71 verbunden ist, welche im Flüssigkeits reservoir R bzw. am Eingang der Pumpe P mündet. Nach Fig. 4 nimmt das Ventil 30 seine Aus-Stellung ein, in welcher es die Flüssigkeitszuleitung 70 über die Zylinderkammer des Hydraulikmotors 15, also über den Einlass stutzen 23 und den Auslass stutzen 24 des Hydraulikmotors, mit der Flüssigkeitsrückleitung 71 verbindet, und zwar nach Fig. 1 über die Kanäle 27 und 28 des Gehäuseteils 6. Da so der Pumpenkreislauf im Sinne der Pfeile über das Gerätegehäuse kurzgeschlossen ist, kann sich praktisch kein Druck im hydraulischen System ausbilden, der Hydraulikmotor 15 bleibt ausser Betrieb und die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit flies st zum Reservoir R bzw. zum Pumpeneingang zurück. Gleichzeitig wird das Hydrauliksystem, insbesondere der in der Flüssigkeitsleitung liegende Hydraulikmotor, entlüftet.

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Nach Fig. 5 nimmt das Ventil 30 seine Ein-Stellung ein, in welcher die Flüssigkeitsrückleitung 71 gesperrt ist. Das Ventil 31 sperrt unter der Wirkung seiner Feder die Verbindung zum Schlauch 33. Da die von der Pumpe über die Zuleitung 70 zum Hydraulikmotor gelangende Flüssigkeit nicht abflies sen kann, wird der Hydraulikmotor 15 angetrieben, dessen Kolben 17 im Rhythmus der Impulsfolgefrequenz der Flüssigkeit und unter der Wirkung der Rückstellfeder 54 hin- und her schwingt. Die auf der angetriebenen Hohlwelle 13 sitzende Steckzahnbürste 2 oszilliert daher im Sinne des Doppelpfeils nach Fig. 5 um ihre Langsachse. Mit Ausnahme von Leckverlusten geht hierbei praktisch keine Flüssigkeit verloren; die in der Flüssigkeitsleitung zwischen der Pumpe und dem Hydraulikmotor vorhandene Flüssigkeitssäule schwingt lediglich hin und her. Die Pumpe P wirkt also hierbei im wesentlichen als Druckübertrager.

Bei in Betrieb befindlichem Hydraulikmotor 15 bilden die laufende Flüssigkeitspumpe, der äussere Verbindungsschlauch, der Hydraulikmotor, die bewegte Flüssigkeit sowie alle mechanisch bewegten Teile ein Schwingungssystem, welches unter Belastung wenigstens näherungsweise bei seiner Resonanzfrequenz arbeiten soll, um einen hinreichenden Wirkungsgrad des Hydraulikmotors und einen hinreichenden Kolbenhub und damit eine ausreichende Schwingungsbewegung der Zahnbürste 2 zu erzielen. Unter den zahlreichen Faktoren, welche die Resonanzfrequenz dieses Systems bestimmen und daher zu dessen

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Abstimmung entsprechend zu wählen sind, gehören die Schraubenfeder 54 und, in geringerem Masse, der Schlauch 33, sofern sein Material nicht nur biegsam, sondern vorzugsweise auch hinreichend elastisch ist." Neben der Rückstellkraft der Schraubenfeder 54 wirkt dann nämlich auch in geringerem Masse die elastische Rückstellkraft des hin- und hertordierten Schlauchs 33 auf die oszillierende Hohlwelle 13. Wenn das erwähnte Schwingungssystem durch geeignete Wahl der die Resonanzfrequenz bestimmenden, hier nicht näher interessierenden Faktoren im wesentlichen grob abgestimmt wurde, ist nach der Montage der Hauptteile des Geräts auf einfache Weise noch eine Feinabstimmung sowohl mittels der Schraubenfeder 54 als auch mittels des Schläuche 33 möglich, was sehr vorteilhaft ist. Die Torsions spannung der Schraubenfeder 54 lässt sich, wie bereits beschrieben, durch Wahl einer entsprechenden Nut 61 für das Federende 56 verändern, während die vom Schlauch 33 ausgeübte Rückstellkraft durch einfache Veränderung der Schlauchabmessungen, insbesondere der Schlauchlänge, variierbar ist. Das bedeutet einen weiteren Vorteil.

Um ferner zu verhindern, dass sich die Schwingungsamplitude des erwähnten Schwingungssystems und damit der Hub des Kolbens 17 im unbelasteten Zustand des Hydraulikmotors gegenüber dem belasteten Zustand, wenn also der Benutzer die Zahnbürste gegen die Zähne drückt, zu stark vergrössert, ist eine geeignet beme-ssene Dämpfung

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der schwingenden Teile wichtig. Diese erforderliche Dämpfung wird nun auf einfache Weise durch die beim Schwingen der Hohlwelle 13

48 hin- und hertordierte biegsame Manschette/ erzeugt, deren Material, Dicke und Grosse entsprechend gewählt wird . A_uf diese Weise lässt sich erreichen, dass die Schwingungsamplitude des Systems und damit der ^utäsätämsmmimämmmäaä^msfce Hub des Kolbens 17 im unbelasteten Zustand des Hydraulikmotors um höchstens 30% grosser ist als bei

Belastungj und daher der Kolben 17 den Anschlag 64 (Fig. 3) im allgemeinen allenfalls, wenn überhaupt, nur mit schwachem Stoss berührt.

Nach Fig. 6 befindet sich das Ventil 30 wiederum in seiner Ein-Stellung, während das Ventil 31 durch die aufgesteckte Spritzdüse 3 in diejenige Stellung verschoben ist, in der die Flüssigkeitszuleitung 70 über die Zylinderkammer des Hydraulikmotors 15 mit dem Schlauch 33 und damit dem inneren Kanal 35 der Hohlwelle 13 verbunden ist. Zu diesem Zwecke weist die Spritzdüse 3, wie in Fig. la gezeigt, einen radial ausserhalb ihres Steckerprofils 3a vorstehenden Anschlag 3b auf, der in Form eines dieses Steckerprofil 3a konzentrisch umgebenden Flansch? ausgebildet ist und mit dem Betätigungsstift 45 derart zusammenwirkt, dass dieser Betätigungsstift 45 und damit der Ventilstössel 42 bei aufgesteckter Spritzdüse 3 gegen die Wirkung der Ventilfeder 46 in seine eingedrückte Innenstellung verschoben ist. In dieser Stellung ist also der Hydraulikmotor 15 ausser Betrieb, wobei die hinreichende Vorspannung der Schraubenfeder 54 eine Kolbenbewegung unter der Wirkung der Flüssigkeitsimpulse verhindert, und die Spritzdüse 3 ist an die aus sere

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Flüssigkeitspumpe angeschlossen, so dass im Sinne des Pfeils nach Fig. 6 ein pulsierender Flüssigkeitsstrahl aus der Spritzdüse austritt. Der Benutzer braucht nicht auf eine Ventilum schaltung beim Wechsel von "Bürstenbetrieb" auf "Spritzdüsenbetrieb" zu achten_s da diese Umschaltung, wie beschrieben, beim Aufstecken der Spritzdüse 3 automatisch erfolgt. Beim Abnehmen der Spritzdüse nimmt das Ventil 31 unter der Wirkung seiner Ventilfeder 46 selbsttätig wieder seine dem "Bürstenbetrieb" entsprechende Stellung nach Fig. 5 ein. Das rückwärtige Ende der Steckzahnbürste Z ist so ausgebildet» dass diese in aufgesteckter Stellung den Betätigungsstift 45 nicht berührt.

Durch die direkte Befestigung des Motorkolbens mit dem oszillierend um seine Langsachse anzutreibenden Stellglied,, im betrachteten Beispiel die Hohlwelle mit der Steckzahnbürste, entfallen nicht nur die bei einem Bewegungswandler auftretenden Reibungs- und Abriebeffekte, sondern das aus Kolben, angetriebener Welle und Rückstellfeder bestehende Schwingungssystem mit praktisch nur einem bewegten Teil kann ruck- und stossfrei oszillieren. Ausserdem ist der mechanische Aufbau sehr einfach, so dass der Hydraulikmotor bzw. das Handgerat preiswert hergestellt werden kann. Der Motorzylinder «ewseew®«*® und der Kolben mit dem angeformten Arm und der angeformten, auf die Welle aufzuschiebenden Muffe können billige Kunststoffteile sein»

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Indem schliesslich die angetriebene Welle als Hohlwelle ausgebildet ist und direkt einen koaxial in der Langsachse des Handgeräts verlaufenden geradlinigen Abschnitt der Flüssigkeitsspeiseleitung für die Spritzdüse bildet, erhält man eine einfache und direkte Führung der Flüssigkeit im Gerat egehäuse und vermeidet weitgehend sogenannte tote Räume und damit zusammenhängende Lufteinschlüsse.

Der hydraulische Motor nach der Erfindung ist natürlich auch auf andere, ein oszillierend anzutreibendes Stellglied aufweisende Geräte als das beschriebene Handgerät zur Zahn- und Mundpflege anwendbar.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE :

ί 1. !Hydraulischer Kolbenmotor mit einem im Mo tor zylinder hin- und herbewegbaren Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (17) in Hubrichtung kreisbogenförmig gekrümmt und an einem schwenkbar gelagerten Stellglied (13) befestigt ist, dessen Schwenkachse das Zentrum des durch die gekrümmte Kolbenlangsachse gehenden Kreises durchsetzt und auf dessen Ebene senkrecht steht.
2. Hydraulischer Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Motorzylinder (16) in Hubrichtung des Kolbens (17) kreisbogenförmig gekrümmt ist.
3. Hydraulischer Kolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2 mit einer auf den Kolben wirkenden Rückstellfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder eine konzentrisch zur Schwenkachse des Stellgliedes (13) angeordnete Schraubenfeder (54) ist, deren eines Ende (55) drehfest am Stellglied (13) angebracht und deren anderes Ende (56) in bezug auf den Motorzylinder (16) ortsfest gehalten ist.
4. Hydraulischer Kolbenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Federenden (55, 56) in Umfangsrichtung unverschiebbar an je einem Befestigungsteil (58,60) gelagert sind, von denen das eine (58) drehfest auf dem Stellglied (13) sitzt und das andere (60) in bezug auf den Motorzylinder (16) ortsfest ist, und dass zwecks Justierung der Federspannung das eine Befestigungsteil (60) mehrere radial orientierte, im Winkelabstand angeordnete Nuten (61) aufweist, in die wahlweise das entsprechende, ,radial abgebogene Federende (56) einlegbar ist.

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5. Hydraulischer Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass am ausseren Ende des Kolbens (17) ein am Stellglied (13) befestigter Arm (20) angeformt ist.
6. Hydraulischer Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (24) des Motorzylinders (16) in der Nahe des der Kolbenaustrittsseite gegenüberliegenden inneren Zylinderendes neben der Einlassöffnung (23) oder wenigstens nähe rungs weise dieser diametral gegenüberliegend angeordnet ist und in allen Kolbenstellungen über den Zylinderraum mit der Einlassöffnung (23) in Verbindung steht.
7. Hydraulischer Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einem hydraulisch betriebenen Handgerät zur Zahn- und Mundpflege mit einem als Griffstück dienenden, länglichen Gerätegehäuse (1) mit einer darin um dessen Längsachse hin- und herdrehbar gelagerten Welle (13), welche das vom hydraulischen Motor (15) angetriebene Stellglied bildet, mit auf diese Welle (13) auswechselbar aufsteckbaren Behandlungsinstrumenten, insbesondere Steckzahnbürsten (2), und mit einer äusseren, einen pulsierenden Flüssigkeitsstrahl liefernden Flüssigkeitspumpe, welche über eine äussere, an das Gerätegehäuse (1) angeschlossene Flüssigkeitsleitung mit der Einlassöffnung (23) des hydraulischen Motors (15) verbunden ist.
8. Hydraulischer Kolbenmotor "nach Anspruch 7 in einem hydraulisch betriebenen Handgerät, welches ferner eine im Gerategehäuse verlaufende, am vorderen Ende der angetriebenen Welle mündende Flüssigkeitsspeiseleitung aufweist, die mittels eines Ventils gesperrt oder mit der äusseren Flüssigkeitsleitung verbunden werden kann und zur Speisung einer als Behandlungsinstrument auf die Welle

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aufsteckbaren Spritzdüse dient, dadurch gekennzeichnet, dass die das Stellglied bildende "Welle als Hohlwelle (13) ausgebildet ist, deren innerer Kanal (35) einen Abschnitt der erwähnten Flüssigkeitsspeiseleitung für die Spritzdüse (3) darstellt.
9. Hydraulischer Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhelage und der Maximalhub des Kolbens (17) von vorzugsweise durch Gummipuffer gebildeten Anschlägen (63, 64) definiert sind.
10. Hydraulischer Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Motorzylinder (16) mit Spiel umgebene Kolben (17) durch nur einen an der Kolbenaustritts seite des Motor zylinder s angeordneten O-Ring (19) abgedichtet ist.

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