DE60304375T2

DE60304375T2 - Elektrische Zahnbürste sowie linearer Oszillator für dieselbe

Info

Publication number: DE60304375T2
Application number: DE60304375T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kadoma-shi Nishinaka; Hidekazu Kadoma-shi Yabuuchi; Hiroki Kadoma-shi Inoue; Tomio Kadoma-shi Yamada
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: KR20030063102A; TWI289442B; JP2003210493A; EP1329203A1; KR100458696B1; ATE322226T1; US20040010871A1; EP1329203B1; CN1237947C; DE60304375D1; JP3800094B2; CN1432346A; TW200302072A; US7328474B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Zahnbürste und einen linearen Oszillator für die elektrische Zahnbürste.
Diskussion des Hintergrundes
3 zeigt eine elektrische Zahnbürste des Standes der Technik. Unter Bezugnahme auf 3 weist eine elektrische Zahnbürste einen linearen Oszillator 17 auf. Der lineare Oszillator 17 weist ein Abschirmgehäuse 16 auf, wobei eine Antriebswelle 2 im Abschirmgehäuse 16 vorgesehen ist, um linear beweglich zu sein. An der Antriebswelle 2 ist eine Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 in Axialrichtung mit einem Abstand zum Plungerkolben 3 montiert, so dass die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 entlang der Antriebswelle 2 frei gleitet. Ein Bürstenteil 1 ist an einem Wellenende (2a) der Antriebswelle 2 lösbar befestigt. Ein beweglicher Teil 18 weist die Antriebswelle 2 und den Plungerkolben 3 auf. Ein Antriebsteil weist den beweglichen Teil 18 und den Bürstenteil 1 auf.
In der elektrischen Zahnbürste ist zur Verringerung der Größe des linearen Oszillators 17 der Raum, in dem die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 vibriert, minimiert. Somit ist das Gewicht der Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 ziemlich klein im Vergleich zum Gewicht des Antriebsteils 19. Ein solcher linearer Oszillator ist in der EP-A1-1193844 offenbart. Bei diesem linearen Oszillator wurde es, damit der Antriebsteil 19 die spezifische Oszillation oder Amplitude erhält, notwendig, einen größeren Magnetkreis zu gestalten. Im Ergebnis erhöht sich die Größe des linearen Oszillators 17 als Ganzes und erhöht sich ebenfalls die Anzahl der Teile.
Die Dokumente US-A 5 645 407 und US-A-4 783 968 beziehen sich auf Vibrations-Absorptionseinrichtungen in linear hin- und hergehenden Maschinen, in denen ein Kompressionsraum über einen Kolben komprimiert wird. Der Kolben und eine Ausgleichmasse sind im Dokument US-A-5 645 407 über ein Fluidfilmlager verbunden, während im Dokument US-A-4 783 968 eine Feder zwischen einer Ausgleichmasse und der Absorptionseinrichtung vorgesehen ist.
Das Dokument FR 67893 bezieht sich auf Kolben, zwischen denen sich Federelemente befinden.
Das Dokument US 2 648 787 offenbart eine motorgetriebene Zahnbürste mit einem Nockenelement zur Verringerung der Vibrationen, die sich aus der Translation der Rotationsbewegung in eine Oszillationsbewegung ergeben.
Das Dokument JP 09-252 843, das den nächstliegenden Stand der Technik in Bezug auf die zweiteilige Form von Anspruch 1 bildet, offenbart eine elektrische Zahnbürste mit einem linearen Oszillator.
Zusammenfassung der Erfindung
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine elektrische Zahnbürste einen Antriebsteil, eine Antriebseinrichtung, einen Bürstenteil und eine Vibrations-Absorptionseinrichtung auf. Der Antriebsteil weist eine Antriebswelle, die vorgesehen ist, um linear beweglich zu sein, und einen Bürstenteil, der an einem Ende der Antriebswelle lösbar befestigt ist, auf. Die Antriebseinrichtung ist so gestaltet, dass diese eine hin- und hergehende Kraft auf die Antriebswelle aufbringt, damit die Antriebswelle linear hin- und hergehend bewegt wird. Die Vibrations-Absorptionseinrichtung ist mit der Antriebswelle über eine zweite Feder verbunden, um entlang der Antriebswelle linear beweglich zu sein. Ein Gewichtsverhältnis eines Gewichts der Vibrations-Absorptionseinrichtung zu einem Gewicht des Antriebsteils ist zumindest 0,9 und höchstens 1,1.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein linearer Oszillator einen beweglichen Teil, eine Antriebseinrichtung und eine Vibrations-Absorptionseinrichtung auf. Der bewegliche Teil weist eine Antriebswelle auf, die vorgesehen ist, um linear beweglich zu sein. Die Antriebseinrichtung ist gestaltet, um eine hin- und hergehende Kraft auf die Antriebswelle aufzubringen, um die Antriebswelle hin- und hergehend linear zu bewegen. Die Vibrations-Absorptionseinrichtung ist mit der Antriebswelle über eine zweite Feder verbunden, um entlang der Antriebswelle linear beweglich zu sein. Ein Gewichtsverhältnis eines Gewichts der Vibrations-Absorptionseinrichtung zu eine Summe eines Gewichts des beweglichen Teils und eines Gewichts eines Bürstenteils, das gestaltet ist, um an einem Ende der Antriebswelle lösbar befestigt zu sein, ist zumindest 0,9 und höchstens 1,1.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bessere Einschätzung der Erfindung und viele der im Zusammenhang stehenden Vorteile von dieser werden bei einem besserem Verständnis unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung schneller erhalten, wenn diese im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
1 eine Querschnittsansicht einer elektrischen Zahnbürste entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine graphische Darstellung ist, die eine Beziehung zwischen dem Gewichtsverhältnis und einer Amplitude zeigt, und
3 eine Querschnittsansicht einer elektrischen Zahnbürste des Hintergrundes des Standes der Technik ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Ausführungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei ähnliche Bezugszeichen entsprechende oder identische Elemente in den zahlreichen Zeichnungen bezeichnen.
1 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Zahnbürste entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 1 weist eine elektrische Zahnbürste einen linearen Oszillator 17 auf. Der lineare Oszillator 17 weist ein Abschirmgehäuse 16, einen Plungerkolben 3 und eine Antriebswelle 2, die im Abschirmgehäuse 16 vorgesehen ist, um linear beweglich zu sein, auf. Die Antriebswelle 2 ist in den Plungerkolben 3 pressgepasst. Die Antriebswelle 2 und der Plungerkolben 3 bilden einen beweglichen Teil 18. Der Plungerkolben 3 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und aus magnetischem Material gefertigt. Erste und zweite Lagerstützen (4a und 4b) sind an den beiden Ende des Abschirmgehäuses 16 in der Wellenrichtung montiert. Jede der Lagerstützen (4a und 4b) nimmt jedes Ende der Antriebswelle 2 über jedes Lager (5a und 5b) auf, das in den Lagerstützen (4a und 4b) vorgesehen ist. Dementsprechend ist die Antriebswelle 2 bezüglich des Abschirmgehäuses 16 linear beweglich. An der Antriebswelle 2 ist eine Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 in der Axialrichtung mit einem Abstand zum Plungerkolben 3 montiert, so dass die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 entlang der Antriebswelle 2 frei gleitet. Ein Wellenende (2a) der Antriebswelle 2 steht von der ersten Lagerstütze (4a) vor. Ein Bürstenteil 1 ist an dem einen Wellenende (2a) lösbar befestigt. Ein Antriebsteil 19 weist das bewegliche Teil 18 und das Bürstenteil 1 auf. Das Antriebsteil 19 und die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 sind unabhängig beweglich.
Eine ringförmige Spule 10 ist um den Außenumfang des Plungerkolbens 3 im Abschirmgehäuse 16 befestigt. Die Spule 10 ist zwischen ringförmigen Dauermagneten (8a und 8b) vorgesehen. Die Dauermagneten (8a und 8b) sind bezüglich der Spule 10 symmetrisch magnetisiert. Ein zweites Joch (9a) ist zwischen der Spule 10 und dem Dauermagneten (8a) vorgesehen. In ähnlicher Weise ist ein zweites Joch (9b) zwischen der Spule 10 und dem Dauermagneten (8b) vorgesehen. Das erste Joch (7a) ist vorgesehen, um den Dauermagneten (8a) zwischen dem ersten Joch (7a) und dem zweiten Joch (9a) aufzunehmen. In ähnlicher Weise ist ein erstes Joch (7b) vorgesehen, um den Dauermagneten (8b) zwischen dem ersten Joch (7b) und dem zweiten Joch (9b) aufzunehmen.
Das erste Joch (7b), der Dauermagnet (8b) und das zweite Joch (9b), die sich an der Seite der Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 bezüglich der Spule 10 befinden, werden an der spezifischen Position gehalten, wobei jeweils der Jochsockel (11) an der Innenfläche des Abschirmgehäuses 16 montiert ist.
Eine erste Federstütze (6a) ist in der ersten Lagerstütze (4a) vorgesehen. Eine erste Feder 13 ist zwischen der ersten Federstütze (6a) und dem Plungerkolben 3 vorgesehen. Eine zweite Feder 14 ist zwischen dem Plungerkolben 3 und der Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 vorgesehen. Eine zweite Federstütze (6b) ist in der zweiten Lagerstütze (4b) vorgesehen. Eine dritte Feder 15 ist zwischen der zweiten Federstütze (6b) und der Vibrationsabsorptionseinrichtung 12 vorgesehen. Die erste Feder 13, die zweite Feder 14 und die dritte Feder 15 sehen eine Presskraft entlang der Axialrichtung der Antriebswelle 2 vor.
Wenn der elektrische Strom nicht zur Spule 10 geführt wird, befindet sich der Plungerkolben 3 oder der Antriebsteil 19 im statischen Status an einer Position, in der die Presskraft durch die erste, zweite und dritte Feder (13, 14, und 15) und eine Magnetkraft, die auf den Plungerkolben durch die Dauermagneten (8a und 8b) über die ersten Jochs (7a und 7b) und die zweiten Jochs (9a und 9b) aufgebracht wird, ausgeglichen sind. Wenn der elektrische Strom, der eine Richtung hat, der Spule 10 zugeführt wird, wird der magnetische Fluss von beispielsweise dem ersten Dauermagneten (8a) abgeschwächt. Dementsprechend bewegt sich der Antriebsteil 19 zum zweiten Dauermagneten (8b). Wenn der elektrische Strom, der eine entgegengesetzte Richtung hat, der Spule 10 zugeführt wird, wird der magnetische Fluss des zweiten Dauermagneten (8b) abgeschwächt. Dementsprechend bewegt sich der Antriebsteil 19 zum ersten Dauermagneten (8a). Somit bewegt sich durch das Zuführen von Wechselstrom zur Spule 10 das Antriebsteil 19 entlang der Achsenrichtung der Antriebswelle 2 hin und her.
Die hin- und hergehende Bewegung des Antriebsteile 19 und der Vibrationsabsorptionseinrichtung 12 kann als ein Vibrationsmodell von einem System von zwei Massepunkten angesehen werden. Durch das hin- und hergehende Vibrieren des Antriebsteils 19 mit einer Eigenfrequenz vibrieren das Antriebsteil 19 und die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 hin- und hergehend mit der gleichen Phase (einem ersten Modus) bzw. vibrieren der Antriebsteil 19 und die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 hin- und hergehend mit entgegengesetzter Phase (mit einem zweiten Modus). Genauer gesagt kommen der Antriebsteil 19 und die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 im ersten oder zweiten Modus in Resonanz. Daher kann das sichere und schnelle Bürsten ausgeführt werden.
Beim linearen Oszillator 17 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Jochständer 11 so vorgesehen, dass das hintere Ende des Jochständers 11 an der linken Seite des Raums, in der die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 in 1 vibriert, positioniert ist. Ein Vorsprung 20 wird ausgebildet, indem ein Abschnitt des Abschirmgehäuses 16 nach innen gedrückt wird. Der Vorsprung 20 steht mit dem hinteren Ende des Jochständers 11 in Eingriff. Dementsprechend erhöht sich der Raum, in dem die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 im Abschirmgehäuse 16 vibriert, in einer Radialrichtung. Somit kann die Größe der Virbrations-Absorptionseinrichtung 12 erhöht werden, um das Gewicht der Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 zu erhöhen. Zum Erhöhen des Raums, in dem die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 vibriert, kann die Länge des Abschirmgehäuses 16 in Axialrichtung erhöht werden.
Die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 ist beispielsweise aus Eisen, Kupfer und Messung hergestellt. Zum Erhöhen des Gewichts der Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 kann ein Material mit einer höheren relativen Dichte verwendet werden. Das Gewicht des Antriebsteils 19 ist die Summe des Gewichts des Bürstenteils 1 und des beweglichen Teils 18. Genauer gesagt ist dieses die Summe des Gewichts des Bürstenteils 1, der Antriebswelle 2 und des Plungerkolbens 3.
Unter Bezugnahme auf 2 zeigt die Linie A einen Zustand ohne Last und die Linie B einen Zustand mit einer Last von 200g. Unter Bezugnahme auf 2 und Tabelle 1 hat die Amplitude einen Maximalwert, wenn das Gewichtsverhältnis 100% beträgt. Das Gewichtsverhältnis ist ein Verhältnis des Gewichts (Wa) der Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 zum Gewicht (m) des Antriebsteils 19 (Wa/m). Genauer gesagt hat die Amplitude einen Maximalwert, wenn das Gewicht der Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 (Wa) gleich dem Gewicht (m) des Antriebsteils 19 ist.
Außerdem steht die Vibrationskennlinie mit dem Antrieb des linearen Oszillators in Korrelation. Unter Bezugnahme auf 2 und Tabelle 1 hat der Antriebskoeffizient (C) einen Maximalwert, wenn das Gewichtsverhältnis 100% beträgt. Der Antriebskoeffizient (C) wird entsprechend der folgenden Formel berechnet: C = mr(2πf)2

m:: Gewicht das Antriebsteils
r:: Vibrationsamplitude
f:: Frequenz

[Tabelle 1]
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gewicht der Vibrationsabsorptionseinrichtung 12 (Wa) im Wesentlichen gleich dem Gewicht (m) des Antriebsteils 19. Dementsprechend hat der Antriebskoeffizient (C) einen Maximalwert. Obwohl eine Erhöhung des Raums, in dem die Vibrations-Absorptionseinrichtung 12 im Abschirmgehäuse 16 vibriert, notwendig ist, kann die Größe des Magnetkreises zum Vorsehen einer geeigneten Amplitude am Antriebsteil 19 weiter reduziert sein. Im Ergebnis kann die Größe des linearen Oszillators 17 oder die Größe der elektrischen Zahnbürste verringert werden.
Um ein kraftvolles Zahnpolier-Gefühl zu erhalten, befindet sich die Amplitude in dem Zustand mit einer Last von 200g bei 0,30 mm ±10%. Unter Bezugnahme auf 2 und Tabelle 1 ist die Amplitude im Zustand mit einer Last von 200g bei 0,30 mm ± 10%, wenn das Gewichtsverhältnis zumindest 90% und höchstens 110% ist.
Entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die Größe der elektrischen Zahnbürste sowie die Anzahl der Teile verringert werden. Ferner bleibt, selbst wenn der Bürstenteils durch zahlreiche Arten von Bürsten mit unterschiedlichem Gewicht ersetzt wird, das kraftvolle Gefühl des Zähnepolierens solange unverändert, wie das Gewichtsverhältnis zumindest 90% und höchstens 100% beträgt.
Es ist offensichtlich, dass zahlreiche Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die vorstehende Lehre möglich sind. Es ist daher verständlich, dass die Erfindung im Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche anders als hier spezifisch beschrieben umgesetzt werden kann.

Claims

Ein linearer Oszillator, der aufweist: einen beweglichen Teil mit einer Antriebswelle (2), die vorgesehen ist, um linear beweglich zu sein, einen Bürstenteil (1), der gestaltet ist, um an einem Ende (2a) der Antriebswelle (2) lösbar befestigt zu werden, eine Antriebseinrichtung (10), die gestaltet ist, um eine hin- und hergehende Kraft auf die Antriebswelle (2) aufzubringen, um die Antriebswelle (2) hin- und hergehend linear zu bewegen, gekennzeichnet durch eine Vibrations-Absorptionseinrichtung (12), die mit der Antriebswelle (2) über eine Feder (14) verbunden ist, um entlang der Antriebswelle (2) linear beweglich zu sein, und ein Gewichtsverhältnis eines Gewichts der Vibrations-Absorptionseinrichtung (12) zu einer Summe eines Gewichts des beweglichen Teils und eines Gewichts des Bürstenteils (1), das zumindest 0,9 und höchstens 1,1 beträgt.
Ein linearer Oszillator nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis im Wesentlichen gleich 1,0 ist.
Ein linearer Oszillator nach Anspruch 1, wobei die Antriebseinrichtung aufweist einen Plungerkolben (3), der an der Antriebswelle (2) befestigt ist, einen ersten und zweiten Dauermagneten (8a, 8b), die vorgesehen sind, um am Plungerkolben (3) magnetische Energie vorzusehen, und eine Spule (10), die zwischen dem ersten und zweiten Dauermagneten (8a, 8b) vorgesehen ist und die zum Plungerkolben (3) weist.
Ein linearer Oszillator nach Anspruch 1, wobei der lineare Oszillator aufweist eine erste und eine zweite Lagerhalterung (6a, 6b) zum Stützen der Antriebswelle (2), eine erste Feder (13), die zwischen der ersten Lagerhalterung (6a) und der Antriebswelle (2) vorgesehen ist, und eine dritte Feder (15), die zwischen der Vibrations-Absorptionseinrichtung (12) und der zweiten Lagerhalterung (6b) vorgesehen ist.
Ein linearer Oszillator nach Anspruch 1, wobei der lineare Oszillator ein Gehäuse (16) aufweist, das zumindest einen Vorsprung (20) hat, der nach innen vorsteht, um die Antriebseinrichtung (10) zu halten.
Eine elektrische Zahnbürste, die aufweist einen linearen Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Antriebsteil (19), der den beweglichen Teil und den Bürstenteil (2) aufweist.