SE462514B - Taetnings- och lagringsanordning i eldrivna tandborstar - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 2 lagerutrymmet, ökar friktionen med följd att värme alst- ras, smörjfettet torkar och materialslitage uppstår.

Följden blir helt enkelt att tandborstens funktion blir så pass bristfällig att den emellanåt stannar, och slut- ligen helt och hållet. Vidare kan smörjfett tränga ut i båda riktningar från det otäta utrymmet, och den upp- komna smörjfettbristen kan också ge upphov till ovannämnda problem.

Ett annat problem är att ovannämnda tandborstes lager inte är tillräckligt starkt för att motstå de kraftiga påfrestningar i olika riktningar som det utsätts för vid tandborstning. En ringformig krage är anbringad kring nostappen intill förtjockningens bakre kant för att utgöra motstöd för boetten och för att uppta krafter i axialriktningen. Kragen hålls i sin tur på plats av en ringformig bronsskiva placerad kring nostappen intill kragens bakre kant. Kragens kontakt med boetten åstad- kommer viss bromsverkan med slitage som följd. Friktionen mellan de intill varandra anbringade ytorna på kragen och bronsskivan bidrar också till nämnda bromsverkan och slitage. Detta slitage ger upphov till ett obehag- ligt gnisslande ljud och leder också till att lagrets funktion gradvis försämras.

Således föreligger ett starkt behov av en eldriven tandborste med roterande verkan som är tät med avseende på inträngande, oönskat material och som är lagrad för upptagande av stora krafter i alla riktningar. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undan- röja ovannämnda problem och nackdelar genom åstadkommande av en ny, förbättrad, eldriven tandborste.

Detta ändamål uppnås med hjälp av en kombinerad tätnings- och lageranordning enligt uppfinningen, som har de i de efterföljande patentkravens kännetecknande del angivna egenskaperna.

Med hjälp av den kombinerade tätnings- och lager- anordningen enligt föreliggande uppfinning uppnås en eldriven tandborste som är mer hållbar och har avsevärt 10 15 20 25 30 35 462 514 3 större tätningsgrad än nu kända eldrivna tandborstar.

Den nya lageranordningen tål större påfrestningar, vilket möjliggör bättre rengöring av tänder och tandkött. Vidare medges ett större smörjfettinnehållande utrymme, och sålunda en större mängd smörjfett till lagret, vilket förbättrar dess funktion och täthetsfaktor.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas noggrannare med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Figur 1 visar tätnings- och lageranordningen enligt uppfinningen såsom den är avsedd att vara innesluten i främre delen av en eldriven tandborste.

Figur 2 visar ett diagram över belastningen som funktion av tiden vid en provning av belastningstålig- heten för fyra olika tandborstar.

Enligt figur 1 har en cylindrisk, roterbar nostapp 1 ett främre parti 2 avsett för montering av en borste, ett bakre parti 3 för anslutning via ett i figur 1 ej visat kraftöverföringsorgan till en motor 3A och ett mittparti, som delvis utgörs av en förtjockning 4. Mel- lan förtjockningen 4 och det bakre partiet 3 minskar nostappens 1 diameter etappvis, vilket framgår av rit- ningen. En ihålig, vid rotation av nostappen 1 orörlig boett 5 omsluter koaxiellt nostappens 1 mittparti inklu- sive förtjockningen 4. Boetten 5 är öppen i sin främre ände 7, medan dess bakre ändparti 8 tätt omsluter nos- tappen l. Mellan boettens 5 inneryta och förtjockningen 4 finns ett spelrum 6, som är avsett att fyllas med smörjfett. En tätningsring 9 är anordnad kring nostappen l i boettens 5 främre ände 7. En ringformig stödplatta 10 är anbringad kring nostappen l innanför och tätt intill tätningsringen 9. Lagerkulor ll är inhysta i två stycken ringformiga löpbanor belägna på ömse sidor om förtjockningen 4. Den främre löpbanan avgränsas av stödplattan 10, boettens 5 insida, nostappen 1 och för- tjockningens 4 främre kant, medan den bakre löpbanan avgränsas av boettens 5 bakre ändparti 8, boettens 5 insida, nostappen l och förtjockningens 4 bakre kant. 462 514 10 15 20 25 30 35 4 Sålunda åstadkoms samtidigt en kombination av axial- och trycklager för upptagande av krafter i samtliga riktningar.

Tätningsringen 9, som företrädesvis är tillverkad av PTFE-Teflonß, har anbringats på nostappen 1, vilken företrädesvis är tillverkad av rostfritt stål, medelst presspassning. Eftersom tätningsringens 9 innerdiameter är mindre än nostappens 1 diameter, bildas en s k läpp- ring, där en ringformig, i figur 1 ej visad ås på tät- ningsringens 9 framsida bildas mot nostappens l yta.

Denna läppring tätar mot inträngande av oönskat, främ- mande material i tandborstens innandöme. Både stödplat- tan 10, vilken företrädesvis är tillverkad av stål, och tätningsringen 9 befinner sig i presspassning i boettens 5 öppna, främre ände 7. Eftersom stödplattans 10 innerdiameter överstiger nostappens l diameter, rote- rar inte stödplattan 10 när nostappen 1 roterar. Tät- ningsringen 9 roterar faktiskt inte heller när nostappen 1 roterar, eftersom friktionen mellan tätningsringens 9 yttre omkretskantyta och den företrädesvis av stål tillverkade boettens 5 inre omkretsyta är större än den mellan tätningsringens 9 inre omkretsyta och nos- tappens 1 yttre omkretsyta. Stödplattan 10 hålls på plats mellan tätningsringen 9 och en kant på boettens 5 insida, vilket framgår av figur l. Stödplattan 10, som företrädesvis är tillverkad av stål, fungerar som stöd och avgränsning för lagerkulorna ll, vilka före- trädesvis är tillverkade av härdat stål. Om lagerkulorna ll hade befunnit sig i direkt anliggning mot tätnings- ringen 9 av Teflonø, hade vid den axiella tryckverkan under drift av tandborsten fördjupningar bildats i den mjukare tätningsringen 9, med slitageskador som följd.

Lagerkulorna ll har en ytterligare funktion i det att de hindrar smörjfett att tränga ut i båda ändarna från spelrummet 6.

Hela ovannämnda tätnings- och lageranordning med boett är tätt inhyst i ett utrymme med samma form i .an 10 15 20 25 30 35 462 514 5 det plastskal som utgör ytterhölje för hela tandborsten.

Boettens 5 ytteryta är försedd med skåror i axialrikt- ningen, medan insidan av skalet är försedd med i omkrets- riktningen sig sträckande åsar. Denna konstruktion gör att främmande material inte kan tränga in mellan boettens 5 ytteryta och skalets inneryta och således inte heller tränga in i boettens 5 innandöme från dess bakre änd- parti.

Den typ av vattentäta lager med små lagerkulor som åstadkoms enligt föreliggande uppfinning finns f n inte tillgängliga på marknaden, utan är således helt unik. En med hjälp av presspassning åstadkommen tätning är ej heller tidigare känd i detta sammanhang, och utgör en nyhet på området. Vid de nedan beskrivna, utförda provningarna har denna tätning visat sig vara mycket effektiv, och inga spår av främmande material har påvi- sats i lagerutrymmet. Vid de nedan beskrivna provningar som utförts vid olika höga belastningar, visade sig lageranordningen enligt föreliggande uppfinning vara mycket tåligare än andra lagertyper, och visade sig dessutom efter en tids "inkörning" öka i tâlighet.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen befinner sig tretton stycken stålkulor ll med en dia- meter av 0,8 mm i var och en av de båda löpbanorna.

I nämnda löpbanor och i mellanrummet 6 mellan boettens 5 inneryta och nostappens 1 mittparti inklusive förtjock- ningen 4 finns smörjfett för lagret. Vidare är tätnings- ringens 9 ytterdiameter 4,5 mm, innerdiametern är 2,5 mm och höjden 0,8 mm. Stödplattans 10 ytterdiameter är 4,5 mm, innerdiametern är 2,7 mm och höjden 0,25 mm.

Boettens 5 ytterdiameter är 5,3 mm och dess innerdiameter är 4,2 mm. Nostappens l diameter är 2,6 mm, förtjock- ningens 4 diameter är 3,8 mm och diametern i den smalare delen av nostappen l närmast det bakre partiet 3 är 2,0 mm.

Till nostappens l bakre parti 3 är ett kraftöver- föringsorgan i form av t ex en S-krok, ett kugghjul 462 514 10 15 20 25 30 35 6 eller en kardankoppling av antingen enkel- eller dubbeltyp anslutet till den i regel i tandborstens nedre del före- kommande motorn för ombesörjande av rotation av nostappen 1 vid borstning.

I det följande kommer provningar med avseende på tätningsförmága resp belastningstålighet att beskrivas för tandborstar med tätnings- och lageranordningen enligt uppfinningen.

Tätningsprovning Vid en tätningsprovning av en eldriven tandborste med en tätnings- och lageranordning enligt föreliggande uppfinning utsattes tandborsten för belastning genom tryck i olika vinklar på ett horisontellt, fast under- lag i form av en våg, med hjälp av vilken belastningens storlek vid behov kunde avläsas. Efter en viss tids belastning provades tätnings- och lageranordningens täthet genom placering av borsten i uppåtriktat läge, montering av en slang med innerdiametern 8,0 mm och ytterdiametern 12,5 mm i vertikalriktningen på tandborst- spetsen, fyllning av slangen med en ca 20 cm hög vatten- pelare, noggrann avläsning av vattennivån i slangen efter en viss tids vattenkontakt och avlägsnande av slangen och vattenpelaren.

Nedanstående metod användes för en noggrann under- sökning av tätheten hos en och samma tandborste enligt ovan. Tandborsten utsattes först för en belastning där borsten under 2 min roterades, hela tiden i en vinkel av 45° mot underlaget, vilket ungefär simulerar borst- ning av kindtänder. Därefter fick tandborsten stå i kontakt med ovannämnda vattenpelare under 2 min, varefter en noggrann avläsning med avseende på ändring av vatten- pelarens höjd visade att tätningsanordningen enligt uppfinningen var tätande. Denna provning upprepades ytterligare 4 ggr i följd.

Tandborsten utsattes därefter för en belastning i 45° i förhållande till underlaget och stannade vid en belastning på 1500 g. Därefter belastades tandbors- ll 10 15 20 25 30 35 462 514 7 tens borste axiellt och stannade vid en belastning av 8000 g. Efter en vattenkontakt enligt ovan under 2 min påvisades täthet. Tandborsten var sedan i drift obelas- tad under 60 min, och efter en 2 min vattenkontakt på- visades täthet. Tandborsten fick därefter laddas upp under 20 h. Den belastades sedan i 45° (stannade vid 1800 g), utsattes för vattenkontakt under 2 min (tät), belastades igen i 45° (stannade vid 1800 g) och utsattes för vattenkontakt igen under 3 min (tät).

Därefter utsattes tandborsten 13 ggr i följd för en belastning i 45°, följt av 3 min vattenkontakt varje gång, varvid borsten stannade vid belastningar varie- rande mellan 1900 och 2400 g och visade sig vara vatten- tät efter varje vattenkontakt. Därefter utsattes borsten 5 ggr i följd för 3 min belastning, där borsten roterades, hela tiden i en vinkel av 45° mot underlaget, följt av 3 min vattenkontakt, varvid täthet pâvisades varje gång.

Avslutningsvis undersöktes spelrummet 6 mellan boetten 5 och förtjockningen 4 med hjälp av mikroskop, men inget läckage kunde upptäckas, varför en tandborste med en tätnings- och lageranordning enligt föreliggande uppfin- ning kan betraktas som mycket tät.

Provning av belastningstålighet Vid nedan beskrivna provning av belastningstålig- heten provades fyra olika tandborstar med olika lager- anordningar. Tandborste A motsvarar den inom tekniken kända, ovan beskrivna tandborsten. Tandborste B är lika- dan som tandborste A, bortsett från att den saknar krage och bronsskiva. Tandborste C är likadan som tandborste B, bortsett från att den har en längre förtjockning i axialriktningen samt att vissa skillnader i utformning av kugghjul i tandborstens utväxlingsdel föreligger.

Tandborste D är försedd med tätnings- och lageranordningen enligt föreliggande uppfinning.

Vid provningarna utsattes varje borste för en be- lastning i 45° mot ett fast, horisontellt underlag i form av en våg. På så sätt kunde den belastning, ut- 10 15 8 tryckt i gram, vid vilken tandborsten stannade, avläsas och prickas in i det i figur 2 visade diagrammet. Varje tandborste var därefter i drift obelastad under 4 min, varefter en ny provning med avseende pà belastnings- tålighet utfördes. Dessa provningar upprepades i samma 4-minutersintervaller upp till totalt 84 min. Resultaten för de fyra tandborstarna finns angivna i det i fig 2 visade diagrammet. De inom parentes markerade aste- riskerna för tandborste D anger att själva borsten sli- tits ut, vilket krävt montering av ny borste inför näst- följande provning.

Resultaten visar att tandborste D med lageranord- ningen enligt uppfinningen tálde avsevärt högre belast- ningar i 45° än övriga provade tandborstar. Dessutom visade sig belastningståligheten för tandborste D öka efter en viss tids inkörning. n

Claims (5)

10 15 20 25 30 in a d 462 514 PATENTKRAV

1. Tätnings- och lageranordning för eldrivna tand- borstar, vilka inbegriper en cylindrisk, roterbar nos- tapp (l), vilken har ett främre parti (2) avsett för montering av en borste, ett bakre parti (3) med ett kraftöverföringsorgan från en motor (3A) samt ett mitt- parti, vilket delvis utgörs av en förtjockning (4), och en ihålig, vid rotation av nostappen orörlig boett (5), vilken koaxiellt omsluter mittpartiet inklusive nämnda förtjockning (4) och vars främre ände (7) är öppen, medan dess bakre ändparti (8) omsluter nostappen (1), varvid ett spelrum (6) finns mellan boettens (5) insida och nostappens (1) mittparti, k ä n n e t e c k - av en tätningsring (9) för tätning mot inträngande material, vilken är anordnad kring nostappen (1) i boet- tens (5) öppna ände (7) och är stillastående när nostap- pen (1) roterar, en ringformig stödplatta (10), vilken är anbringad tätt intill och innanför tätningsringen (9) och är stillastående när nostappen (1) roterar, lagerkulor (11) för upptagning av krafter i alla rikt- ningar i två löpbanor på var sin sida av förtjockningen (4), varvid den främre löpbanan begränsas av stödplattan (10), boettens (5) insida, nostappen (1) och förtjock- ningens (4) främre kant, och den bakre löpbanan begränsas av boettens (5) bakre ändparti (8), boettens (5) insida, nostappen (1) och förtjockningens (4) bakre kant.

2. Tätnings- och lageranordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att tätningsringen (9) och stödplattan (10) är förankrade i boettens (5) främre del (7) medelst presspassning.

3. Tätnings- och lageranordning enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att tretton stycken kulor, företrädesvis av härdat stål, är inhysta i vardera löpbanan. l0

4. Tätnings- och lageranordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att tätningsringen (9) företrädesvis är tillverkad av teflon.

5. Tätnings- och lageranordning enligt kravet l, 5 k ä n n e t e c k n a d därav, att nostappen (l), boet- ten (5) och stödplattan (10) företrädesvis är tillverkade av stål.