ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД И ЗУБНАЯ ЩЕТКА, В КОТОРОЙ ОН ИСПОЛЬЗУЕТСЯ
ELECTRIC DRIVE AND TOOTH BRUSH WHEREIN IT IS USED

Область техники
Настоящее изобретение касается электрического привода и электрической зубной щетки, в которой он используется как приводной механизм.
Уровень техники
Существуют известные зубные щетки, называемые электрическими, ионными или электронными зубными щетками. Такие зубные щетки предназначены для удаления зубного налета с помощью градиента электрического потенциала, возникающего при протекании слабого тока через тело пользователя, от рукоятки к участку, вставляемому в рот пользователя.
Электрическая зубная щетка, функционирующая подобным образом, раскрыта в патенте Японии №2560025. Эта электрическая зубная щетка включает в себя вал, совершающий возвратно-поступательное перемещение в осевом направлении, корпус щетки, присоединенный к концу вала, и клеммную плату, подсоединенную к источнику электроэнергии. В электрической зубной щетке предусмотрена подача электроэнергии к корпусу зубной щетки через вал посредством приведения клеммной платы в контакт с валом.
Однако, так как во время цикла возвратно-поступательного перемещения вал находится в контакте скольжения с клеммной платой, вал может сгибаться при нажатии зубной щеткой на зубы или подвергаться сотрясению во время возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении. Это может привести к изменению электрического сопротивления в точке скользящего контакта между валом и клеммной платой, а в результате - к сильным колебаниям подаваемого электрического тока.
Сущность изобретения
Ввиду вышеперечисленного технической задачей настоящего изобретения является создание электрического привода, способного стабильно подавать электрический ток к валу, совершающему возвратно-поступательное перемещение в осевом направлении или возвратно-поступательное вращение вокруг собственной продольной оси, а также создание электрической зубной щетки, в которой осуществляется стабильная подача электрического тока к телу щетки посредством данного привода.
Согласно изобретению обеспечен электрический привод, содержащий: вал, установленный в опорах таким образом, чтобы он мог совершать возвратно-поступательное движение в осевом направлении или возвратно-поступательное вращательное движение вокруг собственной продольной оси; и токопроводящий элемент для контакта с валом в множестве точек на периферийной поверхности вала, используемой в качестве токопроводящей дорожки, ведущей к остальным элементам. При использовании такого электрического привода, так как токопроводящий элемент контактирует с валом во множестве точек его периферийной поверхности, стабильность тока поддерживается посредством контакта в оставшихся точках, даже если контакт в одной из точек становится неустойчивым.
Электрический привод может представлять собой линейно-колебательный привод. В этом случае электрический привод, кроме того, включает в себя подвижный блок, установленный на валу; а также электромагнитный блок, который при снабжении его переменным током заставляет подвижный блок и вал совершать осевое возвратно-поступательное перемещение или возвратно-поступательное вращательное движение вокруг собственной продольной оси вала.
Токопроводящий элемент может быть подшипником, обеспечивающим опору для вала. В качестве альтернативы он может представлять собой жидкий или гелеобразный проводник, расположенный в камере, внутри которой проходит вал.
Согласно еще одному объекту настоящего изобретения обеспечена электрическая зубная щетка, содержащая электрический привод, описанный выше, в качестве приводного источника для тела щетки, причем электрический ток подается к телу зубной щетки через вал. В такой электрической зубной щетке электрический ток стабильно подается к телу щетки, что позволяет эффективно удалять зубной налет.
В приводе согласно изобретению электрический ток подается к валу через токопроводящий элемент, контактирующий с валом в множестве точек периферийной поверхности вала. Следовательно, даже при приложении к валу внешнего усилия почти не происходит изменения электрического сопротивления между валом и токопроводящим элементом, в результате чего появляется возможность установить стабильную подачу тока через вал.
Кроме того, даже в том случае, если в качестве электрического привода используют линейно-колебательный привод, который включает в себя вал, приводимый в движение с высокой скоростью и установленный в опорах таким образом, чтобы совершать осевое возвратно-поступательное перемещение или возвратно-поступательное вращательное движение вокруг собственной продольной оси, подвижный блок, установленный на валу, и электромагнитный блок, который при снабжении его переменным током заставляет подвижный блок и вал совершать осевое возвратно-поступательное перемещение или возвратно-поступательное вращательное движение вокруг собственной продольной оси, токопроводящий элемент контактирует с валом в множестве точек на периферийной поверхности вала. Соответственно, даже в случае приложения к валу внешнего усилия электрическое сопротивление между валом, приводимым в движение с высокой скоростью, и токопроводящим элементом почти не меняется. Следовательно, возможна стабильная подача электрического тока через вал.
В электрической зубной щетке согласно изобретению также используется токопроводящий элемент, контактирующий с валом в множестве точек на периферийной поверхности вала. Таким образом, обеспечивается стабильная подача электрического тока к валу, что дает возможность эффективного удаления зубного налета с помощью данной зубной щетки.
Краткое описание чертежей
Задачи и признаки настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания вариантов осуществления, приведенного совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг.1 - вид сбоку в разрезе электрической зубной щетки согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
Фиг.2 - вид в перспективе, иллюстрирующий линейно-колебательный привод электрической зубной щетки, изображенной на Фиг.1;
Фиг.3 - вид в перспективе, с пространственным разделением деталей линейно-колебательного привода, изображенного на Фиг.2;
Фиг.4 - вид в перспективе линейно-колебательного привода со снятым корпусом и снятым электромагнитным блоком;
Фиг.5 - вид в перспективе подшипника линейно-колебательного привода;
Фиг.6 - вид спереди подшипника линейно-колебательного привода; и
Фиг.7 - вид сбоку в разрезе, на котором показана электрическая зубная щетка согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Далее последует подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, входящие в состав описания. Фиг.1 - вид сбоку в разрезе электрической зубной щетки согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Электрическая зубная щетка включает в себя цилиндрический корпус 1, в котором размещен электрический привод - например, линейно-колебательный привод 2, и батарея 12, служащая источником электроэнергии. Конец вала 11, приводимого в осевое возвратно-поступательное движение посредством линейно-колебательного привода 2, выступает из конца корпуса 1. Тело 5 щетки съемным образом прикреплено к концу вала 11.
На Фиг.2-4 подробно проиллюстрирован линейно-колебательный привод 2. Пара опорных участков 20 и 20 вала расположена так, чтобы обеспечивать опору участкам вала вблизи противоположных концов вала 11, чтобы вал мог скользить в осевом направлении и вращаться вокруг собственной продольной оси. Цилиндрический кожух 21, выполненный из магнитного материала, расположен между опорными участками 20 и 20 вала. Внутри кожуха 21 расположен цилиндрический электромагнитный блок, включающий в себя обмотку 25 и пару магнитных полюсов 22.
Вал 11 изготовлен из электропроводного материала. Подвижный блок с постоянным магнитом 23 и ярмом 24 прикреплен к середине вала 11. Подвижный блок размещен соосно с внутренней окружностью электромагнитного блока. Между подвижным блоком и опорными участками 20 и 20 вала соответственно установлены цилиндрические пружины 29 и 29. Цилиндрические пружины 29 и 29 соответственно расположены между подвижным блоком и опорными участками 20 и 20 вала. Цилиндрические пружины 29 и 29 предназначены для того, чтобы сделать из подвижного блока и вала 11 пружинно-колебательную систему.
Если в обмотку 25 электромагнитного блока подается электрический ток, то подвижный блок и вал 11 приводятся в движение в осевом направлении посредством силы магнитного притяжения или магнитного отталкивания, действующей между магнитными полюсами 22, постоянным магнитом 24 и ярмом 23. Если электрический ток идет через обмотку 25 в обратном направлении, то подвижный блок и вал 11 также будут двигаться в обратном направлении. Таким образом, в обмотку 25 подают переменный ток, чтобы вал 11 совершал осевое возвратно-поступательное перемещение. При этом можно обеспечить стабильное возвратно-поступательное движение посредством приведения вала 11 в движение с резонансной частотой пружинно-колебательной системы.
Когда линейно-колебательный привод 2 размещают внутри корпуса 1, а тело 5 щетки присоединяют к концу вала 11, вал 11 линейно-колебательного привода 2 используется в качестве токопроводящей дорожки, ведущей к концу тела 5 щетки, в которое вставлена головка 50 щетки.
В этой связи вал 11 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении и вращения вокруг собственной продольной оси. Ввиду этого токопроводящая дорожка, ведущая к валу 11, закреплена с помощью подшипника 4, расположенного на опорном участке 20 вала, расположенном ближе к батарее 12.
Другими словами (Фиг.5 и 6), подшипник 4 включает в себя наружное кольцо 40 и множество стальных шариков 41, удерживаемых внутри наружного кольца 40 посредством сепараторов 42. Наружное кольцо 40 подшипника 4 присоединено к батарее 12 посредством вывода. Так как стальные шарики 41 контактируют и с валом 11, и с наружным кольцом 40, электрический ток проходит через вал 11. Кроме того, так как в подшипнике 4 несколько стальных шариков, электрический ток, идущий от наружного кольца 40 на вал 11 через стальные шарики, проходит через множество точек на наружной периферии вала 11.
Следовательно, даже в случае приложения к валу 11 внешнего усилия и отделения некоторых стальных шариков 41 от вала 11, приводящего к усилению электрического сопротивления, оставшиеся стальные шарики 41 будут удерживаться в контакте с валом 11. Это позволяет избежать возможной нестабильности электрического соединения в элементах, отвечающих за подвод электроэнергии к валу 11.
Один из аргументов в пользу подачи электрического тока к валу 11 через подшипник 4, установленный на опорном участке 20 вала, расположенном ближе к батарее 12, состоит в том, что длина токопроводящей дорожки от батареи 12 к подшипнику 41 короче, и не требуется вести провод через участок линейно-колебательного привода 2, в котором расположен электромагнитный блок. В качестве альтернативы можно подавать электрический ток к валу 11 через подшипник, расположенный на опорном участке 20 вала, находящемся ближе к телу 5 щетки.
Тело 5 щетки содержит внутреннюю токопроводящую дорожку, подсоединенную к головке 50 щетки. Токопроводящая дорожка образует электрическое соединение с валом 11 в поверхности контакта с валом 11. Клеммная плата 13, присоединенная к другому полюсу батареи 12, расположена на наружной периферийной поверхности корпуса 1. Когда пользователь использует электрическую зубную щетку, держа ее одной рукой за корпус 1, головка 50 образуют электрическое соединение с клеммной платой 13 через тело пользователя.
Хотя в данном документе в качестве привода был представлен линейно-колебательный привод 2, позволяющий валу 11 совершать возвратно-поступательное перемещение в осевом направлении, приводом может быть устройство, позволяющее валу 11 совершать возвратно-поступательное вращательное движение вокруг собственной продольной оси. Кроме того, вместо подшипника 4, описанного ранее, можно использовать подшипник любого типа - при условии, что он может контактировать с валом 11 в множестве точек контакта. В случае, если на подшипник 4 нанесена электропроводящая смазка, стальные шарики 41 могут быть сделаны из непроводящего материала.
На Фиг.7 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, согласно которому в корпусе 1, между батареей 12 и линейно-колебательным приводом 2, обеспечена токопроводящая камера 15, заполненная жидким или гелеобразным проводником. Один конец вала 11, совершающего возвратно-поступательное перемещение в осевом направлении, расположен внутри токопроводящей камеры 15. Так как вывод, с одного конца подсоединенный к батарее 12, другим концом выступает в токопроводящую камеру 15, батарея образует электрическое соединение с валом 11 через проводник, которым заполнена токопроводящая камера 15.
Предпочтительно, чтобы в токопроводящей камере 15 находился элемент из материала типа губки, пропитанный жидким или гелеобразным проводником.
Хотя данное изобретение было проиллюстрировано и описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, специалисты в данной области поймут, что можно осуществлять разнообразные изменения и модификации без отступления от объема изобретения, определенного следующей далее формулой изобретения.