專利名稱：電動牙刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及牙刷領(lǐng)域。更具體地講，本發(fā)明涉及電動牙刷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大多數(shù)已知的電動牙刷利用單一刷毛載體，該刷毛載體由裝入牙刷中的電動馬達(dá)提供動力或換句話講由其驅(qū)動。在這些牙刷中的刷毛載體進(jìn)行各種運動。例如，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動的刷毛載體是眾所周知的。在牙刷平面內(nèi)以線性方式進(jìn)行前后運動的刷毛載體也為人們所知。并且，以垂直于牙刷平面的線性方式運動的刷毛載體也為人們所知，例如美國專利5,974,615所述。盡管在某些方面已令人滿意，但是改進(jìn)電動牙刷結(jié)構(gòu)的需要依然存在。
人們已進(jìn)行了很多嘗試來改進(jìn)電動牙刷的設(shè)計、效率、清潔功效、簡潔性和/或市場生命力。一種方法是提供多個帶有動力裝置的刷毛載體。大多數(shù)生產(chǎn)者沿牙刷的一端將多簇刷毛組合在一起，并將其裝入一個用于同時一起旋轉(zhuǎn)每一個刷毛簇的傳動機(jī)構(gòu)。示例性的設(shè)計包括公開于美國專利3,242,516；4,156,620；4,845,795；5,088,145；5,020,179；4,827,550；和4,545,087中的那些設(shè)計，所有這些專利均引入本文以供參考。
盡管進(jìn)行各種運動組合的刷毛載體已經(jīng)被公開于現(xiàn)有技術(shù)中，但是在本領(lǐng)域仍保持著對提供帶有一個或多個刷毛載體以產(chǎn)生另外運動組合的電動牙刷的需求。
發(fā)明概述首先，本發(fā)明提供這樣一種電動牙刷，該牙刷包括其中設(shè)置有馬達(dá)的細(xì)長柄部和具有縱向軸線及活動刷毛載體的頭部，其中所述頭部在使用期間是固定的。即，所述頭部相對于所述柄部或牙刷的主體部分是固定的。該電動牙刷也包括在所述柄部與頭部之間延伸的頸桿。該牙刷還包括直接連接到活動刷毛載體并與馬達(dá)可操作地連接的軸。該軸的運動使活動刷毛載體繞大致垂直于頭部縱向軸線的一條軸線擺動，且沿大致垂直于頭部縱向軸線的一條軸線進(jìn)行附加的往復(fù)運動。所述活動刷毛載體還包括設(shè)置在其下側(cè)表面的滑道。另外，在所述頭部的內(nèi)部部分提供有一個支柱。該支柱的位置與構(gòu)型使得所述滑道與支柱在牙刷動作期間彼此滑動嚙合，因此導(dǎo)致刷毛載體的往復(fù)運動。
其次，本發(fā)明提供這樣一種電動牙刷，該牙刷包括具有縱向軸線且其中設(shè)置有馬達(dá)的細(xì)長柄部。該電動牙刷也包括具有第二縱向軸線的活動頭部與活動刷毛載體?；顒宇^部相對于柄部是活動的。該電動牙刷還包括在所述柄部與頭部之間延伸的活動頸桿。而且，該電動牙刷包括可操作地連接到馬達(dá)與活動刷毛載體的軸。該軸可操作地與活動頸桿相嚙合，使得該軸的運動引起活動刷毛載體圍繞大致垂直于頭部第二縱向軸線的軸線擺動。該軸的運動也引起活動頸桿與活動頭部沿大致橫截柄部的縱向軸線的方向運動。
第三，本發(fā)明提供這樣一種電動牙刷，該牙刷包括具有縱向軸線且其中設(shè)置有馬達(dá)的細(xì)長柄部。該電動牙刷還包括具有第二縱向軸線的活動頭部與活動刷毛載體，其中所述活動頭部相對于所述柄部是活動的。該電動牙刷還包括在所述柄部與頭部之間延伸的活動頸桿。而且，該電動牙刷包括可操作地連接到馬達(dá)與活動刷毛載體的軸。該軸可操作地與活動頸桿相嚙合，使得馬達(dá)只給該軸提供單個運動，其中該軸的運動引起活動刷毛載體圍繞大致垂直于頭部第二縱向軸線的軸線擺動。而且，該軸的運動也引起活動頸桿與活動頭部沿大致橫截柄部的縱向軸線的方向運動。
第四，本發(fā)明提供這樣一種電動牙刷，該牙刷包括具有縱向軸線且其中設(shè)置有馬達(dá)的細(xì)長柄部。該牙刷還包括具有第二縱向軸線的活動頭部與活動刷毛載體?；顒宇^部相對于柄部是活動的。該牙刷還包括在所述柄部與頭部之間延伸的活動頸桿。而且，該電動牙刷包括可操作地連接到馬達(dá)與活動刷毛載體的軸，其中所述軸可操作地與活動頸桿相嚙合。該軸的運動引起活動刷毛載體圍繞大致垂直于頭部第二縱向軸線的軸線擺動。另外，該軸的運動引起活動頸桿與活動頭部沿大致橫截柄部的縱向軸線的方向圍繞頸桿靠近柄部一端的一個樞軸點運動。
第五，本發(fā)明提供這樣一種電動牙刷，該牙刷包括具有縱向軸線且其中設(shè)置有馬達(dá)的細(xì)長柄部。該電動牙刷還包括具有第二縱向軸線的活動頭部與活動刷毛載體，其中所述活動頭部相對于所述柄部是活動的。該電動牙刷還包括在所述柄部與頭部之間延伸的活動頸桿。而且，該電動牙刷包括可操作地連接到馬達(dá)與活動刷毛載體的軸，使得該軸與活動頸桿反復(fù)嚙合與脫開。該軸的運動引起活動刷毛載體圍繞大致垂直于頭部第二縱向軸線的軸線擺動，并且其中所述軸的反復(fù)嚙合與脫開引起活動頸桿與活動頭部沿大致橫截柄部的縱向軸線的方向運動。
附圖概述本發(fā)明可采用各種部件及部件排列以及各種技術(shù)、方法或工序和步驟排列的形式。附圖僅用于圖示說明優(yōu)選的實施方案之目的，它們不必按比例繪制，也不可解釋為是對本發(fā)明的限制。
據(jù)信通過下面的說明并結(jié)合附圖可更好地理解本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案牙刷的透視圖，其圖示說明關(guān)于牙刷的各個平面和它們的方向。
圖2是本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案牙刷頭部的部分分解視圖。
圖3是用于圖2所示優(yōu)選實施方案牙刷的第一刷毛載體的側(cè)正視圖。
圖4是圖3所示第一刷毛載體下側(cè)的一個視圖。
圖5是優(yōu)選實施方案牙刷部分組裝的頭部透視圖。
圖6是優(yōu)選實施方案牙刷頭部視圖的集合，其圖示說明在牙刷動作期間第一刷毛載體的位移。
圖7是本發(fā)明另一個優(yōu)選實施方案牙刷頭部的前視圖。
圖8是本發(fā)明再一個優(yōu)選實施方案牙刷的前視圖。
圖9是本發(fā)明再一個優(yōu)選實施方案牙刷的前視圖。
圖10是本發(fā)明另一個優(yōu)選實施方案牙刷在往復(fù)傳動軸運動的第一方向期間牙刷頭部的部分局部側(cè)視圖。
圖11是圖10所示牙刷在往復(fù)傳動軸運動的第二方向期間的部分局部側(cè)視圖。
圖12是圖示說明用于圖10所示牙刷中傳動軸與導(dǎo)向元件之間嚙合的詳細(xì)部分剖面圖。
圖13是圖10和11所示提供有輔助穩(wěn)定構(gòu)件的牙刷部分局部側(cè)視圖。
圖14是本發(fā)明再一個采用軌道運動傳動軸的優(yōu)選實施方案牙刷的部分局部側(cè)視圖。
圖15是圖14所示牙刷頸桿和頭部下側(cè)的視圖。
圖16是圖14所示牙刷變體形式中頸桿和頭部下側(cè)的視圖。
優(yōu)選實施方案詳述應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明涉及電動牙刷，包括具有可更換的刷頭末端、可更換的刷毛載體的電動牙刷和具有一個或多個刷毛載體的電動牙刷。具體地講，本發(fā)明涉及帶有兩個刷毛載體、每一個刷毛載體由裝入牙刷主體內(nèi)的電動馬達(dá)驅(qū)動的電動牙刷。
具體地講，本發(fā)明可用來與包括旋轉(zhuǎn)、擺動、軌道運動或往復(fù)運動(及其組合)軸的電動牙刷、刷頭和刷毛載體結(jié)合來提供運動給第一和第二刷毛載體。另外，本發(fā)明也可與軸可操作地連到第一和第二兩個刷毛載體或僅一個刷毛載體上的電動牙刷、刷頭和刷毛載體結(jié)合使用。在后述例子中，刷毛載體自身互聯(lián)以便將運動提供給未直接與軸相連的刷毛載體。
在描述各種優(yōu)選實施方案牙刷之前，定義本文引用的各種運動類型具有指導(dǎo)意義。本文所用術(shù)語“角運動”是指任何角位移。“線性運動”是指沿著直的或基本直的線路或方向的移動?！盎揪€性運動”如下文所述?！扒€運動”是指既不完全是線性運動也不完全是角運動而是這兩種運動組合的運動(即曲線運動)。這些運動可以是恒定或周期運動。恒定運動是指不改變方向或路徑的運動(即單向)。周期運動是指倒轉(zhuǎn)方向或路徑的運動?；緸閳A形的恒定角運動(即連續(xù)通過360度或以上的運動)稱為旋轉(zhuǎn)運動。連續(xù)穿過小于360度的周期角運動稱為擺動運動。曲線運動也可是恒定(即單向)或周期(即倒轉(zhuǎn)方向)運動。周期線性運動是指“往復(fù)運動”。軌道運動大致是主體圍繞不同于主體中心點的一個點的旋轉(zhuǎn)運動。
以上所描述的運動也可沿著刷毛載體的一個或多個軸線出現(xiàn)。因此，本文中的運動可描述為一維、二維或三維運動，這取決于在刷毛載體運動過程中描述其位置所需要的軸坐標(biāo)的數(shù)量。軸線X、Y和Z如圖1所示。一維運動是一種可由單個坐標(biāo)(例如X、Y或Z坐標(biāo))描述的運動。通常，只有線性運動是一維的。例如，基本上只沿著Y軸的周期線性運動是一種一維運動(本發(fā)明稱為“脈沖運動”。二維運動是指需要兩個坐標(biāo)(例如X和Y坐標(biāo))來描述其移動路徑的刷毛載體的運動。發(fā)生在單個平面內(nèi)的角運動是二維運動。三維運動是指需要三個坐標(biāo)(例如X、Y和Z坐標(biāo))來描述其移動路徑的刷毛載體的運動。三維運動的一個實施例是刷毛載體在螺旋線路徑上的運動。
圖1是本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案牙刷2的透視圖。牙刷2包括具有柄部30的細(xì)長主體10、頭部50和在柄部30與頭部50之間延伸的頸桿40。開關(guān)20可沿主體10的外部區(qū)域設(shè)置或制作。應(yīng)當(dāng)理解，開關(guān)20啟動包含在牙刷2的主體10內(nèi)的電動馬達(dá)。馬達(dá)(未示出)和本文所述傳動機(jī)構(gòu)(未示出)給靠近牙刷遠(yuǎn)端設(shè)置的一個或多個刷毛載體提供動力驅(qū)動。具體地講，牙刷2還包括第一刷毛載體60和第二刷毛載體70。第一載體60的位置鄰近頭部50的最遠(yuǎn)端52。如本文更為詳細(xì)的描述，當(dāng)傳動機(jī)構(gòu)啟動時，第一和第二刷毛載體進(jìn)行特別的運動組合。這些運動最好用軸X、Y和Z及包含這些軸的平面來描述。如本文所述，這些平面稱為X平面、Y平面或Z平面。
本文中X軸線通常稱為縱向軸線，并且該軸線大致沿牙刷頭部或刷毛載體的縱向或縱長尺寸(如從牙刷的頂部平面視圖所見)延伸。牙刷頭部或刷毛載體的縱向軸線可與牙刷頸桿和/或柄部的縱向軸線相重合，盡管它對于牙刷頭部與頸桿和柄部二者均成夾角的實施例不需要這么做。在本文所述的某些實施方案中，頭部和/或頸桿部件可具有與柄部縱向軸線不同的縱向軸線。在這種情況下，柄部的縱向軸線可稱為第一縱向軸線，而頭部和/或頸桿的縱向軸線稱為第二縱向軸線。Y軸橫向于X軸并且大致將牙刷頭部平分成左右兩半。Z軸正交于或垂直于X和Y軸。
平面X包含X軸線，在本文中通常稱作牙刷平面或牙刷頭部平面。這個平面大致沿著牙刷或牙刷頭部的縱向尺寸延伸。Y平面包含Y軸線，該平面延伸穿過牙刷且與X平面垂直。Y平面或者平分牙刷或者平行于平分牙刷的平面。Z平面垂直于X平面和Y平面二者。
另外，說明用于描述優(yōu)選實施方案牙刷和刷毛載體的術(shù)語是有用的。本文所用術(shù)語“向前”是指從柄部到頭部的方向，而術(shù)語“向后”則是指從頭部到柄部的方向?？v向是指大致對應(yīng)于縱向軸線或X軸線的方向，但其可能和軸線不處于同一平面內(nèi)。例如，軸和刷毛載體的縱向軸線可以不在同一平面內(nèi)延伸，但從頂部平面視圖來看大致在同一方向延伸。類似地，對于彼此成一定夾角的頸桿和頭部可不具有在同一平面內(nèi)延伸的縱向軸線，但確有從頂部平面視圖來看在同一縱向延伸的軸線。很多優(yōu)選實施方案的電動牙刷通常具有縱向軸線穿過其最長尺寸的細(xì)長頭部。該軸線大致在與牙刷頸桿和/或軸的縱向軸線大體相同的方向上延伸。該軸線通常被稱作牙刷的縱向軸線。短語“大體相同方向”是指設(shè)想在各軸線之間存在某些角度偏差。本發(fā)明對“牙刷平面”也做了各種引用。應(yīng)當(dāng)理解，這通常是指牙刷頭部的縱向軸線在其內(nèi)延伸的平面。
并且，正如本發(fā)明所描述，第一刷毛載體為位于牙刷最遠(yuǎn)末端的刷毛載體。第二刷毛載體是位于第一刷毛載體旁邊或離其最近的下一個刷毛載體。第三刷毛載體離第二刷毛載體最近并且位于第二刷毛載體后方。第四刷毛載體在第三刷毛載體的后方，依此類推。
通常，本發(fā)明的優(yōu)選實施方案牙刷包括細(xì)長的中空主體，該主體容納用于驅(qū)動一個、兩個或多個活動刷毛載體的電動馬達(dá)和傳動機(jī)構(gòu)。細(xì)長的中空主體也包括用于容納給馬達(dá)提供動力的一個或多個電池的內(nèi)腔。此外，沿著主體外部區(qū)域提供了一個或多個用于啟動馬達(dá)和傳動機(jī)構(gòu)的開關(guān)。要理解的是，配置了一個可拆端蓋來封住內(nèi)腔并且形成對牙刷主體內(nèi)元件的密封以防止外部介質(zhì)進(jìn)入。如本文中所詳述，該優(yōu)選實施方案牙刷包括一個、兩個或多個活動刷毛載體。每一個刷毛載體進(jìn)行特定類型的運動并且所得到的運動組合產(chǎn)生獨特的清潔功效。
正如所述，優(yōu)選實施方案電動牙刷包括一個或多個由裝入牙刷中的電動馬達(dá)和傳動機(jī)構(gòu)傳動的刷毛載體。優(yōu)選地，這些牙刷利用兩個刷毛載體，每個進(jìn)行與其它刷毛載體不同的運動。
圖2圖示說明在第一刷毛載體60與頭部和頸桿，即分別為50和40，之間的優(yōu)選組件配置，優(yōu)選實施方案牙刷2的各個部分。第一刷毛載體60包括具有從其向外伸出的多個刷毛114的基座110。限定在頭部50內(nèi)部部分的是一個套管容器126。套管容器126優(yōu)選為圓柱形突起的形式，其確定內(nèi)部配合表面128。配合表面128適于接受套管122。反過來，套管122的尺寸適應(yīng)設(shè)置在套管122內(nèi)部的軸118。在套管容器126與頭部50最遠(yuǎn)端52之間延伸的優(yōu)選為導(dǎo)向元件或支柱140。導(dǎo)向元件140確定本文詳細(xì)描述的導(dǎo)向表面142。
圖3是第一刷毛載體60的詳細(xì)側(cè)視圖。沿第一刷毛載體基座110的下側(cè)延伸的是第一刷毛載體凸輪構(gòu)件150。凸輪構(gòu)件150確定一個凸輪表面或滑道152，該表面大致在凸輪表面152上的第一位置152a與第二位置152b之間延伸。嚙合構(gòu)件156也從第一刷毛載體基座110的下側(cè)伸出。該嚙合構(gòu)件適于連接到或者與本文詳細(xì)描述的傳動軸嚙合。嚙合構(gòu)件156可為不同于圖中所示圓柱形突起的各種形式。傳動軸優(yōu)選直接連接到載體上，而最優(yōu)選為直接連接到嚙合構(gòu)件上?！爸苯印边B接是指在傳動軸運動的所有階段和情況下該軸都連接到載體上。嚙合構(gòu)件156也可用作止動構(gòu)件，本文也更為詳細(xì)地描述。
圖4圖示說明第一刷毛載體60中基座110的下側(cè)。凸輪構(gòu)件150優(yōu)選為弓形構(gòu)件的形式，該弓形構(gòu)件繞軸118所位于的基座110的中心展開?；?52的第一和第二位置152a和152b分別如圖4所示。類似地應(yīng)當(dāng)理解，嚙合構(gòu)件156的位置鄰近第一位置152a。
圖5是優(yōu)選實施方案牙刷2中頭部部分50與頸桿部分40的部分分解視圖的詳細(xì)透視圖。在該視圖中，第一刷毛載體60被表示為通過容納在容器126內(nèi)的軸118連接到和/或可轉(zhuǎn)動地支撐在頭部50上。另外應(yīng)當(dāng)指出，凸輪構(gòu)件150與導(dǎo)向構(gòu)件140的導(dǎo)向表面142嚙合。具體地講，凸輪表面152(未示出)與導(dǎo)向表面142接觸。
圖6圖示說明在優(yōu)選實施方案牙刷2動作期間第一刷毛載體60所進(jìn)行的各種運動。應(yīng)當(dāng)理解，頂部側(cè)正視圖對應(yīng)于牙刷頭部的下部平面視圖。應(yīng)當(dāng)理解，牙刷頭部的下部視圖是示意圖，且描繪載體基座110、凸輪構(gòu)件150和導(dǎo)向構(gòu)件或支柱140的下側(cè)，如同頭部50的下側(cè)是透明的。最左邊的視圖表示在動作第一階段期間的牙刷，而在最右邊的視圖表示在牙刷動作第二階段期間牙刷部件的位置。具體地講，優(yōu)選實施方案牙刷2包括傳動軸90。傳動軸90的遠(yuǎn)端連接到嚙合構(gòu)件156。為清楚起見，該連接未示出。優(yōu)選地，在牙刷2動作期間傳動軸90進(jìn)行往復(fù)運動。當(dāng)傳動軸90沿左下圖所示的箭頭方向(即箭頭J的方向)運動時，第一刷毛載體基座110沿箭頭K的方向轉(zhuǎn)動。圍繞軸118中心的這一轉(zhuǎn)動使基座110沿左上圖所示箭頭L的方向運動。當(dāng)傳動軸90沿右下圖所示箭頭M的方向運動時，基座110圍繞軸118沿箭頭N的方向轉(zhuǎn)動。這一轉(zhuǎn)動使載體60，而且具體地講是它的基座110，從頭部50沿右上圖所示箭頭0的方向向外運動。嚙合構(gòu)件156可用作止動構(gòu)件，以阻止基座110在動作期間過轉(zhuǎn)動或過擺動。即，嚙合構(gòu)件156可用于保證使導(dǎo)向表面142與凸輪表面152保持接觸。通常，當(dāng)載體60沿箭頭0的方向向外位移距離D之后，使用者在刷洗動作期間給刷頭所施加的力使載體60沿箭頭L的方向位移或返回。本發(fā)明包括采用彈簧或其它偏置構(gòu)件使或協(xié)助載體60沿箭頭L的方向返回刷頭的實施方案。
再次參見圖3和4，應(yīng)當(dāng)理解，凸輪構(gòu)件150的配置、形狀和尺寸可根據(jù)所需要的脈動程度、傳動軸90往復(fù)運動的頻率和沖程長度以及其它因素而變化。例如，滑道表面152的傾斜角，具體地講在位置152a和152b之間，可為不變的角度，或者可為相對于牙刷平面X變化的角度。應(yīng)當(dāng)理解，如果滑道表面152采用變化的角度或其它非線性配置，那么可易于改變載體60的脈動特性。另外，在位置152a和152b之間高度上的差別，如圖3中的尺寸H所示，主要確定如圖6所示的尺寸D。通常，該尺寸可在從作為下限的約0.1mm，更優(yōu)選約0.5mm，更優(yōu)選約0.75mm，更優(yōu)選約1.0mm，更優(yōu)選約1.5mm至作為上限的約5.0mm，更優(yōu)選約4.0mm，更優(yōu)選約3.0mm和更優(yōu)選約2.5mm的范圍內(nèi)。
優(yōu)選實施方案的牙刷在進(jìn)一步與靜止刷毛集合或陣列組合時，可采用任何數(shù)量的刷毛載體組合。例如，圖7表示另一個優(yōu)選實施方案牙刷2a的實施方案，它具有頭部50a和頸桿40a。設(shè)置在頭部50a最遠(yuǎn)端上的是第一刷毛載體60a。在頭部50a其它位置上設(shè)置的是多個靜止刷毛80a。
圖8表示本發(fā)明另一個優(yōu)選實施方案的牙刷2b。牙刷2b包括頭部50b和頸桿40b。設(shè)置在頭部50b上的是第一刷毛載體60b和第二刷毛載體70b。
圖9表示另一個優(yōu)選實施方案的牙刷2c。牙刷2c包括頭部50c和頸桿40c。設(shè)置在頭部50c最遠(yuǎn)端上的是第一刷毛載體60c。第二刷毛載體70c靠近或鄰近第一刷毛載體60c設(shè)置。靜止刷毛陣列80c位于第二刷毛載體70c與頸桿40c之間。
在如圖7、8和9所示的每個實施方案中，第一刷毛載體60a、60b和60c優(yōu)選進(jìn)行與本文所述牙刷2中刷毛載體60相同的運動組合。即，在牙刷2a、2b或2c動作時，載體60a、60b或60c同時進(jìn)行擺動和脈動。
應(yīng)當(dāng)理解，第二刷毛載體(例如載體70b和70c)或任何附加載體(例如第三或第四載體)可進(jìn)行任何類型的運動。優(yōu)選地，設(shè)想第二刷毛載體進(jìn)行左右搖擺，即在平面X內(nèi)，且該運動優(yōu)選為往復(fù)運動。可供選擇地，第二刷毛載體也優(yōu)選進(jìn)行大致平行于牙刷頭部和/或柄部的縱向軸線的往復(fù)運動。本發(fā)明也包括第二刷毛載體以與第一刷毛載體類似方式脈動的實施方案。另外，本發(fā)明包括第二載體進(jìn)行擺動和脈動而第一載體和/或另一載體進(jìn)行某種類型運動的實施方案。如前所述，這些載體中任何一個都可進(jìn)行任何類型的運動，例如角運動、線性運動、曲線運動和這些運動類型的變化形式。
本發(fā)明的牙刷也包括提供運動給牙刷的整個頭部和/或至少頸桿的一部分的實施方案。這是與前述實施方案的差別，在前述實施方案中只有位于頭部的一個或多個刷毛載體在牙刷動作期間進(jìn)行運動。圖10表示這類優(yōu)選實施方案牙刷202，其具有頭部250、柄部230和在它們之間延伸的頸桿240。如本文更為詳細(xì)的描述，撓性構(gòu)件300優(yōu)選提供在頸桿240的端部或基部與柄部230之間。設(shè)置在頭部250上的是第一刷毛載體260和第二刷毛載體270。傳動軸290在頸桿240內(nèi)延伸，且在牙刷動作期間優(yōu)選進(jìn)行往復(fù)運動。沿傳動軸290外部周邊設(shè)置的是嚙合軸環(huán)292。嚙合軸環(huán)292在傳動軸290上的位置使得在牙刷動作和傳動軸290往復(fù)運動期間，軸環(huán)292周期性地接觸導(dǎo)向構(gòu)件242，優(yōu)選與導(dǎo)向構(gòu)件嚙合。導(dǎo)向構(gòu)件242優(yōu)選制成使其從頸桿240的內(nèi)部表面向內(nèi)延伸。圖10表示在傳動軸290沿箭頭S的方向運動期間，軸環(huán)292周期性地與導(dǎo)向構(gòu)件242接觸或嚙合。如本文更為詳細(xì)的描述，由于導(dǎo)向構(gòu)件242的構(gòu)型，頸桿240和頭部250沿箭頭T的方向位移。更具體地講，該位移通常以繞F點的角運動或樞軸運動出現(xiàn)。
圖11表示頭部250和頸桿240在牙刷連續(xù)動作和傳動軸290沿箭頭U方向運動期間的運動。軸環(huán)292與導(dǎo)向構(gòu)件242之間的脫開導(dǎo)致頭部沿相反的方向運動，例如沿圖11中箭頭V所示的方向。
圖12是傳動軸290的軸環(huán)292與從頸桿240內(nèi)部表面伸出的導(dǎo)向構(gòu)件242之間關(guān)系的詳細(xì)部分剖面圖。優(yōu)選地，導(dǎo)向構(gòu)件242確定導(dǎo)向表面244。正是該導(dǎo)向表面244與軸環(huán)292的一部分接觸，并在傳動軸290沿縱向軸線L運動期間使頸桿240位移。導(dǎo)向表面244優(yōu)選以相對于傳動軸290縱向軸線L的某一角度延伸。該角度表示為角度A，如圖12所示。角度A可為導(dǎo)向表面244的任何角度，由于在傳動軸290往復(fù)運動期間該導(dǎo)向表面周期性地與軸環(huán)292嚙合，結(jié)果提供運動給牙刷頭部。通常，作為下限，角度A從約5°，更優(yōu)選約10°，更優(yōu)選約20°，更優(yōu)選約30°和更優(yōu)選約40°。作為上限，角度A至約85°，更優(yōu)選約80°，更優(yōu)選約70°，更優(yōu)選約60°和更優(yōu)選約50°。
應(yīng)當(dāng)理解，軸環(huán)292可不作為與傳動軸290等分開的部件裝配或固定在那里，而是軸環(huán)292可與傳動軸290制成一體。
圖13表示優(yōu)選實施方案牙刷202的變體構(gòu)型。在該可供選擇的形式，第二構(gòu)件246被提供在頸桿部分240的內(nèi)部。該第二構(gòu)件246在傳動軸290往復(fù)運動期間輔助和促進(jìn)傳動軸290的對齊。
該優(yōu)選實施方案牙刷也可采用傳動軸290進(jìn)行軌道型運動而不是往復(fù)運動的傳動機(jī)構(gòu)。例如，如圖14和15所示，在進(jìn)行軌道運動期間，傳動軸290圍繞圖15所示的中心點C通常沿路徑P轉(zhuǎn)動。參見圖14，可以看出，當(dāng)傳動軸290以這種方式轉(zhuǎn)動時，它周期性地接觸并優(yōu)選與從頸桿240內(nèi)部伸出的第一軌道導(dǎo)向構(gòu)件245嚙合。該接觸和嚙合使頸桿部分和頭部如前述那樣產(chǎn)生位移。當(dāng)傳動軸290繼續(xù)沿其路徑P轉(zhuǎn)動并與構(gòu)件245脫開時，頭部部分和頸桿部分返回到它們先前的位置。在一個優(yōu)選方面，傳動軸290進(jìn)行單種運動。即，當(dāng)傳動軸290圍繞中心點C進(jìn)行軌道運動時，軸290不進(jìn)行任何其它運動，例如其任一端或兩端的線性位移、或者由于軌道運動而產(chǎn)生的圓形路徑的任何偏移。
另一個可供選擇的形式如圖16所示。在該可供選擇的形式中，提供有多個導(dǎo)向構(gòu)件，例如第一軌道導(dǎo)向構(gòu)件245和第二軌道導(dǎo)向構(gòu)件247。
再次參見圖10和11，應(yīng)當(dāng)理解，刷頭250運動的第一方向主要是由于傳動軸290或其軸環(huán)292與導(dǎo)向構(gòu)件242之間的嚙合。運動的第二方向，即大致沿與第一方向相反的方向，主要是由于撓性構(gòu)件300先前所加載荷的釋放。該特性在本文中稱為偏移返回。在頭部250和頸桿240運動的第一方向期間，例如沿如圖10所示箭頭T的方向，構(gòu)件300的區(qū)域300b被壓縮，而構(gòu)件300的相對區(qū)域300a被拉伸。在頭部250和頸桿240運動的第二方向期間，例如沿如圖11所示箭頭V的方向，當(dāng)撓性構(gòu)件300返回其先前構(gòu)型時頭部250和頸桿240運動。撓性構(gòu)件300的硬度、彈性和變形程度以及易于(或抵抗)變形的性能可根據(jù)需要選擇。另外，可設(shè)想給構(gòu)件300的一個或多個區(qū)域，例如區(qū)域300a和/或300b，提供不同的物理特性以在牙刷動作期間提供期望的運動方式。
前面的描述通常針對采用單個內(nèi)部導(dǎo)向構(gòu)件242的頸桿構(gòu)型。導(dǎo)向構(gòu)件242優(yōu)選提供在頭部250和頸桿240運動所在的期望運動平面內(nèi)。例如，如果期望頭部和頸桿作樞軸轉(zhuǎn)動或大致在牙刷的Y平面內(nèi)運動，那么導(dǎo)向構(gòu)件242的位置應(yīng)沿頸桿240的內(nèi)部區(qū)域，位于頸桿上在牙刷動作期間最靠近使用者的區(qū)域或最遠(yuǎn)離使用者的區(qū)域，如圖10和11所示。
如圖16所示采用兩個導(dǎo)向構(gòu)件245和247的牙刷實施方案可消除對給頭部和頸桿提供偏移返回的撓性構(gòu)件的需要。
另外，沒有撓性構(gòu)件300存在也可在牙刷內(nèi)提供有偏移返回。這時，偏移返回可由頸桿240和/或頭部250的結(jié)構(gòu)材料提供。
與圖7至9所示采用刷毛載體的各種組合及數(shù)量且任選地與從頭部和/或頸桿區(qū)域伸出的刷毛(稱為靜止刷毛)一起使用的可供選擇實施方案一樣，如圖10至16所示的牙刷也可采用刷毛載體的各種組合及各種數(shù)量。另外，如圖10至16所示的牙刷也可采用直接從頭部和/或頸桿區(qū)域伸出的刷毛。這樣的刷毛不會象本文所用術(shù)語那樣“靜止”，因為當(dāng)牙刷動作以及頭部和頸桿運動時這些刷毛也處于運動之中。但是，還是可認(rèn)為這些刷毛相對于頭部和頸桿是靜止的。
雖然為簡單起見本發(fā)明的實施方案已經(jīng)圖示說明了刷毛是在基本垂直于刷毛載體縱向軸線和表面的方向上延伸的，但也可以考慮刷毛被布置成另外的方式以補充或進(jìn)一步增強第一和/或第二刷毛載體的運動。也就是說，某些或全部刷毛可在與刷毛載體表面成銳角的方向上延伸和在朝向或遠(yuǎn)離炳部的方向上延伸。在另一種實施方案中，某些刷毛可遠(yuǎn)離頭部向外延伸，在另一個方向上再次與刷毛載體表面形成銳角。還可采用按摩型刷毛或高度變化的刷毛。例如在美國專利330,286；434,563中所描述，其內(nèi)容均引入本文以供參考。其它優(yōu)選的適于使用的刷毛布置包括那些全部或部分在美國專利6,006,394；4,081,876；5,046,213；5,335,389；5,392,483；5,446,940；4,894,880中和國際公開WO 99/23910中所描述的那些裝置，其內(nèi)容引入本發(fā)明作為參考。
本文所述優(yōu)選的實施方案牙刷可采用多種傳動機(jī)構(gòu)。如已指出，優(yōu)選采用提供動力驅(qū)動的往復(fù)運動或軌道輸出的傳動機(jī)構(gòu)。例如，Nishio等人轉(zhuǎn)讓給Chisso的美國專利5,617,603；5,850,603；5,974,615；6,032,313；5,504,959；5,524,312；5,625,916；5,732,432；5,070,567；5,170,525；5,416,942；3,588,936；5,867,856；和4,397,055公開了其它可能合適的馬達(dá)和旋轉(zhuǎn)或擺動軸布置，它們的內(nèi)容在此引入本文作為參考。此外，可利用公開于2001年12月21日提交的美國專利，序列號為10/027,594和于2001年11月6日提交的美國專利，序列號為09/993,167中的傳動機(jī)構(gòu)，二者都引入本文作為參考。另外，美國專利5,617,601和5,435,032的任何或所有內(nèi)容可被用于本發(fā)明所描述的牙刷中，在此引入本文作為參考。
用于提供運動給一個或多個刷毛載體的另一種優(yōu)選的機(jī)構(gòu)被描述于2002年3月4日提交的臨時申請60/361,625中，其引入本文作為參考。那種機(jī)構(gòu)提供“左右搖擺”運動給刷毛載體。參見圖1，這樣的運動引起刷毛載體60和70兩者中的任一個往復(fù)運動，該運動在牙刷頭部平面內(nèi)、例如在X平面內(nèi)，或在與其平行的平面內(nèi)，并沿大致垂直于牙刷縱向軸線的方向。
本文所述的運動可由多種不同的機(jī)構(gòu)來提供。這些機(jī)構(gòu)既可利用旋轉(zhuǎn)軸也可利用擺動軸，還可利用線性往復(fù)軸作為動力來源。通常，通過布置具有某些預(yù)定自由度區(qū)域的回轉(zhuǎn)元件和鉸鏈裝置可獲得各種重復(fù)的周期運動。因此，通過特別選擇和配置形成傳動機(jī)構(gòu)的部件，來自動力軸的旋轉(zhuǎn)或擺動運動可被轉(zhuǎn)換成線性的、基本線性的、曲線的或三維的運動。因此，可以在沿著或靠近刷毛載體的牙刷主體區(qū)域或頭部內(nèi)設(shè)置導(dǎo)槽來幫助和引導(dǎo)刷毛載體的運動。
另外應(yīng)當(dāng)理解，本文所述或圖示的任何機(jī)構(gòu)或傳動系可與本文提及的任何其它機(jī)構(gòu)或傳動系結(jié)合。另外，這些機(jī)構(gòu)中任何一種的部分可與本發(fā)明提及的任何其它機(jī)構(gòu)的部分結(jié)合。也可以設(shè)想本發(fā)明所描述的牙刷可采用兩個本發(fā)明提及的傳動系，使每個傳動裝置為特定的刷毛載體提供動力。因此，也可利用兩個電動馬達(dá)，每個傳動系各用一個。
另外可以設(shè)想，一個牙刷實施方案既可利用圖1至9所示牙刷的特征，也可利用圖10至16所示牙刷的特征。例如，牙刷上可提供有撓性構(gòu)件300、導(dǎo)向構(gòu)件242和將運動引入整個頭部和頸桿組件的往復(fù)傳動軸290，以及具有凸輪構(gòu)件150和引入載體60相對于頭部的脈動運動和/或擺動運動的支柱140的刷毛載體60。
本發(fā)明牙刷中各種部件材料的選擇是一個重要的考慮。牙刷采用各種傾斜滑道和凸輪表面將特殊的運動提供給一個或多個刷毛載體。因此，這些部件的耐久性和耐磨性以及它們相應(yīng)的表面可通過適當(dāng)選擇材料來得到期望的改進(jìn)。這些部件可由寬這類的材料制成。通常，這些部件優(yōu)選表現(xiàn)出低摩擦特性。用于本文所述牙刷的其它部件用作軸承和轉(zhuǎn)動元件的支持點。這些部件優(yōu)選由低摩擦材料制成或者甚至由具有內(nèi)部潤滑的材料制成。
還進(jìn)一步設(shè)想到，在某些應(yīng)用中在頭部或頸桿區(qū)域內(nèi)提供一些進(jìn)入的開口或孔，使得典型刷洗操作環(huán)境中的水可進(jìn)入刷頭內(nèi)部并用于潤滑各種部件的各個外部表面。
另外，在圖10至16所示的牙刷中，撓性構(gòu)件300可由多種材料制成。通常，這些材料是撓性的并顯示有限度的變形或抗變形。當(dāng)被變形(即其被加載，然后載荷被去除)時，材料應(yīng)易于恢復(fù)先前的形狀和構(gòu)型。有關(guān)用于撓性構(gòu)件材料所期望的壓縮性、硬度和/或彈力特性的一個指標(biāo)如下。對于典型尺寸的電動牙刷，柔性材料優(yōu)選具有的厚度和特性使得可在刷頭上施加約1至約3磅的刷洗載荷而不完全壓縮撓性構(gòu)件。即，當(dāng)這樣的載荷施加到刷頭上時，期望撓性構(gòu)件為進(jìn)一步的附加載荷保留足夠量的儲備或能力，而且這樣的載荷(即約1至3磅)在載荷被去除后不引起撓性構(gòu)件的永久變形。
已考慮到，撓性構(gòu)件可采用廣泛種類的材料和/或材料組合。例如，可采用各種泡沫材料或其它多孔基質(zhì)?？刹捎镁哂袝r間依賴性的粘彈性泡沫或基質(zhì)。可采用由兩種或多種不同泡沫粘合在一起的粘合泡沫。另外，代替泡沫或除泡沫外，可采用通常不可壓縮的粘彈性流體。由不可壓縮材料制成的撓性構(gòu)件因此不會收縮，而代之以進(jìn)行某種類型的位移。另外，撓性構(gòu)件可采用一個或多個分隔的區(qū)域，每個區(qū)域具有分開且明顯不同的特性。還設(shè)想到，撓性構(gòu)件采用一種或多種覆蓋材料，這些覆蓋材料可用于保護(hù)內(nèi)層材料或者有助于撓性構(gòu)件的硬度、彈性或變形性能。
本文所述優(yōu)選實施方案牙刷的頭部和頸桿部分可由多種聚合材料制成。在本文所用優(yōu)選聚合物材料的以下描述中，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員通常使用縮寫表示某些聚合物，該縮寫出現(xiàn)在聚合物全名之后的圓括號中。優(yōu)選聚合物的一個實施例是聚丙烯(PP)，或者可選自由其它常規(guī)牙刷材料構(gòu)成的組群，例如聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN)和纖維素乙酸丙酸鹽(CAP)。另一示例性聚合物優(yōu)選為熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性烯烴(TPO)、軟熱塑性聚烯烴(例如，聚丁烯)，或者可選自其它彈性材料，如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和乙烯丙烯橡膠(EPR)。本文中合適的熱塑性彈性體的實施例包括氫化苯乙烯(SEBS)、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SBS)和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)。本文中合適的熱塑性烯烴實施例包括聚丁烯(PB)和聚乙烯(PE)。用于制成頭部和/或頸桿的特別優(yōu)選聚合材料是名稱為Celcon的市售材料。
另外，可提供顏色以賦予牙刷的頸桿和頭部一個美觀的外形?？商峁┎煌该鞯幕虬胪该鞯念伾?。對于半透明的牙刷，還可在頸桿和/或頭部中提供一個插件。此插件可為任何顏色并典型地由聚丙烯材料制成。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的技術(shù)(例如噴射模塑法)均可用于頭部和頸桿部件的制造。柄部和/或刷毛的任何結(jié)構(gòu)、形狀或構(gòu)型都適于本發(fā)明。
柔性頸桿也可起到緩沖使用者施加在牙齒和牙齦上過大力的作用。在刷洗期間施加過大的力對牙齦有害。因此，通過合理選擇材料形成本文所述的優(yōu)選實施方案牙刷的頸桿可防止施加過大的力。
優(yōu)選的牙刷部件、制造和使用的附加方面和細(xì)節(jié)在以下美國專利申請中說明，它們的申請系列號為60/410,864；60/410,556；60/410,865；60/387,841；10/128,018；60/419,672；60/410,902；60/410,903；60/410,853；60/464,787；60/487,670；它們?nèi)恳氡疚囊怨﹨⒖肌?br> 上面參考特定的實施方案對本發(fā)明進(jìn)行了描述。但在閱讀和理解本說明書時，可對其進(jìn)行修改和改變。另外已設(shè)想到，本文所述牙刷中任何一種的任何特征或方面可與本文所述牙刷中任何一種的任何其它特征或方面組合或一起使用。因此，本發(fā)明的各種修改及變化只要在所附權(quán)利要求書或其等同物范圍內(nèi)，則均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明內(nèi)。
在發(fā)明詳述中引用的所有文獻(xiàn)的相關(guān)部分均引入本文以供參考；任何文獻(xiàn)的引用并不可理解為是對其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
盡管已用具體實施方案來說明和描述了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可作出許多其它的變化和修改。因此，有意識地在附加的權(quán)利要求書中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種電動牙刷，包括其中設(shè)置有馬達(dá)的細(xì)長柄部；具有縱向軸線并且其上設(shè)置有活動刷毛載體的頭部，其中所述頭部在使用期間是固定的；在所述柄部與所述頭部之間延伸的頸桿；直接連接到所述活動刷毛載體并可操作地連接到所述馬達(dá)的軸；和其中所述軸的運動引起所述活動刷毛載體圍繞大致垂直于所述頭部的所述縱向軸線的一條軸線擺動并且沿大致垂直于所述頭部的所述縱向軸線的所述軸線往復(fù)運動，并且其中所述活動刷毛載體還包括設(shè)置在其下側(cè)表面上的滑道，并且所述頭部還包括支柱，其中所述滑道和所述支柱滑動嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述的電動牙刷，其中第二活動刷毛載體設(shè)置在所述活動刷毛載體與所述柄部之間。
3.如權(quán)利要求2所述的電動牙刷，其中所述第二活動刷毛載體沿所述頭部的所述縱向軸線往復(fù)運動。
4.如前述任一項權(quán)利要求所述的電動牙刷，其中所述軸進(jìn)行往復(fù)運動。
5.如前述任一項權(quán)利要求所述的電動牙刷，其中所述活動刷毛載體還包括位于所述第二滑道一端的止動構(gòu)件。
6.如權(quán)利要求5所述的電動牙刷，其中所述止動構(gòu)件為從所述活動刷毛載體下側(cè)伸出的銷軸形式。
7.如權(quán)利要求1所述的電動牙刷，其中每個所述頭部和所述頸桿都是活動的，并且其中所述柄部包括第二縱向軸線，其中所述頭部相對于所述柄部是活動的；其中所述軸的運動引起所述頸桿和所述頭部沿大致橫截所述柄部的縱向軸線的方向運動。
8.如權(quán)利要求7所述的電動牙刷，其中所述電動牙刷還包括設(shè)置在所述頭部上的第二活動刷毛載體。
9.如權(quán)利要求8所述的電動牙刷，其中所述軸的運動引起所述第二活動刷毛載體沿大致平行于所述頭部的所述縱向軸線的軸線往復(fù)運動。
10.如權(quán)利要求7至9中任一項所述的電動牙刷，其中所述軸進(jìn)行往復(fù)運動。
全文摘要
公開了一種電動牙刷。所述電動牙刷包括具有內(nèi)部中空區(qū)域的主體，所述主體用于容納一個或多個馬達(dá)、電池和傳動機(jī)構(gòu)。所述牙刷包括一個或多個刷毛載體。每個刷毛載體進(jìn)行某種類型的運動，并由一個或多個馬達(dá)和傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動。對刷毛載體的各種運動組合進(jìn)行了描述。而且，公開了用于實現(xiàn)所述運動的多種傳動系機(jī)構(gòu)。
文檔編號A61C17/34GK1893890SQ200480037494
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者道格拉斯·A·蓋爾, 約翰·杰弗里·陳 申請人:寶潔公司