CN1218655A - 转动毛刷生理牙刷设计方案 - Google Patents

Abstract

本发明属于日常生活刷牙用刷牙的一种新设计方案,其设计目的是要克服现有牙刷难于按生理刷牙法进行刷牙的难题。其特征是使用辐射毛刷(方案1)或覆带式转动放射毛刷(方案2),在外接转动动力驱动下作顺齿连续的摩擦运动,达到生理刷牙目的。本方案外接动力选用本方案附属动力设计方案作动力,其特征是使用双棘轮在弹簧动力钢丝驱动下作连续同向转动输出动力推动毛座连续顺齿摩擦,转速要求70转/分以上。

Description

转动毛刷生理牙刷设计方案

本发明属于人们日常生活中刷牙用牙刷的一种新的设计方案。

牙刷是人们日常生活用其清除饮食后残留在牙齿逢内的残渣，防齿残渣发酸腐蚀牙齿。是人人需要的一种生活用品。

目前牙刷是在一个板上定植若干同向放射状刷毛，并垂直于刷毛固定一个手握手柄构成。使用这种牙刷根据医生的要求和许多书上介绍的知识，刷牙时要求刷下面的牙沿齿根向上刷，刷上面的牙沿齿根向下刷，即象梳头一样动作，并要求用力要轻而均匀，这种刷牙法叫生理刷牙法。在实际生活中，普遍刷牙方法是手握手柄作水平拉锯式快速运动使刷毛在牙齿上水平摩擦，达到快速刷牙的目的。这种刷牙法长期作用往往带来很大负作用——把牙齿根部的牙龈刷掉，使牙根裸露牙龈发炎，2-10年后牙龈萎缩，牙齿松动，对疼痛特别敏感，冷饮或水果中的果酸会直接刺激神经导致钻心疼痛，长此以往就变成一种痛苦的折磨。有很多书刊和报纸常常告诫人们采用生理刷牙法刷牙(《十万个为什么》医学第二本第58页12行；《重庆晚报》1994年12月22日第6版专刊；《参考消息》95年9月3日，95年5月14日科技版)。但是生理刷牙法难于掌握，很多人不用或操作用力过大，达不到预定目的，多数人由于各种原因仍普遍用水平快速猛刷，不自觉地造成如前所述负作用。

本发明的目的就是设计制造一种新式的牙刷克服现有牙刷难于按生理刷牙准确操作的困难，使使用者自动准确的达到生理刷牙的目的。本设计方案的基本原理是利用外接机械转动动力，使牙刷毛作圆周顺齿连续摩擦运动达到生理刷牙的目的。

本设计方案选用两个子方案和一个附加动力设计方案，现对照设计原理图说明如下：

方案1：

转动辐射毛刷生理牙刷设计方案

主体设计思路：刷毛座定植向四周辐射刷毛，——辐射毛刷，刷毛座与动力连杆，从动轮同轴一体，相同两组安装于同一支架上，挡板轴定位，一从动轮被外力主动轮直接推动。另一从动轮经过一个中间传动轮被主动轮推动，两组转速相同，方向相反，辐射毛刷靠牙齿的一面横向看两组转向为：靠上面牙齿的一组转向沿齿根向下，靠下面牙齿的一组转向沿齿向上，达到分别沿齿顺齿摩擦的目的。

完整的牙刷主体各零件相互关系对照设计原理图(图1)详细说明如下：

刷毛座54定植向四周辐射的刷毛55，刷毛座54与传动轴56，从动齿47同轴一体，两组平行安装在刷体55上，用挡板轴52定位，刷体末端膨大的体内安装齿轮轴板59两块、齿轮轴承板59之间安装主动轮46、从动轮47、传动轮48(换向作用)。齿轮之间的关系：主动轮46直接推动一个从动轮47转动；主动轮46通过传动轮48推动另一个从动轮47转动，两从动轮转速相同，方向相反，从动轮47推动刷毛座54转动方向为刷毛座54之间转向向里，刷毛座54两边转向向外。末端膨大体盖一个刷体后部62，用4个4号螺钉57螺母58连结拴牢，刷体后部62内孔安装连结管23，连接管23通过5号螺孔61螺钉60定位连接管23可以自由转动，连接管23内安装动力传动轴24，动力传动轴24与主动轮46同轴一体，刷体后部62末端再通过连接管23与动力体管22连接。

以上设计技术要求：①轴承档板用三方卡入的方法固定，不用螺钉；②刷毛紧固在孔里，呈过盈配合程度；③轴孔及其它滑动部分间隙配合，间隙尽可能小；④刷毛用0.2-0.3MM锦纶丝，其它材料要求韧性好，耐磨，耐腐蚀，主干抗弯变力10kg以上。

本方案设计的附图为两束刷毛座，如果采用4束或6束(偶数束)从中分成两组，一组顺齿向上，一组顺齿向下可以达到相同效果；如果采用一束或一束以上，使其产生一个方向顺齿转动，通过换向装置向另一个方向顺齿转动，效果一样，本方案不再一一设计。

方案2：

履带式转动放射刷毛生理牙刷设计方案

主体设计思路：刷毛座定植同向平行放射刷毛，平行相靠刷毛座两头细端用连环挂两两相连(刷毛座粗细交界面与连环挂之间留间隙)，在10个时把其闭合成环带(刷毛座穿上定向丝)，两组推动轴爪嵌入刷毛座与连环挂之间的间隙里，将刷毛座环带撑成履带，将这一组合安装于支架上，用挡板轴定位，推动轴在外力的作用下推动推动爪，推动爪推动刷毛座作履带式运动，使用时顺齿向一个方向摩擦，当刷毛顺齿由上往下摩擦时，由于摩擦的反作用力，刷面自动靠着上牙，换向时作用相反，从而分别达到顺齿生理刷牙目的。

完整的牙刷主体及其它零件间的配合关系对照设计原理图(图2)详细说明如下：

刷毛座29定植同向放射刷毛28，刷毛座29两端分别用刷座连环挂27将若干刷毛座29两两相连形成一个闭合带，同时将定向丝49穿进刷毛座相应定向孔里，在连环挂27与刷毛座29之间空穴安装推动爪50，推动爪50与推动轴31(也是动力连杆)从动齿47同轴一体。两组推动爪50——推动轴31将刷毛座29闭合带撑成履带状然后安装在刷体30上，用挡板轴26定位，形成牙刷主体。刷体末端膨大腔里安装两块轴承板34，轴承板34之间安装动力输入输出齿轮及换向系统。齿轮关系：主动轮46通过两个传动齿轮48将转动动力传给从动轮47，单轮作用从动轮47为一个方向，双轮作用从动轮47为另一个方向；传动轮48通过换向轮座42紧密相靠，其在轴承板34上运动轨迹满足换向作用，换向轮座42一端与换向爪45相连，换向柄纵向伸出刷体30末端。刷体末端30盖一刷体后部25两者用3颗1号螺栓32、1号螺母33固定连接关系。刷体后部25，动力体管22，刷体后部25内塞连接管23，其位置满足与轴承板34相靠，并自由转动，用2号螺钉35螺孔36定位，连接管内置动力传递轴24，动力传递轴24与主动轮46同轴一体，换向盒座39被换向爪45穿过底端盖在刷体30末端与刷体后部25膨大体上，由2颗3号螺钉40螺孔41固定，将换向挂43旋在换向爪45上端的螺栓上，与换向盒38横向垂直，盖上换向盒盖37，用换向盒锁爪44固定在爪孔内，满足换向盒盖37内换向盖43沿换向盒盖37留在上下移动轨迹刚好能移动。

以上设计技术要求：①轴承板用三方定位卡入的方法固定，不用螺钉；②刷毛座最细的两端园柱卷铆刷座连环挂，二级园柱留为嵌推动爪的空隙，中间一节为固定刷毛束的刷毛座；③轴、孔及其它滑动部分间隙配合，间隙尽可能小；④刷毛紧固在孔里，呈过盈配合程度；⑤刷毛用0.2-0.3MM锦纶丝，其它零件材料要求韧性好，耐磨、耐腐蚀，主干抗弯变力10kg以上；换向轮在轴承板上运动轨迹满足使从动轮准确换向的程度。

本方案设计的附图为10束刷毛座，如果设计为与刷毛框尺寸相适应时可以为任意多束，产生的效果一样，本方案不再作一一设计。

附属动力设计方案

双棘轮弹簧动力系统设计方案

主体设计思路：同一动力轴上安装两组内齿棘轮，棘爪系统，驱动方向相同，当一棘轮做动力转动时，另一刺轮向相反方向作松驰转动，反之亦然，外力交替作用于双棘轮，而动力传动轴得到一个连续同向的力驱动主动轮。

完整的双棘轮动力器及其它零件的相互配合关系对照设计原理图(图3)详细说明如下：

将棘轮塞套在动力传动轴24上，靠近动力连接体23，将刺爪20装在动力轴24靠棘轮塞21靠着的棘爪20孔里，将棘轮17套在棘轮塞21靠着的棘爪20上，将动力钢丝9穿连棘轮塞21棘轮17通孔里，将钢丝9在棘轮17上绕3圈，同样方法将相同的一组棘爪20棘轮塞21棘轮17钢丝9组装，将棘轮定位塞13套在动力传递轴24上，将动力体管22套在动力连接体23上，将弹簧支加桩14盖在动力体管22上，同时两组动力钢丝9引出动力体管22与动力弹簧支架桩14，动力体管22，动力连接体23，棘轮定位塞13的相应定位螺孔12里，将滑轮滑轮轴螺栓15穿进弹簧支架桩14的相应孔里，同时将4个钢丝滑轮10穿在支架桩内圆柱孔内的两根滑轮轴螺栓上，钢丝滑轮10交错，栓上螺母16，4根动力钢丝9分别穿在靠两滑轮轴螺栓15之间滑槽内，弹簧支架4盖在弹簧支架柱14上，支架连接螺栓18，螺母19定位；动力弹簧8套在弹簧支架4上，弹簧压片体5套在弹簧支架4上，压在动力弹簧8上；扣紧螺栓挂2旋入扣紧螺母盖1；扣紧吊轴3穿进扣紧螺栓挂2下部的轴孔内，分别将两组动力钢丝9的一端绕过扣紧吊轴3穿过弹簧压片5侧孔里，将动力钢丝9的另一端也穿过弹簧5的同一侧孔里，钢丝紧固螺栓6穿过弹簧压片5侧孔，弹簧支架4导向槽，将两组钢丝9的四个头一起穿进固螺栓6的穿孔里拉紧、旋上钢丝紧固螺母7，弹簧压片体上下移动带动动力钢丝9一端向上，一端向下，带动棘轮17转动，棘轮17带动棘爪20，棘爪20推动动力传递轴24输出动力，动力钢丝9缠绕满足使两组棘轮17分别向两个相反方向转动。

以上设计技术要求：①弹簧回弹力2-4kg以内，伸缩幅度41MM；②轴孔及其它滑动部分间隙尽可能小；③两棘轮刺齿方向相同，使棘爪带动动力传递轴转向左视为逆时针方向；④钢丝在棘轮上缠绕三圈以上，在扣紧吊轴上缠绕方向满足棘轮转向同时相反；⑤棘爪在组装前为直的，爪尖碎火，插进爪孔后扭成棘爪状。

本附属动力设计方案是立足于手动输出动力为基础，意在节能、方便，如果用电动机作动力或其它动力形式驱动刷毛座产生的效果一样。

以上设计总的要求：几何尺寸精度要求2级以上；刷毛材料与现市售牙刷毛相同；机械转动部分要求耐磨、抗酸碱，其余部分要求耐酸碱，抗弯强度10kg以上。转速：刷毛座转动的转速70转。分以上(详见转动毛刷生理牙刷螺栓(螺钉)、螺母(孔)设计表及零件设计图4-43)。

刷体和动力体之间用动力连接体23连接成完整的牙刷，完整的组装图[见图(44)图(45)]。

图(44)装配的技术要求：①螺栓(钉)、螺母(孔)旋至配合件之间间隙为0MM；②动力钢丝穿过棘轮，棘轮塞的孔后两端向小弧方向反折，然后在棘轮上缠绕3-4圈，钢丝的一头在扣紧吊轴上绕过与另一端合并穿进弹簧压片体侧孔再穿进钢丝紧固螺栓小孔里(另一组动力钢丝也用同样方法进行)。旋上钢丝紧固螺母固定两组钢丝，在动力钢丝推动棘轮转动时，两棘轮应同时反向转动；③扣紧螺母盖旋至动力钢丝充分伸直即可；④刷毛束每束10-11根锦纶丝。

图(45)装配的技术要求：①刷毛座两端卷铆刷毛座连环挂后刷毛座最后长度在27.7-29.9MM之间，端点卷铆后要平，使刷毛座连环挂与刷毛座二级园柱间间隙在0.01-0.1MM之间；②刷毛座卷铆最后封闭的一个刷毛座连环挂时应先将推动爪嵌入刷毛座二级圆柱间的间隙内再挂最后一个刷毛座连环挂封闭卷铆③其余的装配技术要求与图(44)相同。

使用方法：手握动力体部分，动力体管在掌心，姆指与食指住刷体后部、中指、无名指、小指捏住弹簧压缩片，将牙膏沾在刷毛上，把刷毛部分含在嘴唇与牙齿之间，用1kg左右的力将刷毛压在牙齿上，中指、无名指、小指用压和松两个压力动作不停地作用弹簧压缩片，手作适当的推拉动作，如为单向运动的刷毛座，姆指推拉换向盒即可分别刷上牙、下牙。

本设计方案生产出的牙刷可以在使用中自然达到生理刷牙的目的，可以完全消除现有牙刷难于掌握，难于按生理刷牙法操作带来的负作用，刷牙的速度比传统牙刷快，因而会产生很好的社会效果。减少因传统牙刷造成的牙病发生，节约了医疗费用，更进一步增进使用者健康。如果动力系统使用微型电动机更易操作，会使儿童乐于使用而保护好儿童牙齿，使用本方案的附属动力设计方案能够大大节能且使用方便易于推广，使社会的口腔保健事业效果更显著。

实现本设计方案的最好方式：采用工业成批生产零件，由人工按设计要求进行组装，制造产品、最后进行推广。

零件设计材料刷毛用锦纶丝，其余选用不锈钢2CR13；由于几何尺寸较小，为保证零件间减少接合部，设计时将同一个轴上的几个零件设计成一个组合件以保证其机械强度。如：从动轮47传动轴56，刷毛座54在同一个轴上组合在一起构成一个零件(图6)设计原理图零件序号与零件图号(螺栓[钉]、螺母[孔])对应关系(56、54、47-6；[原理图、装配图上序号-零件图号]；58、57-⑦[原理图、装配图上序号-螺栓(钉)、螺母(孔)序号])排列如下：

图152-4；53-5；56、54、47-6；55-7；58、57-⑦；59-8；60、61-②；62-11；23-1224、46-10；22-17；48-9

图226-28；27-32；28-29；29-30；30-34；31、50、47-33；32、33-①；34-35；35、36-②；22-17；37-42；38-40；40、41-③；24、46-10；23-12；42-36；25-38；43-41；44-43；45-37；48-9；49-31

图31-27；2-26；3-25；4-21；5-24；6、7-⑤；8-23；9-18；10-19；11、12-④13-16；14-20；15、16-22；17-15；18、19-⑥；20-14；21-13；22-17；23-1224-10

图441-27；2-26；3-25；4-⑤；5-⑤；6-24；7-23；8-21；9-18；10、11-⑤；12-19；13-22；14-22；15-20；16-17；17-13；18-14；19-15；20-16；21-④22-10；23-12；24-9；25-②；26-8；27、28-⑦；29-5；30-7；31-5；32-4；33-11

图451-27；2-26；3-25；4、5-⑤；6-24；7-23；8-21；9、10-⑥；11-22；12-22；13-20；14-17；15-15；16-13；17-14；18-16；19-④；20-19；21-18；22-10；23-③；24-36；25-42；26-41；27-43；28-40；29-39；30-37；31-12；32-②；33-9；34-38；36、37-①；38-33；39-34；40-32；41-30；42-29；43-28；44-31附：

1、附图

(1)转动辐射毛刷生理牙刷设计装配图(图1)

(2)履带式转动放射刷毛生理牙刷设计装配图(图2)

(3)双棘轮弹簧动力系统设计装配图(图3)

(4)零件设计图(图4-43)

(5)转动辐射毛刷生理牙刷装配工作图(图44)

(6)履带式转动放射刷毛生理牙刷装配工作图(图45)

2、转动毛刷生理牙刷螺栓(钉)、螺母(孔)设计表

附图46为说明书中各螺栓(钉)设计模式图，图中：dk-圆柱头直径，k-圆柱头，n-开槽宽，h-开槽深，L-螺栓长度，b-螺纹长度，d-螺纹直径。螺距为m。

附图47为说明书中各螺母(孔)设计模式图，图中：dm-螺纹公称直径，e-对角线距离，δ-螺母厚。

说明书中各螺栓(钉)，螺母(孔)参照图46，图47设计(只有5号为有孔螺栓)如下表：

螺栓(钉)、螺母(孔)设计表

序号	dk	k	n	h	L	b	d	m	dm	e	δ
												1	5	4	1	2	12	4	1.2	0.3	1.2	5	3
2	5	4	1	2	2	1	2	0.3	2
												3	5	4	1	2	2	2	2	0.3	2
4	5	4	1	2	3	3	2	0.3	2
												5	5	4	1	2	15	4	2	0.3	2	5	3
6	5	4	1	2	12	3.5	1.2	0.3	1.2	5	3
												7	5	4	1	2	12	4	2	0.3	2	5	3

附图：

1、转动辐射毛刷生理牙刷设计装配图(图1)

2、履带式转动放射刷毛生理牙刷设计装配图(图2)

3、双棘轮弹簧动力系统设计装配图(图3)

4、零件设计图(图4-43)

5、转动辐射毛刷生理牙刷装配工作图(图44)

6、履带式转动放射刷毛生理牙刷装配工作图(图45)

7、螺栓(钉)设计模式图(图46)

8、螺母(孔)设计模式图(图47)

Claims (4)

1、日常生活用牙刷的设计方案。一种使牙刷毛同向连续顺齿磨擦运动达到生理刷牙目的的一种牙刷设计方案。是把刷毛定植于轴式刷毛座使之呈辐射状(用于覆带式刷毛座定植刷毛使之呈放射状)再把刷毛座与动力连杆同轴一体安装于刷体上(覆带式刷毛座用连环挂相连成闭合带后把动力连杆推动爪卡入推动爪口后安装于刷体上)再用挡板轴定位构成牙刷主体，与70转/分以上外接转动动力相连构成完整的牙刷。其特征是使用外接的机械产生的作圆周连续转动动力推动刷毛座带动刷毛作旋转(覆带式刷毛座作覆带式周边转动)运动为手段达到顺齿刷牙的目的为手段。其使用范围可以是能够使用传统牙刷的任何人。使用时只要能驱动动力使转体转动，如为单向的需变换换向纽。附属动力设计为：通过压片体压缩弹簧作直线运动，带动棘轮上缠绕钢丝驱动棘齿方向相同的两个棘轮转动输出动力，其特征是通过压片体一上一下带动动力钢丝使双棘轮同时反向转动带动棘爪驱动动力轴输出同向连续动力。

2、如权利要求1所述的辐射毛刷如为单刷座式或多刷座式(二刷座以上)如为同向转动作变换方向设计处理效果一样。如为链扣覆带式刷毛座可以为任意多刷毛座仍然有效。

3、如权利要求1、2所述设计方案其特征是使其转动，其动力可以是本附属方案的动力装置，微型电动机或其它动力装置仍然有效。

4、设计材料：刷毛选用现实市售牙刷相同或相近仍然有效，机械转动磨擦部分只要耐磨，防腐蚀即可，刷体部分防锈防蚀即可，抗弯强度10kg左右即可。

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