CN1758886A - 电动牙刷 - Google Patents
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Abstract
提供了一种电动牙刷。该电动牙刷具有一个细长的主体，其包括一个柄部、一个头部和一个在柄部和头部之间延伸的颈杆。具有多个刷毛的第一刷毛载体和具有多个刷毛的第二刷毛载体设置在头部，并且第一刷毛载体和第二刷毛载体中的每一个均具有一个开口。电动马达被可操作地连接到一根轴上，其中电动马达运转驱动轴进行轨道运动，其中轴可操作地连接到第一和第二刷毛载体上，并驱动第一和第二刷毛载体。
Description
发明领域
本发明涉及牙刷领域。更具体地讲，本发明涉及电动牙刷领域。
发明背景
大多数已知的电动牙刷利用单一的刷毛载体，该刷毛载体由装入牙刷中的电动马达提供动力或换句话讲驱动。这些牙刷中的刷毛载体通常进行旋转运动。尽管在某些方面令人满意，但仍然存在着对电动牙刷的设计进行改进的需求。
已经进行了无数次尝试来改进电动牙刷的设计、效率、清洁功效、简洁性和/或市场生命力。一种方法是提供多个带有动力装置的刷毛载体。大多数生产者沿牙刷的一端将多簇刷毛组合在一起，并将其装入一个用于同时一起旋转每一个刷毛簇的传动机构。示例性的设计包括美国专利3,242,516；4,156,620；4,845,795；5,088,145；5,020,179；4,827,550和4,545,087中公开的那些。
一个相关的策略是将位于多个旋转刷毛载体上的刷毛簇组合在一起，正如美国专利2,140,307和5,170,525中公开的那样。每一单个刷毛簇不是绕其中心旋转(即，前面提到的专利中采用的方法)，专利‘307和‘525中描述的设计是将多个刷毛簇组合绕刷毛载体的中心旋转。具体地讲，在一个圆形的刷毛载体上设置多个刷毛簇组合，并且刷毛载体(通常为几个中的一个)绕其自身轴线旋转。
美国专利5,070,567描述了一种结合前面提到的两种策略的设计。连同多个单独的可旋转的刷毛簇一起，设置旋转的刷毛载体。虽然这种设计或许提供了很多其前身的优点，但旋转刷毛簇自身的清洁功效受到一定的限制。
然而，在美国专利5,617,603中公开了另一种设计。专利‘603描述了“交错摆动”牙刷组合装置。很显然，这两种刷毛载体在牙刷平面内沿复杂路径运动。
虽然进行各种运动组合的双刷毛载体已经在现有技术中公开，但仍存在对提供具有可进行不同类型运动的多刷毛载体电动牙刷的需求。更为重要的是，存在提供具有多个刷毛载体且该刷毛载体可提供附加类型运动和运动组合的电动牙刷的需求。
发明概述
提供了一种电动牙刷。该电动牙刷具有一个细长的主体，其包括一个柄部、一个头部和一个在柄部和头部之间延伸的颈杆。头部设置了具有多个刷毛的第一刷毛载体和具有多个刷毛的第二刷毛载体，并且第一刷毛载体和第二刷毛载体中的每一个均具有一个开口。电动马达可操作地连接到一根轴上，其中电动马达的运转驱动该轴进行轨道运动，其中该轴可操作地连接到第一和第二刷毛载体上，并驱动第一和第二刷毛载体。
附图简述
本发明可以用各种部件及部件排列并以各种技术、方法或工序和步骤排列成形。参考图仅仅用于图示说明优选的实施方案之目的，它们不必按比例绘制，也不可解释为是对本发明的限制。
据信通过下面的说明并结合附图可更好地理解本发明，其中：
图1A是依照本发明的一个优选实施方案牙刷的透视图，其图示说明了相对于牙刷的各种平面及其定向。
图1B是一个进行轨道运动的轴的示意图。
图1C是进行轨道运动的另一根轴的示意图。
图2A是依照本发明的一个优选实施方案牙刷的透视图，为了清晰起见，其中牙刷的主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图2B是图2A中描述的牙刷中使用的马达、传动组合装置、传动轴和枢轴元件的局部透视图。
图2C是图2A描述的优选实施方案牙刷的刷毛载体的正视图。
图3是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷的透视图，为了清晰起见，其中牙刷的主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图4A是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷的透视图，为了清晰起见，其中牙刷的主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图4B是图4A的牙刷中使用的刷毛载体的正视图，其图示说明了刷毛载体的运动。
图5A是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷的透视图，为了清晰起见，其中牙刷的主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图5B是图5A描述的优选实施方案牙刷的刷毛载体的正视图。
图6A是依照本发明的一个优选实施方案牙刷的透视图，为了清晰起见，其中牙刷的主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图6B是图6A牙刷的多个刷毛载体的顶部平面视图，其图示说明了它们各自的运动。
图7是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷的透视图，为了清晰起见，其中牙刷的主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图8是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷的透视图，为了清晰起见，其中牙刷的主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图9A是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷的透视图，为了清晰起见，其中牙刷的主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图9B是一个使用图9A中描述的优选实施方案牙刷的刷毛操作的示意图。
图10A是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷的透视图，为了清晰起见，其中主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图10B是图10A的牙刷中使用的马达、传动组合装置、传动轴和枢轴元件的局部透视图。
图10C是图10A的牙刷中使用的刷毛载体和凸轮构件的正视图，其图示说明了刷毛载体的运动。
图11是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷的头部和颈杆的平面示意性视图。
图12A是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷的透视图。为了清晰起见，其中牙刷的主体、颈杆和头部均移除了一部分。
图12B是图12A中描述的牙刷的刷毛载体的正视图。
优选实施方案详述
在描述各种优选实施方案之前，定义活动刷毛可能进行的各种类型的运动是有益的。本文所用术语“角运动”是指任何角位移。“线性运动”是指沿着直的或基本直的线路或方向的运动。“曲线运动”是指既不完全是线性运动也不完全是角运动，而是这两种运动的组合运动(即曲线的运动)。这些运动可以是恒定的或周期的运动。恒定运动是指不改变方向或路径(即单向的)的运动。周期运动是指倒转方向或路径的运动。恒定角运动是指旋转运动，不过，本文中这些特性可能被描述为“旋转安装”，其仅指角运动(周期的或恒定的)是可能发生的。周期角运动是指摆动运动。曲线运动也可是恒定的(即单向的)或周期的(即反向)。周期线性运动是指“往复运动”。“轨道运动”是指一种围绕某一轴线的角运动，该轴线与运动部件(例如，轴)的中心截然不同，并且远离该中心一定的距离。该距离在本文中是指轨道运动偏移的程度。轨道运动可以是恒定角运动或周期角运动。
上述运动可以沿着刷毛载体、牙刷和牙刷头部等的一个或多个轴线发生。因此，本文中的运动可描述为一维、二维或三维运动，这取决于在刷毛载体运动过程中描述其位置所需要的轴坐标的数量。图1A中显示了轴线X、Y和Z。一维运动是一种可由单个坐标(例如X、Y或Z坐标)描述的运动。通常，只有线性运动是一维的。例如，基本上仅沿Y轴线的周期线性运动是一维运动(本文称之为“脉冲运动”或“上下运动”)。刷毛载体的二维运动是指需要两个坐标(例如X和Y坐标)来描述其移动路径的运动。因为刷毛载体上的一个点需要两个坐标来描述其移动路径，所以，发生在单个平面内的角运动是二维运动。刷毛载体的三维运动是指需要三个坐标(例如X、Y和Z坐标)来描述其移动路径的运动。三维运动的一个实施例是刷毛载体在螺旋线路径上的运动。
由于本文描述的大多数刷毛载体的运动可通过调整各种结构特性进行改进，因此本文中运动的描述可自动被理解以适应这些变化。例如，一个描述为围绕某一轴线摆动的运动还可以包括其它运动(例如，往复线性运动)的成分，尤其在那些需要注意可以做一些改进来提供此种第二运动成分的地方。旨在排除这种改进的运动本文将用修饰语“主要”(例如“主要振动”或者“主要往复运动”)描述，并且旨在排除显著的其它类型的运动，但不是那些可能随机地由制造公差或变异性引起的其它运动，或者是难以完全从刷毛载体上完全消除的另外类型的运动，有时情况是这样的。本文描述的所有运动主要局限于所希望描述的运动。
图1A是依照本发明的优选实施方案牙刷2的透视图。该牙刷2包括细长的主体10，该主体具有一个柄部30、一个头部50和一个在柄部30和头部50之间延伸的颈杆40。沿着主体10的外部区域提供或制作一个容易接触的开关20。应当理解的是，开关20启动包含在牙刷2的主体10内的电动马达。本文所描述的马达(未示出)和传动机构(未示出)驱动设置在牙刷远端附近的一个或多个刷毛载体。具体地讲，该牙刷2还包括位于邻近最远第一末端52的第一刷毛载体60和第二刷毛载体70。正如本文更为详细地描述的那样，一旦传动机构开启，第一和第二刷毛载体就进行一种特殊的运动组合。所述运动可以坐标X、Y和Z最佳地描述。
本文中X轴线通常称为纵向轴线，并且该轴线通常沿着牙刷头部或刷毛载体的纵向或纵长尺寸(正如从牙刷的顶部平面视图所见)延伸。例如，纵向轴线为穿过牙刷头部最长尺寸的轴线。Y轴线为横向，其正交或垂直于X轴线，并且通常对分牙刷头部成左右两半块。Z轴线为横向，其正交或垂直于X和Y轴线。应当理解的是，轴线的定向不需要与另外的轴线严格地正交或垂直，轴线之间可以存在某些相对于90°角的偏差，尤其是当这些轴线用来描述运动方向时。应当理解，本文的任何轴线的定向可由术语“一般地”或“充分地”(例如，“一般横向的”或“充分横向的”)修饰。词语“充分地”意味着一些角度偏差，但不像词语“一般地”偏离90°的程度那样大。没有修饰语表明轻微地偏离90°。因而，一个被描述为沿着位于第二轴线横向的第一轴线发生的运动表明该运动发生在相对于第二轴线90°的角上，该角带有轻微允许的偏差(例如，来自制造公差等)。如果该运动是一般横向的或充分横向的，则可设想一个偏离90°的更大的偏差。本文描述的所有轴线可与相对于所述其它轴线为一般横向的或充分横向的另一根轴线相交。
平面X包含X轴线，在本文中通常称作牙刷平面或牙刷头部平面。该平面通常沿着牙刷的纵向尺寸延伸。Y平面包含Y轴线，该平面延伸穿过牙刷且与X平面垂直。Y平面平分牙刷或平行于平分牙刷的平面。Z平面与X平面和Y平面垂直，且包含Z轴线。
此外，了解用于描述优选实施方案的牙刷、刷毛载体和各种传动机构的术语非常有用。本文所用术语“向前”是指从柄部到头部的方向，而术语“向后”是指从头部到柄部的方向。纵向是指通常对应于纵向或X轴线的方向，但其可能和轴线不处于同一平面内。例如，轴和刷毛载体的纵向轴线可以不在同一平面内延伸，但通常从顶平面视图来看在同一方向延伸。同样，彼此成一定夹角的颈杆和头部可能不具有在同一平面内延伸的纵向轴线，但的确具有从顶平面视图来看在同一大体纵向延伸的轴线。很多优选的实施方案电动牙刷通常具有纵向轴线穿过其最长尺寸的细长头部。这种轴线通常在与牙刷颈杆和/或轴的纵向轴线大体相同的方向上延伸。这种轴线通常被称作牙刷的纵向轴线。所谓短语“大体相同方向”是指设想在各轴线之间存在某些角度偏差。
通常，依据本发明的优选实施方案牙刷包括细长的中空主体，该主体容纳用于驱动一个、两个、三个或多个活动刷毛载体的电动马达和传动机构。细长的中空主体还包括用于容纳为马达提供动力的一个或多个电池的内腔或腔体。此外，沿着主体外部区域提供了一个或多个用于启动马达和传动机构的开关。要理解的是，配置了一个可拆端盖来围起内腔并且形成对牙刷主体内元件的密封以防止外部介质进入。正如本文详细描述的那样，该优选实施方案牙刷包括一个、两个、三个或多个活动刷毛载体。每一个刷毛载体进行特定类型的运动并且所得到的运动组合产生独特的清洁功效。
此外，定义术语“固定的刷毛”或“静止的刷毛”和术语“活动的刷毛”是有用的。术语固定的或静止的刷毛是指被夹紧或固定到牙刷头部、牙刷主体或其它部件上的刷毛，因此刷毛(具体地讲刷毛的基座)不会相对于牙刷的纵向轴线移动。再次声明，固定的或静止的刷毛是指固定到牙刷上的刷毛，刷毛的基座或连接点不会相对于牙刷运动。据认为，远离一个刷毛或一组刷毛的基座的顶端或区域可能由于刷毛的挠曲而运动。然而，不动的、静止的或固定的刷毛基座不会相对于牙刷而运动。术语“活动刷毛”是指刷毛的基座相对于牙刷，尤其相对于牙刷的纵向轴线运动的刷毛。通常，这种构型通过将刷毛基座固定或支撑于一个相对于牙刷活动的安装部件(即，一个刷毛载体或支架)来完成。换句话讲，活动刷毛是一个相对于牙刷的纵向轴线活动的刷毛。
图1B和1C是一个进行轨道运动的物体的示意图。具体地讲，图1B描述了一根用横截面显示的传动轴16，该传动轴具有一个中心A，且沿着箭头D方向围绕旋转轴线B旋转。轨道运动的偏离程度显示为距离C。也可以将轨道运动传递给旋转轴线与自身相交或轴线在其内部延伸的构件。例如，在图1C中，具有中心A的传动轴16′沿着箭头D方向围绕旋转轴线B旋转。轨道运动的偏离程度显示为距离C。在图1C的轨道运动中，偏离程度C比传动轴的横截面半径小，该半径在图1C中显示为r。换句话讲，旋转轴线B在传动轴16′的一部分内延伸，而不是在传动轴16′的外部。
本发明牙刷体现了各种特性。许多优选实施方案牙刷利用一根传动轴，一旦启动牙刷该传动轴就进行轨道运动。然而，对于传动轴而言轨道运动是优选的，应当理解的是，如果用配置凸轮的轴，则可取代绕自身中心旋转的轴，例如美国专利申请09/993,167(提交于2001年11月6日)描述的那样。美国专利6,178,579；6,189,693；6,360,395和6,371,294中描述了适用于这种排列的各种旋转传动轴排列。
图2A是依照本发明的优选实施方案牙刷102的透视图。牙刷102包括一个主体110、一个开关(未示出)、一个柄部130、一个头部150和一个在柄部130和头部150之间延伸的颈杆140。一个电动马达112和一个轨道运动组合装置114设置在主体110内部，在一种构型中其可操作地连接到传动轴116上，例如图2B所示。如本文较详细的描述所示，传动轴116优选地进行轨道运动，其延伸通过并且优选地被定义在颈杆140或主体110内的枢轴元件排列124支撑或夹持。在牙刷102中，枢轴元件排列是一个旋转安装到静止承窝(未图示出)内部的球体。传动轴116延伸通过球体到达设置在牙刷102头部150的活动刷毛载体。球窝可起绕枢轴旋转构件的作用。如图2B示意图所示，所述轴(优选为直轴)在球窝处不进行轨道运动。可用其它排列和构型代替球窝排列而使用，从而提供一个绕枢轴旋转的构件。例如，直的传动轴116可通过一根不动的可以起枢轴元件作用的弹性套管。
进一步参考图2A，刷毛载体160被优选地设置在头部150的最远端152上。刷毛载体160是一个活动刷毛载体，其可操作地连接到传动轴116上。刷毛载体160具有多个被分组或被排列为簇的刷毛161。可以使用本领域中已知的技术(例如网衣装网法)将刷毛簇固定到头部。由于刷毛载体160是活动的，因此刷毛161可称为“活动刷毛”。刷毛载体160包括一个基座162和一个伸出部或凸缘164，二者定义了一个接合狭槽或孔166。凸缘164优选地位于刷毛载体160的最后部末端。凸缘164从头部150内的基座162下侧延伸，从而传动轴116的远端延伸通过接合狭槽或孔166。刷毛载体160还包括一个沿着Y轴线延伸并优选地与刷毛载体160的中心共线的销轴163。
一旦传动轴116进行轨道运动，该运动就通过位于轴的外部和一个或多个所述孔的边之间的接合传递给刷毛载体160。刷毛载体160的运动可以为线性的、角度的、曲线的或者它们的组合，这取决于孔166的构型和其它因素。由于刷毛载体160旋转地安装在从刷毛载体160的中心延伸的销轴163上，因而刷毛载体160主要围绕Y轴线摆动，该轴线位于牙刷102的纵向轴线(例如，X轴线)和/或牙刷头部的纵向轴线的横向。基座162可任选地定义一个或多个径向狭槽165，该狭槽接合了一个或多个固定的或不动的径向销轴(未示出)，该销轴装入(或换句话讲成形于)头部150内，以进一步引导刷毛载体160主要的摆动运动。
图2C是图2A所示牙刷102的刷毛载体160的端视图。载体160包括多个从基座162向上延伸刷毛161(分组为簇)。正如所见到的，基座162包括定义了接合狭槽或孔166的凸缘164，传动轴116通过这些狭槽或孔优选地延伸。最优选地，在接合狭槽或孔166内设置有效量的阻尼材料167以减少或最小化刷毛载体160沿着Y摆动轴线的线性运动。否则，当轴116冲击孔166的顶部或底部时将产生这样的结果。该阻尼材料也可以帮助减小运转过程中的噪声。可供选择地，可以增加孔166的长度，从而轴116在轨道运动期间不会冲击孔的顶部和底部。同样地，可以移除凸缘164的底部(例如，参见图3)，从而轴116不会冲击孔的底部。阻尼材料可由任何有弹力的可吸收来自轴116重复冲击的材料(例如热塑性弹性体或橡胶)成形。刷毛载体160的运动可由孔166的形状及尺寸和凸缘164沿着刷毛载体160的位置和/或阻尼材料的数量及特性来控制。例如，当孔166的宽度增加时，则摆动运动的幅度减小。如果移除阻尼材料，刷毛载体160除了围绕销轴163的轴线摆动之外，还可以沿Y轴线方向往复运动。这些运动的组合将产生一个复杂的运动。
图3图示说明了依据本发明的另一个优选实施方案牙刷202的透视图，该牙刷具有多个刷毛载体。该牙刷202包括一个主体210，该主体具有一个开关(未示出)、一个柄部230、一个头部250和一个在柄部230和头部250之间延伸的颈杆240。电动马达212、轨道运动组合装置214和传动轴216设置在主体210的内部区域。组合装置214包括一个可操作地连接到电动马达的圆盘状物，从而该圆盘状物可围绕马达中心轴线旋转。在圆盘状物和马达之间可配置传动装置(未示出)以改变圆盘状物的旋转速度。轴216偏心地连接到圆盘状物，从而当马达运转时该轴进行轨道运动。配置了枢轴元件224。如前所述，可用其它排列代替球窝排列来提供一个绕枢轴旋转的部件。传动轴216优选地进行轨道运动。刷毛载体集合包括设置在最远端252的第一刷毛载体260和设置在第一刷毛载体和柄部之间的第二刷毛载体270。第一刷毛载体260可以按前述图2A和2C安排或成形。第一刷毛载体260包括从基座262延伸的多个刷毛261，并具有一个与如图2A和2C所示凸缘164相似的凸缘264。第一刷毛载体260还优选地包括一个或多个径向狭槽265和销轴263。第二刷毛载体270包括一个基座272，该基座也配置了一个位于第二刷毛载体270中心的凸缘274。第二刷毛载体270优选地具有一个或多个狭槽275，该狭槽用于接合一个或多个纵向不动的或包含在头部250内的固定的销轴(未示出)。狭槽275和销轴协同引导第二刷毛载体270在相对于牙刷和/或头部的纵向轴线的横向左右往复运动。如前所述，每一个凸缘定义了一个接合狭槽或孔266和276。牙刷202运转，则传动轴216进行轨道运动，轴的外部可操作地接合第一和第二刷毛载体的每一个孔并向那里传递运动。在图3描述的实施方案中，第一刷毛载体260可进行与图2A的刷毛载体160相同的运动，第二刷毛载体270沿着牙刷202的Z轴线主要地进行往复运动，该轴线位于牙刷202和/或牙刷头部的纵向轴线(例如，X轴线)的横向。第二刷毛载体270的运动可以改变，这由第二刷毛载体270的孔276的形状和尺寸决定。例如，当孔276的长度L减小时，Y轴线方向的一些运动可以传递到第二刷毛载体270，不过，为了适应该运动，将第二刷毛载体270安装到牙刷头部的方法不得不改变，例如通过增加狭槽275的尺寸。
图4A是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷302的透视图。牙刷302包括一个主体310，该主体具有一个柄部330、一个头部350和一个在柄部330和头部350之间延伸的颈杆340。牙刷302还包括一个延伸通过一个枢轴元件324到达牙刷头部350的传动轴316。传动轴316优选地进行与前面描述相同的轨道运动。刷毛载体360设置在牙刷头部350上，该刷毛载体具有从基座362延伸的多个刷毛361，基座具有一个定义接合狭槽或孔366的凸缘364。正如所见到的，传动轴316的远端部分延伸通过接合狭槽或孔366。凸缘364和接合狭槽位于刷毛载体360的中心或中心附近。刷毛载体360优选地为细长形状，更优选地为顶部平面视图中的矩形。基座362可以进一步以销轴368的形式配置一个或多个枢轴元件，该销轴被夹持或与牙刷头部350上相应的孔接合。配置了一个或多个枢轴元件368以进一步约束或定义刷毛载体360的运动。在图4A所示的实施方案中，刷毛载体360围绕延伸通过枢轴元件368的轴线摆动，该轴线在与牙刷302的纵向轴线大体相同的方向延伸。如图4B所示，牙刷302运转，则传动轴316进行轨道运动，从而摆动发生。孔366应该具有足够的避免在轴316与孔366的顶部和底部干涉的长度。应当理解的是，头部350可以包括附加的刷毛载体。例如，与图3的那些刷毛载体相似的刷毛载体可与刷毛载体360联合配置。这些刷毛载体可以任何顺序安排。例如，图3的刷毛载体260可位于最远端，刷毛载体360可位于刷毛载体260和柄部之间。可供选择地，图3的刷毛载体270可以任何顺序或排列与刷毛载体360结合。
图5A是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷402的透视图。优选实施方案牙刷402包括一个主体410，该主体具有一个柄部430、一个头部450和一个在柄部430与头部450之间延伸的颈杆440。牙刷402还包括传动轴416，该传动轴在主体410内部延伸并优选地通过枢轴元件424。传动轴416优选地进行轨道运动。牙刷402还包括一个刷毛载体460，其具有多个从基座462延伸的刷毛461。传动轴416延伸通过颈杆440进入牙刷402的头部450，从而传动轴416可周期地接合或换句话讲接触载体460的基座462。图5B对该关系进行了较为详细的描述。头部450通过一个或多个L形伸出部465宽松地夹持了刷毛载体。该伸出部允许刷毛载体460沿Y向和Z向运动，但仍被夹持在头部450内。
图5B为优选实施方案牙刷402的刷毛载体460的端视图。如图5B所示，当传动轴416进行轨道运动时，该传动轴416周期地接触或换句话讲接合刷毛载体460的基座462的下侧。这种接合将运动传递给刷毛载体460，该运动包括沿着Y轴线方向的脉冲运动或往复运动成分和通常围绕牙刷和/或牙刷头部纵向轴线的曲线摆动运动成分。前述实施方案中的任何刷毛载体也可以结合刷毛载体460来提供具有多个运动的刷毛载体的牙刷。
图6A是依照本发明的一个优选实施方案牙刷502的透视图。牙刷502包括一个主体510，该主体具有一个柄部530、一个头部550和一个在柄部530和头部550之间延伸的颈杆540。牙刷502还包括传动轴516，该传动轴在牙刷内部延伸并优选地通过一个枢轴元件排列524。传动轴516优选地进行轨道运动。传动轴延伸通过设置在牙刷头部550上的第一刷毛载体560的凸缘564。如本文前面所述，第一刷毛载体560包括一个基座562、一个凸缘564和一个销轴563。凸缘位于刷毛载体560的最后端部分附近。第一刷毛载体560旋转地设置在销轴563上，从而传动轴516的轨道运动可以使第一刷毛载体560围绕位于牙刷和/或头部的纵向轴线横向的Y轴线摆动。
第二刷毛载体570位于第一刷毛载体560附近，第三刷毛载体580位于第二刷毛载体570附近，从而第二刷毛载体设置在第一刷毛载体和第三刷毛载体之间。图6B描述了第一刷毛载体560、第二刷毛载体570和第三刷毛载体580的运动。第二刷毛载体和第三刷毛载体中的每一个被可操作地连接到它们的邻近刷毛载体上，而不是连接到传动轴516上。至少有一个刷毛载体(例如刷毛载体560)被可操作地连接到传动轴516上。然而，仅仅显示了一个可操作地连接到传动轴上的刷毛载体。应当理解的是，不止一个刷毛载体可以这样连接。
在每一个刷毛载体的一个或多个末端设置了一个或多个枢轴元件或销轴568、578，用来将运动从一个刷毛载体传递给邻近的刷毛载体。因此，一个刷毛载体运动时，例如刷毛载体560，该运动传递给邻近的刷毛载体，例如刷毛载体570。刷毛载体570运动时，该运动传递给刷毛载体580。在这种构型中，仅有一个刷毛载体需要由传动轴516直接驱动。即，仅需要刷毛载体560、570或580中的一个刷毛载体由传动轴(例如传动轴516)直接驱动。刷毛载体570和580中的每一个被优选地安装在销轴上(例如第一刷毛载体560的销轴563)，并且与Y轴线方向平行，从而刷毛载体可以围绕位于牙刷和/或头部的纵向轴线横向的Y轴线摆动，如图6A和6B所示。
图7A图示说明了依照本发明的另一个优选实施方案电动牙刷602的透视图。优选实施方案牙刷602包括一个主体610，该主体具有一个柄部630、一个头部650和一个在柄部630和头部650之间延伸的颈杆640。如前所述，传动轴616在主体610内部延伸，还优选地延伸通过一个枢轴元件624。传动轴616优选地进行轨道运动。传动轴616的远端延伸通过多个本文已进行了较为详细描述的凸缘或凸缘的集合。第一刷毛载体660设置在牙刷头部650上并滑动安装到头部，第二刷毛载体670旋转安装到头部，并且第三刷毛载体680滑动安装到头部。第一刷毛载体660具有一个基座662，该基座具有一个凸缘664和一个或多个与头部销轴(未示出)相配合的用来引导刷毛载体660左右运动的延长狭槽665。凸缘664定义了一个接合狭槽或孔666。第二刷毛载体670包括一个基座672、一个凸缘674和一个或多个枢轴元件668，其以与头部的孔(未示出)相配合的纵向平行的销轴形式引导第二刷毛载体的摆动运动。凸缘674定义了一个接合狭槽或孔676。第三刷毛载体680包括一个基座682和一个凸缘684。凸缘684定义了一个可操作地与传动轴616接合的狭槽或孔686，从而将运动传递给刷毛载体680。刷毛载体680的边缘设置了一个或多个与头部的销轴(未示出)结合的狭槽679。为了引导第三刷毛载体680上下运动或垂直脉动，狭槽679的较长尺寸应与第三刷毛载体Y轴线方向大体平行。可以设想，狭槽665和679可位于其它方向，从而为第一和/或第三刷毛载体提供左右运动、脉动或上下运动的组合。
如图7所述，当牙刷602运转时，传动轴616优选地进行轨道运动，第一刷毛载体660沿着相对于牙刷和/或头部的纵轴线为横向的Z轴线进行左右往复运动，第二刷毛载体670进行相对于牙刷602和/或头部的纵向轴线为横向的轴线摆动，第三刷毛载体680沿着牙刷和/或头部纵向轴线的大体横向方向(即，在Y轴线方向)上下往复运动或脉动。接合狭槽或孔666、676和686以及刷毛载体安装到牙刷头部的方式部分地控制了刷毛载体660、670和680中每一个的运动方向和运动类型。
图8是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷902的透视图。该牙刷902包括一个主体910，该主体具有一个柄部930、一个头部950和一个在柄部930和头部950之间延伸的颈杆940。传动轴916设置在主体910的内部。开启牙刷902，传动轴916优选地进行轨道运动。传动轴916优选地延伸通过一个枢轴元件924和一个或多个本文详述的刷毛载体的凸缘。由图8可以看出，第一刷毛载体960设置在头部950上，该刷毛载体具有一个通过凸缘964与传动轴916接合的基座962。第二刷毛载体970也设置在头部950上，该刷毛载体具有一个基座972，该基座的一个或多个相应的凸缘974与传动轴916接合。最优选地，第二刷毛载体970包括一个中空或开口区域，其中滑动设置了第一刷毛载体960，从而第二刷毛载体围绕第一刷毛载体。牙刷902运转和传动轴916进行轨道运动时，多种运动和运动的组合可传递给刷毛载体960和970。
在牙刷实施方案902中，第二刷毛载体970进行围绕纵向轴线的摆动，该轴线穿过一个或多个从载体970的基座972延伸的销轴978。销轴978与牙刷头部内的孔(未示出)配合以引导刷毛载体970进行该运动。第一刷毛载体960优选地可操作地连接到传动轴916上，该传动轴经过第二刷毛载体970一部分的下方到达第一刷毛载体960，从而第一刷毛载体960进行与传动轴相同的轨道运动。可供选择地，可以设想刷毛载体960可与传动轴916接合，并且以本文前面描述的任何方式安装。
图9A是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷1002的透视图。优选实施方案牙刷1002包括一个主体1010，该主体具有一对开关1020和1022，一个柄部1030、一个头部1050和一个在柄部1030和头部1050之间延伸的颈杆1040。传动轴1016设置在主体1010的内部。牙刷1002运转时，传动轴优选地进行轨道运动。传动轴1016优选地延伸通过一个枢轴元件1024。第一刷毛载体1060设置在牙刷头部1050上，该刷毛载体具有一个基座1062和一个由此延伸的凸缘1064。刷毛载体1060固定地连接到传动轴1016上。牙刷1002利用一对电动开关1020和1022有选择地反转设置在柄部1030内的马达和传动系(未示出)，从而也反转刷毛载体1060的运动方向。开启牙刷1002后(例如开启开关1020)，传动轴1016进行轨道运动(例如以顺时针方向)。开启开关1022，运动方向反转，从而传动轴1016进行轨道运动(例如以逆时针方向)。可以设想，两个开关1020和1022可组合为单一开关。
图9B是一个使用图9A所示优选实施方案牙刷1002刷毛操作的详细视图。图9B图示说明了从齿龈1098区域延伸的牙齿1096。图9B图示说明了紧靠牙齿1096和齿龈1098外表面的刷毛载体1060沿清扫方向的运动的反转或变化。具体地讲，刷毛载体1060的运动方向可由适当的开关(即，开关1020或开关1022)的触发来变化或反转。例如，触发开关1020，刷毛载体1060可按图9B所示方向运动，从而刷毛载体从齿龈的外表面向上清扫，并进一步沿着牙齿1096的外表面向上清扫(如图10B牙齿和齿龈的右侧所示)。相反，触发开关1022，运动方向改变，从而刷毛载体1060′运动，并沿着与齿龈1098和牙齿1096外表面相反的方向清扫(如图9B的左侧所示)。
图10A图示说明了依据本发明的另一个优选实施方案牙刷1102的透视图，该牙刷具有多个刷毛载体。牙刷1102包括主体1110，该主体具有一个开关(未示出)、一个柄部1130、一个头部1150和一个在柄部1130和头部1150之间延伸的颈杆1140。电动马达1112、轨道运动组合装置1114和传动轴1116设置在主体1110的内部区域。组合装置1114包括一个可操作地连接到电动马达的圆盘状物，从而该圆盘状物可绕马达中心轴线转动。为了改变圆盘状物的旋转速度，可在圆盘状物和马达之间配置传动装置(未示出)。轴1116偏心地连接到圆盘状物，当马达运转时该轴进行轨道运动。提供了枢轴元件1124。如前所述，可以使用其它排列代替球窝排列以提供一个绕枢轴旋转的构件。传动轴1116优选地进行轨道运动。
图10B图示说明了图10A描述的牙刷1102的马达和传动机构。图10B还图示说明了本发明的另一个特点，即，设置在轨道运动传动轴1116上的凸轮构件1118的使用。在该构型中，铰链构件1115用来将传动轴1116附着在轨道运动组合装置1114的圆盘状物上。该铰链构件1115阻止轴1116相对于组合装置1114的圆盘状物的旋转。即，传动轴1116的旋转与圆盘状物1114的旋转一致。由图10B可以看出，凸轮构件1118偏心地附着或设置在轴1116上，从而构件1118的外表面扫过一个圆形的路径，该路径在图10B中用J表示。应当理解的是，圆形路径J的半径大于传动轴1116相应外表面扫过的相应圆形路径的半径。
刷毛载体集合包括设置在最远端1152的第一刷毛载体1160和设置在第一刷毛载体和柄部之间的第二刷毛载体1170。第一刷毛载体1160可按前面关于图2A和2C的描述来安排或成形。第一刷毛载体1160包括一个基座1162，其具有一个与图2A和2C所示凸缘164相似的凸缘1164。第一刷毛载体1160还优选地包括一个销轴1163。第二刷毛载体1170包括一个配置了一个凸缘1174的基座1172。第二刷毛载体1170优选地具有一个或多个狭槽1175，该狭槽结合了一个或多个纵向不动的或固定的包含在头部1150中的销轴(未示出)。狭槽1175和销轴协同引导第二刷毛载体1170在牙刷和/或头部的纵向轴线的横向左右往复运动。如前所述，凸缘1164和1174中的每一个均定义了一个接合狭槽或孔。牙刷1102运转，传动轴1116进行轨道运动，该轴可操作地接合第一和第二刷毛载体的每一个凸缘，并向那里传递运动。在图10A描述的实施方案中，第一刷毛载体1160可以进行与图2A的刷毛载体160相同的运动，即，围绕Y轴线摆动。并且第二刷毛载体1170沿着牙刷1102的Z轴线进行往复运动，该Z轴线位于牙刷1102和/或牙刷头部的纵向轴线(例如，X轴线)的横向。
图10C图示说明了使用凸轮构件1118的意义。在牙刷1102中，凸轮构件1118接合了第二刷毛载体1170。使用凸轮构件1118，将运动传递给该刷毛载体，与没有使用构件1118相比，刷毛载体具有了更大的振幅或行进长度，并且进行轨道运动的轴1116和载体1170之间的接合是唯一的。凸轮构件可以作为轴1116的一个弯曲、一个凸缘或其它适当的结构而配置。
图11是依照本发明的另一个优选实施方案牙刷1202的头部1250和颈杆1240的平面示意性视图。牙刷1202包括第一刷毛载体1260和第二刷毛载体1270，二者均进行与图2A和2C中所示刷毛载体160相似的围绕Y轴线的摆动。然而，图11的牙刷利用一个附属在轴1216上的凸轮构件1218，该轴延伸穿过一个枢轴元件1224，与图10B中描述的传动机构相似。凸轮构件1218的使用增加了第二刷毛载体1270进行角运动的幅度。图11中所示刷毛载体1270运动时穿过的弧T为约25°至45°。刷毛载体1260运动时穿过的弧S为约10°至15°。
图12A图示说明了依据本发明的另一个优选实施方案牙刷1302的透视图，该牙刷具有多个刷毛载体。牙刷1302包括一个主体1310，该主体具有一个开关(未示出)、一个柄部1330、一个头部1350和一个在柄部1330和头部1350之间延伸的颈杆1340。电动马达1312、轨道运动组合装置1314和传动轴1316设置在主体1310的内部区域。组合装置1314包括一个可操作地连接到电动马达的圆盘状物，从而该圆盘状物绕马达中心轴线旋转。为了改变圆盘状物的旋转速度，在圆盘状物和马达之间可以配置传动装置(未示出)。轴1316偏心地连接到圆盘状物，当马达运转时轴进行轨道运动。配置了枢轴元件1324。如前所述，为了提供一个绕枢轴旋转构件，可以用其它排列以代替球窝排列而使用。传动轴1316优选地进行轨道运动。刷毛载体集合包括设置在最远端1352上的第一刷毛载体1360和设置在第一刷毛载体和柄部之间的第二刷毛载体1370。第二刷毛载体1370可按关于前面图2A和2C描述的刷毛载体160来安排或者成形。第二刷毛载体1370包括一个基座1372，该基座具有与图2A和2C所示凸缘164相似的凸缘1374。凸缘1374定义了一个孔或狭槽1376。第二刷毛载体1370还优选地包括一个或多个径向狭槽1375和一个销轴(未示出)。第一刷毛载体1360包括一个基座1362，该基座配置了一个优选地位于第一刷毛载体1360中心的凸轮构件1363。第一刷毛载体1360优选地具有一个或多个狭槽1365，该狭槽与包含在头部1350的一个或多个不动的或固定的销轴(未示出)接合。狭槽1365和销轴协同引导第一刷毛载体1360在与牙刷和/或头部的纵向轴线平行的方向上前后往复运动。牙刷1302运转，传动轴1316进行轨道运动，该轴可操作地接合第二刷毛载体1370的孔1376，并向那里传递运动。并且，如本文较为详细的描述所示，传动轴1316与凸轮构件1363的凸轮表面接合，将运动传递给第一刷毛载体1360。在图12A描述的实施方案中，第二刷毛载体1370可以进行与图2A的刷毛载体160相同的运动，并且第一刷毛载体1360沿着牙刷1302的X轴线进行往复运动，该轴线一般地或充分地与牙刷1302和/或牙刷头部的纵向轴线(例如，X轴线)平行。
图12B是第一毛刷载体1360的前侧视图，其图示说明了该刷毛载体与传动轴1316的接合。如图12B所示，刷毛载体1360包括多个从基座1362延伸并由该基座支撑的刷毛1361。凸轮构件1363从基座1362的下侧延伸。凸轮构件1363包括一个向外延伸的上侧悬臂1363a和一个向外延伸的下侧悬臂1363b。当传动轴1316进行轨道运动时，悬臂1363a和悬臂1363b周期性地与该传动轴接合。具体地讲，在图12A和12B描述的实施方案中，上侧悬臂1363a沿着悬臂1363a的下侧提供第一凸轮表面，当传动轴1316扫过或行进穿过其运动路径时，悬臂与该传动轴瞬间接触。同样地，下侧的悬臂1363b提供了面向上方(并且面向上侧悬臂1363a的下侧)的第二凸轮表面，当所述轴扫过或行进穿过其运动路径时，该悬臂与传动轴1316瞬间接触。图12B进一步图示说明了悬臂1363a和1363b优选地定向在相对于牙刷纵向轴线成锐角的方向上。悬臂1363a和悬臂1363b，结合前述狭槽1365和销轴排列，提供了相应的第一和第二凸轮表面的优选倾角，导致了刷毛载体1360在传动轴进行轨道运动时沿着牙刷的X轴线往复运动。
应该理解，悬臂1363a和1363b的定向和倾角可以颠倒，从而悬臂沿着向下的方向延伸。而且，刷毛载体1360和1370的排列可以改变，可将刷毛载体1370设置在牙刷的邻近最远端1352处。在这种排列中，刷毛载体1360的凸轮构件1363将沿着基座1362的下侧设置在一个合适的位置，从而传动轴1316可以延伸经过构件1363到达另一个刷毛载体1370。在该排列中，从传动轴1316延伸的二级传动部件用于接合凸轮构件1363。
应当理解的是，在本发明的所有实施方案中，一个或多个静止刷毛组合或其它清洁构件可以与运动刷毛一起配置。在很多情况下，在牙刷头部配置一个静止刷毛集合是优选的。例如，静止刷毛可设置在刷毛载体之间的间隙中，或者可以完全环绕刷毛载体。静止刷毛也可以设置在头部的最远端和/或头部的最后部分和/或邻近牙刷头部的一例。美国专利申请10/274,40和6,360,395描述了可用于本发明静止刷毛的进一步实施例。运动的或静止的弹性刷毛(例如由热塑弹性体或橡胶成型)也可配置在可动刷毛载体或牙刷头部。美国专利6,371,294中描述了一种排列的
实施例。
虽然为简单起见，本发明的牙刷头部实施方案已经由在基本垂直于头部(刷毛簇由头部延伸)的纵向轴线方向延伸的刷毛簇进行了图示说明，但可以设想有差别地布置静止和/或活动刷毛来补充或进一步增强静止刷毛或活动刷毛的运动的性能。刷毛的某些或全部可在与刷毛载体的顶部表面成锐角的方向上延伸，并且可向前方或后方延伸。在另一个实施方案中，一些刷毛可远离头部向外延伸，在另一个方向上再次与刷毛载体的顶部表面形成锐角。美国专利Des.330,286；Des.434,563；6,006,394；4,081,876；5,046,213；5,335,389；5,392,483；5,446,940；4,894,880和国际公布WO99/23910中描述了其它合适的刷毛排列的实施例。
本发明牙刷可由一系列聚合物成形。在本文所用的优选聚合物材料的以下描述中，本领域中的技术人员通常使用缩写表示某些聚合物，该缩写出现在聚合物全名之后的圆括号中。聚合体优选地为聚丙烯(“PP”)或者可选自其它市售材料，例如聚苯乙烯(“PS”)、聚乙烯(“PE”)、丙烯腈(“SAN”)和纤维素乙酸根丙酸盐(“CAP”)。这些材料可与一种或多种附加的聚合体混合，其包括热塑性弹性体(“TPE”)、热塑性烯烃(“TPO”)、软热塑性聚烯烃(例如，聚丁烯)或者可选自其它弹性体材料，例如，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(“EVA”)和乙丙橡胶(“EPR”)。本文中合适的热塑性弹性体的实施例包括氢化本乙烯(“SEBS”)、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(“SBS”)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(“SIS”)。本文中合适的热塑性烯烃实施例包括聚丁烯(“PB”)和聚乙烯(“PE”)。像喷射模塑法这种由本领域的技术人员所熟知的技术可用来制造本发明牙刷。
参考具体的优选实施方案对本发明进行了描述。在本发明保护范围内可对这些实施方案进行修改和变化。例如，本文已经描述了刷毛载体的某些组合。应当理解的是，刷毛载体可重新排列，并且一个实施方案的刷毛载体可以取代另一个实施方案的刷毛载体。例如，图7的刷毛载体660可以取代图2A的刷毛载体160或图3的刷毛载体260。进一步讲，虽然一些刷毛载体可能具有一个接合了牙刷头部销轴的狭槽以引导刷毛载体运动，但应该理解这些特性可以颠倒，即，将销轴设置在刷毛载体上，而狭槽设置在头部，并且应进一步该理解，本领域中已知的其它结构可用来引导本文所述任何刷毛载体的运动。因此，本发明的各种修改及变化只要在所附权利要求书或其等同物范围内，均应涵盖在本发明内。
发明详述中所有引用文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已用具体的实施方案图示说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此有意识地在附加的权利要求书中包括本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (4)
1.一种电动牙刷，其包括：
包括柄部的细长的主体、具有纵向轴线的头部和在所述柄部和所述头部之间延伸的颈杆；
具有多个刷毛的第一刷毛载体和具有多个刷毛的第二刷毛载体，其中所述第一和第二刷毛载体设置在所述头部上；
设置在所述主体内并且被可操作地连接到轴上的电动马达，其中所述电动马达的运转驱动所述轴进行轨道运动，并且其中所述轴可操作地连接到所述第一和第二刷毛载体，以驱动所述第一和第二刷毛载体；和
其中所述第二刷毛载体围绕所述第一刷毛载体。
2.如权利要求1所述的电动牙刷，其中所述第二刷毛载体进行摆动运动。
3.如权利要求1或2所述的电动牙刷，其中所述第一刷毛载体沿着与所述头部的所述纵向轴线大体垂直的轴线往复运动。
4.如权利要求2所述的电动牙刷，其中所述第二刷毛载体围绕所述头部的所述纵向轴线摆动。
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