CN201052193Y - 电动牙刷 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动牙刷，包括：牙刷头部、牙刷颈部、可拆卸地或固定安装在牙刷头部上的刷子、牙刷手柄、电动装置和控制装置，电动装置的一端设置在牙刷颈部的空腔内且延伸到牙刷头部的空腔内，另一端设置在牙刷手柄的空腔内，牙刷手柄可拆卸地安装在牙刷颈部上，电动装置包括：依次连接的电动机、电动机轴、连接器、电线轴、轴尾部、偏心转动锤和锤井，牙刷头部、牙刷颈部和偏心转动锤的自然共振频率与电动机的旋转速度相匹配。使用本实用新型所述电动牙刷，能使用相对低能量的电动机，减轻装置重量，减少牙刷手柄的振动，延长电池的寿命和提高使用可靠性。

Description

电动牙刷

技术领域

本实用新型涉及一种牙刷，更具体地说，涉及一种电动牙刷。

背景技术

电动牙刷的好处众所周知。一种类型的电动牙刷利用连接到发动机旋转轴的偏心移动锤从而使得牙刷手柄振动，牙刷手柄的振动是通过连接在牙刷手柄的牙刷颈部传递到牙刷的刷子。可惜的是，目前的牙刷其制造成本无法降低，而且，由于锤和/或电池充电器元件的使用导致这种牙刷显得比较笨重。因此，需要一种重量轻、相对便宜和不耗费大量能量的电动牙刷。

US5189751描述了一种振动牙刷，其包括牙刷本体和一端具有牙刷刷子的杠杆臂。所述杠杆臂被设置用于在枢轴部分的枢轴移动，所述枢轴部分位于所述杠杆臂的另一端附近。在一个实施例中，一对永磁体被设置在杠杆臂的另一端，且极性相反地并排设置。一个电磁体被设置在所述杠杆臂的尾部。所述电磁体包括具有顶部、底部和中心腿的电子核，且所述中心腿外具有线绕，所述中心腿接收来自于振荡器/电池部分的驱动信号的变换电流。工作频率范围是150-400Hz。在电磁体中转换电流的动作引起杠杆臂相对枢轴部分的移动，在一个方向和在相对方向提供了期望的振动效果。

US5987681描述了一种具有牙刷手柄，刷子头和将牙刷手柄连接到刷子头的胫部的电动牙刷，电动机被设置在牙刷手柄上以驱动非平衡质量。被电动机驱动的非平衡质量被设置在胫部的一侧或者两侧且接近刷子头，和被电动机通过扩展驱动轴驱动，最好是中间轴。

U.S6421866描述了一种具有设置在轴扩展上的平衡质量和在刷子头内部具有内部腔的电动牙刷，所述轴扩展相对经度轴自由旋转。轴扩展和刷子头灵活地分别连接到驱动轴和胫部的远端。当轴被被牙刷手柄内的电动机驱动旋转时，在轴扩展远端和设置在刷子牙刷头部的偏移转向轴引起刷子头振动。所述胫部不被引起任意范围的振动。

自动牙刷相对统计报告。临床研究合作者描述了6种牙刷的评估。其用于两种人群以决定是否具有音速或超音速能力的牙刷比其手动或其他自动牙刷更有效地降低牙垢。Sensonic(Teledyne)和Sonicare(Optiva)牙刷声称具有音速能力。控制牙刷是自动但没声称音速或超音速能力Interplak(Corsair)和Ultra Plaque Remover(Braun)牙刷，和Advantage(Oral-B)手动牙刷。人群1由24个非残疾个体组成，人群2由24个习俗化的残疾个体组成。非残疾个体代表所述人群的大多数，同时残疾个体代表了缺乏有效的手动刷牙能力以至于具有严重的口腔牙垢这种问题的被报道的人群。

CRA Status报道：Toothbrushes，Sonic&Ultrasonic.CRA Newsletter.P.2-3，提供了音速、超音速和手动牙刷之间的比较。CRA laboratory&clinicalstudies通过1.25年的时间比较了6种不同的牙刷的牙垢去除能力、测试个体偏爱、持久性和维护性。

在先的发明讲授了振动牙刷、旋转刷子牙刷和侧面振荡牙刷。在先的发明同时包括了通常使用的电动牙刷，例如：Oral-B的Advantage，Conair的Interplak、Teledyne的Sensoic、Optiva的Sonicare、Braun的Ultra PR和Sonex的Ultrasonex。然而，在先的发明没有讲授牙刷自身振动的自然频率和牙刷操作引擎的有目的地产生的振动频率之间的匹配。目前发明履行了这些需求以便使得在所述装置的牙刷手柄有低能量的使用、低能量的损耗，提高刷子的振动动作和别的好处。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能使用相对低能量的电动机，减轻装置重量，减少牙刷手柄的振动，延长电池的寿命和提高可靠性的电动牙刷。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电动牙刷，包括：具有空腔的牙刷头部、具有空腔的牙刷颈部、具有刷子的且可拆卸地或固定安装在所述牙刷头部上的刷子、具有空腔的牙刷手柄、电动装置和控制装置，所述电动装置的一端设置在所述牙刷颈部的空腔内且延伸到所述牙刷头部的空腔内，另一端设置在所述牙刷手柄的空腔内，所述牙刷手柄可拆卸地安装在所述牙刷颈部上，其特征在于，所述电动装置包括：依次连接的电动机、电动机轴、连接器、电线轴、轴尾部、偏心转动锤和锤井，所述牙刷头部、所述牙刷颈部和所述偏心转动锤的自然共振频率与所述电动机的旋转速度相匹配。

在本实用新型的一优选实施例，所述刷子滑动卡合在所述牙刷头部上。

在本实用新型的另一优选实施例中，所述牙刷头部设置有用于安装所述刷子的第一凸块，所述刷子设置有与所述凸起相匹配的凹槽。

在本实用新型的又一优选实施例中，所述刷子的端部设置有凸耳，所述牙刷头部设置有与所述凸耳相匹配的第二凸块。

在本实用新型的再一优选实施例中，所述牙刷手柄螺纹卡合在所述牙刷颈部上。

在本实用新型所述的电动牙刷中，所述牙刷头部、所述牙刷颈部和所述偏心转动锤的自然共振频率是10000cpm～17500cpm。所述控制装置包括开关和通过控制电动机的使用从而控制偏心转动锤运动的电路。

实施本实用新型的电动牙刷，其电动装置包括：依次连接的电动机、电动机轴、连接器、电线轴、轴尾部、偏心转动锤和锤井，所述牙刷头部、所述牙刷颈部和所述偏心转动锤的自然共振频率与所述电动机的旋转速度相匹配，减小由转动偏心转动锤传递到牙刷手柄上的能量，从而减小了损失一些潜在的可以使牙刷头部移动的能量，因此本实用新型的电动牙刷可以：(a)使用低能量的电动机；(b)减轻装置重量；(c)减少牙刷手柄的振动；(d)延长电池的寿命；同时由于电动装置和控制装置密封在牙刷空腔中，从而提高了本实用新型的电动牙刷的使用可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型第一实施例的电动牙刷的示意图；

图2是图1示出的电动牙刷中，从轴的一端看过去，设置在所述牙刷的牙刷头部内的轴上的锤的一系列运动过程的示意图；

图3A是图1示出的电动牙刷的牙刷头部以圆形/轨道方式运动的示意图；

图3B是图1示出的电动牙刷的牙刷头部以本实用新型刷子刷子的方向运动的示意图；

图3C是图1示出的电动牙刷的牙刷头部以本实用新型刷子刷子的侧向的示意图；

图4是本实用新型第二实施例的电动牙刷的示意图；

图5A是牙刷头部振动振幅调谐效果的示意图；

图5B是牙刷头部速度调谐效果的示意图；

图6是本实用新型可拆卸刷子的平面图；

图7是本实用新型可拆卸刷子部分安装在牙刷头部上时牙刷颈部和牙刷头部的平面图；

图8是本实用新型可拆卸刷子部分安装时牙刷颈部和牙刷头部的侧面正视图；

图9是本实用新型可拆卸刷子全部安装时牙刷颈部和牙刷头部的侧面正视图；

图10是从牙刷头部一端观察时所述振动牙刷在两个振动极限位置时的示意图。

具体实施方式

本实用新型所述的电动牙刷，包括：具有空腔1111的牙刷头部1110、具有空腔1121的牙刷颈部1120、具有刷毛的且可拆卸地或固定安装在所述牙刷头部上的刷子1200、具有空腔1131的牙刷手柄1130、电动装置1300和控制装置1500，所述电动装置的一端设置在所述牙刷颈部1120的空腔1121内且延伸到所述牙刷头部1110的空腔1111内，另一端设置在所述牙刷手柄1130的空腔1131内，所述牙刷手柄1130可拆卸地安装在所述牙刷颈部1120上，所述电动装置1300包括：依次连接的电动机1310、电动机轴1311、连接器1312、电线轴1320、轴尾部1321、偏心转动锤1330和锤井1331，所述牙刷头部1110、所述牙刷颈部1120和所述偏心转动锤1330的自然共振频率与所述电动机1310的旋转速度相匹配。

在本实用新型中，所述刷子滑动卡合在所述牙刷头部1110上，所述牙刷头部1110设置有用于安装所述刷子的第一凸块，所述刷子设置有与所述凸起相匹配的凹槽，所述刷子的端部设置有凸耳，所述牙刷头部1110设置有与所述凸耳相匹配的第二凸块，所述牙刷手柄1130螺纹卡合在所述牙刷颈部1120上，所述牙刷头部1110、所述牙刷颈部1120和所述偏心转动锤1330的自然共振频率是10000cpm～17500cpm。所述控制装置1500包括开关和通过控制电动机1310的使用从而控制偏心转动锤1330运动的电路。

图1所示，牙刷1000包括本体1100、刷子1200、电动装置1300、电源1400和控制装置1500。本体1100包括牙刷头部1110、牙刷颈部1120和牙刷手柄1130。牙刷头部1110是本体1100用于安装刷子1200的部分。牙刷颈部1120是本体1100用于将牙刷头部1110连接到牙刷手柄1130的部分。本体1100也包括本体腔1101，其被分割为与牙刷头部1110、牙刷颈部1120和牙刷手柄1130相应的子腔。本体腔1101的子腔是牙刷头部腔1111、牙刷颈部腔1121和牙刷手柄腔1131。电动装置1300包括电动机1310、电动机轴1311、连接器1312、电线轴1320、轴尾部1321、偏心转动锤1330和锤井1331。电源1400包括两个AAA电池。控制装置1500包括开关和通过控制电动机1310的使用从而控制偏心转动锤1330运动的电路。

距离D1是从牙刷1000的顶部到偏心转动锤1330重心中心的距离。距离D2是从偏心转动锤1330重心中心到电动机1310的距离。距离D3是本体1100的牙刷头部1110和牙刷颈部1120的总长度。距离D4是牙刷手柄1130的长度。

本体1100最好由多个模型塑料部件形成，所述部件密封连接在本体腔1101中而组合在一起。将电动装置1300和电源装置1400的不同部分密封在本体腔1101中从而阻止影响所述部分的灰尘、水或别的物质，同时也阻止了对牙刷1000的使用者产生负面影响的来自所述组件的化学成分。

牙刷头部1110和牙刷手柄1130最好在大小与形状上与普通牙刷相似。牙刷手柄腔1131最好在大小和尺度可以安全地握住电源1400。牙刷头部腔1111最好在大小和形状上适合安装和允许偏心转动锤1330和电线轴1320的操作，同时也适合于安装偏心转动锤井1331和电动装置1300的轴尾部1321。

牙刷颈部1120最好在大小和尺度上提供一个理想的长度和灵活性，和包括牙刷颈部腔1121。牙刷颈部腔1121最好在大小和尺度上允许电线轴1320从电动机1310延伸到轴尾部1321且电线轴1320接触到牙刷颈部腔1121的侧壁。在偏心转动锤1330旋转下牙刷头部1110的不同运动下，牙刷颈部1120的结构在不同实施例之间的结构是不同的。

图3A～3C所示，牙刷颈部1120的结构形状、材料类型和壁的厚度的不同都会导致牙刷头部1110在平行于刷子1200的方向上、垂直于刷子1200的方向上、圆圈方向上和上述运动方向相结合的运动方向上的运动。在图3A中，牙刷头部1110的运动M1是圆形或有轨的，因此牙刷头部1110沿着一至少与半径为M1R的圆圈相似的路径移动，其中移动距离M1V大致等于移动距离M1H。在图3B中，牙刷头部1110的运动M2是沿刷子1200的线性方向因此运动距离M2V比垂直运动距离M2H大许多。在图3C中，牙刷头部1110的运动M3是水平的因此水平运动距离M3H比垂直运动距离M3V大许多。

刷子1200最好永久的安装在牙刷头部1110上。在本实用新型的另一优选实施例中，刷子1200以可拆卸地方式安装在牙刷头部1110上。同样，牙刷头部1110和牙刷颈部1120可拆卸地连接到别的部分上和/或牙刷颈部1120可拆卸地连接到牙刷手柄1130上。

电动装置1300被用于将能量从电源1400转换到牙刷头部1110运动。在该优选实施例中，电动机轴1311通过连接器1312，例如：如图1、2所示，一弯管、通用关节或别的具有将隔离的牙刷头部1110和电动机1310连接到一起的关节，连接到电线轴1320以便电源用于使电动机1310、电动机轴1311和电线轴1320共同旋转。偏心转动锤1330被安装在电线轴1320上以便使电线轴1320不通过偏心转动锤1330的重心中心。图2显示在电线轴1320旋转时，如图3A～3C所示，因为偏心转动锤1330是关于自身旋转是偏心的，所以偏心转动锤1330的运动引起所述牙刷头部1110的移动。所以其摇晃产生侧边的推力。偏心转动锤1330侧边的推力通过轴尾部1321传递到牙刷头部1110。轴尾部1321的选择最好应当能最小化由电线轴1320和偏心转动锤1330旋转所产生的噪音。总之，当偏心转动锤1330被固定在轴1320上时，偏心转动锤1330被可旋转地设置在牙刷1000中，同时使得电线轴1320在牙刷1000中旋转。

为了提高牙刷头部1110的运动，距离D1小于距离D2。距离D2最好至少为50mm或者2英寸。同样地，距离D1最好小于12.5mm或5英寸。距离D2与D1的比例最好至少为4∶1。偏心转动锤1330和轴尾部1321之间的距离最好能尽量小从而最大化偏心转动锤1330到牙刷头部1110的运动的传递。在本实用新型的另一实施例中，轴尾部1321同样也可设置在偏心转动锤1330和电动机1310之间。

电线轴1320和连接器1312最好是易弯的以便屏蔽牙刷手柄1100、电动机1310和电源1400与偏心转动锤1330的侧边推力。尽管当电线轴1320刚性大一些时，连接器1312应更柔韧一些，且反之亦反，在电线轴1320和连接器1312中的弹性大小可能不同。

电源1400最好是电池，例如AAA大小的电池。然而，在本实用新型的另一优选实施例中，电源1400可以使用不同类型的电池或者电容器。电源的选择最好可以足够使电动机1310至少转动8小时，和优选最好至少为9-12小时。如果每天使用大概两分钟的话，所述电动牙刷的使用寿命大概是使用8小时寿命的电池时为8个月，和使用9-12个小时的电池时为9-12个月。

控制装置1500可以包括一个用于闭合或者切断电源1400和电动机1310之间电连接的简单开关。这种电连接在手持电筒中是很普遍的。然而，在本实用新型的一优选实施例中，可以使用更为复杂的电动机控制方法。

图4显示了具有成角牙刷颈部的一优选实施例。如图4所示，牙刷1000包括本体1100、刷子1200、电动装置1300、电源1400和控制装置1500。本体1100包括牙刷头部1110、牙刷颈部1120和牙刷手柄1130。牙刷头部1110是本体1100的用于装置刷子1200的一部分。牙刷颈部1120是本体1100用于连接牙刷头部1110和牙刷手柄1130的一部分。牙刷手柄1130是本体1100用于在人使用牙刷1000时的手握部分。本体1100也包括本体腔1101，其被分割为与牙刷头部1110、牙刷颈部1120和牙刷手柄1130相应的子腔。电动装置1300包括电动机1310、电动机轴1311，和类似于图1中所示的连接器1312、电线轴1320、轴尾部1321、偏心转动锤1330和锤井1331。电源1400包括两节AAA电池。控制装置1500包括用于控制电动机1310使用的开关和电路。

牙刷1000的使用可以描述为使用具有位于在牙刷头部内旋转的偏心转动锤的电动牙刷，在偏心转动锤转动时，用于刷牙。而且，使得偏心转动锤旋转包括电连接电动机和电源以便使得电动机轴旋转，电动机轴使得轴旋转，轴使得偏心转动锤旋转和传递其侧边推力到牙刷1000的牙刷头部1110从而引起刷洗牙齿和牙龈的动作。

在本发明中施加于偏心设置的偏心转动锤1330的旋转能量被转换为两侧推力，例如：偏离牙刷头部1110和牙刷颈部1120的经度轴，其使得牙刷头部1110和刷子1200像前面所描述的一样侧边移动。偏心转动锤1330的大小、电线轴1320的旋转速度和在连接偏心转动锤1330和轴尾部1321之间隔离距离的电线轴1320的柔韧性是与所述侧面移动的类型和幅度相联系的重要参数，因为所述距离是与偏心转动锤1330的摆动所形成的圆圈直径成比例的。所有这些都与侧面推力的幅度成比例，从而与牙刷头部移动的幅度成比例。牙刷头部1110和牙刷颈部1120的刚性与牙刷头部移动成反比例。

按预定的，因为侧边推力产生在牙刷头部1110上，所以牙刷头部1110应该移动，但是轴1320和牙刷颈部1120是易弯的以便提供牙刷手柄1130和牙刷头部1110之间的振动隔离。由转动偏心转动锤1330产生的能量有必要被传递到牙刷手柄1130，因此就损失了一些潜在的可以使牙刷头部移动的能量。通过塑造牙刷颈部1120和牙刷头部1110使其天然共振频率(主谐波)与偏心设置偏心转动锤1330的旋转频率一样从而使其最小化。偏心转动锤1330在每旋转一圈半就偏离刷子1200使得牙刷头部1110弯曲而偏离牙刷表面，在接下来的一圈半的旋转中，当偏心转动锤1330朝向刷子1200移动，其推动牙刷头部1110朝向牙刷表面移动，牙刷头部1110的这种移动通过由于牙刷头部1110和牙刷颈部1120的材料的弹性复原动作使得牙刷头部1110朝向牙刷表面的自然弯曲而增大。牙刷头部1110和牙刷颈部1320的自然弯曲移动与偏心转动锤1330的移动是同步的。

如上定义的调谐结果在图5A和5B中显示。图5A是牙刷头部1110幅度在y轴上相对表示时间的x轴的偏移。应当注意的是循环周期是常数，例如0.00343秒每转。这时电动机旋转速度17500rpm。然而，如图4所示，牙刷头部1110的偏移幅度随着其调谐松弛频率的不同而不同。当牙刷颈部1320和牙刷头部1110被调谐到10000圈每分钟(cpm)时得到最大偏移。当牙刷颈部和牙刷头部分别调谐为10000cpm和8000cpm时得到较小一些的偏移。正如上面所预期的，牙刷头部和牙刷颈部的调谐通过牙刷颈部的长度、材料刚性、壁宽和别的物理参数的调整。在图5B中所示，同步调谐牙刷颈部1320和牙刷头部1110速度比失调单元大许多。同步调谐单元发展至少4倍的清洗能量然后发展为最少的彻底的调谐单元。

图6-9示出本实用新型的一优选实施例，其中可移动刷子1200通过一个滑动卡合连接到牙刷头部1110。可移动刷子1200有第一卡合部分3010，最好有一小槽在其下面，同时牙刷头部1110有第二卡合部分1333，最好有一与所述小槽相匹配的指状轨，以便当牙刷1000在牙刷头部1110上滑动时所述部分1333和3010能很好的互锁在一起。牙刷1000的一个凸起3020被设置用于卡合凸起接收器1125与牙刷颈部1120上从而支持牙刷1000。当用旧后，牙刷1000可以被移开，通过将凸起3020从凸起接收器1125中去除从而安装上一个新的刷子。将旧的刷子1000从牙刷头部1110上划出，然后通过反向移动将新的刷子1000安装上。

图10示出了本实用新型的一优选实施例，其中牙刷头部1110的质心1112侧边偏斜于电线轴1320。在本实施例中，牙刷头部1110被使得其相对于其经度轴弯曲，当其与旋转偏心转动锤1330同步地从一边向另一边振荡时从而传递弹性能量。在图中，实线示出了牙刷头部1110在左侧振荡的极限位置，虚线示出了牙刷头部1110在右侧振荡的极限位置。

本实用新型中，一次性使用的具体实施例可以使用低功率的电动机从而使得牙刷使用较长的时间而不用再次更换电池。这可使得一节电池或一组电池可以像牙刷的刷子使用得一样长。低功率电动机、简单移动机械装置、不再更换电池和不再更换刷子的使用使得牙刷的整个成本降低到刷子用坏或者电池电量用尽后即可丢弃牙刷。制造一次性牙刷使得电池可以被永久封装在牙刷内，这在降低成本的时候增加安全性。

本实用新型不限制于一实施例中，而本领域的技术人员所能理解的都在本实用新型的范围之内。

Claims (7)

1.一种电动牙刷，包括：具有空腔(1111)的牙刷头部(1110)、具有空腔(1121)的牙刷颈部(1120)、具有刷子的且可拆卸地或固定安装在所述牙刷头部上的刷子、具有空腔(1131)的牙刷手柄(1130)、电动装置(1300)和控制装置(1500)，所述电动装置的一端设置在所述牙刷颈部(1120)的空腔(1121)内且延伸到所述牙刷头部(1110)的空腔(1111)内，另一端设置在所述牙刷手柄(1130)的空腔(1131)内，所述牙刷手柄(1130)可拆卸地安装在所述牙刷颈部(1120)上，其特征在于，所述电动装置(1300)包括：依次连接的电动机(1310)、电动机轴(1311)、连接器(1312)、电线轴(1320)、轴尾部(1321)、偏心转动锤(1330)和锤井(1331)，所述牙刷头部、所述牙刷颈部和所述偏心转动锤(1330)的自然共振频率与所述电动机(1310)的旋转速度相匹配。

2.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述刷子滑动卡合在所述牙刷头部(1110)上。

3.根据权利要求2所述的电动牙刷，其特征在于，所述牙刷头部(1110)设置有用于安装所述刷子的第一凸块，所述刷子设置有与所述第一凸块相匹配的凹槽。

4.根据权利要求3所述的电动牙刷，其特征在于，所述刷子的端部设置有凸耳，所述牙刷头部(1110)设置有与所述凸耳相匹配的第二凸块。

5.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述牙刷手柄(1130)螺纹连接在所述牙刷颈部(1120)上。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的电动牙刷，其特征在于，所述牙刷头部(1110)、所述牙刷颈部(1120)和所述偏心转动锤(1330)的自然共振频率是10000cpm～17500cpm。

7.根据权利要求1～5任意一项所述的电动牙刷，其特征在于，所述控制装置(1500)包括开关和通过控制电动机(1310)的使用从而控制偏心转动锤(1330)运动的电路。

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