PL170482B1

PL170482B1 - Szczoteczka do zebówP L 170482 B1 PL

Info

Publication number: PL170482B1
Application number: PL92300356A
Authority: PL
Inventors: Robert S Dirksing
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1996-12-31
Also published as: HUT66882A; PT100184A; AU1375892A; EP0573537A1; IE920652A1; CA2104448A1; CZ179293A3; NZ241794A; MX9200883A; BR9205708A; WO1992015224A1; EG19399A; SK90393A3; AR247083A1; HU9302465D0; JPH06504937A; TR26024A; CA2104448C; US5146645A

Abstract

1 . Szczoteczka do zebów, zawierajaca rekojesc majaca czesc tylna i czolowa oraz glówke szczoteczki majaca czesc tylnia i czesc czolowa do której jest zamocowana wiazka szczeciny do czyszczenia, zas pomiedzy reko- jescia i glówka szczoteczki jest umieszczony wskaznik sily czyszczenia w postaci konstruk- cji dwubelkowej zawierajacej belke czolowa, która jest polaczona pierwszym koncem z czescia czolowa rekojesci szczoteczki i drugim koncem z czescia czolowa glówki szczoteczki oraz belke tylna polaczona pierwszym koncem z czescia tylna rekojesci szczoteczki i drugim koncem z czescia czolowa glówki szczoteczki, znamienna tym, ze belka tylna (15, 75, 85, 95, 105, 115, 125) konstrukcji dwubelkowej (10, 70, 80, 90, 100, 110, 120) ma mniejszy przekrój niz jej belka czolowa (14, 74, 84, 9 4 , 104, 114, 124) i ma ksztalt luku wypuklego do tylu. Fig 1 (54) Szczoteczka do zebów PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest szczoteczka do zębów.

Znane są szczoteczki do zębów mające sprężystą szyjkę, umieszczoną pomiędzy zawierającą szczecinę główką szczoteczki i rękojeścią.

Ujawniona w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 759 490 szczoteczka do zębów, ma pomiędzy sztywną główką i rękojeścią zamocowaną część z elastycznie sprężystego materiału stanowiącą szyjkę szczoteczki, która umożliwia zginanie główki szczoteczki względem rękojeści, podczas mycia zębów. Ugięcie główki szczoteczki ma na celu zmniejszenie niebezpieczeństwa uszkodzenia zębów i dziąseł. Sprężysty materiał, z którego jest wykonana szyjka jest dodatkowo wzmocniony drugim sprężystym materiałem w postaci płaskiego, okrągłego drutu ze stali sprężynowej, przy czym drut ten jest oprawiony w pierwszy materiał.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 1471 626 ujawnia szczoteczkę do zębów na której główce, po stronie zamocowania wiązki szczeciny są umieszczone dwie płaskie sprężyny, które wpółpracują z ukształtowanym w tej części występem, utrzymującym ją w pozycji równoległej lub pod kątem względem rękojeści szczoteczki.

170 482

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 520 526 ujawnia szczoteczkę do zębów, której główka i rękojeść są połączone za pomocą elastycznej części w postaci pocienionego korpusu szczoteczki. Zmniejszenie przekroju poprzecznego w korpusie szczoteczki umożliwia wyginanie główki szczoteczki względem jej rękojeści. W wyżej wymienionym opisie ujawniono również szczoteczkę mającą w części łączącej główkę z rękojeścią poziome wydrążenie, stanowiące sprężyste połączenie belkowe zawierające segment tylny i czołowy. Ta konstrukcja belkowa pozwala na uginanie się główki szczoteczki względem jej rękojeści.

W tej znanej ze stanu techniki szczoteczce dla zmniejszenia sztywności szyjki usunięto z niej część materiału, lub zastąpiono mniej sztywnym materiałem. W celu skutecznego czyszczenia zębów użytkownik musi wywierać pewien nacisk na główkę. Dla uniknięcia uszkodzenia zębów i dziąseł użytkownik musi naciskać silniej rękojeść, lecz nie ma żadnego sygnału, że użył nadmiernej siły, która w rezultacie może spowodować uszkodzenie dziąseł i zębów jak i złamanie szczoteczki.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 476 604 ujawniono zastosowanie w szczoteczce do zębów dodatkowego urządzenia reagującego na nacisk, które sygnalizuje przyłożenie określonej siły do rękojeści szczoteczki. Chociaż urządzenie sygnalizuje użycie określonej siły, stanowi ono skomplikowane rozwiązanie i wymaga zastosowania baterii elektrycznej, żarówki i obwodu elektrycznego.

Szczoteczka do zębów według wynalazku, zawiera rękojeść mającą część tylną i część czołową oraz główkę, na której znajduje się wiązka szczeciny zamocowana w części czołowej główki szczoteczki. Pomiędzy główką szczoteczki i jej rękojeścią jest umieszczony wskaźnik siły czyszczenia w postaci konstrukcji dwubelkowej, z której czołowa belka jest połączona jednym końcem z częścią czołową rękojeści szczoteczki i drugim końcem z częścią główki szczoteczki. Tylna belka konstrukcji dwubelkowej jest połączona jednym końcem z częścią tylną rękojeści szczoteczki i drugim końcem z częścią czołową główki szczoteczki.

Szczoteczka do zębów według wynalazku, charakteryzuje się tym, ze belka tylna konstrukcji dwubelkowej ma mniejszy przekrój niż jej belka czołowa i ma kształt łuku wypukłego do tyłu.

Korzystnie główna płaszczyzna belki tylnej jest pochylona względem głównej płaszczyzny belki czołowej zbieżnie od jej pierwszego końca do drugiego końca.

Korzystnie belka tylna ma punkt o zmniejszonej sztywności, usytuowany pomiędzy pierwszym i drugim jej końcem, w którym przekrój poprzeczny belki jest najmniejszy.

Korzystnie belka tylna ma przekrój poprzeczny zmniejszający się od jej pierwszego końca do punktu o zmniejszonej sztywności.

Korzystnie grubość belki tylnej w punkcie o zmniejszonej sztywności zmniejsza się skokowo.

Korzystnie punkt o zmniejszonej sztywności belki tylnej stanowi przegub.

Korzystnie belka czołowa posiada jednakowy przekrój poprzeczny na całej swojej długości.

Korzystnie belka czołowa ma punkt usytuowany pomiędzy jej pierwszym i drugim końcem, w którym przekrój poprzeczny belki czołowej jest najmniejszy i stanowi obszar o zmniejszonej sztywności.

Korzystnie punkt o zmniejszonej sztywności belki czołowej stanowi przegub.

Konstrukcja dwubelkowa szczoteczki według wynalazku zapewnia wizualny i dotykalny sygnał dla użytkownika, że może nastąpić przekroczenie wielkości przyłożonej do niej siły. Zastosowanie zmiennego przekroju poprzecznego wzdłuż osi wzdłużnych belek czołowej i tylnej kontrukcji dwubelkowej zapewnia zmienną sztywność tej konstrukcji, przy czym w punkcie o najmniejszym przekroju poprzecznym następuje ugięcie jednej z belek konstrukcji dwubelkowej, a to stanowi właśnie sygnał dla użytkownika, że może nastąpić przekroczenie przyłożonej siły nacisku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - 3 przedstawiają szczoteczkę do zębów w widoku z boku w różnych stadiach odchylenia główki szczoteczki, fig. 1A, 2A i 3A przedstawiają fragment szczoteczki do zębów w powiększeniu i w widoku z boku, fig. 4 i 5 przedstawiają znaną ze stanu techniki szczoteczkę do zębów, w widoku z boku, w stanie spoczynku i w stanie wygiętym, fig. 6 jest wykresem przedstawiającym krzywe uzyskane na podstawie badań zależności odchylenia wskaźników przyłożenia siły dla szczoteczki według wynalazku i znanej szczoteczki oraz ich komputerowych modeli, w zależności od wartości przyłożonej siły, fig. 7 przedstawia fragment szczoteczki do zębów, według kolejnego przykładu

170 482 wykonania, fig. 8 - widok z boku fragmentu szczoteczki do zębów według następnego przykładu wykonania wynalazku, fig. 8A przedstawia w powiększeniu fragment szczoteczki oznaczony kółkiem na fig. 8, fig. 9 - 12 - inne przykłady wykonania szczoteczki według wynalazku w widoku z boku.

Przedstawiona na fig. 1 szczoteczka 1 do zębów zawiera rękojeść 2 z częścią czołową 3 i częścią tylną 4, która jest połączona z główką 5 szczoteczki, mającą część czołową 6 i część tylną 7, przy czym do części czołowej 6 główki 5 przymocowane są wiązki szczeciny 13. Pomiędzy rękojeścią 2 szczoteczki 1 i główką 5 jest umieszczona konstrukcja sprężysta stanowiąca konstrukję dwubelkową 10.

Konstrukcja dwubelkowa 10 zawiera belkę czołową 14 i belkę tylną 15. Belka czołowa 14 jest usytuowana pomiędzy częścią czołową 3 rękojeści 2 i częścią czołową 6 główki 5 szczoteczki. Belka tylna 15 jest umieszczona pomiędzy częścią tylną 4 rękojeści 2 i częścią tylną 7 główki 5 szczoteczki i jest z nimi sztywno połączona.

Główna płaszczyzna belki tylnej 15 jest pochylona względem płaszczyzny belki czołowej 14 w kierunku od części tylnej 4 rękojeści 2 do główki 5 szczoteczki pod kątem er. Podczas używania szczoteczki 1 siła oddziaływania ręki jest przyłożona do rękojeści 2 szczoteczki 1, zaś wiązki szczeciny 13 dotykają do powierzchni zębów i dziąseł użytkownika. Gdy do części tylnej 4 rękojeści 2 szczoteczki 1 przyłożona jest początkowa siła H, przedstawiona za pomocą grubej strzałki na fig. 1, na wiązki szczeciny 13 poprzez zęby i dziąsła działa siła F skierowana przeciwnie, przedstawiona za pomocą grubej strzałki. Siła F przyłożona do rękojeści 2 szczoteczki 1 jest przenoszona do główki 5 szczoteczki 1 poprzez sprężystą konstrukcję dwubelkową 10.

Na fig. 1A przedstawiono powiększony fragment szczoteczki 1 z fig. 1, obejmujący konstrukcję dwubelkową 10. Podczas przenoszenia siły H z rękojeści 2 szczoteczki 1 na główkę 5 szczoteczki 1,belka czołowa 14 jest rozciągana jak to przedstawiono za pomocą strzałek T. Belka tylna 15jestw tym czasie poddawana ściskaniu zgodnie z kierunkiem strzałek C.

Podczas ściskania belka tylna 15 zachowuje się jak wypukły do góry łuk.

Pochylenie płaszczyzny belki tylnej 15 względem belki czołowej 14 pod kątem a zapewnia pionową siłę składową, usztywniającą konstrukcję dwubelkową 10. Belka tylna 15 ma zmniejszającą się grubość od punktu J, stanowiącego punkt połączenia belki tylnej 15 z częścią tylną 4 rękojeści 2 szczoteczki 1, w kierunku punktu K i od punktu L, stanowiącego punkt połączenia belki tylnej 15 z częścią tylną 7 główki 5 szczoteczki w kierunku punktu K. Punkt K stanowi punkt o osłabionej wytrzymałości.

Figura 2 przedstawia szczoteczkę 1 do zębów, do której rękojeści 2, w części tylnej 4, jest przyłożona zwiększona siła H'. Reakcją na siłę H'jest przeciwnie skierowana siła F' przyłożona do główki 5 za pośrednictwem wiązek szczeciny 13.

Na fig. 2a przedstawiono powiększony fragment szczoteczki 1 z fig. 2 obejmujący konstrukcję dwubelkową 10. Podczas przenoszenia siły H' z rękojeści 2 szczoteczki 1 na główkę 5 szczoteczki, belka czołowa 14 jest rozwiązana w kierunku oznaczonym za pomocą strzałek T', zaś tylna belka 15 jest poddawana ściskaniu zgodnie z kierunkiem strzałek C'. Belka tylna 15 ma zmniejszającą się grubość od punktu J i punktu L w kierunku punktu K, jak to opisano powyżej odnośnie do rysunku fig. la.

Powiększona wartość siły H' przenoszona jest przez konstrukcję dwubelkową 10, przy czym w belce czołowej 14 powstają zwiększone naprężenia rozciągające, a w belce tylnej 15 zwiększone naprężenia ściskające. Zwiększone naprężenia ściskające w belce tylnej 15 odkształcają ją sprężyście, co skutecznie ogranicza przemieszczanie główki 5 szczoteczki 1 w kierunku działania siły reakcji F'. Punkt L jest przemieszczany względem punktu K na belce tylnej 15 tak, że naprężenia ściskające w belce tylnej 15 rozkładają się liniowo, jak pokazano za pomocą zespołu strzałek C'. Sprężyste odkształcenie belki tylnej 15 powoduje zginanie belki czołowej 14 w ograniczonym zakresie, w kierunku ruchu wskazówek zegara względem rękojeści 2 szczoteczki 1.

Figura 3 przedstawia szczoteczkę 1 do zębów, do której części tylnej 4 rękojeści 1, jest przyłożona powiększona siła oznaczona za pomocą strzałek H. Sile H przeciwdziała siła reakcji F, przyłożonej do wiązki szczeciny 13 główki 5 szczoteczki 1 i oznaczona za pomocą strzałki.

170 482

Figura 3A jest powiększonym przekrojem szczoteczki 1 do zębów z fig. 3. Przemieszczenie główki 5 szczoteczki 1 względem rękojeści 2 szczoteczki 1 przy naprężeniach rozciągających T w belce czołowej 14 i ściskających C w belce tylnej 15 rozłożonych osiowo pozwala sprężyście odkształcać się i wyginać belce tylnej 15, powodując jej odwrócenie w łuk wypukły do dołu, jak to przedstawiono na fig. 3 i 3A. To ukształtowanie powoduje, że konstrukcja dwubelkowa 10 nie jest zdolna do przenoszenia siły co powoduje jednocześnie dalsze przemieszczenie główki 5 szczoteczki 1 względem rękojeści 2 szczoteczki 1. Przypadek ten jest często określany jako zjawisko przekroczenia środka. Jest ono zauważane zarówno wizualnie, jak i dotykowo przez użytkownika szczoteczki 1 do zębów. Użytkownik w ten sposób jest powiadamiany, że wywierany nacisk na szczoteczkę 1 jest zbyt duży.

Dla lepszego zrozumienia istoty wynalazku przedstawiono na fig. 4 i 5 działanie szczoteczki 1 do zębów ze sprężystą szyjką znanej ze stanu techniki. Fig. 4 przedstawia widok z boku znanej szczoteczki do zębów 41. Szczoteczka do zębów 41 zawiera rękojeść 42, główkę 43 z zamocowanymi wiązkami szczeciny 44 oraz ukształtowane wydrążenie 45 pomiędzy sprężystymi częściami 46 i 47 w obszarze szyjki. Jak to przedstawiono na fig. 5 do rękojeści szczoteczki 41 do zębów przyłożono siłę U, której działaniu przeciwdziała siła reakcji V przyłożona do wiązki szczeciny 44 główki 43 szczoteczki 41. W przeciwieństwie do konstrukcji dwubelkowej 10, według niniejszego wynalazku, płaskie ukształtowanie poziomych, elastycznych członów z dotychczasowego stanu techniki pozwala na nagłe ugięcie wypukłe w dół znajdującej się najwyżej elastycznej części 46. Na fig. 5 środek elastycznej części 46 styka się ze środkiem elastycznej części 47. Przejście od stanu spoczynku szczoteczki 41 do zębów z dotychczasowego stanu techniki przedstawionego na fig. 4 do stanu z obciążeniem siłą U tej samej szczoteczki 41 do zębów przedstawiono na fig. 5. Użytkownik nie odbiera żadnego sygnału, że została przekroczona określona siła.

Figura 6 jest wykresem zależności siły od odchylenia, zawierającym trzy krzywe: jedną dla przykładu wykonania szczoteczki do zębów, z wygiętą łukowo konstrukcją dwubelkową, według niniejszego wynalazku przedstawionego na fig. 1 - 3A: Przeprowadzono badania metodą elementów skończonych dla modelu szczoteczki znanej ze stanu techniki zawierającej sprężystą szyjką oraz dla szczoteczki według wynalazku (fig. 4 i 5). Badaniom poddano szczoteczkę z materiału polimerowego, korzystnie homopolimeru polipropylenowego o module sprężystości przy zginaniu 1447,908 Kpa. (krzywa 500). Konstrukcja dwubelkowa 10 ma długość 2,844 cm, zaś kąt nachylenia a (fig. 1) płaszczyzny belki tylnej 15 do belki czołowej 14 wynosi 5°. Belka czołowa 14 ma grubość 0,152cm, zaś grubość belki tylnej 15 w punkcie J wynosi 0,254cm, w punkcie L 0,152 cm, zaś w punkcie K 0,088 cm. Średnia szerokość belki tylnej 15 wynosi 0,635 cm, a średnia szerokość belki czołowej 0,965 cm. W wyniku zastosowania znanej metody analizy reakcji materiałów i konstrukcji pod wpływem przyłożenia siły uzyskano dane, które po naniesieniu na wykres dały krzywą oznaczoną 600 na fig. 6 dla komputerowego modelu szczoteczki według wynalazku i 700 dla szczoteczki znanej. Krzywe te przedstawiają wykres zależności pomiędzy wartością przyłożonej siły a wartością odchylenia.

Wymiary szczoteczki do zębów ze sprężystą szyjką (z dotychczasowego stanu techniki) użyte w metodzie elementów skończonych były następujące: długość - 2,844 cm, wysokość - 0,152 cm, szerokość - 0,965 cm kształtowego wybrania 45 i 0,152 cm grubość sprężystych elementów 46 i 47. Jako cecha materiałowa został użyty moduł sprężystości przy zginaniu homopolimeru polipropylenowego ogólnego stosowania wynoszący 1447,80 Kpa.

Na pionowej osi wykresu (fig. 6) oznaczono wartość siły, w niutonach, przyłożonej do środka czołowej powierzchni szczoteczki, zaś na osi poziomej wartość przemieszczenia środka czołowej powierzchni szczoteczki w cm, odpowiadający reakcji na przyłożoną siłę, mierzonej od położenia spoczynkowego każdej główki szczoteczki. Punkt 0 jest punktem wyjściowym dla początkowej siły przyłożonej.

Zbliżone przebiegi krzywych 500 i 600, odpowiednio, dla modelu szczoteczki według wynalazku i modelu komputerowego szczoteczki według wynalazku świadczą o tym, że model komputerowy można uznać na bliski rzeczywistemu, a na podstawie danych empirycznych uzyskanych dla tego modelu można przewidzieć reakcję na przyłożoną się z możliwym do przejścia poziomem dokładności.

170 482

Biorąc pod uwagę krzywą 500 dla modelu szczoteczki według wynalazku (fig. 6) stwierdzono, że usztywnione łukowe ukształtowanie belki tylnej 15 konstrukcji dwubelkowej 10 według niniejszego wynalazku, pozwala na przemieszczenie główki 5 wynoszące tylko 0,508 cm względem rękojeści 2 przy sile od 0 (punkt 0 na fig. 6) do około 9,8 N (punkt A na fig. 6).

Punkt B na krzywej 500 obrazuje siłę, która odkształca sprężyście belkę tylną 15 szczoteczki 1 do zębów do kształtu, w którym siły ściskające w belce tylnej 15 są usytuowane wzdłuż linii, jak to przedstawiono na fig. 2A. Przyłożenie dodatkowej siły o wartości przekraczającej poziom wskazany jako punkt B na krzywej 500 powoduje sprężyste wygięcie belki tylnej 15 w łuk wklęsły od góry, wywołujące znaczne obniżenie zdolności przenoszenia siły przez konstrukcję dwubelkową 10, któremu towarzyszy znaczne przemieszczenie główki 5 względem rękojeści 2. Nagła zmiana zdolności przenoszenia siły umożliwia konstrukcji dwubelkowej 10, według wynalazku, dotykowe i wizualne sygnalizowanie użytkownikowi, że przekroczona została z góry określona siła.

Chociaż nie stanowi to absolutnego wymagania niniejszego wynalazku, obszar kształtowanej obniżonej wytrzymałości w punkcie K w belce tylnej 15, jak to przedstawiono na fig. 1, zwiększa sprężyste wygięcie sygnalizując użytkownikowi, że z góry określona siła graniczna została przekroczona.

Punkt C na krzywej 500 odpowiada szczoteczce 1 do zębów przedstawionej na fig. 3, gdzie belka tylna 15 jest odwrócona i tworzy łuk wypukły do dołu. Punkt D na krzywej 500 stanowi punkt, w którym wewnętrzna powierzchnia belki tylnej 15 styka się z wewnętrzną powierzchnią belki czołowej 14. Poza punktem D, na krzywej 500, przenoszenie siły przez konstrukcję dwubelkową zwiększa się, lecz nadmierne odchylenie główki 5 szczoteczki 1 względem rękojeści 2 ustawia rękojeść 2 w niewygodnej dla użytkownika pozycji. Użytkownik, zamiast kontynuować czyszczenie za pomocą konstrukcji dwubelkowej 10 w stanie wygiętym, zmniejszy przyłożoną siłę tak, że belka tylna 15 sprężyście powróci do położenia z wypukłością do góry, jak to przedstawiono na fig. 1.

Krzywa 700 z fig. 6 ilustruje wyniki dla modelu komputerowego szczoteczki 41 ze stanu techniki przedstawione na fig. 4 i 5. Punkt 0 na wykresie z fig. 6 jest punktem wyjściowym i odpowiada początkowo przyłożonej sile. Punkt D' na krzywej 700 odpowiada stanowi szczoteczki 41 do zębów z dotychczasowego stanu techniki przedstawionej na fig. 5, której wewnętrzna powierzchnia elastycznej belki 46 styka się z wewnętrzną powierzchnią elastycznej belki 47.

Porównując krzywą 700 z krzywymi 500 i 600 na wykresie z fig. 6, można zauważyć, że poziome elastyczne części 46 i 47 szczoteczki z elastyczną szyjką 41 znaną z dotychczasowego stanu techniki nie zapewniają wyraźnego sprężystego wypukłego wygięciem łuku, który występuje w przypadku zastosowania konstrukcji dwubelkowej 10 według niniejszego wynalazku.

Jak to przedstawiono na fig. 6, szczoteczka do zębów z elastyczną szyjką taka jak szczoteczka 41, znana z dotychczasowego stanu techniki, wymaga znacznego odchylenia główki 43 szczoteczki względem rękojeści 42 po to, żeby doprowadzić do styku szczeciny 44 z zębami użytkownika. Dlatego szczoteczki 41 znane z dotychczasowego stanu techniki są używane w stanie odchylonym podczas czyszczenia. Użytkownik szczoteczki 41 do zębów z elastyczną szyjką musi kompensować to stosunkowo duże odchylenie główki szczoteczki 41 przez obrócenie rękojeści 42 pod kątem względem główki 43 szczoteczki 41 podczas czyszczenia.

Ponieważ dostęp do jamy ustnej jest ograniczony, odchylona pozycja główki szczoteczek, znanych z dotychczasowego stanu techniki, z elastyczną szyjką względem rękojeści 42 wymaga dodatkowego rozciągania ust dla utrzymania styku szczeciny z powierzchniami zębów i dziąseł. Ponadto, za każdym razem, gdy szczecina szczoteczek do zębów z elastyczną szyjką traci kontakt z powierzchnią zębów tak, jak przy końcu pionowego ruchu czyszczącego, główka 43 szczoteczki 41 powraca sprężyście do swojej pozycji spoczynkowej. Użytkownik musi ponownie ustalić wymaganą siłę i jej wymagane odchylenie dla następnego ruchu czyszczącego, zaś nagromadzona energia sprężysta elastycznej szyjki posiada wystarczającą energię potencjalną, do spowodowania uszkodzenia tkanki, gdy główka szczoteczki odbija do swojej pozycji spoczynkowej.

Figury 7 do 12 przedstawiają dalsze przykłady wykonania szczoteczek do zębów według niniejszego wynalazku.

170 482

Figura 7 jest widokiem z boku szczoteczki do zębów 71 według niniejszego wynalazku, mającej konstrukcję dwubelkową 70. Konstrukcja dwubelkowa 70 zawiera belkę tylną 75 i belkę czołową 74. Płaszczyzna belki tylnej 75 jest równoległa do płaszczyzny belki czołowej 74. Belka tylna 75 ma zwężający się przekrój od punktów P i R do Q i ma kształt luku. Ukształtowanie łukowe belki tylnej 75 w stanie spoczynku pozwala belce tylnej 75 zachowywać się tak, jak łuk wypukły do góry, gdy poddana jest początkowemu naprężeniu ściskającemu. Zwiększenie wartości siły przekraczającej określony z góry poziom przez konstrukcję dwubelkową 70 spowoduje, że belka tylna 75 ulegnie sprężystemu ugięciu i przekształci się w łuk wypukły do dołu.

Równoległe ustawienie płaszczyzn belki tylnej 75 i belki czołowej 74 z fig. 7 nie zapewnia ani takiej samej składowej siły pionowej, ani takiego samego stopnia sztywności, jaki zapewnia konstrukcja dwubelkowa 10 ujawniona na fig. 1 - 3A. W rezultacie konstrukcja dwubelkowa 70 posiada zmniejszoną stałą sprężystości lub mniejszą sztywność konstrukcji, niż konstrukcja dwubelkowa 10 przedstawiona na fig. 1.

Ukształtowanie z wypukłością do góry belki tylnej 75 zapewnia tego samego typu sprężyste odkształcenie i wygięcie, jak i belki tylnej 15, gdy przekraczana jest z góry ustalona siła, powodując w ten sposób jej przejście od stanu z łukiem wypukłym do góry do stanu z łukiem wypukłym do dołu (podobnej do pokazanej na fig. 3 i 3A). To odwrócenie łuku zapewnia wizualny i dotykowy sygnał dla użytkownika, że została przekroczona konkretna, z góry ustalona siła, na wywieranie której została zaprojektowana szczoteczka.

Figura 8 przedstawia widok z boku innego przykładu wykonania szczoteczki 81 do zębów, według niniejszego wynalazku, w której konstrukcja dwubelkowa 80 ma belkę czołową 84 i belkę tylną 85. Belka tylna 85 zawiera przegub 86.

Figura 8A przedstawia w powiększeniu szczegół przegubu 86 w belce tylnej 85. Przegub 86 może być uformowany jako jedna część z materiału polimerowego takiego, jak polipropylen. Usytuowanie przegubu 86 na górnej powierzchni belki tylnej 85 umożliwia mu skoncentrowanie przyłożonego obciążenia ściskającego wzdłuż górnej powierzchni belki tylnej 85 tak, że w pozycji spoczynkowej belka tylna 85 zachowuje się jak łuk wypukły do góry, gdy jest poddana działaniu przyłożonych początkowo sił ściskających.

Podczas używania szczoteczki jest przykładana siła do rękojeści szczoteczki 82, doprowadzająca wiązki szczeciny 83 do styku z zębami i dziąsłami użytkownika. Konstrukcja dwubelkowa 80 przenosi przyłożoną siłę do rękojeści 82 do główki 87 szczoteczki. Przy pewnej, z góry określonej sile, uzależnionej od użytego materiału, kształtu geometrycznego konstrukcji dwubelkowej (zwłaszcza belki tylnej 85) oraz ugięcia sprężystego, belka tylna 85 wygina się sprężyście i przechodzi w stan z łukiem o wypukłości do dołu. Stosunkowo mały przekrój poprzeczny przegubu 86 stawia mały opór na zginanie. Odpowiednio, brak oporu przeciw zginaniu, umożliwia dość szybkie sprężyste odkształcenie i wyginanie belki tylnej, dający użytkownikowi bardzo dotykowy i wizualny sygnał, że została przekroczona siła.

Figura 9 przedstawia kolejny przykład wykonania szczoteczki do zębów 91 według niniejszego wynalazku. Konstrukcja dwubelkowa 90 zawiera belkę czołową 94 i belkę tylną 95. Belka tylna jest podzielona na segmenty 98 i 99, przy czym segment 99 ma grubość zmieniającą się schodkowo od punktu S. Uskok grubości uformowany w punkcie S umożliwia segmentowi belki 99, o mniejszej grubości, koncentrowanie przyłożonego naprężenia ściskającego na górnej powierzchni segmentu belki 98 o większej grubości tak, że w położeniu spoczynkowym belka tylna 95, zachowuje się jak łuk wypukły do góry.

Podczas używania do rękojeści 92 szczoteczki jest przyłożona siła ręki, doprowadzająca wiązki szczeciny 93 do styku z zębami i dziąsłami użytkownika. Konstrukcja dwubelkowa 90 przenosi siłę od rękojeści 92 do główki szczoteczki.

W wyniku reakcji na siły ściskające przyłożone do belki tylnej 95 największe, początkowe sprężyste odkształcenie belki tylnej 95 występuje w segmencie 99, gdyż ma on najmniejszy przekrój poprzeczny.

Odkształcenie segmentu 99 umożliwia sprężyste ugięcie belki tylnej 95, gdy jest przekroczona pewna z góry określona siła, na którą została zaprojektowana szczoteczka, powodując w ten sposób przejście belki tylnej do stanu z łukiem wypukłym do dołu. Sprężyste wygięcie i odwrócenie belki tylnej 95 dostarcza użytkownikowi wyraźnego sygnału, że została przekroczona z góry określona siła.

170 482

Figura 10 przedstawia jeszcze inny przykład wykonania szczoteczki 101 według niniejszego wynalazku, w widoku z- boku. Konstrukcja dwubelkowa 100 zawiera belkę czołową 104 i belkę tylną 105. Belka tylna 105 ma najmniejszy przekrój poprzeczny w pobliżu jej środka i jest ukształtowana jako łuk wypukły do góry. Belka czołowa 104 zwęża się od punktów X i Z do punktu Y tworząc łuk wypukły do dołu. Punkt Y jest punktem osłabionej wytrzymałości ze względu na najmniejszy przekrój w tym punkcie. Podczas czyszczenia początkowe przenoszenie siły przez konstrukcję dwubelkową 100 powoduje, że belka tylna 105 zachowuje się jak łuk wypukły do góry. Zmniejszony przekrój belki czołowej 104 w punkcie Y koncentruje zginanie belki czołowej 104 w punkcie Y, gdy główka szczoteczki 107 jest odchylona względem rękojeści 102 szczoteczki. Mimo to, podobnie jak w opisanych tu wcześniej przykładach wykonania szczoteczek, belka czołowa 104 poddana jest działaniu naprężenia rozciągającego podczas czyszczenia. Stosowanie do tego raczej zgina się ona niż ulega wyboczeniu, gdy koncentracja dwubelkowa 100 przenosi siłę pomiędzy rękojeścią 102 szczoteczki i główką 107 szczoteczki.

Figura 11 przedstawia inny przykład wykonania szczoteczki 111 według niniejszego wynalazku, w której konstrukcja dwubelkowa 110 zawiera belkę czołową 114 i belkę tylną 115. Zarówno belka tylna, jak i belka czołowa 114 w położeniu spoczynkowym mają kształt łuków wypukłych do góry. Konstrukcja dwubelkowa 110 z łukiem wypukłym do góry przechyla płaszczyznę główki 117 szczoteczki lekko do dołu względem płaszczyzny rękojeści 112 szczoteczki. Mimo to szczoteczka do zębów 111 działa w sposób podobny do uprzednio opisanych przykładów wykonania.

Jak to przedstawiono na fig. 12 szczoteczka 121 według kolejnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, ma konstrukcję dwubelkową 120 zawierającą belkę czołową 124 i belkę tylną 125. Belka czołowa 124 jest ułożona pomiędzy częścią czołową 133 rękojeści 122, z którą jest połączona przegubem 131 i czołową częścią 136 główki 127 szczoteczki, z którą jest połączona sztywno. Belka tylna 125 jest ułożona pomiędzy tylną częścią 134 rękojeści 122 i tylną częścią 137 główki 127 szczoteczki, z którymi połączona jest sztywno.

Podczas użytkowania do rękojeści 122 szczoteczki 121 przyłożona jest siła doprowadzająca wiązki szczeciny 123 do styku z zębami i dziąsłami użytkownika. Konstrukcja dwubelkowa 120 przenosi przyłożoną siłę od rękojeści 122 do główki 127 szczoteczki. Belka czołowa 124 podlega działaniu siły rozciągającej i obraca się wokół punktu stanowiącego punkt o osłabionej wytrzymałości usytuowanego w przegubie 131, gdy belka tylna 125 odkształca się sprężyście w reakcji na siłę przyłożoną do rękojeści 122 i podlega przeciwdziałaniu siły reakcji przyłożonej do wiązek szczeciny 123. Przegub 131 określa punkt obrotu główki 127 szczoteczki względem rękojeści 122 szczoteczki. Przy pewnej z góry określonej sile, na przesnoszenie której do zębów i dziąseł użytkownika zaprojektowana jest szczoteczka, belka tylna 125 ulega wyboczeniu sprężystemu i przechodzi do stanu z łukiem wypukłym do dołu, dając tym samym użytkownikowi wizualny i optyczny sygnał, ze przekroczona została z góry określona siła.

Fig. 2A

Sita (N )

Fig. 6

Fig. 7

Fig.9

Fig.12 '123

170 482

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Szczoteczka do zębów, zawierająca rękojeść mającą część tylną i czołową oraz główkę szczoteczki mającą część tylnią i część czołową do której jest zamocowana wiązka szczeciny do czyszczenia, zaś pomiędzy rękojeścią i główką szczoteczki jest umieszczony wskaźnik siły czyszczenia w postaci konstrukcji dwubelkowej zawierającej belkę czołową, która jest połączona pierwszym końcem z częścią czołową rękojeści szczoteczki i drugim końcem z częścią czołową główki szczoteczki oraz belkę tylną połączoną pierwszym końcem z częścią tylną rękojeści szczoteczki i drugim końcem z częścią czołową główki szczoteczki, znamienna tym, że belka tylna (15, 75, 85, 95, 105, 115,125) konstrukcji dwubelkowej (10,70,80,90,100,110,120) ma mniejszy przekrój nizjej belka czołowa (14, 74, 84, 94,104,114,124) i ma kształt łuku wypukłego do tyłu.
2. Szczoteczka według zastrz. 1, znamienna tym, że główna płaszczyzna belki tylnej (15,85,95, 105, 115) jest pochylona względem głównej płaszczyzny belki czołowej (14, 84, 94, 104, 114) zbieżnie od jej pierwszego końca do drugiego końca.
3. Szczoteczka według zastrz. 1, albo 2, znamienna tym, że belka tylna (15,75,85,95) ma punkt (K, Q, 86, S) o zmniejszonej sztywności, usytuowany pomiędzy pierwszym i drugim jej końcem, w którym przekrój poprzeczny belki jest najmniejszy.
4. Szczoteczka według zastrz. 3, znamienna tym, że belka tylna (15, 75, 85, 95) ma przekrój poprzeczny zmniejszający się od jej pierwszego końca do punktu (K, Q, 86, S) o zmniejszonej sztywności.
5. Szczoteczka według zastrz. 4, znamienna tym, że grubość belki tylnej (95) w punkcie (S) o zmniejszonej sztywności zmniejsza się skokowo.
6. Szczoteczka według zastrz. 4, znamienna tym, że punkt (86) o zmniejszonej sztywności belki tylnej (85) stanowi przegub.
7. Szczoteczka według zastrz. 1, albo 2, znamienna tym, że belka czołowa (14, 74, 84, 94) posiada jednakowy przekrój poprzeczny na całej swojej długości.
8. Szczoteczka według zastrz. 1, albo 2, znamienna tym, że belka czołowa (104,124) ma punkt (Y, 131) usytuowany pomiędzy jej pierwszym i drugim końcem, w którym przekrój poprzeczny belki czołowej (104,124) jest najmniejszy i stanowi obszar o zmniejszonej sztywności.
9. Szczoteczka według zastrz. 8, znamienna tym, że punkt (131) o zmniejszonej sztywności belki czołowej (124) stanowi przegub.