專利名稱：電動牙刷的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動牙刷，其包括可圍繞傳動軸線旋轉式驅動傳動軸的電動機、具有設置了刷毛的自由外端的刷柄、可根據轉換特性將傳動軸的旋轉運動轉換成刷柄圍繞著刷柄軸線的往復式旋轉運動的轉換裝置，以及樞軸轉動裝置，其通過作用在刷毛上的力來使至少部分刷柄圍繞樞軸線從空檔樞軸轉動位置克服促動裝置的作用而樞軸轉動到非空檔位置，該樞軸線垂直于傳動軸的縱向方向而延伸。
電動牙刷的刷頭可能會損害牙齦或令人感到疼痛，在牙齦受到刺激的情況下更是如此。當刷毛和牙齦之間的接觸力太大時，這種損害或疼痛就會發生。通過施加對使用者的牙齦無害的作用力，就可獲得更佳的口腔衛生。因此，已經研制出了幾種帶有若干類型受力控制的電動牙刷。
從美國專利5406664中已知了一種如序言所述的牙刷，其考慮了上述的問題，并設有一些類型的受力控制裝置。實際上，在這一專利文獻中介紹了幾種電動牙刷，它們的共同點在于，各電動牙刷的刷毛均相對于垂直于刷柄而延伸的軸線呈彈性地傾斜一段偏轉距離，刷柄在刷毛和轉換機構之間延伸，轉換機構用于將電動機的旋轉轉換成帶有刷毛的刷柄的往復旋轉。為了達到此目的，刷柄可包含有彎曲部分，其例如使用刷柄的局部切開部分、將刷柄的兩個縱向部分互連的彈性帶，或者在刷柄內設置螺旋彈簧。或者，可將刷柄分成兩個縱向的刷柄部分，其中一個攜帶有刷毛的部分可圍繞樞軸線樞軸轉動，該樞軸線垂直于刷柄的縱向方向而延伸。這兩個縱向牙刷部分通過螺旋彈簧互連。因使用者將牙刷壓靠在其牙齒上的作用力而導致傾斜距離的大小發生變化，從而可改變刷毛的往復運動的行程。上述美國專利所介紹的電動牙刷的缺點在于，刷柄上的攜帶有刷毛的一部分必須裝有能產生彈性傾斜的特殊裝置。這些特殊裝置使得攜帶有刷毛的這一部分成本更高，應當注意的是，這一部分是必須定期更換的(例如每兩個或三個月更換一次)，這至少對消費者來說是一個非常重大的缺點。另外，在使用者在往復行程中調整差異之前，必須通過刷毛來產生很大的傾斜行程。
歐洲專利申請481553是有關電動牙刷的另一專利，其旨在防止牙刷在牙齒上施加過大的壓力。為了達到這一目的，這種牙刷具備能發出可聽到的聲音的特征，在刷牙期間當超過了一定的接觸壓力時就會發出這種聲音。電動單元克服彈簧元件的操作而旋轉。警告聲音實際上是通過安裝在傳動軸上的正齒輪與片簧相接觸而引起的，該傳動軸在驅動單元的背面延伸。牙刷的外殼可用作共鳴器。這種牙刷的缺點是許多用戶不喜歡聽到這種聲音，如果他人還在睡覺時尤其如此。另外，正齒輪和片簧之間的相互作用會引起作用在機械裝置上的附加的機械作用力。
本發明的目的是提供一種如序言所述的牙刷，其可有效防止電動牙刷的使用者用力過大，并且沒有上述現有技術牙刷的缺點。本發明還旨在提供一種具有觸覺反饋的牙刷，在幫助使用者適應操縱牙刷的方面，其已經被證明比無觸覺反饋更有效。
為了實現這些目的，至少部分刷柄圍繞樞軸線到非空檔位置的樞軸轉動將導致轉換特性產生變化。這意味著傳動軸的旋轉運動轉換成刷柄的往復旋轉運動的方式直接受到刷柄圍繞該樞軸線樞軸轉動的影響，如果在刷毛和牙齒之間施加了過大的接觸壓力，就會發生這種情況。使用者可在觸覺上檢測到這種影響，使用者可通過降低接觸壓力來改變操縱電動牙刷的方式，從而使刷柄返回到其空檔樞軸轉動位置。
當轉換裝置包括從刷柄中大致徑向地伸出的臂件和可圍繞偏心軸線旋轉的偏心件時，可以得到一個非常有效的實施例，其中偏心軸線位于距刷柄軸線為一定徑向距離的位置處，偏心件和臂件在偏心件的旋轉運動期間始終相互間接觸，至少部分刷柄圍繞樞軸線的樞軸轉動將引起徑向距離的大小產生變化。這種徑向距離大小的變化大致上會通過兩種不同的方式來影響轉換特性，這兩種方式將在下文中說明。
在本發明的一個優選實施例中，刷毛背離偏心軸線。這意味著如果在刷毛上施加了過大的壓力，那么由于臂件將運動離開偏心件，刷柄圍繞樞軸線的樞軸轉動將導致徑向距離增大。因此，刷毛的行程將減小；這將使用戶感覺到動力下降。
在本發明的另一優選實施例中，刷毛朝向偏心軸線。在這種結構中，當在刷毛上施加了過大的壓力時，那么由于臂件將朝向偏心件運動，刷柄圍繞樞軸線的樞軸轉動將導致徑向距離減小。因此，刷毛的行程和電動機所傳遞的動力將增大。最后，電動機的頻率下降。顯然，這對使用者來說完全是另一種信號，其表示接觸壓力過大。
如果促動裝置包括有彈性裝置，那么至少從結構的觀點來看這是非常有利的。然而應當認識到，在本發明的體系結構中也可使用其它類型的促動裝置，例如磁激勵器。
雖然可采用如美國專利5406664所述的簡單偏心銷來作為偏心件，然而優選使用具有奇數凸角的凸輪來作為偏心件，所述數量等于或大于三。這種凸輪可使牙刷進行平穩的往復運動。凸輪的優選幾何形狀可采用所謂的Reuleaux曲線。
為了最佳地控制刷柄的樞軸轉動對轉換特性所產生的影響，刷柄優選是剛性的。
下面將通過參考附圖并借助于對本發明的一些優選實施例的介紹來進一步解釋本發明，在圖中
圖1顯示了本發明的第一優選實施例的縱向截面圖；圖2顯示了本發明的第二優選實施例的縱向截面圖；圖3顯示了本發明的第三優選實施例的縱向截面圖；圖4顯示了本發明的第四優選實施例的縱向截面圖；圖5顯示了本發明的第五優選實施例的縱向截面圖；圖6顯示了本發明的第六優選實施例的縱向截面圖；圖7a和7b分別顯示了處于空檔位置和非空檔位置時沿圖1到3中的線VII-VII的截面圖；圖8a和8b分別顯示了處于空檔位置和非空檔位置時沿圖4到6中的線VIII-VIII的截面圖；圖9顯示了沿圖1到6中的線IX-IX的截面圖。
圖1到6顯示了根據本發明的電動牙刷1，2，3，4，5和6的六個不同的實施例，它們具有大量相似的零件。在下文中將以相同的標號來標示這些相似的零件。各牙刷都具有外殼7，其中容納了帶有輸出傳動軸9的電動機8，該傳動軸9可圍繞傳動軸線18旋轉。在該傳動軸9上安裝了一個三凸角式凸輪10(也可參見圖7a，7b，8a和8b)。
刷柄21部分地在外殼內延伸。該刷柄21包括三個主要的柄部刷毛柄部分11、連接柄部分12和叉柄部分13。刷毛柄部分11在其外端處帶有刷毛15，在如箭頭14所示的一定接觸力的作用下，刷毛15可與牙刷使用者的牙齒相接觸。在刷毛15磨損后應當更換刷毛柄部分11。已經提到過的重要一點是，牙刷1，2和3的刷毛15朝向與牙刷4，5和6的刷毛15相反的方向。在叉柄部分13上的外端部處安裝了帶有兩個臂部17a和17b的叉架16。叉柄部分13可在容納于外殼7內的支承單元19中圍繞刷柄軸線20旋轉。刷柄軸線20和傳動軸線18彼此平行，并相互間隔開一定的徑向距離，該距離在圖1和4中以雙向箭頭22來表示。連接柄部分12將刷毛柄部分11和叉柄部分13剛性地相連。凸輪10設于叉架16的臂部17a和17b中。這樣，帶有凸輪10的傳動軸9的旋轉便可引起帶有刷毛16的刷柄21的振蕩式旋轉運動。
另外，由于支承單元19可在外殼7內樞軸轉動，如圖9所示，因此刷柄21也可圍繞樞軸線23樞軸轉動，該樞軸線23垂直于穿過叉柄部分13的刷柄軸線20。為此，支承單元19設有兩個相對的樞軸部分24a和24b。
為了使刷柄21定位在空檔樞軸轉動位置，牙刷1，2，3，4，5，6均設有彈性裝置，其可在靠近叉柄部分13的自由端的支承單元19和外殼7之間操作。各種牙刷1，2，3，4，5，6在所使用的彈性裝置的種類方面有所不同。牙刷1和4使用了片簧25。牙刷2和5設有壓縮彈簧26，其定位相對于刷柄21而言與刷毛15相同的一側。牙刷3和6具有扭簧，其設置在與刷毛15相反的一側。為了限制由彈性裝置所引起的刷柄21的樞軸轉動，牙刷2，3，5，6分別設有止動單元27，28，29，30，它們剛性地連接在外殼7上。
關于牙刷1，2，3，4，5，6的功能，必須在牙刷1，2，3和牙刷4，5，6之間作出區分。
牙刷1，2，3如下所述地操作。從空檔位置(圖7a)開始，如果在刷毛15和使用者牙齒之間存在過大的接觸壓力14，那么刷柄21將克服彈性裝置的作用而圍繞樞軸線23轉動到非空檔位置(圖7b)。這將導致叉柄16產生徑向運動，從而減小了徑向距離22。由于徑向距離22的這種減少，帶有刷毛15的刷柄21的振蕩式旋轉運動的行程也將減少；這將使用戶感覺到動力下降。
牙刷4，5，6如下所述地操作。從空檔位置(圖8a)開始，如果在刷毛15和使用者牙齒之間存在過大的接觸壓力，那么刷柄21將克服彈性裝置的作用而圍繞樞軸線23轉動到非空檔位置(圖8b)，這將導致叉柄16產生徑向運動。然而，這次叉柄16的徑向運動將使徑向距離22增大，因此帶有刷毛15的刷柄21的振蕩式旋轉運動的行程也將增大。這也導致電動機8所傳遞的動力增大。如果這種所需動力的增加過高，那么電動機的頻率將下降。
如果在刷毛15和使用者牙齒之間存在過大的接觸壓力，那么上述可應用的行程或頻率變化將立即被使用者感受到，其將降低所施加的負載，以便重新得到初始動力。隨著時間的過去，使用者將適應牙刷的操縱，使得較大的接觸壓力將變得很少發生，或者甚至根本就不再發生。
權利要求
1.一種電動牙刷，包括電動機，其可圍繞傳動軸線旋轉式驅動傳動軸；刷柄，其具有設置了刷毛的第一自由外端；轉換裝置，其可根據轉換特性將所述傳動軸的旋轉運動轉換成所述刷柄圍繞著刷柄軸線的往復式旋轉運動；以及樞軸轉動裝置，其通過作用在所述刷毛上的力來使至少部分刷柄圍繞樞軸線從空檔樞軸轉動位置克服促動裝置的作用而樞軸轉動到非空檔位置，所述樞軸線垂直于所述傳動軸的縱向方向而延伸，其特征在于，至少部分刷柄圍繞所述樞軸線到所述非空檔位置的樞軸轉動導致所述轉換特性產生變化。
2.根據權利要求1所述的電動牙刷，其特征在于，所述轉換裝置包括從所述刷柄中大致徑向地伸出的臂件和可圍繞偏心軸線旋轉的偏心件，所述偏心軸線位于距所述刷柄軸線為一定徑向距離的位置處，所述偏心件和臂件在所述偏心件的旋轉運動期間始終相互間接觸，至少部分刷柄圍繞所述樞軸線的樞軸轉動導致了所述徑向距離的大小產生變化。
3.根據權利要求2所述的電動牙刷，其特征在于，所述刷毛背離所述偏心軸線。
4.根據權利要求2所述的電動牙刷，其特征在于，所述刷毛朝向所述偏心軸線。
5.根據上述權利要求中任一項所述的電動牙刷，其特征在于，所述促動裝置包括彈性裝置。
6.根據上述權利要求中任一項所述的電動牙刷，其特征在于，所述偏心件是具有奇數凸角的凸輪，所述數量等于或大于三。
7.根據上述權利要求中任一項所述的電動牙刷，其特征在于，所述刷柄是剛性的。
全文摘要
本發明涉及一種電動牙刷，其包括可圍繞傳動軸線旋轉式地驅動傳動軸的電動機、具有設置了刷毛的自由外端的刷柄、可根據轉換特性將傳動軸的旋轉運動轉換成刷柄圍繞著刷柄軸線的往復式旋轉運動的轉換裝置，以及樞軸轉動裝置，其通過作用在刷毛上的力來使至少部分刷柄圍繞樞軸線從空檔樞軸轉動位置克服促動裝置的作用而樞軸轉動到非空檔位置，該樞軸線垂直于傳動軸的縱向方向而延伸，至少部分刷柄圍繞樞軸線到非空檔位置的樞軸轉動導致轉換特性產生變化。
文檔編號A61C17/22GK1633262SQ03804088
公開日2005年6月29日 申請日期2003年2月7日 優先權日2002年2月20日
發明者W·J·奧伯曼恩, C·米庫拉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司