Электрическая зубная щетка с заменяемой головкой, имеющая резьбовое соединение
Изобретение относится к медицинской технике. Электрическая зубная щетка содержит корпус, образующий полую внутреннюю часть, содержащую двигатель и расположенный в ней первый валик. Первый валик функционально соединен с двигателем. Корпус имеет зацепной элемент, проходящий вдоль продольной оси корпуса от его конца. Зацепной элемент включает в себя первую резьбу, проходящую по спирали вокруг зацепного элемента, и щеточную головку. Щеточная головка имеет подвижный держатель щетинок на первом конце щеточной головки и второй валик, функционально соединенный с подвижным держателем щетинок. Щеточная головка имеет приемную зону на втором конце щеточной головки, противоположном первому концу. Приемная зона имеет зацепную поверхность со второй резьбой, проходящей по спирали вдоль кольцевой зацепной поверхности. Первая резьба и вторая резьба формируют резьбовое соединение, которое с возможностью отсоединения соединяет щеточную головку с рукояткой, когда рукоятку или щеточную головку поворачивают вокруг продольной оси. Второй валик имеет возможность отклонения и имеет ушко. Первый валик имеет прорезь, которая входит в зацепление с ушком, чтобы соединить первый валик и второй валик. Изобретение позволяет обеспечить легкость и надежность зацепления головки с рукояткой, компактность и прочность. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к области зубных щеток, а точнее к области зубных щеток, приводимых в действие электроэнергией.
Предпосылки для создания изобретения
Известны электрические зубные щетки, в которых используют заменяемую или сменную щеточную головку, которая может входить в зацепление с рукояткой с возможностью отсоединения. Например, в патенте США 5404608 на имя Hommann раскрыта электрическая зубная щетка, имеющая рукоятку с насаживаемым щеточным компонентом. В патентах США 4880382 на имя Moret и др. и 5435034 на имя Bigler и др. раскрыты электрические зубные щетки, имеющие щеточные головки, которые выполнены сменными и могут быть удалены с рукоятки щетки. В обоих патентах 4880382 и 5435034 используют механизм зацепления щеточной головки и рукояточной части щетки посредством прорези. В патенте США 5465444 на имя Bigler и др. раскрыта электрическая зубная щетка, имеющая щеточную головку, которая, можно сказать, "заскальзывает" на рукоятку.
Хотя такие щетки во многих отношениях удовлетворительны, существует необходимость в электрической зубной щетке, которая может быть легко и надежно введена в зацепление с рукояткой зубной щетки, более компактна и обладает большей прочностью.
Краткое изложение сущности изобретения
Создана электрическая зубная щетка. Электрическая зубная щетка имеет рукоятку, образующую полую внутреннюю часть, содержащую двигатель и расположенный в ней первый валик, который функционально соединен с двигателем. Рукоятка имеет зацепной элемент, проходящий вдоль продольной оси рукоятки от ее конца. Зацепной элемент включает в себя первую резьбу, проходящую по спирали на этом элементе.
Щеточная головка подсоединена к рукоятке с возможностью ее отсоединения. Щеточная головка имеет подвижный держатель щетинок на первом конце и второй валик, функционально подсоединенный к этому держателю щетинок. Щеточная головка имеет приемную зону на ее втором конце, противоположном первому концу. Приемная зона имеет зацепную поверхность со второй резьбой, проходящей по спирали вдоль кольцевой зацепной поверхности. Первая резьба и вторая резьба формируют резьбовое соединение, которое с возможностью разъединения соединяет щеточную головку с рукояткой, когда рукоятку или щеточную головку поворачивают вокруг продольной оси.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение может быть сформировано из различных компонентов и с разными компоновками компонентов посредством разных технологий, способов или процессов и комбинаций стадий.
Чертежи, на которые сделаны ссылки, приведены только в целях иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления конструкции, при этом они необязательно представлены в масштабе и не ограничивают настоящее изобретение.
Настоящее изобретение будет лучше понято из последующего описания при его рассмотрении совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
на фиг.1 представлен вид в перспективе предпочтительного варианта осуществления конструкции электрической зубной щетки согласно настоящему изобретению;
на фиг.2 представлен вид в перспективе предпочтительного варианта осуществления конструкции зубной щетки, показанной на фиг.1, в частично разобранном состоянии, в котором щеточная головка снята с рукоятки щетки;
на фиг.3 представлен частичный боковой вид зубной щетки, показанной на фиг.1 и 2, подробно демонстрирующий зацепление щеточной головки и рукояточной части щетки;
на фиг.4 представлен подробный вид, иллюстрирующий зацепление и ориентацию щеточной головки и рукояточной части зубной щетки, показанной на фиг.3, в которой компоненты отделены друг от друга;
на фиг.5 представлен торцевой вид компонента, представляющего собой щеточную головку, показанную на фиг.4, по линии 5-5;
на фиг.6 представлен торцевой вид рукояточной части сборной щетки, показанной на фиг.4, по линии 6-6;
на фиг.7А-7С представлены боковые виды в поперечном сечении, демонстрирующие зацепление первого и второго валиков.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Все указанные здесь патенты и патентные публикации, включая предварительную заявку на патент США №60/410853, поданную на рассмотрение 13 сентября 2002 г., включены здесь посредством ссылки на них.
На фиг.1 и 2 представлен предпочтительный вариант осуществления конструкции электрической зубной щетки 10 согласно настоящему изобретению. Предпочтительный вариант конструкции зубной щетки 10 содержит рукояточную часть 30, концевой колпачок 20, расположенный на одном конце рукояточной части 30, и щеточную головку 40, расположенную на том конце, который противоположен концу, где расположен концевой колпачок 20. Рукоятка 30 предпочтительно формирует полую внутреннюю зону, которая доступна с открытого конца, образуемого тем концом рукоятки, на котором расположен конечный колпачок 20. Полая внутренняя зона, образованная внутри рукоятки 30, также доступна с того конца, к которому прикреплена щеточная головка 40. Предпочтительный вариант конструкции зубной щетки 10 также содержит множество щетинок 50, расположенных на дальнем конце щеточной головки 40 или вблизи него. Наиболее предпочтительно, чтобы на конце щеточной головки был расположен подвижный держатель щетинок, который приводят в движение электродвигателем, расположенным внутри рукоятки 30. Держатель щетинок предпочтительно несет на себе множество щетинок, которые перемещаются совместно с держателем щетинок при работе электрической зубной щетки. Наиболее предпочтительно, чтобы множество щетинок 50 представляло собой такие подвижные щетинки и дополнительно включало в себя неподвижные или статические щетинки, которые расположены вдоль щеточной головки и предпочтительно вокруг подвижного держателя и его щетинок. Предпочтительный вариант осуществления конструкции зубной щетки 10 также включает в себя исполнительный механизм или выключатель 60, который может быть размещен вдоль внешней части рукоятки 30 для приведения в действие двигателя, расположенного во внутренней части зубной щетки 10. Приводной механизм функционально связывает двигатель и подвижный держатель щетинок для сообщения движения, например поступательного или колебательного движения, подвижному держателю щетинок при приведении в действие двигателя посредством выключателя 60. Настоящее изобретение конкретно не относится к щетинкам, расположенным на щеточной головке, или к конфигурациям подвижного держателя щетинок, поэтому подробное описание этих аспектов здесь не приведено. Эти аспекты являются предметом многих других заявок на патент и патентов настоящего заявителя.
На фиг.2 представлен предпочтительный вариант осуществления зубной щетки 10 в частично разобранном состоянии, в котором щеточная головка 40 отделена от рукояточной части 30. Как показано, рукоятка 30 включает в себя зацепной элемент 32, проходящий в направлении, в общем, вдоль продольной оси зубной щетки. Продольная ось показана на фиг.2 как ось L. Вдоль этого конца рукоятки 30 определена плечевая зона, образованная кольцевой поверхностью 34, которая проходит от основной внешней части рукоятки, обозначенной как наружная поверхность 31 рукоятки, до зацепного элемента 32. Угловая часть или граница между имеющей, в общем, плавный контур наружной поверхностью 31 рукоятки и кольцевой поверхностью 34 обозначена как угол 36. Понятно, что угол 36 проходит вокруг периферии рукоятки 30 и, в общем, отделяет наружную контурную поверхность рукоятки 30 от кольцевой поверхности 34. Щеточная головка 40 образует дальний конец 42, который при зацеплении с рукояткой 30 зубной щетки 10, в общем, граничит с углом 36 рукоятки 30 или непосредственным образом примыкает к нему.
На фиг.3 представлен подробный вид сбоку части рукоятки 30 и щеточной головки 40, дополнительно иллюстрирующий зацепление между двумя компонентами. На фиг.3 показано, что зацепной элемент 32 заходит в приемную зону и находится в этой зоне, которая образована внутренним концом щеточной головки 40. Предпочтительно, чтобы наружная поверхность щеточной головки 40 имела такой же контур и была наклонена таким же образом, что и наружная поверхность рукоятки 30. Наружная поверхность щеточной головки обозначена на упомянутых чертежах позицией 41. Наиболее предпочтительно, чтобы наружные контуры двух компонентов, то есть щеточной головки 40 и рукоятки 30, были таковы, чтобы при зацеплении этих компонентов друг с другом, как показано на фиг.3, наружные поверхности компонентов, то есть поверхности 31 и 41, формировали единую, непрерывную общую поверхность. То есть угол прохождения контура или наклон наружной поверхности одного из компонентов является непрерывным и сохраняется таким же у другого компонента, входящего в зацепление с первым компонентом.
На фиг.4 подробно представлена конструкция для зацепления щеточной головки 40 и рукояточной части (рукоятки) 30, причем эти компоненты показаны отделенными друг от друга. Конкретно говоря, рукояточная часть 30 включает в себя кольцевую поверхность 34, от которой отходит зацепной элемент 32. Зацепной элемент 32 предпочтительно выполнен в форме цилиндра, хотя настоящее изобретение также охватывает выполнение конических конфигураций. Зацепной элемент 32 предпочтительно проходит вдоль продольной оси L зубной щетки и расположен концентрично вокруг этой оси. Вдоль цилиндрообразного элемента 32 расположен винтовой элемент или резьба 33, которая ориентирована таким образом, чтобы проходить, в общем, радиально наружу от наружной поверхности 35 зацепного элемента 32. Резьба 33 проходит по спирали по длине зацепного элемента 32 или фактически таким образом. Резьба 33 имеет больший диаметр, меньший диаметр, средний диаметр и шаг. Резьба входит в зацепление с соответствующей резьбой 44, находящейся на щеточной головке 40. Резьба имеет такую конфигурацию, чтобы облегчить зацепление между первым валиком, расположенным внутри рукоятки 30, и вторым валиком, расположенным внутри щеточной головки 40, что далее будет обсуждено более подробно. Первый и второй валики могут совершать возвратно-поступательное, вращательное, колебательное движения или движение по окружности для передачи движения от электродвигателя в рукоятке к подвижному держателю щетинок, расположенному в конце щеточной головки 40.
Что касается щеточной головки 40, то внутри дальнего конца 42 этого компонента, в общем, образована углубленная приемная зона. Вокруг периферии дальнего конца 42 щеточной головки 40 проходит уплотняющий выступ 45. Кольцевая зацепная поверхность 43, имеющая дополняющий ее винтовой элемент или резьбу 44, выступающую от стенки полости, выполнена с приемной зоной, смежной с уплотняющим выступом 45. То есть резьба 44 выступает от поверхности 43 к внутренней или приемной зоне, частично образованной поверхностью 43. Резьба 44 проходит по спирали вдоль кольцевой зацепной поверхности 43. Резьба 44 входит в зацепление для формирования резьбового соединения между щеточной головкой 40 и рукояткой 30. Резьба 44 может быть выполнена как в виде наружной резьбы, так и в виде внутренней резьбы, как и резьба 33 зацепного элемента 32. Кроме того, щеточная головка 40 образует канал 49, проходящий от кольцевой зацепной поверхности 43, находящейся внутри нее, при этом он предпочтительно проходит по одной линии с продольной осью L зубной щетки 10.
На фиг.5 представлен торцевой вид щеточной головки 40. Щеточная головка 40, как было указано ранее, включает в себя уплотняющий выступ 45, который проходит внутрь от дальнего конца 42. Уплотняющий выступ 45 проходит к кольцевой зацепной поверхности 43. Эта поверхность, то есть кольцевая зацепная поверхность 43, проходит между уплотняющим выступом 45 и каналом 49, проходящим во внутренней части щеточной головки. Между входом в канал 49 и кольцевой зацепной поверхностью 43 образована стопорная поверхность 41. Стопорная поверхность предпочтительно ориентирована, в общем, перпендикулярно продольной оси зубной щетки 10.
На фиг.6 представлен торцевой вид предпочтительного варианта осуществления рукоятки 30 зубной щетки 10. На фиг.6 представлена наружная поверхность 31 рукоятки 30, проходящая к углу 36. На фиг.6, кроме того, показана кольцевая поверхность 34, проходящая между углом 36 и цилиндрообразным зацепным элементом 32, имеющим образованную на нем резьбу 33. На фиг.6 также представлена кольцевая уплотняющая поверхность 37. Уплотняющая поверхность образована, в общем, вдоль дальнего конца зацепного элемента 32.
Введение зацепного элемента 32 в упомянутую приемную зону обеспечивают посредством вращения рукоятки 30 или щеточной головки 40 по отношению друг к другу. Соответственно, после введения зацепной элемент 32 и, следовательно, рукоятка 30 возможно и не будут отведены от щеточной головки 40. Отведение или отделение компонентов 30 и 40 обеспечивают посредством вращения одного из компонентов в противоположном направлении по отношению к другому компоненту. Понятно, что спиральная ориентация каждой из резьб 33 и 44 одна и та же, так что одна резьба может скользить или, иначе говоря, поступательно проходить по другой резьбе.
Как указано ранее, предпочтительно, чтобы двигатель, источник энергии и приводной механизм были расположены внутри полой внутренней зоны, образованной внутри рукоятки 30 предпочтительного варианта осуществления зубной щетки. В описанных здесь предпочтительных вариантах осуществления конструкции зубной щетки может быть использован широкий ряд компоновок двигателя и зубчатой передачи. Например, могут быть приемлемы различные приводные механизмы, описанные в публикации США №20020162180 A1 и в патентах США 6178579, 6189693, 6360395 и 6371294. Приводной механизм включает в себя первый валик 51 (фиг.7), расположенный внутри рукоятки, который функционально соединен с двигателем. Создана соединительная конструкция, которая позволяет с возможностью отсоединения соединить первый валик в рукоятке 30 со вторым валиком 52 в щеточной головке 40, так что будет происходить передача движения от двигателя (не показан) к подвижному держателю щетинок на щеточной головке 40. Соединительная конструкция должна соединять первый и второй валики, а также должна быть приемлема для вращательного движения, связанного с зацеплением резьб 33 и 44.
На фиг.7 представлена предпочтительная соединительная конструкция для соединения первого валика 51 в рукоятке 30 и второго валика 52 в щеточной головке 40, которая приемлема для использования с резьбами 33 и 44. Соединительная конструкция соединяет первый и второй валики, когда щеточная головка 40 по резьбе входит в зацепление с рукояткой 30. Соединительная конструкция содержит прорезь 54 на первом валике 51 и проходящее в радиальном направлении ушко 58, которое входит в зацепление с прорезью 54, чтобы соединить первый и второй валики 51 и 52. Ушко 58 проходит от плеча 59, подсоединенного ко второму валику 52 со смещением от его центральной линии. Кончик 53 первого валика имеет фактически цилиндрическую форму, так что его ушко 58 может легко перемещаться по наружной поверхности первого валика, когда щеточная головка 40 поворачивается на длину зацепления резьб 33 и 44. Дальняя концевая часть первого валика 51 также выполнена с закруглением или скосом, чтобы облегчить придание направления ушку 58 на наружной цилиндрической поверхности первого валика 51. Второй валик 52 должен быть гибким и упругим или, иначе говоря, имеющим возможность достаточного отклонения, чтобы легко обеспечить ход 56 смещения, что наилучшим образом показано на фиг.7В. В щеточной головке 40 может быть установлена пружина 57 для смещения второго валика 52 в радиальном направлении с обеспечением соответствующего отклонения этого валика 52. Между первым валиком 51 и внутренней поверхностью 64 рукоятки 30 создан кольцевой зазор 62, который достаточен для того, чтобы ушко 58 и, по меньшей мере, часть плеча 59 могли пройти через него. Кольцевой зазор 62 предпочтительно проходит вокруг всей наружной поверхности первого валика 51, то есть вокруг всего периметра или всей окружности первого валика 51 (если валик цилиндрический), хотя зазор 62 может проходить вокруг меньшего участка, когда щеточная головка 40 поворачивается меньше, чем на 360°, для зацепления прорези 54 и ушка 58. Однако, как было обсуждено ранее, предпочтительно вращать щеточную головку 40 вокруг продольной оси L, по меньшей мере, на 360°, чтобы создать достаточное зацепление между резьбами 33 и 34. Шаг резьб 33 и 34 предпочтительно выбирают таким образом, чтобы обеспечить плавное зацепление между прорезью 54 и ушком 58 (или другими соединительными конструкциями, с возможностью разъединения соединяющими первый и второй валики), когда щеточная головка 40 поворачивается и перемещается вдоль продольной оси L зубной щетки. Если шаг весьма мал (то есть, в случае нескольких витков на мм), в течение зацепления ушка 58 и прорези 54 может происходить заедание, поскольку угол подъема резьбы весьма велик. Если валики совершают возвратно-поступательное движение вдоль продольной оси L, то шаг также должен быть выбран в соответствии с величиной перемещения, связанной с первым и вторым валиками, так чтобы зацепление прорези 54 и ушка 58 происходило независимо от того, находятся ли первый и второй валики в начале или в конце хода. Шаг также должен быть выбран таким образом, чтобы обеспечить приемлемую величину поворота вокруг продольной оси L, так чтобы не потребовалось излишнее вращение рукоятки 30 или щеточной головки 40, однако было бы обеспечено резьбовое зацепление из соображений прочности. Предпочтительно, чтобы величина поворота вокруг продольной оси L зубной щетки 10 находилась примерно между 180° и 540°. В другом варианте конструкции шаг выбирают таким образом, чтобы обеспечить поворот вокруг продольной оси L зубной щетки 10, величина которого находится примерно между 270° и 450°. Шаг предпочтительно должен находиться примерно между 1 мм и 5 мм, а более предпочтительно примерно между 2 мм и 3 мм. Предпочтителен квадратный профиль резьбы, хотя могут быть использованы и другие профили.
Для изготовления зубной щетки согласно настоящему изобретению могут быть использованы способы, известные квалифицированным специалистам в этой области, например инжекционное формование. Рукоятка и щеточная головка могут быть образованы из широкого ряда полимеров. В последующем описании предпочтительных полимерных материалов для применения в настоящем изобретении сокращения, которые обычно используют квалифицированные специалисты в этой области для указания определенных полимеров, будут приведены в скобках, следующих за полным наименованием полимера. Первый полимер предпочтительно представляет собой полипропилен ("PP"), либо он может быть выбран из группы, состоящей из других материалов, обычно применяемых для изготовления рукоятки зубной щетки, таких как полистирол ("PS"), полиэтилен ("РЕ"), сополимер стирола и акрилонитрила ("SAN"), и ацетопропионат целлюлозы ("CAP"). Эти материалы могут быть смешаны с одним или более дополнительными полимерами, включая термопластичный эластомер ("ТРЕ"), термопластичный олефин ("ТРО"), мягкий термопластичный полиолефин (например, полибутилен), либо они могут быть выбраны из других эластомерных материалов, таких как сополимер этилена и винилацетата ("EVA") и этиленпропиленовый каучук ("EPR"). Примеры приемлемых термопластичных эластомеров в данном случае включают в себя блок-сополимер стирола, этилена и бутадиена с чередованием блоков ("SEBS"), блок-сополимер стирола и бутадиена с чередованием блоков ("SBS") и блок-сополимер стирола и изопрена с чередованием блоков ("SIS"). Примеры приемлемых термопластичных олефинов в данном случае включают в себя полибутилен ("РВ") и полиэтилен ("РЕ").
В настоящем изобретении могут быть использованы отличительные признаки, аспекты, компоненты, материалы и характеристики из одной или более нижеследующих опубликованных заявок на патент или выпущенных патентов: публикации WO 01/29128, патента США 6000083, патента США 432312 на промышленный образец, патента США 433814 на промышленный образец, патента США 6178579, патента США 6189693, патента США 6311837, опубликованной заявки на патент США 2002/0032941, патента США 6360395 и патента США 6371294.
Приведенные здесь варианты осуществления конструкции были выбраны и описаны для наилучшей иллюстрации принципов изобретения и его практического применения для возможности использования квалифицированными специалистами в этой области различных вариантов и различных модификаций изобретения, которые пригодны для конкретного предполагаемого использования. Все эти модификации и варианты находятся в пределах объема изобретения, который определен прилагаемыми пунктами формулы изобретения при их толковании в соответствии с объемом, на который они беспристрастно, законно и справедливо имеют право.
1. Электрическая зубная щетка, содержащая:
рукоятку, образующую полую внутреннюю часть, содержащую двигатель и расположенный в ней первый валик, который функционально соединен с двигателем, при этом рукоятка имеет зацепной элемент, проходящий вдоль продольной оси рукоятки от его конца, причем зацепной элемент включает в себя первую резьбу, проходящую по спирали вокруг зацепного элемента, и
щеточную головку, имеющую подвижный держатель щетинок на первом конце щеточной головки, причем держатель щетинок совершает колебательное движение, и второй валик, функционально соединенный с подвижным держателем щетинок, при этом щеточная головка имеет приемную зону на втором конце щеточной головки, противоположном первому концу, а приемная зона имеет зацепную поверхность со второй резьбой, проходящей по спирали вдоль кольцевой зацепной поверхности, при этом первая резьба и вторая резьба формируют резьбовое соединение, которое с возможностью отсоединения соединяет щеточную головку с рукояткой, когда рукоятку или щеточную головку поворачивают вокруг продольной оси,
при этом второй валик имеет возможность отклонения и имеет ушко, а первый валик имеет прорезь, которая входит в зацепление с ушком, чтобы соединить первый валик и второй валик.
2. Электрическая зубная щетка по п.1, в которой первая и вторая резьбы имеет шаг и этот шаг находится примерно между 2 и 3 мм.
3. Электрическая зубная щетка по п.1, в которой первый и второй валики имеют возможность совершать возвратно-поступательное движение.
4. Электрическая зубная щетка по п.1, в которой первый валик имеет цилиндрообразный кончик.
5. Электрическая зубная щетка по п.1, в которой рукоятка или щеточная головка имеют возможность поворота на угол примерно между 180 и 540° для формирования резьбового соединения между первой резьбой и второй резьбой.
6. Электрическая зубная щетка по п.1, в которой рукоятка или щеточная головка имеют возможность поворота на угол примерно между 270 и 450° для формирования резьбового соединения между первой резьбой и второй резьбой.
7. Электрическая зубная щетка по п.1, дополнительно содержащая плечо, прикрепленное ко второму валику, при этом ушко расположено на плече.
8. Электрическая зубная щетка по п.7, в которой рукоятка имеет кольцевой зазор между наружной поверхностью первого валика и внутренней поверхностью рукоятки для захождения ушка и, по меньшей мере, части плеча и в которой кольцевой зазор проходит вокруг всего периметра первого валика.
