CN1102563A - 牙刷 - Google Patents

Abstract

一种牙刷，其刷柄(4)适合于由驱动装置(2)电动 操作，并装上有毛(6)的刷头(5)；刷头完成所谓的松 动运动(8)，其频率高于30赫兹，幅值在0.1mm至 5mm之间，该刷头还执行一种附加的所谓的擦拭运 动(9)，其频率在1赫兹至5赫兹之间。快速的松动 运动和慢速的擦拭运动结合起来，保证牙齿被刷得彻 底干净却又以温和的方式进行。

Description

本发明涉及一种牙刷，其刷柄适于由驱动装置电动操作，刷柄上装有带毛的刷头，刷头执行一种频率超过30赫兹的所谓的松动运动。

为了刷干净牙齿，使齿上覆盖物或齿面上斑点松动，现有多种执行不同的刷洗动作的电动牙刷。这些刷洗动作从牙刷毛末梢的平面椭圆运动（长轴约为10mm，短轴约为2mm），经过牙刷表面绕手柄纵轴的摆动，及一种摆动与一种1～2mm的短小轴向运动的组合，到牙刷毛柱状束绕其纵轴转动不等。另一组电动机械洁齿器是靠专用毛束的转动和（或）该转动与整个牙刷主运动的组合来完成清洁作用的。运动频率一般在20至50赫兹之间。

由于牙刷快速的往复运动，清洁动作通常只在任何速率下都容易接触的部位即齿面上才有效。

大的摆幅和20至50赫兹之间的运动频率相结合，使牙刷产生下列症状或缺点：

在台阶状的表面结构处，例如在牙床边缘和牙齿之间的过渡区形成的死角处，牙刷毛末梢到达不了要清洁的表面。结果，这些区域没有刷干净或没有被彻底刷干净。

因为摆幅大、频率高，牙刷就相当于各根丝不太柔软且运动时更硬的刷子。譬如说，作用在牙床上的最大力超过目前被普遍接受的约2牛顿的许用值，就会引起牙床的损伤。

有些牙刷毛被挂住，几乎动不得，于是当牙刷通过中心位置时会对牙床施以不能容许的压力。

因为牙刷毛运动时硬化而达不到齿间空隙中，所以齿间空隙没有刷净。牙刷毛总是停留在凸出的齿面上，因此，较深处的齿间空隙及邻接的表面被跳过去了。牙刷毛也达不到牙床的凹槽里。

牙刷的清洁作用在频率低时明显下降，并且当频率降低时牙刷的接触机会也减少，这也使清洁效果变差。

运用上面提到的用外力转动毛束的牙刷，齿间空隙可以刷干净，但这些牙刷一个不希望有的副作用是它在牙齿狭窄处引起大的齿质磨损。

本发明的目的是构造一种牙刷，采用这样的牙刷即使难以触及的齿面也被刷得十分彻底，但又是以温和的方式进行。

这个目的的实现是由于幅值在0.1mm至5mm之间的松动运动，也由于牙刷头完成一种附加的，频率在1至5赫兹之间的所谓的擦拭运动。

齿面上的覆盖物被牙刷头的快速而微小的运动所松动。由于快速而微小的松动运动，单独的牙刷毛也能进入牙齿难以到达的区域，而且还由摆动除去斑点。由于摆幅微小，运动时牙刷毛的刚性反而变得极小，从而避免了牙床的损伤。缓慢的附加运动将被松动的覆盖物从牙齿上清除掉。这一缓慢的擦拭运动也使单独的牙刷毛避免被挂在齿槽处。此外，缓慢的擦拭运动使牙刷毛与牙齿的相对位置发生变化，从而得到更有效的清洁。牙刷头缓慢的擦拭运动传给了牙刷毛的末梢，使牙刷毛末梢也有2至10mm的摆幅。

由于这一快速而微小的运动，牙刷毛的末梢在齿面及牙床上从未静止，而是有相当大的速度。因此，牙刷毛在牙釉质及牙床上滑动的磨擦力是该缓慢运动唯一的反作用力。该微弱的反作用力即使在低频下也容易用手平衡掉。

松动运动是沿着刷柄纵轴方向的往复直线运动，频率在60赫兹至70赫兹之间，幅值约为2mm;而擦拭运动是绕刷柄纵轴的摆动，摆动频率为2赫兹至3赫兹，摆角为10°至30°。这样的运动方式业已证明是有利的。

通常，牙刷毛末梢很容易随着刷头的运动而运动。对牙刷毛末梢的擦拭运动而言，其摆幅在2至2.5mm之间。经验已经证明，刷牙时，这种频率和摆幅是适宜的，而且刷牙效果也是满意的。

本发明一个优选的实施例的特点在于刷柄适合于与马达带动的牙刷轴相连，牙刷轴通过偏心机构可沿摆动及往复运动方向运动。偏心机构有两根偏心轴销，各自插入牙刷轴的凹槽内，分别使牙刷轴沿摆动及往复运动方向运动，每一运动都有一个与上述频率相对应的速度。

在两根偏心轴销中间装上相配的减速机构。

已经证明，如用两级偏心行星齿轮机构构成减速机构是有利的。

在另一优选的结构中，减速机构由蜗轮装置组成。

现在参照附图对本发明作较详细的描述，附图中示出一些典型的实施例。

图1是根据本发明的牙刷的斜视图。

图2示出牙刷相对于牙齿的运动。

图3放大地图示了第一个实施例中的传动装置。

图4是按图3Ⅳ-Ⅳ线截取的剖视图。

图5是按图3Ⅴ-Ⅴ线截取的剖视图。

图6放大地图示了第二个实施例中的传动装置。

图7是按图6Ⅶ-Ⅶ线截取的剖视图。

图1所示的牙刷基本上是由一杆状壳体1组成。壳体内装传动装置2，它还起手柄的作用。传动装置上有牙刷轴3，它从壳体向外伸出。牙刷柄4上带着牙刷头5，并与牙刷轴3活连接，例如用快速接头。牙刷头上装有许多硬毛6。根据本发明，牙刷头所完成的第一运动8的频率在30赫兹以上，幅值在0.1至5mm之间，这一运动与具有较低频率（如在1～5Hz之间）的第二运动叠加。

图2示出牙刷与牙齿的相对位置。牙刷头的总体运动传给牙刷毛末梢7。快速的第一运动使牙齿的覆盖物松动，为了简便起见，在下文中称之为松动运动8。缓慢的第二运动将被松动的覆盖物从牙齿上拭去，为了简便起见，在下文中称之为擦拭运动9。

图3示出了实现这两种具有各自频率的运动的传动装置。马达10通过小齿轮11带动伞齿轮12。该伞齿轮用轴颈支承在轴13上。轴13安装到机架14中，伞齿轮带有二个偏心轮15及16。偏心轮16上支承着一复合齿轮17。该复合齿轮上两个齿环的齿数不相等，具有内齿21的环20固定安装在机架14内。复合齿轮17的齿环18经过偏心轮16在环的内齿21上滚动。有内齿23的齿轮22用轴颈支承在轴13上，该轴固定在壳体内。齿轮22还带有一偏心轮24。复合齿轮17上的齿环19通过同一偏心轮16在齿轮22的内齿23上滚动。通过选取合适的齿数，有可能使伞齿轮12相对于齿轮22的转速按要求降低，例如齿轮22的转速相对于伞齿轮减少到1/25。

牙刷的输出轴3用轴颈连接到机架14内，连接件的两臂25、26沿径向隔开并与牙刷轴紧固连接。臂25上有一长孔27（见图4），孔的纵轴与牙刷轴3及牙刷柄4的纵轴线28横截（垂直）延伸，偏心轮15与长孔27啮合，如图4所示。在伞齿轮12上偏心轮15的偏心运动引起臂25，进而引起牙刷轴3的往复直线运动29，它的运动幅值（冲程）由偏心轮15的偏心率大小所控制。这一运动引起上述牙刷毛末梢7的松动运动8。臂26上有长孔30（见图5），孔的纵轴线与牙刷轴3及刷柄4的纵轴线28平行延伸。齿轮22上的偏心轮24与长孔30啮合。为使安装容易进行，长孔30的一端是开口的。偏心轮24运动的结果，使臂26进而使牙刷轴3，产生了绕纵轴线28的摆动31。该运动引起上述牙刷毛末梢7的擦拭运动9。因此，擦拭运动是往复的圆弧运动，该摆动的擦拭运动的幅度取决于偏心轮24的偏心率大小，还取决于臂26与刷柄4纵轴线28间的距离，还取决于牙刷毛末梢7与纵轴线28间的距离。显然，长孔30的棱边应倒园，以便于进行所要求的摆动。

在图3所示的实例中，松动运动频率约为60赫兹，冲程约为2mm，擦拭运动频率约2.4赫兹，摆角约10°，这和牙刷毛末梢约2mm的冲程相对应。

很明显，其它传动装置也是可以接受的，例如两偏心轮15及24间的传动可用单一偏心行星传动装置实现。有24个齿的齿轮与有25个内齿的齿轮通过一个偏心轮配合在一起，就可得到传动比为1∶25的很紧凑的传动装置。

图6示出实现频率不同的两种运动的另外一种传动装置。在这里采用的是蜗杆传动。轴33装在支架34上，齿轮35由一锥齿轮36及一蜗杆37组成，并活动支承在轴33上。蜗杆37与蜗轮38互相啮合，蜗轮38装在固定在壳体内的轴39上，并可相对转动，蜗轮上伸出一短轴40，短轴跟随蜗轮绕轴39转动。其上开有正弦曲线形状的凹槽41。齿轮35上还有一个偏心轮42。臂43的一端有一轴向孔44，孔的纵轴线与牙刷轴3的纵轴线28横截（垂直）延伸。偏心轮42与孔44啮合。臂43的另一端上有孔45。牙刷轴的下端部固定在该孔中。该臂上还有凸轮随动件46，与凸轮槽41啮合，于是相互配合。马达10经过小锥形齿轮47带动齿轮35，该齿轮又通过蜗杆传动装置带动蜗轮38及短轴40。蜗杆传动装置保证短轴40的转动比齿轮35和偏心轮42转得慢，例如慢到1/25。偏心轮的转动引起牙刷轴3沿纵轴线28方向作往复直线运动48。同时，随动件46与回转槽41的配合使牙刷轴3绕其纵轴线28作摆动49。往复运动48对应于上述的松动运动8，而摆动49对应于上述牙刷毛末梢7的擦拭运动9，如果蜗杆传动装置的传动比为1∶25，此擦拭运动慢到为松动运动的1/25。

快速的松动运动和慢速的擦拭运动都是由多种运动，如平动及（或）转动组成。

可用多种机构为快速松动运动提供动力。大多数情况下采用转动或震动电枢马达。但别的驱动机构，如压电效应的应用，也是可能的。激励也能产生相似的运动，这样，使用者手中的整个牙刷就是一个引起振动的振动系统。如通过非平衡回转马达引起振动。平面圆及椭圆运动，基于轴向摆动及线性偏移的偏心运动、纯摆动、纯轴向运动或旋转运动，都能为慢速的擦拭运动提供动力。此外，这两种运动的每一种都可由一台马达带上合适的传动机构产生。

最重要的优点就是，松动运动及擦拭运动的平动或转动频率与指定的频率范围相符，有关的组合运动幅度可调整以与牙齿的大小相适应。

Claims (6)

1、一种牙刷，其刷柄适合于由驱动装置电动操作，且装有带毛的牙刷头，牙刷头完成一种所谓的松动运动，其频率高于30赫兹，其特征在于松动运动的幅度在0.1mm至5mm之间，牙刷头还执行一种附加的、频率在1赫兹至5赫兹之间、所谓的擦拭运动。

2、如权利要求1中所述的牙刷，其特征在于松动运动是沿刷柄纵轴方向的往复直线运动，频率在60赫兹至70赫兹之间，运动幅度约2mm;擦拭运动是绕刷柄纵轴的摆动，频率在2赫兹至3赫兹之间，总摆角为10°～30°。

3、如权利要求2所述的牙刷，其特征在于刷柄适合于与可用马达带动的牙刷轴结合，牙刷轴可借偏心机构沿摆动方向和往复运动方向运动，偏心机构有二根偏心轴销，每根轴销均插入牙刷轴的凹槽中，分别带动牙刷轴在摆动方向和往复运动方向运动，每一运动的速率与所说的频率相对应。

4、如权利要求3所述的牙刷，其特征在于两根偏心轴销中间有减速机构。

5、如权利要求4所述的牙刷，其特征在于减速机构是由两级偏心行星齿轮机构构成。

6、如权利要求4所述的牙刷，其特征在于减速机构是由蜗轮蜗杆机构构成。

Images