ГИГИЕНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УХОДА ЗА ПОЛОСТЬЮ РТА, НАСАДКА ДЛЯ ГИГИЕНИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ УХОДА ЗА ПОЛОСТЬЮ РТА
HYGIENIC DEVICE FOR ORAL CARE, NOZZLE FOR HYGIENIC DEVICE FOR ORAL CARE

Область применения
Настоящее изобретение относится к насадке для гигиенического устройства для ухода за полостью рта, рукоятке гигиенического устройства для ухода за полостью рта и гигиеническому устройству для ухода за полостью рта.
Уровень техники
Известно, что электрические гигиенические устройства для ухода за полостью рта, в частности электрические зубные щетки, могут использоваться со съемными сменными насадками, такими как, например, сменная щеточная головка для электрической зубной щетки. Кроме того, известно, что сцепление между насадкой и рукояткой гигиенического устройства для ухода за полостью рта может быть реализовано с помощью механических способов, таких как, например, крючок, выполненный на насадке, защелкивающийся в канавку, выполненную в рукоятке. Механические сцепления, как правило, характеризуются определенным зазором между сопрягаемыми частями из-за наличия допусков на размеры сопрягаемых деталей. Такие зазоры, как правило, приводят к неприятному дребезжанию устройства при его работе.
Поэтому существует потребность в усовершенствованном сцеплении между насадкой и рукояткой гигиенического устройства для ухода за полостью рта и, соответственно, в насадке и рукоятке, конструкция которых обеспечивает их улучшенное сцепление.
Сущность изобретения
В ряде воплощений настоящего изобретения обеспечивается насадка, в частности щеточная секция, подходящая для присоединения к рукоятке гигиенического устройства для ухода за полостью рта, при этом насадка имеет корпус насадки, имеющий первую структуру сцепления, подходящую для установления соединения со второй структурой сцепления рукоятки, по меньшей мере один функциональный элемент, установленный в корпусе насадки для совершения движения от привода, устройство передачи движения, протяженное в полости, сформированной внутри корпуса насадки, при этом устройство передачи движения на одном конце функционально связано с функциональным элементом, и первый элемент магнитного сцепления, расположенный на втором конце устройства передачи движения и содержащий по меньшей мере постоянный магнит или намагничиваемый элемент, подходящий для установления магнитного соединения со вторым элементом магнитного сцепления, обеспеченным в рукоятке.
В ряде воплощений обеспечивается рукоятка гигиенического устройства для ухода за полостью рта, подходящая для присоединения, в том числе съемного присоединения, к насадке и имеющая второй элемент магнитного сцепления, который расположен на приводном валу для установления магнитного соединения с первым элементом магнитного сцепления, обеспеченным в насадке, в состоянии, когда насадка прикреплена к рукоятке, и вторую структуру сцепления для установления дополнительного соединения с первой структурой сцепления, обеспеченной на насадке, при этом второй элемент магнитного сцепления содержит постоянный магнит, который может быть размещен в цилиндре, имеющем диаметр по меньшей мере примерно 4,5 мм и длину по меньшей мере примерно 4,5 мм.
В ряде воплощений настоящего изобретения обеспечивается насадка, в частности щеточная секция, подходящая для присоединения к рукоятке гигиенического устройства для ухода за полостью рта и имеющая корпус насадки, имеющий первую структуру сцепления, подходящую для установления соединения со второй структурой сцепления рукоятки, устройство передачи движения, протяженное в полости, сформированной внутри корпуса насадки, при этом устройство передачи движения на одном конце несъемно соединено с насадкой, в частности с функциональным элементом, установленным в корпусе насадки для совершения движения от привода, и первый элемент магнитного сцепления, расположенный на втором конце устройства передачи движения и содержащий по меньшей мере постоянный магнит или намагничиваемый элемент, подходящий для установления магнитного соединения со вторым элементом магнитного сцепления, обеспеченным в рукоятке, при этом первый элемент магнитного сцепления утоплен по отношению к концу корпуса насадки, присоединяемому к рукоятке, в частности, на расстояние, составляющее по меньшей мере примерно 5,0 мм.
В дополнение к этому в ряде воплощений обеспечивается гигиеническое устройство для ухода за полостью рта, содержащее по меньшей мере предлагаемую насадку и рукоятку.
Краткое описание чертежей
Предлагаемые насадка и рукоятка будут более подробно объяснены ниже на примере ряда воплощений и со ссылками на предлагаемые чертежи.
Фиг. 1. Аксонометрический вид гигиенического устройства для ухода за полостью рта, выполненного в виде электрической зубной щетки.
Фиг. 2. Продольный разрез одного из воплощений насадки.
Фиг. 3. Продольный разрез воплощения насадки (плоскостью, перпендикулярной плоскости разреза на фиг. 2).
Фиг. 4. Продольный разрез одного из воплощений рукоятки.
Фиг. 5. Продольный разрез верхней части гигиенического устройства для ухода за полостью рта.
Фиг. 6A-6D. Четыре возможные конфигурации первого и второго элементов магнитного сцепления.
Фиг. 7. Результаты математического моделирования силы сцепления между элементами сцепления для четырех конфигураций, изображенных на фиг. 6A-6D.
Фиг. 8. Сечение верхней части приводного вала для одного из воплощений рукоятки.
Фиг. 9. Разрез верхней части приводного вала еще в одном воплощении рукоятки.
Фиг. 10. Разрез верхней части приводного вала для еще в одном воплощении рукоятки.
Фиг. 11. Разрез нижней части устройства передачи движения в одном из воплощений насадки.
Фиг. 12A. Вид сбоку одного из воплощений предлагаемой насадки в продольном разрезе.
Фиг. 12B. Вид спереди воплощения насадки, изображенной на фиг. 12А, в продольном разрезе (передней стороной считается сторона, на которой установлен функциональный элемент).
Фиг. 12C. Вид сзади насадки, изображенной на фиг. 12A и 12B, в продольном разрезе.
Подробное описание изобретения
Ряд воплощений настоящего изобретения относится к соединению, в частности к разъемному соединению, между насадкой и рукояткой гигиенического устройства для ухода за полостью рта (в частности, электрического), в котором по меньшей мере одно соединение (в частности, соединение, устанавливающееся между подвижно установленными частями, приводимыми в движение при работе устройства и предназначенными для передачи движения от двигателя в рукоятке к функциональному элементу в насадке) между насадкой и рукояткой выполнено в виде магнитного сцепления. Механическим сцеплениям в целом присущи зазоры между сопрягаемыми частями, из-за наличия допусков на размеры изготавливаемых деталей, вследствие чего соединяемые части могут совершать движение друг относительно друга после того, как сцепление между ними установлено, то есть в процессе работы устройства. Такое механическое сцепление вызывает нежелательные шумы при работе устройства. Магнитным сцеплениям присущи меньшие зазоры, и, соответственно, они являются менее шумными.
В некоторых воплощениях предлагаемая насадка содержит первый элемент магнитного сцепления, содержащий по меньшей мере постоянный магнит или намагничиваемый элемент. Первый элемент магнитного сцепления выполнен с возможностью установления магнитного соединения со вторым элементом магнитного сцепления, имеющимся в рукоятке, в состоянии, когда насадка прикреплена к рукоятке.
В некоторых воплощениях насадка может дополнительно содержать корпус насадки, функциональный элемент, установленный в корпус рукоятки для движения от привода, и устройство передачи движения. Устройство передачи движения может быть одним своим концом связано с функциональным элементом, для передачи движения к функциональному элементу, а на втором своем конце может быть оборудовано первым элементом магнитного сцепления. Устройство передачи движения может быть, в частности, протяженным в полости, сформированной внутри корпуса насадки. В некоторых воплощениях функциональный элемент может быть рабочим элементом, таким как, например, щеточная головка для чистки зубов. В некоторых воплощениях корпус насадки может иметь первую структуру сцепления, предназначенную для установления дополнительного соединения со второй структурой сцепления, обеспеченной в рукоятке.
С одной стороны, намагничиваемый элемент (например, выполненный из намагничиваемой стали или железа) может быть изготовлен с относительно низкой себестоимостью, и насадка, которая предназначена для ограниченного числа раз использования (после чего она удаляется как отходы), также может быть выполнена относительно дешевой. Данное решение является особенно привлекательным, поскольку стоимость постоянного магнита может быть сравнима со стоимостью всей насадки. С другой стороны, постоянный магнит в насадке в сочетании с постоянным магнитом в рукоятке могут обеспечивать более высокую силу сцепления, чем сочетание постоянного магнита с намагничиваемым элементом, при том же габаритном объеме конструкции.
В некоторых воплощениях первый элемент магнитного сцепления содержит защитный покровный элемент, защищающий первый элемент магнитного сцепления от коррозии или истирания. В таких воплощениях защитный покровный элемент может быть устойчив к истиранию в такой степени, что он будет оставаться неповрежденным в течение типичного срока службы насадки. Поскольку гигиеническое устройство для ухода за полостью рта используется во влажной среде и, как правило, с абразивными и/или агрессивными химическими веществами, такими как, например, эликсиры для полоскания и зубные пасты, то тонкое покрытие, например из золота толщиной 10 мкм, будет стерто в течение очень короткого периода времени. Во избежание этого может использоваться защитный покровный элемент в виде защитного покрытия из слоя металла, керамики, стекла или устойчивой к истиранию пластмассы или смолы толщиной 20 мкм или более, 30 мкм или более, 40 мкм или более, или даже 50 мкм или более. В некоторых воплощениях защитное покрытие может иметь толщину 60 мкм или более, 70 мкм или более, 80 мкм или более, 90 мкм или более, 100 мкм или более, 150 мкм или более, 200 мкм или более, и/или может иметь любую толщину, находящуюся в любых диапазонах между указанными значениями, включая указанные значения. В некоторых воплощениях защитный покровный элемент может быть выполнен в виде элемента, в сущности имеющего форму чаши, который может быть прикреплен способом приклеивания, напрессовки, обжима, усадки, штамповки, сварки, защелкивания или посредством любого сочетания перечисленных способов. В некоторых воплощениях защитный покровный элемент может быть выполнен в виде пластины или диска, приклеенного к элементу магнитного сцепления. В некоторых воплощениях защитный покровный элемент может быть выполнен способами глубокой вытяжки или термоформования.
В целом защитный покровный элемент может быть выполнен устойчивым к истиранию в течение небольшого периода времени, соответствующего типичному сроку службы насадки. Типичный срок службы насадки может составлять примерно три месяца при включении ее три раза в день на две-четыре минуты, то есть расчетный период ее эксплуатации может составлять от примерно 540 минут до примерно 1 080 минут. Однако защитный покровный элемент может быть выполнен устойчивым к истиранию как в течение большего, так и в течение меньшего периода времени. В частности, в некоторых воплощениях может использоваться защитный покровный элемент, устойчивый к истиранию в течение периода времени, значительно большего чем 1080 минут, например в течение 2000 минут, 4000 минут, 10000 минут или даже большего периода времени.
В некоторых воплощениях первый элемент магнитного сцепления по меньшей мере частично размещен в углублении или полости, выполненной в устройстве передачи движения. В некоторых воплощениях устройство передачи движения может содержать держатель, в котором по меньшей мере частично размещен первый элемент магнитного сцепления. В некоторых воплощениях устройство передачи движения может содержать тяговый элемент, в частности тяговый элемент из металла, такого как, например, нержавеющая сталь. Такой тяговый элемент, выполненный в виде металлического стержня, может обеспечивать устойчивость конструкцию, которую не обеспечивают устройства передачи движения, выполненные целиком из пластмассовых деталей. В некоторых воплощениях тяговый элемент может быть шарнирно связан с функциональным элементом, например, эксцентрично относительно оси, в движение вокруг которой приводится функциональный элемент во время работы устройства. В дополнение к этому, или в качестве альтернативы, тяговый элемент может быть шарнирно связан с держателем, например с держателем, который, как было упомянуто выше, имеет углубление, в котором по меньшей мере частично размещен первый элемент магнитного сцепления. Шарнирное соединение тягового элемента будет обеспечивать относительное движение между тяговым элементом и функциональным элементом и/или между тяговым элементом и держателем соответственно.
В некоторых воплощениях насадка, защитный покровный элемент, первый элемент магнитного сцепления и/или устройство передачи движения содержат центрирующую структуру, предназначенную по меньшей мере для облегчения центрирования первого элемента магнитного сцепления со вторым элементом магнитного сцепления в процессе присоединения насадки к рукоятке.
В некоторых воплощениях первый элемент магнитного сцепления может иметь по меньшей мере один вырез или канавку, заполненные пластическим материалом, в частности пластическим материалом, нанесенным способом инжекционного формования. Так, например, упомянутый выше держатель может быть изготовлен из пластического материала на этапе формования, в котором первый элемент магнитного сцепления вставлен в форму. За счет этого можно избежать этапа защелкивания первого элемента магнитного сцепления в держатель, и, кроме того, инжекционное формование держателя поверх первого элемента магнитного сцепления позволяет добиться меньших зазоров между первым элементом магнитного сцепления и держателем, чем при отдельном изготовлении данных деталей и их последующей сборке друг с другом.
В одном из воплощений насадка имеет такую конструкцию, при которой устройство передачи движения установлено без использования каких-либо элементов (например, пружин), вырабатывающих силу противодействия, которые могут влиять на работу резонансного привода с пружиной, установленного в рукоятке. Поскольку пружины, как правило, имеют допуски характеристик, пружина, используемая в насадке для сцепления функционального элемента с приводным валом резонансного привода, находящегося в рукоятке, может вносить искажения в систему пружина-груз, определяющую резонансную частоту резонансного привода. Кроме того, пружина в насадке может также вызывать дополнительный шум при работе устройства из-за зазоров, необходимых для установки пружины.
В некоторых воплощениях рукоятка, присоединяемая, в том числе съемно, к насадке, содержит второй элемент магнитного сцепления, расположенный на приводном валу и выполненный с возможностью установления магнитного соединения с первым элементом магнитного сцепления, расположенным в насадке, и вторую структуру сцепления для установления соединения, в частности механического соединения (например, посадки с натягом) с первой структурой сцепления, обеспеченной в насадке, в частности в корпусе насадки. Второй элемент магнитного сцепления может содержать по меньшей мере постоянный магнит или намагничиваемый элемент.
По меньшей мере в некоторых воплощениях предлагаемая рукоятка содержит линейный привод (например, резонансный привод, сообщающий линейное возвратно-поступательное движение, или электродвигатель постоянного тока с передаточным механизмом, преобразующим вращательное движение в линейно-осциллирующее), заставляющий приводной вал совершать линейные осцилляции в продольном направлении (в целом параллельном продольной оси приводного вала или даже совпадающем с продольной осью приводного вала). В некоторых воплощениях линейный привод через приводной вал может обеспечивать амплитуду линейно-осциллирующего движения в диапазоне от примерно ±0,1 мм до примерно ±2,0 мм, в частности в диапазоне от примерно ±0,5 мм до примерно ±1,5 мм, или в диапазоне от примерно ±0,75 мм до примерно ±1,25 мм, или в диапазоне от примерно ±0,9 мм до примерно ±1,1 мм, или даже может обеспечивать амплитуду линейно-осциллирующего движения, составляющую примерно ±1,0 мм. В некоторых воплощениях насадка содержит передаточный узел, преобразующий линейное движение, передаваемое приводным валом устройству передачи движения, во вращательно-осциллирующее движение с максимальной угловой амплитудой в диапазоне от ±5° до ±40°, в частности в диапазоне от примерно ±10° до ±30°, или в диапазоне от примерно ±15° до примерно ±25°, или примерно ±20° (указанные значения угловой амплитуды измерены при работе функционального элемента без нагрузки).
Продольная ось, упоминаемая при описании всех воплощений настоящего изобретения, в целом является протяженной вдоль продольного направления приводного вала (направления, определяющего его длину), или является параллельной продольной оси приводного вала, или совпадает с продольной осью приводного вала. «Приводной вал» означает приводной вал электродвигателя или удлиняющий его элемент.
В одном из воплощений второй элемент магнитного сцепления может содержать защитный покровный элемент, защищающий второй элемент магнитного сцепления от коррозии. Защитный покровный элемент может быть устойчив к истиранию в такой степени, что он будет оставаться неповрежденным в течение типичного срока службы рукоятки. Поскольку гигиеническое устройство для ухода за полостью рта используется во влажной среде и, как правило, с абразивными и/или агрессивными химическими веществами, такими как, например, эликсиры для полоскания и зубные пасты, то тонкое покрытие, например из олова толщиной 10 мкм, будет стерто в течение очень короткого периода времени. Во избежание этого более целесообразно использовать защитный покровный элемент в виде защитного покрытия из слоя металла, керамики, стекла или устойчивой к истиранию пластмассы или смолы толщиной 20 мкм или более, 30 мкм или более, 40 мкм или более, или даже 50 мкм или более. В некоторых воплощениях защитное покрытие может иметь толщину 60 мкм или более, 70 мкм или более, 80 мкм или более, 90 мкм или более, 100 мкм или более, 150 мкм или более, 200 мкм или более, и/или может иметь любую толщину, находящуюся в любых диапазонах между указанными значениями, включая указанные значения. Защитный покровный элемент может быть выполнен в виде элемента, в сущности имеющего форму чаши, и может быть прикреплен способом приклеивания, напрессовки, обжима, усадки, штамповки, сварки, защелкивания или посредством любого сочетания перечисленных способов. В некоторых воплощениях защитный покровный элемент может быть выполнен в виде пластины или диска, приклеенного к элементу магнитного сцепления. Защитный покровный элемент для второго элемента магнитного сцепления может иметь форму и размеры, аналогичные форме и размерам защитного покровного элемента, используемого для первого элемента магнитного сцепления, описанного выше.
В одном из воплощений второй элемент магнитного сцепления по меньшей мере частично размещен в углублении, выполненном в приводном валу. В одном из воплощений рукоятка, защитный покровный элемент, второй элемент магнитного сцепления и/или приводной вал могут иметь центрирующую структуру, предназначенную по меньшей мере для облегчения центрирования первого элемента магнитного сцепления со вторым элементом магнитного сцепления в процессе присоединения насадки к рукоятке.
В некоторых воплощениях гигиеническое устройство для ухода за полостью рта может содержать по меньшей мере предлагаемую насадку и может содержать рукоятку, имеющую второй элемент магнитного сцепления и вторую структуру сцепления, для установления соединения с первой структурой сцепления, обеспеченной в насадке. В некоторых воплощениях гигиеническое устройство для ухода за полостью рта может содержать по меньшей мере предлагаемую насадку и рукоятку, описанную выше. В некоторых воплощениях рукоятка содержит привод, имеющий приводной вал, который обеспечивает линейно-осциллирующее движение при работе устройства, и при этом контактные поверхности элементов магнитного сцепления расположены в сущности перпендикулярно направлению линейного движения.
В некоторых воплощениях, как будет более подробно описано ниже, магнитное сцепление между первым и вторым элементами магнитного сцепления выполнено таким образом, что оно по меньшей мере частично разъединяется в случае возникновения силы разрыва, приложенной к магнитному соединению и по величине превышающей пороговое значение силы. Такое по меньшей мере частичное разъединение частей, находящихся в магнитном сцеплении, прервет передачу движения, вызовет шум и может быть замечено пользователем, получающим таким образом сигнал о чрезмерной нагрузке на устройство.
Так, например, в случае когда гигиеническое устройство для ухода за полостью рта является электрической зубной щеткой, а насадка является сменной щеточной головкой, имеющей в качестве функционального элемента носитель щетинок, совершающий вращательно-осциллирующее движение, магнитное соединение между электродвигателем в рукоятке и устройством передачи движения в насадке должно сохраняться при типичных значениях сил отрыва, возникающих при нормальных условиях эксплуатации устройства (например, при чистке зубов). Типичные значения сил, стремящихся разорвать соединение первого и второго элементов магнитного сцепления, могут определяться типичными силами трения, возникающими между элементами функционального устройства (в данном случае щетинками) и обрабатываемыми ими твердыми или мягкими тканями ротовой полости. Сила трения увеличивается с ростом силы давления, с которой функциональный элемент прижимается пользователем к твердым или мягким тканям (например, зубам). Типичные значения сил давления, возникающих в данном случае, лежат в диапазоне от примерно 1,5 H и 3,5 H (силы давления ниже данного диапазона, как правило, не дают должной очистки зубов, а более высокие силы давления вызывают дискомфорт и даже травмирование), наиболее часто - в диапазоне от примерно 2 H до примерно 3 H. Для упомянутых выше щеточных головок, совершающих вращательно-осциллирующее движение, было определено, что нормальные силы отрыва, воздействующие на магнитное сцепление, могут превышать 5 H или 6 H, или даже могут находиться в диапазоне от примерно 6,5 H до примерно 8 H. Более высокие значения отрывающих сил могут возникать, когда пользователь прилагает чрезмерное давление к тканям ротовой полости или когда щетинки застревают между зубами. В обоих данных случаях имеет смысл, чтобы магнитное сцепление разъединялось, если отрывающая сила начинает превышать диапазоны нормальных значений сил, приведенные выше, например, если она превышает установленное пороговое значение. Разъединение элементов магнитного сцепления может подсказать пользователю, что прилагаемое им давление к тканям зубов слишком велико. Во-вторых, разъединение элементов магнитного сцепления позволит предотвратить боль, которая может возникнуть, если щетка начнет вытягивать щетинки, застрявшие между зубами, что произошло бы, если бы щетка выдерживала более высокие значения сил отрыва. То есть с любой точки зрения разъединение элементов магнитного сцепления обеспечивает повышенную защиту твердых и мягких тканей от истирания и других видов травмирующих воздействий. Ввиду сказанного выше, пороговое значение разрывающей силы может быть установлено на уровне 5 H, 5,5 H, 6 H, 6,5 H, 7 H, 7,5 H, 8 H, 8,5 H, 9 Н, 9,5 H или 10 H, в частности на уровне по меньшей мере 6,5 H, по меньшей мере 7 H, по меньшей мере 7,5 H, или даже по меньшей мере 8 H. Как будет показано ниже, пороговое значение силы может быть задано конструктивно, то есть путем подбора параметров магнитного сцепления, например подбора диаметров первого и второго соединительных элементов, выбора материалов, из которых изготовлены первый и второй элементы магнитного сцепления, или подбора зазора между первым и вторым элементами магнитного сцепления.
Приведенный выше пример подбора конструкции магнитного сцепления, разъединяющегося, если значения отрывающих сил превышают пороговые, был основан на экспериментальных данных, полученных для носителей щетинок, совершающих вращательно-осциллирующее движение в корпусе насадки. И хотя не исключено, что для прочего типа функциональных элементов могут использоваться те же пороговые значения разрывающих сил, могут быть определены как оптимальные и другие пороговые значения отрывающих сил на основе экспериментальных данных, проведенных с другими типами функциональных элементов, или для других приложений, связанных с уходом за полостью рта, таких как, например, чистка языка или массаж десен.
В некоторых воплощениях насадка имеет первый элемент магнитного сцепления, содержащий намагничиваемый элемент, который может быть, в частности, изготовлен из нержавеющей стали, в результате чего не требуется наличие защитного покровного элемента и который может быть размещен в цилиндре диаметром по меньшей мере 4,5 мм, по меньшей мере примерно 5,0 мм, или по меньшей мере примерно 5,5 мм, и длиной по меньшей мере примерно 4,5 мм, или по меньшей мере примерно 5,5 мм, или по меньшей мере примерно 6,5 мм.
В некоторых воплощениях рукоятка имеет второй элемент магнитного сцепления, содержащий постоянный магнит, в частности изготовленный из материала NdFeB, который может быть размещен в цилиндре диаметром по меньшей мере примерно 4,5 мм и длиной по меньшей мере примерно 4,5 мм. В некоторых воплощениях диаметр цилиндра может составлять по меньшей мере примерно 5,0 мм или по меньшей мере примерно 5,5 мм. В некоторых воплощениях длина цилиндра может составлять по меньшей мере примерно 5,0 мм или по меньшей мере примерно 5,5 мм.
В некоторых воплощениях устройство передачи движения несъемно соединено с рукояткой, в частности с функциональным элементом, приводимым в движение от привода.
Ниже приводится подробное описание нескольких более конкретных воплощений изобретения. При этом подразумевается, что все отличительные особенности настоящего изобретения, как те, что были упомянуты в приведенном выше описании более общих воплощений настоящего изобретения, так и те, что приводятся ниже в описании более конкретных воплощений, следует рассматривать как самостоятельные особенности, которые могут применяться в сочетании с любыми другими из описанных отличительных особенностей, при условии, что это не противоречит сущности и масштабам настоящего изобретения. Все отличительные особенности, описываемые для одного из элементов магнитного сцепления, могут быть также применены для второго элемента магнитного сцепления.
На фиг. 1 показан аксонометрический вид воплощения устройства 1 для ухода за полостью рта, выполненного в данном случае в виде электрической зубной щетки. Устройство 1 для ухода за полостью рта содержит рукоятку 200 и насадку 100. Насадка 100 в данном случае выполнена в виде съемной щеточной секции. Насадка 100 имеет функциональный элемент 130, в данном случае выполненный в виде щеточной головки и подвижно установленный на корпусе 150 насадки таким образом, что функциональный элемент 130 может быть приведен во вращательно-осциллирующее движение (как показано двойной стрелкой 21) вокруг оси вращения R, которая может быть перпендикулярна продольной оси L насадки 100. Кроме того, что гигиеническое устройство для ухода за полостью рта может быть выполнено в виде электрической зубной щетки, оно может быть выполнено в виде (электрического) устройства для чистки языка, (электрического) устройства для чистки зубов нитью, иного (электрического) устройства для чистки межзубных промежутков и так далее. Соответственно, насадка может быть выполнена в виде секции для чистки языка, секции для чистки зубов нитью, иной секции для чистки межзубных промежутков и так далее. Соответственно, функциональный элемент может быть выполнен в виде головки для чистки языка, головки для чистки зубов нитью, иного типа головки для чистки межзубных промежутков и так далее.
На фиг. 2 показан разрез насадки 100 плоскостью, проходящей через ее продольную ось. Насадка 100 содержит корпус 150 насадки и функциональный элемент 130, который прикреплен к корпусу 150 насадки.
Функциональный элемент 130 может содержать несущий элемент 131, на который установлено множество чистящих элементов 122, используемых для чистки и массажа объектов ротовой полости, таких как зубы и десны. Несущий элемент 131 может быть установлен в корпус 150 насадки на мост 132 для совершения вращательно-осциллирующего движения под действием привода, вокруг оси вращения R, которая может быть в сущности перпендикулярна продольной оси L (показана на фиг. 1) насадки 100.
Насадка 100 может дополнительно содержать устройство 110 передачи движения, расположенное в полости 159, сформированной в корпусе 150 насадки. Устройство 110 передачи движения может быть функционально связано с функциональным элементом 130, как будет более подробно объяснено ниже со ссылками на фиг. 3. В целом, применительно ко всем воплощениям термин «функционально связан» означает связь, которая не должна разрываться, будучи необходимой для передачи движения через устройство передачи движения к функциональному элементу. Устройство 110 передачи движения обеспечивает передачу линейно-осциллирующего движения к функциональному элементу 130, при этом линейно-осциллирующее движение может быть параллельным продольной оси насадки 100 (как показано двойной стрелкой А). Такое линейно-осциллирующее движение может сообщаться от приводного вала, расположенного в рукоятке, когда насадка 100 прикреплена к рукоятке, как будет более подробно описано ниже со ссылками на фиг. 5.
Устройство 110 передачи движения может содержать углубление 112, выполненное в виде глухого отверстия на первом конце 110А, проксимальном по отношению к проему полости 159, открывающемуся на конце насадки 100 (то есть первый конец 110А устройства 110 передачи движения является дистальным по отношению к функциональному элементу 130). В углублении 112 расположен первый элемент 120 магнитного сцепления. В целом, как было упомянуто выше, применительно ко всем воплощениям следует отметить, что первый элемент 120 магнитного сцепления может быть выполнен в виде постоянного магнита или намагничиваемого элемента, например в виде намагниченного бруска железа или стали. Аустенитная сталь, как правило, не является намагничиваемой, в то время как мартенситная или ферритовая сталь является намагничиваемой. Первый элемент 120 магнитного сцепления имеет сторону 121 сцепления, ориентированную в сторону проема на дистальном конце насадки 100. В целом, применительно ко всем воплощениям следует отметить, что сторона 121 сцепления может быть утоплена по отношению к концу корпуса насадки, сопрягающемуся с рукояткой при их сцеплении друг с другом, в результате чего магнитное соединение между элементами магнитного сцепления устанавливается в положении внутри корпуса насадки, утопленном, относительно продольной оси, на расстояние, величина которого находится в диапазоне от примерно 0,5 см до примерно 5,0 см, например составляет 1,0 см, 1,5 см, 2,0 см, 2,5 см, 3,0 см, 3,5 см, 4,0 см, 4,5 см, или любую другую величину в указанном диапазоне, и при этом длина корпуса насадки может составлять от примерно 3,0 см до примерно 10,0 см.
Первый элемент 120 магнитного сцепления может быть закреплен на устройстве 110 передачи движения любым подходящим образом. Так, например, первый элемент 120 магнитного сцепления может быть приклеен к устройству 110 передачи движения, может быть защелкнут в углублении, может быть выполнен способом инжекционного формования по меньшей мере части устройства передачи движения поверх него, или он может быть закреплен другими способами, которые будут подробно описаны ниже.
В некоторых воплощениях первый элемент 120 магнитного сцепления выполнен в виде намагничиваемого элемента из железа или стали. Если первый элемент 120 магнитного сцепления выполнен из материала, подверженного коррозии, например из железа или материала NdFeB (из которых могут быть сделаны относительно сильные постоянные магниты), то по меньшей мере сторона 121 сцепления первого элемента 120 магнитного сцепления может иметь защитный покровный элемент, защищающий первый элемент магнитного сцепления от коррозии.
Защитный покровный элемент может быть выполнен в виде покрытия, колпачка или крышки, как будет более подробно описано ниже. В целом, применительно ко всем воплощениям следует отметить, что любой защитный покровный элемент приведет к наличию зазора между первым и вторым элементами магнитного сцепления в состоянии, когда насадка прикреплена к рукоятке, и, соответственно, к снижению силы сцепления между первым и вторым элементами магнитного сцепления, поэтому целесообразно выбрать толщину защитного покровного элемента, составляющую примерно 0,5 мм или менее, примерно 0,4 мм или менее, примерно 0,3 мм или менее, примерно 0,2 мм или менее, или даже примерно 0,1 мм или менее. В некоторых воплощениях защитный покровный элемент имеет толщину, указанную выше. В показанном воплощении первый элемент 120 магнитного сцепления вклеен в углубление. На его сторону 121 сцепления может быть нанесено защитное покрытие, или на сторону 121 сцепления может быть приклеена защитная крышка. В показанном воплощении достаточно обеспечить защитный покровный элемент в виде диска на стороне 121 сцепления, поскольку все остальные стороны первого элемента 120 магнитного сцепления защищены окружающим их материалом устройства 110 передачи движения.
В целом, применительно ко всем воплощениям следует отметить, что первый элемент 120 магнитного сцепления может быть выполнен в виде цилиндрического элемента, ось которого ориентирована в сущности параллельно продольной оси насадки 100, и при этом диаметр цилиндра может составлять примерно 2 мм или более, примерно 3 мм или более, примерно 4 мм или более, примерно 5 мм или более, или даже примерно 6 мм или более, или иметь любую величину в любом диапазоне из указанных значений, включая сами значения.
Цилиндрический элемент может иметь любую подходящую высоту. В некоторых воплощениях высота цилиндра может составлять примерно 2 мм или более, примерно 3 мм или более, примерно 4 мм или более, примерно 5 мм или более, или даже примерно 6 мм или более, или иметь любую величину в любом диапазоне из указанных значений, включая сами значения. В некоторых воплощениях высота первого элемента магнитного сцепления может быть равна его диаметру. В других воплощениях первый элемент магнитного сцепления может иметь любую другую подходящую форму. В таких случаях наименьший цилиндр, в который может быть вписан первый элемент магнитного сцепления, может иметь диаметр и высоту, указанные выше.
В некоторых воплощениях первый элемент 120 магнитного сцепления может быть постоянным магнитом. В случаях когда насадка 100 крепится на рукоятку 200 гигиенического устройства для ухода за полостью рта съемно и предназначена для ограниченного числа сеансов использования (является одноразовой), стоимость используемых материалов играет важную роль. Поэтому использование в качестве первого элемента 120 магнитного сцепления намагничиваемого элемента, например элемента из железа или стали, позволяет снизить стоимость материалов насадки 100. Кроме того, использование в качестве первого и второго элементов магнитного сцепления постоянных магнитов может обеспечивать слишком большую силу их сцепления.
Насадка 100, изображенная на фиг. 2, может дополнительно содержать вставку 151, защелкиваемую в корпус 150 насадки и тем самым образующую часть корпуса 150 насадки. Вставка 151 может быть оборудована первой структурой 152 сцепления, предназначенной для установления дополнительного соединения (то есть соединения, отличного от магнитного соединения, в образовании которого участвует первый элемент 120 магнитного сцепления) с рукояткой гигиенического устройства для ухода за полостью рта в состоянии, когда насадка прикреплена к рукоятке. В показанном воплощении первая структура 152 сцепления выполнена из механических средств сцепления, таких как защелкивающиеся крючки или упругие элементы, зажимающие выступы, выполненные на рукоятке. В других воплощениях первая структура 152 сцепления может быть выполнена в виде дополнительного элемента магнитного сцепления. Положения относительно продольной оси, в котором устанавливается магнитное соединение и в котором устанавливается дополнительное соединение (например, механическое соединение), могут быть отнесены друг от друга на расстояние, составляющее от примерно 0,5 см до примерно 3,0 см.
На фиг. 3 представлен продольный разрез воплощения насадки, изображенной на фиг. 2, плоскостью, перпендикулярной плоскости разреза на фиг. 2, и вид, показанный на данном разрезе, соответствует виду со стороны чистящих элементов. Как показано на данном чертеже, устройство 110 передачи движения соединено с функциональным элементом посредством соединительного штифта 111, расположенного на втором конце 110B устройства 110 передачи движения. Соединительный штифт 111 устанавливает соединение с соединительной секцией 134, выполненной на несущем элементе 131, в положении, эксцентричном по отношению к оси вращения, определяемой установочным мостом 132. Когда устройству 110 передачи движения сообщается линейно-осциллирующее движение, показанное двухсторонней стрелкой А, несущий элемент 131 будет приводиться во вращательно-осциллирующее движение вокруг оси вращения. Как будет подробно объяснено ниже, в некоторых воплощениях устройство 110 передачи движения не связано ни с какими элементами, вырабатывающими силу противодействия, такими как, например, смещающая пружина, которые бы смещали устройство передачи движения в определенное исходное положение всякий раз, когда оно не приводится в движение.
На фиг. 4 показан разрез рукоятки 200. В показанном воплощении рукоятка 200 содержит приводной вал 210, который работает как подвижная часть резонансного линейного привода 260, расположенного внутри корпуса 250 рукоятки. При работе устройства линейный привод 260 обеспечивает линейное осциллирующее движение приводного вала 210, как показано двухсторонней стрелкой В. В показанном воплощении приводной вал 210 может быть удлинен удлиняющим элементом 219, который таким образом может рассматриваться как часть приводного вала 210. Удлиняющий элемент 219 может обеспечивать увеличенный диаметр по сравнению с диаметром приводного вала 210. В удлиняющем элементе 219 может быть обеспечено углубление 211, принимающее второй элемент 220 магнитного сцепления. В альтернативных воплощениях второй элемент 220 магнитного сцепления может быть не размещен в удлиняющем элементе 219, а может быть закреплен непосредственно на приводном валу 210, или по меньшей мере концевая часть приводного вала может быть выполнена из постоянно-магнитного материала, и такой конец может выполнять роль второго элемента 220 магнитного сцепления. Второй элемент 220 магнитного сцепления имеет сторону 221 сцепления, которая должна вступать в контакт с ответной стороной 121 сцепления (изображенной на фиг. 2) насадки, когда насадку присоединяют к рукоятке. Сторона сцепления первого элемента магнитного сцепления и сторона сцепления второго элемента магнитного сцепления могут быть плоскими или могут по меньшей мере частично взаимно дополнять друг друга по форме.
В целом, применительно ко всем воплощениям следует отметить, что второй элемент 220 магнитного сцепления может быть выполнен в виде цилиндрического элемента, ось которого ориентирована в сущности параллельно продольной оси приводного вала, и при этом диаметр цилиндра может составлять примерно 2 мм или более, примерно 3 мм или более, примерно 4 мм или более, примерно 5 мм или более, или даже примерно 6 мм или более, или иметь любую величину в любом диапазоне из указанных значений, включая сами значения. Цилиндрический элемент может иметь любую подходящую высоту. В некоторых воплощениях высота цилиндра может составлять примерно 2 мм или более, примерно 3 мм или более, примерно 4 мм или более, примерно 5 мм или более, или даже примерно 6 мм или более, или иметь любую величину в любом диапазоне из указанных значений, включая сами значения. В некоторых воплощениях высота второго элемента магнитного сцепления может быть равна его диаметру. В других воплощениях второй элемент магнитного сцепления может иметь любую другую подходящую форму. В таких случаях наименьший цилиндр, в который может быть вписан второй элемент магнитного сцепления, может иметь диаметр и высоту, указанные выше.
Рукоятка содержит корпус рукоятки, в котором может быть установлена вторая структура сцепления, предназначенная для установления соединения с первой структурой сцепления, установленной в насадке. В показанном воплощении рукоятка 200 имеет корпус 250 рукоятки, содержащий верхнюю секцию 250A корпуса рукоятки, предназначенную для присоединения ее к насадке, и нижнюю секцию 250 В корпуса рукоятки, предназначенную для захвата ее рукой пользователем. В данном случае верхняя секция 250A корпуса рукоятки содержит верхнюю часть 251, на которой может быть расположена вторая структура 252 сцепления. Вторая структура 252 сцепления в совокупности с первой структурой 152 сцепления насадки (фиг. 2) может образовывать дополнительное соединение между насадкой и рукояткой. В некоторых воплощениях вторая структура 252 сцепления и первая структура 152 сцепления могут образовывать соединение, отличное от соединения, образуемого первым элементом магнитного сцепления и вторым элементом магнитного сцепления, или оно может быть аналогичным соединением. Так, например, соединение, образуемое первой структурой сцепления и второй структурой сцепления, может содержать механическое зацепление, магнитное зацепление, иного вида зацепление или их сочетания. В некоторых воплощениях, имеющих верхнюю секцию 250A корпуса руки и нижнюю секцию 250B корпуса рукоятки, верхняя секция 250А корпуса рукоятки может быть приводимой в движение, например она может совершать вращательно-осциллирующее движение вокруг продольной оси, линейные вибрации вдоль продольной оси, и/или линейное возвратно-поступательное движение вдоль оси, в целом параллельной продольной оси приводного вала при работе устройства. В таких воплощениях корпус насадки, присоединяемый к верхней секции 250A корпуса рукоятки, совершает первое движение при работе устройства, например вращение вокруг продольной оси, линейные вибрации вдоль продольной оси и/или линейное возвратно-поступательное движение, в то время как устройство передачи движения может сообщать функциональному элементу второе движение. Первое и второе движения, упомянутые выше, будут подробно описаны ниже со ссылками на фиг. 5. В некоторых воплощениях верхняя секция 250A корпуса рукоятки не приводится в движение и остается неподвижной по отношению к нижней секции 250В корпуса рукоятки.
На фиг. 5 показан продольный разрез насадки 100 и верхней секции корпуса рукоятки 200 в состоянии, когда они прикреплены друг к другу. Как показано на данном чертеже, первый и второй элементы 120 и 220 магнитного сцепления образовали магнитное соединение, которое обеспечивает сцепление приводного вала 210 рукоятки 200 с устройством 110 передачи движения насадки таким образом, что при работе устройства линейное возвратно-поступательное движение приводного вала 210, показанное двухсторонней стрелкой В, будет передаваться функциональному элементу 130 через устройство 110 передачи движения. В некоторых воплощениях, поскольку передаваемое движение является линейным возвратно-поступательным, магнитному сцеплению не требуется передавать вращательное движение, и поэтому достаточно выполнить стороны сцепления первого и второго соединительных элементов плоскими.
Кроме того, первая структура 152 сцепления и вторая структура 252 сцепления образовали второе соединение между корпусом 150 насадки и корпусом 250 рукоятки таким образом, что насадка 100 остается неподвижной относительно корпуса 250 рукоятки. В воплощениях, в которых верхняя секция рукоятки приводится во вращательно-осциллирующее движение вокруг продольной оси, линейное вибрирующее движение вдоль продольной оси и/или линейное возвратно-поступательное движение вдоль оси, в сущности параллельной продольной оси рукоятки 200, движение верхней секции корпуса рукоятки передается корпусу рукоятки посредством сцепления между первой структурой 152 сцепления и второй структурой 252 сцепления.
Как упоминалось выше, устройство 110 передачи движения может быть установлено без использования каких-либо элементов, оказывающих силу противодействия. Элементы, оказывающие силу противодействия, часто используются в устройствах передачи движения, установленных в насадке, особенно если требуется установить механическое сцепление между устройством передачи движения и приводным валом, и при этом в процессе присоединения частей устройства друг к другу сначала нужно преодолеть силу противодействия. Без элемента, оказывающего силу противодействия, в ходе крепления соединяемых частей друг к другу устройство передачи движения может уйти вовнутрь насадки, и механическое соединение не установится. В предлагаемом магнитном сцеплении при креплении насадки к рукоятке первый элемент магнитного сцепления и второй элемент магнитного сцепления притягиваются друг к другу, и устройство передачи движения придвигается к приводному валу, в результате чего устанавливается магнитное сцепление без необходимости предварительного преодоления какого-либо сопротивления. В частности, в случае использования рукоятки, содержащей резонансный привод, резонансная частота привода определяется параметрами системы груз-пружина, с учетом жесткости пружины, которая может использоваться как элемент, оказывающий силу противодействия на устройство передачи движения, но допустимые отклонения на характеристики пружины приведут к разбросу резонансной частоты резонансного привода от насадки к насадке. Кроме того, исключение из конструкции элемента, оказывающего силу противодействия, снижает производственные затраты на изготовление изделия.
В целом, применительно ко всем воплощениям следует отметить, что как первый элемент 120 магнитного сцепления, так и второй элемент 220 магнитного сцепления могут быть выполнены в виде постоянного магнита, системы постоянных магнитов, намагничиваемого элемента, например элемента из железа или стали, или системы таких элементов. Может использоваться любой постоянно-магнитный материал, например, магнитные материалы с высоким энергетическим произведением, такие как SmCo или NdFeB, выполненные в виде спеченных элементов или элементов с пластмассовым связующим, или могут использоваться любые магнитотвердые ферриты, например спеченные стронциевые ферриты. Элементы из постоянных магнитов с пластмассовым связующим, как правило, характеризуются низкой плотностью магнитного потока по сравнению, например, со спеченными постоянными магнитами. Спеченные магниты состава NdFeB характеризуются относительно высокой плотностью магнитного потока, но являются достаточно дорогими и подвержены коррозии. Магнитотвердые ферриты относительно недороги и, будучи керамическими материалами, менее подвержены коррозии, но имеют посредственные характеристики плотности магнитного потока. Если в качестве одного из элементов магнитного сцепления используется намагничиваемый элемент, то в качестве второго элемента магнитного сцепления должны использоваться постоянный магнит или система из постоянных магнитов. Постоянные магниты в широком ассортименте предлагает, например, IBS Magnet (Берлин, Германия).
В некоторых воплощениях по меньшей мере один из элементов магнитного сцепления: первый или второй - по меньшей мере частично состоит из материала NdFeB, в частности из спеченного материала NdFeB. В некоторых из данных воплощений второй элемент магнитного сцепления, расположенный в рукоятке, изготовлен, или по меньшей мере частично состоит из спеченного материала NdFeB. Последний вариант позволяет использовать в качестве первого элемента магнитного сцепления относительно дешевый намагничиваемый элемент, например элемент из железа или стали, или набор таких элементов.
Подверженные коррозии постоянные магниты, такие как магниты из спеченного материала NdFeB, обычно поставляются производителями с тонким антикоррозионным покрытием, например с покрытием из олова или никеля. Однако зубная паста может очень быстро истирать данные стандартные покрытия в процессе использования изделия. Поэтому может быть необходимо дополнительно защитить такие постоянные магниты покровным элементом, устойчивым к истиранию и коррозии, которые возникают в типичных условиях эксплуатации гигиенического устройства для ухода за полостью рта. Для изготовления защитного покровного элемента могут быть выбраны различные материалы, такие как пластические материалы, устойчивые к абразивному воздействию (в частности, могут использоваться колпачки из пластмассы глубокой вытяжки), керамика, металлическая фольга, стекло и прочие.
Некоторые постоянно-магнитные материалы, такие как NdFeB, имеют низкий предел рабочих температур, составляющий примерно 60°С, причем точный предел рабочей температуры зависит от геометрических размеров постоянного магнита. На такие постоянные магниты нельзя нанести антикоррозионное покрытие из пластмассы способом инжекционного формования, поскольку при таком способе могут возникать температуры, составляющие 200°С и выше, и постоянный магнит может потерять свой магнетизм. Защитный покровный элемент может быть выполнен способом литья (например, из смолы), приклеивания (например, путем приклеивания металлического, керамического или стеклянного диска), защелкивания, сварки или иным способом, как обсуждалось выше.
Магнитное сцепление, установленное между первым и вторым элементами магнитного сцепления, должно выдерживать типичные отрывающие усилия, которые могут быть приложены к функциональному элементу, как было описано выше, то есть магнитное сцепление не должно разъединяться при приложении к нему таких усилий. В воплощениях настоящего изобретения типичная отрывающая сила, приложенная к функциональному элементу, может достигать 10 H, то есть магнитное сцепление должно выдерживать разрывающие усилия вплоть до порогового значения, составляющего примерно 10 H, или примерно 9 H, или примерно 8 H, или примерно 7 H, или примерно 6 H, или примерно 5 H, или даже 4 H, или любую величину в диапазонах указанных значений, включая сами упомянутые значения.
На фиг. 6A-6D показаны четыре примера различных конфигураций S1-S4 первого и второго элементов магнитного сцепления. На фиг. 7 показаны результаты моделирования эффективной силы, действующей между двумя элементами магнитного сцепления в зависимости от зазора между первым и вторым элементами магнитного сцепления, возникающего вследствие наличия защитного покровного элемента на одном из элементов или на обоих элементах магнитного сцепления.
1
1
2
2
На фиг. 6A показана первая конфигурация S1, при которой первый элемент 410A магнитного сцепления является цилиндрическим постоянным магнитом из NdFeB, а второй элемент 420A магнитного сцепления является цилиндром из нержавеющей стали. Для проведения математического моделирования были выбраны диаметр d постоянного магнита 410A из NdFeB, равный 5 мм, и высота h равная 5 мм. Диаметр d элемента из нержавеющей стали был выбран, как равный 5 мм, а высота h данного элемента была выбрана равной 4,5 мм. Стрелка 419A показывает направление намагниченности постоянного магнита, которое в данном примере в целом параллельно продольной оси цилиндра. Таким образом, суммарная высота набора из элементов магнитного сцепления составляла 9,5 мм плюс толщина зазора.
На фиг. 6B показана вторая конфигурация S2, единственное отличие которой от конфигурации S1, изображенной на фиг. 1, состоит в направлении 419B намагниченности первого элемента 410A магнитного сцепления, которое в данном случае перпендикулярно продольной оси цилиндра.
На фиг. 6C показана третья конфигурация S3 первого элемента 410C магнитного сцепления и второго элемента 420C магнитного сцепления. Предполагается, что второй элемент 420C магнитного сцепления также выполнен из нержавеющей стали, но в данном случае имеет высоту 3,5 мм. Первый элемент 410C магнитного сцепления представляет собой постоянный магнит из NdFeB высотой 5 мм и диаметром 3,5 мм. Постоянный магнит из NdFeB вклеен в железную емкость в форме чашки наружным диаметром 5 мм и внутренним диаметром 4 мм. Железная емкость состоит из полого железного цилиндра 4104C и железного диска 4103С. Железный диск 4103C имеет диаметр 5 мм и высоту 1,5 мм. Таким образом, суммарная высота магнитного сцепления в сборе также составляет 9,5 мм плюс толщина зазора.
Направление намагниченности постоянного магнита 4101C из NdFeB показано стрелкой 419С и в целом совпадает с продольной осью цилиндра.
На фиг. 6D показана четвертая конфигурация S4, в которой второй элемент 420D магнитного сцепления такой же, как и в третьей конфигурации S3, а именно представляет собой стальной цилиндр высотой 3,5 мм и диаметром 5 мм. Первый элемент 410D магнитного сцепления состоит из первого и второго постоянных магнитов 4101D и 4102D из NdFeB, имеющих форму цилиндров и намагниченных вдоль продольной оси, но в противоположных направлениях, обозначенных стрелками 4191D и 4192D соответственно. Цилиндр, образованный двумя полуцилиндрическими постоянными магнитами из NdFeB, имеет высоту 5 мм и диаметр 5 мм. На тыльной стороне полуцилиндрических постоянных магнитов из NdFeB расположен железная перемычка 4103D, имеющая форму диска высотой 1,5 мм и диаметр 5 мм. Суммарная высота магнитного сцепления в сборе опять же составляет 9,5 мм плюс толщина зазора.
В расчетах методами математического моделирования предполагалось, что остаточная магнитная индукция постоянно-магнитного материала NdFeB составляет 1370 мТ. Свойства нержавеющей стали 1.4021 закладывались как максимально соответствующие экспериментальным данным.
На фиг. 7 показаны результаты математического моделирования для четырех конфигураций S1, S2, S3 и S4, описанных выше и изображенных на фиг. 6A-6D. По оси абсцисс отложен зазор между плоскими сторонами сцепления первого и второго элементов магнитного сцепления в миллиметрах. За материал зазора принят воздух. На оси ординат отложена сила, действующая между первым и вторым элементами магнитного сцепления в соединенном состоянии в ньютонах. Можно видеть, что конфигурация S4 обеспечивает наибольшее пороговое значение силы отрыва, которую может выдержать магнитное сцепление. А именно, конфигурация S4 при зазоре 0,1 мм обеспечивает значение силы отрыва, которая разъединит элементы сцепления, равное примерно 7,3 Н. Прочие конфигурации обеспечивают силу отрыва о примерно 3,4 до примерно 4,9 H при зазоре 0,1 мм.
На фиг. 8 схематически показано сечение верхней части приводного вала 510 со вторым элементом 520 магнитного сцепления. В показанном воплощении второй элемент 520 магнитного сцепления вклеен в защитный колпачок 525, имеющий форму чашки. На верхней поверхности защитного колпачка 525, к которой приближается первый элемент 620 магнитного сцепления (показан пунктиром) при креплении насадки к рукоятке, выполнена центрирующая структура 526 в виде приподнятого края, в результате чего формируется углубление 527, с которым сопрягается первый элемент 620 магнитного сцепления. Приподнятый край 526 может сужаться в сторону первого элемента 620 магнитного сцепления, что облегчает взаимное центрирование элементов магнитного сцепления. И хотя магнитное сцепление само по себе обладает самоцентрирующей функцией, наличие центрирующих структур облегчает операцию центрирования и позволяет избежать неправильного совмещения первого и второго элементов магнитного сцепления. Как упоминалось выше, конструктивные элементы, описанные в качестве примера как выполненные на первом или втором элементах магнитного сцепления, на самом деле могут быть выполнены в обратной конфигурации (на втором и первом элементах соответственно). Именно в таком смысле следует рассматривать воплощение первого элемента магнитного сцепления, изображенное на фиг. 8.
3
3
В данном воплощении защитный покровный элемент выполнен в виде чашки, в которую полностью помещен второй элемент 520 магнитного сцепления и которая является по меньшей мере частично протяженной поверх приводного вала 510. В таком воплощении второй элемент 520 магнитного сцепления не обязательно должен быть дополнительно прикреплен к приводному валу 510, поскольку слой клея 524 скрепляет друг с другом приводной вал 510 и второй элемент 520 магнитного сцепления. Толщина d слоя клея 524 и защитного покровного элемента 525 должна быть минимально возможной во избежание снижения силы сцепления (фиг. 7). Следует также отметить, что сторона 521 сцепления не обязательно должна быть приклеена к защитному покровному элементу, поскольку бокового слоя клея достаточно для формирования прочного соединения. Толщина d должна составлять примерно 0,2 мм или менее, примерно 0,15 мм или менее, примерно 0,1 мм или менее, или даже примерно 0,05 мм или менее, и/или или иметь любую величину в диапазонах указанных значений, включая сами упомянутые значения. Защитный покровный элемент может быть выполнен из пластического материала, керамики, стекла или металла (предпочтительно ненамагничиваемого металла). С точки зрения целесообразности максимального уменьшения толщины слоя клея 524 и защитного покровного элемента предвидятся воплощения, в которых слой клея имеется только на боковых сторонах приводного вала 510 и второго элемента 520 магнитного сцепления, но не между стороной 521 сцепления второго элемента 520 магнитного сцепления и нижней поверхностью 531 защитного покровного элемента.
В воплощении, подобном изображенному на фиг. 8, защитный покровный элемент, изготовленный из намагничиваемого металла, будет образовывать замкнутый магнитный контур между северным магнитным полюсом и южным магнитным полюсом постоянного магнита, и эффективная сила, действующая между элементами магнитного сцепления, будет снижена.
На фиг. 9 схематически показана верхняя часть приводного вала 510A, имеющая углубление 511A, в котором размещен второй элемент 520A магнитного сцепления. Загнутые части 512A стенок углубления обеспечивают крепление второго элемента магнитного сцепления в углублении 511A. До введения второго элемента 520A магнитного сцепления в углубление 511A части 512A стенок являются прямыми, чтобы второй элемент 520A магнитного сцепления можно было вставить в углубление 511A. После этого части 512A стенок загибают, например, с помощью штамповочной оправки, чтобы зафиксировать второй элемент 520A магнитного сцепления в углублении. Защитный покровный элемент 525A может покрывать остальную часть проема, защищая второй элемент 520A магнитного сцепления от коррозии. Защитный покровный элемент 525A может быть выполнен из смолы или любого другого подходящего материала, как было описано выше. В случае если верхняя штампованная часть приводного вала 510A изготовлена из (ненамагничиваемого) металла или другого материала, устойчивого к истиранию, то защитный покровный элемент 525А фактически будет защищен от истирания и поэтому сам по себе не обязательно должен обладать повышенной устойчивостью к абразивным воздействиям.
На фиг. 10 схематически показано еще одно воплощение верхней части приводного вала 510B и первого элемента 620B магнитного сцепления. Приводной вал 510B имеет углубление 511B, принимающее второй элемент 520B магнитного сцепления, который является протяженным над приводным валом 510В таким образом, что формируется ступенчатая конструкция 526B. Защитный покровный элемент 525B, который в данном случае может быть выполнен в виде чашки из пластического материала способом глубокой вытяжки, может быть приклеен слоем клея 524B поверх выступающего конца второго элемента 520B магнитного сцепления и верхней части приводного вала 510B. Первый элемент 620B магнитного сцепления может содержать углубление 626B, сопрягающееся со ступенчатой конструкцией 526B. Углубление 626B и ступенчатая конструкция 526B, взаимодействуя друг с другом, будут способствовать центрированию первого и второго элементов 620B и 520B в процессе крепления насадки к рукоятке. Подобно воплощению на фиг. 8, слой клея 524B может отсутствовать между стороной 521B сцепления и нижней поверхностью 531B защитного покровного элемента 525B, в целях уменьшения величины зазора между первым элементом магнитного сцепления и вторым элементом магнитного сцепления. Возможны и воплощения, в которых аналогичный защитный покровный элемент выполнен не на втором, а на первом элементе магнитного сцепления.
На фиг. 11 схематически показана нижняя часть устройства 610C передачи движения, в которой выполнено углубление 611C, принимающее первый элемент 620C магнитного сцепления. Углубление 611C может иметь зацепы 612C (с подрезом под углом 90° на задней стороне), которые защелкиваются в ответные выточки на первом элементе 620C магнитного сцепления. Таким образом, обеспечивается неразъемное механическое скрепление первого элемента 620C магнитного сцепления с устройством 610C передачи движения. Фронтальная сторона (находящаяся ближе к рукоятке, чем задняя сторона) зацепов 612C может быть скошена, что позволяет защелкнуть первый элемент 620C магнитного сцепления в нужном положении при изготовлении изделия. Устройство передачи движения может быть выполнено из пластмассы, а первый элемент 620C магнитного сцепления может быть выполнен из коррозионно-устойчивой стали.
В некоторых воплощениях защитный покровный элемент, выполненный в виде чашки аналогично предыдущему воплощению, может быть закреплен на приводном валу такими способами, как, например, обжим, усадка, сварка или защелкивание.
На фиг. 12A, 12B и 12C показаны виды еще одного воплощения предлагаемой насадки. На данных видах одни и те же детали обозначены одинаковыми номерами позиций (номер позиции одной и той же детали не обязательно обозначен на всех трех чертежах). Ниже приводится подробное описание данного воплощения со ссылками на 12A, 12B и 12C.
Насадка 700 имеет корпус 750 насадки, функциональный элемент 730, выполненный в виде щеточной головки, установленной в корпусе 750 для совершения вращательно-осциллирующего движения под действием привода вокруг оси вращения R1, в сущности перпендикулярной направлению продольной протяженности насадки 700. Насадка 700 дополнительно содержит устройство 710 передачи движения, протяженное в полости 759, выполненной внутри корпуса 750 насадки.
Функциональный элемент 730 (в данном случае - щеточная головка) имеет несущий элемент 731, на котором установлены чистящие элементы, например пучки щетинок. Несущий элемент 731 может содержать соединительный элемент 731A, который может быть выполнен структурно целым с несущим элементом 731. Несущий элемент 731 может быть установлен в корпусе 750 с помощью фиксирующего элемента 738 для исключения его самопроизвольного отсоединения от корпуса 750 насадки.
Устройство 710 передачи движения может содержать держатель 712 и тяговый элемент 716. В держателе 712 может быть по меньшей мере частично размещен первый элемент 720 магнитного сцепления, в частности он может быть размещен в углублении 711 на первом конце 710A устройства 710 передачи движения. Тяговый элемент 716 может быть выполнен из металла, такого, как нержавеющая сталь, или в некоторых воплощениях он может быть выполнен из металлической проволоки. Металлический тяговый элемент может обеспечивать большую жесткость и упругость, чем аналогичная деталь устройства передачи движения, выполненная из пластического материала. С другой стороны, устройство передачи движения может быть выполнено в виде единой целой детали из пластического материала благодаря более высокой тягучести пластмасс по сравнению с металлами. Тяговый элемент 716 может иметь первый соединительный элемент 716A, шарнирно связанный с держателем 712, и второй соединительный элемент 716B, шарнирно связанный с соединительной частью 739, выполненной на элементе 731A несущего элемента 731. По меньшей мере один из соединительных элементов 716A, 716B тягового элемента 716 может представлять собой загнутую часть стержня, которая может быть протяженной в сквозное или глухое отверстие в держателе 712 или соединительном элементе 731A соответственно. Как это можно, в частности, видеть на фиг. 12C, первый элемент 720 магнитного сцепления может иметь по меньшей мере углубление или канавку 729, заполненную пластической массой 714 способом инжекционного формования, например поверх первого элемента 720 магнитного сцепления может быть непосредственно выполнен способом инжекционного формования держатель 712. Использование такого способа непосредственного формования обеспечивает минимальные зазоры между первым элементом 720 магнитного сцепления и держателем 712. В целом, применительно ко всем воплощениям следует отметить, что поверх первого элемента магнитного сцепления непосредственно может быть формована по меньшей мере часть устройства передачи движения, например углубление на первом элементе магнитного сцепления может быть заполнено способом инжекционного формования пластическим материалом, в результате чего первый элемент магнитного сцепления будет надежно скреплен с данной частью устройства передачи движения, выполненной способом инжекционного формования.
Держатель 712 имеет выступы 713 на краю контактной поверхности 721 первого элемента 720 магнитного сцепления, протяженные в направлении его продольной протяженности. Выступы могут сужаться в радиальном направлении наружу, в результате чего они формируют центрирующую структуру, которая по меньшей мере способствует центрированию магнитного сцепления между первым элементом 720 магнитного сцепления и вторым элементом магнитного сцепления, расположенным в рукоятке, при креплении к ней насадки 700. Центрирующая функция сохраняется, если, в скрепленном состоянии насадки и рукоятки, первый и второй элементы магнитного сцепления разъединились при случайном возникновении слишком большой силы отрыва. Как только слишком большая сила отрыва исчезла, первый и второй элементы магнитного сцепления вновь соединятся под действием сил магнитного притяжения между ними. В частности, в случаях когда один из элементов магнитного сцепления (первый или второй) является намагничиваемым элементом, самоцентрирующей силы, подобной возникающей между постоянными магнитами, между ними нет, и дополнительная центрирующая структура способствует центрированию сопрягаемых элементов магнитного сцепления и оптимизирует направление действия силы сцепления.
В некоторых воплощениях чистящие элементы, расположенные на насадке, могут быть изготовлены из мягкого пластического материала, например из резины или из термопластического эластомера, или могут быть изготовлены из более жесткого пластического материала, такого как полиамид (например, из полиамида 6.12). Чистящие элементы могут иметь любую подходящую высоту, которая может быть выбрана между 0,2 мм (например, для элементов, используемых для чистки языка) и 30 мм, при этом наиболее типичные значения длины чистящего элемента лежат в диапазоне от примерно 2,0 мм до примерно 15,0 мм или от примерно 5,0 мм до примерно 11,0 мм. Чистящие элементы могут иметь любой подходящий диаметр, который может быть выбран из диапазона от примерно 0,2 мм до примерно 20 мм или из диапазона от примерно 0,5 мм до примерно 8,0 мм.
Кроме того, следует отметить, что чистящие элементы могут содержать любые подходящие чистящие элементы и/или могут содержать элементы, используемые для массажа десен, чистки языка, химической обработки различных участков ротовой полости, например для введения в ротовую полость антимикробных веществ, веществ для устранения запаха, ароматических веществ, веществ для устранения зубного налета, веществ против воспаления десен, отбеливающих веществ и им подобных.
Так, например, в некоторых воплощениях чистящие элементы могут содержать пучки. Пучки могут содержать множество отдельных нитей, надежно прикрепленных к головке. Нити могут быть полимерными и могут включать, например, полиамидные или полиэфирные компоненты. Продольные размеры нитей, их размеры в поперечном сечении, а также профиль кончиков нитей в соответствии с настоящим изобретением могут быть различны. Кроме того, различными могут быть жесткость, упругость и форма кончиков нитей. Некоторые примеры подходящих значений длины лежат в диапазоне от примерно 3 мм до примерно 15 мм, или включают любое значение в данном диапазоне. Кроме того, нити могут иметь в сущности постоянный размер в поперечном сечении, составляющий от примерно 100 мкм до примерно 350 мкм или имеющий любое значение в данном диапазоне. Кончики нитей могут иметь любую подходящую форму. Примеры подходящих форм кончиков включают сглаженную форму, скругленную форму, сужающуюся форму, остроконечную форму. В некоторых воплощениях нити могут включать краситель, помогающий определить степень их износа, как описано в патенте США 4802255. Некоторые примеры подходящих нитей, которые могут использоваться в зубных щетках, описаны в патенте США 6199242. Прочие подходящие примеры щетинок включают текстурированные щетинки, например, однокомпонентные и многокомпонентные щетинки (например, щетинки, полученные соэкструдированием различных полимеров), волнообразные щетинки, щетинки для массажа десен, щетинки переменных конфигураций (например, щетинки из волокон, имеющих множество внутренних каналов) и/или их сочетания.
Прочие подходящие примеры чистящих элементов включают описанные в патентных заявках США 2002/0059685; 2005/0000043; 2004/0177462; 2005/0060822; 2004/0154112; патентах США 6151745; 6058541; 6041467; 6553604; 6564416; 6826797; 6993804; 6453497; 6993804; 6041467; а также в патентных заявках США 12/008 073 («Зубные щетки», подана 8 января 2008 года) и 60/928012 («Устройства для гигиены полости рта», подана 7 мая 2007). Кроме того, может использоваться любое подходящее расположение чистящих элементов. Подходящие расположения чистящих элементов включают описанные в патентах США 5836769; 6564416; 6308367; 6108851; 6058541 и 5396678.
В дополнение к щетинкам и/или пучкам щетинок чистящие элементы могут также включать эластомерные структуры, пены, прочие структуры и их сочетания. Так, например, чистящие элементы могут содержать эластомерные ребра, описанные в патенте США 6553604 и в патентной заявке США 2007/0251040 А1. Чистящие элементы могут также содержать эластомерные элементы чашеобразной формы, описанные в патентной публикации США 2004/0154112 А1. В некоторых воплощениях чистящие элементы могут содержать сочетание эластомерных элементов и щетинок. Так, например, могут использоваться сочетания ребер и щетинок, сочетание одной или более эластомерных чашек и щетинок, и/или сочетания эластомерных элементов самих по себе или в сочетании со щетинками. Сочетания эластомерных чистящих элементов описаны в патентной публикации США 2009/0007357 А1. Чистящие элементы и/или массажные элементы могут быть прикреплены к головке любым подходящим образом. Наиболее часто применяемые способы крепления включают крепление скобами, безанкерное крепление пучков, а также крепление введением пучков в форму при инжекционном формовании. Чистящие элементы, содержащие эластомеры, могут быть выполнены за единое целое друг с другом, то есть могут иметь общее основание и могут быть протяженными от него совместно или дискретно. Эластомерные элементы могут быть выполнены способом инжекционного формования в головке.
В дополнение к чистящим элементам, описанным выше, головка может содержать элемент для чистки мягких тканей, выполненный из любого подходящего материала. Примеры подходящих материалов включают эластомерные материалы; полипропилен, полиэтилен, им подобные материалы, прочие материалы и/или их сочетания. Элемент для чистки мягких тканей может содержать любые подходящие элементы для чистки мягких тканей. Некоторые подходящие типы элементов для чистки мягких тканей, а также подходящие типы конфигураций элементов для чистки мягких тканей на зубной щетке описаны в патентных заявках США 2006/0010628; 2005/0166344; 2005/0210612; 2006/0195995; 2008/0189888; 2006/0052806; 2004/0255416; 2005/0000049; 2005/0038461; 2004/0134007; 2006/0026784; 20070049956; 2008/0244849; 2005/0000043; 2007/140959; а также в патентах США 5980542; 6402768 и 6102923.
Кроме того, в воплощениях, содержащих эластомерные элементы на первой стороне головки и на противоположной ей второй стороне головки, эластомерные элементы, расположенные по разные стороны головки, могут быть выполнены за единое целое. Так, например, в головке, содержащей эластомерные элементы, могут быть выполнены отверстия, через которые расплавленный эластомерный материал может протечь с одной стороны головки на другую сторону в процессе формования элементов.
Материалы, используемые для изготовления по меньшей мере части головки или насадки, например корпуса рукоятки или корпуса насадки, могут быть любыми подходящим пластическими или непластическими материалами, причем типичные пластические материалы могут содержать по меньшей мере один материал из группы, состоящей из полипропилена, термопластического эластомера, полиоксиметилена, смеси полимера сложного эфира и поликарбоната, такой как, например, Xylex производства SABIC (Саудовская Аравия), акрилонитрил стирол акрилат или полибутилен терефталат (РВТ). Вместо пластического материала для изготовления по меньшей мере части насадки могут быть выбраны материалы на основе металла, стекла или дерева.
Размеры и их значения, содержащиеся в данном документе, не следует рассматривать как строго ограниченные в точности приведенными значениями. Напротив, если не оговорено особо, под приведенным значением понимается данное значение в точности и все значения, находящиеся в функционально эквивалентной его окрестности. Так, например, значение, обозначенное как 40 мм, следует рассматривать как «примерно 40 мм».