ЗУБНАЯ ЩЕТКА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
TOOTHBRUSH AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Настоящее изобретение относится к зубной щетке, имеющей электрический функциональный узел, обладающий признаками пункта 1 формулы изобретения, и к способу изготовления такой зубной щетки с признаками пункта 14.
Электрические зубные щетки с перезаряжаемыми источниками энергии (аккумуляторами) известны и широко представлены на рынке. В большинстве случаев электрическая энергия передается на аккумулятор индуктивно, от зарядного устройства. Это описано, например, в СН-656987. Поскольку отсутствует необходимость в каких-либо проводах между аккумулятором и зарядным устройством, преимущества такого способа зарядки заключаются в простоте пользования (т.е. в простой установке в зарядное устройство без попыток найти контакт) и в низкой подверженности внешним воздействиям, например, воды или зубной пасты, которые могут привести к загрязнению или коррозии электрических контактов. Недостаток индуктивной зарядки заключается в больших издержках производства и в большом пространстве, необходимом для зарядного устройства, которое содержит зарядную цепь большой площади. Зубные щетки также велики, тяжелы и громоздки, поскольку помимо аккумуляторов в них должна иметься по меньшей мере одна вторичная катушка и выпрямляющее устройство.
В US 4827552 раскрывается электрическая зубная щетка родового типа, содержащая аккумулятор, который может заряжаться через вставляемый контакт. Элемент контакта расположен без защиты на ножке электрической зубной щетки и, следовательно, в зоне, куда попадает и где накапливается вода, стекающая с головки зубной щетки. Коррозия и загрязнение контактных элементов создают риски нарушения удовлетворительной проводимости тока.
Целью настоящего изобретения является создание экономически эффективного способа зарядки, обеспечивающего надежность работы, экономию пространства, как можно более простого в реализации и обеспечивающего минимальные размеры зубной щетки.
Эта цель достигается посредством зубной щетки, обладающей признаками пункта 1 формулы изобретения и способом ее изготовления, обладающим признаками пункта 14 формулы изобретения. Преимущественные варианты настоящего изобретения показаны в зависимых пунктах формулы, описании и на чертежах.
Согласно настоящему изобретению применяется известный способ прямой зарядки электрооборудования, например мобильных телефонов, который может быть применен в зубных щетках, имеющих функциональные электрические компоненты, расположенные в намокающей области. Зарядный ток передается на электрическую зубную щетку непосредственно, т.е. посредством контактных элементов с использованием источника питания, содержащего трансформатор и выпрямляющий элемент, или содержащий импульсную электронную схему. В зубной щетке вместо дорогой зарядной цепи, которая требует много места, имеется всего один контактный элемент, если необходимо, с соединительными проводами для аккумулятора. Таки образом, можно скомпоновать зубную щетку, которая будет существенно тоньше и легче, чем обычные электрические зубные щетки с индуктивной зарядкой, и которая проще в эксплуатации. Для удовлетворения эстетических требований такая щетка согласно настоящему изобретению дает большую свободу для дизайна. Настоящее изобретение позволяет использовать удобные, массово производимые компоненты, возможно стандартные элементы и, следовательно, блоки источников питания, которые уже имеются в домах.
Согласно настоящему изобретению внутренне пространство зубной щетки, в котором расположен аккумулятор, герметизировано первичным уплотняющим элементом, поэтому вода и другие посторонние вещества не могут попасть во внутреннее пространство при использовании зубной щетки по назначению. Это позволяет предотвратить коррозию и загрязнение аккумулятора и электрических контактов.
В одном варианте настоящего изобретения и аккумулятор, и контактные элементы расположены во внутреннем пространстве, уплотненном первичным уплотняющим элементом во время использования по назначению, т.е. при чистке зубов. Первичный уплотняющий элемент можно сдвинуть по меньшей мере так, чтобы контактный элемент был доступен для операции зарядки.
В другом варианте настоящего изобретения внутреннее пространство уплотнено постоянно, т.е. внутреннее пространство закрыто водонепроницаемо и при использовании зубной щетки по назначению, и при зарядке. Можно предусмотреть возможность снятия уплотняющего элемента, например, для проведения ремонта. Можно также устанавливать аккумулятор на место во время литья под давлением. Контактный элемент расположен вне внутреннего пространства и при необходимости уплотнен вторичным уплотняющим элементом, например крышкой.
Если постоянно уплотнено лишь внутреннее пространство, контактный элемент размещают, например, на поверхности участка рукоятки и/или участка шейки, в области, которая находится на задней стороне и/или на боковых участках. Он также может быть смещен внутрь относительно поверхности и расположен в вырезе. Таким образом, он расположен так, что когда зубная щетка кладется на место, а она обычно устанавливается вертикально или ее передняя часть направлена вверх, капли воды или стекающая зубная паста не могут образовать на контактном элементе какие-либо отложения. В их соответствующих положениях контактные элементы имеют отверстие на той стороне, которая направлена от направления, в котором течет вода. Для принятия одного или более определенных установочных положений, электрическая зубная щетка предпочтительно снабжена геометрическими элементами (поддерживающими выступами), расположенными на внешнем корпусе и предпочтительно выполненными из мягкого материала.
В усовершенствованной модели, в частности, первого варианта настоящего изобретения логика зарядки построена так, что работа устройства во время зарядки невозможна. Это позволяет предотвратить короткие замыкания и загрязнение внутренней поверхности и повышает безопасность пользователя.
Зубная щетка предпочтительно упакована так, что в упаковке она хорошо видна. Например, блок источника питания и/или контактные элементы видимы сквозь окно упаковки. Таким образом, покупатель имеет возможность проверить, имеется ли у него дома подходящий блок источника питания.
Функциональный компонент электрических зубных щеток содержит, например, вибрационный элемент, который создает вибрации головки, или привод, благодаря которому головка совершает колебания. Можно также ввести в щетку другие потребительские свойства, например, фонарик, устройство воспроизведения музыки, таймер. Кроме того, предпочтительно в зубной щетке имеются переключающие элементы, которые подключают и отключают потребителей энергии к аккумулятору и от него. Можно использовать механические или электронные выключатели. Выключатель может приводиться в действие пользователем (кнопка, поворотный выключатель, качающийся выключатель, контактный элемент в кожухе, датчик движения и пр.) или под влиянием других внешних воздействий. Аккумулятор предпочтительно относится к типу NiCd (никель-кадмий) или NiMh (никель-металл гидрид). Используются массовые аккумуляторы типоразмера АА или ААА. Устройство предпочтительно работает на напряжении менее 4 В, предпочтительно на 1,2 В. По причинам, связанным с экономической эффективностью, следует использовать единственный аккумулятор напряжением 1,2 В. Оптимальная длительность работы на один цикл заряда составляет по меньшей мере 2 ч, но предпочтительно 5 ч и более. Если этого можно достичь с помощью аккумулятора типоразмера ААА, то этот размер является предпочтительным по причинам экономии места. Для зубной щетки с вибрирующей головкой предпочтительная емкость аккумулятора ААА составляет 300-800 мАч, а для зубной щетки с вращающейся головкой предпочтительно использовать аккумулятор типоразмера АА емкостью 600-2300 мАч.
Поскольку аккумулятор может выделять взрывоопасные газы, такие как кислород и/или водород, особенно во время зарядки, внутреннее пространство предпочтительно уплотнено газопроницаемым уплотняющим элементом, который тем не менее защищает внутреннее пространство от воды. Предпочтительно используется соответствующая мембрана, установленная на жесткий компонент.
Зубная щетка предпочтительно состоит из одного или более образующих конструкцию жестких компонентов (например, из полистирола (PS), акрилонитрилбутадиенстирола (ABS), стиролакрилонитрила (SAN), полиэфира (PET), полиамида (PA)), но предпочтительно из полипропилена (РР) и по меньшей мере одного или более мягких компонентов. Эти мягкие компоненты предпочтительно выполнены из термопластичного эластомера (ТРЕ), который имеет сходство с используемым жестким компонентом и соединен с последним во время двухкомпонентного литья под давлением. Мягкий компонент обычно используется для гибкой выключающей мембраны. Электрическая зубная щетка содержит, помимо прочего, внутреннее пространство с электрическими компонентами, которые выполнены водонепроницаемыми. Внутреннее пространство предпочтительно выполнено внутренним выталкивателем в пресс-форме для жесткого компонента и мягкого компонента.
Во всех вариантах используется блок источника питания. Этот блок источника питания соединен с сетью (например, 230 В переменного тока или 115 В переменного тока). Блок источника питания предпочтительно сконструирован так, что вилка питания объединена с корпусом и блок источника питания можно вставлять непосредственно в розетку. В этом случае используются блоки источника питания класса II на 4 кВ и IP X4 (стандарты IEC 60529, DIN 40050). В менее предпочтительном варианте, однако, между блоком источника питания и розеткой можно также использовать кабель питания; в этом случае необходимо использовать блок источника питания с более высоким уровнем защиты, например IP X7. Блок источника питания всегда должен быть защищен от короткого замыкания.
В блоке источника питания локальное напряжение (например, 210-250 В переменного тока при 50 Гц) преобразуется в низкое напряжение постоянного тока для зарядки аккумулятора. С помощью кабеля и контактного элемента это напряжение постоянного тока (4-7 В) затем подается от блока источника питания непосредственно на электрическую зубную щетку. Токи зарядки составляют приблизительно 30-230 мА, соответствуя численно приблизительно 10% емкости аккумулятора (С/10). Это позволяет получить время зарядки 10-14 часов, если используются вышеуказанные типы аккумуляторов. Кабель служит для соединения розетки, к которой подключен блок источника питания, со средством для установки электрической зубной щетки. Длина кабеля составляет от 0,5 до 2 м, предпочтительно 1,5 м. В менее предпочтительном варианте электрическая зубная щетка вставляется непосредственно в блок источника питания с соответствующими контактными элементами.
Предпочтительно используются контактные элементы типа штеккер-гнездо. Штеккер предпочтительно установлен на кабеле блока источника питания. По причинам безопасности используется штеккер, имеющий пустое внутреннее пространство и фазу, подключенную снаружи и внутри. Такая конструкция позволяет избежать коротких замыканий при попадании штеккера на электропроводную поверхность. Контактный соединительный элемент штеккера имеет приблизительно следующие размеры: длина 3-15 мм, предпочтительно 10 мм; диаметр 2-10 мм, предпочтительно 5,5 мм.
Контактный элемент, имеющий форму гнезда, предпочтительно установлен на или в электрической зубной щетке. Гнездо предпочтительно может также (например, с помощью пальца) помимо штеккера контактно соединяться и с другими электропроводными компонентами (например, крышкой зубной щетки). Поэтому такой палец должен иметь минимальный диаметр 1-4 мм, предпочтительно 2,4 мм. Палец предпочтительно соединен с плюсовой (+) клеммой электродвигателя и аккумулятора. Предпочтительно с контактным элементом взаимодействует выключатель, который во время зарядки отсоединяет потребителей, и происходит только зарядка аккумулятора.
Для снижения себестоимости вставляемые контакты являются предпочтительно массовыми стандартными комплектующими. Металлические поверхности контактных элементов обычно имеют покрытие (например, из золота, никеля, хрома и пр.). Слой никеля гарантирует хорошую электропроводность и особенно хорошую стойкость к коррозии, вызываемой агрессивной смесью воды и зубной пасты, и имеет небольшую себестоимость. Размеры гнезда обычно выбирают равными или меньшими, чем диаметр аккумулятора, поэтому размеры внутреннего пространства можно свести к минимуму. (Внешние размеры высота/ширина гнезда для аккумулятора типоразмера ААА предпочтительно менее 10,5 мм, длина зависит от длины выбранного гнезда, для аккумуляторов типоразмера АА - менее 14,5 м).
Операция установки предпочтительно осуществляется определенным смещением (прямолинейным движением, вращением или их комбинацией), предпочтительно на 1-10 мм и/или на 10-180°, штеккера относительно гнезда. В случае загрязнения и коррозии это вызывает некоторое трение контактных поверхностей, которое создает эффект самоочищения и, следовательно, облегчает соединение контактов. При установке необходимо создать некоторое давление между контактирующими поверхностями (например, под действием пружинящего действия одной контактной поверхности относительно другой), и в результате загрязнения также могут эффективно соскребаться. Операция установки, таким образом, предпочтительно выполняется посредством комбинации движения и давления контактирующих поверхностей относительно друг друга. В конце расстояния установки штеккер защелкивается в гнезде, предотвращая непроизвольное отсоединение штеккера или неплотное примыкание контактов штеккера и гнезда. Усилие, которое необходимо для извлечения штеккера предпочтительно больше, чем собственная масса зубной щетки в направлении вытягивания штеккера. Корпус гнезда предпочтительно защелкивается на носителе, например на печатной плате, чтобы усилия установки не прилагались, например, к паяным электрическим контактам.
Поскольку при вышеописанной операции установки и подключения прилагаются некоторый усилия, следует обеспечить, чтобы хрупкие компоненты электрической зубной щетки не повреждались. В частности, следует обеспечить, чтобы щетинки не ломались или средство для гашения вибраций в области шейки не деформировалось под воздействием приложенных усилий. Поэтому контактные элементы следует размещать на рукоятке или рядом с рукояткой так, чтобы на рукоятке оставалось достаточно места для ее комфортабельного удержания в другой руке. Для этого желательно размещать контактные элементы на одном или на другом конце рукоятки. Кроме того, необходимо четко обозначить для пользователя точки удержания в области ручки, за которые электрическую зубную щетку следует держать во время установки. Для этого можно использовать геометрические элементы, такие как насечки, выступы, текстуру поверхности и т.п. и/или зоны с мягким материалом и/или соответствующие печатные символы.
Предлагается использовать направление установки как угол между -90° и 90° к продольной оси рукоятки, хотя операция установки предпочтительно происходит в направлении этой основной оси, чтобы лучше использовать вторую руку, как было описано выше, для поглощения усилий, возникающих при установке.
Операцию установки можно упростить, применив контактные элементы, имеющие осесимметричное, предпочтительно круглое сечение. Таким образом, относительное положение вставляемых контактов становится не важным и от пользователя на требуется искать это положение. Правильным должно быть только направление установки. В других вариантах направление установки предпочтительно проходит параллельно или перпендикулярно направлению открывания крышки.
Положение контактных элементов относительно электрической зубной щетки является критически важным с точки зрения тенденции к загрязнению, уплотнения внутреннего пространства, операции установки во время зарядки и комфорта во время использования электрической зубной щетки. Что касается загрязнения, контактный элемент должен быть установлен на электрической зубной щетке так, чтобы когда зубную щетку кладут после использования, на контактном элементе не могли образоваться никакие отложения зубной пасты. Электрическая зубная щетка предпочтительно снабжена геометрическими элементами, предпочтительно выполненными из мягкого материала, расположенными на внешнем кожухе, чтобы четко определить для пользователя положение укладки после использования. Кроме того, электрические контактные элементы следует размещать в таком месте, в котором невозможно образование никаких капель воды или зубной пасты после того, как зубную щетку положат после использования. В дополнение к одному или, при необходимости, более определенным горизонтальным положениям укладки, следует рассмотреть возможность использования стакана для зубной щетки или плоской части рукоятки, при использовании которых электрическая зубная щетка принимает более или менее вертикальное положение. Отверстие контактных элементов (например, гнезда) в соответствующем положении предпочтительно расположено на той стороне, которая обращена в сторону от направления, в котором течет вода.
Другим критерием для определения положения контактных элементов является комфорт при использовании. Поскольку такие контактные элементы содержат, по меньшей мере частично, металлические компоненты, положение выбирают так, чтобы при использовании электрической зубной щетки результирующее давление чистки (приблизительно 100 г - 1 кг; в среднем - 300 г) под воздействием контактных элементов не возникали следы на руке, направляющей щетку. В одном варианте для этой цели контактные элементы расположены на поверхности зубной щетки и слегка утоплены в ней и внедрены или заключены в мягкий компонент, создающий некоторое упругое действие. Полученный гибкий крепеж облегчает установку и извлечение, поскольку направление установки не обязательно выдерживать с большой точностью. Контактный элемент в этом случае предпочтительно может быть установлен на боковой или на задней стороне рукоятки. Предпочтительно, однако, чтобы контактные элементы были введены во внутреннее пространство или в пограничный слой электрической зубной щетки и уплотнены первичным уплотняющим элементом, например, покрыты сверху защитным пластиковым слоем из мягкого или жесткого материала или из комбинации таких материалов. При таком варианте поверхность рукоятки может быть полностью покрыта пластиком, поэтому во время операции чистки образование каких-либо следов невозможно. Кроме того, контактные элементы лучше защищены от загрязнения.
В отношении уплотнения внутреннего пространства и контактных элементов возможно применение следующих вариантов, которые уже упоминались выше.
(i) Контактные элементы размещены в самом внутреннем пространстве электрической зубной щетки в том месте, где они легко доступны для пользователя, предпочтительно в непосредственной близости к разделяющей линии между рукояткой и крышкой. Все внутреннее пространство, включая контактный элемент, закрыто уплотняющим действием первичного уплотняющего элемента, например крышки. Первичный уплотняющий элемент может изготавливаться в одной операции вместе с зубной щеткой и того же мягкого и жесткого материала, предпочтительно только из мягкого материала. Между первичным уплотняющим элементом и рукояткой зубной щетки факультативно выполняется постоянное соединение, например, в форме пленочной петли. Контактные элементы прикреплены к жесткому носителю, выполненному из пластика, или к печатной плате, и электрически соединены с аккумуляторами (например, через печатные проводники, проводами и т.п.). Этот жесткий носитель может также содержать другие функциональные устройства, такие как выключатели, привод и аккумулятор и т.п. Он предпочтительно содержит печатную плату, к которой прочно прикреплены контактные элементы, а также аккумулятор и другие компоненты цепи, например печатные проводники, резистор. Этот так называемая сборка аккумулятора является самостоятельной системой, которая имеет вид аккумулятора с встроенными контактами. Такую сборку можно использовать как обычную одноразовую батарейку. Клеммы аккумулятора доступны извне непосредственно или через контактный элемент.
Для того, чтобы оптимизировать управляемость электрической зубной щетки, предлагается разместить контактные элементы на носителе последовательно с аккумулятором (т.е. один за другим). Диаметр внутреннего пространства, таким образом, приблизительно соответствует размеру аккумулятора плюс носитель. В вариантах, где используются аккумуляторы типоразмера ААА, диаметр аккумулятора ААА и толщина носителя с печатной платой и аккумулятором приблизительно соответствуют диаметру аккумулятора типоразмера АА. Минимальная аккумуляторная сборка, описанная выше, таким образом может с небольшими переделками заменена на аккумулятор типоразмера АА. Таким образом, имеется возможность, с небольшими изменениями (перекрывающими разницу в длине) эксплуатировать электрическую зубную щетку на одноразовой батарейке АА. Более того, одна и та же форма для литья под давлением может использоваться для производства перезаряжаемых электрических зубных щеток и зубных щеток, работающих на одноразовых источниках энергии.
В таком варианте отсутствует риск загрязнения контактных элементов, поскольку внутреннее пространство открывается только для зарядки аккумулятора. В этом варианте предпочтительно предусмотрена невозможность использования устройства при открытом внутреннем пространстве, т.е. во время операции зарядки, поскольку внутреннее пространство в этом состоянии не уплотнено. В этом варианте другие технические компоненты (такие как привод, аккумулятор, и пр.) предпочтительно закрыты экраном, который не обязательно является водонепроницаемым (например, установленной пластиковой деталью или самоклеящейся пластиковой пленкой). Во время операции зарядки этот экран обеспечивает защиту от брызг воды во влажном помещении и ясно показывает пользователю контактные элементы, которые им не закрыты. Другие технические блоки, которые могут запутать пользователя, не видны. Предпочтительно экран имеет средство защелки (например, защелкивающиеся ушки, выступы), которые позволяют соединять экран с аккумуляторной сборкой. Факультативно на экране могут быть выполнены другие защелкивающиеся элементы, которые крепят аккумуляторную сборку радиально относительно жесткого компонента рукоятки зубной щетки, предотвращая выпадение аккумуляторной сборки (с экраном).
(ii) Внутреннее пространство электрической зубной щетки уплотнено относительно контактных элементов первичным уплотняющим элементом. Сами контактные элементы не закрыты и не уплотнены и свободно сообщаются с окружающей средой. В этом варианте тенденция к загрязнению и коррозии контактных элементов проявляется в наибольшей степени, однако, устраняется необходимость в дополнительных действиях, которые должен производить пользователь, т.е. снятии крышки или уплотняющего элемента. Для обеспечения удовлетворительного уплотнения уплотняющий элемент может быть образован частью корпуса с интегральными уплотнениями или отдельными уплотнениями, например уплотняющими кольцами. Однако по производственным причинам контактные элементы предпочтительно размещают согласованно с формой на жестком компоненте и затем покрываются слоем отливаемого материала и/или инкапсулируются и фиксируются мягким материалом и тем самым уплотняются относительно внутреннего пространства электрической зубной щетки. Контактные элементы сообщаются с другими электрическими компонентами, например печатной платой или аккумулятором, расположенными во внутреннем пространстве зубной щетки, либо непосредственно, либо через электрическое соединение, например стандартный провод в пластиковой изоляции.
Вариант (ii) можно расширить дополнительным вторичным уплотняющим элементом, который дополнительно уплотняет контактные элементы относительно внешней среды. Таким образом, все, что необходимо для зарядки устройства, это снять внешний, вторичный уплотняющий элемент. Внутреннее пространство полностью уплотнено в каждом состоянии (и во время зарядки, и во время использования). Вскрытие первичного уплотнения пользователем не предусмотрено. В некоторых обстоятельствах в этом варианте электрическую зубную щетку можно использовать во время зарядки, т.е. с вставленным контактным элементом. Вторичный уплотняющий элемент может выполняться в форме дополнительной крышки или упруго деформируемой уплотняющей манжеты. Вторичный уплотняющий элемент также предпочтительно выполнен из доступного мягкого материала. По причинам, связанным с себестоимостью, вторичный уплотняющий элемент должен выполняться в одной операции с имеющимся мягким или жестким компонентом. Дополнительно предлагается прочно соединять такие уплотняющие элементы с ручкой электрической зубной щетки, например, пленочной петлей или гибким соединительным элементом, выполненным из эластомерного материала. Это позволит не потерять его во время операции зарядки.
Аккумуляторная сборка должна содержать, как минимум, аккумулятор, резистор и носитель, например, в форме печатной платы. Если контактный элемент не установлен в корпусе (крышке, ручке) при литье под давлением, контактный элемент, также предпочтительно является составной частью аккумуляторной сборки, которая, таким образом, может заменить одну или более одноразовую батарейку. Эта сборка при необходимости может быть дополнена другими компонентами, например переключающими элементами, таймером, электродвигателем, светодиодом. Резистор используется для предотвращения перезаряда аккумулятора и обеспечивает подачу постоянного тока заряда от блока источника питания. Если используется предпочтительный блок источника питания с выходным напряжением без нагрузки 7 В постоянного тока и 4 В постоянного тока под нагрузкой при 230 мА, то при аккумуляторах разной емкости в зависимости от варианта применяются, например, следующие величины сопротивления:
Емкость аккумулятора (мАч)
Ток заряда (мА)
Сопротивление (Ом)
600
60
120
1500
150
47
2300
230
22
Предпочтительно сопротивление подбирается немного выше необходимого, чтобы можно было использовать «другие» блоки источников питания с более высоким током зарядки, не повреждая аккумулятор.
Логика зарядки является существенной составной частью способа зарядки в целом. Конфигурация по настоящему изобретению позволяет удовлетворительно заряжать аккумулятор и дифференцированно ограничивать работу электрической зубной щетки в разных рабочих состояниях в зависимости от уплотнения внутреннего пространства. Это описано ниже со ссылками на фиг.12.
Еще один преимущественный вариант содержит держатель для электрической зубной щетки, например, в форме подставки. Зубная щетка, вставленная в держатель, позиционируется так, что контактные элементы располагаются не на пути стекания воды или попадания капель. Операция зарядки также должна быть возможной, когда пользователь не держит держатель в руке. Держатель может быть чисто механическим, и служит только для поддержки и позиционирования электрической зубной щетки и не содержит каких-либо электрических компонентов. В таком варианте следует обеспечить свободный доступ к контактным элементам, если электрическая зубная щетка вставлена в держатель. В другом варианте держатель содержит дополнительные электрические элементы, например таймер, дисплей состояния зарядки, дисплей оставшейся емкости, музыку. Эти дополнительные электрические компоненты получают питание от того же контактного элемента, что и сама электрическая зубная щетка, т.е. они предпочтительно работают на том же рабочем напряжении, что и электрическая зубная щетка. В альтернативном варианте держатель также имеет дополнительный аккумулятор. Держатель является лишь «промежуточным электрическим элементом», который можно использовать, а можно не использовать. В путешествиях можно использовать электрическую зубную щетку по такому варианту, заряжая ее непосредственно от блока источника питания. Следовательно, держатель должен иметь такие же подключаемые контакты, что и блок источника питания и электрическая зубная щетка. В вариантах с вторичным уплотняющим элементом необходимо дополнительно к уплотняющему элементу держателя предусмотреть соответствующее пространство для вторичного уплотняющего элемента, например углубление. Держатель предпочтительно содержит средство, которое определяет наличие электрической зубной щетки в держателе или ее извлечение из него для включения электрических функций, например, отсчета времени. Наличие электрической зубной щетки определяется с помощью механически нажимаемых кнопок, включаемых пользователем или нажимаемых при установке зубной щетки в держатель. Также можно определять наличие зубной щетки электронным анализом напряжения и тока заряда, но этот вариант занимает больше места и более дорог.
Поскольку при установке создаются значительные усилия, в частности, в случае держателя с вставными контактами, предлагается снабдить держатель средством фиксатора, крепящим его к подстилающей поверхности. Это может быть выполнено путем увеличения веса или с помощью прилипающих элементов, например присосок. Если такие прилипающие элементы выполнены из мягкого материала, предлагается вновь использовать тот же мягкий материал, который уже использовался для других целей, например для мембраны над кнопками, для уплотнения электрических компонентов во внутреннем пространстве, для заполнения пустот в рукоятке для удобства удержания, для перемещения держателя и, кроме того, предлагается изготавливать их за одну операцию.
Поскольку зубную щетку необходимо заряжать один раз после нескольких циклов использования, держатель предпочтительно имеет два положения для установки зубной щетки. Одно из них используется для зарядки (зубная щетка электрически подключена), а второе используется для простого хранения зубной щетки без электрического соединения.
Продаваемая упаковка содержит электрическую зубную щетку, включая блок источника питания, возможно, в зависимости от варианта, с дополнительными сменными головками и, факультативно, с держателем. Блок источника питания содержит элементы для соединения с электрической сетью и контактные элементы, используемые для соединения с электрической зубной щеткой и предпочтительно видимые в прозрачной упаковке, чтобы пользователь мог видеть, что зубная щетка является перезаряжаемой. В качестве дополнительной опции можно показать первичный и вторичный уплотняющие элементы в открытом состоянии, чтобы пользователь немедленно понял, как можно зарядить электрическую зубную щетку.
Ниже следует описание примеров воплощения настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых:
фиг.1а-i - различные виды зубной щетки согласно настоящему изобретению и составляющих ее частей;
фиг.2 - зубная щетка с обычным, не перезаряжаемым источником питания;
фиг.3a-d, 4a-c, 5a-c, 6a-d, 7a-b, 8, 9, 10 - различные виды других зубных щеток согласно настоящему изобретению и составляющих их частей;
фиг.11 - зубная щетка согласно настоящему изобретению с держателем;
фиг.12а-h - схемы цепи заряда в различных рабочих состояниях;
фиг.13 - розничная торговая упаковка с зубной щеткой согласно настоящему изобретению и блоком источника питания;
фиг.14a,b - вариант выполнения экрана;
фиг.15а-b - экран для определения границы полости;
фиг.16а-h основные схемы зубной щетки по фиг.15а-b с дополнительным выключателем.
На фиг.1 и 3-10 показаны различные зубные щетки 10 по настоящему изобретению, у которых корпус 12 содержит в каждом случае головку 16 со щетиной, ручку 14 и шейку 18, расположенную между ними. Головка 16 образует 5-10% общей длины, участок шейки 18, сходящийся на конус относительно рукоятки 14, составляет 15-50% общей длины, а участок ручки составляет 40-80% общей длины. Крышка 40 образует составную часть ручки 14 и в других вариантах, может составлять 10-70% длины рукоятки.
Корпус 12 содержит в каждом случае функциональные компоненты 20 с электрическим функциональным блоком 22, в этом случае двигателем для вибрационного привода (фиг.1 и 7-9) или привода вращения (фиг.3-6 и 10) головки и/или пластины со щетиной. Каждая зубная щетка 10 содержит перезаряжаемый источник энергии 24 (аккумулятор) и контактный элемент 28. Они установлены на печатной плате 38, которая размещена во внутреннем пространстве 36 участка 13 рукоятки. Кроме того, во внутреннем пространстве 36 расположен выключатель 34, который переходит в упругий соединительный элемент 88, который в установленном положении контактирует с клеммой аккумулятора 24.
Печатная плата 38 имеет средство 104, которое своей формой при приложении усилия обеспечивает возможность соединения с жестким компонентом электрической зубной щетки. В данном случае упругие защелкивающиеся выступы 104 (фиг1h) защелкиваются за контактный мостик 54. Печатная плата 38 имеет толщину 0,5-3 мм, предпочтительно 1 мм. В некоторых вариантах печатная плата 38 вставляется сзади, вместе с установленными на ней компонентами во внутреннее пространство 36 электрической зубной щетки 10.
На фиг.2 показан сравнительный пример зубной щетки с не перезаряжаемым источником энергии 26 в форме батарейки. Эта конструкция и функционирование этой зубной щетки описаны в международной заявке на патент РСТ/ЕР03/09681, которая не была опубликована до даты приоритета. Внешняя конфигурация этой зубной щетки и установка функционального блока 22 реализованы точно так же, как и в зубных щетках по фиг.1а-с. Разницу в длине между батарейкой 26 и аккумуляторной сборкой 108, содержащей аккумулятор 24, контактный элемент 28, печатную платы 38 и соединительные провода (фиг.1h), можно компенсировать упругими соединительными элементами 88 разной длины. Таким образом, преимущественно возможно использовать один и тот же корпус зубной щетки и одно и то же производственное оборудование и в большой степени одни и те же технологические операции. Выключатель 34 оперативно размещен на печатной плате 38 аккумуляторной сборки 108.
Зубная щетка 10, показанная на фиг. 1а-g, описывается ниже только в той степени, которая необходима для понимания настоящего изобретения. В отношении конструкции и производства корпуса 12 и функциональных компонентов 20 см. РСТ/ЕР03/09681.
Аккумулятор 24 и контактный элемент 28, выполненный в форме стандартного гнезда, установлены на печатной плате 38 (фиг.1h). Контактный элемент 28 прикреплен к печатной плате 106 крепежным элементом 106, имеющим соответствующую форму. Аккумуляторная сборка 108 вставлена во внутреннее пространство 36 в первой части 62 корпуса 12, состоящего из двух частей. Внутреннее пространство 36 закрыто второй частью 64 корпуса, выполненной в форме крышки 40, установленной на место. Между этими двумя частями корпуса установлено уплотнение 58, которое отлито заодно с крышкой 40 или предпочтительно на жестком компоненте 30 ручки 14. Уплотнение 58 предпочтительно выполнено из того же материала, что и мягкий компонент 32 корпуса 12, состоящего из мягкого и жесткого материала. Жесткий компонент 30 служит для образования создающих стабильность составляющих деталей корпуса, а мягкий компонент 32 служит для создания дополнительных элементов, например упругого участка 18 шейки, не скользящего покрытия ручки 14, очищающих элементов на головке 16, опорных элементов 102 для создания определенного положения укладки, и демпфирующих элементов во внутреннем пространстве 36 для поглощения ударов на аккумулятор 24. Все элементы, выполненные из мягкого материала, предпочтительно отлиты интегрально за одну операцию, в частности, используя один и тот же материал.
Крышка 40 вместе с уплотнением 58 служит первичным уплотняющим элементом 56, посредством которого внутреннее пространство 36 при нормальной эксплуатации зубной щетки уплотняется от попадания воды и прочих посторонних веществ, как показано на фиг 1b. На фиг. 1c и 1d показано открытое состояние, при котором контактный элемент 28 доступен для штеккера 44 блока 46 источника питания (см. фиг.13). Крышка 40 установлена на первой части 62 корпуса байонетным соединением, на резьбе или защелкиванием и факультативно соединена с крепежным кольцом 50, натянутым на первую часть 62 корпуса, пленочной петлей 42 (фиг.1a и 1g). На ручке выполнено соответствующее углубление, чтобы обеспечить возможность плавной посадки крепежного кольца 50.
Если смотреть с торца в продольном направлении на внутреннее пространство, как показано на фиг.1e, внутреннее пространство 36 в открытом состоянии закрыто только экраном 60 (фиг.1f), который не выполняет уплотняющих функций. Предпочтительный вариант экрана описан ниже со ссылками на фиг. 14a-e. Состояние со снятым экраном 60 показано на фиг.1i. Поскольку в этом случае во время операции зарядки внутрь может попадать вода, работа функционального блока 20 разрешена, независимо от положения выключателя 34 только в закрытом, уплотненном состоянии, что обеспечивается следующими мерами: как показано на фиг. 12a-e ручной выключатель 34 включен последовательно с другим выключателем 70, который сформирован контактной клеммой 48 в крышке 40, соединенной с контактным мостиком 54 в первой части 62 корпуса. Контактная клемма 48 создает электрическое соединение между пальцем 90 контактного элемента 28 и контактными мостиками 54, в результате чего функциональный блок 22 считается готовым к работе. Если контактный элемент 44 блока источника питания вставлен, контактные мостики 54 контактируют только с не проводящими компонентами контактного элемента 44, в результате чего выключатель 70 оказывается открыт.
Выключатель 34' также факультативно может быть встроен в крышку 40. Этот выключатель 34' может использоваться как альтернатива выключателю 34 или для включения альтернативного рабочего режима, если он установлен дополнительно к выключателю 34. Крышка такого типа описана ниже со ссылками на фиг.15а и b.
Крышка 40 содержит отверстие 92 и мембрану 52, сквозь которую могут выходить газы, образующиеся при работе, но которая обеспечивает достаточную защиту от воды.
Во время изготовления зубной щетки в жестком компоненте с помощью сердечника формируют внутреннее пространство 36, которое при литье формируют в осевом направлении от задней части рукоятки 14. Здесь формируют поверхности, выступы и углубления, которые используются для установки переключающего элемента 34, аккумуляторной сборки 108 и сборки 22 электродвигателя. Аккумуляторная сборка 108 подпружинена в осевом направлении пружинным элементом 88. В радиальном направлении предпочтительно имеются демпфирующие элементы, выполненные из мягкого материала (не показаны). Печатная плата 38 имеет один или более защелкивающийся элемент 104, который, после того как сборка будет вставлена в соответствующее углубление в жестком компоненте, защелкивается за одну или обе ножки мостика 54. Контактная полоска 48 и палец 90 гнезда 28 расположены так, что контактная полоска 48 контактирует с пальцем 90 с натяжением, когда байонетную крышку поворачивают. Палец 90 гнезда предпочтительно расположен на оси вращения крышки 40.
Крышка 40, как и первая часть 62 корпуса, выполнена из жесткого или мягкого материала или из их комбинации. Крепежное кольцо 50 предпочтительно изготавливается в одной операции с крышкой и предпочтительно состоит из того же материала, что и остальные мягкие составляющие детали. Она имеет гибкую и упругую конфигурацию, чтобы выдерживать вращение при закрывании/открывании внутреннего пространства. Чтобы при использовании на поверхности руки пользователя не оставалось каких-либо следов, между крепежным кольцом 50 и крышкой 40 предпочтительно имеется соединительная перемычка 42, которая расположена сбоку или снизу электрической зубной щетки.
Аккумуляторная сборка содержит аккумулятор 24 типоразмера ААА. Диаметр внутреннего пространства 36, однако, имеет такую конфигурацию, что вместо этой сборки в нее также помещается одноразовый элемент 26 типоразмера АА. Таким образом, производство можно легко переналадить на выпуск щеток, работающих от батареек. Для того чтобы компенсировать разницу в длине между элементом типоразмера АА и аккумуляторной сборкой с аккумулятором типоразмера ААА, соответственно удлиняют контактную полоску 48 в крышке 40, переключающий элемент 34 или его выступ, выполненный как пружина 88. Уплотнение 58 первичного уплотняющего элемента 56 выполнено из мягкого материала или является отдельным уплотнительным кольцом на первой части 62 корпуса или на крышке 40.
Для производственных целей готовят следующие сборки: 1) сборку 22 электродвигателя с вибрационным блоком, проводами, контактным пальцем, контактным мостиком 54; 2) крышку 40 с дегазирующей мембраной 52, контактной полоской 48, факультативным крепежным кольцом 50; 3) аккумуляторную сборку 108 с печатной платой 38 с защелкивающимся элементом 104, резистором R, аккумулятором 24, контактным элементом 28, факультативным экраном 60; 4) выключатель 34 с пружинным элементом 88; 5) головку 16 зубной щетки с щетиной.
Сборку осуществляют в следующей последовательности шагов.
1. Обеспечивают жесткий компонент 30 зубной щетки.
2. На жесткий элемент устанавливают/крепят сборку 22 электродвигателя.
3. Обеспечивают мягкий компонент 32 зубной щетки (закрывающий при литье сборку 22 электродвигателя и образующий переключающую мембрану, зоны удержания, опорные элементы 102, уплотняющие элементы, факультативные мягкие/упругие очищающие элементы, демпфирующие элементы, гибкие зоны на участке шейки и т.п.).
4. Вставляют переключающий элемент 34, прикрепляя его на жестком компоненте 30 электрической зубной щетки.
5. Вставляют аккумуляторную сборку 108 с экраном в углубление в жестком компоненте 30, защелкивая его за ножки контактного мостика 54, затем факультативно проверяют работоспособность.
6. Устанавливают крышку 40 (факультативно с помощью крепежного кольца 50).
7. Устанавливают головку зубной щетки.
8. Упаковывают.
На фиг. 3а-d показана еще одна зубная щетка по настоящему изобретению, имеющая вращающуюся головку и соответствующий приводной узел 22. Крышка 40, как вторая часть 64 корпуса, занимает существенную часть корпуса 14 и в ней размещен аккумулятор 24. Контактный элемент 28 расположен приблизительно в центре ручки 14, во внутреннем пространстве 36. Первая и вторая части 62, 64 корпуса соединены друг с другом резьбой 66. Расстояние, на которое открывается крышка 40, ограничивается подходящим средством. Крышка 40, таким образом, для операции зарядки может открываться вращением на ограниченное расстояние, и полное снятие крышки 40 пользователем не предусмотрено. Это расстояние соответствует по меньшей мере приблизительно размеру контактного элемента 28. Контактный элемент 44 блока 46 источника питания вставляется в контактный элемент 28 с передней части зубной щетки, перпендикулярно продольной оси L зубной щетки 10. Альтернативно можно выполнить сдвижную крышку, которая крепится к жесткой части 62.
Также в этом варианте имеется выключатель 70, который автоматически закрывается при закрывании крышки 40. На конце печатной платы предпочтительно установлена фигурная пружина 68, которая прижимается крышкой 40 к клемме аккумулятора и тем самым работает как выключатель 70. Для этого внутри крышки 40 имеется выступ 110, размещенный на продольной оси L и в закрытом состоянии прижимающий фигурную пружину 68, независимо от ее кругового положения.
Согласно настоящему изобретению внутреннее пространство 36 с аккумулятором 24 и контактным элементом 28 закрыто водонепроницаемым первичным уплотняющим элементом 56 в форме второй части 64 корпуса, если необходимо, с дополнительным уплотнением (мягкий материал или уплотнительное кольцо).
Для производственных целей прежде всего готовят следующие сборки: 1) сборку 22 электродвигателя с электродвигателем, уплотнением, направляющей; 2) крышку 40 с выступом 110; 3) аккумуляторную сборку 108 с печатной платой 38, выключателем 70, резистором R, аккумулятором 24, гнездом 28; 4) вставную зубную щетку с головкой 16.
Остальные операции изготовления/сборки осуществляют в следующей последовательности шагов.
1. Обеспечивают жесткий компонент 30 зубной щетки.
2. Обеспечивают мягкий компонент 32 зубной щетки (образующий переключающую мембрану, зоны удержания, поддерживающие выступы, уплотняющие элементы, факультативные мягкие/упругие чистящие элементы, демпфирующие элементы, гибкие зоны на участке шейки и пр.).
3. Устанавливают/закрепляют сборку электродвигателя на жестком компоненте.
4. Устанавливают/закрепляют сборку 108 электродвигателя в углублении в жестком компоненте 30 и защелкивают его, создают электрическое соединение со сборкой электродвигателя посредством вставляемых контактов или проводов 94.
5. Устанавливают крышку 40.
6. Устанавливают вставную зубную щетку.
7. Упаковывают.
На фиг. 4а-с показано решение, подобное фиг. 3а-d. Крышка 40 здесь выполнена значительно более короткой и плоской на конце, чтобы зубную щетку можно было заряжать в вертикальном положении. Контактный элемент 28 расположен на заднем конце ручки 14. Как вариант здесь сборка 22, 34 электродвигателя и аккумуляторная сборка 108 соединены печатной платой 38 и образуют единую сборку (фиг.4с). Печатная плата 38 имеет переключающий элемент 70, который закрывается поворотом, когда внутреннее пространство 36 закрывают крышкой 40. На расположенном рядом с крышкой конце печатной платы 40 предпочтительно установлены две пружины 70а и 70b, которые прижимаются друг к другу крышкой 40 и замыкают цепь. Изготовление и сборка осуществляется аналогично примеру по фиг.3а-d.
Выключатель 70 также может быть установлен в крышке 40, отдельно от контактного элемента 28.
На фиг.5а-с показана электрическая зубная щетка с вращающейся надеваемой щеткой, подобная показанным на фиг.3а-d и 4а-с. Контактный элемент 28 и аккумулятор 24 расположены вместе с печатной платой 38 в крышке 40, которую можно полностью снять с первой части 62 корпуса для зарядки и которая навинчивается, надевается или защелкивается на этой первой части. В закрытом состоянии две контактные пружины 72, которые предпочтительно расположены на еще одной печатной плате 38' в первой части 62 корпуса, контактируют с клеммой аккумулятора 24 и/или с пальцем 90 контактного элемент 28, который расположен над аккумулятором. Эти компоненты, таким образом, функционируют как выключатель 70 и в замкнутом состоянии обеспечивают соединение аккумуляторной сборки 108 и сборки электродвигателя с выключателем 34.
Аккумуляторная сборка на печатной плате 38 имеет один или более защелкивающийся элемент, который после того, как сборка будет вставлена в соответствующее углубление в жестком компоненте крышки 40, защелкивается в ней. Аккумуляторная сборка предпочтительно содержит аккумулятор типоразмера АА. Диаметр внутреннего пространства 36 и/или соответствующего углубления в крышке 40, однако, имеют такую конфигурацию, чтобы вместо этой сборки в нем можно было разместить две одноразовые батарейки типоразмера АА. Таким образом, производство можно легко переналадить на выпуск зубных щеток, работающих на одноразовых батарейках.
Первичный уплотняющий элемент 56 для закрывания внутреннего пространства 36 образован крышкой 40 предпочтительно вместе с уплотнением 58, которое выполнено в форме мягкого материала или уплотнительного кольца на электрической зубной щетке или на крышке 40.
Изготовление/сборка аналогичны вышеописанным примерам за исключением того, что аккумуляторная сборка вставляется в углубление в крышке и защелкивается в ней.
На фиг.6a-d показана модификация электрической зубной щетки по фиг.5а-с, где аккумуляторная сборка 108 расположена в кучке корпуса 12. Контактный элемент 28 и аккумулятор 24 также расположены один над другим. Крышка 40 содержит всего два пружинных элемента 72, которые электрически соединены друг с другом. При закрытой крышке они перемыкают палец 90 контактного элемента 28 и клемму аккумулятора. В этом варианте легко можно сменить источник энергии на одноразовые батарейки, поскольку размеры внутреннего пространства 36 для этой цели достаточны. В такой крышке также можно установить дополнительный выключатель 34', как показано на фиг.15а и b и описано ниже. Для этого пружинные элементы 72 соединяются через выключатель 34', аналогично контактной полоске 48.
На фиг.7а и b показана электрическая зубная щетка с вибрационным блоком 22, аккумулятором 24 и контактным элементом 28. Основная конструкция соответствует показанной на фиг.1. В отличие от примера, приведенного на фиг.1, внутреннее пространство 36 ручки 14 закрыто постоянно первичным уплотняющим элементом 56. Первичный уплотняющий элемент 56 в этом случае образован второй частью 64 корпуса, которая выполнена в форме крышки 40, но постоянно размещена на первой части 62 корпуса и, вместе с последней, ограничивает внутреннее пространство 36. Крышка 40 состоит из твердого и мягкого компонентов 30, 32. Контактный элемент 28 и соединительные провода 94, идущие от контактного элемента 28 к аккумулятору и/или к печатной плате 38, внедрены в мягкий компонент 32. Контактный элемент 28 предпочтительно закреплен на жестком компоненте крышки 40 и закрыт/инкапсулирован мягким компонентом. Контактный элемент 28 по существу состоит из жесткого материала (например, металла), который выдерживает давление и температуру литья под давлением во время нанесения мягкого компонента. Крышка 40 постоянно соединена с первой частью 62 корпуса, например, сваркой или защелкивающимся соединением.
Контактный элемент 28 расположен в углублении 74, которое ориентировано вдоль продольной оси зубной щетки 10 и предпочтительно имеет форму, являющуюся дополнительной форме контактного элемента 44 блока источника питания. Угол ориентации также может составлять +/-90°. В крышке 40 также имеется отверстие 92 с дегазирующей мембраной 52.
Выключатель 70 может быть образован дополнительным выключателем 34' согласно примеру, показанному на фиг.15а и b и описанному ниже, так что выключатель 72 можно приводить в действие с прикрепленной крышкой.
Предпочтительно, но не обязательно, закрыть углубление 74 во время нормальной работы вторичным уплотняющим элементом 76, который можно удалять для зарядки. Он предпочтительно имеет форму, дополнительную к форме углубления 74 и соединен с корпусом 12 щетки пленочной петлей 42. Благодаря форме вторичного уплотняющего элемента 76, во время закрывания, материал, накапливающийся в углублении 74 при определенных обстоятельствах, вытесняется.
Для производственных целей готовятся следующие сборки: 1) сборка 22 электродвигателя с вибрационным блоком, проводами, контактным пальцем 112; 2) крышка 40 с дегазирующей мембраной 52, контактным элементом 28, возможно с соединительными проводами 94; 3) аккумуляторная сборка 108 с печатной платой 38, резистором R, аккумулятором 24, без контактного элемента 28; 4) выключатель 34; 5) головка 16 зубной щетки с щетиной.
Сборка:
1. Жесткий компонент зубной щетки.
2. Установка/крепление сборки 22 электродвигателя на жестком компоненте.
3. Мягкий компонент зубной щетки (закрывающий сборку электродвигателя и образующий переключающую мембрану 114, зоны удержания, опорные выступы 102, уплотняющие элементы, факультативные мягкие/упругие чистящие элементы, гибкие зоны на участке шейки и пр.).
4. Вставляют переключающий элемент 34, крепят его на жестком компоненте электрической зубной щетки.
5. Вставляют аккумуляторную сборку 108 в углубление в жестком компоненте, затем факультативно проверяют работу.
6. Создают электропроводное соединение между контактным элементом 28 и аккумулятором 24.
7. Устанавливают крышку, аккумуляторную сборку и сборку электродвигателя.
8. Устанавливают головку зубной щетки.
9. Упаковывают.
На фиг.8 показан еще один вариант электрической зубной щетки. Контактный элемент 28 внедрен в ручку 14 и расположен на задней стороне зубной щетки, при этом направление подключения проходит продольно. Внутреннее пространство 36 закрыто первичным уплотняющим элементом 56, выполненным из жесткого компонента 30. Соединительные провода 94 могут быть внедрены в мягкий компонент 32. Углубление 74 для контактного элемента 44 блока источника питания и дегазирующее отверстие 92 расположены в торцевой поверхности 98 на нижней стороне зубной щетки. Торцевая поверхность 98 может закрываться крышкой 96, которая может быть выполнена только из жесткого материала. Крышка 96 работает как вторичный уплотняющий элемент 76 для защиты контактного элемента 28 от попадания посторонних материалов.
Изготовление осуществляется так же, как и по фиг.7а и b, за исключением того, что контактный элемент 28 внедрен непосредственно в ручку 14 и, в частности, инкапсулирован мягким компонентом 32. Это делается предпочтительно в одной операции с установкой сборки электродвигателя.
На фиг.9 показан еще один пример зубной щетки с первичным уплотняющим элементом 56 и факультативным вторичным уплотняющим элементом 76. Углубление 74 расположено на задней стороне 86 корпуса 12 и ориентировано вдоль продольной оси. Внутреннее пространство 36 постоянно закрыто крышкой 40. Она служит первичным уплотняющим элементом 56 и содержит дегазирующее отверстие 92 с мембраной 52. Контактный элемент 28 расположен в мягком компоненте 32. Крышка 40 таким образом может состоять только из жесткого материала. Такая зубная щетка особенно пригодна для хранения в вертикальном положении, т.е. в стакане для зубной щетки.
Эта зубная щетка изготавливается так же, как и щетка по фиг.8.
Во всех этих вариантах, в частности в вариантах с постоянно закрытым внутренним пространством 36, можно также заполнить внутреннее пространство 36 материалом, при условии, что контактный элемент 28 остается доступен.
На фиг.10а-с показан еще один вариант зубной щетки, где внутреннее пространство 36 постоянно закрыто первичным уплотняющим элементом 56. Первичный уплотняющий элемент 56 образован имеющей форму втулки второй частью 64 корпуса, которая размещена на первой части 62 корпуса и постоянно соединена с ней. Вторая часть 64 корпуса образует углубление 74, в котором размещен контактный элемент 28. Вторя часть 64 корпуса на той своей стороне, которая обращена от первой части 62 корпуса, снабжена вторичным уплотняющим элементом 76. Он состоит из мембраны, которая имеет звездообразные разрезы и может прокалываться контактным элементом 44 блока источника питания, но в остальном обеспечивает достаточную защиту от воды, по меньшей мере, от водяных брызг.
На фиг.10с показана сборка электродвигателя и аккумулятора, расположенных на общей печатной плате 38. Такая сборка вставляется во внутреннее пространство 36 после изготовления жесткого компонента. Контактный элемент интегрирован с изготавливаемой отдельно второй частью 64 корпуса, в частности он внедрен в мягкий компонент. Перед соединением первой и второй частей 62, 64 корпуса, соединяют провода 94 аккумуляторной сборки и контактного элемента 28.
На фиг.11 показан держатель 80 для зубной щетки 10, аналогичной щетке, показанной на фиг.3а-d. Держатель 80 имеет углубление 82, адаптированное к форме ручки 14 зубной щетки 10. Контактный элемент 28 расположен на задней части 86 зубной щетки 10. Когда зубную щетку укладывают в держатель 80, он тем самым контактирует с контактным элементом 84, расположенным в углублении. Этот контактный элемент гальванически соединен с гнездом 100, в которое можно вставлять контактный элемент 44 блока 46 источника питания. Зубную щетку 10 можно заряжать либо через держатель 80, либо непосредственно, с помощью контактного элемента 44 блока 46 источника питания, который вставляется в контактный элемент 28.
На фиг.12а-h показаны схемы цепи заряда при разных вариантах уплотнения.
Случай 1: контактный элемент 28, вместе с аккумулятором 24, расположен во внутреннем пространстве 36, которое закрыто уплотняющим действием крышки 40 (фиг.1 и 3-5). Во время нормальной работы (фиг.12а) первичный уплотняющий элемент (крышка 40) закрывает внутреннее пространство 36 непроницаемо для воды. Выключатель 70, который приводится в действие установкой/снятием крышки 40, замкнут. Пользователь может включать и выключать потребитель 22 другим выключателем 34. Если крышка 40 снята, выключатель 70 неизбежно разрывает соединение между аккумулятором 24 и потребителем 22 (фиг.12b). В открытом, не уплотненном состоянии, таким образом невозможно включить электрическую зубную щетку. Во время зарядки аккумулятора 24 через штеккер 44, вставленный в гнездо 28, внутреннее пространство 36 открыто (фиг.12с). За счет выключателя 70 появляется дополнительная возможность, когда можно осуществлять зарядку аккумулятора 24, независимо от положения выключателя 34, только когда потребитель 22 не работает. Это сделано потому, что если потребитель 22 работает (т.е. выключатели 70 и 34 замкнуты) во время заряда аккумулятора 24, а аккумулятор 24 полностью истощен, зарядка будет невозможна.
Случай 2 (фиг.12d-e): внутреннее пространство 36 полностью уплотнено относительно контактного элемента 28 в любом рабочем состоянии (фиг.7-10). Поскольку первичный уплотняющий элемент не снимается, различаются только два рабочих состояния, то есть нормальное рабочее состояние (фиг.12d) и состояние зарядки (фиг.12е). Операция открывания и закрывания вторичного уплотняющего элемента на самом деле и не должна оказывать никакого влияния на цепь зарядки. Для зарядки аккумулятора 24 гнездо 28 предпочтительно имеет интегрированный выключатель 70, который выполняет задачу выключателя 70, приводимого в действие крышкой в Случае 1. Этот интегрированный выключатель 70 гарантирует возможность зарядки аккумулятора 24 независимо от положения выключателя 34. Интегрированный выключатель 70 разомкнут, когда штеккер 44 вставлен (фиг.12е), и тем самым предотвращает возникновение ситуации, когда полностью посаженный аккумулятор 24 невозможно зарядить, поскольку потребитель 22 соединен с аккумулятором 24 через выключатель 34.
Если не устанавливать интегрированный выключатель 70, то с учетом такого потенциального недостатка при вставленном штеккере 44 щетка может работать.
Случай 3 (фиг.12f-h): как и в Случае 1, здесь также различаются три рабочих состояния. Выключатель 70 соответствует пружинному элементу 72, показанному на фиг.6, а выключатель 70', как и в Случае 2, предпочтительно интегрирован с контактным элементом 28.
На фиг.12f показано нормальное рабочее состояние. Пользователь включает и выключает потребитель 22 выключателем 34. Выключатели 70 (приводимый в действие крышкой) и 70' (интегрированный в контактный элемент 28) закрыты. Резистор R закорочен замкнутым выключателем 70.
На фиг.12g показано состояние, когда крышка снята, а потребитель, независимо от положения выключателя 34, с учетом риска загрязнения, не должен работать. В этом рабочем состоянии потребитель 22 соединен с аккумулятором 24 через резистор R, но его тем не менее включить невозможно, поскольку сопротивление резистора R выбирается так, чтобы оно было больше внутреннего сопротивления потребителя 22, и в результате достигается поставленная цель. На фиг.12h предлагается дополнительный выключатель 70', предпочтительно интегрированный с контактным элементом 28. Если штеккер 44 вставлен (и выключатель 70' тем самым разомкнут), можно, как и в Случае 2, предотвратить ситуацию, когда полностью севший аккумулятор 24 невозможно зарядить из-за того, что потребитель 22 подключен к блоку 46 источника питания через выключатель 34.
Если не устанавливать такой интегрированный выключатель 70', то допуская этот потенциальный недостаток, в принципе щетка также может работать со вставленным штеккером 44.
На фиг.13 показана розничная упаковка 78, в которой зубная щетка 10 и блок 46 источника питания видны сквозь прозрачную упаковку.
На фиг.14а и b показан вариант конструкции экрана 60, который уже был показан на фиг.1f в направлении оси зубной щетки. Экран 60 содержит корпус 138, который окружает вырез 140, который открыт с одной стороны и в направлении оси зубной щетки. Контактный элемент при использовании вставляется в этот вырез 140. В этом случае защелка 142 запирается за контактным элементом. Таким образом, защелка крепится к аккумуляторной сборке. Кроме того, на внешней стенке корпуса 138 установлены крепежные средства 144, которые могут использоваться для крепления экрана 60 к ручке зубной щетки, так чтобы аккумуляторная сборка не могла выпасть. Эти крепежные средства 144 образованы, например, выступами, которые защелкиваются в жестком компоненте ручки зубной щетки. В этом случае мягкий материал может смещаться этими выступами.
На фиг.15а и b показаны виды крышки 40 с выключателем 34', который может использоваться как альтернатива или в дополнение к выключателю 34 включения/выключения, описанному выше. Выключатель 34' имеет, например, два переключающихся положения. В первом положении палец 90 и контактный мостик 54 закорочены выключателем 34', что соответствует нормальному рабочему состоянию. Для переключения положения соединение между пальцем 90 и контактным мостиком 54 можно изменить дополнительным электрическим компонентом 124, что создает альтернативное рабочее состояние. Например, этот электрический компонент может с помощью диода Шотки понижать напряжение и тем самым соответственно уменьшать частоту вращения или мощность электродвигателя. Такая альтернативная крышка, разумеется, может использоваться в электрической зубной щетке, работающей от одноразовой батарейки. В этом случае контакт устанавливается с клеммой батарейки, а не с пальцем 90.
Крышка имеет следующие компоненты: контактную полоску 48, которая контактирует только с контактным мостиком 54, но не с пальцем 90, как в первоначальном варианте. Две соединительных электропроводных линии 120, 122 проходят от контактной полоски 48 на выключатель 34', который размещен в крышке 40. Первое электрическое соединение 120 проходит непосредственно на выключатель 34' (короткое замыкание), а второе электрическое соединение 122 проходит через электрический компонент так, что может быть создано альтернативное состояние переключения, на которое влияет этот компонент. Электрическое соединение, которое предпочтительно является электропроводным только в закрытом состоянии и реализовано здесь штифтом 126 с пружиной 128, проходит от выключателя 34' обратно на палец 90 через углубление 130 в контактной полоске 48.
Если выключатель 34' используется как первичный выключатель (для включения/выключения), для создания состояния включения/выключения используется только первое электрическое соединение 120 с контактной полоской 48, а второе электрическое соединение 122 не используется.
Крышку предпочтительно изготавливают в двух частях. Все электрические компоненты установлены на внутренней цилиндрической первой части 132, содержащей жесткий компонент. Выполненная в форме гильзы вторая часть 134 состоит из жесткого кольца, которое окружает цилиндрическую первую часть 132, и переключающей мембраны 136 из мягкого материала, которая позволяет нажимать выключатель 34'. Мягкий материал предпочтительно является прозрачным, чтобы выключатель и его положение были видимы. Затем две части 132, 134 крышки предпочтительно постоянно соединяют друг с другом, например, защелкиванием, сваркой или склеиванием.
Внешняя гильза 134 может иметь отверстие, закрытое вентиляционной мембраной. Вентиляционная мембрана предпочтительно прикреплена путем зажимания внутренней втулкой 132 и/или приклеиванием.
Крышка, показанная на фиг.15а и b может использоваться в слегка модифицированной форме и для других вариантов. Крышка также может использоваться и в другом контексте, а не только с перезаряжаемыми зубными щетками, например в зубной щетке с одноразовой батарейкой и в других электрических приборах для личной гигиены, например в электробритвах.
На фиг.16а-h показаны основные схемы для варианта с дополнительным выключателем 34', описанным выше со ссылками на фиг.15а и b. Схемы в принципе соответствуют фиг.12а-h с той разницей, что выключатель 70 включения/выключения (реализованный в крышке) на этом чертеже заменен сборкой 146 выключателя с двухпозиционным выключателем 34'. Сборка 146 выключателя интегрирована с крышкой 40 зубной щетки. Состояние, в котором крышка снята, показано на фиг.16b, 16c, 16e, 16g и 16h. Ниже описаны только отличия от фиг.12а-h, остальные случаи описаны со ссылками на фиг.12а-h.
Сборка 146 выключателя имеет две линии 120, 122, которые включены параллельно и одна из которых проходит через электрический компонент 124, в данном случае диод Шотки. Электрическая цепь может замыкаться выключателем 34' либо через замыкающую линию 120, либо через компонент 124, при условии, что крышка 40 установлена на корпусе зубной щетки. Если крышка 40 снята, выключатель 34' не работает. Функции, описанные выше со ссылками на фиг.12а-h, реализуются через замыкающую линию 120. Дополнительное состояние реализовано через электрический компонент 124.