ЧИСТЯЩАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ С СОЕДИНЕНИЕМ РУЧКИ С ПОМОЩЬЮ ПРУЖИНЯЩЕГО КЛИНА
CLEANING HEAD FOR ELECTRIC TOOTHBRUSH WITH HANDLE WITH HELP OF SPRING WEDGE

Настоящее изобретение относится в целом к головке для электрической зубной щетки, и, в частности, к механическому соединению между головкой зубной щетки и ручкой зубной щетки.
Конструкция соединения между подвижной, то есть колеблющейся, головкой зубной щетки и ручкой электрической зубной щетки является существенной для правильного функционирования зубной щетки. Соединение должно обеспечивать требуемую осевую удерживающую силу для удержания головки зубной щетки во время использования, но позволять пользователю удобно снимать головку таким образом, чтобы ее можно было заменить в конце ее срока службы или когда ручка требует чистки, или когда требуется использовать другую чистящую головку зубной щетки, например для другого члена семьи. Кроме того, соединение должно обеспечивать эффективную передачу крутящего момента между приводным валом зубной щетки, идущим от ручки, и чистящей головкой. Любая потеря движения между перемещением приводного вала и соответствующим перемещением чистящей головки приводит к неэффективной работе, недостаточной эффективности чистки и к шуму.
Механическое соединение, кроме того, следует также конструировать таким образом, чтобы адекватно приспосабливать технологические допуски и вариации материалов таким образом, чтобы осевая удерживающая сила и характеристики передачи крутящего момента были согласованными от чистящей головки к чистящей головке. Например, различия в материалах могут приводить к соскакиванию отдельных головок во время работы, что является нежелательным. Также, соединение должно быть способным противодействовать любым силам инерции, создаваемым при колебании чистящей головки, чтобы обеспечить высокую производительность и эффективность. Например, если участок механического соединения является пружиной, то жесткость пружины должна быть на определенном уровне; если жесткость пружины низкая, то эффективность передачи крутящего момента значительно снижается, что приводит к уменьшенной амплитуде перемещения щетки и недостаточной лечебной эффективности.
Соответственно, является желательным, чтобы соединительный блок обеспечивал надежную и согласованную осевую удерживающую силу, а также эффективную передачу крутящего момента без необходимости соблюдения жестких производственных допусков.
Соответственно, в настоящем документе раскрыта электрическая зубная щетка и чистящая головка для нее, причем блок чистящей головки может быть снят с участка ручки зубной щетки и вставлен в него, участок ручки включает в себя приводной вал, выходящий из нее, имеющий свободный клинообразный конец и периферийное углубление на его внешней поверхности для вмещения участка пружинного элемента, при этом чистящая головка содержит щеточный элемент для чистки зубов, установленный на дистальном конце выступающего суженного участка, причем суженный участок является полым на участке своей длины от его проксимального конца для вмещения приводного вала, выходящего участка ручки, при этом суженный участок включает в себя периферийное углубление на внутренней поверхности полого участка, которое совмещено с углублением в приводном вале, когда блок чистящей головки функционально расположен на ручке, причем в указанные углубления вставлен круглый пружинный элемент для обеспечения надежного осевого удержания блока чистящей головки на приводном валу, при этом полый участок суженного участка на верхнем конце полого участка включает в себя сопрягающиеся клиновидные углубления для вмещения клиновидного конца приводного вала с созданием достаточно плотного взаимодействия для обеспечения эффективной передачи крутящего момента между приводным валом и блоком чистящей головки.
На Фиг.1 - упрощенное изображение в разобранном виде электрической зубной щетки, включающей в себя соединение чистящая головка-ручка, раскрытое в настоящем документе.
На Фиг.2 - изображение в разобранном виде, на котором более подробно представлено соединение чистящая головка-ручка, показанная на фиг.1, причем соединение показано в частичном разрезе.
На Фиг.3 и 4 показаны схемы в поперечном разрезе соединения чистящая головка-ручка, представленного на фиг.1.
На фиг.1 показана электрическая зубная щетка, в целом обозначенная позицией 10. Она включает в себя участок 12 ручки с приводным валом 14, выходящим из верхней части ручки. Приводной вал 14 является частью приводного блока 16 в ручке, питаемого от батареи 18, которая обычно является перезаряжаемой. Выключатель 20 вкл/откл управляет работой зубной щетки. Приводной блок 16 может иметь различный вид. В одном варианте осуществления приводной блок представляет собой электромагнитный двигатель, который колеблет приводной вал в пределах выбранного угла, например, в диапазоне 5-20°, предпочтительно примерно 11°, при частоте в диапазоне 200-300 Гц, предпочтительно примерно 260 Гц. Эти характеристики, как правило, обеспечивают эффективную очистку. Однако следует понимать, что могут быть использованы и другие конструкции привода.
Зубная щетка 10 также включает в себя участок 24 чистящей головки. Участок 24 блока чистящей головки включает в себя обычный щеточный элемент 26 для контакта с зубами и очистки зубов и отходящий от нее суженный участок 28. Щеточный элемент 26 установлен на дистальном конце суженного участка 28. Суженный участок 28 сопрягается с участком 12 ручки посредством соединения чистящая головка-ручка, которое имеет определенные механические характеристики внутри суженного участка чистящей головки, которые обеспечивают надежное соединение между чистящей головкой 24 и приводным валом 14.
Как показано на фиг.2, 3 и 4, участок 24 блока чистящей головки удерживается на приводном валу 14 и является съемным с него при помощи пружинной конструкции/элемента 32. Пружинный элемент в представленном варианте осуществления представляет собой витую пружину, которая является пружиной, имеющей винтовую намотку, выполненную по кругу. Например, два конца винтовой пружины могут быть сварены вместе для образования круга требуемого размера. Одна такая пружина поставляется компанией Bal Seal Engineering, Inc. Пружинный элемент 32 изготовлен из пружинной стали. В представленном варианте осуществления зубной щетки диаметр 33 собственно витка составляет несколько миллиметров, а именно от 1/2 до 3 мм. Диаметр 33 пружины 32 (фиг.4), вставляемой между наружной поверхностью 35 приводного вала 14 и внутренней поверхностью 37 суженного участка 28 блока 24 чистящей головки, составляет 5-10 мм.
Наружная поверхность 35 приводного вала и внутренняя поверхность 37 суженного участка блока чистящей головки, который является полым в своей нижней области, включают в себя углубления 36, 38 соответственно, которые совмещаются друг с другом, когда чистящая головка расположена в рабочем положении на ручке, как показано наиболее понятно на фиг.3 и 4.
Размер и диаметр винтовой витой пружины в представленном варианте осуществления приспособлены для варианта осуществления зубной щетки. Возможны различные размеры пружины, а именно различные диаметры витка и различные диаметры пружины, в зависимости от конкретного применения, например, для индивидуальных устройств для ухода, не относящиеся к зубным щеткам. Глубина соответствующих углублений 36 и 38 примерно составляет от четверти до половины диаметра витка. Как правило, углубление в суженном участке является более глубоким, чем углубление в приводном вале, поскольку обычно более желательно, чтобы пружина удерживалась в суженном участке, когда чистящая головка извлекается из приводного вала или вставляется в него. Однако может быть и наоборот, то есть углубление в приводном вале может быть более глубоким, чтобы пружина удерживалась на приводном валу во время извлечения или вставки чистящей головки. Вышеописанное взаимное расположение пружины и углубления обеспечивает надежную осевую удерживающую силу; в представленном варианте осуществления ее значение обычно находится в пределах 5-15 ньютонов. Эта удерживающая сила удерживает блок 24 чистящей головки на приводном вале 34 во время работы зубной щетки (то есть так, что она не соскакивает во время работы), но при этом позволяет обычному пользователю удобно снимать чистящую головку для замены на новую или другую чистящую головку или для очистки ручки.
Как показано на фиг.2-4, приводной вал 14 включает в себя клиновидный участок 40 на своем верхнем конце. В представленном варианте осуществления длина клиновидного участка составляет примерно 5-15 мм, предпочтительно 10 мм. Дистальный конец 40 клиновидного участка составляет 2-4 мм в длину и примерно 1-2 мм в ширину. Как правило, грани конца 40 закруглены. Угол клиновидного участка находится в диапазоне 5-10°, предпочтительно примерно 20°.
Полая часть суженного участка включает в себя сопрягающееся клиновидное углубление 44 на верхнем ее конце для вмещения клиновидного участка 40 приводного вала. Как правило, конфигурация клиновидного углубления 44 близко соответствует клиновидному участку 40 приводного вала, хотя углы двух углублений могут быть слегка различными, а именно различаться на несколько градусов. Полученное в результате клиновидное сочетание (участка приводного вала и углубления суженного участка) обеспечивает надежную, высокоэффективную передачу крутящего момента от приводного вала 14 к чистящей головке 24. Сочетание витой пружины, вставленной в два углубления 36 и 38, и сочетание клиньев также приводят к тому, что соединение является эффективным, то есть устойчивым по отношению к разумному разбросу размеров в пределах допусков для различных компонентов соединения, то есть соединение может приспосабливаться к некоторым различиям в размерах между приводным валом и суженным участком и некоторым различиям в составе материалов. Конструкция из клиновидного приводного вала и сопрягающегося клиновидного углубления в суженном участке обеспечивает то, что сопрягающиеся поверхности будут приведены в непосредственный контакт без каких-либо зазоров между этими двумя элементами. Витая пружина, поскольку она располагается в двух углублениях, допускает широкие допуски для соответствующих наружного диаметра приводного вала и/или внутреннего диаметра углубления в полой части суженного участка, исключая какое-либо движение/люфт между этими двумя элементами.
Вышеописанная конструкция, таким образом, обеспечивает конструктивно простое, но прочное соединение между приводным валом и блоком чистящей головки посредством надежной, незначительно меняющейся осевой удерживающей силы, а также эффективную передачу крутящего момента.
Хотя в иллюстративных целях был описан предпочтительный вариант осуществлении изобретения, следует понимать, что в этот вариант осуществления могут быть внесены различные изменения, модификации и замены без отступления от сущности изобретения, определяемого нижеследующей формулой.