ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ
BRUSH UNIT OF ELECTRIC TOOTHBRUSH

Область применения
Настоящее изобретение относится к электрическим зубным щеткам и, в частности, к щеточному узлу для электрической зубной щетки.
Уровень техники
Электрическая зубная щетка может включать щеточный узел, соединяемый с рукояточным узлом. Рукояточный узел может содержать протяженный из него приводной вал, сцепленный с электрическим приводом, расположенным во внутреннем пространстве рукояточного узла. Электрический привод может сообщать вращательное, осциллирующее или комбинированное вращательно-осциллирующее движение приводному валу, так что приводной вал будет совершать вращательное или осциллирующее движение. Щеточный узел может соединяться с рукояточным узлом таким образом, что приводной вал будет соединяться с элементом сцепления щеточного узла, например валом или приводным пальцем. Движение приводного вала будет передаваться к элементу сцепления, обеспечивая требуемое чистящее действие головной части щеточного узла.
Пример такого щеточного узла для зубной щетки описан в патентной заявке США 2008/0307591 (Farrell с соавторами). В данной патентной заявке подробно описаны конструкции электрических зубных щеток, особенно подходящих для использования в них чистящего движения, традиционного для ручных зубных щеток. В настоящей заявке предлагается ряд усовершенствований для конструкций, предложенных Farrell с соавторами, а также для прочих ранее предложенных конструкций зубных щеток. В частности, в настоящей заявке предлагается конструкция головки щетки, которая сводит к минимуму вероятность выщипывания слизистой оболочки рта пользователя за счет сведения к минимуму зазоров между узлами, движущимися относительно друг друга. В контексте настоящего описания термин «слизистая оболочка» в широком плане включает все мягкие ткани в ротовой полости человека, такие как внутренние поверхности щек, ткань десен, ткань губ и язык. Предлагается также щеточный узел, имеющий низкий профиль.
Сущность изобретения
В одном из воплощений изобретения чистящий узел для электрической зубной щетки, имеющей двигатель, включает головную часть и держатель подвижных контактных элементов, обладающий диапазоном движения относительно головной части, и при этом подвижные контактные элементы поддерживаются внутри держателя подвижных контактных элементов; и зазор между головной частью и держателем подвижных контактных элементов. Держатель подвижных контактных элементов имеет конструкцию, обеспечивающую прием движения от двигателя через приводной механизм, содержащий приводной вал, имеющий продольную ось, и при этом приводной вал имеет конструкцию, обеспечивающую передачу движения, вырабатываемого двигателем, к держателю подвижных контактных элементов. Ширина зазора остается равной от примерно 0,1 мм до примерно 0,6 мм во всем диапазоне движения держателя подвижных контактных элементов.
В другом воплощении чистящий узел для электрической зубной щетки, имеющей двигатель, включает головную часть и держатель подвижных контактных элементов, имеющий диапазон движения относительно головной части; и подвижные контактные элементы, поддерживаемые внутри держателя подвижных контактных элементов. Держатель подвижных контактных элементов имеет конструкцию, обеспечивающую прием движения от двигателя через приводной механизм, содержащий приводной вал, имеющий продольную ось, и при этом приводной вал имеет конструкцию, обеспечивающую передачу движения, вырабатываемого двигателем, к держателю подвижных контактных элементов. Часть держателя подвижных контактных элементов открыта и обращена наружу по отношению к чистящему узлу.
Еще в одном воплощении чистящий узел для электрической зубной щетки, имеющей двигатель, включает головную часть и держатель подвижных контактных элементов, имеющий диапазон движения относительно головной части; и подвижные контактные элементы, поддерживаемые внутри держателя подвижных контактных элементов таким образом, что подвижные контактные элементы являются протяженными вверх через отверстия, расположенные в головной части. Держатель подвижных контактных элементов имеет конструкцию, обеспечивающую прием движения от двигателя через приводной механизм, содержащий приводной вал, имеющий продольную ось, и при этом приводной вал имеет конструкцию, обеспечивающую передачу движения, вырабатываемого двигателем, к держателю подвижных контактных элементов. И так как держатель подвижных контактных элементов движется в диапазоне движения, по меньшей мере нижние 50% высоты подвижных контактных элементов остаются в вертикальных границах, определяемых отверстиями.
Краткое описание чертежей
И хотя в конце настоящей заявки приводится формула изобретения, в которой четко формулируется предмет настоящего изобретения, предполагается, что настоящее изобретение будет более понятным из нижеследующего подробного описания, сопровождаемого прилагаемыми чертежами. Некоторые чертежи являются упрощенными, а именно, на них могут быть не показаны отдельные элементы в целях более ясного изображения других элементов. Такое отсутствие изображения тех или иных элементов на некоторых чертежах не означает наличие или отсутствие того или иного элемента в каком либо из воплощений изобретения, за исключением случаев, когда это оговорено явно в соответствующей части описания. Любой из чертежей не обязательно выполнен в масштабе.
Фиг.1. Вид сверху щеточного узла.
Фиг.2. Вид сверху фрагмента головной части щеточного узла, изображенного на фиг.1.
Фиг.3. Сечение головной части щеточного узла, изображенной на фиг.2.
Фиг.4. Вид сверху головной части щеточного узла, изображенной на фиг.2, с удаленными из нее чистящими элементами, для большей наглядности.
Фиг.5. Аксонометрический вид фрагмента еще одного щеточного узла.
Фиг.6. Аксонометрический вид снизу головной части щеточного узла, изображенного на фиг.5.
Фиг.7. Аксонометрический вид снизу головной части, изображенной на фиг.6, с удаленными из нее частями держателя подвижных контактных элементов, для большей наглядности.
Фиг.8. Аксонометрический вид еще одной конструкции головной части щетки.
Фиг.9. Аксонометрический вид еще одной конструкции головной части щетки.
Фиг.10. Аксонометрический вид еще одной конструкции головной части
щетки.
Фиг.11A. Механизм привода в разобранном виде, подходящий для использования в настоящем изобретении.
Фиг.11B. Увеличенное изображение механизма привода, изображенного на фиг.11A, в разобранном виде.
Фиг.12A и 12B. Схемы приводов, которые могут использоваться в настоящем изобретении.
Фиг.13А. Еще один щеточный узел в разобранном виде.
Фиг.13B. Щеточный узел, изображенный на фиг.13A, в собранном состоянии.
Фиг.13С. Вид сзади головной части щеточного узла, изображенного на фиг.13A и 13 В.
Фиг.13D. Вид сбоку головной части щеточного узла, изображенного на фиг.13A-13C.
Фиг.13Е. Вид сверху головной части щеточного узла, изображенного на фиг.13A-13D, в которой на самом конце головки используются пучки щетинок отличающейся конфигурации.
Фиг.14A и 14B. Сечения по плоскости 14-14, обозначенной на фиг.13С.
Фиг.15. Сечения головной части еще одного щеточного узла, включающего покровную часть.
Фиг.16. Сечение щеточного узла, изображенного на фиг.15, по плоскости 16-16 (Фиг.15).
Фиг.17. Аксонометрический вид держателя подвижных контактных элементов, поверхность которого содержит структуру для чистки или массажа слизистых оболочек.
Подробное описание изобретения
Щеточный узел, предназначенный для использования с электрической зубной щеткой, включает головную часть щетки, которая может иметь в целом прямоугольную форму, хотя может использоваться также овальная, эллиптическая или любая другая подходящая форма. Как правило, головная часть щетки имеет отношение длины к ширине, большее 1, хотя данное условие не является обязательным. Головная часть щетки прикреплена к трубчатому элементу щеточного узла, который может быть предназначен для соединения с рукояточным узлом. Рукояточный узел может включать электрический привод, включающий приводной вал, и приводной вал может соединяться с головной частью щетки посредством элемента сцепления или ведущего пальца, расположенного внутри трубчатого элемента. В различных воплощениях электрический привод может сообщать вращательное, осциллирующее, вращательно-осциллирующее или любое другое подходящее движение приводному валу, которое затем посредством элемента сцепления передается головке щетки и пучкам щетинок.
Головка щетки может включать первое множество чистящих щетинок, которые являются неподвижными, то есть жестко закрепленными относительно головки щетки, и второе множество чистящих щетинок, которое является подвижным, то есть имеет возможность совершать чистящее движение относительно первого множества щетинок. Так, например, второе множество чистящих щетинок может включать опорную структуру для щетинок или держатель щетинок, поддерживаемый внутри головки щетки таким образом, что он имеет по меньшей мере одну степень свободы, то есть может совершать движение по меньшей мере в одном направлении относительно головки щетки и первого множества щетинок. В одном из воплощений опорная структура щетинок может быть выполнена с возможностью вращения вокруг первой оси относительно головки щетки. Элемент сцепления соединяет опорную структуру щетинок с электрическим приводом и приводит в движение опорную структуру щетинок, в результате чего второе множество щетинок совершает требуемое чистящее движение. Опорная структура может содержать множество отдельных опорных структур щетинок, каждая из которых может совершать независимое движение по по отношению к прочим отдельным опорным структурам щетинок. Кроме того, чистящее движение может включать эксцентричное движение или поступательное движение в сочетании с вращательным, осциллирующим или любым другим подходящим движением.
При этом подразумевается, что несмотря на то, что ниже различные аспекты, элементы и преимущества изобретения описаны в связи с конкретными воплощениями, на самом деле описываемые аспекты, элементы и преимущества могут быть реализованы в любых воплощениях, и поэтому элементы и структуры, содержащиеся в различных воплощениях, могут быть смешаны и соединены между собой, в результате чего может быть получено практически безграничное число их сочетаний. Кроме того, сведущим в данной области техники будет понятно, что описываемые аспекты, элементы и преимущества изобретения могут использоваться в сочетании с устройствами и структурами, известными в настоящее время и теми, что будут изобретены в будущем.
Описанные ниже воплощения щеточных узлов пригодны для работы в сочетании с электрической зубной щеткой, например с электрической зубной щеткой, имеющей рукояточный узел, содержащий электрический привод, и приводной вал, имеющий продольную ось. Электрический привод сообщает движение приводному валу. Так, например, он может сообщать приводному валу вращательное, осциллирующее или вращательно-осциллирующее движение. Движение приводного вала передается щеточному узлу для придания требуемого чистящего движения головной части щетки или любому ее компоненту. При этом может использоваться множество различных типов чистящих движений, включая вращательное, осциллирующее, вертикальное и/или горизонтальное чистящее движение и им подобные. В целом под термином «чистящее движение» в контексте настоящего описания понимается любое требуемое или результирующее движение щетинок относительно головки щетки, которое может применяться для чистки зубов. Рукояточные узлы, о которых идет речь в настоящей заявке, также хорошо известны сведущим в данной области техники. Предлагаемые щеточные узлы могут использоваться в сочетании как с существующими рукояточными узлами, так и с рукояточными узлами новых типов, которые будут предложены в будущем.
На фиг.1-3 показан щеточный узел 10, который может быть насажен на рукояточный узел зубной щетки и соединен с приводным валом рукояточного узла (примеры рукояточных узлов описаны выше). Щеточный узел включает установочную трубку 12, протяженную вдоль оси 14. Ось 14 является продольной осью щеточного узла, и через нее может проходить продольное сечение приводного вала 38 (фиг.3). На первом конце 16 (фиг.1) установочная трубка 12 может включать профилированное кольцо 18, внутренний профиль которого сопрягается с внешним профилем рукояточного узла. За счет этого щеточный узел 10 может быть достаточно плотно насажен на рукояточный узел, в результате чего предотвращается вращение щеточного узла относительно рукояточного узла. В сопрягаемые поверхности щеточного узла и рукояточного узла могут быть включены структуры типа выступ/углубление или шпонка/паз, что дополнительно препятствует относительному вращению упомянутых узлов.
На втором конце 20 щеточный узел 10 включает головную часть 22 щетки. В некоторых воплощениях головная часть 22 щетки поддерживает первое множество контактных элементов 24, установленных на головную часть 22 щетки таким образом, что они закреплены, то есть неподвижны относительно головной части 22 щетки. При этом может использоваться любой подходящий способ крепления первого множества контактных элементов 24 к головной части 22 щетки. Так, например, в случае, если контактные элементы 24 содержат множество щетинок, могут использоваться такие способы крепления, как горячее заплавление пучков, приклеивание, крепление их скобами и прочие. В других воплощениях, то есть в случаях, когда контактные элементы 24 содержат множество эластомерных элементов, могут использоваться такие способы крепления, как приклеивание, защелкивание, сварка, формование и прочие.
В головной части 22 щетки установлена также опорная структура, или держатель 26, который является опорой для подвижных контактных элементов 28. Второе множество контактных элементов 28 может быть установлено на держатель 26 подвижных контактных элементов, как было описано выше в отношении первого множества контактных элементов 24. Держатель 26 подвижных контактных элементов может быть установлен внутри головной части 22 щетки с возможностью вращения вокруг продольной оси 14 под воздействием подходящего приводного движения со стороны рукояточного узла.
Первое множество контактных элементов 24 может иметь первую высоту, а второе множество контактных элементов 28 может иметь вторую высоту, отличную от первой высоты. Кроме того, концы первого и второго множеств контактных элементов 24 и 28 могут быть профилированными, скругленными или имеющими иную форму. Среди первого множества контактных элементов 24 и второго множества контактных элементов 28 различные контактные элементы, например пучки щетинок (в воплощениях, в которых контактными элементами являются пучки щетинок), расположенные в различных местах головной части 22 щетки, например от переднего краю к заднему и/или от центра к краям, могут иметь различную высоту и различный профиль концов.
Первое множество контактных элементов 24 может быть расположено рядами в направлении, поперечном по отношению к оси 14. Подобным образом, второе множество контактных элементов 28 также может быть расположено рядами в направлении, поперечном по отношению к оси 14. В некоторых воплощениях расположенные таким образом ряды первого множества контактных элементов 24 могут чередоваться с рядами второго множества контактных элементов 28. В некоторых воплощениях ряды первого множества контактных элементов 24 могут быть разделены рядом или множеством рядов второго множества контактных элементов 28, или наоборот, или ряды могут в сущности быть расположены любым образом.
Как показано на фиг.3, в некоторых воплощениях головная часть 22 щетки может включать первую опорную поверхность 30, которая включает углубление, вырез, паз или другое подходящее образование 32, выполненное в держателе 26 подвижных контактных элементов. Как видно из данного чертежа, в некоторых воплощениях углубление, вырез, паз или другое подходящее образование 32 может быть расположено между вторым множеством контактных элементов 28 и третьим множеством контактных элементов 46.
Приводной вал 38 может входить в зацепление с держателем 26 подвижных контактных элементов таким образом, что движение приводного вала 38 будет передаваться держателю 26 подвижных контактных элементов. Приводной вал может быть установлен на опоре внутри установочной трубки 12 в заднем конце 40 головной части 22 щетки. Приводной вал 38 может приводиться в зацепление с держателем 26 контактных элементов любым подходящим способом. Так, например, как показано на данном чертеже, приводной вал 38 может соединяться с держателем 26 подвижных контактных элементов посредством приводного пальца 36. В качестве других примеров можно привести, что приводной вал 38 может быть приведен в зацепление с держателем 26 подвижных контактных элементов адгезивным, химическим, механическим или электрическим способом, например посредством магнитного механизма сцепления, или любыми их сочетаниями. В некоторых воплощениях приводной палец 36 может быть вставлен в держатель 26 подвижных контактных элементов и/или приводной вал 38 через соответствующие отверстия в держателе 26 подвижных контактных элементов и/или приводном валу 38.
Как показано на фиг.4, держатель 26 подвижных контактных элементов (изображенный на фиг.1-3) может быть защелкнут на головную часть 22 щетки через проем 42. После этого проем 42 может быть закрыт защелкивающимся корпусным элементом (не показан).
В воплощении, изображенном на фиг.1-3, держатель 26 подвижных контактных элементов может включать удлиняющую часть 44, которая является опорой для третьего множества контактных элементов 46. Удлиняющая часть 44 может поддерживаться таким образом, что она будет иметь по меньшей мере одну степень свободы движения относительно головной части 22 щетки. Так, например, удлинитель 44 может быть установлен с возможностью вращения относительно головной части 22 щетки. В этом случае третье множество контактных элементов 46 может совершать чистящее движение относительно первого множества контактных элементов 24 и/или второго множества контактных элементов 28. Так, например, удлинитель 44 может быть соединен с держателем 26 подвижных контактных элементов таким образом, что третье множество контактных элементов 46 будет совершать движение, аналогичное движению второго множества контактных элементов 28.
В других воплощениях головная часть 22 щетки содержит удлиняющую часть 44 и третье множество контактных элементов 46 таким образом, что третье множество контактных элементов 46 является неподвижным относительно головной части 22 щетки.
Возвращаясь обратно к фиг.3, отметим, что сцепление между удлиняющей частью 44 и держателем 26 подвижных контактных элементов может быть непосредственным, в результате чего удлиняющая часть 44 будет двигаться вместе с держателем 26 подвижных контактных элементов. В других воплощениях удлиняющая часть может приводиться в сцепление с приводным валом через кулачковый механизм, систему тяг или иным подходящим способом, так, что удлиняющая часть 44 будет совершать чистящее движение, отдельное от чистящего движения держателя 26 подвижных контактных элементов и второго множества контактных элементов 28.
В воплощении, показанном на фиг.1-3, держатель 26 подвижных контактных элементов может осциллировать вокруг оси 14, заставляя тем самым второе множество контактных элементов 28 и/или третье множество контактных элементов 46 осциллировать взад-вперед по дуге окружности, обеспечивая чистящее действие, в сущности аналогичное движению вверх-вниз головки обычной ручной зубной щетки.
Угловая амплитуда, так же как и скорость движения держателя 26 подвижных контактных элементов, второго множества контактных элементов 28 и/или третьего множества контактных элементов 46 может влиять на эффективность чистки зубов щеточным узлом. В целом оптимальным считается угол осцилляции в диапазоне 40-60°. Так, например, в некоторых воплощениях держатель 26 подвижных контактных элементов может совершать движение в угловом диапазоне 44°, то есть ±22° относительно головной части 22 щетки. В другом воплощении угловой диапазон движения составляет 55°. Может использоваться и любой другой подходящий угол осциллирующего движения. Так, например, могут использоваться и иные угловые диапазоны движения, большие 55° или меньшие 44°.
В некоторых воплощениях держатель 26 подвижных контактных элементов может совершать движение в угловом диапазоне от примерно 10° до примерно 90°, или составляющем любое число градусов в указанном промежутке. Так, например, в различных воплощениях угловой диапазон движения держателя 26 подвижных контактных элементов может составлять больше чем примерно 10°, больше чем примерно 12°, больше чем примерно 15°, больше чем примерно 18°, больше чем примерно 20°, больше чем примерно 22.5°, больше чем примерно 25°, больше чем примерно 30°, больше чем примерно 35°, больше чем примерно 40°, больше чем примерно 45°, больше чем примерно 50°, больше чем примерно 55°, больше чем примерно 60°, больше чем примерно 65°, больше чем примерно 70°, больше чем примерно 75°, больше чем примерно 80°, больше чем примерно 85°, и/или меньше чем примерно 90°, меньше чем примерно 85°, меньше чем примерно 80°, меньше чем примерно 75°, меньше чем примерно 70°, меньше чем примерно 65°, меньше чем примерно 60°, меньше чем примерно 55°, меньше чем примерно 50°, меньше чем примерно 45°, меньше чем примерно 40°, меньше чем примерно 35°, меньше чем примерно 30°, меньше чем примерно 25°, меньше чем примерно 22.45°, меньше чем примерно 20°, меньше чем примерно 18°, меньше чем примерно 15°, меньше чем примерно 12°, или меньше чем примерно 10°.
Как было указано выше, скорость, с которой держатель 26 подвижных контактных элементов и второе множество контактных элементов 28 и/или третье множество контактных элементов 46 совершает свое движение по дугам окружности, может влиять на эффективность их чистящего действия. Так, например, движение с частотой 75 Гц может обеспечивать адекватную чистку при суммарном угловом диапазоне движения держателя 26 подвижных контактных элементов, составляющем примерно 44°. В целом можно ожидать, что для сохранения достаточной эффективности чистящего действия узла чем меньше диапазон углового движения держателя 26 подвижных контактных элементов, тем выше должна быть скорость его движения.
Держатель 26 подвижных контактных элементов может совершать движение в своем угловом диапазоне с частотой в диапазоне от примерно 30 Гц до примерно 130 Гц, то есть с частотой, принимающей любое значение в указанном диапазоне. В некоторых воплощениях держатель 26 подвижных контактных элементов может совершать движение в своем угловом диапазоне с частотой, большей чем примерно 30 Гц, большей чем примерно 40 Гц, большей чем примерно 50 Гц, большей чем примерно 60 Гц, большей чем примерно 70 Гц, большей чем примерно 80 Гц,, большей чем примерно 90 Гц, большей чем примерно 100 Гц, большей чем примерно Гц, большей чем примерно 120 Гц, и/или меньшей чем примерно 130 Гц, меньшей, чем примерно 120 Гц, меньшей чем примерно 110 Гц, меньшей чем примерно 100 Гц, меньшей чем примерно 90 Гц, меньшей чем примерно 80 Гц, меньшей чем примерно 70 Гц, меньшей чем примерно 60 Гц, меньшей чем примерно 50 Гц, или меньшей чем примерно 40 Гц.
За счет движения второго множества контактных элементов 28 и/или движения третьего множества контактных элементов 46, в сочетании с сообщаемым рукой движением всей головной части 22, обеспечивается улучшенное и эффективное чистящее движение электрической зубной щетки. Кроме того, данные виды движений именно дополняют друг друга и усиливают общий чистящий эффект зубной щетки, в то время как совершение пользователем двух типов движений вручную, как правило, происходит в ущерб обоим движениям и приводит к ослаблению чистящего эффекта. В случае, если, например, элемент питания в рукояточном узле разрядится и электрический привод перестанет действовать, щеточным узлом 10 можно пользоваться как обычной ручной зубной щеткой.
В некоторых воплощениях щеточный узел 10 может содержать приемо-передающее устройство, а рукояточный узел может содержать детектор или считывающее устройство, как описано в патентных публикациях США 2004/0255409 и 2003/0101526. Приемно-передающее устройство может передавать информацию о щеточном узле 10 на детектор или считывающее устройство. Детектор или считывающее устройство могут быть связаны с контроллером, который в соответствии с получаемыми от них сигналами регулирует скорость вращения двигателя и/или диапазон углового движения вала или двигателя. Базовая архитектура контроллера, считывающего устройства, детектора и/или приемо-передающего устройства в целом известна в данной области техники.
Скорость вращения двигателя, а также угол осциллирующего смещения вала могут регулироваться любым подходящим способом. Так, например, одним из способов изменения скорости вращения двигателя является повышение напряжения на нем. Как правило, повышение напряжения на двигателе приводит к повышению скорости его вращения, и наоборот, снижение напряжения приводит к снижению скорости его вращения. Механизмы изменения напряжения, подаваемого на двигатель, хорошо известны. Другим способом изменения скорости вращения, задаваемой двигателем, является использование системы трансмиссии.
Одно из воплощений системы трансмиссии представлено на фиг.11А и 11 В. Система 1500 трансмиссии может содержать систему 1501 привода. Система 1501 привода может содержать двигатель 1100, имеющий вал 1102. Вал 1102 может быть функционально связан с первым ведущим элементом 1126 и/или вторым ведущим элементом 1116. В первом положении («первая передача») зубья первого ведущего элемента 1126 находятся в зацеплении с зубьями множества планетарных зубчатых колес 1120, 1122 и 1124. Во втором положении («вторая передача») зубья второго приводного элемента 1116 находятся в зацеплении с зубьями множества планетарных зубчатых колес 1110, 1112 и 1114.
Как показано на данных чертежах, первый ведущий элемент 1126 и/или второй ведущий элемент 1116, а также соответствующие планетарные шестерни, могут быть расположены на носителе 1106 шестерен. Планетарные шестерни могут быть связаны с носителем 1106 с возможностью их вращения.
Кольцевая шестерня 1130 может содержать зубья, по форме сопрягающиеся с зубьями планетарных шестерен. То есть зубчатый венец кольцевой шестерни 1130 может входить в зацепление с зубьями планетарных шестерен. В некоторых воплощениях ведомый вал может быть функционально связан с кольцевой шестерней 1130. В таких воплощениях кольцевая шестерня может вращаться с различными скоростями в зависимости от числа зубьев шестерни ведущего элемента и соответствующих планетарных шестерен. Так, например, как показано на данных чертежах, первый приводной элемент 1126 может иметь меньший диаметр, чем второй приводной элемент 1116. Планетарные шестерни 1120, 1122 и 1124 имеют больший диаметр, чем диаметр первого приводного элемента 1126. На первой передаче, при одной и той же скорости ведущего вала 1102, кольцевая шестерня 1130 может иметь скорость вращения, меньшую, чем скорость вращения ведущего вала 1102. В противоположность этому на второй передаче при той же скорости вращения приводного вала 1102 кольцевая шестерня 1130 может иметь скорость вращения, большую, чем скорость вращения приводного вала 1102, если планетарные шестерни 1110, 1112 и 1114 имеют диаметр, меньший, чем диаметр второго приводного элемента 1116. Переключение между первым приводным элементом 1126 и вторым приводным элементом 1116 может осуществляться посредством системы сцепления или иным подходящим способом.
В некоторых воплощениях первый ведущий элемент 1126 и/или второй ведущий элемент могут быть функционально связаны с ведомым валом 1136. В таких воплощениях кольцевая шестерня 1130 может приводиться в движение приводным валом 1102, в то время как носитель 1196 остается неподвижным. В качестве альтернативы, носитель 1106 шестерен может приводиться во вращение валом 1102, в то время как кольцевая шестерня 1130 остается неподвижной.
Кроме того, как упоминалось выше, амплитуда углового движения также может регулироваться любым подходящим способом. Так, например, как показано на фиг.12A и 12B, система 1500 трансмиссии может дополнительно содержать систему 1502 вывода. Предвидятся воплощения, в которых устройства в соответствии с настоящим изобретением включают систему 1501 привода и/или систему вывода 1502.
Как показано на фиг.12A и 12B, система 1502 может содержать вал 1202, первую ведущую тягу 1240, первую ведомую тягу 1260, вторую ведущую тягу 1250, вторую ведомую тягу 1270 и ведомый вал 1236. Вал 1202 может быть функционально связан с двигателем таким образом, что он будет приводиться в движение от двигателя. Первая ведущая тяга 1240 и вторая ведущая тяга 1250 могут быть связаны с валом 1202 с возможностью вращения относительно вала 1202.
В некоторых воплощениях первая тяга 1240 может быть связана с первой ведомой тягой 1260 с возможностью их относительного вращения посредством пальца 1238. Подобным образом, вторая ведущая тяга 1250 также может быть связана со второй ведомой тягой 1270 с возможностью их относительного вращения посредством пальца.
Первая ведомая тяга 1260 содержит по меньшей мере один элемент 1262 зацепления, выполненный с возможностью вхождения в зацепление с первым принимающим элементом 1264. Как показано на данном чертеже, элемент 1262 зацепления может содержать зуб, а принимающий элемент 1264 может содержать углубление для приема зуба элемента 1262 зацепления. Принимающий элемент 1264 может быть закреплен на ведомом валу 1236 таким образом, что вращательное движение, сообщаемое принимающему элементу 1264, передается ведомому валу 1236.
Подобным образом вторая ведая тяга 1270 может содержать по меньшей мере один элемент 1272 зацепления, который может входить в зацепление со вторым принимающим элементом 1274. Упомянутые по меньшей мере один элемент 1272 зацепления второй ведомой тяги 1270 и второй принимающий элемент 1274 могут иметь конфигурацию, аналогичную описанной выше конфигурации элемента 1262 зацепления и принимающего элемента 1264. Второй принимающий элемент 1274 может быть закреплен на ведомом валу 1236 таким образом, что вращательное движение, сообщаемое второму принимающему элементу, передается ведомому валу 1236.
Первая ведущая тяга 1240 и первая ведомая тяга 1260 могут иметь различную длину, чтобы придать определенное угловое отклонение ведомому валу 1236. В некоторых воплощениях первая ведущая тяга 1240 и первая ведомая тяга 1260 могут иметь одинаковую длину. Вторая ведущая тяга 1250 и вторая ведомая тяга 1270 могут иметь аналогичную конфигурацию. Выбор пропорций длины тяг для обеспечения требуемого углового отклонения осуществляется с помощью методов, хорошо известных в данной области техники, например методом анализа системы из четырех тяг.
Как показано на фиг.12A, когда первый элемент 1262 находится в зацеплении с первым принимающим элементом 1264, ведомый вал 1236 может иметь первую амплитуду углового движения. Величина первой амплитуды углового движения может быть аналогичной величинам, описанным выше. При данной конфигурации второй элемент 1272 зацепления может быть выведен из зацепления с первым принимающим элементом 1274.
Как показано на фиг.12B, когда второй элемент 1272 зацепления находится в зацеплении со вторым принимающим элементом, ведомый вал 1236 может иметь вторую амплитуду углового отклонения. Величина второй амплитуды углового движения может быть аналогичной величинам, описанным выше. Величина первой амплитуды углового отклонения может быть отличной от величины второй амплитуды углового отклонения. Так, например, первая амплитуда углового отклонения может быть больше, чем вторая амплитуда углового отклонения. В иных воплощениях первая амплитуда углового отклонения может быть меньше, чем вторая амплитуда углового отклонения.
На фиг.5-6 показано еще одно воплощение щеточного узла 110. Элементы щеточного узла 110, аналогичные элементам щеточного узла 10, обозначены теми же номерами позиций, но увеличенными на 100. Щеточный узел 110 включает установочную трубку 112, протяженную вдоль оси 114. Своим первым концом (не показан) установочная трубка 112 может быть плотно насажена на рукояточный узел таким образом, что это будет препятствовать их относительному вращению, как обсуждалось выше в отношении установочной трубки 12.
На своем втором конце 120 щеточный узел 110 включает головную часть 122 щетки. Головная часть 122 щетки поддерживает первое множество контактных элементов 124, которые жестко закреплены на ней, то есть неподвижны относительно головной части 122 щетки. Для установки первого множества контактных элементов 124 на головную часть 122 щетки могут использоваться любые подходящие способы, в том числе те, что были описаны выше в отношении первого множества контактных элементов 24. Внутри головной части 122 щетки установлена опорная структура или держатель 126 подвижных контактных элементов, который поддерживает второе множество контактных элементов 128. Второе множество контактных элементов 128 может быть установлено на держатель 126 подвижных контактных элементов любым подходящим способом, включая способы, описанные выше в отношении второго множества контактных элементов 28. Держатель 126 подвижных контактных элементов может быть установлен внутри головной части 122 щетки с возможностью вращения вокруг оси 114 под действием привода, расположенного в рукояточном узле.
Первое множество контактных элементов 124 может иметь первую высоту, а второе множество контактных элементов 128 может иметь вторую высоту, отличную от первой высоты. Кроме того, концы первого и второго множеств контактных элементов 124 и 128 могут быть профилированными, скругленными или имеющими иную форму. Среди первого множества контактных элементов 124 и второго множества контактных элементов 128 различные контактные элементы, расположенные в различных местах головной части 122 щетки, например от переднего краю к заднему и/или от центра к краям, могут иметь различную высоту и различный профиль концов. Первое множество контактных элементов 124 может быть расположено рядами в направлении, поперечном по отношению к оси 114. Подобным образом, второе множество контактных элементов 128 также может быть расположено рядами в направлении, поперечном по отношению к оси 114.
Как показано на фиг.6, держатель 126 подвижных контактных элементов может включать множество отдельно движущихся частей 150, каждая из которых несет часть второго множества контактных элементов 128. Так, например, каждая часть 150 держателя контактных элементов может нести отдельный протяженный в поперечном направлении ряд второго множества контактных элементов 128. Приводной вал 138 может быть протяженным через головную часть 122 щетки и может поддерживаться с возможностью вращения в концевом элементе 154. Приводной вал 138 может быть выполнен с возможностью вхождения в зацепление с приводным элементом рукояточного узла, с которым соединяется и функционально взаимодействует щеточный узел 110. Каждая часть 150 держателя контактных элементов может быть связана с приводным валом 138 таким образом, что осцилляция приводного вала 138 будет вызывать осцилляцию соответствующей части 150 держателя контактных элементов. Каждая часть 150 держателя контактных элементов может вставляться с защелкиванием в головную часть 122 щетки через соответствующий проем 142 (показан на фиг.7) и входить в зацепление с приводным валом 138. Может быть предусмотрен специальный корпусной элемент (не показан), в котором выполнены проемы 142. В альтернативных воплощениях части 150 держателя контактных элементов могут вставляться с защелкиванием с передней стороны головной части 122 щетки.
Как было указано выше, каждая из частей 150 держателя контактных элементов может быть непосредственно связана с приводным валом 138 и совершать вместе с ним осциллирующее чистящее движение по дуге окружности. В качестве альтернативы, по меньшей мере некоторые из частей 150 держателя контактных элементов могут быть соединены с валом посредством тяги, кулачка или иной структуры и совершать чистящее движение, отдельное от вращательного движения приводного вала 138, и/или отдельное от движения остальных частей 150 держателя контактных элементов.
В воплощении, изображенном на фиг.5-7, каждый из второго множества контактных элементов 128 может приводиться в движение таким образом, что он будет совершать осциллирующее движение туда-обратно по дуге окружности вокруг оси 114, обеспечивая чистящее действие, аналогичное действию ручной зубной щетки, которой пользователь водит вверх-вниз. Второе множество контактных элементов 128 может совершать движение с угловой амплитудой примерно 44°, то есть в пределах ±22° от плоскости симметрии головной части 122 щетки. Могут, однако, обеспечиваться движения и с другой угловой амплитудой, большей или меньшей 44°. В воплощениях, изображенных на фиг.5-7, может использоваться любая подходящая угловая амплитуда движения, аналогичная амплитуде в воплощениях, описанных выше и изображенных на фиг.1-4.
Подобно предыдущим воплощениям чистящее движение второго множества контактных элементов 128 может использоваться в сочетании с чистящим движением, сообщаемым рукой пользователя всей головной части 122, и при этом обеспечивается улучшенное и более эффективное чистящее движение без ущерба чистящему движению, сообщаемому приводом. Кроме того, щеточным узлом 110 можно легко пользоваться, как обычной ручной зубной щеткой для чистки зубов.
Как было отмечено выше в отношении щеточного узла 110, по меньшей мере некоторые из частей 150 держателя контактных элементов могут быть индивидуально соединены с валом посредством тяги, кулачка или иной структуры и совершать чистящее движение, отдельное от вращательного движения приводного вала 138. Так, например, как показано на фиг.8, приводной вал 138 может содержать множество кулачков, смещенных, то есть эксцентрично расположенных относительно оси 114. В некоторых воплощениях каждая часть 150 держателя щетинок может быть установлена с возможностью вращения за счет зацепления круглого отверстия 162 с пальцем 166, продетым через опоры 164 неподвижных щетинок, множество которых, по количеству соответствующее количеству рядов первого множества щетинок 124, может быть выполнено на головной части 122 щетки. Каждый из кулачков 160 может входить в зацепление с пазом 168, выполненным в части 150 опорной структуры щетинок, таким образом, что вращение приводного вала 138 будет вызывать осциллирующее движение по дуге окружности «туда-обратно» соответствующей части 150 опорной структуры щетинок и, соответственно, связанного с ней второго множества щетинок 128. Расположение кулачков 160 на ведущем валу 138 может обеспечивать отдельное (в разных фазах) осциллирующее движение каждой из частей 150 держателя щетинок, что может усиливать чистящее движение головной части 122 щетки.
Преимуществом такой конструкции является то, что это позволяет избежать сложного движения приводного вала 138. Так, вал 138 может совершать простое вращательное движение, а под действием кулачка 160, взаимодействующего с частью 150 держателя контактных элементов, будет обеспечиваться требуемое чистящее движение второго множества щетинок 128. В других воплощениях может использоваться приводной вал, который совершает осциллирующее движение «туда-обратно» вокруг оси 114, обеспечивая осциллирующее движение первого множества контактных элементов, второго множества контактных элементов и/или третьего множества контактных элементов. Еще в некоторых воплощениях может использоваться приводной вал, который, вращаясь вокруг оси 114, обеспечивает осциллирующее движение первого множества контактных элементов, второго множества контактных элементов и/или третьего множества контактных элементов.
Как показано на фиг.9, возможно чередующееся расположение частей 150 держателя щетинок, на данном чертеже обозначенных как поз.150'. Как показано, каждая из частей 150' может быть расположена на пальце 166 с возможностью вращения вокруг него. Однако в части 150' держателя щетинок может быть выполнено не круглое отверстие 162 (как показано на фиг.8), а паз 162', который входит в зацепление с пальцем 166. Кроме того, вместо паза 168 (как в воплощении на фиг.8) может быть выполнено круглое отверстие 168', внутри которого вращается кулачок 160 при вращении приводного вала 138. Вращение приводного вала 138 вызывает возвратно-вращательное движение части 150' опоры щетинок и связанного с ним второго множества щетинок 128. В дополнение к этому части 150' держателя щетинок совершают линейное движение вдоль паза 162' относительно оси 114. Такое расположение частей 150' держателя щетинок позволяет каждой из частей 150' совершать одновременно вращательное и поступательное движение, что может усиливать чистящее действие головной части 122 щетки. Кроме того, расположение кулачков 160 на приводном валу 138 может обеспечивать отдельное (в разных фазах) движение каждой из частей 150' держателя щетинок от остальных частей 150' держателя щетинок. За счет такой конструкции второе множество щетинок 128 может совершать достаточно сложное чистящее движение без сложного движения приводного вала 138, который может приводиться в простое вращательное движение.
На фиг.10 представлен еще один вариант чередующегося расположения частей 150 держателя щетинок, обозначенных на данном чертеже как части 150" держателя щетинок. Каждая часть 150" держателя щетинок может иметь дугообразный паз 162", который входит в зацепление с соответствующим пальцем 166, выполненным на опоре неподвижных щетинок. На приводном валу 138 имеются кулачки-эксцентрики, посредством которых вращательное движение приводного вала 138 преобразуется в возвратно-вращательное и возвратно-поступательное движение частей 150" держателя щетинок, за счет зацепления кулачков приводного вала 138 с соответствующими частями 150" держателя щетинок. Такая конструкция также может обеспечивать отдельное вращательно-поступательное движение каждой из частей 150" держателя щетинок без сложного движения приводного вала 138.
Как было описано, различные конструкции частей держателя щетинок, например конструкции частей 150, 150', 150" и прочие, позволяют сообщить второму множеству щетинок 128 относительно сложное вращательно-поступательное движение, которое может быть обеспечено при простом вращательном движении приводного вала 138, что делает возможным использование щеточных узлов 110, имеющих такие конструкции, с рукояточными узлами существующих конструкций, в которых предусмотрено лишь вращательное движение приводного вала.
Первое множество контактных элементов 24, второе множество контактных элементов 28 и/или третье множество контактных элементов 46 в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлено с использованием самых разнообразных материалов и может быть выполнено в виде различных конфигураций. Может быть использован любой подходящий материал и/или любая подходящая конфигурация.
Так, например, в некоторых воплощениях первое множество контактных элементов 24, второе множество контактных элементов 28 и/или третье множество контактных элементов 46 может содержать пучки. Пучки могут содержать множество отдельных нитей, прочно закрепленных на носителе чистящих элементов. Такие нити могут быть полимерными и могут включать полиамид или полиэфир. Длина нитей, их размер в поперечном сечении и профиль волокон в соответствии с настоящим изобретением могут быть различными. Кроме того, жесткость, упругость и форма нитей также могут быть различными. Подходящие значения длины включают значения от примерно 3 см до примерно 6 см и любое отдельное значение в данном диапазоне. Кроме того, нити могут иметь в сущности постоянный размер в поперечном сечении, составляющий от примерно 100 мкм и 350 мкм, или иметь любой размер, находящийся в указанном диапазоне. Кончики нитей могут иметь любую подходящую форму, и примеры таких форм включают плоский торец, скругленный кончик или заостренный кончик. В некоторых воплощениях нити могут включать краситель как индикатор износа нитей, как описано в патенте США 4802255. Прочие примеры подходящих нитей описаны в патенте США 6018840. В некоторых воплощениях поля чистящих элементов могут содержать ребра, как описано в патенте США 6553604 и в патентных публикациях США 2004/0177462; 2005/0235439 и 2005/0060822. В некоторых воплощениях поля чистящих элементов могут содержать сочетание ребер и пучков щетинок.
Кроме того, по меньшей мере часть первого множества контактных элементов 24, второго множества контактных элементов 28 и/или третьего множества контактных элементов 46 может быть прикреплена к носителю чистящих элементов под углом. Такие варианты ориентации описаны в патенте США 6308367. Кроме того, для крепления первого множества контактных элементов 24, второго множества контактных элементов 28 и/или третьего множества контактных элементов 46 к соответствующим опорным структурам может использоваться любой подходящий способ.
Предвидятся также воплощения, в которых установочная трубка 12, 112 (показаны на фиг.1-3 и фиг.5-9 соответственно) расположена под углом к рукояточному узлу. В таких воплощениях приводной вал в соответствии с настоящим изобретением может быть выполнен из нескольких узлов, чтобы возможна была передача движения под углом, между установочной трубкой 12, 112 и рукояточным узлом. Так, например, приводной вал может включать один или более карданных шарниров. Еще в одном из воплощений приводной вал может быть выполнен из гибкого материала Примеры подходящих материалов для изготовления приводного вала включают алюминий, пружинную сталь, пластмассы, например делрин, нилон, полипропилен и/или их сочетания.
На фиг.13A-13E показано еще одно воплощение щеточного узла 210. Элементы щеточного узла 210, аналогичные элементам щеточного узла 10, обозначены теми же номерами позиций, но увеличенными на 200. Щеточный узел 210 включает установочную трубку 212, которая может быть плотно насажена на рукояточный узел, что исключает их взаимное вращение, как обсуждалось выше в отношении установочной трубки 12.
На своем втором конце 220 щеточный узел 210 включает головную часть 222 щетки. Головная часть 222 щетки поддерживает первое множество контактных элементов 224, которые фиксированы на головной части 222 щетки, то есть установлены на ней неподвижно относительно головной части 222 щетки. Для установки первого множества контактных элементов 224 на головную часть 222 щетки может использоваться любой подходящий способ, включая способы, описанные выше в отношении первого множества контактных элементов 24. Внутри головной части 222 щетки установлена опорная структура, или держатель 226 подвижных контактных элементов, несущий второе множество контактных элементов 228. Второе множество контактных элементов 228 может быть установлено на 226 с использованием любого подходящего способа, в том числе описанных выше в отношении второго множества контактных элементов 28. Держатель 226 подвижных контактных элементов может быть установлен внутри головной части 222 щетки с возможностью вращения относительно оси 214 под соответствующим воздействием со стороны привода, расположенном в рукояточном узле. Второе множество контактных элементов 228 является протяженным через отверстия 270, выполненные в головной части 222 щетки таким образом, что контактные элементы 224 и 228 в совокупности образуют единое поле контактных элементов для выполнения операции чистки зубов. При работе зубной щетки второе множество 228 совершает движение относительно первого множества контактных элементов 224, сильно напоминающее движение, которое совершает пользователь ручным устройством для чистки полости рта, таким, как, например, ручная зубная щетка.
Первое множество контактных элементов 224 может иметь первую высоту, а второе множество контактных элементов 228 может иметь вторую высоту, отличную от первой высоты. Кроме того, концы первого и второго множеств контактных элементов 224 и 228 могут быть профилированными, скругленными или имеющими иную форму. Среди первого множества контактных элементов 224 и второго множества контактных элементов 228 различные контактные элементы, расположенные в различных местах головной части 222 щетки, например от переднего краю к заднему и/или от центра к краям, могут иметь различную высоту и различный профиль концов. Первое множество контактных элементов 224 может быть расположено рядами в направлении, поперечном по отношению к оси 214. Подобным образом, второе множество контактных элементов 228 также может быть расположено рядами в направлении, поперечном по отношению к оси 214. Ряды первого множества 224 контактных элементов предпочтительно имеют большую длину, чем ряды второго множества контактных элементов 228.
Как показано на фиг.13A-13E, держатель 226 подвижных контактных элементов может представлять собой единый, структурно целый элемент, поддерживающий второе множество контактных элементов 228. Приводной вал 238 (не показан) может быть протяженным через головную часть 222 щетки и поддерживаться в удлиняющей части 244 держателя 226 подвижных контактных элементов. Приводной вал 238 может быть выполнен с возможностью вхождения в зацепление с приводным элементом рукояточного узла, с которым соединяется и функционально взаимодействует щеточный узел 210. Держатель 226 подвижных контактных элементов может соединяться с приводным валом 238 таким образом, что осцилляция приводного вала 238 будет вызывать осцилляцию держателя 226 подвижных контактных элементов. В качестве альтернативы, держатель 226 подвижных контактных элементов может соединяться с приводным валом 238 посредством тяги, кулачкового элемента или иной структуры таким образом, что держатель 226 подвижных контактных элементов будет совершать чистящее движение, отличное от вращательного движения приводного вала 238. Держатель 226 подвижных контактных элементов может быть защелкнут на головной части 222 щетки и тем самым введен в зацепление с приводным валом 238.
В воплощении, показанном на фиг.13A-13E, каждый из второго множества контактных элементов 228 может приводиться в движение таким образом, что он будет совершать осциллирующее движение туда-обратно по дуге окружности вокруг оси 214, обеспечивая чистящее действие, аналогичное действию ручной зубной щетки, которой пользователь водит вверх-вниз. Второе множество контактных элементов 228 может совершать движение с угловой амплитудой примерно 44°, то есть в пределах ±22° от плоскости симметрии головной части 222 щетки в свободном, или ненагруженном, состоянии, то есть когда щеточный узел 210 не используется для чистки зубов. Могут, однако, обеспечиваться движения и с другой угловой амплитудой, большей или меньшей 44°. В воплощениях, изображенных на фиг.13A-13E, могут использоваться любая подходящая угловая амплитуда, а также частота осцилляции, аналогичные амплитуде и частоте в воплощениях, описанных выше.
Подобно предыдущим воплощениям чистящее движение второго множества контактных элементов 228 может использоваться в сочетании с чистящим движением, сообщаемым рукой пользователя всей головной части 222, и при этом обеспечивается улучшенное и более эффективное чистящее движение, без ущерба чистящему движению, сообщаемому приводом. Кроме того, щеточным узлом 210 можно легко пользоваться, как обычной ручной зубной щеткой для чистки зубов.
В воплощении, изображенном на фиг.13A-13E, держатель 226 подвижных контактных элементов включает выполненную за единое целое с ним удлиняющую часть 224, несущую третье множество контактных элементов 246. Для крепления третьего множества контактных элементов 246 к удлиняющей части 244 может использоваться любой подходящий способ, включая способы, описанные выше. Прочие воплощения могут включать аналогичную удлиняющую часть (не показана), имеющую различную степень свободы движения относительно головной части 222 и относительно держателя 226 подвижных контактных элементов. В показанном воплощении третье множество контактных элементов 246 является протяженным в направлении, расположенном под некоторым углом к верхней стороне головной части 222 щетки, в то время как первое и второе множества контактных элементов 224 и 228 в сущности перпендикулярны верхней стороне головной части 222.
Как показано, например, на фиг.13C, между держателем 226 подвижных контактных элементов и головной частью 222 щетки имеется зазор 272. В конкретном воплощении, изображенном на фиг.13С, зазор 272 включает в сущности U-образную часть на тыльной стороне 221 головной части 222 щетки. Как показано на фиг.13B, 13C и 13D, зазор 272 дополнительно является протяженным вокруг периферии головной части 222 щетки, между головной частью 222 щетки и удлиняющей частью 244 держателя 226 подвижных контактных элементов. При вращении держателя 226 подвижных контактных элементов вокруг продольной оси 214 будет иметь место относительное движение между держателем 226 подвижных контактных элементов и головной частью 222. Для уменьшения потенциального риска выщипывания слизистой оболочки рта от такого относительного движения ширина зазора 272 должна быть минимально возможной. Дополнительным преимуществом от уменьшения ширины зазора 272 является также меньший суммарный размер головки щетки. С другой стороны, ширина зазора 272 должна быть достаточно большой, так, чтобы вода, слюна, зубная паста и прочие материалы, присутствующие во рту во время чистки зубов, могли легко проходить через зазор 272. За счет этого зубную щетку легче очистить по окончании чистки зубов, путем полоскания щеточного узла водой, которая может проходить через отверстия 270 и затем через зазор 272.
В некоторых воплощениях ширина зазора 272 в заданной точке головной части 222 щетки может меняться во время совершения держателем 226 подвижных контактных элементов своего цикла вращения. В других воплощениях ширина зазора 272 во время такого цикла остается в сущности постоянной, что способствует предотвращению «засасывания» слизистой оболочки в зазор 272. Ширина зазора 272 может быть различной в различных местах головной части 222 щетки или же ширина зазора 272 может быть в сущности постоянной вдоль всей протяженности зазора 272.
В некоторых воплощениях ширина зазора 272 между держателем 226 подвижных контактных элементов и головной частью 222 остается в диапазоне от примерно 0,1 мм до примерно 0,6 мм во время всего цикла вращения. В некоторых воплощениях ширина зазора 272 во время всего цикла вращения может составлять по меньшей мере 0,1 мм, по меньшей мере 0,15 мм, по меньшей мере 0,2 мм, по меньшей мере 0,25 мм, по меньшей мере 0,3 мм, по меньшей мере 0,35 мм, по меньшей мере 0,4 мм, по меньшей мере 0,45 мм, по меньшей мере 0,5 мм, по меньшей мере 0,55 мм, и/или не более 0,6 мм, не более 0,55 мм, не более 0,5 мм, не более 0,45 мм, не более 0,4 мм, не более 0,35 мм, не более 0,3 мм, не более 0,25 мм, не более 0,2 мм, or не более 0,15 мм,
На фиг.14А и 14 В показан цикл вращения держателя 226 подвижных контактных элементов относительно головной части 222. Так, на фиг.14А держатель 226 показан в нейтральном положении, то есть когда величина угла его отклонения θ в обе стороны равна нулю. На фиг.14B держатель 226 показан в положении максимального отклонения в одну сторону (в данном случае влево), в нагруженном состоянии, то есть во время операции чистки зубов, и в этот момент вращение против часовой стрелки сменяется на вращение по часовой стрелке. Как можно видеть, в течение цикла осцилляции ширина зазора 272 в точках A и B меняется. В некоторых воплощениях ширина зазора 272 в точке A составляет примерно 0.27 мм в нейтральном положении и примерно 0.45 мм в положении максимального отклонения, а ширина зазора в точке В составляет примерно 0.27 мм в нейтральном положении и примерно 0.22 мм в положении максимального отклонения. В альтернативных воплощениях (не показаны на чертежах), ширина зазора 272 в точках А и В может сохраняться в сущности постоянной в течение всего цикла вращения, если внешняя поверхность 226 имеет соответствующую конфигурацию и радиус кривизны, как это известно сведущим в данной области техники. Так, например, радиус кривизны в области зазора 272 может быть в сущности постоянным.
Кроме того, для предотвращения травмирования слизистой оболочки, попадающей между держателем 226 подвижных контактных элементов и головной частью 222 щетки, могут быть приняты дополнительные меры. Так, например, поверхность раздела между держателем 226 подвижных контактных элементов и головной частью 222 по всей длине зазора 272, или отдельных частей зазора 272, может быть в сущности непрерывной, то есть не претерпевающей резких разрывов во время цикла вращения. Как показано на фиг.13С и 13D, граница раздела между держателем 226 подвижных контактных элементов и головной частью 222 вдоль длины в сущности U-образной части зазора 272 на тыльной стороне 221 головной части 222 в сущности остается непрерывной во время движения держателя 226. Такая в сущности сохраняющаяся непрерывность показана также на фиг.14A и 14B. Данное воплощение может иметь преимущество, так как при использовании щеточного узла 210 его тыльная сторона 221 часто касается слизистых оболочек рта, таких как внутренняя поверхность щеки, язык и прочие.
Подобным образом, когда держатель 226 находится в нейтральном положении, как показано, например, на фиг.13B и 13E, граница раздела по остальной части зазора 272 (то есть его части между удлиняющей частью 224 и головной частью 222) также в сущности является непрерывной. Однако при вращении держателя 226 в сторону от нейтрального положения граница раздела в данной части зазора 272 начнет терять непрерывность. Как это особенно видно из фиг.13B, степень потери непрерывности в данной части зазора 272 между удлиняющей частью 224 и головной частью 222 будет увеличиваться по мере отклонения держателя 226 от нейтрального положения. Одним из способов уменьшения степени потери непрерывности является уменьшение угловой амплитуды движения. Как известно сведущим в данной области техники, уменьшение амплитуды углового движения может быть достигнуто различными способами, такими как, например, соответствующая конфигурация сцепления между держателем 226 и электрическим приводом, расположенным в рукояточном узле, или конфигурация посадки держателя 226 на головную часть 222, и прочими способами.
1
1
Так, например, вращение держателя 226 подвижных контактных элементов может быть ограничено за счет того, что каждый из второго множества контактных элементов 228 будет оставаться в вертикальных границах, создаваемых соответствующими отверстиями 270, через которые являются протяженными элементы 228, как показано пунктирной линией 270а на фиг.13Е. В качестве альтернативы, вращение держателя 226 подвижных контактных элементов может быть ограничено за счет того, что каждый из второго множества контактных элементов 228 будет оставаться в вертикальных границах, создаваемых внешним профилем головной части 222 щетки, как показано пунктирной линией 222а на фиг.13Е. Еще в некоторых воплощениях вращение может быть ограничено за счет того, что только нижняя часть высоты H контактных элементов 228 (см. Фиг.13D) остается внутри одной из рамок 270а, 222а. Нижняя часть может составлять, например, 75%, 50% или 25% высоты H контактных элементов 228.
Еще в одном воплощении, изображенном на фиг.15 и 16, может использоваться покровный элемент 274. Для обозначения элементов данного воплощения, аналогичных, но не полностью идентичных соответствующим элементам воплощения на фиг.13А-13Е, используются те же номера позиций, но со штрихом. Крепление покровного элемента 274 к головной части 222' может быть постоянным или полупостоянным. При этом может использоваться любой способ крепления, например защелкивание, ультразвуковая сварка и прочие. Покровный элемент 274 может быть изготовлен из любого подходящего материала, такого как, например, термопластический материал или даже металл. И хотя на чертежах это не показано, покровный элемент может быть выполнен в виде тонкой и гибкой оболочки, протяженной через одну или более частей зазора и выполненной из мягкого термопластического материала. Тонкая и гибкая оболочка может расширяться и сжиматься, тем самым подстраиваясь под движения держателя 226 внутри головной части 222' и при этом закрывая зазор и тем самым препятствуя выщипывания слизистой оболочки при ее попадании между держателем 226 и головной частью 222' в закрытой части зазора.
Покровный элемент 274, изображенный на фиг.15 и 16, работает таким образом, что он закрывает по меньшей мере часть держателя 226' подвижных контактных элементов и тем самым препятствует контакту слизистой оболочки с закрытой частью держателя 226'. В конкретном воплощении, изображенном на фиг.15 и 16, закрытая часть держателя обозначена как 226а, а удлиняющая часть 244' держателя 226' не покрыта покровным элементом 274. За счет этого зазор 272' между удлиняющей частью 244' и головной частью 222' может быть уменьшен до минимума, что будет препятствовать выщипыванию слизистой оболочки на границе между ними, как было описано выше. Покровный элемент 274 может включать отверстия типа показанных отверстий 276 для облегчения операции по очистке и ополаскиванию щеточного узла по окончании чистки зубов. И хотя это не показано, покровный элемент 274 может включать прозрачную часть в виде окошка, так чтобы пользователь мог видеть работу внутренних механизмов щеточного узла, например шестерен и прочих. Кроме того, тыльная поверхность 278 покровного элемента 274 может быть текстурированной, в результате чего ее можно использовать для чистки или массажа слизистых оболочек.
Держатель подвижных контактных элементов также может включать поверхность для чистки или массажа слизистых оболочек, независимо от наличия или отсутствия покровного элемента 274. Такой пример показан на фиг.17. Держатель 226" подвижных контактных элементов изготовлен из первого материала 280 и второго материала 282. Первый материал 280 является относительно жестким материалом, предназначенным для обеспечения структурной целостности держателя. Второй материал 282 является относительно мягким материалом, обеспечивающим чистящее или массажное действие. В воплощении, изображенном на фиг.17, второй материал 282 имеет структуру поверхности в виде кругов на воде для усиления чистящего или массажного действия. Могут, однако, использоваться любые другие структуры поверхности, такие как, например, прямые волны, рифление, гребни, ребра, пупырышки или прочие конфигурации поверхности, известные сведущим в данной области техники, и их сочетания. Может даже использоваться в сущности гладкая поверхность, если второй материал 282 сам по себе обеспечивает эффект чистки или массажа слизистой оболочки.
Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является возможность изготовления головки щетки низкого профиля В контексте настоящего описания под профилем головки щетки подразумевается высота Н головки щетки, как показано на фиг.13D. В этом смысле в большинстве случаев высота Н складывается из двух отдельных компонентов: высоты Hi самых длинных контактных элементов в составе головки зубной щетки и высоты Н2 структуры (структур), которые удерживают контактные элементы. Низкий профиль головки щетки может быть достаточно целесообразным, так как это, например, позволяет уменьшить общий габаритный размер зубной щетки и тем самым облегчает движение щеткой во рту пользователя, особенно облегчает достижение молярных зубов и внутренних поверхностей зубов. Низкий профиль головки щетки особенно целесообразен для детских головок щеток.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Головка щетки с низким профилем еще более напоминает ручную зубную щетку. Во многих электрических зубных щетках высота H меньше, чем H, поэтому отношение H/H меньше 1. В противоположность этому во многих ручных зубных щетках H больше, чем H, поэтому отношение H/H больше 1. Такая разница между электрическим и ручными зубными щетками часто очень заметна для потребителей. Поэтому, чтобы электрическая зубная щетка была более похожа на ручную зубную щетку и давала похожие ощущения, отношение H/H должно составлять по меньшей мере 1. Это достаточно легко достигается без покровного элемента, но желательно достичь этого и при использовании покровного элемента. Чтобы уменьшить высоту, добавляемую покровным элементом, покровный элемент может быть выполнен в виде тонкой и гибкой оболочки из металла или другого мягкого материала.
Выше было описано множество различных воплощений изобретения. Сведущим в данной области техники будет понятно, что любой элемент, описанный применительно к одному воплощению, может быть успешно применен по отношению к еще одному или более воплощениям. В качестве примера такой взаимозаменяемости приведем, что все сказанное о зазоре между держателем 226 подвижных контактных элементов и головной частью 222 щетки может относиться и к другим описанным выше воплощениям, например к щеточному узлу 10 или щеточному узлу 110.
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».
Все документы, цитируемые в подробном описании настоящего изобретения, в части, относящейся к настоящему изобретению, упоминаются только для ссылки. Цитирование какого-либо документа не должно рассматриваться как признание того, что цитируемый документ должен быть включен в уровень техники по отношению к настоящему изобретению. Если какое-либо значение или определение понятия в настоящем документе не совпадает со значением или определением данного понятия в документе, на который дается ссылка, следует руководствоваться значением или определением данного понятия, содержащимся в настоящем документе.
Несмотря на то, что в данном документе иллюстрируются и описываются конкретные воплощения настоящего изобретения, сведущим в данной области техники будет очевидно, что возможно внесение прочих изменений и модификаций, не нарушающих идею и назначение изобретения. С этой целью имелось в виду в прилагаемой формуле изобретения представить все возможные подобные изменения и модификации в объеме настоящего изобретения.
Выше было представлено достаточное общее описание многочисленных и различных воплощений настоящего изобретения. Приведенное описание следует рассматривать только как изложение примеров. В нем не описаны все возможные воплощения, так как описание всех возможных воплощений не является целесообразным и едва ли возможным. Подразумевается, что любой элемент, характеристика, компонент, состав, ингредиент, продукт, этап или способ, описанный в настоящей заявке, может использоваться в сочетании или вместо, полностью или частично, любого другого описанного элемента, характеристики, компонента, состава, ингредиента, продукта, этапа или способа. Могут быть реализованы и многие другие воплощения с использованием существующих технологий или технологий, которые будут разработаны после даты подачи настоящего патента, и такие воплощения тем не менее входят в масштаб изобретения, определяемый его формулой.