УСТРОЙСТВО СТЫКОВКИ ГОЛОВКИ ЩЕТКИ И РУЧКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ
DEVICE FOR INTERFACING ELECTRIC TOOTHBRUSH HEAD AND HANDLE

Настоящее изобретение относится в основном к устройствам стыковки головки щетки и ручки для электрических зубных щеток и, более конкретно, к такому устройству стыковки, в котором функция передачи вращающего момента и функция удержания головки щетки в осевом направлении относительно приводного вала зубной щетки выполняются одинарной пружиной и сочетанием соединений.
Многие электрические зубные щетки имеют структурное устройство, при котором приводной вал, приводимый во вращение или в колебание на выбранный угол, выступает из ручки зубной щетки, причем приводной механизм расположен внутри ручки. Съемный узел верхней части щетки вставляется в выступающий приводной вал. Узел головки щетки включает в себя соединительный элемент, который вставляется в держатель узла головки щетки. На дистальном конце держателя расположен щеточный элемент для чистки зубов. Приводной вал проходит в соединительный элемент и надежно стыкуется с ним.
Конструктивное взаимодействие между приводным валом и соединительным элементом может быть таким, чтобы надежно передавать вращающий момент подвижного приводного вала головке щетки и обеспечивать передачу вращающего момента под нагрузкой. Под нагрузкой понимается сочетание вращающего момента, создаваемого инертной массой вибрирующей головки щетки, и усилий, создаваемых за счет взаимодействия с тканями и другими элементами рта пользователя. Конструктивное взаимодействие должно быть также достаточным для удержания головки щетки на приводном валу, которое называется удержанием в осевом направлении, во время работы зубной щетки с обеспечением удобного съема головки щетки пользователем. Удержание в осевом направлении может быть актуальным аспектом такой конструкции, если головку щетки необходимо регулярно снимать для очистки или других целей. Конструкция должна быть такой, чтобы функции передачи вращающего момента и удержание в осевом направлении не ухудшались даже после съема узла головки щетки множество, возможно сотни раз, в течение срока службы узла головки щетки.
Настоящее устройство способно надежно обеспечивать функции как передачи вращающего момента, так и удержания в осевом направлении при большом количестве съемов узла головки щетки с приводного вала.
Описанная конструкция является устройством стыковки головки щетки и ручки для электрической зубной щетки, содержащим узел головки щетки, содержащий щеточный элемент на одном своем конце для чистки зубов; приводной вал, проходящий из ручки зубной щетки, приводимый в действие таким образом, что он колеблется на выбранный угол вращения, причем приводной вал содержит один или более контактных участков, на которых расположены стыковочные поверхности; соединительный элемент, расположенный на другом конце узла головки щетки, для размещения приводного вала, причем соединительный элемент включает в себя один или более стыковочных участков, которые входят в физический контакт с упомянутыми стыковочными поверхностями приводного вала, когда приводной вал введен в соединительный элемент; и пружинный элемент, прикладывающий достаточно большое усилие к соединительному элементу, чтобы физический контакт между упомянутым стыковочным участком или участками соединительного элемента и упомянутым одним или более стыковочными участками приводного вала был достаточным для обеспечения надежной передачи вращающего момента между приводным валом и узлом головки щетки и удержания узла головки щетки в осевом направлении на приводном валу во время работы зубной щетки, при этом позволяя пользователю снимать узел головки щетки с приводного вала, когда зубная щетка не работает.
Далее изобретение будет пояснено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - перспективный вид с частичным пространственным разделением элементов зубной щетки, описанной в данном документе, содержащей ручку и узел головки щетки.
Фиг.2 - перспективный вид с пространственным разделением элементов узла головки щетки с фиг.1.
Фиг.3A и 3B - изометрические виды соединительного элемента с фиг.2.
Фиг.4 - изометрический вид пружинного элемента узла головки щетки с фиг.2.
Фиг.5 - вид в разрезе соединительного элемента с фиг.2.
Фиг.6 - изометрический вид приводного вала с первым вариантом осуществления контактной поверхности.
Фиг.7 - вертикальный вид приводного вала с другим вариантом осуществления контактной поверхности.
Фиг.8 - вертикальный вид сбоку приводного вала с фиг.6.
Фиг.9 - упрощенный вид в разрезе устройства стыковки узла ручки и головки щетки с фиг.5, 6 и 8.
Фиг.10A-10C - упрощенные виды в разрезе трех модификаций другого варианта осуществления устройства стыковки узла головки щетки и ручки.
Фиг.11 - упрощенные вид в разрезе другого варианта осуществления устройства стыковки узла головки щетки и ручки.
Фиг.12A-12C - упрощенные виды в разрезе трех модификаций другого варианта осуществления устройства стыковки узла головки щетки и ручки.
Фиг.13A-13C - упрощенные виды в разрезе трех модификаций еще одного варианта осуществления устройства стыковки узла головки щетки и ручки.
Фиг.1 изображает зубную щетку 10, которая включает в себя ручку 12 с приводным узлом, который включает в себя выступающий приводной вал 14, причем приводной вал приводится в действие электродвигателем (не показан), расположенным внутри ручки 12. Электродвигатель перемещает вал с колебаниями на выбранный угол. Электродвигатель управляется двухпозиционным выключателем 16, приводимым в действие пользователем. Узел 20 головки щетки устанавливается с возможностью съема на приводном валу 14.
Как видно на фиг.2, узел 20 головки щетки включает в себя соединительный узел 22, который плотно вставляется в держатель 24 узла головки щетки и фиксируется им. На дистальном конце держателя расположен известный щеточный элемент 26, который чистит зубы. Во время работы щеточный элемент 26 вращается/вибрирует назад и вперед под выбранным углом для выполнения желаемой чистки. Соединительный узел может дополнительно включать в себя кольцо 28 на проксимальном конце 30 соединительного узла. Кольцо может быть разных цветов для опознавания пользователя узла головки щетки. Соединительный узел дополнительно включает в себя пружинный элемент 34, который устанавливается вокруг корпуса соединительного узла 22.
Соединительный узел изображен более подробно на фиг.3A и 3B. Он включает в себя основание 36, нижний конец которого может быть выполнен с возможностью размещения кольца 28. Спереди кольца 28 находится наклоненный внутрь участок 38 поверхности, по существу, конусообразной формы. Спереди наклоненного участка 38 находится соединительный корпус 40. Корпус 40 включает в себя внутреннее осевое отверстие, которое вмещает приводной вал 14. Вдоль одной стороны корпуса 40 находится ребро 41, которое проходит, по существу, по длине корпуса, причем ребро вставляется плотно в соответствующий паз в держателе 24. Ребро 41 располагается в определенном месте и обеспечивает физическую взаимосвязь между соединительным узлом и держателем 24.
На противоположной от ребра 24 стороне корпуса находится соединительная накладка 44. Она изображена как на фиг.3B, так и на фиг.5. В изображенном варианте осуществления соединительная накладка 44 прочно прикреплена к корпусу 40 на противоположных концах накладки и свободно изгибается до некоторой степени между своими двумя концами. Корпус 40 выполнен из ацеталя, который обеспечивает сгибание соединительной накладки, являясь достаточно стойким к истиранию и деформации сжатия или сползанию во время срока службы головки щетки. Соединительная накладка 44 имеет приблизительно 0,6 мм в длину и приблизительно 0,3 мм в ширину. Она имеет приблизительно 0,8 мм в толщину за исключением первого контактного элемента 46 на контактной поверхности, который имеет приблизительно 1,323 мм в толщину. Первый стыковочный контактный элемент 46 является выступающим или блокирующим элементом, который выступает внутрь из соединительной накладки 44 приблизительно на расстояние 0,16 мм, достаточное для обеспечения значительного физического контакта со вставленным приводным валом 14. Как вариант, первый стыковочный контактный элемент может быть расположен на пружинном элементе 34, и в этом случае соединительная накладка 44 может не использоваться.
Как указано выше, пружинный элемент 34 расположен вокруг корпуса 40 соединительного узла. Пружинный элемент 34 изображен более подробно на фиг.4. Пружинный элемент в изображенном варианте осуществления имеет наклонную C-образную конфигурацию, хотя он может иметь другие конфигурации, включая овал или закрытую конфигурацию. Пружина может быть также пластинчатой пружиной или цилиндрической пружиной. Пружинный элемент 34 расположен и выполнен с возможностью приложения направленного внутрь усилия к корпусу соединительного узла с достаточным фрикционным и физическим контактом между корпусом и приводным валом для обеспечения передачи заданного вращающего момента, а также удержания в осевом направлении. В изображенном варианте осуществления это усилие находится в диапазоне 30-60 Н, предпочтительно, приблизительно 50 Н. Корпус соединительного узла и выступающая часть приводного вала могут иметь различные конфигурации для обеспечения этого заданного функционального результата.
В одном варианте осуществления, как показано на фиг.6 и 8, контактный участок 49 на приводном валу включает в себя множество канавок 50, которые проходят поперек контактного участка, который является плоским. В данном варианте осуществления образовано в целом пять канавок, и это количество может быть изменено. Канавки имеют приблизительно 0,10 мм в глубину, имеют в основном криволинейную конфигурацию с расстоянием 0,65 мм от центра. Физическое взаимодействие между канавками 50 на первом контактном участке приводного вала и первым стыковочным контактным элементом 46 обеспечивает надежную передачу вращающего момента между приводным валом и соединительным узлом, а также достаточное удержание в осевом направлении для удержания узла верхней части щетки на приводном валу во время работы зубной щетки. Удержание в осевом направлении является также таким, чтобы позволить пользователю удобно снимать головку щетки с приводного вала для очистки и тому подобного без ухудшения функций передачи вращающего момента и удержания в осевом направлении.
Фиг.7 изображает другой вариант осуществления контактного участка 55 приводного вала. В данном варианте осуществления контактный участок 55 выполнен шероховатым, например, посредством пескоструйной обработки или тому подобного. Высота микронеровностей профиля поверхности составляет 0,80 мкм или больше, например, до 1,6 мкм. Эта поверхность приводного вала со стыковочным контактным элементом 46 соединительного элемента, описанного выше, является достаточной для выполнения функций передачи заданного вращающего момента и удержания в осевом направлении.
Фиг.9 - упрощенное изображение варианта осуществления на фиг.5, 6 и 8. Он включает в себя приводной вал 64 с канавками, стыковочный контактный элемент 66 соединительного элемента и пружинный элемент 68. Участки 70-70 обычно относятся к держателю узла головки щетки, на которых установлен соединительный узел. Участок 69 относится к части соединительного элемента на противоположной от стыковочного контактного элемента стороне приводного вала. В данном варианте осуществления усилие пружины приложено к стыковочному контактному элементу, который непосредственно упирается в канавки 71 на приводном валу 64.
Фиг.10A-10C изображают другой вариант осуществления, в котором приводной вал 72 содержит паз на своей поверхности, причем паз является достаточно большим для размещения стыковочного контактного элемента соединительного узла. Каждый из вариантов осуществления на фиг.10A-10C включает в себя пружинный элемент 73. Фиг.10A изображает паз 74 на поверхности 76 приводного вала 72 и стыковочный контактный элемент 77, установленный в нем. Фиг.10B изображает паз 80 на поверхности 81 приводного вала напротив пружинного элемента 73 и стыковочный контактный элемент 75, который выступает из соединительного узла на противоположной стороне от пружинного элемента 73 в паз 80. Фиг.10C изображает приводной вал 72 с пазами 86 и 88 на обеих (противоположных) сторонах приводного вала, в которые вставляются первый стыковочный контактный элемент 90 на той же стороне приводного вала, что и пружинный элемент 73, и второй стыковочный контактный элемент 92, выступающий из соединительного узла 93 на противоположной от пружинного элемента 73 стороне приводного вала.
Фиг.11 изображает другой вариант осуществления, в котором приводной вал 96 включает в себя выступ 98, проходящий из его поверхности 99 на стороне пружинного элемента приводного вала. Стыковочный контактный элемент 100 расположен рядом с одним концом 102 выступа 98 приводного вала.
Фиг.12A-12C представляют дополнительные варианты осуществления, в которых выступы расположены на одной или обеих сторонах приводного вала со стыковочными контактными элементами, имеющими паз, в который вставляются выступы. На фиг.12A приводной вал 104 включает в себя выступ 106 на стороне пружинного элемента приводного вала. Стыковочный контактный элемент 108 включает в себя паз 110, в который вставляется выступ 106. Фиг.12B изображает приводной вал 112 с выступом 114 на стороне, противоположной стороне пружинного элемента. Выступ 114 вставляется в паз 118 в соединительном узле на стороне, противоположной стороне пружинного элемента соединительного узла. Фиг.12C изображает приводной вал 124, содержащий выступы 126 и 128 на противоположных сторонах приводного вала. На стороне пружины приводного вала расположен стыковочный контактный элемент 130, который содержит паз 132 для размещения выступа 126, в то время как на противоположной стороне соединительного узла расположен паз 136, в который вставляется выступ 128.
Фиг.13A-13C представляют другие варианты осуществления с шероховатыми поверхностями на контактных участках приводного вала подобно варианту осуществления на фиг.7. На Фиг.13A показан приводной вал 140, содержащий участок 142 с шероховатой поверхностью на стороне пружинного элемента приводного вала. Стыковочный контактный элемент 144 обеспечивает достаточный физический контакт с шероховатой поверхностью 142 для выполнения заданных функций. Фиг.13B изображает приводной вал 146 с участком 148 с шероховатой поверхностью на стороне приводного вала, расположенной напротив пружинного элемента. Соединительный узел 150 на противоположной стороне приводного вала обеспечивает необходимый физический контакт с шероховатым участком 148. Фиг.13C изображает приводной вал 152 с участками 154 и 156 с шероховатой поверхностью на противоположных сторонах приводного вала. Стыковочный контактный элемент 160 зацепляется с участком 154 с шероховатой поверхностью, в то время как поверхность соединительного узла 164 на противоположной стороне от стыковочного элемента 160 зацепляется с участком 156 с шероховатой поверхностью.
Следует понимать, что другие расположения/конфигурации между приводным валом и участками соединительного узла возможны.
Хотя предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения был раскрыт в данном документе с целью иллюстрации, следует понимать, что различные изменения, модификации и дополнения могут быть включены в вариант осуществления без отхода от сущности настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.