CN100577121C - 电动牙刷 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电动牙刷。所述电动牙刷包括具有内部中空区域的主体，所述主体用于容纳一个或多个马达、电池和传动机构。所述牙刷包括一个或多个刷毛载体。每个刷毛载体进行某种类型的运动，并由一个或多个马达和传动机构驱动。对刷毛载体的各种运动组合进行了描述。而且，公开了用于实现所述运动的多种传动系机构。

Description

电动牙刷
相关申请的交叉参考
本申请要求2003年12月19日提交的美国临时申请序列号60/531,071的优先权，该临时申请引入本文以供参考。
发明领域
本发明涉及牙刷领域。更具体地讲，本发明涉及电动牙刷领域。
发明背景
大多数已知的电动牙刷利用单一刷毛载体，该刷毛载体由装入牙刷中的电动马达提供动力或换句话讲由其驱动。在这些牙刷中的刷毛载体进行各种运动。例如，进行旋转运动的刷毛载体是众所周知的。在牙刷平面内以线性方式进行前后运动的刷毛载体也为人们所知。并且，以垂直于牙刷平面的线性方式运动的刷毛载体也为人们所知，例如美国专利5,974,615所述。尽管在某些方面已令人满意，但是改进电动牙刷结构的需要依然存在。
人们已进行了很多尝试来改进电动牙刷的设计、效率、清洁功效、简洁性和/或市场生命力。一种方法是提供多个带有动力装置的刷毛载体。大多数生产者沿牙刷的一端将多簇刷毛组合在一起，并将其装入一个用于同时一起旋转每一个刷毛簇的传动机构。示例性的设计包括公开于美国专利3,242,516；4,156,620；4,845,795；5,088,145；5,020,179；4,827,550；和4,545,087中的那些设计，所有这些专利均引入本文以供参考。
尽管进行各种运动组合的刷毛载体已经被公开于现有技术中，但是在本领域仍保持着对提供带有一个或多个刷毛载体以产生另外运动组合的电动牙刷的需求。
发明概述
首先，本发明提供这样一种电动牙刷，该牙刷包括其中设置有马达的细长柄部和具有纵向轴线及活动刷毛载体的头部，其中所述头部在使用期间是固定的。即，所述头部相对于所述柄部或牙刷的主体部分是固定的。该电动牙刷也包括在所述柄部与头部之间延伸的颈杆。该牙刷还包括直接连接到活动刷毛载体并与马达可操作地连接的轴。该轴的运动使活动刷毛载体绕大致垂直于头部纵向轴线的一条轴线摆动，且沿大致垂直于头部纵向轴线的一条轴线进行附加的往复运动。所述活动刷毛载体还包括设置在其下侧表面的滑道。另外，在所述头部的内部部分提供有一个支柱。该支柱的位置与构型使得所述滑道与支柱在牙刷动作期间彼此滑动啮合，因此导致刷毛载体的往复运动。
其次，本发明提供这样一种电动牙刷，该牙刷包括具有纵向轴线且其中设置有马达的细长柄部。该电动牙刷也包括具有第二纵向轴线的活动头部与活动刷毛载体。活动头部相对于柄部是活动的。该电动牙刷还包括在所述柄部与头部之间延伸的活动颈杆。而且，该电动牙刷包括可操作地连接到马达与活动刷毛载体的轴。该轴可操作地与活动颈杆相啮合，使得该轴的运动引起活动刷毛载体围绕大致垂直于头部第二纵向轴线的轴线摆动。该轴的运动也引起活动颈杆与活动头部沿大致横截柄部的纵向轴线的方向运动。
第三，本发明提供这样一种电动牙刷，该牙刷包括具有纵向轴线且其中设置有马达的细长柄部。该电动牙刷还包括具有第二纵向轴线的活动头部与活动刷毛载体，其中所述活动头部相对于所述柄部是活动的。该电动牙刷还包括在所述柄部与头部之间延伸的活动颈杆。而且，该电动牙刷包括可操作地连接到马达与活动刷毛载体的轴。该轴可操作地与活动颈杆相啮合，使得马达只给该轴提供单个运动，其中该轴的运动引起活动刷毛载体围绕大致垂直于头部第二纵向轴线的轴线摆动。而且，该轴的运动也引起活动颈杆与活动头部沿大致横截柄部的纵向轴线的方向运动。
第四，本发明提供这样一种电动牙刷，该牙刷包括具有纵向轴线且其中设置有马达的细长柄部。该牙刷还包括具有第二纵向轴线的活动头部与活动刷毛载体。活动头部相对于柄部是活动的。该牙刷还包括在所述柄部与头部之间延伸的活动颈杆。而且，该电动牙刷包括可操作地连接到马达与活动刷毛载体的轴，其中所述轴可操作地与活动颈杆相啮合。该轴的运动引起活动刷毛载体围绕大致垂直于头部第二纵向轴线的轴线摆动。另外，该轴的运动引起活动颈杆与活动头部沿大致横截柄部的纵向轴线的方向围绕颈杆靠近柄部一端的一个枢轴点运动。
第五，本发明提供这样一种电动牙刷，该牙刷包括具有纵向轴线且其中设置有马达的细长柄部。该电动牙刷还包括具有第二纵向轴线的活动头部与活动刷毛载体，其中所述活动头部相对于所述柄部是活动的。该电动牙刷还包括在所述柄部与头部之间延伸的活动颈杆。而且，该电动牙刷包括可操作地连接到马达与活动刷毛载体的轴，使得该轴与活动颈杆反复啮合与脱开。该轴的运动引起活动刷毛载体围绕大致垂直于头部第二纵向轴线的轴线摆动，并且其中所述轴的反复啮合与脱开引起活动颈杆与活动头部沿大致横截柄部的纵向轴线的方向运动。
附图概述
本发明可采用各种部件及部件排列以及各种技术、方法或工序和步骤排列的形式。附图仅用于图示说明优选的实施方案之目的，它们不必按比例绘制，也不可解释为是对本发明的限制。
据信通过下面的说明并结合附图可更好地理解本发明，其中：
图1是本发明一个优选实施方案牙刷的透视图，其图示说明关于牙刷的各个平面和它们的方向。
图2是本发明一个优选实施方案牙刷头部的部分分解视图。
图3是用于图2所示优选实施方案牙刷的第一刷毛载体的侧正视图。
图4是图3所示第一刷毛载体下侧的一个视图。
图5是优选实施方案牙刷部分组装的头部透视图。
图6是优选实施方案牙刷头部视图的集合，其图示说明在牙刷动作期间第一刷毛载体的位移。
图7是本发明另一个优选实施方案牙刷头部的前视图。
图8是本发明再一个优选实施方案牙刷的前视图。
图9是本发明再一个优选实施方案牙刷的前视图。
图10是本发明另一个优选实施方案牙刷在往复传动轴运动的第一方向期间牙刷头部的部分局部侧视图。
图11是图10所示牙刷在往复传动轴运动的第二方向期间的部分局部侧视图。
图12是图示说明用于图10所示牙刷中传动轴与导向元件之间啮合的详细部分剖面图。
图13是图10和11所示提供有辅助稳定构件的牙刷部分局部侧视图。
图14是本发明再一个采用轨道运动传动轴的优选实施方案牙刷的部分局部侧视图。
图15是图14所示牙刷颈杆和头部下侧的视图。
图16是图14所示牙刷变体形式中颈杆和头部下侧的视图。
优选实施方案详述
应当理解，本发明涉及电动牙刷，包括具有可更换的刷头末端、可更换的刷毛载体的电动牙刷和具有一个或多个刷毛载体的电动牙刷。具体地讲，本发明涉及带有两个刷毛载体、每一个刷毛载体由装入牙刷主体内的电动马达驱动的电动牙刷。
具体地讲，本发明可用来与包括旋转、摆动、轨道运动或往复运动(及其组合)轴的电动牙刷、刷头和刷毛载体结合来提供运动给第一和第二刷毛载体。另外，本发明也可与轴可操作地连到第一和第二两个刷毛载体或仅一个刷毛载体上的电动牙刷、刷头和刷毛载体结合使用。在后述例子中，刷毛载体自身互联以便将运动提供给未直接与轴相连的刷毛载体。
在描述各种优选实施方案牙刷之前，定义本文引用的各种运动类型具有指导意义。本文所用术语“角运动”是指任何角位移。“线性运动”是指沿着直的或基本直的线路或方向的移动。“基本线性运动”如下文所述。“曲线运动”是指既不完全是线性运动也不完全是角运动而是这两种运动组合的运动(即曲线运动)。这些运动可以是恒定或周期运动。恒定运动是指不改变方向或路径的运动(即单向)。周期运动是指倒转方向或路径的运动。基本为圆形的恒定角运动(即连续通过360度或以上的运动)称为旋转运动。连续穿过小于360度的周期角运动称为摆动运动。曲线运动也可是恒定(即单向)或周期(即倒转方向)运动。周期线性运动是指“往复运动”。轨道运动大致是主体围绕不同于主体中心点的一个点的旋转运动。
以上所描述的运动也可沿着刷毛载体的一个或多个轴线出现。因此，本文中的运动可描述为一维、二维或三维运动，这取决于在刷毛载体运动过程中描述其位置所需要的轴坐标的数量。轴线X、Y和Z如图1所示。一维运动是一种可由单个坐标(例如X、Y或Z坐标)描述的运动。通常，只有线性运动是一维的。例如，基本上只沿着Y轴的周期线性运动是一种一维运动(本发明称为“脉冲运动”。二维运动是指需要两个坐标(例如X和Y坐标)来描述其移动路径的刷毛载体的运动。发生在单个平面内的角运动是二维运动。三维运动是指需要三个坐标(例如X、Y和Z坐标)来描述其移动路径的刷毛载体的运动。三维运动的一个实施例是刷毛载体在螺旋线路径上的运动。
图1是本发明一个优选实施方案牙刷2的透视图。牙刷2包括具有柄部30的细长主体10、头部50和在柄部30与头部50之间延伸的颈杆40。开关20可沿主体10的外部区域设置或制作。应当理解，开关20启动包含在牙刷2的主体10内的电动马达。马达(未示出)和本文所述传动机构(未示出)给靠近牙刷远端设置的一个或多个刷毛载体提供动力驱动。具体地讲，牙刷2还包括第一刷毛载体60和第二刷毛载体70。第一载体60的位置邻近头部50的最远端52。如本文更为详细的描述，当传动机构启动时，第一和第二刷毛载体进行特别的运动组合。这些运动最好用轴X、Y和Z及包含这些轴的平面来描述。如本文所述，这些平面称为X平面、Y平面或Z平面。
本文中X轴线通常称为纵向轴线，并且该轴线大致沿牙刷头部或刷毛载体的纵向或纵长尺寸(如从牙刷的顶部平面视图所见)延伸。牙刷头部或刷毛载体的纵向轴线可与牙刷颈杆和/或柄部的纵向轴线相重合，尽管它对于牙刷头部与颈杆和柄部二者均成夹角的实施例不需要这么做。在本文所述的某些实施方案中，头部和/或颈杆部件可具有与柄部纵向轴线不同的纵向轴线。在这种情况下，柄部的纵向轴线可称为第一纵向轴线，而头部和/或颈杆的纵向轴线称为第二纵向轴线。Y轴横向于X轴并且大致将牙刷头部平分成左右两半。Z轴正交于或垂直于X和Y轴。
平面X包含X轴线，在本文中通常称作牙刷平面或牙刷头部平面。这个平面大致沿着牙刷或牙刷头部的纵向尺寸延伸。Y平面包含Y轴线，该平面延伸穿过牙刷且与X平面垂直。Y平面或者平分牙刷或者平行于平分牙刷的平面。Z平面垂直于X平面和Y平面二者。
另外，说明用于描述优选实施方案牙刷和刷毛载体的术语是有用的。本文所用术语“向前”是指从柄部到头部的方向，而术语“向后”则是指从头部到柄部的方向。纵向是指大致对应于纵向轴线或X轴线的方向，但其可能和轴线不处于同一平面内。例如，轴和刷毛载体的纵向轴线可以不在同一平面内延伸，但从顶部平面视图来看大致在同一方向延伸。类似地，对于彼此成一定夹角的颈杆和头部可不具有在同一平面内延伸的纵向轴线，但确有从顶部平面视图来看在同一纵向延伸的轴线。很多优选实施方案的电动牙刷通常具有纵向轴线穿过其最长尺寸的细长头部。该轴线大致在与牙刷颈杆和/或轴的纵向轴线大体相同的方向上延伸。该轴线通常被称作牙刷的纵向轴线。短语“大体相同方向”是指设想在各轴线之间存在某些角度偏差。本发明对“牙刷平面”也做了各种引用。应当理解，这通常是指牙刷头部的纵向轴线在其内延伸的平面。
并且，正如本发明所描述，第一刷毛载体为位于牙刷最远末端的刷毛载体。第二刷毛载体是位于第一刷毛载体旁边或离其最近的下一个刷毛载体。第三刷毛载体离第二刷毛载体最近并且位于第二刷毛载体后方。第四刷毛载体在第三刷毛载体的后方，依此类推。
通常，本发明的优选实施方案牙刷包括细长的中空主体，该主体容纳用于驱动一个、两个或多个活动刷毛载体的电动马达和传动机构。细长的中空主体也包括用于容纳给马达提供动力的一个或多个电池的内腔。此外，沿着主体外部区域提供了一个或多个用于启动马达和传动机构的开关。要理解的是，配置了一个可拆端盖来封住内腔并且形成对牙刷主体内元件的密封以防止外部介质进入。如本文中所详述，该优选实施方案牙刷包括一个、两个或多个活动刷毛载体。每一个刷毛载体进行特定类型的运动并且所得到的运动组合产生独特的清洁功效。
正如所述，优选实施方案电动牙刷包括一个或多个由装入牙刷中的电动马达和传动机构传动的刷毛载体。优选地，这些牙刷利用两个刷毛载体，每个进行与其它刷毛载体不同的运动。
图2图示说明在第一刷毛载体60与头部和颈杆，即分别为50和40，之间的优选组件配置，优选实施方案牙刷2的各个部分。第一刷毛载体60包括具有从其向外伸出的多个刷毛114的基座110。限定在头部50内部部分的是一个套管容器126。套管容器126优选为圆柱形突起的形式，其确定内部配合表面128。配合表面128适于接受套管122。反过来，套管122的尺寸适应设置在套管122内部的轴118。在套管容器126与头部50最远端52之间延伸的优选为导向元件或支柱140。导向元件140确定本文详细描述的导向表面142。
图3是第一刷毛载体60的详细侧视图。沿第一刷毛载体基座110的下侧延伸的是第一刷毛载体凸轮构件150。凸轮构件150确定一个凸轮表面或滑道152，该表面大致在凸轮表面152上的第一位置152a与第二位置152b之间延伸。啮合构件156也从第一刷毛载体基座110的下侧伸出。该啮合构件适于连接到或者与本文详细描述的传动轴啮合。啮合构件156可为不同于图中所示圆柱形突起的各种形式。传动轴优选直接连接到载体上，而最优选为直接连接到啮合构件上。“直接”连接是指在传动轴运动的所有阶段和情况下该轴都连接到载体上。啮合构件156也可用作止动构件，本文也更为详细地描述。
图4图示说明第一刷毛载体60中基座110的下侧。凸轮构件150优选为弓形构件的形式，该弓形构件绕轴118所位于的基座110的中心展开。滑道152的第一和第二位置152a和152b分别如图4所示。类似地应当理解，啮合构件156的位置邻近第一位置152a。
图5是优选实施方案牙刷2中头部部分50与颈杆部分40的部分分解视图的详细透视图。在该视图中，第一刷毛载体60被表示为通过容纳在容器126内的轴118连接到和/或可转动地支撑在头部50上。另外应当指出，凸轮构件150与导向构件140的导向表面142啮合。具体地讲，凸轮表面152(未示出)与导向表面142接触。
图6图示说明在优选实施方案牙刷2动作期间第一刷毛载体60所进行的各种运动。应当理解，顶部侧正视图对应于牙刷头部的下部平面视图。应当理解，牙刷头部的下部视图是示意图，且描绘载体基座110、凸轮构件150和导向构件或支柱140的下侧，如同头部50的下侧是透明的。最左边的视图表示在动作第一阶段期间的牙刷，而在最右边的视图表示在牙刷动作第二阶段期间牙刷部件的位置。具体地讲，优选实施方案牙刷2包括传动轴90。传动轴90的远端连接到啮合构件156。为清楚起见，该连接未示出。优选地，在牙刷2动作期间传动轴90进行往复运动。当传动轴90沿左下图所示的箭头方向(即箭头J的方向)运动时，第一刷毛载体基座110沿箭头K的方向转动。围绕轴118中心的这一转动使基座110沿左上图所示箭头L的方向运动。当传动轴90沿右下图所示箭头M的方向运动时，基座110围绕轴118沿箭头N的方向转动。这一转动使载体60，而且具体地讲是它的基座110，从头部50沿右上图所示箭头0的方向向外运动。啮合构件156可用作止动构件，以阻止基座110在动作期间过转动或过摆动。即，啮合构件156可用于保证使导向表面142与凸轮表面152保持接触。通常，当载体60沿箭头0的方向向外位移距离D之后，使用者在刷洗动作期间给刷头所施加的力使载体60沿箭头L的方向位移或返回。本发明包括采用弹簧或其它偏置构件使或协助载体60沿箭头L的方向返回刷头的实施方案。
再次参见图3和4，应当理解，凸轮构件150的配置、形状和尺寸可根据所需要的脉动程度、传动轴90往复运动的频率和冲程长度以及其它因素而变化。例如，滑道表面152的倾斜角，具体地讲在位置152a和152b之间，可为不变的角度，或者可为相对于牙刷平面X变化的角度。应当理解，如果滑道表面152采用变化的角度或其它非线性配置，那么可易于改变载体60的脉动特性。另外，在位置152a和152b之间高度上的差别，如图3中的尺寸H所示，主要确定如图6所示的尺寸D。通常，该尺寸可在从作为下限的约0.1mm，更优选约0.5mm，更优选约0.75mm，更优选约1.0mm，更优选约1.5mm至作为上限的约5.0mm，更优选约4.0mm，更优选约3.0mm和更优选约2.5mm的范围内。
优选实施方案的牙刷在进一步与静止刷毛集合或阵列组合时，可采用任何数量的刷毛载体组合。例如，图7表示另一个优选实施方案牙刷2a的实施方案，它具有头部50a和颈杆40a。设置在头部50a最远端上的是第一刷毛载体60a。在头部50a其它位置上设置的是多个静止刷毛80a。
图8表示本发明另一个优选实施方案的牙刷2b。牙刷2b包括头部50b和颈杆40b。设置在头部50b上的是第一刷毛载体60b和第二刷毛载体70b 。
图9表示另一个优选实施方案的牙刷2c。牙刷2c包括头部50c和颈杆40c。设置在头部50c最远端上的是第一刷毛载体60c。第二刷毛载体70c靠近或邻近第一刷毛载体60c设置。静止刷毛阵列80c位于第二刷毛载体70c与颈杆40c之间。
在如图7、8和9所示的每个实施方案中，第一刷毛载体60a、60b和60c优选进行与本文所述牙刷2中刷毛载体60相同的运动组合。即，在牙刷2a、2b或2c动作时，载体60a、60b或60c同时进行摆动和脉动。
应当理解，第二刷毛载体(例如载体70b和70c)或任何附加载体(例如第三或第四载体)可进行任何类型的运动。优选地，设想第二刷毛载体进行左右摇摆，即在平面X内，且该运动优选为往复运动。可供选择地，第二刷毛载体也优选进行大致平行于牙刷头部和/或柄部的纵向轴线的往复运动。本发明也包括第二刷毛载体以与第一刷毛载体类似方式脉动的实施方案。另外，本发明包括第二载体进行摆动和脉动而第一载体和/或另一载体进行某种类型运动的实施方案。如前所述，这些载体中任何一个都可进行任何类型的运动，例如角运动、线性运动、曲线运动和这些运动类型的变化形式。
本发明的牙刷也包括提供运动给牙刷的整个头部和/或至少颈杆的一部分的实施方案。这是与前述实施方案的差别，在前述实施方案中只有位于头部的一个或多个刷毛载体在牙刷动作期间进行运动。图10表示这类优选实施方案牙刷202，其具有头部250、柄部230和在它们之间延伸的颈杆240。如本文更为详细的描述，挠性构件300优选提供在颈杆240的端部或基部与柄部230之间。设置在头部250上的是第一刷毛载体260和第二刷毛载体270。传动轴290在颈杆240内延伸，且在牙刷动作期间优选进行往复运动。沿传动轴290外部周边设置的是啮合轴环292。啮合轴环292在传动轴290上的位置使得在牙刷动作和传动轴290往复运动期间，轴环292周期性地接触导向构件242，优选与导向构件啮合。导向构件242优选制成使其从颈杆240的内部表面向内延伸。图10表示在传动轴290沿箭头S的方向运动期间，轴环292周期性地与导向构件242接触或啮合。如本文更为详细的描述，由于导向构件242的构型，颈杆240和头部250沿箭头T的方向位移。更具体地讲，该位移通常以绕F点的角运动或枢轴运动出现。
图11表示头部250和颈杆240在牙刷连续动作和传动轴290沿箭头U方向运动期间的运动。轴环292与导向构件242之间的脱开导致头部沿相反的方向运动，例如沿图11中箭头V所示的方向。
图12是传动轴290的轴环292与从颈杆240内部表面伸出的导向构件242之间关系的详细部分剖面图。优选地，导向构件242确定导向表面244。正是该导向表面244与轴环292的一部分接触，并在传动轴290沿纵向轴线L运动期间使颈杆240位移。导向表面244优选以相对于传动轴290纵向轴线L的某一角度延伸。该角度表示为角度A，如图12所示。角度A可为导向表面244的任何角度，由于在传动轴290往复运动期间该导向表面周期性地与轴环292啮合，结果提供运动给牙刷头部。通常，作为下限，角度A从约5°，更优选约10°，更优选约20°，更优选约30°和更优选约40°。作为上限，角度A至约85°，更优选约80°，更优选约70°，更优选约60°和更优选约50°。
应当理解，轴环292可不作为与传动轴290等分开的部件装配或固定在那里，而是轴环292可与传动轴290制成一体。
图13表示优选实施方案牙刷202的变体构型。在该可供选择的形式，第二构件246被提供在颈杆部分240的内部。该第二构件246在传动轴290往复运动期间辅助和促进传动轴290的对齐。
该优选实施方案牙刷也可采用传动轴290进行轨道型运动而不是往复运动的传动机构。例如，如图14和15所示，在进行轨道运动期间，传动轴290围绕图15所示的中心点C通常沿路径P转动。参见图14，可以看出，当传动轴290以这种方式转动时，它周期性地接触并优选与从颈杆240内部伸出的第一轨道导向构件245啮合。该接触和啮合使颈杆部分和头部如前述那样产生位移。当传动轴290继续沿其路径P转动并与构件245脱开时，头部部分和颈杆部分返回到它们先前的位置。在一个优选方面，传动轴290进行单种运动。即，当传动轴290围绕中心点C进行轨道运动时，轴290不进行任何其它运动，例如其任一端或两端的线性位移、或者由于轨道运动而产生的圆形路径的任何偏移。
另一个可供选择的形式如图16所示。在该可供选择的形式中，提供有多个导向构件，例如第一轨道导向构件245和第二轨道导向构件247。
再次参见图10和11，应当理解，刷头250运动的第一方向主要是由于传动轴290或其轴环292与导向构件242之间的啮合。运动的第二方向，即大致沿与第一方向相反的方向，主要是由于挠性构件300先前所加载荷的释放。该特性在本文中称为偏移返回。在头部250和颈杆240运动的第一方向期间，例如沿如图10所示箭头T的方向，构件300的区域300b被压缩，而构件300的相对区域300a被拉伸。在头部250和颈杆240运动的第二方向期间，例如沿如图11所示箭头V的方向，当挠性构件300返回其先前构型时头部250和颈杆240运动。挠性构件300的硬度、弹性和变形程度以及易于(或抵抗)变形的性能可根据需要选择。另外，可设想给构件300的一个或多个区域，例如区域300a和/或300b，提供不同的物理特性以在牙刷动作期间提供期望的运动方式。
前面的描述通常针对采用单个内部导向构件242的颈杆构型。导向构件242优选提供在头部250和颈杆240运动所在的期望运动平面内。例如，如果期望头部和颈杆作枢轴转动或大致在牙刷的Y平面内运动，那么导向构件242的位置应沿颈杆240的内部区域，位于颈杆上在牙刷动作期间最靠近使用者的区域或最远离使用者的区域，如图10和11所示。
如图16所示采用两个导向构件245和247的牙刷实施方案可消除对给头部和颈杆提供偏移返回的挠性构件的需要。
另外，没有挠性构件300存在也可在牙刷内提供有偏移返回。这时，偏移返回可由颈杆240和/或头部250的结构材料提供。
与图7至9所示采用刷毛载体的各种组合及数量且任选地与从头部和/或颈杆区域伸出的刷毛(称为静止刷毛)一起使用的可供选择实施方案一样，如图10至16所示的牙刷也可采用刷毛载体的各种组合及各种数量。另外，如图10至16所示的牙刷也可采用直接从头部和/或颈杆区域伸出的刷毛。这样的刷毛不会象本文所用术语那样“静止”，因为当牙刷动作以及头部和颈杆运动时这些刷毛也处于运动之中。但是，还是可认为这些刷毛相对于头部和颈杆是静止的。
虽然为简单起见本发明的实施方案已经图示说明了刷毛是在基本垂直于刷毛载体纵向轴线和表面的方向上延伸的，但也可以考虑刷毛被布置成另外的方式以补充或进一步增强第一和/或第二刷毛载体的运动。也就是说，某些或全部刷毛可在与刷毛载体表面成锐角的方向上延伸和在朝向或远离炳部的方向上延伸。在另一种实施方案中，某些刷毛可远离头部向外延伸，在另一个方向上再次与刷毛载体表面形成锐角。还可采用按摩型刷毛或高度变化的刷毛。例如在美国专利330,286；434,563中所描述，其内容均引入本文以供参考。其它优选的适于使用的刷毛布置包括那些全部或部分在美国专利6,006,394；4,081,876；5,046,213；5,335,389；5,392,483；5,446,940；4,894,880中和国际公开WO 99/23910中所描述的那些装置，其内容引入本发明作为参考。
本文所述优选的实施方案牙刷可采用多种传动机构。如已指出，优选采用提供动力驱动的往复运动或轨道输出的传动机构。例如，Nishio等人转让给Chisso的美国专利5,617,603；5,850,603；5,974,615；6,032,313；5,504,959；5,524,312；5,625,916；5,732,432；5,070,567；5,170,525；5,416,942；3,588,936；5,867,856；和4,397,055公开了其它可能合适的马达和旋转或摆动轴布置，它们的内容在此引入本文作为参考。此外，可利用公开于2001年12月21日提交的美国专利，序列号为10/027,594和于2001年11月6日提交的美国专利，序列号为09/993,167中的传动机构，二者都引入本文作为参考。另外，美国专利5,617,601和5,435,032的任何或所有内容可被用于本发明所描述的牙刷中，在此引入本文作为参考。
用于提供运动给一个或多个刷毛载体的另一种优选的机构被描述于2002年3月4日提交的临时申请60/361,625中，其引入本文作为参考。那种机构提供“左右摇摆”运动给刷毛载体。参见图1，这样的运动引起刷毛载体60和70两者中的任一个往复运动，该运动在牙刷头部平面内、例如在X平面内，或在与其平行的平面内，并沿大致垂直于牙刷纵向轴线的方向。
本文所述的运动可由多种不同的机构来提供。这些机构既可利用旋转轴也可利用摆动轴，还可利用线性往复轴作为动力来源。通常，通过布置具有某些预定自由度区域的回转元件和铰链装置可获得各种重复的周期运动。因此，通过特别选择和配置形成传动机构的部件，来自动力轴的旋转或摆动运动可被转换成线性的、基本线性的、曲线的或三维的运动。因此，可以在沿着或靠近刷毛载体的牙刷主体区域或头部内设置导槽来帮助和引导刷毛载体的运动。
另外应当理解，本文所述或图示的任何机构或传动系可与本文提及的任何其它机构或传动系结合。另外，这些机构中任何一种的部分可与本发明提及的任何其它机构的部分结合。也可以设想本发明所描述的牙刷可采用两个本发明提及的传动系，使每个传动装置为特定的刷毛载体提供动力。因此，也可利用两个电动马达，每个传动系各用一个。
另外可以设想，一个牙刷实施方案既可利用图1至9所示牙刷的特征，也可利用图10至16所示牙刷的特征。例如，牙刷上可提供有挠性构件300、导向构件242和将运动引入整个头部和颈杆组件的往复传动轴290，以及具有凸轮构件150和引入载体60相对于头部的脉动运动和/或摆动运动的支柱140的刷毛载体60。
本发明牙刷中各种部件材料的选择是一个重要的考虑。牙刷采用各种倾斜滑道和凸轮表面将特殊的运动提供给一个或多个刷毛载体。因此，这些部件的耐久性和耐磨性以及它们相应的表面可通过适当选择材料来得到期望的改进。这些部件可由宽这类的材料制成。通常，这些部件优选表现出低摩擦特性。用于本文所述牙刷的其它部件用作轴承和转动元件的支持点。这些部件优选由低摩擦材料制成或者甚至由具有内部润滑的材料制成。
还进一步设想到，在某些应用中在头部或颈杆区域内提供一些进入的开口或孔，使得典型刷洗操作环境中的水可进入刷头内部并用于润滑各种部件的各个外部表面。
另外，在图10至16所示的牙刷中，挠性构件300可由多种材料制成。通常，这些材料是挠性的并显示有限度的变形或抗变形。当被变形(即其被加载，然后载荷被去除)时，材料应易于恢复先前的形状和构型。有关用于挠性构件材料所期望的压缩性、硬度和/或弹力特性的一个指标如下。对于典型尺寸的电动牙刷，柔性材料优选具有的厚度和特性使得可在刷头上施加约1至约3磅的刷洗载荷而不完全压缩挠性构件。即，当这样的载荷施加到刷头上时，期望挠性构件为进一步的附加载荷保留足够量的储备或能力，而且这样的载荷(即约1至3磅)在载荷被去除后不引起挠性构件的永久变形。
已考虑到，挠性构件可采用广泛种类的材料和/或材料组合。例如，可采用各种泡沫材料或其它多孔基质。可采用具有时间依赖性的粘弹性泡沫或基质。可采用由两种或多种不同泡沫粘合在一起的粘合泡沫。另外，代替泡沫或除泡沫外，可采用通常不可压缩的粘弹性流体。由不可压缩材料制成的挠性构件因此不会收缩，而代之以进行某种类型的位移。另外，挠性构件可采用一个或多个分隔的区域，每个区域具有分开且明显不同的特性。还设想到，挠性构件采用一种或多种覆盖材料，这些覆盖材料可用于保护内层材料或者有助于挠性构件的硬度、弹性或变形性能。
本文所述优选实施方案牙刷的头部和颈杆部分可由多种聚合材料制成。在本文所用优选聚合物材料的以下描述中，本领域中的技术人员通常使用缩写表示某些聚合物，该缩写出现在聚合物全名之后的圆括号中。优选聚合物的一个实施例是聚丙烯(PP)，或者可选自由其它常规牙刷材料构成的组群，例如聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN)和纤维素乙酸丙酸盐(CAP)。另一示例性聚合物优选为热塑性弹性体(TPE)、热塑性烯烃(TPO)、软热塑性聚烯烃(例如，聚丁烯)，或者可选自其它弹性材料，如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和乙烯丙烯橡胶(EPR)。本文中合适的热塑性弹性体的实施例包括氢化苯乙烯(SEBS)、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SBS)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)。本文中合适的热塑性烯烃实施例包括聚丁烯(PB)和聚乙烯(PE)。用于制成头部和/或颈杆的特别优选聚合材料是名称为的市售材料。
另外，可提供颜色以赋予牙刷的颈杆和头部一个美观的外形。可提供不透明的或半透明的颜色。对于半透明的牙刷，还可在颈杆和/或头部中提供一个插件。此插件可为任何颜色并典型地由聚丙烯材料制成。
本领域的技术人员所知的技术(例如喷射模塑法)均可用于头部和颈杆部件的制造。柄部和/或刷毛的任何结构、形状或构型都适于本发明。
柔性颈杆也可起到缓冲使用者施加在牙齿和牙龈上过大力的作用。在刷洗期间施加过大的力对牙龈有害。因此，通过合理选择材料形成本文所述的优选实施方案牙刷的颈杆可防止施加过大的力。
优选的牙刷部件、制造和使用的附加方面和细节在以下美国专利申请中说明，它们的申请系列号为：60/410,864；60/410,556；60/410,865；60/387,841；10/128,018；60/419,672；60/410,902；60/410,903；60/410,853；60/464,787；60/487,670；它们全部引入本文以供参考。
上面参考特定的实施方案对本发明进行了描述。但在阅读和理解本说明书时，可对其进行修改和改变。另外已设想到，本文所述牙刷中任何一种的任何特征或方面可与本文所述牙刷中任何一种的任何其它特征或方面组合或一起使用。因此，本发明的各种修改及变化只要在所附权利要求书或其等同物范围内，则均应涵盖在本发明内。
在发明详述中引用的所有文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用并不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (18)

1.一种电动牙刷，包括：
其中设置有马达的细长柄部；
具有纵向轴线并且其上设置有活动刷毛载体的头部，其中所述头部在使用期间是固定的；
在所述柄部与所述头部之间延伸的颈杆；
直接连接到所述活动刷毛载体并可操作地连接到所述马达的轴；和
其中所述轴的运动引起所述活动刷毛载体围绕大致垂直于所述头部的所述纵向轴线的一条轴线摆动并且沿大致垂直于所述头部的所述纵向轴线的所述轴线往复运动，并且其中所述活动刷毛载体还包括设置在其下侧表面上的滑道，并且所述头部还包括支柱，其中所述滑道和所述支柱滑动啮合，
其中每个所述头部和所述颈杆都是活动的，并且其中所述柄部包括第二纵向轴线，其中所述头部相对于所述柄部是活动的，
其中所述轴的运动引起所述颈杆和所述头部沿大致横截所述柄部的纵向轴线的方向运动。
2.如权利要求1所述的电动牙刷，所述电动牙刷还包括设置在所述活动刷毛载体与所述柄部之间的第二活动刷毛载体。
3.如权利要求2所述的电动牙刷，其中所述第二活动刷毛载体沿所述头部的所述纵向轴线往复运动。
4.如权利要求1所述的电动牙刷，其中所述轴进行往复运动。
5.如权利要求1所述的电动牙刷，其中所述活动刷毛载体还包括位于所述第二滑道一端的止动构件。
6.如权利要求5所述的电动牙刷，其中所述止动构件为从所述活动刷毛载体下侧伸出的销轴形式。
7.一种电动牙刷，包括：
具有纵向轴线并且其中设置有马达的细长柄部；
具有第二纵向轴线及活动刷毛载体的活动头部，其中所述活动头部相对于所述柄部是活动的；
在所述柄部与所述头部之间延伸的活动颈杆；和
可操作地连接到所述马达和所述活动刷毛载体的轴，并且其中所述轴与所述活动颈杆可操作地啮合，其中所述轴的运动引起所述活动刷毛载体围绕大致垂直于所述头部的所述第二纵向轴线的轴线摆动，并且其中所述轴的运动引起所述活动颈杆及所述活动头部沿大致横截所述柄部的所述纵向轴线的方向运动。
8.如权利要求7所述的牙刷，所述牙刷还包括：
设置在所述活动头部上的第二活动刷毛载体。
9.如权利要求8所述的牙刷，其中所述轴的运动引起所述第二活动刷毛载体沿大致平行于所述头部的所述第二纵向轴线的轴线往复运动。
10.一种电动牙刷，包括：
具有纵向轴线且其中设置有马达的细长柄部；
具有第二纵向轴线及活动刷毛载体的活动头部，其中所述活动头部相对于所述柄部是活动的；
在所述柄部与所述头部之间延伸的活动颈杆；和
可操作地连接到所述马达和所述活动刷毛载体的轴，并且其中所述轴与所述活动颈杆可操作地啮合，其中所述马达只提供单一运动给所述轴，并且其中所述轴的运动引起所述活动刷毛载体围绕大致垂直于所述头部的所述第二纵向轴线的轴线摆动，并且其中所述轴的运动引起所述活动颈杆及所述活动头部沿大致横截所述柄部的所述纵向轴线的方向运动。
11.如权利要求10所述的牙刷，所述牙刷还包括：
设置在所述活动头部上的第二活动刷毛载体。
12.如权利要求11所述的牙刷，其中所述轴的运动引起所述第二活动刷毛载体沿大致平行于所述头部的所述第二纵向轴线的轴线往复运动。
13.一种电动牙刷，包括：
具有纵向轴线且其中设置有马达的细长柄部；
具有第二纵向轴线及活动刷毛载体的活动头部，其中所述活动头部相对于所述柄部是活动的；
在所述柄部与所述头部之间延伸的活动颈杆；和可操作地连接到所述马达和所述活动刷毛载体的轴，并且其中所述轴与所述活动颈杆可操作地啮合，其中所述轴的运动引起所述活动刷毛载体围绕大致垂直于所述头部的所述第二纵向轴线的轴线摆动，并且其中所述轴的运动引起所述活动颈杆及所述活动头部沿大致横截所述柄部的所述纵向轴线的方向且围绕位于所述颈杆第一末端的枢轴点运动。
14.如权利要求13所述的牙刷，所述牙刷还包括：
设置在所述活动头部上的第二活动刷毛载体。
15.如权利要求14所述的牙刷，其中所述轴的运动引起所述第二活动刷毛载体沿大致平行于所述头部的所述第二纵向轴线的轴线往复运动。
16.一种电动牙刷，包括：
具有纵向轴线且其中设置有马达的细长柄部；具有第二纵向轴线及活动刷毛载体的活动头部，其中所述活动头部相对于所述柄部是活动的；
在所述柄部与所述头部之间延伸的活动颈杆；和
可操作地连接到所述马达和所述活动刷毛载体的轴，并且其中所述轴与所述活动颈杆反复啮合及脱开，其中所述轴的运动引起所述活动刷毛载体围绕大致垂直于所述头部的所述第二纵向轴线的轴线摆动，并且其中所述轴的反复啮合与脱开引起所述活动颈杆及所述活动头部沿大致横截所述柄部的所述纵向轴线的方向运动。
17.如权利要求16所述的牙刷，所述牙刷还包括：
设置在所述活动头部上的第二活动刷毛载体。
18.如权利要求17所述的牙刷，其中所述轴的运动引起所述第二活动刷毛载体沿大致平行于所述头部的所述第二纵向轴线的轴线往复运动。
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