Головка электрической зубной щётки Российский патент 2025 года по МПК A61C17/22 A46B9/04 A46B3/06 

Область техники настоящего изобретения

Настоящее изобретения относится к улучшенной головке зубной щетки для электрической зубной щетки, содержащей состоящую из пучков полусферу или сферу, и, в частности, к состоящей из пучков полусфере или сфере такой конструкции, которая позволяет уменьшить размер головки зубной щетки.

Уровень техники в отношении настоящего изобретения

Европейский патент ЕР 2142138 В1 описывает зубную щетку, которая содержит по существу сферическую щетку, содержащую две по существу полусферические секции, отделенные друг от друга каналом, и приводное средство, проходящее через этот канал и выполненное с возможностью придания головке по меньшей мере первого и второго независимых чистящих движений.

Заявитель обнаружил, что зубная щетка такой сферической щетки должна быть не больше определенного размера, чтобы обеспечить комфортное использование и эффективную чистку всех зубов. Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованной головки электрической зубной щетки, содержащей по существу сферическую щетку достаточно малого размера, чтобы обеспечить эффективную чистку зубов.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной головки электрической зубной щетки, содержащей по существу полусферическую щетку.

По существу сферическая щетка, содержащая приводное средство, имеет присущий ей недостаток по сравнению с обычными щетками. Традиционно используемые зубные щетки обычно содержат набор щетинок, образованный из множества «пучков щетинок», которые крепятся к опоре на фиксированном конце. Щетинки расположены в основном в одной и той же ориентации от опоры, чтобы обеспечить в целом плоскую чистящую поверхность на своих свободных концах.

Сферическая щетка или полусферическая щетка (по диаметру основания) имеет центральную сферическую опору с выступающими в противоположных направлениях щетинками. Это приводит к тому, что для данной длины щетины общий размер сферической щетки будет вдвое больше, чем требуется для расположения в одном направлении. Кроме того, поскольку щетинки должны иметь минимальную длину, чтобы обеспечить достаточную совместимость с заданным диаметром щетины, который, в свою очередь, определяется требованиями к износу, сферическое расположение определяет минимальный размер полусферической или сферической щетки, по крайней мере, в два раза меньше минимальной длины щетины плюс промежуточную опору.

Поэтому необходимо минимизировать размер опоры. Однако в то же время опора должна обеспечивать прочное удержание щетинок зубной щетки. Кроме того, если опора снабжена приемником привода, таким как шестерня, она должна быть достаточно прочной, чтобы передавать достаточную мощность от приводного механизма зубной щетки на состоящую из пучков сферу или полусферу, чтобы она вращалась даже когда она нагружена зубной пастой.

Еще одна проблема заключается в том, что, поскольку щетинки выступают, как правило, в радиальном направлении от поверхности сферы, расстояние между концами щетинок на их свободных концах становится более выраженным при малом куполе, чем при большом куполе, при фиксированной длине щетины. Следовательно, заявитель установил, что важно максимизировать «упаковку» щетинок на опорной поверхности, чтобы обеспечить достаточную плотность щетинок на чистящей поверхности щетки для эффективной очистки и обеспечения визуально приемлемого внешнего вида.

С этой целью заявитель установил, что путем сплавления пучков щетинок у их основания для получения монолитной опорной конструкции, т.е. опорной конструкции, которая сформирована из того же материала, что и материал щетины потребность в отдельной опоре снижается, а предпочтительно устраняется. Без отдельной опоры и связанной с ней распорки, необходимой для фиксации пакетов щетинок в опоре, можно изготовить купол из щетинок уменьшенного размера, который по-прежнему сохраняет хорошую удерживающую способность щетинок. В еще одном усовершенствовании монолитная конструкция соединена с опорным кольцом, которое обеспечивает приемник привода купола из щетинок. Предпочтительно, чтобы это опорное кольцо было изготовлено из того же материала, что и щетинки, и сплавлялось с куполом путем нагревания пластика, так что все опорное кольцо, купол и щетинки объединялись в монолитную структуру. Кроме того, за счет оптимизации геометрии пучков щетинок для повышения плотности укладки на их проксимальных концах сводится к минимуму степень слияния щетинок, необходимая для формирования опорного купола.

Краткое описание настоящего изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предоставляется головка зубной щетки для электрической зубной щетки, содержащая щетку, которая содержит купол из щетины, соединенный с кольцевым держателем, при этом купол из щетины содержит опорный купол, имеющий выпуклую наружную поверхность, и щетинки, отходящие наружу от выпуклой наружной поверхности, и где щетинистый купол представляет собой монолитную структуру со сплавленными щетинками, предпочтительно состоящую из сплавленных щетинок.

Предпочтительно, чтобы опорный купол, образованный расплавленным материалом щетинок, имел радиус, измеренный по отношению к внешней поверхности, от 2 мм до 4 мм, предпочтительно от 2,5 мм до 3,5 мм, наиболее предпочтительно около 6 мм.

Предпочтительно, чтобы опорный купол, образованный сплавленным материалом щетины, имел толщину стенки от 0,5 мм до 2 мм, более предпочтительно около 1 мм.

Предпочтительно, чтобы щетинки имели по существу одинаковую длину, а купол щетины имел такую форму, чтобы щетка имела по существу полусферическую форму.

Предпочтительно, чтобы полусферическая щетка имела радиус полусферы не более 10 мм. Более предпочтительно, чтобы радиус полусферы составлял не более 9 мм.

Головка зубной щетки может дополнительно содержать вторую щетку, содержащую щетинистый купол, соединенный с кольцевым держателем, при этом каждая щетка содержит опорный купол, имеющий выпуклую наружную поверхность, и щетинки, отходящие наружу от выпуклой наружной поверхности, и при этом каждый щетинистый купол представляет собой монолитную структуру, образованную тепловым сплавлением щетинок, в которой первая щетка и вторая щетка соединены вокруг своих кольцевых держателей, образуя пару противоположных, обращенных наружу куполов щетинок.

Предпочтительно, чтобы первый кольцевой держатель щетки был соединен со вторым кольцевым держателем щетки. Первый кольцевой держатель может быть соединен со вторым кольцевым держателем с помощью клея или, что более предпочтительно, путем термического сплавления.

Наиболее предпочтительно, чтобы первое кольцевое крепление было сплавлено со вторым кольцевым креплением посредством лазерной сварки. Предпочтительно, чтобы первый кольцевой держатель был легирован материалом, например углеродной сажей, которая поглощает лазерную энергию на заданной частоте лазера, так что она непрозрачна для заданного лазерного излучения, в то время как второй держатель не является легированным и остается по существу прозрачным для указанной заданной частоты лазера, тем самым обеспечивая хороший контроль плавления на границе раздела первого кольцевого держателя и второго кольцевого держателя.

Предпочтительно, чтобы первая щетка и вторая щетка имели по существу полусферическую форму, а пара противоположно направленных наружу куполов щетинок образовывала по существу сферический узел щетки.

Предпочтительно, чтобы щеточный узел по существу сферической формы имел сферический диаметр не более 20 мм. Более предпочтительно, чтобы диаметр сферы составлял не более 18 мм.

Предпочтительно, чтобы каждая из пары по существу полусферических щеток образовывала состоящий из пучков сферический конус с углом между 135° и 145°, предпочтительно около 140°, чтобы обеспечить зазор между ними для передачи усилия от привода на связанные кольцевые держатели, обеспечивая при этом полезную площадь очистки на дистальном конце щетинок.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один купол из щетинок был соединен со своим кольцевым держателем, а в случае использования более одного купола из щетинок все купола из щетинок были соединены со своими кольцевыми держателями.

Предпочтительно, чтобы купол скреплялся с кольцевым держателем с помощью клея и/или сварки, и/или использования механического интерфейса/расплава, такого как устройство с защелкой, которое затем нагревают для сплавления купола из щетинок с кольцевым держателем, и/или приплавления купола из щетинок к кольцевому держателю.

Наиболее предпочтительно, чтобы соединение достигалось путем термического сплавления по меньшей мере одного купола из щетинок с его кольцевым держателем, так что купол из щетинок и кольцевой держатель сплавляются.

Предпочтительно, чтобы кольцевой держатель по меньшей мере одной щетки образовывал опорную поверхность, а при использовании двух кольцевых держателей каждый держатель образовывал по меньшей мере одну опорную поверхность.

Предпочтительно, чтобы кольцевой держатель по меньшей мере одной щетки был снабжен приводным ресивером. Предпочтительно, чтобы приемник привода содержал по меньшей мере часть приводного кольца для приема усилия привода от внешнего привода, включая зубчатое кольцо или кольцо шкива. Более предпочтительно, чтобы приводное кольцо представляло собой зубчатое колесо для приема усилия от зубчатой передачи.

При использовании двух кольцевых держателей каждый кольцевой держатель может быть адаптирован для обеспечения первого и второго квадрантов приводного кольца, при этом первый и второй квадранты расположены на одинаковом угловом расстоянии вокруг кольцевого держателя, так что соединенные кольцевые держатели образуют полное приводное кольцо.

Более предпочтительно, чтобы первая щетка содержала первый кольцевой держатель, снабженный зубчатым кольцом, а вторая щетка содержала второй кольцевой держатель, который может быть соединен с зубчатым кольцом первого зубчатого кольца.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере, один купол с щетинками и кольцевой держатель были изготовлены из совместимых термоплавких материалов.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один купол с щетинками был изготовлен из нейлона или ПБТ (полибутилентерефталата), а кольцевой держатель был изготовлен из совместимого материала.

Предпочтительно, чтобы когда по крайней мере один купол с щетинками был изготовлен из нейлона, соответствующий кольцевой держатель был изготовлен из нейлона или поликарбоната.

Более предпочтительно, чтобы по меньшей мере один купол с щетинками был изготовлен из ПБТ, а соответствующий кольцевой держатель был выполнен из ПБТ, или АБС (акрилонитрилбутадиенстирола), или ПК (поликарбоната), или ПЭИ (полиэфиримида).

Наиболее предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна щетка содержала купол из щетинок и кольцевой держатель из ПБТ.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один кольцевой держатель был снабжен кольцевой поверхностью, предназначенной для обеспечения запирающего элемента для соединения с куполом из щетинок.

Предпочтительно, чтобы этот запирающий элемент включал неплоскую поверхность; в частности, вогнутую поверхность; в частности, зубчатую поверхность, содержащую кольцевой ряд вертикально стоящих пальцев, которые могут быть изогнуты.

Необязательно могут быть предусмотрены запирающие элементы, по крайней мере, для одного кольцевого держателя, который содержит травленый материал, или множество анкеров, вокруг которых может течь расплавленный материал щетины и после затвердевания блокироваться для обеспечения механической связи между материалом щетины и анкерами кольцевого держатель.

Предпочтительно, чтобы купол из щетинок содержал множество пучков щетинок, каждая из которых имеет дистальный конец и проксимальный конец, при этом щетинки пучков щетинок сплавлены друг с другом рядом с их проксимальными концами под действием тепла с образованием опорного купола, в то время как дистальный конец конец каждой щетинки свободен для формирования чистящей поверхности.

Предпочтительно, чтобы весь опорный купол по меньшей мере одной щетки был выполнен из сплавленного материала щетинок.

Предпочтительно, чтобы пучки щетинок имели многоугольное поперечное сечение на своих проксимальных концах, чтобы обеспечить плотную укладку перед сплавлением.

Более предпочтительно, чтобы пучки щетинок имели многоугольное поперечное сечение на их проксимальных концах, так чтобы они образовывали свободно упакованные полусферические многогранники, которые сплавляются с образованием опорного купола.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна щетка содержала по меньшей мере первую группу пучков щетинок в форме усеченного конуса и вторую группу пучков щетинок в форме усеченного конуса, концентрическую с кольцевым держателем, при этом пучки щетинок первой кольцевой группы имели первое многоугольное поперечное сечение, а пучки щетинок второй кольцевой группу имели второе многоугольное поперечное сечение, причем первое и второе многоугольные поперечные сечения различны.

Предпочтительно, чтобы пучки щетинок были расположены в виде четырех кольцевых рядов, концентричных с кольцевым держателем, а пучки каждого концентрического ряда имели многоугольное поперечное сечение, которое отличается от сечения пучков других концентрических рядов.

Предпочтительно, чтобы пучки щетинок были расположены в виде четырех групп усеченных конусов, концентрических с кольцевым держателем, а пучки каждой группы имели многоугольное поперечное сечение, которое отличается от пучков других групп.

Предпочтительно, чтобы пучки щетинок были расположены в виде четырех рядов в форме усеченного конуса, каждый из которых концентричен с кольцевым держателем и представляет собой первый крайний ряд, примыкающий к кольцевому держателю, второй промежуточный ряд, расположенный дальше от кольцевого держателя, но встречно-гребенчатый с первым рядом, третий массив снова отстоит от кольцевого держателя так, что пучки лежат выше пучков первого массива, но стыкуются с пучками второго массива, и четвертый массив расположен около вершины купола.

Более предпочтительно, чтобы первый, второй и третий ряды содержали по семь пучков щетинок, а четвертый ряд содержал три пучка щетинок, все из которых расположены на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг оси кольцевого держателя в соответствующих рядах.

Предпочтительно, чтобы пучки щетинок первого ряда имели первое неправильное шестиугольное поперечное сечение. Это предпочтительно включает по существу квадратную нижнюю половину, примыкающую к кольцевому кольцу, и примыкающую по существу трапециевидную верхнюю половину.

Предпочтительно, чтобы пучки щетинок второго ряда имели второе неправильное пятиугольное поперечное сечение. Это предпочтительно включает по существу трапециевидную нижнюю половину и примыкающую к ней по существу треугольную верхнюю половину.

Предпочтительно, чтобы пучки щетинок третьего ряда имели третью неправильную шестиугольную форму.

Предпочтительно, чтобы пучки щетинок четвертого ряда имели четвертое треугольное поперечное сечение. Это треугольное поперечное сечение предпочтительно включает равнобедренный треугольник, имеющий криволинейное основание.

Предпочтительно, чтобы щетинки куполообразных щетинок имели размер от 4 мм до 7 мм, предпочтительно от 5 мм до 7 мм, наиболее предпочтительно от 5,5 мм до 6,5 мм, еще более предпочтительно около 6 мм.

Описание чертежей

На Фиг. 1 показан изометрический вид электрической зубной щетки, включающей в себя щетку согласно настоящему изобретению и узел сферической щетки согласно второму аспекту настоящего изобретения.

На Фиг. 2 показан изометрический вид на головку зубной щетки электрической зубной щетки с Фиг. 1.

На Фиг. 3 показан приводной узел сферической щетки от зубной щетки на Фиг. 2.

На Фиг. 4 показана часть приводного узла щетки в разобранном виде с Фиг. 3.

На Фиг. 5 показано поперечное сечение узла кольцевого держателя узла ведомой щетки с Фиг. 3.

На Фиг. 6А показан купол из щетинок в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 6В показано поперечное сечение первого массива пучков щетинок купола из щетинок с Фиг. 6А.

На Фиг. 6С показано поперечное сечение второго ряда пучков щетины купола из щетинок с Фиг. 6А.

На Фиг. 6D показано поперечное сечение третьего ряда пучков щетины купола из щетинок с Фиг. 6А.

На Фиг. 6Е показано поперечное сечение четвертого массива пучков щетины купола из щетинок с Фиг. 6А.

На Фиг. 6F схематично проиллюстрирована часть свободно упакованных полусферических многогранников, образованных пучками щетинок первого, второго, третьего и четвертого массивов.

На Фиг. 7 показан изометрический вид второй головки зубной щетки, включающей щетку согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 8 показан вид щетки в разобранном виде и части внутреннего механизма щетки, показанной на Фиг. 7.

Замечание

Фиг. с 1 по 6Е, Фиг. 7 и Фиг. 8 основаны на технических чертежах, использованных для разработки головок зубной щетки в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, головка зубной щетки и компоненты показаны в масштабе и представляют геометрию зубной щетки согласно настоящему изобретению.

Подробное описание настоящего изобретения

Обращаясь теперь к Фиг. 1, на ней показана электрическая зубная щетка 100, которая содержит рукоятку 102 и сменную головку зубной щетки 104. Рукоятка содержит приводную систему (не показана), способную обеспечить первый вращательный привод к головке 104, чтобы вызвать вращение щетки вокруг первой оси А-А по часовой стрелке и против часовой стрелки, и второй вращательный привод к головке 104 для обеспечения вращения щетки вокруг второй оси В-В по часовой стрелке и против часовой стрелки.

Как показано на Фиг. 2, головка 104 содержит первый неподвижный корпус 106, закрепленный относительно рукоятки, и второй внутренний корпус 108 с подшипником 110 на его свободном конце 112, который удерживает по существу сферический щеточный узел 114. Второй корпус 108 выполнен с возможностью поворота относительно внешнего корпуса вокруг оси В-В для обеспечения вращения узла 114 щетки вокруг оси В-В. Вращение узла 114 щетки вокруг оси А-А достигается за счет подачи усилия вращательного привода во втором корпусе 108 к приемнику привода (показанному на Фиг. 3 ниже) узла 114 щетки, который вращает узел 114 щетки внутри подшипника 110 вокруг оси А-А. Приемник привода также является частью подшипника 110 для правильного выравнивания узла 114 щетки с внутренним корпусом 108 и для передачи вращательных усилий, особенно при вращении вокруг оси В-В.

Первый неподвижный корпус 106 снабжен защитной крышкой или «ложкой» 116, которая защищает часть узла сферической щетки 114 от контакта с мягкими тканями, т.е. тканями щек, при чистке зубов оставшейся открытой частью узла щетки 114.

На Фиг. 3 узел сферической щетки 114 показан снятым с головки зубной щетки 104 на Фиг. 1 и Фиг. 2.

Сферический щеточный узел 114 содержит первый купол 118 из щетинок, соединенный со вторым куполом 120 из щетинок с помощью центрального приводного приемника 122, в котором зубчатое кольцо 124 имеет кольцевую группу зубьев 126. Они частично утоплены между первым кольцевым фланцем 128 и вторым кольцевой фланец 130 таким образом, чтобы каждый зуб 132 шестерни находился в пределах внешнего диаметра фланцев 128, 130.

Привод вращения вокруг оси А-А обеспечивается взаимодействием ведущей шестерни 134 системы привода, которая приводится в движение вокруг своей оси, заставляя зубчатое кольцо 124 щеточного узла 114 двигаться в противоположном направлении. Фланцы 128, 130 и расположение зубчатого кольца 124 между ними таким образом, что корень 132 зубчатого кольца находится ниже их наружного диаметра, обеспечивают точное совмещение ведущего зубчатого колеса 134 с зубчатым кольцом, обеспечивая хороший привод и сводя к минимуму износ.

Ссылаясь теперь на Фиг. 4, узел щетки 114 с Фиг. 3 показан в частично разобранном виде. Щеточный узел 114 содержит первую щетку 136 и вторую щетку 138.

Первая щетка 136 содержит первый купол 118 из щетинок, прикрепленный к первому кольцевому держателю 140, хотя эти компоненты показаны отдельно для ясности некоторых особенностей. Вторая щетка 138 содержит второй купол 120 из щетинок, прикрепленный ко второму кольцевому держателю 142.

Также со ссылкой на Фиг. 5, на которой показано поперечное сечение узла первого кольцевого держателя 140 и второго кольцевого держателя 142, первый кольцевой держатель 140 содержит первый кольцевой фланец 128, который образует опорный буртик вокруг изогнутой внешней кромки 144, и его наружную плоскую кольцевую поверхность 146. Внутри кольцевого фланца 128 кольцевой держатель 140 снабжен кольцевым массивом вертикальных изогнутых пальцев 148а, 148b, 148с, которые образуют зубчатое кольцо 150 вокруг внешней поверхности первого кольцевого держателя 128. Ряд чередующихся рельефов 152а, 152b образован между пальцами 148а, 148b, 148с, которые имеют переменную глубину, так что зубчатое кольцо 150 обеспечивает одинаковое количество глубоких пазов 152а и неглубоких пазов 152b.

На противоположной стороне первого кольцевого фланца 128 первый кольцевой держатель 140 содержит шлицевую внутреннюю втулку 154, имеющую наружную группу осевых шлицов. Шлицевая внутренняя втулка 154 принимается шлицевой внешней втулкой 156, отходящей от второго кольцевого держателя 142. Шлицевая внутренняя втулка 154 упирается во внутренний буртик шлицевой внешней втулки 156, обеспечивая упорное соединение 158 между двумя кольцевыми держателями 140, 142, подходящее для склеивание клеем или термическим сплавлением. Шлицы внутренней втулки 154 и внутренней втулки 156 взаимодействуют для обеспечения хорошего совмещения первого кольцевого держателя 140 и второго кольцевого держателя 142 при сборке.

Зубья 126 зубчатого кольца 124 расположены на внешней криволинейной поверхности шлицевой внешней втулки 156.

Второй кольцевой держатель 142, как и первый кольцевой держатель 140, представляет собой опорный буртик, образованный вторым кольцевым фланцем 130. Этот опорный буртик образует изогнутый внешний край 160 и внешнюю плоскую кольцевую опорную поверхность 162.

Несущие поверхности 144, 146, 160, 162 узла сферической щетки взаимодействуют с подшипником 110 внутреннего корпуса для размещения узла 114 щетки во внутреннем корпусе 108. Они обеспечивают опору подшипника с обеих сторон зубчатого кольца 124 узла 114 щетки, чтобы обеспечить вращательное движение вокруг оси А-А узла 114 щетки под действием ведущей шестерни 134, обеспечивая при этом хорошее совмещение зубчатого кольца 124 и ведущей шестерни 134. Внешние опорные поверхности 146, 162 фиксируют узел щетки 114 аксиально внутри внутреннего корпуса 108, чтобы снова обеспечить хорошее выравнивание шестерен, они также важны для передачи вращательного усилия от внутреннего корпуса 108 к узлу 110, когда он вращается вокруг оси В-В.

Второй кольцевой держатель 142, как и первый кольцевой держатель 128, снабжен зубчатым кольцом 164 вокруг внешней поверхности второго кольцевого держателя 130. Между пальцами сформированы чередующиеся рельефы, которые имеют переменную глубину, так что кольцо 164 обеспечивает одинаковое количество глубоких и неглубоких пазов.

Также со ссылкой на Фиг. 6А, на которой показан вид на вершину купола 118, 120 из щетинок, и на Фиг. 6В-6Е, купол 118, 120 из щетинок каждой щетки 136, 138 образован сплавлением множества групп пучков щетины с другими и с кольцевым держателем 140, 142.

Более подробно, первая группа из семи пучков 166а щетинок (и далее) выровнена коаксиально с осью кольцевого держателя 140, 142. Группа равномерно распределена вокруг оси кольцевого держателя 140, 142, и имеет форму усеченного конуса, то есть приближается к усеченному конусу. Массив направлен к оси держателя 140, 142 (т.е. оси А-А) под углом примерно 70° к оси, так что каждый пучок щетинок выступает вверх из плоскости держателя 140, 142 примерно на 20°.

Каждый пучок 166а щетинок (и далее) проходит от ближнего конца 168, который входит в глубокую прорезь 152а зубчатого кольца 150, 164, до дальнего конца 170, который образует чистящую поверхность щетки 136, 138.

Пучки 166а (и далее) имеют шестиугольное поперечное сечение 172, как показано на Фиг. 6В. Шестиугольное поперечное сечение включает нижний прямоугольник 168а и примыкающую верхнюю трапецию 168b, которая сужается внутрь от примыкающего соединения с нижним прямоугольником.

Второй массив в форме усеченного конуса из семи пучков щетинок 174а (и далее) выровнен соосно с осью кольцевого держателя 140, 142. Каждый пучок щетинок направлен к оси держателя 140, 142 под углом примерно 60°, так что чтобы каждый пучок щетинок выступал вверх из плоскости держателя 140, 142 под углом около 30°.

Каждый пучок щетинок второго ряда 174а (и далее) проходит от ближнего конца 176, который входит в неглубокие выступы 152b зубчатого кольца 150, 164, до дальнего конца 178, который образует чистящую поверхность щетки 136, 138. Пучки 174а (и далее) имеют пятиугольное поперечное сечение 180, имеющее нижнюю трапецию 180а и смежный равнобедренный треугольник 180b.

Проксимальные концы 176 второго ряда лежат встречно-гребенчато по отношению к проксимальным концам 176 первого ряда, но приподняты над плоскостью держателя 140, 142 выше, чем первый ряд, так что нижняя трапециевидная часть вторых щетинок 174а (и далее) полностью лежит между первыми пучками, но треугольная часть 180b поперечного сечения 180 вторых пучков 174а щетинок (и далее) смещена над первым рядом пучков 166а щетинок (и далее).

Третий набор в форме усеченного конуса из семи равноугловых пучков 182а щетинок (и далее) расположен под углом к оси держателя примерно 30°, так что каждый пучок щетинок выступает вверх из плоскости держателя примерно на 60°. Каждый пучок 182а щетинок проходит от проксимального конца 184, расположенного рядом с проксимальными концами первой и второй групп 166а (и далее), 174 (и далее), до дальнего конца 186, который образует чистящую поверхность щетки 114.

Пучки 182а щетинок (и далее) третьего ряда имеют шестиугольное поперечное сечение 188, а нижняя половина имеет такую форму, которая подходит и свободно согласуется между верхней поверхностью поперечного сечения 172 первого пучка щетинок и между треугольной частью 180b поперечного сечения второго пучка щетинок.

Последний, четвертый набор пучков 190а, 190b, 190 с щетинок в форме усеченного конуса содержит три пучка 190а, 190b, 190 с щетинок, расположенных под одинаковым углом вокруг оси держателя 140, 142. Каждый пучок ориентирован под углом примерно 15° к оси держателя, т.е. примерно 75° к плоскости держателя 140, 142. Каждый пучок 190а (и далее) проходит от проксимального конца 192, расположенного рядом с проксимальными концами держателя, третий ряд 182а, (и далее), к дальнему концу 194, который образует чистящую поверхность купола 118, 120 со щетиной.

Пучки щетинок 190а (и далее) четвертого ряда имеют лопастное поперечное сечение 192, напоминающее равнобедренный треугольник с изогнутым основанием. Пучки расположены так, что их плоские поверхности соприкасаются, так что изогнутое основание образует круговую линию, которая упирается в верхнюю поверхность четвертых пучков щетинок на их проксимальных концах.

Со ссылкой на Фиг. 6F, схематически показано, что поперечные сечения 172, 180, 177, 196, представленные первым, вторым, третьим и четвертым набором пучков щетинок на их проксимальных концах 168, 176, 184, 192, позволяют закрыть упаковку проксимальных концов щетинок с минимальными зазорами между ними для получения свободно упакованных полусферических многогранников 198. На Фиг. 6F показано чуть меньше половины полных полусферических многогранников 198 из-за ограничений представления трехмерной поверхности в виде двухмерного чертежа.

Сплавление этих полусферических многогранников посредством расплавления пучков щетинок на их проксимальных концах друг к другу обеспечивает купол 118, 120 со щетинками согласно настоящему изобретению.

Сплавление пучков щетинок на их проксимальных концах устраняет необходимость закреплять пучки щетинок в отдельно сформированном компоненте, что позволяет уменьшить размеры, но в то же время обеспечивает достаточную фиксацию щетинок благодаря монолитной структуре.

Предпочтительно, чтобы купол из щетинок образовывался и сплавлялся с кольцевым держателем, изготовленным из совместимого материала, одновременно. Таким образом, купол из щетинок прочно соединен с держателем по причинам, изложенным выше. Дополнительным преимуществом является то, что купол может быть сформирован плавлением, в то время как элементы щетки (136, 138), которые требуют особого контроля размеров, такие как опорные поверхности и дополнительные элементы привода, обеспечиваются с помощью кольцевых держателей, которые могут быть изготовлены посредством литья под давлением перед соединением. Процесс литья под давлением лучше контролирует размеры процесса плавления, используемого для формирования поддерживающего купола, и это способствует очень хорошему контролю допусков подшипников.

При изготовлении пучки щетинок вставляют в форму, имеющую по существу полусферическую полость (не показана), так что они выступают в полость на заданное расстояние. Затем нагретый полусферический пресс с геометрией, аналогичной полусферической полости, но с зазором между прессом и полостью примерно 1 мм для формирования опоры купола, вставляется в полость так, чтобы он соприкасался со всеми пучками щетинок в местах их проксимальных концов. Инструмент нагревается до температуры, при которой материал щетинок сплавляется, образуя монолитный купол из щетинок.

Зазор между прессом и полостью обеспечивает толщину стенки около 1 мм, что, как считается, обеспечивает хорошую удерживающую способность пучков щетины, позволяя при этом сформировать подходящую маленькую опору, однако можно достичь тех же свойств со стенкой толщиной от 0,5 мм до 2 мм.

На предпочтительном этапе полусферическая полость снабжена выемкой для приема кольцевого держателя 140, 142, который вставляется в выемку таким образом, что первая и вторая группы щетинок 166а (и далее) и 174а (и далее) упираются друг в друга, соответственно образуя рельефы 152а, 152b, которые обеспечиваются зубчатым кольцом 150, 164 кольцевых держателей. Изогнутые пальцы 148а, 148b охватывают массивы щетинок с обеих сторон, обеспечивая механический замок для их стабилизации на месте.

Затем в полость вводят аналогичный нагретый полусферический пресс, расположенный так, чтобы контактировать с проксимальными концами всех пучков щетины, а также с внутренней стороной зубчатого кольца 150, 164 кольцевых держателей. Пресс нагревают так, что проксимальные концы сплавляются, образуя поддерживающий купол купола с щетинками (118, 120), тем самым образуя купол с щетинками, и в то же время или почти в то же время сплавляются с зубчатыми кольцами опоры, создавая монолитный купол со щетинками и кольцевым держателем.

В настоящем варианте осуществления все щетинки и держатели изготовлены из ПБТ (полибутилентерефталата), что обеспечивает хорошее сплавление компонентов. Для купола из щетинок можно использовать и другие материалы, включая нейлон.

Если держатель должен быть приварен к куполу из щетинок, следует использовать те же или совместимые материалы, например, для купола из щетины РВТ держатель может быть изготовлен из АБС (акрилонитрилбутадиенстирол), или ПК (поликарбонат), или ПЭИ (полиэфиримид). Для купола с нейлоновых щетинок держатель может быть изготовлен из нейлона или поликарбоната.

В альтернативном производственном процессе купол из щетинок может быть прикреплен к держателю после сплавления концов щетинок, либо путем дальнейшего плавления, чтобы сплавить держатель с куполом из щетины, либо с помощью клея для склеивания вместе купола из щетины и держателя.

После формирования купола 118 из щетинок и его соединения с первым кольцевым держателем 140 для получения первой щетки 136, а также купола из щетинок, соединенного со вторым кольцевым держателем 142 для получения второй щетки 138, купола из щетинок 118, 120 соединяют друг с другом с помощью подходящего клея на стыковом соединении 158 их кольцевых держателей 140, 142, тем самым образуя по существу сферический щеточный узел 114.

В альтернативном способе один из кольцевых держателей 140, 142 может быть легирован подходящим материалом, таким как угольная сажа. При сборке куполов 118, 120 со щетинками лазер фокусируется на упорном соединении 158 через нелегированный держатель, так что энергия лазера поглощается легированным держателем. Это вызывает локальный нагрев и, в свою очередь, сплавление двух держателей 140, 142 в упорном соединении 158.

В идеальном случае все щетинки в пучках щетинок после изготовления имеют одинаковую длину. В настоящем варианте осуществления все щетинки имеют длину около 6 мм. Предпочтительно купол из щетинок имеет радиус не более 8 мм и, более предпочтительно, 6 мм, чтобы гарантировать, что по существу полусферическая щетка имеет размер не более 20 мм в самом широком измерении и, более предпочтительно, не более 18 мм в ее базовом измерении (поперек первого кольцевого массива щетинок).

Со ссылкой на Фиг. 7 показан изометрический вид второй головки зубной щетки 200, включающей в себя щетку 202 согласно настоящему изобретению.

Вторая зубная щетка совместима с ручкой зубной щетки, показанной на Фиг. 1, но выполнена с возможностью вращения только вокруг оси щетки 202, то есть вокруг оси А-А.

Как также показано на Фиг. 8, щетка 202 содержит одну щетку 204, имеющую купол 206 из щетинок. Кольцевой держатель 208 выполнен с возможностью обеспечения кольцевого канала подшипника и для установки шлицевой ведущей шестерни 208. Эта ведущая шестерня скошена для преобразования привода, полученного от приводного вала 210, на 90° для вращения щетки вокруг оси А-А.

Группа изобретений относится к медицине, в частности к стоматологии, а именно к головке зубной щетки и зубной щетке, включающей эту головку. Головка зубной щётки для электрической зубной щётки содержит щётку, состоящую из купола из щетинок, соединенного с кольцевым держателем. Купол из щетинок содержит опорный купол, имеющий выпуклую внешнюю поверхность, и щетинки, которые проходят наружу от выпуклой внешней поверхности. Купол из щетинок представляет собой монолитную конструкцию, содержащую множество пучков щетинок, каждая из которых имеет дистальный конец и проксимальный конец, при этом щетинки пучков щетинок сплавлены друг с другом рядом с их проксимальными концами с образованием опорного купола. Достигается возможность изготовления опорного купола щетинок уменьшенных размеров при сохранении хорошей прочности удержания щетинок в куполе. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Головка зубной щётки для электрической зубной щётки, содержащая щётку, состоящую из купола из щетинок, соединенного с кольцевым держателем, при этом купол из щетинок содержит опорный купол, имеющий выпуклую внешнюю поверхность, и щетинки, которые проходят наружу от выпуклой внешней поверхности, и при этом купол из щетинок представляет собой монолитную конструкцию, содержащую множество пучков щетинок, каждая из которых имеет дистальный конец и проксимальный конец, при этом щетинки пучков щетинок сплавлены друг с другом рядом с их проксимальными концами с образованием опорного купола.

2. Головка зубной щётки по п. 1, отличающаяся тем, что купол из щетинок имеет такую форму, что указанная щётка имеет полусферическую форму.

3. Головка зубной щётки по п. 1, дополнительно содержащая вторую щётку, содержащую купол из щетинок, соединенный с кольцевым держателем, при этом каждая щётка содержит опорный купол, имеющий выпуклую внешнюю поверхность, и щетинки, отходящие наружу от выпуклой внешней поверхности, и при этом каждый купол из щетинок представляет собой монолитную структуру, образованную сплавленными щетинками, при этом первая щётка и вторая щётка соединены вокруг своих кольцевых держателей, образуя пару противоположно обращенных наружу куполов из щетинок.

4. Головка зубной щётки по п. 3, отличающаяся тем, что первая щётка и вторая щётка имеют полусферическую форму, а пара противоположных обращенных наружу куполов из щетинок образует сферический узел щётки.

5. Головка зубной щётки по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по крайней мере один купол из щетинок соединён с его кольцевым держателем.

6. Головка зубной щётки по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по крайней мере один купол из щетинок и кольцевой держатель сплавлены.

7. Головка зубной щётки по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что кольцевой держатель по меньшей мере одной из щёток обеспечивает опорную поверхность.

8. Головка зубной щётки по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что кольцевой держатель по меньшей мере одной из щёток обеспечивает приёмник привода.

9. Головка зубной щётки по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что купол из щетинок и кольцевой держатель по меньшей мере одной из щёток выполнены из ПБТ.

10. Головка зубной щётки по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что щетинки пучков щетинок сплавлены друг с другом рядом с их проксимальными концами под действием тепла.

11. Головка зубной щётки по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна щётка содержит по меньшей мере первый массив пучков щетинок в форме усечённого конуса и второй массив пучков щетинок в форме усечённого конуса, концентричных кольцевому держателю, при этом пучки щетинок первого кольцевого массива имеют первое многоугольное поперечное сечение, а второй кольцевой массив пучков щетинок имеет второе многоугольное сечение, при этом первое и второе многоугольные сечения различны.

12. Головка зубной щётки по п. 11, отличающаяся тем, что пучки щетинок расположены в виде четырёх усечённых конусов, концентрических с кольцевым держателем, и пучки каждого концентрического ряда имеют многоугольное поперечное сечение, отличное от сечений пучков других рядов.

13. Головка зубной щётки по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что многоугольные поперечные сечения пучков щетинок на их проксимальных концах позволяют формировать рыхло упакованные полусферические многогранники.

14. Электрическая зубная щётка, содержащая головку зубной щётки по любому из пп. 1-13.