专利名称：刷程可以调节的对刷式电动牙刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种牙刷，特别涉及一种电动牙刷，尤其涉及一种上、下刷毛体分时自齿根向齿尖刷牙的刷程可以调节的对刷式电动牙刷。
通常的手动牙刷，人们在使用时大多没有按照符合医学卫生标准的自齿根向齿尖刷牙动作要求而进行刷牙。现有一种电动牙刷，其刷毛的动作为垂直牙刷体装入若干撮刷毛，每撮刷毛分别互为正反转向地自转而刷牙齿表面；而另一种电动牙刷为沿牙刷体径向装设有若干撮刷毛，每一撮刷毛均同时绕牙刷主轴转动，以求把牙齿刷净。
上述电动牙刷的刷毛运动均不合理，前者由于每撮刷毛端部始终作圆周运动，其与齿面成转动接触，无法刷到齿根和齿缝，且易损伤牙龈；后者的每撮刷毛接触齿面的端部直径为3～5mm，在刷牙根部时，以一定方向(例如顺时针)旋转的刷毛端部运动形成的圆弧运动方向若与齿龈方向相顺(例如上牙床)，则对另一侧的牙床(例如下牙床)作相对牙龈的方向运动。因而会掀翻(下牙床)牙龈，这是非常不利的。
为此，本发明的目的是提出一种电动牙刷，该电动牙刷能自动实现上下刷体分时自齿根向齿尖的符合医学卫生要求的刷牙动作，即刷上牙时上刷体自上而下刷；刷下牙时，上、下刷体换位，下刷体自下而上的单向刷动。本发明的另一目的是所提出的一种电动牙刷不仅不会掀翻牙龈而同时将齿面、齿缝、齿缝根部均刷净、并可根据使用者的牙齿长短进行刷程调节。
为了达到这些目的，本发明提出了一种刷程可以调节的对刷式电动牙刷，该电动牙刷包含外壳；电源电池；微电机驱动部件；多级减速齿轮装置；齿轮换向装置；步进器装置；内、外套式双层曲拐装置；杠杆铰接点可以调节的双杠杆装置；毛刷运动装置；刷程调节及撑唇装置；以及两个可更换的交替进出使用的刷头。
所述齿轮换向装置包含一个固定于外壳内的双层齿轮架；一个与减速装置的输出齿轮啮合的用于输入驱动的承接齿轮；一个与承接齿轮啮合的换向齿轮；一个通过中介齿轮与承接齿轮啮合的另一换向齿轮；所述换向齿轮具有与其同轴成一体的只具有若干齿的扇形齿轮，一个与两个换向齿轮为一体的扇形齿轮分时啮合的输出驱动的大齿轮。
所述的步进器装置包含一个与大齿轮作键联接的U型架；两块固定于外壳内的静板；一个芯轮；一对可在芯轮内的一对槽中滑动的、使芯轮与静板作销联接从而限定芯轮运动的挡块；一对在U型架的右侧板作用下，可将挡块压下从而解除静板与芯轮的销联接、使芯轮可动的棘爪；一对使挡块复位的弹簧；一对使芯轮运动限位的限位装置；U型架左、右侧板上具有凹缺，通过该凹缺侧面与挡块接触是可带动芯轮运动的；以及一个与芯轮作键联接的芯轴，所述两块静板相互卡装，其之一的上端卡入外壳中而固定，所述U型架、芯轮、静板、大齿轮套装在芯轴上，芯轮和静板位于U型架的U型凹槽中，所述芯轴上的键槽长度大于用于联接芯轮的凸键的长度，所述凸键与芯轮为一体，所述棘爪枢装静板上，其端头与档块接触；U型架左、右侧板顶部中心位置具有凹缺，U型架左外侧具有凸轴套；所述的内、外套式双层曲拐装置包含一个与U型架左端凸轴套作键联接的外偏心套；一个与芯轴左端细轴部分作固定联接的内偏心套，内偏心套的下端有一凸轴。
所述的杠杆铰接点可调节的双杠杆装置包含一个位移座，其一端卡入调节杆的孔内，中间端插入内偏心套左端的开口槽；一个通过枢轴与外壳枢接的主杠杆；一个可移动地套在主杠杆上并与位移座枢接的滑杆套；一个付杠杆，该付杠杆的一端插在外偏心套左端的开口槽中，其中间以一轴孔套接在滑杆套左边的凸起的圆轴上，付杠杆前端具有一拔头，位移座左端的一凸销插入滑杆套中间部位处的孔中。
所述的毛刷运动装置包含一个由主杠杆驱动的、设置于外壳头部内的垂直于壳体轴向的槽中直线往复滑动的滑动架；由一对平行地枢装在滑动架上的∏型架构成的联架，一对联片分别可动地连接在一对∏型架上侧，∏型架的一侧具有翅板，翅板两端头分别装设刷头，主杠杆端头插装于滑动架上，付杠杆的拨头位于一对∏型架的顶边之间。
所述刷程调节及撑唇装置包含；一个调节杆，该调节杆通过调节螺钉-螺母组件与外壳相接，调节杆分别与内偏心套以及位移座连接；所述调节螺钉-螺母组件包含，一个调节螺母、一个长螺钉、锁母；一对用于撑开嘴唇的枢装在外壳上的定位夹，所述调节杆的左端具有两个对称布置的倾斜开口槽，定位夹的一端分别嵌插在倾斜开口槽内。
所述的两刷头，其一端与∏形架的一端翅板之间具有连接板和垫片，连接板有一圆轴滑动地装在∏形架的转动轴内的轴孔中，垫片具有U型开口，连接板的圆轴穿过垫片的U型开口，刷头的端轴装在连接板的孔中。
上述的电动牙刷的刷头具有这样的周期性运动，即，将刷毛体垂直置于牙齿表面，上刷头进入口腔，下刷头退出；上刷头自上而下进行刷牙动作；上刷头退出，下刷头进入；下刷头自下而上进行刷牙运动，如此周期循环。
本发明提出电动牙刷的刷头所具有的周期性运动，使人们不容易完全做到的而又最符合医学卫生标准要求的刷牙动作自动实现，且上刷头自上而下刷上牙时，下刷体由于退后不会碰到下牙的牙龈而使下牙的牙龈肉不被掀动，从之亦然。该电动牙刷还可根据牙齿的长短进行刷程调节。
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
图1为本发明提出的刷程可调的对刷式电动牙刷的外形示意图，表示主要构成的各装置部份的相对位置；图2为本发明的剖视示意图，示出了刷程可调的对刷式电动牙刷的内部结构。
图3A为沿图3B中N-N剖的剖视示意图，示出了齿轮换向装置。
图3B为图3A所示齿轮换向装置的结构示意图，为了进一步表示换向齿轮装置的组成。
图4A为步进器装置的剖视示意图。
图4B为沿图4A中M-M剖的剖视示意图。
图4C为按图4B中K-K方向的旋转展开示意图。
图4D为图4A中的U型架的左、右板架中间部位的开口形状示意图。
图5A为内、外套式双层曲拐装置的剖视图。
图5B为图5A中的K向视图。
图5C至图5E为内、外偏心套的步进式动作示意图。
图6为杠杆铰接点可变动的双杠杆装置的分解示意图。
图7A为毛刷运动装置的分解示意图。
图7B为毛刷运动装置的透视分解示意图。
图7C为毛刷装置的装配示意图。
图8A至图8E为毛刷运动的状态示意图。
图9为撑唇机构的示意图。
图1和图2分别示出了本发明提出的刷程可以调节的对刷式电动牙刷的外形及整体剖面。该电动牙刷包含一个用工程塑料制成的外壳200，该壳体可由数部分组合而成，在该壳内自右至左依次装有如下装置电池电源1；驱动微电机2；多级齿轮减速装置3；齿轮换向装置4；步进器装置5；内、外套式双层曲拐装置6；调节杆装置9；杠杆铰接点可变动的双杠杆装置7；毛刷运动装置8；撑唇装置(见图9)；以及两个可更换的交替使用的刷头。
图3A、图3B示出了齿轮换向装置4的结构。该装置是在固定于外壳内的双层齿轮箱架403架内分别装入5个齿轮401，402，404，405，406而构成。在右侧箱架内有一直齿轮件即承接齿轮402，该齿轮的右端伸出箱外与减速装置3中的输出齿轮啮合，承接变速后的扭矩和转速。承接齿轮402的另一端与在其对称部位的并与其相同的中介齿轮404啮合。承接直轮402及中介齿轮404分别与其下方的一对换向齿轮401、405啮合，该换向齿轮具有与其同轴的成一体的只具有若干齿的扇形齿轮401’、405’，两换向齿轮的安装成相差180°的相对位置。两换向齿轮401、405的小扇形齿轮401’、405’可分时与装在箱架左下的大齿轮406啮合。大齿轮406具有一中心轴孔，其左端具有一段轴头伸出左侧箱架外，轴头外表面侧有一键槽407。
当承接齿轮402从变速装置获得扭矩和转速后，同时传递给中介轮404和换向齿轮401，承接齿轮402和中介齿轮404两轮转速相同，方向相反，并且中介齿轮404与另一换向齿轮405啮合，使换向齿轮401、405及与其一体的小扇形齿轮401’、405’相反方向转动，两个相位相差180°的小扇形轮分时与大齿轮406啮合，这样，大齿轮406不断地换向转角摆动并输出扭矩。该换向装置将减速装置输出的单向圆周运动变换为大齿轮406的往复转角摆动并输出扭矩。
图4A至图4C示出了步进器装置的结构。U型架514的右侧板503与大齿轮406左端轴头通过U型架上的凸键502与轴头上的键槽407配接，以承接大齿轮406的转摆运动和扭矩。一芯轴501穿过U型架514及大齿轮406的中心轴孔进行滑配合。U型架的左、右侧板510、503的顶部中心位置均具有如图4D所示的凹条509、509’，左侧板的凹缺509宽于右侧板的凹条509’，芯轴501上装有芯轮507，二者以凸键516相配接。芯轮507的上部轴向槽内滑动地装有由扭转弹簧517、517’控制的挡块508、508’，该挡块可将芯轮507与静板505、506销接从而限定芯轮507运动，该两块静板505、506相互卡装，其上端卡入外壳200中固定，芯轮与静板位于U型架的U形凹槽中，所述芯轴501上的键槽515的长度大于用于联接芯轮507的凸键516的长度。静板505、506滑动地穿装在芯轴501上。枢装在静板506上的棘爪504、504’可在U型架右侧板503的作用下，将挡块508、508’压下从而解除芯轮507与静板505、506的销接，使芯轮可动。U型架514承接了大齿轮406的转摆运动和扭矩后，往复摆动。如图4C所示，摆动一定角度后当凹缺509’越过棘爪504’时，U型架514的右侧板503上的非凹缺部将静板506上的右侧棘爪504’压下而将右侧挡块508’压出，因此使芯轮507的锁接释放，U型架514的左侧板510上的凹缺509正好推动挡块508’从而带动芯轮507使其带动芯轴501与U型架514一起转摆，直到此向转摆结束。转摆结束时，U型架右侧板503正好完全放开对左侧棘爪504的压迫，在扭转弹簧517的作用下，芯轮507中的左侧挡块508被弹回到静板506的孔中，使芯轮507卡死，完成了向左的单向转摆。然后，再开始如上所述的反向动作，往复循环。这样步进器装置便将换向装置输出的大齿轮406的一个往复圆弧摆动变为U型架514及芯轴501的两个具有一定时间差的圆弧摆动。
图5A示出了内、外套式双层曲拐装置6及调节装置9的结构。U型架514的左端凸轴511内通过凸键512轴向滑动地键联接外偏心套601；紧贴外偏心套601的内偏心套602与滑动地穿过U型架514的芯轴501的左端细轴部分513固定联接。内、外偏心套的左端具有如图5B所示的U型开口603及604。内偏心套602的下端具有凸轴605。这样，该装置的内、外偏心套602、601就完全承接了步进器装置的U型架514及芯轴501输出的具有一定时间差的圆弧摆动。调节装置9由调节杆901通过调节螺母906、调节螺钉904及锁母905组成，该调节装置装在外壳200上。调节杆901上具有轴孔902及槽903。内偏心套602下端的凸轴销605，插入调节杆901内的槽903中。被调节杆901轴向控制，用凸轴605及芯轴501的肩面519把外偏心套601卡接在其之间。转动调节螺母906，通过调节螺钉904带动调节杆901轴向移动，从而使内、外偏心套602、601轴向移动。
图5C至图5E示出了内、外偏心套602、601的具有一定时间差的步进式往复圆弧摆动动作。即，内偏心套602不动，外偏心套601摆转一定角度后(图5C至图5D)，内、外偏心套602、601一起摆转(图5D至图5E)，反之也一样。
图6示出了杠杆铰接点可调节的双杠杆装置的结构。该装置中具有一个位移座702，其一端701插入调节杆901上的、中间部位的孔902内，中间端703插入内偏心套602的U型开口槽603中，其左端有一凸销704；一个通过枢轴713与外壳200的孔201枢接的主杠杆711；一个可移动地套在主杠杆711上并与位移座702的左端的凸销704枢接的滑杆套707，滑杆套的左上端有一凸起圆轴708；一个副杠杆710，其一端706插在外偏心套601的U型的开口槽604中，中间一轴孔709套接在滑杆套707的左上端的凸起圆轴708上、前端具有一拨头712，副杠杆710穿过主杠杆711。当内、外偏心套602、601进行上文所述的具有一定时间差的圆弧往复摆动即步进式动作时，其具有一平面方向的分运动。这样便通过内偏心套的U型开口槽603，使位移座702的中间部位的凸轴703绕其枢轴701作平面摆角运动，从而通过滑杆套707带动主杠杆711绕其枢轴713作平面摆角运动；通过外偏心套的U型开口槽604带动副杠杆710绕其枢轴708先于主杠杆711作一摆角运动后，又在滑杠套707的带动下，副杠杆710随主杠杆711一起作一反向摆角运动，然后循环上述动作。如此，杠杆铰接点可调节的双杠杆装置使将内外式双层曲拐装置输出的内、外偏心套的具有一定时间差的两步进式圆弧往复摆动，变换为主杠杆711与副杠杆710的具有一定时间差的平面往复摆动。
图7A、图7B、图7C示出了毛刷运动装置的结构。该装置包含一个滑动架801；联动架832及两个刷头825、828。该滑动架801的上侧有一导块802可在设置于外壳200的头部202内的导槽203中垂直于外壳体200的轴向的横向上作直线往复滑动，滑动架的左侧板上有一槽811及两个轴孔810、812，滑动架右侧板上有一槽803及两个轴孔804、831，滑动架横梁右侧上有一槽830，用于装入主杠杆711及副杠杆710，滑动架801由插入其间的主杠杆711驱动。联动架832由一对对称安装在滑动架上的“∏”形架807、819及两个联片813、816所构成，∏形架819两端分别有两个转动轴817、822及两个连接小轴818、821，左端翅板833的两端各有一轴孔820、823，∏形架807、819的结构基本相同，互为反向安装于滑动架上，即如图7B所示，转动轴808、822、806、817分别对应于滑动架801左右侧板上的轴孔810、812、804、831，联片813将两∏形架的小轴809、821连接，使之可在滑动架左侧板的槽811中运动，这样联动架832的左端便构成一四连杆，同样，联片816将两∏形架右侧的小轴805、818连接，使之可在滑动架右侧板上的槽803中运动，副杠杆710的拨头712插入两∏形架横梁的中间。两个刷头825、828是以如下方式连接到联动架上的，即刷头825、828的左端轴824、829分别插入∏形架819左端翅板833上的轴孔820、823内，两刷头825、828的右端轴826、827分别插入∏形架807右端翅板834上的轴孔814、815内。刷头左右端轴在同一平面内，但不同轴，两轴线间有一距离。刷头的左、右端轴分别装在两个∏形架的翅板两端的孔内，这样刷头上的刷毛始终是垂直的，即刷毛取向在运动中保持不变。当副杠杆710先于主杠杆711摆动后，又随主杠杆711一起反向摆动，这样，副杠杆710的拨头712拨动联动架832动作，从而利用四连杆运动的原理带动安装于联动架上的两个刷头825及828作垂直于副杠杆710的运动方向的一进一出的往复直线运动，完成了刷头的变换动作；其后滑动架801在主杠杆711的作用下，沿槽203作直线往复运动，从而同时带动联动架上的刷头作直线往复运动，完成两刷头分别依次送出并平移刷牙的刷牙动作。如此不断循环。
为了便于刷头可更换，两个刷头的右端不直接装在∏形架上。如图7C所示，∏形架807右端转动轴806内有一轴孔835，一个连接板838带有一圆轴836，可滑动地装在轴孔835中，连接板838上的轴孔814’用于装入刷头825右端轴826，连接板838和∏形架807右侧板834之间插入一垫片837，垫片837带有一U型开口，可插入圆轴836，从而将刷头825轴向限定，另一刷头828也同样安装。更换刷头时，将垫片837拉出，使连接板838的圆轴836沿轴孔835轴向向右移动，则可将刷头取下。
该毛刷运动装置使刷头具有这样的运动刷毛体垂直置于牙齿表面，上刷头进入口腔，下刷头退出，如图8A所示；上刷头自上牙齿根向齿尖(自上而下)进行刷牙动作，如图8B、图8C所示；上刷头退出，下刷头进入，如图8D所示；下刷头自下牙齿根向齿尖(自下而上)进行刷牙运动，如图8E所示，如此周期循环，完成对刷式刷牙动作。
所述电动牙刷的刷程调节装置如图5A及图6所示，如前文所述该装置包含一个调节杆901；一个手动调节螺母906；一个调节螺钉904及锁母905。该调节杆901通过调节螺钉904、手动调节螺母906及锁母905联接在外壳200上。调节杆分别与内偏心套602及位移座702连接，以手转动手动调节螺母906，通过调节螺钉904带动调节杠901轴向移动，使枢接在调节杆901上的位移座702及内偏心套602轴向移动，从而带动滑杆套707及芯轴501、外偏心套601、副杠杆710在轴向移动，从而改变了主杠杆711的摆动铰接点的位置，使主杠杆711的摆幅变化，引起滑动架801的行程随主杠杆711的摆幅变化而变化，使该电动牙刷的刷程可调节。
如图9所示的撑唇装置包含调节杆901，其左端有两个V型对称布置的开口槽907、908；在壳体上枢装一对定位夹909、910，其一端911、912可滑动地嵌装在调节杆901的两个开口槽907、908内。这样，当调节杆901轴向移动时，定位夹909、910的开合角度变化，也就是当滑动架801带动刷毛体825及828做刷牙动作的刷程大小调节时，定位夹的夹角大小也跟着变化，从而在刷门牙时使可根据刷程的长短同时把嘴唇撑开得大小不一，而进行刷头的定位。
权利要求
1.一种刷程可以调节的对刷式电动牙刷，该电动牙刷具有一外壳，于外壳中具有电源电池，微电机驱动部件，多级减速齿轮装置，其特征在于，该电动牙刷还包含实现所述刷头进行下述运动的诸装置，该运动为，上刷头进入口腔，下刷头退出；上刷头自上而下进行刷牙动作；上刷头退出，下刷头进入；下刷头自下而上进行刷牙动作，所述诸装置包含--齿轮换向装置；--步进器装置；--内、外套式双层曲拐装置；--杠杆铰接点可调节的双杠杆装置；--毛刷运动装置；--刷程调节及撑唇装置；以及两个可更换的交替使用的刷头。
2.根据权利要求1所述电动牙刷，其特征是，所述齿轮换向装置包含一个固定于外壳内的双层齿轮架；一个与减速装置的输出齿轮啮合的用于输入驱动的承接齿轮；一个与承接齿轮啮合的换向齿轮；一个通过中介齿轮与承接齿轮啮合的另一换向齿轮；所述换向齿轮具有与其同轴成一体的只具有若干齿的扇形齿轮，一个与两个换向齿轮为一体的扇形齿轮分时啮合的输出驱动的大齿轮，所述的步进器装置包含一个与大齿轮作键联接的U型架；两块固定于外壳内的静板；一个芯轮；一对可在芯轮内的一对槽中滑动的、使芯轮与静板作销联接从而限定芯轮运动的挡块；一对在U型架的右侧板作用下，可将挡块压下从而解除静板与芯轮的销联接、使芯轮可动的棘爪；一对使挡块复位的弹簧；一对使芯轮运动限位的限位装置；U型架左、右侧板上具有凹缺，通过该凹缺侧面与挡块接触是可带动芯轮运动的；以及一个与芯轮作键联接的芯轴，所述两块静板相互卡装，其之一的上端卡入外壳中而固定，所述U型架、芯轮、静板、大齿轮套装在芯轴上，芯轮和静板位于U型架的U型凹槽中，所述芯轴上的键槽长度大于用于联接芯轮的凸键的长度，所述凸键与芯轮为一体，所述棘爪枢装静板上，其端头与档块接触；U型架左、右侧板顶部中心位置具有凹缺，U型架左外侧具有凸轴套，所述的内、外套式双层曲拐装置包含一个与U型架左端凸轴套作键联接的外偏心套；一个与芯轴左端细轴部分作固定联接的内偏心套，内偏心套的下端有一凸轴，所述的杠杆铰接点可调节的双杠杆装置包含一个位移座，其一端卡入调节杆的孔内，中间端插入内偏心套左端的开口槽；一个通过枢轴与外壳枢接的主杠杆；一个可移动地套在主杠杆上并与位移座枢接的滑杆套；一个付杠杆，该付杠杆的一端插在外偏心套左端的开口槽中，其中间以一轴孔套接在滑杆套左边的凸起的圆轴上，付杠杆前端具有一拔头，位移座左端的一凸销插入滑杆套中间部位处的孔中，所述的毛刷运动装置包含一个由主杠杆驱动的、设置于外壳头部内的垂直于壳体轴向的槽中直线往复滑动的滑动架；由一对平行地枢装在滑动架上的∏型架构成的联架，一对联片分别可动地连接在一对∏型架上侧，∏型架的一侧具有翅板，翅板两端头分别装设刷头，主杠杆端头插装于滑动架上，付杠杆的拨头位于一对∏型架的顶边之间，所述刷程调节及撑唇装置包含；一个调节杆，该调节杆通过调节螺钉-螺母组件与外壳相接，调节杆分别与内偏心套以及位移座连接；所述调节螺钉-螺母组件包含，一个调节螺母、一个长螺钉、锁母；一对用于撑开嘴唇的枢装在外壳上的定位夹，所述调节杆的左端具有两个对称布置的倾斜开口槽，定位夹的一端分别嵌插在倾斜开口槽内。
3.根据权利要求1或2所述的电动牙刷，其特征是，所述的两刷头，其一端与∏形架的一端翅板之间具有连接板和垫片，连接板有一圆轴滑动地装在∏形架的转动轴内的轴孔中，垫片具有U型开口，连接板的圆轴穿过垫片的U型开口，刷头的端轴装在连接板的孔中。
全文摘要
一种刷程可以调节的对刷式电动牙刷，该电动牙刷具有一外壳，其中包括电池电源(1)；微电机驱动部件(2)多级减速齿轮装置(3)；齿轮换向装置(4)；步进器装置(5)；内、外套式双层曲拐装置(6)；杠杆支点可调节的双杠杆装置(7)；毛刷运动装置(8)；刷程调节及撑唇装置；以及两个交替进出使用的刷头。刷头具有周期性的运动，从而完成上牙自上而下、下牙自下而上的符合医学卫生标准要求的刷牙动作。
文档编号A61C17/26GK1109315SQ9410336
公开日1995年10月4日 申请日期1994年3月31日 优先权日1994年3月31日
发明者刘伟南 申请人:刘伟南, 张志平