专利名称：两速牙刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于改变电池操作马达的速度的新型电路。该可变速 马达用于诸如电动牙刷的家用器具中。
背景技术：
用于清洁口腔的传统设备已经从传统手动牙刷延伸到电动设备。
例如，诸如那些具有轴向和横向振动或旋转的毛刷的电动牙刷已经用 于模仿(stimulate)手动牙刷的上和下、后和前的摆动。这些设备通常 由可充电，但是续航时间稍短的电池组和/或绳系电缆所供电。
尽管在电动牙齿清洁装置方面具有许多技术优点，但是老式的手 动牙刷仍是最为流行的洁齿方式。据信这不仅是因为其简单、实用、 可处置性以及成本，而且因为其涵盖了从新型刷毛材料和图案到有角 度的刷头和有造型的刷握柄的许多设计创新。然而，其有效性在很大 程度上仍然取决于用户的技巧和警惕。稳步增加的成本已经导致绝大 多数用户使用同一把牙刷远超过其预期的设计寿命。结果，这种具有 弯曲刷毛的特征的旧牙刷不仅不卫生，而且碎屑清除能力尤其是对于 牙齿和下方牙龈之间的清除能力，显著降低。
因此，期望有一种牙刷，其不仅以用户的最小的努力来提供较好 的牙齿和牙龈清洁，而且是安全、实用、方面和便宜的。手动牙刷的特殊优势在于用户可以控制刷牙动作的压力和速度。 典型的电动牙刷仅有一个速度，而且，通常增加毛刷对牙齿的压力可 能会不利地影响包含传动和移动的联动装置结构的电动牙刷内部结 构，最终损坏马达本身。
已知的是，在电动牙刷内提供可变速马达，并且使用开关系统， 以提供例如两种功率设置来控制电动马达的速度。这种设备通常使用 多个开关和一个或多个电阻器来控制给马达的电流，从而根据选择哪 个开关来改变马达的速度。根据欧姆定律，跨过电阻器的电压降与通 过它的电流成比例。因此，随着马达负载越重，它吸收更多电流并且 相应地，该电阻器两端的电压降将增加并且马达将更慢。
此外，在电池寿命期内，随着电池老化，电压会波动，因此，毛 刷的振动或旋转动作的期望速度在电池的整个寿命期间将会不一致。
虽然此处的讨论将涉及在电动牙刷中的电池操作马达的使用，但 本文的发明应被作更宽泛的理解，因为此处所提供的改变电池操作马 达的速度的电路不仅限于电动牙刷，而且更一般地涉及用于任何类型 设备的电池操作马达。例如，本发明可用于电动剃须刀等设备。
发明内容
根据本发明，提供一种用于改变电池操作马达的速度的电路，其 中，用于降低马达速度的电压降很大程度上独立于马达电流。在本发 明中，使用一种电路，其中，使用二极管替代用于电压降设备的电阻 器。由于通过二极管的电压降不取决于电流，在电池的整个操作寿命 中，马达可以提供一致的速度。本发明的电路在电动牙刷中具有特殊 的用途，但如前所述，本发明不应被认为限于这样的用途。
图l是电动牙刷的内部的示意性视图。图2是用于本发明的两速马达操作的电子示意图。
具体实施例方式
将相对于在电动牙刷中的两速电池操作马达的使用来描述本发 明。而且，应理解的是，由电池操作的马达驱动的其他设备也可以提 供本发明的独有的电路。
根据图l，电动牙刷IO包括壳体12，壳体12具有握柄部分14、 颈16和头部分18。头部分18包含刷毛20，刷毛20典型地由刷板22 支撑。提供可变的高速马达24，用于影响刷板22或刷毛20的振动或 旋转。总的来说，在马达和刷板22或刷毛20之间的某些类型的联动 装置24将马达24的旋转转换成刷板22和/或刷毛20的运动。对于刷 毛20的运动类型、或者对于用于通过马达24的旋转来移动刷毛20的 联动装置和联动结构的类型的限制不在本发明的保护范围内。因此， 任何和所有类型的运动，包括轴的横向运动、垂直于毛刷的轴的线性 运动、或者甚至刷板22或包含在刷头中的刷毛20的组的水平旋转都 在本发明的保护范围内。马达的操作由诸如电池27和28的电源驱动。 虽然示出为两个电池，但该电源可以由一个或多个可充电或可替换的 电池提供。开关29和30操作以分别将该设备导通或断开以及控制其 速度。
优选的是，壳体12是一体型单元，其被有效地密封，防止诸如水 或空气的流体进入(或出去)。 一体型构造在允许具有延长牙刷寿命 的气密、防水密封性的相对简单、便宜的制造方面是有利的。具体而 言，该密封不仅保护电池和工作机构不受潮，从而改善可靠性，而且 增强了安全性并且防止电池从该单元向外泄漏。该单元的每个部分优 选地由诸如聚乙烯的聚合材料构成。可选择地或与之并存地，传统的 耐高冲击塑料的壳构造对于在旅行中最小化损坏风险也是理想的。
刷头18的运动由适当地安装在握柄部分14中的可变 速马达24所控制。根据本发明的一个方面，刷头18提供有以任何形状形成的软 的紧凑尼龙刷毛20。例如，刷毛20可以被设置成圆锥形形状，对于该
形状已经发现不仅对于从牙齿间清除碎屑是高度有效的，而且对于在 牙齿和牙龈之间的清洁、牙冠的快速清洁以及在非规则形状的牙齿上
使用也是高度有效的。可选择地，刷头18可以具有如图1所描述的扁 平形状。已经发现该设置对于碎屑清除、亮齿和牙龈按摩是理想的。 在另一示例中，可选择地或与前述的刷头构造的任何一个并存地，刷 头18可以通过诸如卡入固定，来可分离地固定在头部分，以便于容易 地移除或替换。
如在图1中所示的，颈部分16—般可以被固定为选择的弯曲形状， 用于将刷头一般地定向在相对于牙刷的纵轴的一个角度。这种角度可 以提高与用户整个口腔内牙齿的更好的接触。
颈部分16可以全部或部分地是可调整地柔性的，用于在相对于握 柄部分的所选择的方向上的刷头的可变定位。通过万向接头和颈部分 内部的轴承组件以及包含外部颈部分的柔性线(未示出)，有利地方 便了选择的调整。以这种方式，可以保持用于有效刷动的刷头相对于 牙齿的适当角度。柔性的可弯曲颈部分对于将牙刷放置在用于存储的 塞紧的或折叠的位置也是有利的，其提高了便携性等。柔性颈部分的 示例在2001年5月15日颁布的美国6,230,717文献中公开，其全部内 容通过引用合并于此。
马达24优选地为传统的低电流DC (直流)马达，其具有至少三 (3)伏特的容量，通过例如，电池27、 28的所选择的DC电源供电。 一个目的在于当与牙齿或牙龈接触时，以最小限度的速度降低，提 供选择的恒定的高速运动。考虑到本发明诣在的目的，本领域的技术 人员将意识到其他相对低电流马达的适用性。
如图l所示，通过一个或多个电池27、 28可以提供电源。如在本技术领域中所熟知的，任何已知类型的电源可被用于操作诸如电动牙 刷的马达24。电池可以是一次性使用或可充电的，并且通常是防泄露 的，因为它们具有相对长的寿命。例如，可以使用镍镉、镍金属氢化 物和锂类型的可充电电池。传统的可替换的碱性电池也可以用作电源。
用于驱动刷板22和/或刷毛20运动的可变速功率控制设备可以由 如图l所示的分立的开关29、 30来提供，或可以被设置成多位置枢轴 (pivot)开关，其可以以至少两个功率设置来驱动。根据一个实施例， 如果使用三位置开关，该开关具有对应于第一或低功率设置的第一位 置、对应于第二或高功率设置的第二设置、以及对应于电源断开位置 的第三设置。每个功率设置依次对应于所选择的刷头速度，例如，低 功率设置对应于第一刷头速度，并且高设置对应于第二刷头速度。可
选择地，可以使用传统滑动型多位置开关。如果使用如图1所示的两 个分立的开关，可以将一个开关29用于导通或断开马达，而将开关30 用于选择低或高功率设置。
用于调整本发明的两速马达的速度的电子电路32在图2中示出。 电路32包括DC马达24、由1.5伏电池所代表的电源27和28、以及 开关29和30，开关29和30分别代表导通/断开开关和高/低开关。而 且，如果需要，电源27和28可以被设置为单个电池电源。如图2所 示的"快速"所代表的，当开关29处于导通位置并且开关30闭合时， 该电路闭合，并且激活马达24的高速状态，以便根据刷头18的特定 构造，以较高的振动或旋转来移动刷毛20。当开关29处于导通位置并 且开关30处于慢速位置时，通过经由二极管34的路径形成了一个回 路，二极管34将使得通过该电路到达马达24的电压降低约1/3。由于 通过二极管34的电压降不取决于通过该电路的电流量，所以可以实现 一致的低速，而与使用电阻器的情况不同，在使用电阻器的情况下， 电阻器两端的电压降导致电流大小(level)的变化。出于安全原因， 可以将熔丝36并入电路32中，以便防止过热。现在描述操作，提供一种使用机动化的牙刷来清洁用户牙齿的方 法。首先，将该牙刷的头部分插入用户口腔。接下来，激活导通开关 29，并且由用户通过开关30选择速度设置。然后，在握柄部分内的马
达24以高或低速运转。通过马达24的旋转，影响刷头的振动或旋转。 然后，将运动的刷头与用户的至少一颗牙齿接触持续选定的时间。当 已经实现了期望程度的清洁时，将头部分从用户口腔移开，并且通过 断开开关29的使用，停止马达运转。
权利要求
1.一种用于可变速马达的电路，包括可变速马达、将电压提供至所述马达的电源、以及在所述电路内提供电压降并且降低所述马达速度的装置，其中，提供所述电压降的所述装置基本独立于给所述马达的所述电流量。
2. 根据权利要求l的所述电路，其中，提供电压降并且降低马达 速度的所述装置是二极管。
3. 根据权利要求l的所述电路，其中，所述可变速马达是2速马达。
4. 根据权利要求l的所述电路，其中，所述电源是至少一个电池 的形式。
5. 根据权利要求4的所述电路，其中，至少一个所述电池是可充 电电池。
6. 根据权利要求l的所述电路，包括将电流从电源提供至所述可 变速马达的导通/断开开关，以及控制所述马达的速度的可变速开关。
7. —种电动牙刷，包含可变速马达、在所述牙刷的一端上支撑的 并且通过振动或旋转可以移动的刷板、从所述可变速马达至所述刷板 以引起所述刷板的所述振动或旋转的联动装置、以及用于向所述可变 速马达提供电流以控制所述马达的速度的电子电路、提供电压降并降 低所述马达速度的装置，所述装置提供基本独立于给所述马达的所述 电流的所述电压降。
8. 根据权利要求7的所述电动牙刷，包括握柄部分、颈部分、以 及刷头部分，其中，将所述可变速马达设置在所述握柄部分内。
9. 根据权利要求7的所述电动牙刷，其中，提供所述电压降的装置是二极管。
10. 根据权利要求7的所述电动牙刷，其中，所述可变速马达由 至少一个可替换或可充电的电池供电。
全文摘要
本发明涉及一种用于改变可变速马达速度的电路，该电路具有将电压提供至所述马达的电源、以及在所述电路内作为提供电压降的装置的二极管，该电压降基本独立于给所述马达的所述电流量。本发明还包括使用该电路的电动牙刷。
文档编号H02P3/00GK101610697SQ200780050279
公开日2009年12月23日 申请日期2007年12月5日 优先权日2006年12月5日
发明者大卫·J·博尔, 霍克·伏格勒·布拉德 申请人:丘奇和德怀特有限公司