专利名称：电动竖刷式保健牙刷的制作方法
技术领域：
本发明是一种用电力驱动使毛刷竖向运动的保健牙刷。以下简称电动牙刷。
保健知识中有一条基本要求刷牙时毛刷应该竖向运动，即顺着牙缝方向运动。然而许多人即使懂得这个道理也还是横刷，其原因是认为竖刷效率低且使不上劲。这就是说，普通牙刷不利于竖刷。
本发明的目的是使毛刷容易竖向运动，达到使竖刷很容易的目的。
本发明的原理是利用电动装置使毛刷竖向运动，达到使竖刷很容易的目的。
第一类结构是电动机驱动牙刷头旋转竖刷式牙刷。图1中，牙刷手柄外壳9上安装着电动机6，电动机6的传动装置上固定安装一个连接器4，连接器4与旋转式牙刷头1的杆部2是可拆卸式连接，当牙刷头1用坏时可方便地拆换。工作时，电动机6旋转就带动了牙刷头1旋转。挡板3的作用是防止毛刷刷在颊黏膜上。牙刷头的特征是毛刷垂直于牙刷头的园杆呈射线状在360°方向都有毛。
第二类结构是电动装置驱动牙刷头往返竖刷式牙刷(图2)。图3是其杠杆部分的剖面图。为了以下的表述方便，给出一个三维坐标(图4)，横轴X轴和竖轴Y轴平行于纸平面，Z轴垂直于纸平面，在原点0处用一个黑点加一个同心圆表示Z轴垂直于纸平面指向读者。图2和图3表示了往返竖刷式的共同点电源D驱动电动装置B，带动传动机构C，使杠杆11的受力点(即铰链)16在上下方向(Y方向)往返运动，杠杆11在转轴12(转轴12为Z方向并固定于手柄外壳9上)的约束下，只能以转轴12为中心作跷跷板式的上下运动，所以杠杆11的另一端(即连接器10)以转轴12为中心在上下方向(Y方向)往返运动，使牙刷头1实现竖刷式运动。因为杠杆的主动臂(即受力点16距转轴12)的长度有稍许变化，处在上下位置时比处在中间位置时稍长，所以杠杆的主动臂的长度应该可以自动调节，杠杆的主动臂端有一个套筒14与套杆15合成可以滑动的结构，套筒14和套杆15的滑动就实现了主动臂长度自动调节，当然，也可以是14为套杆，15为套筒。牙刷头7固定安装在杠杆11的牙刷头连接器10上，使得牙刷头7实现可拆卸式连接，当牙刷头7用坏时可方便地拆换。
电动往返竖刷式牙刷又分为电动机驱动式和电磁铁振动驱动式两类。先说明电磁铁振动驱动式往返竖刷式牙刷的实施例。
图5、图6、图7为电磁铁振动驱动式往返竖刷式牙刷，其产生振动的方法有两种，一种是电磁力吸引、电磁力加弹簧力推斥的方法，另一种是电磁吸引、弹簧推斥的方法。
先介绍电磁力吸引、电磁力加弹簧力推斥的方法，其结构是它的电磁铁分为位置固定磁块28(固定在外壳9上)和位置振动磁块26两块，其中一块的磁场方向固定，称为磁固定块，而另一块的磁场方向交变，称为磁交变块。磁固定块可以是永久磁铁构成，也可以由通直流电流的线圈和铁芯组成，直流电流包括平稳直流电和整流后的单向脉动电流。磁交变块由铁芯和电流方向交变的线圈组成，电流方向交变使得铁芯的磁场方向是交变的，所以磁固定块与磁交变块之间的磁力呈一种吸引与排斥的交变状态，使得振动磁块产生振动。当然，位置固定磁块28和位置振动磁块26两块磁块中，谁是磁固定块，谁是磁交变块，完全可以任意。实验表明，电流大小相同时，磁场的吸引力大于排斥力，所以还需用弹簧23加强排斥力。
另一种是电磁吸引、弹簧推斥的方法，其结构是采用一组线圈加一组弹簧，线圈任意安装在位置固定磁块28或振动磁块26上，也可以两个磁块按相同的磁场方向都安装线圈，通电后产生电磁引力，而斥力由弹簧产生，在位置固定磁块28和振动磁块26之间安装一组弹簧23，当电流较大时，线圈产生的电磁引力大于弹簧23的斥力，引力将振动磁块26吸引到固定磁块28，当电流较小时，线圈产生的电磁引力小于弹簧23的斥力，斥力将振动磁块26从固定磁块28推开。
电磁铁的交变电源可以有多种传统的办法产生将家用交流电源降压、用振荡电路将直流电源变成交流电源、用可控硅逆变电路将直流电源变成交流电源。
电磁铁振动式驱动往返竖刷式牙刷有图5、图6、图7三种图5是电磁铁X方向振动式驱动往返竖刷式牙刷。传动机构中，有一个L形杠杆17起到改变运动方向的作用，L形杠杆17的转角处装上一根Z轴方向的转轴18(固定在外壳9上)，电磁铁的固定磁块是28，令其磁场方向固定，而振动磁块26的线圈25通过的是交变电流(也可以令振动磁块26磁场方向固定，而固定磁块线圈27通过的是交变电流)，产生交变磁场，所以使振动磁块26在X方向振动。通过铰链21和连杆20带动L形杠杆17的19端绕转轴18作水平弧形(近似平行于X轴)的往返运动，使得16端绕转轴18作竖直弧形(近似平行于Y轴)的往返运动，16端的竖直往返运动带动杠杆11的另一端(即牙刷头连接器10)以转轴12为中心在竖直方向(Y方向)往返运动，实现竖刷式运动。
图6是电磁铁Y方向平行振动式驱动往返竖刷式牙刷。电磁铁的固定磁块是28，令其磁场方向固定，而振动磁块26的线圈25通过的是交变电流(也可以令振动磁块26磁场方向固定，而固定磁块线圈27通过的是交变电流)，产生交变磁场，所以使振动磁块26在Y方向振动，带动与振动磁块26连接成一体的延长杆24，驱动16端绕转轴12作竖直的往返运动，16端的竖直往返运动带动杠杆11的另一端(即牙刷头连接器10)以转轴12为中心在竖直方向(Y方向)往返运动，实现竖刷式运动。
图7是电磁铁Y方向旋转振动式驱动往返竖刷式牙刷。电磁铁的固定磁块是28，令其磁场方向固定，而振动磁块26的线圈25通过的是交变电流(也可以令振动磁块26磁场方向固定，而固定磁块线圈27通过的是交变电流)，产生交变磁场，使振动磁块26在转轴44的约束下作小角度旋转，所以磁铁与的延长杆24连接的一端在Y方向振动，驱动16端绕转轴12作竖直的往返运动，16端的竖直往返运动带动杠杆11的另一端(即牙刷头连接器10)以转轴12为中心在竖直方向(Y方向)往返运动，实现竖刷式运动。
电动往返竖刷式牙刷的另一类是电动机驱动式，实施例如下图8是电动机-万向头驱动牙刷头往返竖刷式牙刷，图9是图8的立体图。牙刷手柄外壳9内安装着电动机B，电动机B带动转盘35上的传动柱34，驱动万向头F在Y-Z平面内旋转，而万向头F是杠杆摆动臂32+33(杠杆摆动臂是从转轴30到万向头F的这一段)的受力端，摆动臂的另一端是与杠杆11相连的转轴30，杠杆11的凸头29与摆动臂的凹头31呈凹凸结合，通过转轴30连接，由于凹凸结构和转轴30的约束，从Y方向看，摆动臂能够以转轴30为中心进行摆动，但是杠杆11却在转轴12(转轴12为Z方向并固定于手柄外壳9上)的约束下，不能在Z方向摆动，只能以转轴12为中心在Y方向作跷跷板式的上下运动，从Z方向看，杠杆11只能和摆动臂32+33保持在同一条直线上，于是，摆动臂将万向头F在Y-Z平面内旋转运动化为Y方向和Z方向互相独立的运动，万向头F在Z方向运动被摆动臂在Z方向摆动而消化了，而在Y方向的上下运动则通过摆动臂传递给了杠杆11，使得杠杆11随之以转轴12为中心在Y方向作跷跷板式的上下运动。
电磁铁振动驱动式结构的主动臂的长度要能够自动调整，同样，电动机驱动式结构的摆动臂也要能够自动调整，所以摆动臂由可以滑动套杆33和滑动套筒32组成，套杆33可以通过在滑动套筒32的内孔中滑动而自动调整整个摆动臂的长度。
万向头F有球形结构和柱形结构。
图10是球形结构的万向头。较小的内球39被较大的外球的内腔38包住大半，内球39和外球的内腔38为动配合。内球39可以做成绕传动柱34滚动的球，也可以做成固定在传动柱34上的球。为了使内球嵌进外球内腔38，外球由36合37两半结合而成。内球可以做在原动边，也可以做在被动边。
图11是柱形结构的万向头，它的两根圆柱41和42互相垂直，原动边圆筒43和被动边圆筒40各握住一根圆柱，所以被动边可以相对于原动边作万向转动。
图1是电动机驱动牙刷头旋转竖刷式牙刷。图2是电动装置驱动牙刷头往返竖刷式牙刷，其电动装置包括了电动机驱动式和电磁铁振动驱动式两类。图3是图2的剖面图。图4是三维坐标图，横轴X轴和竖轴Y轴平行于纸平面，Z轴垂直于纸平面，在原点0处用一个黑点加一个同心圆表示Z轴，垂直于纸平面指向读者。图5是电磁铁X方向振动式驱动往返竖刷式牙刷。图6是电磁铁Y方向平行振动式驱动往返竖刷式牙刷。图7是电磁铁Y方向旋转振动式驱动往返竖刷式牙刷。图8是电动机-万向头驱动牙刷头往返竖刷式牙刷。图9是图8中万向头和传动结构示意图。图10是球形结构的万向头，图11是柱形结构的万向头。
所有附图零部件采用统一编号，以下的零部件说明适用于所有附图A-直流电源；B-电动装置，包括了电动机驱动式和电磁铁振动驱动式两类装置；C-传动机构，电动装置与杠杆11之间的传动；D-表示了交、直流两种电源，(图2、图3中)对电磁铁振动驱动式而言是交流电源E，对电动机驱动式而言是直流电源A；E-交流电源(包括两种方式的电源)，一种是直流电源通过振荡电路或逆变电路转换成交流电源，另一种是将电网电源降压成低压交流电源；F-万向头(包括两种结构的万向头)，一种是球形结构的万向头，另一种是柱形结构的万向头。
1-旋转式牙刷头；2-牙刷头杆部；3-保护颊黏膜挡板；4-旋转式驱动装置与牙刷头的连接器；5-防水密封装置；6-电动机；7-往复式牙刷头；8-电源开关；9-手柄外壳；10-往复式驱动装置与牙刷头的连接器；11-杠杆；12-杠杆上的转轴；13-密封装置；14-杠杆内的滑筒；15-杠杆的滑杆部分；16-杠杆的受力点；17-L形杠杆；18-固定于手柄外壳9上的转轴，L形杠杆绕该转轴转动；19-转轴，L形杠杆的受力点；20-连杆；21-转轴，连杆的受力点；22-固定于铁芯26上的受力板；23-弹簧；24-固定于铁芯26上的受力板；25-振动磁块线圈；26-振动磁块；27-固定磁块线圈；28-固定磁块；29-杠杆凸头；30-连接凹凸头的转轴；31-摆动臂32的凹头；32-摆动臂的滑筒部分；33-摆动臂的滑杆部分；34-传动柱；35-转盘；36-外球的一半；37-外球的一半；38-外球的内腔；39-内球；40-被动边圆筒；41-万向头圆柱；42-万向头圆柱；43-原动边圆筒；44-图7中的电磁铁转轴。
权利要求
1.本发明是一种毛刷竖刷式电动牙刷，其特征是利用电动装置使毛刷竖向运动，包括电源部分、电动部分、传动部分、刷头部分，分为旋转竖刷式和往返竖刷式两种，旋转竖刷式由电动机6驱动连接器4进而驱动牙刷头1；往返竖刷式由电动装置B驱动传动装置C进而驱动杠杆11在转轴12的约束下作跷跷板式的上下运动，所以杠杆11的另一端(即连接器10)以转轴12为中心在上下方向(Y方向)往返运动，使牙刷头7实现竖刷式运动，往返竖刷式又分为电磁铁振动式驱动式和电动机驱动式，电磁铁振动式驱动式，其电磁铁振动方式包括引力为电磁力吸引、斥力为电磁斥力加弹簧斥力的振动方法，电磁吸引、弹簧推斥的振动方法，其振动方向有X方向平移振动，Y方向平移振动，Y方向转动振动；电动机驱动式的传动部分C包括摆动臂32+33和万向头F。
2.根据权利要求1所述的旋转竖刷式牙刷，其进一步的特征牙刷头的毛刷是垂直于牙刷头的园杆呈射线状在360°方向都有毛。
3.根据权利要求1所述的电磁铁振动驱动往返竖刷式牙刷，其进一步的特征是电磁铁的振动方式之一，引力为电磁力吸引、斥力为电磁斥力加弹簧斥力的振动方法，其结构是它的电磁铁分为位置固定磁块28(固定在外壳9上)和位置振动磁块26两块，其中一块的磁场方向固定，称为磁固定块，而另一块的磁场方向交变，称为磁交变块；磁固定块可以是永久磁铁构成，也可以由通直流电流的线圈和铁芯组成，直流电流包括平稳直流电和整流后的单向脉动电流；磁交变块由铁芯和电流方向交变的线圈组成，电流方向交变使得铁芯的磁场方向是交变的，所以磁固定块与磁交变块之间的磁力呈一种吸引与排斥的交变状态，使得振动磁块产生振动。当然，位置固定磁块28和位置振动磁块26两块磁块中，谁是磁固定块，谁是磁交变块，完全可以任意。实验表明，电流大小相同时，磁场的吸引力大于排斥力，所以还需用弹簧23加强排斥力。
4.根据权利要求1所述的电磁铁振动驱动往返竖刷式牙刷，其进一步的特征是电磁铁的振动方式之二，电磁吸引、弹簧推斥的振动方法，其结构是采用一组线圈加一组弹簧，线圈任意安装在位置固定磁块或振动磁块上，也可以两个磁块按相同的磁场方向都安装线圈，通电后产生电磁引力，而斥力由弹簧产生，在位置固定磁块和振动磁块之间安装一组弹簧，当电流较大时，线圈产生的电磁引力大于弹簧的斥力，引力将振动磁块吸引到固定磁块，当电流较小时，线圈产生的电磁引力小于弹簧的斥力，斥力将振动磁块从固定磁块推开。
5.根据权利要求3、4所述的电磁铁振动驱动往返竖刷式牙刷，对于电磁铁X方向振动式驱动装置而言，其进一步的特征是其传动机构中，有一个L形杠杆17起到改变运动方向的作用，L形杠杆的转角处装上一根Z轴方向的转轴18(固定在外壳9上)，振动磁块26通过铰链21和连杆20带动L形杠杆17的19端绕转轴18作水平弧形(近似平行于X轴)的往返运动，使得16端绕转轴18作竖直弧形(近似平行于Y轴)的往返运动，16端的竖直往返运动带动杠杆11的另一端(即牙刷头连接器10)以转轴12为中心在竖直方向(Y方向)往返运动，实现竖刷式运动。
6.根据权利要求3、4所述的电磁铁振动驱动往返竖刷式牙刷，对于电磁铁Y方向振动式驱动装置而言，其进一步的特征是振动磁块26带动与它连接成一体的延长杆24，驱动16端绕转轴12作竖直的往返运动，16端的竖直往返运动带动杠杆11的另一端(即牙刷头连接器10)以转轴12为中心在竖直方向(Y方向)往返运动，实现竖刷式运动；对于电磁铁Y方向旋转振动式驱动往返竖刷式牙刷，振动磁块26在转轴44的约束下作小角度旋转，所以与的延长杆24连接的一端在Y方向振动，驱动16端绕转轴12作竖直的往返运动，16端的竖直往返运动带动杠杆11的另一端(即牙刷头连接器10)以转轴12为中心在竖直方向(Y方向)往返运动，实现竖刷式运动。
7.根据权利要求1所述的电动机驱动往返竖刷式牙刷，其进一步的特征是有一个万向头F和一个带摆动臂的杠杆，电动机驱动万向头F在Y-Z平面内旋转，而万向头F是杠杆摆动臂32+33(杠杆摆动臂是从转轴30到万向头F的这一段)的受力端，摆动臂的另一端是与杠杆11相连的转轴30，杠杆11的凸头29与摆动臂的凹头31呈凹凸结合，通过转轴30连接，由于凹凸结构和转轴30的约束，从Y方向看，摆动臂能够以转轴30为中心进行摆动，但是杠杆11却在转轴12(转轴12为Z方向并固定于手柄外壳9上)的约束下，不能在Z方向摆动，只能以转轴12为中心在Y方向作跷跷板式的上下运动，从Z方向看，杠杆11只能和摆动臂32+33保持在同一条直线上，于是，摆动臂将万向头F在Y-Z平面内旋转运动化为Y方向和Z方向互相独立的运动，万向头F在Z方向运动被摆动臂消化了，而在Y方向的上下运动则通过摆动臂传递给了杠杆11，使得杠杆11随之以转轴12为中心在Y方向作跷跷板式的上下运动。
8.根据权利要求1所述的电动往返竖刷式牙刷，其进一步的特征是由于电磁铁振动驱动式印刷的杠杆11的主动臂(即受力点16距转轴12)的长度有稍许变化，所以主动臂端有一个套筒14与套杆15合成可以滑动的结构，套筒14和套杆15的滑动就实现了主动臂长度自动调节，当然，也可以是14为套杆，15为套筒；同样，电动机驱动式牙刷由于其摆动臂的长度也有稍许变化，所以摆动臂有一个滑动套杆33和滑动套筒32合成可以滑动的结构，滑动套杆33和滑动套筒32的滑动就实现了主动臂长度自动调节，当然，也可以是32为滑动套杆，33为滑动套筒。
9.根据权利要求1所述的电动机驱动往返竖刷式牙刷的万向头F，其球形结构万向头的特征是球形结构万向头中较小的内球39被较大的外球的内腔38包住大半，内球39和外球的内腔38为动配合，为了使内球嵌进外球内腔38，外球由36合37两半结合而成，内球可以做在原动边，也可以做在被动边。
10.根据权利要求1所述的电动机驱动往返竖刷式牙刷的万向头F，其柱形结构的万向头的特征是它的两根圆柱41和42互相垂直，原动边圆筒43和被动边圆筒40各握住一根圆柱，所以被动边可以相对于原动边作万向转动。
全文摘要
本发明的原理是电源D驱动电动装置B，带动传动机构C，使杠杆11的受力点(即铰链)16在上下方向(Y方向)往返运动，杠杆11在固定转轴12的约束下，只能以转轴12为中心作跷跷板式的上下运动，所以杠杆11的另一端(即连接器10)以转轴12为中心在上下方向(Y方向)往返运动，使牙刷头1实现竖刷式运动。因为杠杆的长度有稍许变化，所以杠杆有一个套筒14与套杆15合成可以滑动的结构实现了臂长度自动调节。
文档编号A61C17/16GK1317295SQ0011336
公开日2001年10月17日 申请日期2000年4月10日 优先权日2000年4月10日
发明者郭红 申请人:郭红