专利名称：具有两个转动刷系统的牙刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有两个转动刷系统的牙刷。
一般来说，本发明涉及口腔保健和牙齿维护领域，尤其对人类而言，但本发明也可以方便地用于兽医目的。
长期以来，专家们一直认为确实有效的刷牙方法是从齿龈刷向齿端，即上牙要向下刷，下牙要向上刷。
目前已有多种类型的电动牙刷，振动式，往复式，或者旋转式等。例如，欧洲专利EP 0 488 971描述的就是一种带有两个反向旋转刷的电动牙刷，其旋转刷作用于拱形牙齿的同一侧面。在这种情况下，显然，虽然其中一个刷子总是按合适的方向工作，但另一个刷子则必然按不适当的方向旋转。
在上述这些牙刷中，没有一种牙刷能够保证始终以最佳方向进行刷牙，除非在其中安装一种自动系统，以便根据牙刷在口腔中的位置来改变其方向，而这种系统将会是复杂的，昂贵的以及不可靠的。
为了克服上述缺点，还有的牙刷装置装有轴线平行的圆柱形刷子，其中，平行的轴线按相反的方向旋转，这样使得待清洗的牙齿夹在刷子中间，以便将牙齿的每一面按自牙龈至牙端的方向刷洗。作为此类装置(本发明即属此类)的一个例子公开在1982年3月5日公开的FR 2 489 120专利申请中，其中，圆柱形刷子相互分开一定的距离，其距离大于牙齿的最大宽度(在上述申请中约为5毫米)，并且其末端是自由的(即圆柱形刷子的端部远离把手，把手中装有通过圆柱形刷子相对的另一端对上述刷子施加旋转运动的系统)。同样类型的装置也公开在1984年7月31日公开的专利CH 644256中，其中，刷子具有锥形断面的轴，并由合成材料制造，这种材料的弹性使得可以对位于刷子之间的牙齿施加一定的压力。为了避免出现所不希望的结果，这种类型的装置必须包括用于控制刷洗方向的装置，或通过反转驱动电动机的转向，或相对于待清洗的牙齿，通过在刷子的预定位置上布置角度联轴器来达到上述控制方向的目的。
1988年1月20日公开的欧洲专利EP 108097介绍了一种刷洗装置，这种装置具有多个可更换的模块，模块之一具有截锥形的刷子，而另一模块具有三个轴线平行的圆柱形刷子，这些刷子长度较短，直径较大，并且中间刷子用于刷洗牙齿的上部，这种装置布置在一个高度封闭的壳体中，然而这种布置方式的刷洗效果不理想。首先，由于中间刷的转动与一个侧刷的转动方向相反，因此，影响了中间刷的效果，其次，由于中间刷的存在决定了此装置的应用高度，这种装置无法始终对牙齿的整个高度(直到牙龈)产生作用。
除了上述的缺点外，这些已知装置中的刷子之间通常具有不变的分隔间隙，这就要求根据不同的用户(孩子，成年人等)提供不同的头部或不同大小的装置，而且，即使对同一用户，由于牙齿厚度的不同(臼齿，前臼齿，犬齿等)，这种装置无法有效地刷洗全部牙齿。在专利CH 644256所描述的装置类型中，由于刷子的一端安装在柔性轴上，这种装置允许刷子彼此分离，但除了上述的控制刷洗方向的缺点外，由于刷子在长度方向上不能适应牙齿的宽度，这种装置也不能对牙齿施加均匀的压力，并且这种布置方式必定会使驱动轴承受弯矩和剪力，长期工作将会损坏驱动轴。
为了解决这些困难，1991年12月6日公开的专利申请FR 2662 598提出了一种牙齿刷洗装置，其类型与前述的专利申请FR 2489 120中所描述的相同，它具有两个在刚性轴上反向转动的刷子，刷子的最端部是自由端，而刷子的另一端受到约束，并且驱动力通过此端传入；用于容纳刷子的壳体中包括一个导向装置，在此导向装置中，借助于钢索弹簧装置，通过齿轮的作用，一个刷子的端部可以沿着一个保证连续传动的圆弧与另一个刷子的端部分离。这种装置的发明目的是为了适应任何厚度的牙齿，并在刷子的整个长度上保持一个基本不变的压力，为此，刷子必须在刷洗过程中保持基本平行。这一目的也是本发明的目的之一，但现有技术文件中的解决方法过于复杂，并且不可靠，而且当用户将这种装置放进口腔时，使用者还必须进行其它操作，这将使用户不愿使用这种装置，并且意味着无法保证能够得到好的刷洗结果。
本发明装置的目的是满足高效刷洗的全部要求，并克服已知装置中的缺点。本发明的装置能够保证刷洗始终处于理想的刷洗方向，而不必修改和反转工作方向；本发明的装置能够同时刷洗牙齿的两面，从而显著地缩短了刷洗时间；不管牙齿的厚度如何，本发明的装置使得用户不必作过多的动作便能够刷洗牙齿的上表面和垂直表面；本发明的装置在进行上述工作时压力不变，并且在刷子的整个长度方向上压力是均匀的；本发明的装置具有良好的刷洗效果，能够从所处理的牙面上去除任何牙刷所能去除的物质。上述工作是由一种简单、可靠和价格合理的机械装置来完成的。
本发明中具有两个转动刷系统的机械牙刷包括一个手把形状的机体和一个固定在上述手把上的头部，头部具有两个相邻的、反向转动的圆柱形刷子，上述刷子的轴线基本彼此平行，上述两个刷子中的每个刷子都由一柔性轴驱动，柔性轴位于头部的内侧，并且至少其最端部受到一个轴承的支撑，轴承安装在支撑件上，支撑件可用任何独立于刷子的连接装置固定到手把上，支撑件允许两个刷子做彼此分离的运动，之后，在恢复效应的作用下，支撑件又保证刷子能够彼此靠拢。因此，上述头部或包括一个开口壳体，或包括两个能够安装支撑件的弹性臂，上述弹性臂相对于刷子来说位于这样一个侧面上，当刷子转动时，刷子的外部母线将沿上述平面彼此分离，因此，与上述侧面相对的一面则是完全自由的。
上述头部最好是可更换的，通过卡扣能够连接到上述手把上，并且在一实施例中，两个相邻的、反向转动的刷子由各自的轴承所导向，上述轴承由两个支撑件所支撑，如下所述，每个支撑件又包括两个柔性板或金属弹簧。
第二支撑件和手把之间的距离通常较大，以便刷子能够伸到后牙，同时使手把仍留在口腔外侧，上述柔性轴最好向上倾斜，即向壳体的后部或支撑臂方向倾斜，这样便在这一部分处留出了一个至少三面开口的空间，很自然，由于上述轴是柔性的，因此，柔性轴的倾斜可以不依赖于机械式角度联轴器装置。
因此，上述刷子是以这样一种方式进行工作的，一开始先刷洗牙齿的上表面，然后，使刷子彼此分开，以便牙齿能够在刷子之间通过，在通过的同时，刷子将以不变的压力同时刷洗牙齿的两个垂直表面，上述刷洗工作的方向始终是从牙龈刷向牙端的。
在一特殊的实施例中，刷子由具有橡胶或弹性齿的圆柱体所代替，借助于适当的抛光物质，可以用于对牙齿进行抛光。
根据上述布置方式便可得到一种具有两个转动刷系统的新型机械牙刷，这种牙刷克服了现有装置的缺点，并且，通过使用现有技术中和公知领域中的元件，以及通过使用特殊和新颖的元件，特别是通过使用柔性轴对刷子进行驱动，使得本发明的上述目的能够得以实现。其中，柔性轴本身由一个或多个具有弹性的和可变形的支撑件所支撑，使得上述刷子能够做彼此分离的运动，以便适应各种不同的牙齿，并在刷洗过程中对上述牙齿施加不变的压力，并且对刷子的整个长度来说以及对牙齿的整个高度(直到牙龈)来说，所施加的压力都是均匀的。这种装置操作简单，不使用复杂的机构，甚至在不更换头部装置的情况下都能对刷子进行更换。这样一种装置能够清楚地把利用弹性支撑件使刷子具有恒定压力的功能和利用柔性轴驱动刷子的功能分离开，并对这些功能进行控制，其中，柔性轴不仅与弹性支撑件配合使用，以避免对柔性轴功能的影响，柔性轴也能够在不对传动系统施加有害作用力的情况下，传递来自电动机的转矩。
此外，在手把和刷子之间的位置上，柔性轴的柔性和倾斜布置使得刷子沿着牙齿(甚至沿牙齿的内表面)的向下运动成为可能，因为通过在适当位置处的变形，必须越过位于待刷牙齿和口腔外部之间的牙齿的该部分柔性轴能够越过两排分开的牙齿或放在它们之间，而这些是任何现有装置所做不到的。
在本发明中，不必配备一个基本将刷子包围起来的保护性壳体，因此，在刷牙过程中，可以同时刷洗口腔和舌头表面。但一个基本包围刷子的壳体也是很有用的，特别是在用于支撑流体喷嘴时。在具有这样一个壳体的情况下，在刷子和手把之间的位置处，壳体应具有大的开口，使柔性轴成为自由的，以便柔性轴能够越过上述牙齿；根据本发明的特征，刷子的刷毛可以具有变化的长度和直径，与本发明的其它特征组合在一起，通过使用具有足够长度的刷毛，这一特征使得清洗牙齿之间的空间成为可能。
后面也将涉及本发明的其它特点，但前述的特点足以表明本发明的新颖性和优点。
图1是图2所示的整个牙刷沿D-D′的局部纵向剖面图(底视或前示)。
图2是本发明牙刷的侧视图，它既适用于图1的实施例，也适用于下面参考图4B将要描述的另一个实施例。
图3是本发明另一实施例头部的放大的前示图。
图4A是图1沿C-C′的剖面图。
图4B是图2所示的整个实施例沿B-B′的剖面图。
图4C是图3沿A-A′的剖面图。
图5和图6是整个头部的横断面图，示出了刷子分别作用于下牙和上牙时的位置。
图1至图6所示的牙刷或装置由手把形状的中空机体1和与之相连的头部4构成，其中，机体1中装有用于调节外部电源的变压器和/或可充电电池2，用于为电动机3供电；为了便于更换，头部4是可拆的，它通过卡扣安装在机体1上，并且在其端部上装有两个彼此相邻的、轴线基本平行的圆柱形旋转刷5，5′。
机体1和头部4的横断面形状最好为椭圆形，以便于抓持该装置，并且便于确定其在口腔中的方位。
电动机3驱动第一主轴6，第一主轴6又通过两个齿轮7，7′反向驱动第二主轴6′。为了避免因力量过大使其中一个刷子塞入两牙之间从而损坏牙齿或驱动系统，可以安装一个与齿轮或下述轴套17相连的摩擦离合器式扭矩限矩装置。分别固定在两个齿轮7，7′上的两个凹形端件8，8′将转动传递给两个柔性轴，其中，至少位于头部4内的相应部分9和9′是柔性的，而两个柔性轴又分别驱动相应的刷子5和5′。通过相应的轴套17，17′，上述柔性轴部分截止在其远离刷子5，5′的端部18，18′处，即把手端部处。其中，在图2和图3所示的水平面和垂直面上，两个柔性轴部分可能基本平行，或略呈圆锥形或略有倾斜，柔性轴部分与轴套连接，并与轴套配合，以便当头部4安装到机体1上时通过轴套能够对其进行驱动。轴套17和17′可以固定在另外的轴部分20上，其中轴部分20由齿轮7，7′上的端部件8，8′所驱动。根据此实施例，轴套17，17′与凹形端件8，8′可以重叠。如图2和图3所示，当头部4安装到把手1上时，由相应独立的柔性部分构成的上述轴9，9′的端部18，18′可以直接与轴套8，8′连接。
如上所述，在图2所示的优选实施例中，轴9，9′的轴线相对于驱动电机3的转轴是偏置的，每个轴沿其整个长度直到最端部都是柔性的，并于最端部处与齿轮7，7′的端部件8，8′之一连接，这里所述的轴是由相对独立的部分所构成的，不包括中介轴套17，17′，如图3所示。在这种情况下，正是轴9，9′的柔性适应了区域19处轴线的偏移，该处至少三面是敞开的，以使牙刷能够尽可能远地伸到后部牙齿，而把手仍在口腔外部。
位于第二支撑件10′和头部4的端部21之间的上述柔性轴最好在内部经过相应的固定和柔性外壳21，并且上述柔性轴的相应端部分别固定到上述支撑10′件以及头部的端部21上，从而避免了上述旋转柔性轴在牙齿之间卡住并破坏的危险，其中，上述头部4的端部21是与手把1相连的。
刷子5，5′的刷毛以直线或螺旋的形式进行固定。为了优化刷洗效果，刷毛的长度和直径是变化的。
每个柔性轴9，9′的端部，即远离手把或机体的端部，都至少由一个轴承16所支撑。这些轴承安装在支撑件10上，支撑10件使得两个刷子能够做彼此相对分离的运动，然后，由于共同支撑件10的弹性返回效应(如图4A或4C所示)或由于各带有一个支撑件的弹性臂15，15′的弹性作用(如图4B所示)，上述轴承将促使两个刷子彼此靠拢。
在图2，3，4A，4C，5，和6所示的实施例中，上述头部4包括“U”形的共同支撑件10，10′，这些支撑件在有一定开口的壳体11中适合于布置在刷子5，5′的两个相对的端部上，并且使头部4的长度增加。壳体11可以由半刚性材料制造，例如由塑料制造，这种材料在一定程度上是可变形的和柔性的，壳体11至少在一个侧面上局部包围着上述刷子5，5′，在刷子的转动过程中，刷子的外部母线将沿上述侧面做彼此分离的运动，并且壳体至少在相对的另一侧面上是开口的。如图4C，5和6所示，壳体也可以在上述的相对的侧面上略微收口，以防止粘液膜和舌头与刷子相接触；然而，如上所述，并如图4A所示以及在一定程度上如图4B所示，在本发明的优选实施例中，对于刷洗上述粘液膜和舌头而言，也可以得到相反的结果。与上述情况相反，使上述壳体的开口尽可能地扩大，同时，始终保持一定的上述侧面，以便使这一装置始终处于能够正确刷洗牙齿的状态，即具有适当的刷洗方向。
共同支撑件10和10′上的每个支臂都可以是由柔性塑料板制造的，制造方式可以是铸塑，其材料可以与将它们固定到手把上的连接装置的材料相同，例如与上述的壳体11或下述的臂15的材料相同，或者，支臂也可以是固定在上述连接装置上的金属弹簧，以便使刷子能够做彼此分离的运动，并允许牙齿12在刷子之间通过，同时，刷子的基座仍然固定在上述壳体11的内部。
这一特点构成了本发明的基本要点之一。通过将此装置的头部压在牙齿上，将能够使牙齿得到清洁，本发明装置的头部4作用在牙齿上的方式是这样的，首先刷洗咬合面，之后使牙齿在两个刷子5和5′之间通过，这将使两个刷子分离，如图中的箭头13所示，柔性轴9和9′的转动方向使得刷牙的方向始终是从牙龈刷向牙的端部，同时不需要任何的转动反向系统。柔性支撑件10和10′的弹性使得刷子作用在牙齿上的压力能够达到最佳，并且上述支撑件10和10′的布置(至少在最端部，最好在刷子的两端)能够保持刷子的上述压力，以便尽可能地适应所刷牙齿的表面形状。也由于刷子驱动轴的固有弹性的作用，安装在驱动轴上的两个刷子基本处于彼此平行状态，两个刷子在工作区中所提供的牙厚空间基本是不变的。
对于图4C中所示的半封闭壳体来说，作为一种选择，刷洗动作可以由安装在头部4中的喷嘴14一起完成，喷嘴14可用于对牙齿12喷射一种液体，例如含有碳酸氢盐的水。
在另一实施例中，如图4B所示(可认为是图2沿B-B′的断面图)，上述头部可以包括两个可变形的弹性臂15，15′，相对于刷子的轴9，9′来说，上述弹性臂位于这样一个侧面上，在转动过程中，刷子的外部母线将沿该侧面做彼此分离的运动，每个上述弹性臂的端部都具有一个上述支撑件10。在这种情况下，弹性臂本身使得刷子能够彼此分离，并能够通过弹性效果使它们再次靠拢，这样，位于上述弹性臂端部的独立的支撑件10便可以是刚性的，仅起支撑轴承16的作用。
特别是，为了能够在不拆卸和不更换头部4的的情况下，拆下和更换刷子5，5′，支撑上述刷子5，5′端部的上述轴承16的形式采用了球铰连接中的中空凹座形式，此凹座与上述刷子端部上的球形端部相配合，并且上述球形端部能够从上述轴承16中取出。这种特殊形式的轴承可以用于附图中的任何一个实施例中，与手把1相邻的轴9，9′的另一端可以安装在另一支撑件10′中，以便与上述轴套17相连，或直接插在齿轮7，7′上的凹形端件8中。
如上所述，以及如图2和3中的优选实施例所示，上述刷子5，5′的轴9，9′在机体1或手把附近也受到至少另一个轴承的支撑，此轴承至少安装在一个第二支撑件10′上。在如图4B所示的使用弹性臂的实施例中，这种支撑件对两个刷子来说可以是共用的。此支撑件可以与用于端部支撑的支撑件相同，参见参考图3，图4A以及图4B时所作的说明。
头部4中的刷子5，5′也可以由具有橡胶或弹性齿的圆柱体所代替，借助于适当的抛光物质，用于对牙齿进行抛光。
权利要求
1.一种具有两个转动刷系统的机械牙刷，包括一个手把形成的机体(1)和一个固定在上述手把上的头部(4)，上述头部(4)中装有两个相邻的、反向转动的圆柱形刷子(5，5′)，并具有基本平行的轴线，上述刷子的特征在于，各所述两个刷子(5，5′)由一位于头部(4)内并至少在其远端由安装在支撑件(10)上的轴承(16)支承的柔性轴(9，9′)驱动，使得两个刷子能够做彼此相对分离的运动，然后，利用恢复效应，还能保证它们彼此靠拢。
2.根据权利要求1的机械牙刷，其特征在于，上述头部(4)包括一个壳体(11)，上述壳体至少在一个侧面的局部上包围着上述刷子(5，5′)，在转动过程中，上述刷子(5，5′)的外部母线将沿上述侧面做彼此分离的运动，并且上述壳体至少在相对的另一侧是开口的，上述的至少两个轴承(16)安装在“U”形支撑件(10)上的支臂的两个端部上，上述支臂可由柔性弹簧或板构成，并且其基座固定在上述壳体(11)的内部。
3.根据权利要求1的机械牙刷，其特征在于，上述头部(4)包括两个可变形的弹性臂(15，15′)，上述弹性臂布置在刷子轴(9，9′)的侧面，在转动过程中，上述母线将沿上述侧面做彼此分离的运动，每个上述弹性臂的最端部都带有一个上述支撑件(10)。
4.根据权利要求1-3中任何一项权利要求的机械牙刷，其特征在于，支撑着上述刷子(5，5′)的轴(9，9′)最端部的上述轴承(16)具有中空的球形凹座形式，它通过球铰方式与凸球形的上述端部连接，这种连接方式便于从上述轴承(16)中卸下上述端部。
5.根据权利要求1-4中任何一项权利要求的机械牙刷，其特征在于，各所述刷子(5，5′)的轴在其机体端由至少另一个安装在至少一个第二支撑件(10′)上的轴承支承。
6.根据权利要求5的机械牙刷，其特征在于在所述第二支撑件(10′)和手把(1)之间，所述柔性轴(9，9′)是向上倾斜的，也就是说，向壳体(11)的后方或在弹性臂(15，15′)方向上，上述柔性轴是倾斜的，上述弹性臂在上述部分处留出了一个空间(19)，此空间至少是三面开口的。
7.根据权利要求1-6中任何一项权利要求的牙刷，其特征在于，刷子(5，5′)的刷毛的长度和直径是变化的。
8.根据权利要求1-7中任何一项权利要求的牙刷，其特征在于，头部(4)包括一个喷嘴(14)，上述喷嘴(14)使得液体能够喷射到牙齿(12)上。
9.根据权利要求1-8中任何一项权利要求的牙刷，其特征在于，使上述刷子彼此靠拢的柔性支撑件(10，10′)的恢复力是这样确定的，它应使牙刷作用在牙齿上的压力是最优的。
10.根据权利要求1-9中任何一项权利要求的牙刷，其特征在于，柔性轴(9，9′)通过相应的端部件截止在手把的端部处，其中，上述端部件与轴套(17，17′)相连，并且轴套(17，17′)至少连接着两个齿轮(7，7′)，而上述齿轮是由布置在上述手把(1)中的电动机(3)所驱动的，上述驱动是以这样一种方式连接的，上述头部(4)可以安装在上述手把(1)上，并且也可从手把(1)上拆下。
全文摘要
本发明提供了一种具有两个转动刷系统的机械牙刷，它包括一个手把形状的机体(1)和一个固定在上述手把上的头部(4)，上述头部(4)中装有两个相邻的、反向转动的圆柱形刷子(5，5′)，上述刷子的轴线彼此基本平行。根据本发明，每个刷子都是由布置在头部(4)中的柔性轴(9，9’)所驱动的，并且至少在其最端部处由相应的轴承(16)所支撑，轴承安装在支撑件(10)上，上述支撑件(10)使得两个刷子能够做彼此相对分离的运动，然后，利用恢复效应，还能保证它们彼此靠拢。
文档编号A61C17/00GK1154650SQ9419392
公开日1997年7月16日 申请日期1994年10月21日 优先权日1993年10月26日
发明者帕特里克·阿尔努, 让-克里斯多福·费勒 申请人:帕特里克·阿尔努, 让-克里斯多福·费勒, 伊丽沙白·德勒福尔热