CN1174700C - 具有可控头部运动的牙刷及定位牙刷头部的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种牙刷(12)，它具有一个由互锁的对立S形弯曲部分构成的手柄(18)，其中第一部分(26)是相对刚性的而第二部分(28)是相对可弹性挠曲的，该相对S形弯曲部分形成一个总体拉长的8字图形，而且在8字图形的每个区段内具有一个横向孔洞(30，32)，因此在刷牙期间用户能控制相对刚性和可弹性挠曲部分，以便定位牙刷的硬毛支承面(13)，使之与牙列的弧形轮廓一致。

Description

具有可控头部运动的牙刷及定位牙刷头部的方法

                      技术领域

本发明涉及牙刷，特别是涉及具有可控头部运动的牙刷及定位牙刷头部的方法。

                      背景技术

传统牙刷包括多个一样的硬毛簇，每簇具有一个第一端和一个第二端，第一端被保持捕获在牙刷头部内并固定于后者，而第二端是自由端并用于刷牙。不同簇的自由端构成一个包络面，该包络面在接触到被刷表面时能借助于硬毛弯曲而稍微变形，但不能充分地配合一个具有复杂形状的表面。这样一个复杂表面在口中出现，在此处牙齿总体地在上、下颚内处于“C”形弯曲状态，因此每排牙齿具有凸出的外部弯曲和凹入的内部弯曲。

在刷牙过程中，用户使硬毛适合牙齿的愿望通过有力地操作牙刷使硬毛适当变形成牙列的弧形轮廓而表达出来。这种紧靠牙齿的有力操作只是导致齿面和牙床的过度磨损，而牙刷没有与牙齿适当地相符以便提供所需的清洁。

在含有硬毛的牙刷头部和手柄之间具有一个可挠曲颈部以便使刷毛符合齿系轮廓的牙刷在先前技术中已被披露。这种可挠曲颈部牙刷的实例包括在美国专利759,490和4,520,526中披露的多种牙刷。美国专利759,490借助于在刚性牙刷头部和手柄之间放置可挠曲弹性材料来创建颈部挠性，该可挠曲弹性材料可用第二种此类型材料来增强。而美国专利4,520,526借助于下述替代方法来创建颈部挠性：或者是从牙刷颈部的顶和底部取走一部分材料，或者是在颈部中具有一个从一侧伸到另一侧的椭圆形孔洞。这种可挠曲弹性牙刷颈部允许硬毛头部在用户施加过度力量时相对手柄弯曲，借此减少损伤牙齿和牙床的危险。然而，这种屈曲方法不允许用户具有下述能力：控制牙刷头部轮廓成正在清刷的口部表面特殊半圆形，以避免在第一实例中施加过度力量的需要。

美国专利4,333,199披露一种牙刷，它的头部可绕枢轴转动地安装在一个位于凹进手柄上方的螺旋弹簧上，以致于当头部被运用到牙齿上时适于转动和倾斜。然而在这种挠曲动作会允许牙刷头部大致跟随正被清刷的口部表面半圆的同时，它并没有提供由用户直接控制的牙刷头部运动、倾斜和旋转动作。

PCT国际申请WO 89/10076披露一种牙刷，它具有改变牙刷头部和手柄之间角度以便定位牙刷头部使之与牙列弧形部分平行的能力。WO 89/10076披露一种牙刷，它具有可绕枢轴转动地连接到头部的手柄，在此处手柄由一对隔开的刚性上、下侧部构成，这些侧部可绕枢轴转动地连接在一起相互可纵向移动的。作为替代，隔开的刚性上、下侧部可借助一个弹性隔层连接，这也允许它们相互可纵向移动。使用这样一种由牙刷刚性侧部的纵向移动控制的可绕枢轴转动地连接的手柄和头部来精确地控制牙刷头部位置充其量是困难的。这种精确控制缺乏是由于下述事实：可绕枢轴转动的连接缺乏刚性或阻力，会有使牙刷头部过度运动的趋势；而替代使用一个弹性层会限制头部与弹性程度成正比地运动。

因此，在牙刷技术中存在这样一种需求：用户能更加精确地控制牙刷头部的位置，以便将头部定位成与牙列弧形轮廓相符的状态。

                      发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有使用者可控制头部的牙刷和定位牙刷头部的方法。

根据本发明的一种具有使用者可控制头部的牙刷，它包括：一个细长手柄，它具有一根纵向轴线、一个上侧面和一个下侧面；所述手柄由一个第一相对刚性并且总体呈S形弯曲的主干部分以及一个对立的第二可弹性挠曲并且总体呈S形弯曲的部分组成；所述第一总体S形弯曲部分的一端伸入一个基部而另一端伸入一个颈部，所述颈部装备着一个展平头部，所述头部具有一个包含许多从此处伸出的硬毛簇的上面；其特征为，所述对立的S形弯曲部分确定一个具有一个或多个上孔和一个或多个下孔的拉长8字图形。

根据本发明的一种定位牙刷头部的方法，它包括：模塑一把如上所述的牙刷；通过对在所述上孔周围的所述第一相对刚性的S形弯曲部分施加压力，并同时压紧在那里与其对立的所述第二相对可弹性挠曲的S形弯曲部分来定位所述牙刷头部。

根据本发明的一种定位牙刷头部的方法，它包括：模塑一把如上所述的牙刷；通过对在所述上孔周围的所述第一相对刚性的S形弯曲部分施加压力，压紧在所述下孔周围的所述对立的第一相对刚性S形弯曲部分来定位所述牙刷头部。

                      附图说明

图1是一张纵向透视图，它显示本发明牙刷的第一实施例，该牙刷具有一个任意弯曲的硬毛式样，一个围绕着手柄并延伸到颈部基面的足够透明以致于可看见S形弯曲相对刚性的主干的弹性体，以及一个加宽的基部。

图1A是图1牙刷的透视图，其中加上一个垂直面和一个水平面；所述垂直面与牙刷面垂直并通过纵向轴线A-A。

图2是剖切的侧视平面图，显示带有典型平硬毛式样和加宽基部的本发明第二实施例。

图3是剖切的侧视平面图，显示带有典型平硬毛式样和加宽基部的本发明第三实施例。

图4是剖切的侧视平面图，显示带有典型平硬毛式样和加宽基部的本发明第四实施例。

图5是带有任意硬毛式样的图1牙刷的透视图，它从加宽基部开始显示并延伸到头部。

图6是剖切的侧视平面图，显示带有典型平硬毛式样和加宽基部的本发明第五实施例。

图7是剖切的侧视平面图，显示带有典型平硬毛式样和加宽基部的本发明第六实施例。

图8是剖切的侧视平面图，显示带有典型平硬毛式样和加宽基部的本发明第七实施例。

图9是剖切的侧视平面图，显示带有典型平硬毛式样和加宽基部的本发明第八实施例。

图10是剖切的侧视平面图，显示带有典型平硬毛式样和典型窄牙刷基部的本发明第九实施例。

                    具体实施方式

现在参见附图，在几张附图中相同的参考编号适用于同样或类似的构件，特别参见图1，在其中显示一把牙刷12。图1是围绕着纵向轴线A-A并具有一个上侧面13和一个相对下侧面15的一把本发明牙刷的透视图，其中牙刷具有一个与颈部16做成整体并从后者伸出的头部14，该颈部又与手柄18做成整体并从后者伸出，而该手柄又与基部24做成整体并从后者伸出。头部14的上侧面13上具有一个面20，从该面上伸出多排与纵向轴线A-A垂直的硬毛簇22。

根据本发明，头部14能在图1A中标记为V的垂直面内相对于手柄18挠曲，但在图1A中标记为H的水平面内相对于手柄而言基本上是刚性的。这种挠曲性起因于下列事实：手柄18呈多部分状，也就是说做成由至少两种弹性模量明显不同的材料组成的多个部分状态；一个部分由相对刚性的塑料制成，而另一个部分由可弹性挠曲的弹性体制成。相对刚性的塑料部分包括一个总体呈S形弯曲的纵向主干26，它从牙刷颈部延伸到加宽基部24。而可弹性挠曲的弹性体部分28也呈总体S形弯曲形状，并与总体呈S形弯曲的纵向主干26成对立关系，以致于总体呈S形弯曲的刚性纵向主干的开口被总体呈S形弯曲的可弹性挠曲弹性体部分28闭合。同时，S形弯曲的刚性纵向主干26和对立的总体呈S形弯曲的可弹性挠曲弹体部分28形成一个总体为细长的8字图形。形成8字总体图形的互锁S形弯曲确定两个孔洞，即一个更加邻近颈部16的上孔30和一个更加邻近基部24的下孔32；两孔的横截面积最好大致相等。

孔洞30和32具有足够的横截面积，以致于在使用者给围绕上孔30的相对刚性主干部分26施加的力大于给对立的围绕上孔30的相对可弹性挠曲部分28或者给对立的围绕下孔32的相对刚性主干部分施加的力时，连接的硬毛支承头部14沿着牙刷上侧面13的方向偏离一个位置。在这种控制中由用户引发的力在图1中用与纵向轴线A-A成一锐角的相对箭头加以描述。因此，用户能以一个适当的角度给围绕上孔30的相对可弹性挠曲部分28施加大于给围绕上孔30的相应的相对刚性主干26施加的力，以致于硬毛支承头部14会沿相反方向偏离到一个位置，即离开牙刷的上侧面13。

形成手柄的互锁S形弯曲部分在图1中被显示为在纵向轴线A-A周围基本相等地隔开；然而，在本发明的一些替代实施例中，互锁的S形弯曲部分可以更加靠近纵向轴线A-A的前方，如图2，或者更加靠近纵向轴线的后方，如图3。还有，在图1中孔洞30和32通常为具有一根对于一根较长纵向轴线而言相对短小的横向轴线的椭圆，其较长纵向轴线可以是与牙刷纵向轴线A-A对齐或者与后者成一锐角；同时，这些孔洞也能是较圆的，并具有相对于它们的纵向轴线长度而言大得多的横向轴线长度，如同图2中所示。作为替代，孔洞30和32可呈新月形，如图8所示。

根据本发明，头部14、颈部16、S形弯曲的主干26以及基部24被成形为一个整体工件，其材质为一种相对刚性的聚丙烯或一种具有类似的相对刚性结构的其他塑料，例如聚酰胺即尼龙；或者一种聚脂或一种共聚脂，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；或者一种酸改性的聚对苯二甲酸亚环己基二亚甲醋(PCTA)；或者一种纤维素塑料；或者苯乙烯丙烯腈(SAN)或丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)。聚丙烯或其它刚性塑料宁可具有从40至110的肖氏A硬度范围，从60至110更好，而且最好是从80至100。适用的聚丙烯可由75603得克萨斯朗维尤的洪兹曼公司(Huntsman Corporation，Longview，Texas，75603)提供，其商业名称为洪兹曼聚丙烯P4G3Z-039。

相对可弹性挠曲的弹性体S形弯曲部分28可用各种材料，尤其是热塑性弹性体(TPE)成形。可接受的相对可弹性挠曲的S形弯曲弹性体部分28用的TPE材料包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)类型的苯乙烯嵌段共聚物，例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯和相关共聚物，以及热塑性聚氨脂(TPU)或者一种由聚丙烯和EPDM(乙烯丙烯二烯三元共聚物)的混合物组成的热塑性硬质橡胶(TPV)，所述TPV可被提供为在美国专利5,393,796内描述的Santoprene(牌号)或Vyran(牌号)，另一种TPV由一种聚丙烯和天然橡胶的混合物组成，Santoprene和Vyran两者均是由44311俄亥俄州阿克隆城的先进弹性体系统LP(Advanced Elastomer Systems LP，Adron，Ohio 44311)销售的弹性体。另外，最佳的TPE是由60013依利诺斯州卡里城的GLS公司(GLS Corp.，Cary，Illinois 60013)销售的Dynaflex G6713(牌号)。这些和其他适用的弹性体典型地具有从大约1至94的肖氏A硬度，大约15至60更好，最好是大约15至40。

可弹性挠曲的弹性体材料能被成形盖住手柄18周围，弹性体再注塑区域如同断面图图4中所示。在图4中可弹性挠曲的弹性体S形弯曲部分被显示为区域38和40，它们由显示的总体细长并S形弯曲的相对刚性主干26的横截面分开。相对刚性的主干部分26和相对可挠曲的弹性体S形部分即区域38和40的挠性程度均能借助于改变其厚度，来进一步加以控制，即提供或多或少的挠性。

如果对于相对刚性的牙刷构成要素，即牙刷头部14、颈部16、相对刚性并且总体呈S形弯曲的主干部分26以及基部24而言需要一个基本透明的外形，可以采用聚脂，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或一种共聚酯，例如PCTA聚脂或SAN，或者一种纤维素塑料，例如醋酸丙酸纤维素(CAP)。如果对于牙刷的相对可挠曲的弹性体构成要素，即相对可挠曲的S形弯曲弹性体部分28而言需要一种基本透明的外形，某些TPE，或TPUS，或者乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)材料能被使用。一种最佳的基本透明的TPE可由02861朗特岛帕丘凯特的太克诺阿历克斯公司(Teknor Apex Company，Pawtucket，Rhode Island 02861)提供，其出售商业标号为96-E0807A-03NT WAT CLR。

本发明的一些替代实施例能包含在总体呈8字图形的成形手柄18的上、下区段之中，不仅是前面讨论过的两个孔洞，而且在每个区段内有一个单独孔洞或者一组多个孔洞，即三、四、五或六个孔洞。在手柄18内具有单个或这种一组孔洞两种情况下，相对刚性的主干均形成或者单孔洞或者成组孔洞的第一侧，而一个相对弹性可挠曲的弹性体形成或者单孔或者成组孔洞的第二侧。孔洞可以是总体呈新月形的、总体呈椭圆的或者总体呈圆形的，而且它们的纵向轴线通常与牙刷纵向轴线A-A对准或与后者成一锐角。这种集合性的孔洞可全部基本位于牙刷纵向轴线的周围，或者说在其两侧。这些替代实施例的说明性描述被显示在图6、7和9中。

由于本发明实施例含有采用全体双组分结构的变宽基部，显著地增加典型牙刷的重量，因此为了使附加重量最小化，基部可以是中空的。如图5所示，这样一种中空基部可由一种内部注塑成型的相对刚性聚丙烯壳34制成，该壳被包括可弹性挠曲的弹性体材料的可弹性挠曲弹性材料36围绕着。作为替代，如图10所示，本发明可包含一种典型的窄牙刷基部，从而减少增加的重量。

本发明的多部分组合牙刷可用传统的注塑技术模塑，该工艺在本项技术中是众所周知的。例如，根据本发明，可弹性挠曲的弹性体材料部分可借助于在注塑框架或者说骨架的第一注塑步骤之后的第二注塑步骤在手柄18周围再注塑，所述框架由嵌入硬毛的头部14、颈部16、相对刚性的手柄主干部26以及基部24组成。在这个第二注塑步骤中该框架被放置在第二模具中，将可弹性挠曲的弹性体材料围绕其手柄18，更具体地说是围绕从基部24延伸到颈部16基面的相对刚性主干部分26注射到该模具之中。

使用一种两组分模具可使本发明牙刷的两步骤注塑变得容易。该两组分模具可由多个承制厂商提供，包括比利时衣泽根的马兴斯波切利N.V.(Machines Boucherie N.V.，Izegem，Belgium)、德国托特脑的安东扎霍朗斯基股份有限公司(Anton Zahoransky Gmbh&Company，Todtnau，Germany)或者德国巴赫林根的布朗福曼堡股份有限公司(Braun Formenbau GmbH，Bahlingch，Germany)，该模具能安装在用来实现所述两步骤注塑工艺的典型注塑机中，这种机器包括可由奥地利希维本的英格尔弗特雷斯格塞尔哈夫特股份有限公司(EngelVertriebsgesellschaft GmbH，Schwevtberg，Austria)或瑞士那非尔斯的纳斯塔尔马兴公司(Netstal-Maschnen AG，Nafels，Switzerland)提供的。

牙刷硬毛既可用典型的定长短纤维工艺也可用如美国专利4,365,313；4,637,660；4,954,305；5,045,267；5,609,890；5,390,984；5,533,791和5,823,633中披露的更现代化的非定长短纤维工艺嵌入牙刷面20。这种非定长短纤维工艺包括多个工序，其中硬毛簇22通过同时加热硬毛簇22和牙刷头部14使其熔化在牙刷头部之中，然后在一个融合工序中把它们压在一起；或者是将硬毛簇22的端部在引入牙刷材料之前预先放置在注塑模具内，然后将该牙刷材料注塑在硬毛簇22的端部周围，从而将硬毛簇锁定在牙刷头部14内的应有位置。

Claims (20)

1.一种具有使用者可控制头部的牙刷，它包括：

一个细长手柄，它具有一根纵向轴线、一个上侧面和一个下侧面；所述手柄由一个第一相对刚性并且总体呈S形弯曲的主干部分以及一个对立的第二可弹性挠曲并且总体呈S形弯曲的部分组成；所述第一总体S形弯曲部分的一端伸入一个基部而另一端伸入一个颈部，所述颈部装备着一个展平头部，所述头部具有一个包含许多从此处伸出的硬毛簇的上面；其特征为，所述对立的S形弯曲部分确定一个具有一个或多个上孔和一个或多个下孔的拉长8字图形。

2.根据权利要求1的牙刷，其特征为，所述上孔和下孔的横截面积大致相等。

3.根据权利要求1的牙刷，其特征为，所述上孔和下孔大致呈椭圆形。

4.根据权利要求1的牙刷，其特征为，所述上孔和下孔大致呈圆形。

5.根据权利要求1的牙刷，其特征为，所述上孔和下孔大致呈新月形。

6.根据权利要求1的牙刷，其特征为，所述S形弯曲主干具有从40至110范围的肖氏A硬度。

7.根据权利要求1的牙刷，其特征为，所述相对可弹性挠曲的S形弯曲弹性体部分具有从大约1至94范围的肖氏A硬度。

8.根据权利要求1的牙刷，其特征为，所述对立的S形弯曲部分确定一个具有一个上区段和一个下区段的拉长8字图形，一个所述区段含有一个单孔洞而另一个所述区段含有多个孔洞。

9.根据权利要求8的牙刷，其特征为，所述孔洞呈椭圆形，其较长轴线与所述牙刷纵向轴线大致对准。

10.根据权利要求8的牙刷，其特征为，所述孔洞呈椭圆形，其较长轴线与所述牙刷纵向轴线成一锐角。

11.根据权利要求8的牙刷，其特征为，所述孔洞大致呈圆形。

12.根据权利要求8的牙刷，其特征为，所述相对刚性的主干部分具有从40至110范围的肖氏A硬度。

13.根据权利要求8的牙刷，其特征为，所述相对可弹性挠曲的弹性体部分具有从大约1至94范围的肖氏A硬度。

14.根据权利要求1的牙刷，其特征为，所述对立的S形弯曲部分确定一个具有一个上区段和一个下区段的拉长8字图形，每个所述区段具有多个孔洞。

15.根据权利要求14的牙刷，其特征为，所述孔洞呈椭圆形，其较长轴线与所述牙刷纵向轴线大致对准。

16.根据权利要求14的牙刷，其特征为，所述孔洞呈椭圆形，其较长轴线与所述牙刷纵向轴线成一锐角。

17.根据权利要求14的牙刷，其特征为，所述相对刚性的主干部分具有从40至110范围的肖氏A硬度。

18.根据权利要求14的牙刷，其特征为，所述相对可弹性挠曲的弹性体部分具有从大约1至94范围的肖氏A硬度。

19.一种定位牙刷头部的方法，它包括：

模塑一把如权利要求1所述的牙刷；通过对在所述上孔周围的所述第一相对刚性的S形弯曲部分施加压力，并同时压紧在那里与其对立的所述第二相对可弹性挠曲的S形弯曲部分来定位所述牙刷头部。

20.一种定位牙刷头部的方法，它包括：

模塑一把如权利要求1所述的牙刷；通过对在所述上孔周围的所述第一相对刚性的S形弯曲部分施加压力，压紧在所述下孔周围的所述对立的第一相对刚性S形弯曲部分来定位所述牙刷头部。

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