專利名稱：用于電動(dòng)牙刷的機(jī)械驅(qū)動(dòng)的共振傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電動(dòng)牙刷并且更具體地涉及ー種用于電動(dòng)牙刷的傳動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在用于電動(dòng)牙刷的傳動(dòng)系統(tǒng)的ー種形式中，正弦信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)彈簧組件，該彈簧組件繼而在所期望的振蕩運(yùn)動(dòng)中驅(qū)動(dòng)牙刷的部分。然而，為了產(chǎn)生所需正弦信號(hào)以創(chuàng)建用于驅(qū)動(dòng)彈簧系統(tǒng)的磁場(chǎng)而必需的定子是定制的，并且與這樣的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需要的電子器件組合明顯增加這樣的電動(dòng)牙刷的總開支。取而代之，為了簡(jiǎn)化并且為了減少總開支而已經(jīng)在電動(dòng)牙刷傳動(dòng)系統(tǒng)中使用DC電動(dòng)機(jī)。為了產(chǎn)生振蕩刷頭動(dòng)作(該動(dòng)作一般對(duì)于刷牙而言最有效)，曲柄臂和連桿已經(jīng)與DC電動(dòng)機(jī)一起用來(lái)生成所需振蕩刷頭運(yùn)動(dòng)和幅度。然而，隨著刷頭運(yùn)動(dòng)的頻率增加至有效值，針對(duì)與曲柄和連桿機(jī)構(gòu)一起操作的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩要求増加。

發(fā)明內(nèi)容
因此希望具有如下傳動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)為了簡(jiǎn)化和經(jīng)濟(jì)而使用DC電動(dòng)機(jī)，但是沒(méi)有用于產(chǎn)生所期望的刷頭運(yùn)動(dòng)的直接曲柄和連桿組件的缺點(diǎn)。因而，電動(dòng)牙刷包括驅(qū)動(dòng)組件，包括電池和DC電動(dòng)機(jī)，DC電動(dòng)機(jī)具有從DC電動(dòng)機(jī)延伸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)軸具有旋轉(zhuǎn)地裝配于支撐構(gòu)件中的自由端，驅(qū)動(dòng)軸具有接近驅(qū)動(dòng)軸的自由端定位的偏心部分；彈簧組件，從偏心部分延伸，彈簧組件包括隨著偏心部分旋轉(zhuǎn)而在兩個(gè)狀態(tài)之間交替的彈簧構(gòu)件；刷頭軸構(gòu)件，其中刷頭軸構(gòu)件具有固定到刷頭軸構(gòu)件并且背離刷頭軸構(gòu)件延伸的軛狀物構(gòu)件，軛狀物構(gòu)件也固定到彈簧構(gòu)件，其中在操作中隨著驅(qū)動(dòng)軸的偏心部分旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生刷頭軸的振蕩動(dòng)作，而彈簧構(gòu)件在它的兩個(gè)狀態(tài)之間交替；以及刷頭組件，具有裝配于刷頭軸上用于清潔用戶的牙齒的刷毛。


圖I是具有本文公開的傳動(dòng)系統(tǒng)的牙刷的分解圖。圖2是牙刷的另一分解圖。圖3是示出了處于壓縮的傳動(dòng)系統(tǒng)的彈簧組件部分的橫截面圖。圖4是示出了處于延伸的彈簧組件部分的橫截面圖。圖5是示出了圖I-圖4的牙刷的部分的側(cè)正視圖。圖6是示出了圖I-圖5的實(shí)施例的可替換實(shí)施例的側(cè)正視圖。圖7是圖I-圖6的彈簧布置的一個(gè)可替換實(shí)施例的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)DI和圖2，在10示出了電動(dòng)牙刷。牙刷10包括DC電動(dòng)機(jī)14定位于其中的常規(guī)柄部12。在所示實(shí)施例中，DC電動(dòng)機(jī)為高速(5K-20K rpm或者近似80-320轉(zhuǎn)每秒)和低轉(zhuǎn)矩(0.2毫牛頓-米到1.5毫牛頓-米)的，但是這些值可以變化。包括偏心部分18的電動(dòng)機(jī)(驅(qū)動(dòng))軸16從DC電動(dòng)機(jī)14延伸。所示實(shí)施例中的偏心部分沿著軸16位于近似8mm處，近似18mm長(zhǎng)并且具有0. 5mm的偏心距。塑料套管20裝配于偏心部分18上。電動(dòng)機(jī)軸16經(jīng)過(guò)支撐板22中的開ロ延伸并且由支撐板22支撐，該支撐板與DC電動(dòng)機(jī)14鄰近并且固定到牙刷的柄部12，使得它不移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)軸16的遠(yuǎn)端裝配于其中的第ニ支撐板24在背離電動(dòng)機(jī)14的方向上背離支撐板22。相隔(standoff)構(gòu)件26和28定位于兩個(gè)支撐板22與24之間。支撐板22和24以及相隔構(gòu)件26和28由螺桿30-30連接在一起，而兩個(gè)間隔螺桿用于每個(gè)相隔構(gòu)件。如圖3和圖4中最清楚地所示，相隔構(gòu)件26和28與支撐板的相對(duì)側(cè)相鄰定位，一個(gè)相隔構(gòu)件朝著一個(gè)相鄰正交側(cè)定位并且另一相隔構(gòu)件朝著另ー相鄰正交側(cè)定位。然而，該具體布置可以變化。在所示實(shí)施例中，支撐板22和24以及相隔構(gòu)件26和28由硬塑料制成。塑料套管20耦合到電動(dòng)機(jī)軸的偏心部分18，使得套管20隨著電動(dòng)機(jī)軸的動(dòng)作而旋轉(zhuǎn)。刷頭軸32也在支撐板22和24之間延伸并且可在其中旋轉(zhuǎn)。軛狀物構(gòu)件36固定地 附著到在支撐板22與24之間的刷頭軸32并且沿著刷頭軸32與套管20縱向?qū)R定位。彈簧構(gòu)件38固定到套管20的自由端35與軛狀物構(gòu)件36的自由端37，并且在其之間。彈簧構(gòu)件38在所示實(shí)施例中為壓縮彈簧，該彈簧在圖3中所示ー個(gè)位置壓縮而在圖4中所示另一位置釋放(延伸)，這隨著電動(dòng)機(jī)軸16旋轉(zhuǎn)而交替出現(xiàn)。套管20隨著電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)而交替壓縮和釋放彈簧38。彈簧38具有10-30牛頓/mm的彈簧剛度，優(yōu)選地大約18. 8牛頓/mm。在圖I和圖2所示的實(shí)施例中，以兩個(gè)部分示出了刷頭軸32 :近側(cè)部分在兩個(gè)支撐板22和24之間延伸并且由它們支撐，而刷頭38可移開地連接到其上的遠(yuǎn)側(cè)部分背離支撐板24延伸。ー組刷毛42在刷頭組件40的遠(yuǎn)端。在操作中，彈簧38充當(dāng)在電動(dòng)機(jī)軸16的偏心部分18與刷頭軸32之間的鏈接。當(dāng)在正確頻率操作時(shí)，激勵(lì)的彈簧操作以產(chǎn)生刷頭軸32的掃描交替運(yùn)動(dòng)。在所示實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)角度在6° -18°之間，而頻率在150-300HZ之間。彈簧38對(duì)軛狀物36的動(dòng)作產(chǎn)生掃描動(dòng)作。在彈簧/軛狀物連接與刷頭軸的軸線之間的距離稱為力矩臂。在所示實(shí)施例中的カ矩臂優(yōu)選為7. 5mm長(zhǎng),但是可以在2mm與15mm之間變化。所示傳動(dòng)系統(tǒng)在操作中使用彈簧構(gòu)件38的機(jī)械激勵(lì)以產(chǎn)生彈簧構(gòu)件和刷頭在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的共振頻率附近或者在該共振頻率的共振響應(yīng)。塑料套管20借助旋轉(zhuǎn)偏心軸而生成的力激勵(lì)彈簧38。在彈簧38的遠(yuǎn)端，向力矩臂施加的力向刷頭軸提供所需轉(zhuǎn)矩以產(chǎn)生刷頭組件40和刷毛42的掃描運(yùn)動(dòng)。根據(jù)向DC電動(dòng)機(jī)14供應(yīng)的電壓、彈簧構(gòu)件38的硬度和整個(gè)系統(tǒng)的慣性，可以控制彈簧的所期望的共振模式?？梢酝ㄟ^(guò)變化驅(qū)動(dòng)軸的偏心部分18的偏心距、操作頻率和力矩臂的長(zhǎng)度來(lái)控制刷毛運(yùn)動(dòng)的幅度。幅度也受振蕩部件(包括刷頭軸和刷頭組件)的慣性カ矩影響。在圖ト圖5的布置中，彈簧構(gòu)件38服務(wù)于兩個(gè)目的⑴它將塑料套管20的運(yùn)動(dòng)約束成對(duì)于刷牙而言有效的掃描交替運(yùn)動(dòng)(而不是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))，并且(2)它有助于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的總共振頻率。根據(jù)壓縮彈簧的硬度和系統(tǒng)慣性，可以調(diào)整振蕩系統(tǒng)用于掃描運(yùn)動(dòng)的共振頻率。圖6示出了一個(gè)可替換實(shí)施例，在該實(shí)施例中牙刷電動(dòng)機(jī)50電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)第一齒輪52，該第一齒輪進(jìn)而驅(qū)動(dòng)配對(duì)齒輪54，偏心軸56裝配到配對(duì)齒輪54，塑料套管58定位于偏心軸56上。利用該傳動(dòng)系統(tǒng)布置，有可能提供更低成本的牙刷，主要因?yàn)辇X輪布置的速度倍增效應(yīng)允許使用更低速度并且因此更低成本的電動(dòng)機(jī)。它也可以用來(lái)變化刷頭運(yùn)動(dòng)的頻率。圖6的實(shí)施例與上文描述的其他實(shí)施例一樣適合在可能需要不同操作頻率的其他個(gè)人護(hù)理電器(例如電動(dòng)剃須刀)中使用。圖7示出了用于圖I-圖6的實(shí)施例的ー個(gè)可替換彈簧實(shí)施例，該實(shí)施例在別的方面相似的傳動(dòng)系統(tǒng)布置中包括兩個(gè)彈簧60和62。彈簧具有預(yù)載使得兩個(gè)彈簧在所有時(shí)間保持于某壓縮狀態(tài)，而不是在壓縮與延伸之間交替。該布置造成電器的疲勞減少和噪聲減少。因此，已經(jīng)公開ー種用于電動(dòng)牙刷的傳動(dòng)系統(tǒng)，該傳動(dòng)系統(tǒng)使用對(duì)彈簧組件操作的機(jī)械驅(qū)動(dòng)布置，其中驅(qū)動(dòng)軸的偏心部分用來(lái)激勵(lì)彈簧構(gòu)件并且產(chǎn)生刷頭的所需共振掃描運(yùn)動(dòng)。 雖然已經(jīng)出于示例的目的而公開本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解可以在實(shí)施例中并入各種改變、修改和替換而未脫離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)牙刷,包括 驅(qū)動(dòng)組件，包括電池和DC電動(dòng)機(jī)(14),所述DC電動(dòng)機(jī)具有從所述DC電動(dòng)機(jī)延伸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸(16),所述驅(qū)動(dòng)軸具有旋轉(zhuǎn)地裝配于支撐構(gòu)件(24)中的自由端,所述驅(qū)動(dòng)軸具有接近所述驅(qū)動(dòng)軸的自由端定位的偏心部分(18)； 彈簧組件，從所述偏心部分延伸，所述彈簧組件包括隨著所述偏心部分旋轉(zhuǎn)而在兩個(gè)狀態(tài)之間交替的彈簧構(gòu)件(38)； 刷頭軸構(gòu)件(32)，其中所述刷頭軸構(gòu)件具有固定到所述刷頭軸構(gòu)件并且背離所述刷頭軸構(gòu)件延伸的軛狀物構(gòu)件(36)，所述軛狀物構(gòu)件也固定到所述彈簧構(gòu)件，其中在操作中，隨著所述驅(qū)動(dòng)軸的所述偏心部分旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生所述刷頭軸的振蕩動(dòng)作，而所述彈簧構(gòu)件在它的兩個(gè)狀態(tài)之間交替；以及 刷頭組件(40)，具有裝配于所述刷頭軸上用于清潔用戶的牙齒的刷毛(42)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述彈簧構(gòu)件包括在操作中在壓縮與延伸之間交替移動(dòng)的單個(gè)彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述彈簧組件包括定位于所述偏心部分上的塑料套管構(gòu)件(20)，所述塑料套管構(gòu)件具有這樣的配置使得隨著所述電動(dòng)機(jī)的所述驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，所述彈簧構(gòu)件在所述兩個(gè)狀態(tài)之間移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述DC電動(dòng)機(jī)具有在范圍5，000-20，OOOrmp內(nèi)的速度和在范圍0. 2-1. 5mNm內(nèi)的轉(zhuǎn)矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述彈簧具有在10牛頓/毫米到30牛頓/毫米的范圍中的彈簧剛度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中存在在所述彈簧與所述軛狀物構(gòu)件的接觸與所述刷頭軸線之間的カ矩臂，所述カ矩臂具有在范圍2-15_中的長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述彈簧構(gòu)件包括兩個(gè)彈簧構(gòu)件部分(60，62)，所述兩個(gè)彈簧構(gòu)件部分被連接成使得兩個(gè)彈簧構(gòu)件部分總是處于壓縮。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述驅(qū)動(dòng)軸包括在所述偏心部分之前的齒輪組件(52，54)，其中改變所述齒輪組件產(chǎn)生所述牙刷的操作頻率改變和/或所述驅(qū)動(dòng)軸的速度改變。
全文摘要
電動(dòng)牙刷包括驅(qū)動(dòng)組件，該驅(qū)動(dòng)組件又包括DC電動(dòng)機(jī)(14)和電池。DC電動(dòng)機(jī)具有在其自由端受支撐的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸(16)。驅(qū)動(dòng)軸具有偏心部分(18)。塑料套管(20)裝配于偏心部分上，該套管具有與彈簧構(gòu)件(38)的一端對(duì)接的延伸部分。彈簧構(gòu)件的另一端固定到軛狀物(36)，該軛狀物固定到刷頭軸(32)。驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致塑料套管的延伸部分在壓縮狀態(tài)與延伸狀態(tài)之間移動(dòng)彈簧。DC電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作激勵(lì)彈簧以產(chǎn)生刷頭軸和裝配于其上的刷頭組件(40)的振蕩動(dòng)作。
文檔編號(hào)A61C17/34GK102665603SQ201080058987
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者T·G·科洛斯特, W·F·本寧, Y-W·常 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司