多功能模塊化馬達安裝座緩沖器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]該發(fā)明的各方面大體涉及以馬達驅(qū)動為動力的牙刷。更特別地，發(fā)明涉及促進更大的耐用性和通過牙刷手柄傳輸至使用者的振動的控制的牙刷特征。
【背景技術(shù)】
[0002]電動牙刷一般是公知的并且包含各種各樣的設(shè)計和物理設(shè)置。許多電動牙刷具有轉(zhuǎn)動型運動。一些具有360°電樞轉(zhuǎn)動的能力，但歸因于設(shè)計，設(shè)置產(chǎn)生限于特定范圍運動的、即360°的選擇出的弧形部分的振蕩移動，以便提供更加合適的刷洗效果。這些轉(zhuǎn)動運動裝置中的一些被機械地驅(qū)動，而其他的是共振系統(tǒng)，從而牽涉到諸如刷頭結(jié)構(gòu)之類的可動質(zhì)量和被附接至手柄的彈簧。在共振系統(tǒng)中，刷頭被以相對接近系統(tǒng)的自然頻率的頻率驅(qū)動。
[0003]有大量方式來實現(xiàn)共振牙刷。共振電動牙刷可以使用具有擺動電樞的馬達，諸如共同受讓的美國專利5，189，751中描述的那些。更近的共振牙刷設(shè)計牽涉到具有通過固定節(jié)點彈簧分開的刷頭端部和電樞端部的驅(qū)動器，諸如共同受讓的美國專利7，627，922中描述的驅(qū)動器。前一類型使用了將裝置的很多振動通過牙刷外殼傳輸至使用者的電樞。后一設(shè)計試圖通過以刷頭從電樞的轉(zhuǎn)動異相轉(zhuǎn)動180°時的近共振頻率操作來減輕振動和沖擊。因此，驅(qū)動器組件基本上與外殼振動隔離。
[0004]這些設(shè)計中的每一個已發(fā)現(xiàn)最佳地通過動態(tài)參數(shù)的窄組合來清潔牙齒。最佳組合在美國專利5，378，153中被描述為刷頭頻率和運動振幅的三角區(qū)域，其中振幅由刷頭的大小和軸轉(zhuǎn)動的振幅進一步驅(qū)動。美國專利7，067，945描述了作為牙刷軸的角轉(zhuǎn)動的振幅的參數(shù)，該參數(shù)在那里在那樣的刷頭幾何形狀的情況下被陳述為大約11度。
[0005]甚至更近的是具有浮動轉(zhuǎn)子驅(qū)動系統(tǒng)的共振牙刷。該設(shè)計的示例被描述在共同受讓的美國專利7，876，003中。這樣的系統(tǒng)中的馬達可以與轉(zhuǎn)動馬達類似地設(shè)置，但被驅(qū)動成使得軸圍繞其軸線振蕩、即轉(zhuǎn)動振蕩，并且可選地沿著其軸線振蕩、即軸向振蕩。該類型設(shè)計中的“彈簧”是定子中的永久磁體組件，在不存在驅(qū)動信號時該永久磁體組件將轉(zhuǎn)子的磁極吸引回到中性磁性位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在’003專利中描述的設(shè)計的共振牙刷中出現(xiàn)幾個問題。首先，框架中通常使用塑料注射成型部件。這些框架部件是必要的，以一起保持內(nèi)部功能部件(即，電池、充電線圈、印刷電路板組件、驅(qū)動系統(tǒng)、密封件等)?，F(xiàn)有的框架包括具有獨立功能的幾個注射成型部件。共振驅(qū)動系統(tǒng)還使用了這樣的多部件框架以便用一個塑料注射成型部件來保持驅(qū)動系統(tǒng)、PCBA、電池和充電線圈。系統(tǒng)還使用附加的部件來創(chuàng)建用于將驅(qū)動軸密封到外殼以便防止水進入的密封座。這樣的設(shè)計不是專為使用共振驅(qū)動系統(tǒng)的產(chǎn)品所獨有的，而是還與其他往復(fù)或掃動運動電動牙刷以及對于面密封和徑向密封兩者都需要密封表面的其他手持個人裝置一起使用。因此，存在有通過不太貴且更有效的系統(tǒng)中的移動部件的隔離來降低振動和聲音的需要。
[0007]在浮動轉(zhuǎn)子設(shè)計中出現(xiàn)的另一問題是齒槽的問題。齒槽是轉(zhuǎn)子磁極的從一個永久磁體對齊至鄰近永久磁體的滑移。滑移可能會作為諸如沖擊或施加的機械力之類的外部應(yīng)力的結(jié)果而發(fā)生?；频慕Y(jié)果是軸以及相關(guān)聯(lián)的被驅(qū)動刷頭的在不期望的轉(zhuǎn)動位置、不期望的軸向位置或兩者上的不期望的靜止位置。
[0008]出現(xiàn)的又一問題是現(xiàn)有的框架設(shè)計太昂貴。存在有通過創(chuàng)建與框架緊密配合的模塊化部件來降低成本的需要，每個部件具有若干復(fù)雜功能。尤其期望的是，通過吸收軸向沖擊來提高裝置的耐用性的低成本部件的系統(tǒng)。軸向沖擊例如可以在當牙刷以其軸的端部掉落時經(jīng)受。對于這些特征而言第二期望的結(jié)果是較低的材料和組裝成本。
[0009]本發(fā)明提供針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷的解決方案。在發(fā)明的一個實施例中，描述電動牙刷，其包括外殼、部署在外殼內(nèi)的框架、具有振蕩輸出并部署在框架上的馬達。馬達包括具有設(shè)置成接收牙刷頭的遠端和從馬達開始在外殼內(nèi)延伸的近端的馬達軸。彈性馬達安裝座鄰近于馬達部署并且被設(shè)置成限制軸的最大位移。馬達安裝座可以包括與軸端以隔開的方式設(shè)置的緩沖器。
[0010]在發(fā)明的另一實施例中，描述了用于電動牙刷的彈性馬達安裝座。馬達安裝座包括具有中心軸線和外周的底部緩沖器、部署在底部緩沖器的一端的軸向止動表面、和遠離緩沖器外周在沿著中心軸線的方向上延伸的一個或多個安裝座臂，其中每個安裝座臂包括部署為與電動牙刷的馬達殼有壓縮力地接觸的壓縮表面。如所述的馬達安裝座使得馬達能夠被固定至框架，以吸收由馬達共振操作引起的振動，并吸收沿著牙刷的縱向軸線的軸向機械沖擊。
【附圖說明】
[0011]在附圖中:
[0012]圖1圖示出根據(jù)發(fā)明的一個實施例的包括了用于減輕沖擊和振動的系統(tǒng)的電動牙刷組件。
[0013]圖2圖示出根據(jù)發(fā)明的另一方面的電動牙刷組件的等效彈簧質(zhì)量圖。
[0014]圖3A、圖3B和圖3C圖示出根據(jù)發(fā)明的另一實施例的用于電動牙刷中的共振馬達的彈性馬達安裝座。
[0015]圖4A、圖4B和圖4C圖示出根據(jù)發(fā)明的另一實施例的用于電動牙刷的多功能充電線圈卷繞筒。
[0016]圖5圖示出根據(jù)發(fā)明的又一實施例的組裝電動牙刷的連續(xù)步驟的方法。
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1圖示出用于根據(jù)發(fā)明的一個實施例的、包括了用于減輕機械沖擊并用于阻尼振動的系統(tǒng)的電動牙刷10的組件。
[0018]電動牙刷10的大多數(shù)組成部件被包含在長形外殼20內(nèi)，長形外殼優(yōu)選地設(shè)定尺寸為舒適地適配在人手中。優(yōu)選剛性且重量輕的塑料制成，外殼20將內(nèi)部組成部件保護和密封以免受沖擊和水進入。外殼20包括在遠端處、即示出了軸遠端63的端部處的開口，和在近端處、即示出了端蓋120的端部處的開口。
[0019]設(shè)置在外殼20內(nèi)的是框架40?？蚣?0被配置成保持剩余的系統(tǒng)組成部件中的大多數(shù)，其中的每一個組成部件在下面更詳細地描述?？蚣?0也可以由重量輕的剛性或半剛性塑料構(gòu)成。
[0020]框架40部署有一個或多個框架軌道42，該框架軌道沿著其縱向軸線與沿著外殼20的內(nèi)壁的對應(yīng)槽緊密配合。軌道42允許組裝期間框架40到外殼近端內(nèi)的容易插入?？蚣?0的遠端和近端分別與外殼20遠端和近端對應(yīng)。
[0021]被嵌套在框架40遠端內(nèi)的是馬達50。馬達50優(yōu)選為具有借助于永久磁場被軸向且轉(zhuǎn)動地懸置在馬達內(nèi)的浮動軸60的共振馬達。場優(yōu)選地利用設(shè)置在馬達外殼內(nèi)的永久磁體來建立。馬達軸遠端63被設(shè)置成延伸穿過框架40和外殼20遠端，遠端63被成形為接收刷頭或其他器具。
[0022]馬達軸60被設(shè)置成還穿過馬達殼朝向框架近端延伸。軸近端61優(yōu)選地包括軸棘爪62，其功能將在下面更詳細地描述。
[0023]馬達50通過兩個組成部件(馬達安裝座70和頂部緩沖器44)被保持在框架40內(nèi)。優(yōu)選地由彈性體材料構(gòu)成的彈性馬達安裝座70被部署在馬達的近端處在馬達50與框架40之間。如將更詳細地描述的，馬達安裝座70被設(shè)置成當電動牙刷10組裝好時以距離“d”與軸近端61軸向上間隔開。馬達安裝座70提供了裝置中的對諸如以“F”示出的在軸遠端63上的力所導(dǎo)致的沖擊之類的軸向沖擊的保護。
[0024]在操作期間，馬達50將傾向于將振動傳遞至外殼20。振動可以在軸振蕩時在軸轉(zhuǎn)動方向上，或者在軸沿其軸線位移時在軸向方向上。這些振動將通過外殼被傳遞至使用者的手，除非被阻尼或被減輕。
[0025]被壓縮在馬達50的遠端與框架40的遠端之間的是頂部緩沖器44。頂部緩沖器44優(yōu)選地由適于阻尼來自馬達的振動并保護內(nèi)部組成部件免受外部沖擊的彈性的彈性體材料構(gòu)成。
[0026]安裝座70和頂部緩沖器44還一致行動以阻尼馬達與外殼之間的轉(zhuǎn)動共振振動。
[0027]在遠端被壓縮在框架40與外殼20之間的是軸密封件32。軸密封件32還基本上包圍軸60。軸密封件32的主要功能是防止沿著軸60和外殼20的遠端的水進入。然而，軸密封件32還執(zhí)行阻尼振動(包括來自馬達的共振振動)的第二功能。
[0028]圖1還示出了在外殼的近端附近被部署在框架40中的一個或多個可充電電池80。可以安裝在框架40上的控制電路板100示出在圖2和圖5中。
[0029]接近電池80設(shè)置的是多功能充電線圈卷繞筒90。卷繞筒90接收便于可充電電池80的感應(yīng)充電的導(dǎo)電繞組。卷繞筒90還具有抵著軸向沖擊起緩沖作用并提供組裝期間的容限減輕的特征，例如下面描述的圖4A至圖4C中示出的橋彈簧98。通過卷繞筒90施加的力在圖1中大體示出為“F1”。卷繞筒90還被構(gòu)造成將框