專利名稱：用于個人護(hù)理用具的擺式驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一 般涉及用于諸如電動牙刷的個人護(hù)理用具的驅(qū)動系統(tǒng) (致動器)，更具體而言，本發(fā)明涉及利用磁性作用產(chǎn)生工作部件安裝軸在X-Y平面上的運(yùn)動的驅(qū)動系統(tǒng)。
技術(shù)背景在諸如電動牙刷、剃須刀、修剪器和類似裝置的個人護(hù)理用具 中，具有使工作部件作預(yù)期運(yùn)動的可靠的驅(qū)動(致動)系統(tǒng)是重要 的。相對于這種致動系統(tǒng)，諸如費用、易組裝性和安全性等其它方 面也是重要的。許多不同類型的驅(qū)動/致動系統(tǒng)是公知的，包括AC和DC小型電 機(jī)、各種磁體以及電磁裝置。然而，大多數(shù)致動系統(tǒng)被設(shè)計成產(chǎn)生 單一、特定類型或模式的工作部件的運(yùn)動，通常為諸如旋轉(zhuǎn)或局部 旋轉(zhuǎn)的切向運(yùn)動或者諸如進(jìn)出式振動的軸向運(yùn)動。但是，在一些情 況下，希望致動系統(tǒng)能夠產(chǎn)生多于一種形式的工作部件的運(yùn)動。在 另外一些情況下，希望致動系統(tǒng)產(chǎn)生較為復(fù)雜的工作部件的運(yùn)動， 包括同時使用兩種分離的運(yùn)動模式來產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動，例如8字型 或相似模式。需要可編程能力，以便能夠易于改變用具的工作部件 的運(yùn)動，以適應(yīng)特殊用途。發(fā)明內(nèi)容因此， 一種致動器，包括用于具有外殼的個人護(hù)理用具的致動機(jī) 構(gòu)，包括卡箍組件，其具有兩個或多個間隔開的外線圈支腳和一 個中間工作部件支腳；銜鐵，其定位在卡箍組件的支腳部分的自由端附近；彈簧組件，其將銜鐵連接至個人護(hù)理用具的外殼；輸出驅(qū)動軸，其從銜鐵構(gòu)件處延伸，該銜鐵構(gòu)件適于在其自由端處容納工 作部件安裝軸和/或工作部件；至少一個線圏，其纏繞在卡箍組件的
兩個外線圏支腳上；用于致動器機(jī)構(gòu)的電源；以及可編程控制系統(tǒng)， 其用于以可選擇的方式將電力施加到線圏上，以使銜鐵和輸出驅(qū)動 軸在至少兩個方向上運(yùn)動。


圖1示出了包括本發(fā)明驅(qū)動系統(tǒng)的牙刷；
圖2是致動器的一種實施方式的縱向剖視圖3示出了圖2的致動器的一種運(yùn)動模式；
圖4A和圖4B示出了圖2的致動器的其它運(yùn)動模式；
圖5是致動器的另一種實施方式的剖視圖6A、圖6B、圖7A和圖7B示出了圖5的致動器的多種運(yùn)動模
式；
圖8是致動器的又一種實施方式的剖視圖； 圖9A、圖9B、圖10A和圖10B示出了圖8的致動器的多種運(yùn)動 模式。
具體實施例方式
圖1和圖2示出了驅(qū)動系統(tǒng)的一種實施方式，該驅(qū)動系統(tǒng)在這 里稱為擺式致動器，通常由附圖標(biāo)記10表示，其用于例如牙刷ll 的個人護(hù)理用具。
致動器10包括外殼12和安裝在該外殼12內(nèi)的E形卡箍14?？?箍14包括兩個外腳16、 18，中間腳20和基底構(gòu)件40。在中間腳20 的頂部有槽口或凹口 24，其適于容納依附于盤狀銜鐵28的下表面中 心的配合突起26。銜鐵28向外延伸至E形卡箍14的外腳16和18 的外邊緣，并且定位在所述腳的自由端的稍上方。除了E形卡箍之 外，還可以^吏用其它形狀的卡箍，包括D形以及其它形狀。
安裝塊29固定于銜鐵28的上表面，輸出軸30從該安裝塊29處延伸，該輸出軸30驅(qū)動工作部件安裝軸31 (圖1)，在其端部上 連接諸如牙刷刷頭33的工作部件。
銜鐵28通過彈簧組件34相對于E形卡箍14被支撐，該彈簧組 件34在安裝塊29 (在卡箍14上)和外殼12之間延伸。利用該彈簧 組件支撐，銜鐵和輸出軸能夠相對于E形卡箍和外殼沿軸向一起運(yùn) 動，并且能夠相對于E形卡箍的中間腳20在一個方向或另一個方向 上傾斜。線圏36和38分別纏繞E形卡箍14的外腳16和18。線圈 36和38大致從E形卡箍14的基底構(gòu)件40處延伸至外腳16和18 的頂部附近。
上述布置導(dǎo)致銜鐵28 (以及輸出軸30，并由此工作部件軸31 和工作部件33)在"Y"平面(朝向和遠(yuǎn)離卡箍14)上的位移幅度
不依賴于作為整體的驅(qū)動系統(tǒng)的 一 些結(jié)構(gòu)和物理參數(shù)，包括銜鐵2 8 和卡箍14之間的距離、兩個彈簧34的彈簧常數(shù)等。
參看圖2，銜鐵28和E形卡箍14之間的空隙必須小。否則，吸 引力就會小。這將導(dǎo)致銜鐵(以及最終為工作部件)在XY平面上的 縱向(軸向)位移非常有限。
可編程電力/控制單元46向兩個線圏供應(yīng)電力。在本示例中， 通過電池提供電力?？刂茊卧?6控制電力供應(yīng)給一個線圏或兩個線 圈。利用所示布置，如果使大小相等的電流通過線圏36和38兩者， 那么具有連接在軸31上的工作部件的銜鐵28和輸出軸30將沿軸向 朝向E形卡箍14運(yùn)動。這在圖3中示出。因此，能夠簡單地通過周 期性地向線圏施加大小相等的電流脈沖來使工作部件沿軸向往復(fù)運(yùn) 動。
如果僅向線圈36供應(yīng)電流，如所示，那么銜鐵28和驅(qū)動軸將 移向(傾向)E形卡箍的如圖4A所示的部分，使得工作部件在"X" 平面上線性運(yùn)動。替代地，如果僅向線圏38供應(yīng)電流，那么銜鐵和 驅(qū)動軸將傾向E形卡箍的如圖4B所示的部分。
此外，如果將施加在線圈36和38上的DC電流進(jìn)行AC調(diào)制， 那么復(fù)雜的波形可以導(dǎo)致驅(qū)動軸30和安裝在軸31上的工作部件作的復(fù)雜運(yùn)動。
如上所示，可以使用替代的卡箍結(jié)構(gòu)，例如D形和/或其它形狀。 同樣，卡箍可以具有多于兩個(例如3或4個)腳，以支撐線圏。 此外，在一些實施方式中，可以使用一個或多于兩個線圈。致動器 可在三個方向以及僅在X和Y方向上運(yùn)動。
圖5、圖6A、圖6B和圖7A、圖7B示出了擺式致動器的另 一種 實施方式。該實施方式也包括外殼50;雙(背對背)E形卡箍52 (盡 管可以使用其它卡箍結(jié)構(gòu))，其安裝在外殼50內(nèi)；以及銜鐵54,其 在卡箍52的相對側(cè)頂部和底部上方延伸。銜鐵54的側(cè)部56、 57每 個包括一對安裝在其內(nèi)表面上且朝向E形卡箍52延伸的間隔開的永 磁體。在側(cè)部56上的磁體是58和60,而在另一側(cè)部上的》茲體是62 和64。磁體具有極性指示(N/S ),如所示。彈簧構(gòu)件66和68將銜 鐵側(cè)部56、 57的頂端67、 69連接到外殼50上，彈簧構(gòu)件70和72 將銜鐵54側(cè)部的底端71、 73連接到外殼上。
安裝塊75安裝在銜鐵54中心處的上表面79上，驅(qū)動軸77從 該安裝塊75延伸，類似于圖2實施方式中所示出的。通常，軸77 的自由端連接到工作部件軸31上，例如牙刷刷頭的工作部件位于工 作部件軸31的端部處，如圖1所示。
第一線圏76纏繞卡箍52的E形區(qū)段中的一個，第二線圏78纏 繞與上述區(qū)段相對的E形區(qū)段。根據(jù)卡箍的布置，可以使用不同數(shù) 量的線圏，包括一個線圏。當(dāng)致動器處于非工作(未致動)位置時， 磁體58和60在第一線圏76附近對準(zhǔn)，i茲體62和64在第二線圈78 附近對準(zhǔn)。電力通過可編程電力控制單元80來提供。
圖5的布置的優(yōu)點在于，銜鐵54的位移以及最終工作部件的位 移不依賴于銜鐵與卡箍之間最初的空隙距離。而是通過諸如卡箍的 磁性橫截面、施加的電流大小、永磁體的強(qiáng)度，以及四個彈簧的彈 性常數(shù)等因素來確定致動器的動作。
與圖2的實施方式相比，圖5的布置產(chǎn)生了更加對稱的致動， 并由此更加有效地進(jìn)行操作。在該實施方式中，可以進(jìn)行二維和三維運(yùn)動。當(dāng)通過供電電路80施加的電流沿圖6A所示方向穿過線圈 76和78時，在上》茲體58和62以及線圏76， 78的上部之間產(chǎn)生吸 引力，在下磁體60和64以及線圏76, 78的下部之間產(chǎn)生排斥力。 銜鐵54遠(yuǎn)離其非工作位置以及遠(yuǎn)離卡箍52運(yùn)動，如圖6A中指示的 游亍4失向上運(yùn)動。
相反地，當(dāng)穿過線圈76和78的電流反向，自圖6A所示沿反向 流動，銜鐵將移向卡箍52,如圖6B所示。這種雙重運(yùn)動使得銜鐵和 安裝軸(帶有工作部件)在Y平面上沿軸向(進(jìn)出)運(yùn)動。
如果施加的電流^又通過一個線圈，例如僅通過線圈76,或沿相 同的方向通過兩個線圈，那么銜鐵54將沿一個方向傾斜，如圖7A 所示，產(chǎn)生在"X"平面上的線性運(yùn)動。通過使電流僅流過線圏78 或使電流沿相同的方向但與圖7A中相反的方向通過兩個線圏來實現(xiàn) 相反運(yùn)動。這在圖7B中示出。
因此，通過改變電流通過線圏76和78的方向，可以使銜鐵沿 軸向和切向運(yùn)動。通過AC調(diào)制通過兩個線圈的電流，可以得到輸出 軸77的具有可編程控制振幅和頻率的復(fù)雜波形，致使工作部件沿二 維和三維方向運(yùn)動。由于使用了永磁體，因此可以得到更加有效的
致動器。可以使用多種驅(qū)動信號，使得銜鐵的一部分較慢運(yùn)動，而 另一部分較快運(yùn)動，致使工作部件作各種不同的動作。該裝置也可
以在共振模式下進(jìn)行操作。
圖8示出了類似于圖5的實施方式，但所示致動器較小且較適 用于牙刷或類似的小型用具應(yīng)用中。
致動器90包括外殼92，雙(背對背)E形卡箍94，其具有兩個 纏繞在相對的"E，，區(qū)段上的線圈96和98?？梢允褂闷渌ü拷Y(jié)構(gòu)。 也可以使用較少或較多數(shù)量的線圏。致動器90包括銜鐵100,該銜 鐵包括頂和底盤狀部102和104。安裝塊106固定在頂盤102的上表 面上。驅(qū)動軸108從安裝塊106延伸。安裝塊109固定在底盤104 的下表面上。彈簧構(gòu)件110將安裝塊106連接到外殼92上，如所示， 彈簧構(gòu)件112將安裝塊109連接到外殼92上。否則的話，致動器90將不連接至外殼。圖9A和圖9B示出了當(dāng)如圖所示沿相反方向?qū)㈦娏魇┘拥絻蓚€ 線圏上時致動器(和驅(qū)動軸108)相對于外殼在"Y"方向上的軸向 運(yùn)動(進(jìn)出)。當(dāng)電流反向時，致動器改變方向。圖IOA和圖10B 示出了當(dāng)如圖所示沿相同的方向僅將電流施加到線圏中的一個或兩 個線圈上時致動器(和驅(qū)動軸)在"X"方向上的運(yùn)動。電流換向?qū)?致在"X"方向上前后運(yùn)動。上述布置的顯著優(yōu)點在于，可以通過編程控制工作部件在XY平 面上作復(fù)雜運(yùn)動。通過改變致動器中通向線圈的驅(qū)動電流的方向、 頻率和大小，可以產(chǎn)生切向運(yùn)動和/或軸向運(yùn)動，以及包括切向運(yùn)動 和軸向運(yùn)動兩者的復(fù)雜運(yùn)動。工作部件可以作二維和三維運(yùn)動。這 可以通過程序控制來完成。盡管所述致動器主要用于電動牙刷，但應(yīng)當(dāng)理解，可以將其用 于其它個人護(hù)理用具中，諸如剃須刀、修剪器或脫毛器等。盡管出于示意的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但應(yīng)當(dāng)理 解，在不背離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神的條件下，可 以將各種改變、變形和替代并入所述實施方式中。
權(quán)利要求
1.一種用于具有外殼的個人護(hù)理用具的致動器機(jī)構(gòu)，包括卡箍組件(14)，其具有兩個或多個間隔開的外線圈支腳(16，18)和中間工作部件支腳(20)；銜鐵(28)，其定位在該卡箍組件(14)的支腳部分的自由端附近；彈簧組件(34)，其將該銜鐵(28)連接到該個人護(hù)理用具的外殼(12)；輸出驅(qū)動軸(30)，其從該銜鐵構(gòu)件延伸，該銜鐵構(gòu)件適于在其自由端處容納工作部件安裝軸(31)和/或工作部件；至少一個線圈(36，38)，其纏繞在該卡箍組件(14)的該線圈支腳(16，18)上；用于該致動器機(jī)構(gòu)的電源；以及可編程控制系統(tǒng)(46)，其用于以可選擇的方式將電力施加到該線圈，以使該銜鐵和該輸出驅(qū)動軸在至少兩個方向上運(yùn)動。
2. 如權(quán)利要求1所述的致動器機(jī)構(gòu)，其中，該卡箍組件(14) 呈E形，其中線圏(36, 38 )纏繞在該E形卡箍的各個支腳上。
3. 如權(quán)利要求1所述的致動器機(jī)構(gòu)，其中，該可編程控制系統(tǒng) (46)以這樣的方式將電力施加到所述線圈上，使得該銜鐵(28)和該輸出驅(qū)動軸(30)在三維方向上運(yùn)動。
4. 如權(quán)利要求2所述的致動器機(jī)構(gòu)，其中，當(dāng)將大小相等的電 流施加到該兩個線圏(36, 38 )時，該銜鐵(28)朝向和遠(yuǎn)離該卡 箍組件(14)在一維方向上運(yùn)動，當(dāng)僅使電流通過該線圏中的僅一 個或另一個時，該銜鐵(28)相對于該卡箍組件(14)在正交方向 上沿+刀向運(yùn)動。
5. 如權(quán)利要求1所述的致動器機(jī)構(gòu)，其中，該致動器是電動牙 刷(11)的一部分，該工作部件是刷頭(33)。
6. 如權(quán)利要求1所述的致動器機(jī)構(gòu)，其中，該銜鐵(28)通過 該彈簧組件(34)支撐，使得當(dāng)該銜鐵(28)不工作時，在該銜鐵(28)和該E形卡箍(52)的支腳的自由端之間有小空隙。
7. 如權(quán)利要求1所述的致動器，其中，該銜鐵(28)是盤狀構(gòu) 件，其具有從其下表面延伸的中心突起，該突起配合在該卡箍組件(14)的中間支腳(20)中的接收凹槽(24)中，使得在操作中， 該銜鐵(28)在"X"方向上相對于該中間支腳(20)傾斜。
8. —種用于包括外殼的個人護(hù)理用具的致動器，包括卡箍組 件(14)，其包括安裝在其上的至少兩個線圏(36， 38);銜鐵組 件(28),包括在該卡箍組件(14)頂部上和上方延伸的頂部，和 兩個穿過該卡箍組件的兩個線圏(36， 38)向下延伸的依附側(cè)部， 該依附側(cè)部具有固定在其上的第一和第二間隔開的磁體組件(58, 60， 62, 64 )，該第一和第二間隔開的磁體組件(58, 60， 62， 64) 在當(dāng)該致動器處于不工作位置時與相應(yīng)的電線圈(36, 38 )對準(zhǔn)， 其中激勵該線圏會導(dǎo)致該銜鐵作相應(yīng)的運(yùn)動；至少 一個彈簧組件(34)，其傾向于將該銜鐵定向在所述不工作位置；電源，其用于 向該線圏施加電力；以及可編程控制系統(tǒng)(46)，其用于以可選褲， 的方式向該線圈施加電力以完成該致動器的運(yùn)動。
9. 如權(quán)利要求8所述的致動器組件，其中，施加的電流沿相對 的方向通過兩個線圏(36, 38 )并基于該電流的連續(xù)換向?qū)е略撱?鐵(28)朝向和遠(yuǎn)離該E形卡箍(52)沿軸向運(yùn)動，并且其中施加 的電流沿相同的方向通過 一 個或兩個線圏，隨著該電流換向?qū)е滤?述銜鐵(28)在X-Y平面的"X"方向上運(yùn)動。
10. 如權(quán)利要求8所述的致動器組件，其中，將該卡箍組件(14) 安裝到該外殼(12),并且其中該銜鐵(28)包括稍遠(yuǎn)離該E形卡 箍(52)頂部而支撐的頂部，并且其中該彈簧組件(34)大致從該 銜鐵(28)的側(cè)部的頂部和底部延伸至該外殼(12)。
11. 如權(quán)利要求8所迷的致動器組件，其中，該致動器組件是牙 刷結(jié)構(gòu)(11)的一部分，并且還包括定位在該安裝軸的外端上的刷 頭元件(33)。
12. 如權(quán)利要求8所述的致動器組件，其中，該銜鐵(IOO)包 括頂盤部(102)和底盤部(104)，并且其中該兩個側(cè)部在頂部和 底部的外圍邊緣之間延伸至該外殼(92)，并且其中該頂部和底部 彈簧組件(110)在安裝塊(106)和該外殼(92)之間延伸。
全文摘要
一種個人護(hù)理用具例如牙刷(11)的致動器(10，90)，其包括外殼構(gòu)件(12)；雙E形卡箍組件(14，52)，其具有兩個圍繞相對的E形區(qū)段纏繞的電線圈(36，38)。銜鐵(28)在卡箍組件(14，52)頂部附近延伸，且延伸超出其邊緣。銜鐵(28)還包括在E形卡箍(52)側(cè)邊附近延伸的側(cè)部，每個側(cè)部包括兩個間隔開的磁體，當(dāng)致動器(10，90)處于不工作位置時所述磁體與線圈(36，38)對準(zhǔn)。電力由電池供應(yīng)，并且可編程控制組件(46)以可選擇的方式向線圈(36，38)供應(yīng)電力，以在從銜鐵(28)處延伸的輸出軸端部處產(chǎn)生刷頭工作部件(33)沿軸向和/或切向的運(yùn)動，或復(fù)雜的運(yùn)動。
文檔編號A61C17/34GK101237832SQ200680029023
公開日2008年8月6日 申請日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者A·布朗, P·J·巴克斯, P·萊謝姆, W·埃特斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司