專利名稱：使用線性致動(dòng)器的個(gè)人護(hù)理用具的致動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于例如動(dòng)力牙刷的個(gè)人護(hù)理用具的致動(dòng) 系統(tǒng)，更具體地涉及一種使用兩個(gè)線性致動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生 安裝在用具的驅(qū)動(dòng)軸部分的工件的期望的運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于動(dòng)力牙刷的許多不同的致動(dòng)/驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是已知的，包括多種 機(jī)械的，才幾電的和石茲的配置。許多這樣的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)顯著問題 在于由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)引起的手柄的振動(dòng)以及噪聲。多種阻尼形式 已經(jīng)用于降低這種不希望的噪聲和/或手柄振動(dòng)。還有多種彈簧/電 機(jī)配置已經(jīng)設(shè)計(jì)用于試圖抵消手柄中的振動(dòng)。然而，這些抵振/阻尼系統(tǒng)中的許多都復(fù)雜而且昂貴；其他的又不能達(dá)到期望的結(jié)果。因此，需要有一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn) 抵消振動(dòng)或?qū)⑵浣档阶钚?。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明是一種用于個(gè)人護(hù)理用具的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括第一 和第二線性致動(dòng)器，其能夠在反相位模式或同相位模式操作；以及 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，用于將反相位模式轉(zhuǎn)換成輸出驅(qū)動(dòng)軸以及安裝于其上 之工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且將同相位模式轉(zhuǎn)換成輸出驅(qū)動(dòng)軸或其他元 件的平移運(yùn)動(dòng)以完成所選功能。


圖1是示出本發(fā)明的總致動(dòng)系統(tǒng)的透視圖。圖2是示出圖1中致動(dòng)系統(tǒng)的雙線性致動(dòng)器部分的透視圖。圖3是示出圖1中致動(dòng)系統(tǒng)的軛架和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器部分的透視圖。圖4A，圖4B和圖4C示出具有圖1中致動(dòng)系統(tǒng)的用具工件的可 能運(yùn)動(dòng)的不同模式。
具體實(shí)施方式
圖1示出本發(fā)明驅(qū)動(dòng)/致動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。該驅(qū)動(dòng)/致動(dòng)系 統(tǒng)通常用IO表示，還被示出驅(qū)動(dòng)輸出軸連接件12,輸出驅(qū)動(dòng)軸14 就固定在其上。在圖1中，示出輸出軸14被兩個(gè)彼此隔開的旋轉(zhuǎn)且 線性的軸承16和18支撐，然而這些并不是該用具系統(tǒng)所必需的。 在輸出軸14的自由端15上安裝了工件(未示出)，它可以是例如 牙刷刷頭或其他個(gè)人護(hù)理用具元件。術(shù)語"驅(qū)動(dòng)組件，，和"致動(dòng)組 件，，在這里是可以相互替換使用的，并且都用于指代系統(tǒng)IO。所示 和描述的裝置可用于個(gè)人護(hù)理用具，例如電動(dòng)牙刷和其他具有往復(fù) 擺動(dòng)和/或振蕩運(yùn)動(dòng)的小型用具。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10包括兩個(gè)線性致動(dòng)器20和22。可使用任何對(duì)線性 致動(dòng)器。在圖l和圖2中示出帶有兩個(gè)線性致動(dòng)器的磁性實(shí)施例。 磁性系統(tǒng)包括兩個(gè)中心并行線圈(僅示出一個(gè)線圏26),其具有置 于線圈相對(duì)端30和32的》茲性組件。每個(gè)J茲性組件包括兩個(gè)鋼板34 和36以及中心磁體38。每個(gè)磁體組件中的,茲體定向?yàn)橄喾吹臉O性。 磁體組件分別包括銜鐵40和42，每塊銜鐵由兩個(gè)懸架/離合板簧46 和48支撐且相互平行。銜鐵40和42隨著交流電流施加在致動(dòng)線圈 上而前后移動(dòng)。兩塊銜鐵40和42的末端部分52和54分別從懸架 彈簧延伸出去，正如所示的以用于用具驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10。正如前面^R到 的，多種類型的線性致動(dòng)器可以用在這里所示和所描述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 中。圖2的磁性配置是一個(gè)示例。另一種可能包括平的線性驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)，可變空氣隙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)。本系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器部分 將雙線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成輸出軸的旋轉(zhuǎn)和/或平移運(yùn)動(dòng)，正如下面所描述 的那樣。銜鐵40和42兩個(gè)末端部分52和54的自由端固定在運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換 器組件64的軛架部分62的后端。在實(shí)施例中示出了，軛架部分62 是金屬薄片元件，其具有水平底部元件66,從底部元件66中間向上 延伸出的垂直元件68和位于垂直元件68上端的水平連接元件70。連接元件70那里具有多個(gè)開孔72, 72，其可以通過螺釘?shù)确绞綄④?架部分62方便地連接到用具的外殼上。軛架部分62典型地由金屬 薄板制成，其厚度約為0. 008英寸。兩塊銜鐵末端部分52和54的自由端固定于軛架部分62底部元 件66的相對(duì)端67， 69。使用中，當(dāng)兩個(gè)致動(dòng)器在反相位驅(qū)動(dòng)時(shí)，使 得一個(gè)致動(dòng)器向外運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)致動(dòng)器向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，反之亦然，軛架 底部元件66的一端67向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，朝向磁性致動(dòng)器，而另一端69遠(yuǎn) 離致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)，反之亦然。在這樣的配置中，從其上延伸出垂直元 件68的底部元件66的中點(diǎn)是駐點(diǎn)。隨著底部元件66的末端67, 69 進(jìn)行朝向和遠(yuǎn)離致動(dòng)器的相反運(yùn)動(dòng)，元件68沿著其長(zhǎng)度扭動(dòng)。在板 簧46和48上的兩個(gè)銜鐵40和42的動(dòng)態(tài)反作用力彼此相反且相互 抵消。這導(dǎo)致傳遞到用具外殼的振動(dòng)明顯減弱。圖3還具體示出了運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器組件64的L轉(zhuǎn)換器部分76。 L轉(zhuǎn) 換器部分76是金屬薄板的L形部分，其從軛架部分62的底部元件 66水平延伸，大約是在底部元件66的中點(diǎn)處。垂直翼77延伸到輸 出軸連接機(jī)構(gòu)12。在所示的實(shí)施例中，L轉(zhuǎn)換器76約有0. 08英寸 寬和0. 008英寸厚，其水平翼和垂直翼78, 77各約有0. 4英寸長(zhǎng)。 兩翼之間的夾角可在70-110°之間變化而不會(huì)影響L轉(zhuǎn)換器的功 能。在本實(shí)施例的一個(gè)配置中，底部元件66、軛架部分62和L轉(zhuǎn)換 器76由單片輕質(zhì)鋼金屬薄板制成。正如上面提到的，L轉(zhuǎn)換器76 的垂直翼77連接在輸出軸連接元件12上。輸出軸連接件12是用螺 釘?shù)确绞酵ㄟ^元件12上的開孔74連接到用具外殼上的鋼塊。從連接件12上延伸出來的是輸出驅(qū)動(dòng)軸14 (圖1),其響應(yīng)于 線性致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。正如上面所提到的，軛架部分62的底部 元件66會(huì)關(guān)于其中點(diǎn)扭動(dòng)(旋轉(zhuǎn))。這個(gè)運(yùn)動(dòng)通過L轉(zhuǎn)換器76傳 遞到輸出軸連接元件12上，導(dǎo)致輸出軸14關(guān)于其縱軸旋轉(zhuǎn)。軸旋量。操作者可通過頻率控制單^ 80選^擇操作頻率，或頻率可以由制 造商設(shè)立。在其他運(yùn)動(dòng)模式下，致動(dòng)器，特別是銜鐵40和42相互并行地 才喿作，也就是說，它們一起前后運(yùn)動(dòng)，這由兩個(gè)彼此同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生。這產(chǎn)生了整個(gè)底部元件66的前后運(yùn)動(dòng)和L轉(zhuǎn)換器76的推 拉運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)可被用于產(chǎn)生連接元件12和輸出驅(qū)動(dòng)軸14的平 移運(yùn)動(dòng)，也就是前后運(yùn)動(dòng)，或可被用于在用具中驅(qū)動(dòng)額外功能，例 如動(dòng)力牙刷中的牙膏泵。這個(gè)運(yùn)動(dòng)在圖3中用雙箭頭73表示。當(dāng)其 他運(yùn)動(dòng)模式用于提供例如泵運(yùn)動(dòng)的額外功能時(shí)，就沒有輸出驅(qū)動(dòng)軸 和工件的平移運(yùn)動(dòng)。操作者也可通過頻率控制單元80選擇這種模式 的操作頻率，或頻率由制造商設(shè)置。在另一個(gè)配置中，兩組不同驅(qū)動(dòng)信號(hào)可^^皮同時(shí)應(yīng)用到磁性致動(dòng) 器上，導(dǎo)致源自一組驅(qū)動(dòng)信號(hào)的軛架扭動(dòng)(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)和源自另一 組驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輒架平移運(yùn)動(dòng)。 一組驅(qū)動(dòng)信號(hào)是非同相的，而另一組 驅(qū)動(dòng)信號(hào)可為同相的。例如，非同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)組可為相對(duì)高的頻率， 如260Hz,而同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)可為明顯壽交^f氐的頻率，如80Hz。這導(dǎo)致 了工件的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩驅(qū)動(dòng)信號(hào)都應(yīng)用到同一輸出軸上。兩驅(qū)動(dòng) 信號(hào)的頻率可由操作者選定，也就是說它們通過控制單元80是可編 程的，所以，僅僅通過改變兩驅(qū)動(dòng)信號(hào)各自頻率，或通過使用單一模式操作的已選的單一頻率，便可方便得到工件的不同復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。圖4A,圖4B和圖4C示出由線性致動(dòng)器產(chǎn)生的軛架部分62的三 個(gè)可能的運(yùn)動(dòng)。在圖4A中，反相位驅(qū)動(dòng)(由反相位驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生) 生成軛架部分62關(guān)于其垂直元件部分68的旋轉(zhuǎn)。軛架部分由塊件 95表示。在底部元件66上的兩個(gè)致動(dòng)器的相反運(yùn)動(dòng)用相反的箭頭 82, 84表示，而引起的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由彎曲箭頭86表示。圖4B示出系統(tǒng)的線性、平移運(yùn)動(dòng)模式下的運(yùn)動(dòng)，其中由于同相 驅(qū)動(dòng)信號(hào)而使致動(dòng)器并行操作。在底部元件66上的致動(dòng)器并行運(yùn)動(dòng) 用兩個(gè)箭頭90和92表示，引起的軛架的中心垂直元件68的平移運(yùn) 動(dòng)用箭頭94表示。圖4C示出兩個(gè)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的疊加，其中一組驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，而另一組驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生平移運(yùn)動(dòng)。軛架中心只接收平移運(yùn)動(dòng)。 在元件66的一端，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)加入到平移運(yùn)動(dòng)中(箭頭98),而在 另一端，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)從平移運(yùn)動(dòng)中減去(箭頭100)。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的下一個(gè)半周期運(yùn)動(dòng)會(huì)反轉(zhuǎn)。個(gè)人護(hù)理用具可以是動(dòng)力牙刷。操作中，在一種配置中的刷頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)約為20。，而平移運(yùn)動(dòng)在0 0. 2英寸范圍以內(nèi)?？煞奖愕?得到其他運(yùn)動(dòng)，這取決于驅(qū)動(dòng)頻率和配置。因此，已經(jīng)圖示并描述了用于個(gè)人護(hù)理用具的、使用兩個(gè)線性 致動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)/致動(dòng)器。這個(gè)案例中的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器 包括輒架部分和L轉(zhuǎn)換器部分，它們依次固定在輸出軸連接元件上。 致動(dòng)器可在并行模式和反相位模式下驅(qū)動(dòng)，它可以產(chǎn)生輸出軸的多 種運(yùn)動(dòng)，或輸出軸和用具的其他功能的運(yùn)動(dòng)。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是為了解釋說明的目的而公開，多種 可能并入實(shí)施例中的改變、修改和置換都應(yīng)被認(rèn)為未脫離本發(fā)明之 精神，其將由在下面的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于個(gè)人護(hù)理用具的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括第一和第二線性致動(dòng)器(20，22)，能夠在反相位或在同相位模式下操作；和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(64)，用于將該反相位模式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸出驅(qū)動(dòng)軸(14)和安裝在其上的工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將該同相位模式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成該輸出驅(qū)動(dòng)軸(14)或其他元件的平移運(yùn)動(dòng)以完成選定的功能。
2. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括用于線性致動(dòng)器(20, 22)的頻率控制系統(tǒng)(80),可由操作者控制，以選擇用于設(shè)備 操作的反相位和/或同相位模式的頻率。
3. 如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中該頻率控制系統(tǒng)(80) 是可編程的。
4. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(64) 包括韌性軛架部分(62),其依次包括伸長(zhǎng)的底部元件(66), 其中該第一和第二線性致動(dòng)器(20, 22 )固定在該底部元件(66) 的相對(duì)端上，該軛架部分(62)還包括從該底部元件(66)在約 為其中點(diǎn)的部位處向上延伸出的垂直元件(68)并且其中該軛架 部分(62)適于在該垂直元件(68)的上端處連接到該個(gè)人護(hù)理 用具的外殼上。
5. 如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(64) 進(jìn)一步包括L轉(zhuǎn)換器(76),其包括材料的韌性L形部分(77)， 其大約從該扼架部分(62)的該底部元件(66)的中點(diǎn)延伸到輸 出軸連接組件(12),該輸出軸連接組件適合于被固定到該個(gè)人 護(hù)理用具的外殼上，且其中該工件安裝在其上的輸出軸從該連接 組件上延伸出來。
6. 如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中該軛架部分(62)和 該L轉(zhuǎn)換器部分(76)由金屬薄板制成。
7. 如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中該反相位模式的操作 頻率約為260Hz，且其中并行相位模式的操作頻率約為80Hz。
8. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，，其中該個(gè)人護(hù)理用具是 動(dòng)力牙刷且包括固定在該輸出軸(14)的自由端的刷頭元件，并 且其中該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(64)配置為響應(yīng)于該第一和第二線性致動(dòng) 器(20, 22 )的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生在0 20。范圍以內(nèi)的工件的旋轉(zhuǎn)。
9. 如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中該軛架部分(62)和 該L轉(zhuǎn)換器部分(76)用單片材料制成。
10. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中該個(gè)人護(hù)理用具是 動(dòng)力牙刷且包括固定在該輸出軸(14)的自由端的刷頭元件，并 且其中該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(64)配置且布置為響應(yīng)于該第一和第二線 性致動(dòng)器(20, 22 )的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生在0 0. 2英寸范圍以內(nèi)的工件的 平移。
11. 一種用于個(gè)人護(hù)理用具的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括第一和第二 線性致動(dòng)器(20, 22 ),能夠在反相位模式下操作；和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換 器(64)，用于將該反相位模式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸出驅(qū)動(dòng)軸(14)和 安裝在其上的工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以完成選定的功能。
12. 如權(quán)利要求11所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(64) 包括材料的韌性L形部分(77)，該第一和第二線性致動(dòng)器(20, 22)固定在其上，以產(chǎn)生該輸出軸(14)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種個(gè)人護(hù)理用具驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一對(duì)能在反相位模式或在并行(同相位)模式都能夠操作的線性致動(dòng)器(20，22)。系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器組件(64)，能將兩個(gè)線性致動(dòng)器(20，22)的反相位運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸出驅(qū)動(dòng)軸(14)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，還能將同相運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸出軸的平移運(yùn)動(dòng)或驅(qū)動(dòng)例如泵的用具的其他功能。同時(shí)在反相位模式和在同相位模式操作的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(64)產(chǎn)生工件的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)A61C1/06GK101257857SQ200680032782
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者J·W·佩斯, W·本寧 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司