專利名稱：用于電動牙刷的機械驅(qū)動的共振傳動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電動牙刷并且更具體地涉及ー種用于電動牙刷的傳動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在用于電動牙刷的傳動系統(tǒng)的ー種形式中，正弦信號用來驅(qū)動彈簧組件，該彈簧組件繼而在所期望的振蕩運動中驅(qū)動牙刷的部分。然而，為了產(chǎn)生所需正弦信號以創(chuàng)建用于驅(qū)動彈簧系統(tǒng)的磁場而必需的定子是定制的，并且與這樣的驅(qū)動系統(tǒng)所需要的電子器件組合明顯增加這樣的電動牙刷的總開支。取而代之，為了簡化并且為了減少總開支而已經(jīng)在電動牙刷傳動系統(tǒng)中使用DC電動機。為了產(chǎn)生振蕩刷頭動作(該動作一般對于刷牙而言最有效)，曲柄臂和連桿已經(jīng)與DC電動機一起用來生成所需振蕩刷頭運動和幅度。然而，隨著刷頭運動的頻率增加至有效值，針對與曲柄和連桿機構(gòu)一起操作的電動機的轉(zhuǎn)矩要求増加。

發(fā)明內(nèi)容
因此希望具有如下傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)為了簡化和經(jīng)濟而使用DC電動機，但是沒有用于產(chǎn)生所期望的刷頭運動的直接曲柄和連桿組件的缺點。因而，電動牙刷包括驅(qū)動組件，包括電池和DC電動機，DC電動機具有從DC電動機延伸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸，驅(qū)動軸具有旋轉(zhuǎn)地裝配于支撐構(gòu)件中的自由端，驅(qū)動軸具有接近驅(qū)動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)動軸的偏心部分旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生刷頭軸的振蕩動作，而彈簧構(gòu)件在它的兩個狀態(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的實施例的可替換實施例的側(cè)正視圖。圖7是圖I-圖6的彈簧布置的一個可替換實施例的橫截面圖。
具體實施例方式參照圖I和圖2，在10示出了電動牙刷。牙刷10包括DC電動機14定位于其中的常規(guī)柄部12。在所示實施例中，DC電動機為高速(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的電動機(驅(qū)動)軸16從DC電動機14延伸。所示實施例中的偏心部分沿著軸16位于近似8mm處，近似18mm長并且具有0. 5mm的偏心距。塑料套管20裝配于偏心部分18上。電動機軸16經(jīng)過支撐板22中的開ロ延伸并且由支撐板22支撐，該支撐板與DC電動機14鄰近并且固定到牙刷的柄部12，使得它不移動。驅(qū)動軸16的遠端裝配于其中的第ニ支撐板24在背離電動機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，而兩個間隔螺桿用于每個相隔構(gòu)件。如圖3和圖4中最清楚地所示，相隔構(gòu)件26和28與支撐板的相對側(cè)相鄰定位，一個相隔構(gòu)件朝著一個相鄰正交側(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耦合到電動機軸的偏心部分18，使得套管20隨著電動機軸的動作而旋轉(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在所示實施例中為壓縮彈簧，該彈簧在圖3中所示ー個位置壓縮而在圖4中所示另一位置釋放(延伸)，這隨著電動機軸16旋轉(zhuǎn)而交替出現(xiàn)。套管20隨著電動機軸旋轉(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所示的實施例中，以兩個部分示出了刷頭軸32 :近側(cè)部分在兩個支撐板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的遠端。在操作中，彈簧38充當在電動機軸16的偏心部分18與刷頭軸32之間的鏈接。當在正確頻率操作時，激勵的彈簧操作以產(chǎn)生刷頭軸32的掃描交替運動。在所示實施例中，運動角度在6° -18°之間，而頻率在150-300HZ之間。彈簧38對軛狀物36的動作產(chǎn)生掃描動作。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。在所示實施例中的カ矩臂優(yōu)選為7. 5mm長,但是可以在2mm與15mm之間變化。所示傳動系統(tǒng)在操作中使用彈簧構(gòu)件38的機械激勵以產(chǎn)生彈簧構(gòu)件和刷頭在動態(tài)系統(tǒng)的共振頻率附近或者在該共振頻率的共振響應。塑料套管20借助旋轉(zhuǎn)偏心軸而生成的力激勵彈簧38。在彈簧38的遠端，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的掃描運動。根據(jù)向DC電動機14供應的電壓、彈簧構(gòu)件38的硬度和整個系統(tǒng)的慣性，可以控制彈簧的所期望的共振模式?？梢酝ㄟ^變化驅(qū)動軸的偏心部分18的偏心距、操作頻率和力矩臂的長度來控制刷毛運動的幅度。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服務于兩個目的⑴它將塑料套管20的運動約束成對于刷牙而言有效的掃描交替運動(而不是旋轉(zhuǎn)運動)，并且(2)它有助于動態(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)用于掃描運動的共振頻率。圖6示出了一個可替換實施例，在該實施例中牙刷電動機50電動機驅(qū)動第一齒輪52，該第一齒輪進而驅(qū)動配對齒輪54，偏心軸56裝配到配對齒輪54，塑料套管58定位于偏心軸56上。利用該傳動系統(tǒng)布置，有可能提供更低成本的牙刷，主要因為齒輪布置的速度倍增效應允許使用更低速度并且因此更低成本的電動機。它也可以用來變化刷頭運動的頻率。圖6的實施例與上文描述的其他實施例一樣適合在可能需要不同操作頻率的其他個人護理電器(例如電動剃須刀)中使用。圖7示出了用于圖I-圖6的實施例的ー個可替換彈簧實施例，該實施例在別的方面相似的傳動系統(tǒng)布置中包括兩個彈簧60和62。彈簧具有預載使得兩個彈簧在所有時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)公開ー種用于電動牙刷的傳動系統(tǒng)，該傳動系統(tǒng)使用對彈簧組件操作的機械驅(qū)動布置，其中驅(qū)動軸的偏心部分用來激勵彈簧構(gòu)件并且產(chǎn)生刷頭的所需共振掃描運動。 雖然已經(jīng)出于示例的目的而公開本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是應當理解可以在實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)明精神實質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種電動牙刷,包括 驅(qū)動組件，包括電池和DC電動機(14),所述DC電動機具有從所述DC電動機延伸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸(16),所述驅(qū)動軸具有旋轉(zhuǎn)地裝配于支撐構(gòu)件(24)中的自由端,所述驅(qū)動軸具有接近所述驅(qū)動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)動軸的所述偏心部分旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生所述刷頭軸的振蕩動作，而所述彈簧構(gòu)件在它的兩個狀態(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的單個彈簧。
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機的所述驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，所述彈簧構(gòu)件在所述兩個狀態(tài)之間移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述DC電動機具有在范圍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)件包括兩個彈簧構(gòu)件部分(60，62)，所述兩個彈簧構(gòu)件部分被連接成使得兩個彈簧構(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)動軸的速度改變。
全文摘要
電動牙刷包括驅(qū)動組件，該驅(qū)動組件又包括DC電動機(14)和電池。DC電動機具有在其自由端受支撐的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸(16)。驅(qū)動軸具有偏心部分(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)動軸的旋轉(zhuǎn)導致塑料套管的延伸部分在壓縮狀態(tài)與延伸狀態(tài)之間移動彈簧。DC電動機的動作激勵彈簧以產(chǎn)生刷頭軸和裝配于其上的刷頭組件(40)的振蕩動作。
文檔編號A61C17/34GK102665603SQ201080058987
公開日2012年9月12日 申請日期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 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司