CN102665602A - 用于机械系统的低摩擦旋转或平移界面 - Google Patents

用于机械系统的低摩擦旋转或平移界面 Download PDF

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Abstract

一种机械系统，该机械系统包括用于使部件运动的界面，其中该机械系统包括驱动组件和从动组件，其中该驱动组件与从动组件在机械接头(41)处配合。驱动组件包括旋转圆盘(16)和可旋转地连接到旋转圆盘的驱动臂(18)。从动组件包括由驱动臂驱动的枢转臂(40)，并且还包括被固定到手柄的基座固定构件(44)，枢转臂围绕该手柄运动。包括一个或多个弹簧(54，56)的预加载组件连接到驱动臂和枢转臂，从而在驱动臂和枢转臂之间的机械接头的旋转轴线上施加预加载力。

Description

用于机械系统的低摩擦旋转或平移界面
技术领域
本发明一般涉及用于诸如电动牙刷的机械系统中的关节(运动)臂的低摩擦接头。
背景技术
包括一个或多个关节臂的机械系统，例如为在电动牙刷和其他的个人护理器具中的传动系统中设置的关节臂，该机械系统具有允许不连续的旋转动作的多个接头。使用这些接头，通常产生高的摩擦损耗以及额外的噪音。这些接头中的一部分接头使用滑动轴承或球轴承，从而通过形成枢转或滚动界面而不是滑动界面来减小摩擦损耗。但是，即使使用这些轴承，通常在个人护理器具的操作过程中也将产生一些摩擦损耗和空转。这导致低效的运行，并且在某些情况下需要增大动力来实现期望的效果，例如有效地清洁牙齿。
发明内容
因此，用于个人护理器具的机械系统包括其中的运动部件之间的界面，该机械系统包括：驱动组件；从动组件，所述从动组件包括用于个人护理器具中的工件组件；以及机械接头，所述机械接头将驱动组件连接到从动组件，并且包括经由接头的旋转轴线对接头施加预加载力的预加载组件。
附图说明
图1是用于个人护理器具的机械系统的简化透视图，该个人护理器具具体是具有本文描述的低摩擦旋转界面的电动牙刷。
图2是图1的局部侧视立视图。
图3是沿图2的线3-3剖开的剖面图。
图4是具有平移工件运动的低摩擦界面的器具的机械系统的立视图。
图5是可替换的旋转的机械系统实施例的简化立视图。
具体实施方式
图1-3示出了手持个人护理器具的传动系部分中的本发明的机械界面布置的一个实施例。图1是电动牙刷的传动系统中的此种机械界面的透视图。但是，应该理解的是：该种机械界面可用于其他的健康护理装置，例如剃刀或毛发修剪器。图1中的牙刷由附图标记10总体地表示，该牙刷包括具有输出轴14的传统的DC电动机12，其在3000-18,000rpm的范围内运转，用以产生工件15的期望的输出频率。圆盘16附连到输出轴14上，与输出轴14一起旋转。在所示的实施例中，圆盘16由金属或塑料制成，圆盘的直径约为15mm，但可改变圆盘16的上述设置。
枢转驱动构件18附连到圆盘16，枢转驱动构件18通过销20连接到圆盘16。枢转驱动构件18在构件18的下端24附近可旋转地铰接到圆盘16，并且随着圆盘16旋转而围绕销20自由地旋转。枢转驱动构件18的尖端26变细而成为刀缘，如图2最明显地所示。尖端26在枢转臂40的一端38的附近与三角槽32的顶端30接触，顶端30称作接头41。
在所示实施例中，枢转臂40约25mm长、6mm宽，并且由塑料或金属制成。在枢转臂40的另一端42附近具有另一个三角槽42，在三角槽42中配合有固定到基座45(例如，器具的手柄)的枢转构件44。枢转构件44在其顶端变细而成为刀缘尖端46，刀缘尖端46配合到三角槽42的顶端中。
在操作中，随着圆盘16旋转，枢转驱动构件18围绕销20旋转，这使得枢转臂40的一端38围绕固定的枢转构件44进行弧形运动。如图1最明显地所示，使得刷臂50围绕其纵向轴线进行有角度的运动，其中刷臂50其一端连接到枢转臂40的端部43，并且从枢转臂40的端部43向外延伸。位于刷臂50末端的刷头15也围绕刷臂50的纵向轴线有角度地运动。在所示的实施例中，这种有角度的运动在围绕中间位置的±15°的范围内，但可以改变该角度以适应具体的器具。在一些情况中，优选±8°的角度。
图1-3中的布置的重要特征是在枢转驱动构件18和枢转臂40之间施加的预加载力。枢转驱动构件18和枢转臂40通过两个弹簧54和56(图3)在约为3N的预加载力的作用下被保持在一起，弹簧54和56沿枢转驱动构件18的轴线安装，即，穿过枢转驱动构件18和枢转臂40之间的旋转中心(轴线)。具体地，弹簧54、56在其下端附近连接到枢转驱动构件，并且连接到邻近枢转驱动构件的刀尖26与枢转臂40中的槽32的顶端之间的接触点的枢转臂。由于旋转的部件，该枢转点或旋转轴线处的预加载力不施加扭矩，从而使得两个运动的部件之间为低摩擦界面，并且当在两个运动的部件运动，但进行的是有角度的运动时，使得在两个运动的部件之间产生很小的游隙或者不产生游隙。由此实现了能量节省和更高效的驱动系统，而且还降低了噪音。尽管图3中示出了两个弹簧54和56，但可以使用延伸穿过旋转轴线的单个弹簧。
尽管所示实施例针对枢转(刀缘)接触布置，但应该理解的是，也可以使用其他的接触配置，通常包括使用球的滚动式接触，在滚动式接触中两个配合部件彼此相互滚动。
图4示出了第二实施例，包括引起工件的平移运动的布置。该实施例还包括由传统的DC电动机(未示出)驱动的旋转圆盘60。枢转驱动构件62的一端通过销66可旋转地附连到圆盘。枢转驱动构件的另一端68终止于刀缘70，刀缘70与枢转臂74中的槽72的顶端接合，枢转臂74被设置为围绕大体垂直的位置枢转。枢转臂74的下端是接触刀缘尖端78，接触刀缘尖端78配合到被固定到基座(即，器具手柄)的枢转构件82的槽80中。在枢转臂74的另一端(上端)安装有工件构件86，例如刷头。
在操作中，由电动机动作产生的圆盘60的旋转引起枢转臂74围绕枢转尖端78的大体水平但略微弧形的移动，移动经过的角度通常在±8°的范围内。类似于图1-3的实施例，弹簧构件88(为了清楚，图示与实际的连接有差异)经由枢转点82将驱动构件62的铰接端连接到枢转臂74。弹簧可沿着枢转驱动构件62的两侧或者仅沿着枢转驱动构件62的一侧延伸。旋转臂74的上端的平移运动引起工件(刷头)86抵靠例如牙齿的表面的敲击式动作，从而对该表面进行清洁。
图5示出了图1-3的实施例的变型。图5还包括由DC电动机(未示出)驱动的旋转圆盘92以及枢转驱动构件94。在旋转驱动构件94的上端附近具有突出部96，突出部96终止于刀缘尖端98。刀缘尖端98与位于枢转臂104的一端102中的凹部100的内侧端进行枢转接触。枢转臂104的另一端106包括凹部109，从固定到基座的枢转构件112延伸的突出部108配合到凹部109中。工件臂的一端是工件(未示出)，例如刷头，该工件臂从枢转臂104的一端102的附近向外延伸(进入纸页中)。预加载力由弹簧110产生，弹簧110从一端的枢转驱动构件94延伸到另一端的枢转构件112。
圆盘92的旋转引起枢转臂104的一端102的向上/向下的略微弧形的运动，由此引起工件臂和位于工件臂自由端处的工件的弧形运动。刷臂延伸到图4的页面中。再次，当枢转驱动构件和枢转臂之间的接触以及枢转臂和枢转构件之间的接触是枢转式连接时，应该理解的是，这些连接可以是滚动式连接或者其他类型的移动连接。
因此，图中示出了用于机械系统的旋转/枢转部件的界面，该界面包括延伸穿过部件之间的界面的旋转轴线的预加载力。这种不产生扭矩的预加载力产生低摩擦、低损耗以及低噪音的界面，该界面在多种机械系统中具有优势，特别是在使用期间被频繁地实际使用的机械系统，例如电动牙刷或刮胡刀等。
尽管为了示例的目的披露了优选的实施例，但应该理解的是，可在不偏离所附权利要求限定的本发明的精神的情况下对优选实施例进行各种修改、变型以及替换。

Claims (13)

1.一种用于个人护理器具的机械系统，包括其中的运动部件之间的界面，所述机械系统包括：
驱动组件(16，18)；
从动组件(40，44)，所述从动组件(40，44)包括在个人护理器具中使用的工件组件；以及
机械接头(41)，将所述驱动组件连接到所述从动组件，并且包括经由所述接头的旋转轴线对所述接头施加预加载力的预加载组件(54，56)。
2.根据权利要求1所述的机械系统，其中所述驱动组件包括：具有电动机输出轴(14)的DC电动机(12)，连接到所述输出轴的旋转圆盘以及驱动臂(16)，所述驱动臂(16)的一端连接到所述圆盘，所述驱动臂(16)的另一端连接到所述机械接头，其中所述预加载组件沿着所述驱动臂延伸穿过所述机械接头处的旋转轴线。
3.根据权利要求2所述的机械系统，其中所述驱动臂在其另一端处包括枢转或滚动边缘(26)，所述轴转或滚动边缘与所述从动组件的枢转臂部分(40)中的配合凹部(32)接合，其中所述驱动臂和所述枢转臂的接合限定所述机械接头(41)。
4.根据权利要求3所述的机械系统，其中所述预加载组件包括至少一个弹簧，用以在所述机械接头处产生预加载力。
5.根据权利要求3所述的机械系统，其中所述枢转臂是伸长的，所述枢转臂在其一端的附近具有所述配合凹部，在其另一端处具有到固定构件(44)的枢转或滚动连接，所述固定构件(44)被固定到所述个人护理器具的手柄部分。
6.根据权利要求5所述的机械系统，其中所述工件组件包括从所述枢转臂延伸的工件臂以及位于所述工件臂的端部处的工件(15)。
7.根据权利要求6所述的机械系统，其中所述机械系统是电动牙刷，所述工件是刷头。
8.根据权利要求3所述的机械系统，其中所述驱动臂在其另一端处具有刀形或楔形，所述枢转臂中的所述配合凹部被配置为以枢转的关系来容纳所述刀形或楔形的驱动臂。
9.根据权利要求3所述的机械系统，其中所述驱动臂的另一端为锥形，并且所述枢转臂中的所述配合凹部被配置为以枢转的关系来容纳所述锥形驱动臂。
10.根据权利要求3所述的机械系统，其中所述驱动臂的另一端为球形，并且所述枢转臂中的所述配合凹部被配置为以滚动的关系容纳来所述球形驱动臂。
11.根据权利要求7所述的机械系统，其中在操作中，所述工件通过弧形运动移动经过围绕中间位置的±15°的范围内的角度。
12.根据权利要求4所述的机械系统，其中所述枢转臂(74)是伸长的，所述配合凹部(72)近似位于所述枢转臂长度的中部，并且枢转连接(78)位于所述枢转臂的一端与所述枢转臂的纵向轴线共线，所述枢转连接(78)与被固定到所述器具的手柄部分的固定构件(82)接合，并且其中所述工件位于所述枢转臂的另一端处，在所述器具的操作中所述工件以大体平移运动进行移动。
13.根据权利要求4所述的机械系统，其中所述驱动臂(94)包括位于其另一端的突出部(96)，该突出部与所述枢转臂(104)的一个端面中的凹部(100)配合，并且其中所述机械系统在所述枢转臂的另一端的附近包括基座固定构件(112)，所述基座固定构件(112)包括突出部(108)，所述突出部与所述枢转臂的另一端面中的相应的凹部(109)配合，并且其中所述预加载弹簧(110)经由所述驱动臂和所述枢转臂之间的旋转轴线将所述驱动臂连接到所述基座固定构件。
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