CN103068337A - 用于偏心重量驱动的个人护理器具的柔性驱动轴 - Google Patents

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Abstract

一种用于偏心重量驱动的个人护理器具的柔性驱动轴，该器具包括：具有旋转的输出轴(14)的直流马达(12)。柔性耦合构件(22)在一端连接到输出轴，并且在另一端连接到偏心质量(24)。具有偏心质量的耦合构件的一端连接到V形弹簧组件(16)，该V形弹簧组件(16)驱动在其远端安装有工件(19)的工件组件(18)。该弹簧组件约束耦合构件的旋转运动以通过期望的角度产生工件轴和工件的反复地振荡动作。耦合构件是细长的，并且在活动区域(34)中的横截面是椭圆的，该耦合构件在马达运行和马达输出轴旋转期间活动部分弯曲的方向中具有薄尺寸(38)。

Description

用于偏心重量驱动的个人护理器具的柔性驱动轴
技术领域
本发明总体涉及一种个人护理器具，诸如牙刷，并且更具体地涉及使用偏心质量的该器具的特别驱动组件。
背景技术
驱动个人护理器具中的工件的一个方式是通过响应于直流驱动马达的动作的柔性驱动轴的使用，其中该柔性驱动轴(也被称为耦合构件)在其远端上具有偏心质量。具有偏心的柔性耦合构件用于驱动弹性质量组件，其转而产生诸如牙刷头的工件的选定的运动。该柔性耦合构件通常是细长的并且横截面是圆形的。随着耦合构件由于驱动马达的旋转而弯曲，该耦合构件在该器具的操作中经历弯曲应力和扭矩应力，以将来自驱动马达的扭矩转移到该弹性质量组件。
然而，使用传统的、圆形横截面的耦合构件，对于从一端的马达驱动轴并且到另一端的偏心组件，将在相邻于附着元件的耦合构件的端部附近经历大量的弯曲应力。这种应力集中显著地降低耦合构件的寿命。一种增加耦合构件的寿命的尝试涉及增加耦合构件的长度以便维持弯曲应力在较低的水平以避免故障。然而，这导致增加该器具的长度，这在许多商业应用中是不期望的。
因此，期望具有用于个人护理器具的耦合构件，该个人护理器具包括能够忍受器具在合理寿命的操作中的弯曲应力水平的偏心，而同时造成在期望的商业限制内的器具长度。
发明内容
因此，该个人护理器具包括：具有旋转的输出轴的直流马达；在其近端连接到所述驱动轴并且在其远端安装有偏心质量的柔性耦合构件；包括在其远端工件的工件组件；以及由所述耦合构件和偏心质量驱动的弹簧毂组件，其将所述耦合构件的所述旋转运动约束为所述工件轴组件的振荡动作，其中在所述耦合构件的活动区域中所述耦合构件的横截面是椭圆的，所述活动区域具有薄尺寸和较宽尺寸，其中所述薄尺寸在所述器具运行期间在所述耦合构件的弯曲方向中以及所述较宽尺寸是垂直于所述薄尺寸。
附图说明
图1是个人护理器具(特别是包括本文公开的耦合构件的电动牙刷)主要结构部分的立体分解图。
图2是图1的器具的更详细的分解图。
图3是本文公开的并且在图1中示出的耦合构件的一个立体图。
图4是图1和图2的耦合构件的另一透视图。
图5是图1-3的耦合构件的横截面图。
图6是在0°旋转的耦合构件的立体图。
图7是在90°旋转的耦合构件的俯视图。
图8是在270°旋转的耦合构件的俯视图。
具体实施方式
图1示出了个人护理器具(特别是电动牙刷)的主要结构元件。然而，应当理解，该器具可以是不同的个人护理器具，诸如电动剃须刀、按摩器、洗涤器等。电动牙刷器具的使用是出于清楚说明，并且因为预期它是本发明公开的具有偏心装置的柔性驱动轴的主要用途。
一般在10处示出的器具包括具有输出轴14的直流马达12，该输出轴在取决于特定器具的选定的频率旋转。在这种用于电动牙刷应用的装置中，合适的频率是250赫兹，虽然它可以在大的范围内变化。在图1的器具的通常操作中，马达12的输出轴的旋转用于驱动V形弹簧和刷毂组件(一般在16处指出)，这会导致牙刷头组件18的清扫(即振荡)运动，该牙刷头组件18包括用于清洁用户牙齿的刷构件工件19。
马达12包含在马达安装组件20中，该马达安装组件20被定位在器具体(未示出)中。马达的输出轴14和V形弹簧刷毂组件之间延伸的是在其远端上具有偏心质量24的柔性耦合构件22，该偏心质量24相邻于V形弹簧/刷毂组件16。在正确运行中，偏心质量24必须以足够快的速度旋转以利用偏心器的惯性来产生牙刷头组件18期望的振荡动作。该V形弹簧/刷毂组件16通过相对偏心器的旋转动作选定的角度来将牙刷头组件的运动约束至期望的振荡动作。
由于马达12在马达安装座内是固定的而V形弹簧组件和牙刷头组件和刷构件是移动的，所以偏心器24的旋转要求其上安装有偏心器的耦合构件22是柔性的。
图2示出了图1的器具的更详细的分解图。它包括马达12和耦合构件22。耦合构件22的远端装配至包括轴23的偏心质量24。在轴23的外端是装配至刷头毂构件27中的套管25。刷头毂构件27驱动刷头组件轴29，该刷头组件轴29上安装有牙刷头组件18。在图2中分解开地示出了V形弹簧组件31，其包括弹簧架33、V形弹簧35以及借助两个螺栓/螺母组合39将V形弹簧固定到该架的弹簧座37。另外，将V形弹簧固定到该弹簧座以及到该刷头毂构件37的是两个V形块/螺母组合41。具有偏心驱动系的类似的V形弹簧装置还在由本发明的受让人拥有的共同未决的临时申请序列号No.61/261,402中示出。通过参考将该申请的内容并入于此。
在该装置中，运行中的耦合构件22将总是在相同的方向(即相同的平面)中弯曲。它将只在一个方向(平面)中在无弯曲状况和“S”形状之间反复地弯曲。通常，并且在本装置中，耦合构件22以在物品上的更高的应力是与旋转偏心质量的惯性的最高力矩的位置一致的这样一种方式弯曲。更详细地，耦合构件22包括从马达连接到驱动轴的连接部分30以及在耦合构件的相对端处连接到偏心器的连接部分32。连接部分30和32的中间是细长的活动中间部分34。
图2和图3最清楚地示出了连接部分30、32和耦合构件的活动部分34及其关系。连接部分30，32(也称之为过渡部分)是相当短的以便它们不显着降低活动部分的长度。通常，过渡部分将是足够大的以在一端上包括马达驱动轴14并且在另一端上包括偏心质量轴，以便耦合元件22不存在由于将轴插入每个连接部分30、32中的过度应力部分。如在图2中示出，图3中代表性地示出了没有从任何一端延伸的轴部分的偏心器24。
耦合构件的端部上的偏心器24产生与该偏心器的实际偏心距相关的弯曲应力。在一个实施例中，质量是0.845克并且偏心器的轴线和马达轴的轴线之间的距离大约是2毫米。
参照图3、图4和图5，为了降低耦合构件上产生的弯曲应力，特别是在连接部分处的活动部分的端部产生的弯曲应力，在耦合构件弯曲的方向中降低耦合构件的活动部分34的高度(横截面尺寸38)，而增加垂直于弯曲方向的耦合构件的宽度(横截面尺寸40)以保持所需的扭矩负载转移/承载能力。这导致活动部分34具有介于连接部分30、32之间的椭圆形横截面。该装置的结果是在耦合构件上(特别是在活动部分的两端处)的弯曲应力的降低，从而显著增加耦合构件的寿命，而不对马达和V形弹簧毂组件之间的扭矩转移能力产生不利影响。因此优化耦合构件以适应该弯曲和扭矩应力负载，而提供所需的扭矩转移能力以保持器具的效率和正确运行。
在一个实施例中，在弯曲方向38中的活动部分的厚度将大约是0.75毫米，而在垂直(非弯曲)方向40中，活动部分的厚度将是4.5-5毫米。然而上面的尺寸是优选的，应当理解可以使用其它的特定尺寸。
图6、图7和8示出了在马达的一个旋转期间的驱动组件的运行。在0°(图6)，耦合构件22将是直的，从端到端没有弯曲。在90°(图7)，近端44将旋转，并且远端46将远离马达轴的轴向中心线(这是耦合构件的近端)而弯曲。在马达轴的180°旋转，耦合构件将再次是非弯曲的、直的结构。在图8中示出，在270°，耦合构件将以与图7的方向相反的方向弯曲。在所示出的实施例中，在每个方向中，当耦合构件的近端相对于位于90°和270°的耦合马达的最大位移处的耦合马达的远端的中心线时，马达的中心线和耦合构件的中心线之间的距离将大约是2mm。当然，这个距离可以随着耦合构件不同布置而改变。如上所述，虽然在如上所述的特定实施例中的这种布置造成刷头轴和工件的振荡动作在11°-13°的角度范围内，但是可以是更大的角度。
因此，可以将驱动系作出期望的长度而同时仍允许针对期望的工件动作所需要的偏心运动。本文所公开的具有偏心结构的驱动轴既导致耦合构件的更长寿命、期望的工件动作，又导致有利的器具长度。
虽然出于说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，但是应当理解，在不脱离由本权利要求限定的本发明的精神的情况下，实施方式中可以包含多种改变、修改和替换。

Claims (9)

1.一种个人护理器具，包括：
具有旋转的输出轴(14)的DC马达(12)；
在其近端连接到所述驱动轴并且在其远端安装有偏心质量(24)的柔性耦合构件(22)；
包括在其远端的工件(19)的工件组件(18)；以及
由所述耦合构件和偏心质量驱动的弹簧毂组件(16)，其将所述耦合构件的旋转运动约束为所述工件轴组件的振荡动作，其中在所述耦合构件的活动区域(34)中所述耦合构件的横截面为椭圆，所述活动区域(34)具有薄尺寸(38)和较宽尺寸(40)，其中所述薄尺寸在所述器具运行期间处于所述耦合构件的弯曲方向中，所述较宽尺寸与所述薄尺寸垂直。
2.根据权利要求1所述的器具，其中所述器具是电动牙刷。
3.根据权利要求1所述的器具，其中所述DC马达的频率大约是250赫兹。
4.根据权利要求1所述的器具，其中所述柔性耦合构件是塑性材料的。
5.根据权利要求1所述的器具，其中所述偏心器具有大约是0.845克的质量并且距所述马达输出轴的中心线大约2毫米的距离。
6.根据权利要求1所述的器具，其中所述耦合构件包括在其相对端的用于分别连接到所述DC马达的所述输出轴和所述偏心质量的两个连接部分(30、32)，以及所述两个连接部分中间的活动区域(34)，并且其中所述活动部分沿着其整个长度呈椭圆结构。
7.根据权利要求6所述的器具，其中所述耦合构件的所述椭圆结构在所述整个活动区域内基本上相同。
8.根据权利要求6所述的器具，其中所述连接部分是足够长的以分别包含在所述耦合构件的一端处的所述马达输出轴的实质部分以及在所述耦合构件的另一端处的所述偏心质量轴的一部分。
9.根据权利要求6的器具，其中所述耦合构件的一个尺寸(38)大约是0.75毫米并且与所述一个尺寸垂直的尺寸(40)大约是4.5-5毫米。
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