CN104968297B - 用于电动装置的弹簧机构 - Google Patents

Abstract

一种用于附连到电动装置驱动单元上的弹簧机构包括可连接到电动装置的一部分上的外壳和穿过外壳延伸的轴。轴的一端联接到工件并且底部构件从另一端延伸并且邻近驱动单元定位。底部构件包括铁磁材料和永磁体中的至少一种。在驱动单元促动时，底部构件、轴和工件移动，并且弹簧从轴在轴与外壳之间在侧向向外延伸。弹簧固结到轴和外壳之一上，其中在底部构件移动期间弹簧在变形位置与返回位置之间弯曲。

Description

用于电动装置的弹簧机构

技术领域

本发明针对于电磁驱动的装置，并且更特定而言，针对于诸如具有电磁驱动单元的电动牙刷和电动去角质器（exfoliator）这样的电动装置。

背景技术

一种用于促动具有电动手柄的电动牙刷或另一装置的刷毛或其它清洁元件的方法是定位于牙刷或其它装置的手柄部分内的电磁驱动件。电磁体可以由开关加以促动来以所希望的频率操作。可移动的磁体靠近于电磁体而定位，从而使得当电磁体被促动时永磁体被电磁体驱动从而以振荡频率振荡。包括诸如刷头这样的工件的细长颈部通常被附连到永磁体上，从而使得通过永磁体的移动来驱动了工件发生振荡。

认识到在诸如牙刷刷毛这样的这些工件磨损之后或者为了提供更多灵活性，则需要替换这些工件的某些方面，例如，用以附连具有不同功能的不同头，制造商已设计了替换头，替换头装配到单独电磁驱动单元上。驱动单元通常包括电源、开关和电磁体，并且替换头通常包括永磁体和工件。替换头能够以可移除的方式附连到驱动单元上，例如，通过螺纹旋拧或者以其它方式将替换头的一部分连接到驱动单元的一部分上。在某些情形下，电磁体和永磁体二者都定位于驱动单元中，且工件轴从驱动单元向外延伸，驱动单元能够接纳仅包含该工件诸如牙刷颈和头的更简单的替换部分。

更近来，制造商一直试图控制这些工件的移动，以便提供更合乎需要的工件运动。例如，在电动牙刷的情况下，制造商一直试图控制清洁元件绕牙刷的中心纵向轴线呈旋转运动的移动。在这样做时遇到困难，特别是在具有电磁驱动件的牙刷的情况下，因为由电磁体所造成的大体上线性的振荡必须被转变为所希望的旋转运动。某些替换头包括可能在牙刷中促成不合需要或者令人烦扰的振动和/或噪音的零件。

发明内容

本发明提供一种用于电磁驱动装置的弹簧机构，其将电磁体的移动转变或转换为工件所希望的移动。

在一实施例中，驱动单元包括手柄构件，其合并了电磁体。弹簧机构包括弹簧轴，弹簧轴具有联接到底部构件的第一端和联接到工件诸如刷毛头的第二端。一对永磁体与底部构件相关联并且永磁体以电磁体的频率而振荡。弹簧具有附连到弹簧轴的第一端和连接到固定弹簧外壳的第二端。在永磁体经由弹簧轴的运动而振荡期间，弹簧在变形位置与返回位置之间交替，从而使得弹簧的弯曲造成了刷毛头以所希望的运动来移动。

在另一实施例中，弹簧构件是板簧，其具有固定到弹簧轴或者与弹簧轴操作性地接合的第一端和固定到弹簧外壳或者与弹簧外壳操作性地接合的第二端。底部构件和弹簧轴可以总体上不受约束，从而使得电磁体的移动造成底部构件和弹簧轴以大体上弓形运动来移动，且弹簧构件的弯曲倾向于将弹簧轴偏压于与手柄的纵向轴线大体上对准的中心位置中。弹簧构件的形状、尺寸和材料可以在不同应用之间有所不同以减少噪音和/或向工件提供所希望的运动。

弹簧机构可以实施到牙刷的替换头内，其中刷毛头、颈部和弹簧轴，包括底部构件和永磁体能够从驱动单元移除并被替换。然而，在另一实施例中，弹簧机构可以被合并入牙刷驱动单元内或者用于替代电动装置的驱动单元内，其中弹簧轴和底部构件被集成/整合到手柄外壳内，且工件轴从外壳延伸，外壳能够接纳替换工件，诸如包括颈部和刷毛头的牙刷头。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例用于电磁驱动牙刷的替换头的透视图。

图2是其正视图。

图3是其侧视图。

图4是用于本发明一实施例中的弹簧和轴的部件的详细视图。

图5是沿着图2所示的替换头的线A-A所截取的替换头的一实施例的截面图。

图6是用于本发明第二实施例的弹簧和轴的部件的详细左侧视图。

图7是沿着图2所示的替换头的线A-A所截取的替换头的第二实施例的截面图。

图8是第二实施例的弹簧机构的一部分的透视图。

图9是第二实施例的弹簧机构的局部截面图。

图10是用于第二实施例的弹簧和轴的部件的右侧详细视图。

图11是根据第二实施例的替换头的分解图。

图12是描绘了用于组装根据第二实施例的替换头的一方法的流程图。

图13是根据本发明的第三实施例的电动牙刷的正视图，以虚线示出了内部特征。

图14是其侧视图。

图15是其顶视图。

图16是沿着图15中的线A-A所截取的截面图。

图17是用于第三实施例的弹簧和轴的部件的正视图。

图18是其侧视图。

图19是根据一实施例的刷毛头的后视图。

图20是其侧视图。

图21是其正视图。

图22是其底视图。

图23是其另一正视图。

图24是在图20中示出的部分B的特写侧视图。

图25是带有替代工件的另一实施例的侧视图，其中内部部件以虚线示出。

图26是其正视图。

图27是沿着图29中的线A-A的其侧视截面图。

图28是其透视图。

图29是其顶视图。

图30是带有替代工件的弹簧机构的正视图。

图31是带有替代工件的弹簧机构的侧视图。

图32是根据一替代实施例具有替代工件的弹簧机构的正视图。

图33是其侧视图。

图34是其底视图。

具体实施方式

I.概述

用于电动装置诸如电动牙刷的弹簧机构在图1至图18中示出并且在本文中结合多个实施例描述。弹簧机构总体上包括：（1）弹簧轴，其具有带一个或多个磁体的第一端和适于接纳工件的第二端；以及（2）弹簧，其在弹簧轴与固定外壳之间延伸。在操作中，弹簧机构进行操作以用于将磁体的移动转换或转变为工件在所希望的频率的所希望的移动。

在图1至图5中示出并且总体上以10标注了第一实施例，其示出了整合到电动牙刷的替换头内的弹簧机构。如图1至图5所示，替换头10被设计成用于可移除地附连到驱动单元，诸如在图5中示出的电磁驱动单元12。在图6至图12中示出并且总体上以110标注了第二实施例，其示出了整合到电动牙刷的替换头内的弹簧机构（应当指出的是图1至图3是第一实施例和第二实施例通用的，并且图1至图3所示的特征的描述可以适用于本文所讨论的前两个实施例中的每一个实施例）。类似于第一实施例，替换头110被设计成用于可移除地附连到与图5所描绘的电磁驱动单元12类似的驱动单元。在图13至图18中示出了弹簧机构的第三实施例。在此实施例中，弹簧机构直接合并到电磁牙刷驱动单元210内。也设想到额外实施例，例如，其中弹簧机构被合并到驱动单元内，驱动单元被设计成用以接纳多种工件中的一种或多种，包括（但不限于）个人护理装置诸如牙刷头和去角质刷，医疗装置诸如石膏锯（cast saw）和骨锯，电动清洁装置诸如珠宝清洁器和其它洗涤器，按摩器、带有可移动零件诸如动物形象画的玩具、电动振荡工具诸如磨砂机、切割装置和抛光器、振动泵和噪声装置诸如驱虫器（bug and vermin repellant）。带有替代工件的这类实施例的示例在图25至图31中示出。

II.结构

如上文所提到的那样，电磁驱动单元是熟知的，因此，将不在本文中更详细描述驱动单元12。参考图1至图12所示的替换头实施例，足够的是说/简单地说，驱动单元12包括电源，诸如电池或交流电源；以及可由使用者操作的开关。驱动单元12包括可能是直流驱动器或交流驱动器的驱动机构。在一实施例中，驱动单元12包括定位于驱动单元12内的电磁体，当使用者推动开关时，电磁体被促动。电磁体13或一对电磁体可以被促动以在驱动单元12内的正极性与负极性之间振荡。振荡可以在电磁体的一定共振频率范围。如在图1至图12中所描绘，驱动单元12包括了在上端16处的开口，其接纳所述替换头10（或110）的一部分。在一实施例中，电磁体13定位于驱动单元12内在上端16附近从而使得其能以磁性方式接合并且驱动所述替换头10（或110）。

此外，参考图1至图12所示的实施例，驱动单元12通常包括用于可移除地附连到替换头10（或110）、并且用于对准在驱动单元12上的替换头的结构。在一实施例中，驱动单元12可以包括在上端16处的上圆柱形部分18，其包括用于与替换头10上的螺纹覆盖物20附连的外螺纹19。在驱动单元12上端16处的开口可以被成形为当替换头10附连到驱动单元12时对准在所述驱动单元12上的替换头。在一实施例中，开口大体上为圆形，且具备一个平坦表面（即，D形）与在替换头10（或110）的类似形状部分上的相对平坦表面相接合以对准所述替换头10并且防止所述替换头10相对于驱动单元12在所希望的旋转范围外旋转。替代地，驱动单元12可以包括肋状物或凹槽，或者另一常规对准结构，包括（但不限于）摩擦配合，用以接纳在所述替换头上的相对应结构。摩擦配合可以被配置成符合/满足所希望的移除力参数，所希望的移除力参数提供了在对于将替换头固持在驱动单元上的需要与易于移除的需要之间的最佳平衡。在一实施例中，摩擦配合被配置成在0.5 lbf与20 lbf之间的力，并且在更特定实施例中在约2 lbf与8 lbf之间。

参考图1至图5所示的第一实施例，替换头10总体上包括：刷毛头21，其具有细长颈部22，在一端处带有头24；覆盖物20；以及，弹簧机构40，其用于将由电磁体所提供的大体上线性运动转换为头24的曲线运动。如图所示，头24包括多个刷毛23，多个刷毛23可以具有从头24向外延伸的各种长度。在另一实施例中，头24可以包括从头24延伸的一个或多个替代清洁元件，诸如弹性体元件。在图19至图24中示出了刷毛头21的额外视图，其中对于颈部22、头24和刷毛23提供了各种所希望的、但可选的尺寸。

覆盖物20是在弹簧组件40的外部上至少部分地延伸的壳体。在图1至图5所示的实施例中，覆盖物20包括开口32，开口32在驱动单元12的上部上延伸。开口32的内部可以包括一系列螺纹34以用于将覆盖物20和替换头110牢固固连到驱动单元12上。密封帽36可以被装配于覆盖物20的上端内并且在覆盖物20与颈部22之间延伸以防止水进入到覆盖物20内部。密封帽36的至少一部分可以由柔性、弹性材料形成，并且在一实施例中，密封帽36被形成为两部件式零件，其中上部35由柔性弹性材料诸如热塑性弹性体形成并且下部37由刚性材料形成。两个部件35、37可以例如通过包覆模制而连接到彼此。在一实施例中，密封O形环31可以定位于密封帽36上方以进一步密封/封闭所述覆盖物20。密封O形环可以被提供为呈不同颜色以能允许使用者识别他们的替换头。如图3所示，覆盖物可以限定穿过开口32的中心延伸的纵向轴线G。当连接到驱动单元12时，纵向轴线G可以与驱动单元12的纵向长度对准。

参考图4至图5，弹簧机构或组件40包括弹簧轴28，弹簧轴28具有上端70和下端62。弹簧轴28可以被配置成在底部构件50与刷毛头21之间延伸。如图4所示，弹簧轴28是由一个或多个零件所形成的细长轴。在一实施例中，轴28大体上为圆形截面，但可以使用其它截面形状。截面可能沿着驱动轴28的长度不同，例如以包括具有平坦或“D形”截面的一个或多个部分。在图示实施例中，轴28相对于覆盖物20的纵向轴线G以角度H定向。如在下文中更详细地描述，这个角度H是促成所希望的工件运动的多种因素之一，并且可能在不同的应用之间有所不同。如图所示，角度H是约9度。

轴28的下端62可以部分地或完全地延伸到底部构件50内和/或固定到底部构件50上。底部构件50可以充当用于一个或多个永磁体的保持器。在一实施例中，一对磁体42、44（一个正，一个负）例如通过将磁体模制到底部构件50内或者利用粘合剂或者通过其它已知手段而附连到底部构件50上。替代地，磁体42、44可以例如通过中间板而间接地连接到底部构件50。底部构件50可以从弹簧轴20在侧向向外延伸，并且在一实施例中可以从弹簧轴28以一定角度延伸。在一实施例中，磁体42、44定位于底部构件50上从而使得它们相对于轴28的纵向轴线偏移。因此，电磁体的交替极性将造成磁体42、44以弓形路径移动所述底部构件50。底部构件50包括了小于驱动单元12内的开口大小的外围，从而使得底部构件50能在驱动单元12的开口内来回和/或上下移动。当替换头10附连到驱动单元上时，磁体42、44延伸到驱动单元的开口内从而使得它们在驱动单元12内靠近于电磁体13而定位。在一实施例中，磁体42、44可以被铁磁材料诸如钢替换，这种铁磁材料可以被驱动单元12内的电磁体13吸引和排斥。

弹簧机构40也可以包括弹簧，诸如板簧74。在图1-5所示的实施例中，板簧74大体上为三角形，但弹簧74可以是任何所希望的形状，取决于具体应用和刷毛头21所希望的移动。弹簧74相对于轴28以侧向延伸或向外在径向延伸的取向而附连到轴28上。可以通过放置弹簧包覆模制件100诸如（但不限于）弹性体、玻璃或聚合包覆模制来将弹簧74固结到驱动轴上。可以通过沿着弹簧轴28将板簧74的边缘定位于扁平部段9（若存在）内而将弹簧74保持在沿着轴28和/或在轴28周围所希望的位置和/或部位。此外，可以通过在模制过程期间在包覆模制件100中设置适于延伸到弹簧74中开口内的凸片101；或者通过这些和其它已知牢固固连机构的组合，来将弹簧牢固固连于包覆模制件100内的适当位置。

弹簧74、弹簧包覆模制件100、和弹簧轴28的至少一部分可以被包含在弹簧外壳80内。在此第一实施例中，弹簧外壳80可以用于约束轴28和包覆模制件100的运动。例如，弹簧包覆模制件100可以由一对轴承73、77相对于弹簧外壳80加以约束，这对轴承73、77当底部构件50移动时沿着旋转轴线对准所述轴28并且造成了弹簧轴28和包覆模制件100相对于弹簧外壳80绕旋转轴线的旋转。在图示实施例中，旋转轴线由弹簧轴28的纵向长度限定。轴承73、77可以各自包括了在包覆模制件100的任一侧上的弹簧轴28上的套管104。套管104可以由弹簧外壳80保持在适当位置。在一实施例中，密封构件36的下部37可以包括凸片39，凸片39与弹簧外壳80的一部分相互配合以将密封构件36可移除地附连到外壳80上。在替代实施例中，弹簧机构40可以包括轴承73、77中的仅一个，应当指出的是轴承之一的移除将会使轴28的一部分不受约束并且最终更改所述刷毛头21的移动。

弹簧74从弹簧轴28延伸到远端75。在一实施例中，可以通过在弹簧外壳80中设置能够接纳所述端部75的开口或缺口81来保持远端75就位。在图示实施例中，弹簧的端部75被装配到缺口内，但不固定在缺口81中。弹簧端部75和缺口81因此被配置成允许弹簧74的端部75在操作期间移动进出所述缺口81，在下文中更详细地讨论。在弹簧轴80和包覆模制件100旋转（由于磁体的操作）时，弹簧74被迫弯曲。弹簧74可以具有如在图5中由线C-C所描绘的弯曲轴线，从而使得弹簧74在操作期间绕弯曲轴线弯曲以在中心位置偏压所述弹簧轴28。弯曲轴线C-C可以相对于弹簧轴28的轴线而偏移。这种偏移的量、弯曲轴线的方向、和使弹簧弯曲所需的力可能根据弹簧74的形状、厚度和材料特征是预定的。例如，更厚的弹簧材料将增加使弹簧弯曲所需的力并且减小在操作期间弹簧将弯曲的量。诸如槽和孔这样的元件还可以被合并到一个或多个弹簧内，以向（多个）弹簧提供所希望的特征。

参考图6至图12示出和描述了第二替换头实施例（如上文所指出的那样，图1至图3和其中所示的部件也是图6至图12所通用的）。这个实施例包括与上文关于图1至图5所讨论的弹簧机构类似的弹簧机构140。弹簧机构140可以包括轴128，轴128被配置成在底部构件150与刷毛头121之间延伸。如在图6至图7中所示，轴128具有下端162和上端170。轴128可以具有如上文关于图1至图5所讨论的任何截面形状。在一实施例中，轴128包括可选的包覆模制件200，其可以本身形成轴128的下部。包覆模制件200可以通过多种方法附连到轴127的上部，诸如将轴的上部127插入于模具内并且然后包覆模制该包覆模制件200从而使得包覆模制件200形成轴128的下部。当然，在其它实施例中，单个整体轴可以完全穿过包覆模制件延伸。

弹簧机构140还包括弹簧174，其如图6至图7所示大体上是平坦的，并且大体上为矩形形状。然而，如上文所讨论，弹簧174可以具有弹簧74的三角形形状，或者另外地可以具有任何所希望的形状、厚度或材料，取决于刷毛头的所希望的频率和运动。弹簧174包括相对于轴128以侧向延伸或向外在径向延伸的取向而固定地附连到弹簧轴128上的端部177。在一实施例中，弹簧174可以用类似于弹簧74的方式附连到所述包覆模制件200内的轴128，其中弹簧174包括孔176，从而使得在包覆模制件200中的凸片211可以穿过孔176延伸以将弹簧附连到轴128上。

弹簧176可以包括与轴端部177相对着的外壳端部175。第二实施例的弹簧机构140与第一实施例的弹簧机构的不同之处在于弹簧机构140不包括轴承以约束弹簧轴128，并且弹簧的外壳端175固结到弹簧外壳180上。因此，不受约束的轴128能绕弹簧174的弯曲轴线D-D以弓形路径移动。更特定而言，外壳端部175可以通过至少一个螺钉181或其它类似紧固件而被紧固到弹簧外壳180上。在图示实施例中，两个紧固件181将外壳端部175附连到外壳180上从而使得外壳端部175的整个长度相对于外壳180是固定的。如同第一实施例的弹簧74，弹簧174的大小、形状和特征可以不同并且可能影响弯曲轴线D-D（在图6和图7中描绘）相对于轴128的位置。如图所示，弹簧174被配置成使得在弹簧轴的轴线E—E与限定着所述弹簧174到外壳180的附连部位的线F—F之间的距离（在下文中被称作“弹簧宽度”）为大约0.375 in，并且弯曲轴线D-D的位置大约在弹簧宽度的中点处以提供具有所希望的运动范围、功率和频率的轴128。在另一实施例中，调整了弹簧的大小、形状和厚度从而使得弯曲轴线D-D的位置比弹簧轴E-E更靠近附连线F-F而定位以向工件提供更大量的运动，并且在又一实施例中，弹簧被配置成使得弯曲轴线位于离附连线F-F小于总弹簧宽度的四分之一处。最后，在提供弹簧轴128更少移动量的实施例中，弹簧174被配置成使得弯曲轴线D-D比线F-F更靠近弹簧轴128，并且如果需要甚至更少运动，弹簧174可以被配置成使得弯曲轴线D-D位于离弹簧轴128小于总弹簧宽度的四分之一处。而且，在图示实施例中，弯曲轴线D—D近似平行于弹簧轴128而对准以向工件提供所希望的弓形运动；然而，在替代实施例中，弹簧和/或轴可以被配置成使得弯曲轴线D—D以相对于弹簧轴128的一定角度而定位。弹簧174的特征也可能会影响驱动轴128上的弹簧的返回力。外壳180中的上开口183和下开口185的大小和形状可能确定为允许轴128在操作期间相对于外壳180的移动，其中，除了在轴128与弹簧外壳180之间的弹簧174附连之外，并无外壳180的部分约束所述弹簧轴128的移动。

如图所示，弹簧机构140包括了以上文关于磁体42、44和底部构件50所描述的类似方式直接或间接附连到板或底部构件150上的一对磁体142、144（一个正，一个负）。轴128的下端162可以部分地或完全地与底部构件150中的开口内相整合，伸入、和/或固定到底部构件150开口内。磁体142、144定位于底部构件150上使得它们相对于底部构件150的纵向轴线偏移。因此，电磁体的交替极性将造成磁体142、144使底部构件在图6中的线F-F的总体方向上以弓形路径来回移动。底部构件150包括了小于驱动单元12内的开口大小的外围从而使得底部构件150能在驱动单元内来回和/或上下移动。当替换头110附连到驱动单元上时，磁体142、144伸入到驱动单元中的开口内从而使得它们在驱动单元内靠近于电磁体而定位。应当指出的是，除了调整所述弹簧74、174的特征之外，磁体42、44、142、144的大小和/或磁体在底部构件150上的位置也可能影响前两个实施例的弯曲轴线C-C、D-D的位置，并且能影响在操作期间使弹簧74、174变形所需的力。

类似于第一实施例，密封帽136可以装配于覆盖物120的上端内并且在覆盖物120与颈部122之间延伸以防止水进入到覆盖物120内部。密封帽136的至少一部分可以由柔性、弹性材料形成，并且在一实施例中，密封帽136被形成为两部件式零件，其中上部135由柔性弹性材料诸如热塑性弹性体形成并且下部137由刚性材料形成。两个部件135、137可以例如通过包覆模制而连接到彼此。在一实施例中，密封O形环131可以定位于密封帽136上方以进一步封闭覆盖物20。当弹簧轴128以弓形路径移动时，密封构件136的上部137可能挠曲从而使得密封构件136并不约束轴128的移动。

参考第一实施例和第二实施例二者，刷毛头21、121也是可以替换的。如图5所示，替换刷毛头21的颈部22的一端25限定了用于接纳所述驱动轴28的开口26。驱动轴28可以用可滑动的方式插入于开口26内，并且在一实施例中，刷毛头21通过摩擦、或者通过卡扣配合元件（未图示，诸如但不限于装配于颈部22中的缺口或孔内的轴28上的掣子）而被固持到驱动轴上的适当位置。可以通过牵拉所述刷毛头2以克服卡扣配合元件的摩擦力或固位力而将刷毛头21从驱动轴28移除。在此实施例中，刷毛头21可以被移除和替换，而无需替换整个牙刷头10。在另一实施例中，刷毛头可以用不同方式而固持在驱动轴上，或者其可以利用粘合剂或机械附连而更永久地牢固固连到驱动轴28上。

在图12中示出了用于组装所述替换头110的一种方法。这些步骤只是根据第二实施例的配置可如何来组装所述替换头110的一个示例。

在图13至图18中描绘了弹簧机构210的第三实施例。在许多方面，这个实施例类似于第二实施例或者与第二实施例相同，然而，在此实施例中，弹簧机构240的元件被合并到驱动单元212内，而不是合并到替换头内。因此，在此实施例中，刷毛头221可以用上文关于前两个实施例所描述的方式从轴228移除，但弹簧机构240的其它元件，诸如磁体242、244、弹簧274和轴228被整合到驱动单元212内。

如在图17和图18中所示，轴228，包括上部，包覆模制部分300，弹簧274和底部构件250基本上与第二实施例的那些相同并且将不被再详细地描述。然而，如在图14和图16中所示，在此实施例中，弹簧的第二端275可以固结到驱动单元的壁280上，而不是到可移除的弹簧外壳上。

在此实施例中，磁体242、244被定位于驱动单元212内在所述电磁线圈213附近，从而使得由使用者启动线圈造成了弹簧轴228和因而刷毛头221以弓形路径移动。驱动单元212可以包括附连到驱动单元212上的柔性密封构件226，驱动单元212允许弹簧轴228移动。

应当指出的是，尽管上文所披露的实施例关于牙刷头示出，它们也可以结合着运用相同或相似运动范围的其它类型的工件而使用。例如，图25至图31示出了根据本发明的一实施例的弹簧机构340的示例，其中工件是清洁刷321和/或去角质刷，具有大体上平行于颈部322纵向长度而布置的刷毛323。在此实施例中，弹簧机构340和轴328，包括上部，包覆模制部分400，弹簧374和底部构件350，是与第二实施例的那些基本上相同的并且不被再详细地描述。如图所示，弹簧的第二端375固结到驱动单元的壁380上，并且清洁头324是可移除的。替代地，这种类型的工件布置也可以结合弹簧外壳使用从而使得弹簧轴和弹簧外壳也形成所述替换头的部分。

在此实施例中，磁体342、344被定位于驱动单元312内在电磁体线圈313附近，从而使得由使用者启动线圈造成了弹簧轴328和因此刷毛头321和簇323大体上在图28中线G-G的方向上以弓形路径移动。驱动单元312可以包括附连到驱动单元312上的柔性密封构件326，驱动单元312允许弹簧轴328的大体上不受约束的移动。关于这个实施例示出的刷毛323和头321可以根据具体应用而不同。它们可以包括被设计用于不同类型皮肤的一组可互换的去角质刷头。替代地，它们可以包括更刚硬、研磨性更强的刷毛以用于洗涤和清洁应用诸如薄浆/灌浆清洁器。也可以使用其它刷毛类型和头取向。

在图32至图34中示出了另一实施例，其结合去角质刷示出，但可以应用于多种驱动单元和工件。这个实施例与图25至图31所示的实施例基本上相同，除了电磁线圈413定位于轴428旁侧，而不是如图25至图31的实施例所示在轴下方，并且底部构件450和磁体442、444相对于图25至图31的实施例中所示的位置以约90度定向，使得磁体442、444大体上平行于轴428。

III. 操作

在操作期间，由开关（未图示）来操作相应驱动单元12、112、212、312。在驱动单元12、212、312中的电磁体可以振荡和/或受到控制以在一定频率范围改变极性。参考前两个实施例，通过将包括磁体42、44或142、144的底部构件50、150插入于驱动单元12上端16中的开口内而将替换头10、110连接到驱动单元12。覆盖物20可以牢固固连到驱动单元12，例如，利用在覆盖物20上的内螺纹34，以将替换头10的部件保持在驱动单元12上的适当位置（类似于第二实施例）。

参考所有实施例，可以由使用者促动所述开关来以所希望的操作频率而促动电磁体。电磁体和其到底部构件50、150、250、350、450上的永磁体42、44、142、144、242、244、342、344、442、444（或铁磁材料）的吸引造成了底部构件50、150、250、350、450以弓形路径来回振荡。如下文所描述，在每个实施例中，相应弹簧机构40、140、240、340、440用于将由（多个）电磁体所提供的运动转变为相应轴28、128、228、328、428和工件头21、121、221、321、421的所希望的移动。

参考第一实施例的弹簧机构40，底部构件150的移动造成了轴28绕轴线来回旋转，因为轴受到轴承73、77约束。在图示实施例中，轴128绕其纵向轴线旋转。弹簧74用于控制所述轴128的移动并且将轴偏压于中央位置。牢固固定地附连到轴28上并且受约束到（但不固定到）外壳80上的弹簧74将从其沿着弯曲轴线X-C弯曲的基本上平坦的取向弯曲。当弹簧74弯曲时，端部75可能在弹簧外壳中在缺口81内移动。套管104（若存在）可能用于防止包覆模制件100和因此轴28以大致上下运动而行进。当轴28旋转、或者振荡时，牙刷头21以弓形路径类似地旋转或振荡或移动。

第二实施例的弹簧机构140的操作可能类似于第一实施例的操作，但可以具有使弹簧轴128不受轴承约束的额外自由度。而是弹簧的外壳端175固结到弹簧外壳180上。当底部构件150被驱动以发生振荡时，弹簧174大体上绕弯曲轴线D-D弯曲并且驱动轴128可以在包覆模制件200内以大体上弓形运动来移动。由于轴128的不受约束的性质，轴128和因此刷毛头121的额外移动可能绕并非弯曲轴线D-D的轴线发生。如在第一实施例中，弹簧174充当偏压构件以使底部构件150返回到与由驱动单元12所限定的中心纵向轴线大体上对准的中心位置。第三实施例和第四实施例的操作在几乎所有方面类似于第二实施例的操作，除了弹簧274、374被固结到驱动单元221上，而不是可移除的弹簧外壳上。然而，应当指出的是替代工件诸如工件321也可以用于前两个实施例。

如上文所提到的那样，工件诸如刷毛头21、121、221、321的运动和频率可以受到多种变量控制，其包括（但不限于）弹簧的大小、厚度和形状，磁体在底部构件上的定位、刷毛的大小和长度、以及马达的驱动频率。这些变量中的每一个可以根据不同应用而受调整以提供在刷净功能、手柄振动和操作噪音方面的所希望的使用者体验。在一实施例中，马达的驱动频率在约60Hz与1000Hz之间。在用于电动牙刷的一种更特定的实施例中，驱动频率在200Hz与400Hz之间。在用于电动牙刷的一种更特定实施例中，马达的驱动频率在约230Hz与280Hz之间，并且在用于电动牙刷的一种更特定实施例中，马达的驱动频率被设置为约260Hz。用于诸如上文所列出的那些的替代工件应用的驱动频率可以根据针对特定应用所需的功率和工件运动而增加或减小。

在确定了特定驱动频率后，调整了上文所提到的变量以实现刷毛头21、121、221、321的所希望的运动和频率，而同时维持马达上的相对较低的声音水平和相对较低的电流消耗（current draw）。在用于电动牙刷的一个实施例中，刷毛头的所希望的频率在约245Hz与255 Hz之间。在另一实施例中，刷毛头顶端的所希望的运动范围在约0.370 mm与0.575mm之间。在又一实施例中，包含上文所提到的实施例之一的操作牙刷的所希望的声音水平低于约73 dB，并且更特别地低于约60 dB。

上文的描述是本发明的当前实施例的描述。在不偏离如所附权利要求中所限定的本发明的精神和较广泛的方面的情况下，可做出各种更改和变化，根据专利法包括等同原则的条款来理解所附权利要求。对于所主张的单数元件的任何提及，例如，使用冠词“一”、“该”、或“所述”，不应理解为限制该元件为单数。

Claims (20)

1.一种用于电动装置的弹簧机构，所述装置包括电磁体，所述弹簧机构包括：

外壳；

轴，其穿过所述外壳延伸并且具有联接到底部构件的第一端和联接到刷毛头的第二端；

与所述底部构件相关联的至少一个永磁体，当促动所述电磁体时，所述永磁体、底部构件、轴和刷毛头振荡；

弹簧，其在所述轴与所述外壳之间延伸，所述弹簧固结到所述轴和所述外壳之一；以及

其中在所述永磁体的振荡期间所述弹簧在变形位置与返回位置之间交替。

2.根据权利要求1所述的弹簧机构，其特征在于，所述弹簧是板簧。

3.根据权利要求2所述的弹簧机构，其特征在于，所述板簧呈三角形或矩形之一的形状。

4.根据权利要求2所述的弹簧机构，其特征在于，其还包括：

驱动轴纵向轴线；以及

板簧弯曲轴线，

其中所述板簧弯曲轴线相对于所述驱动轴纵向轴线偏移。

5.根据权利要求1所述的弹簧机构，其特征在于，在所述弹簧在所述变形位置与所述返回位置之间交替期间所述弹簧的所述第一端固定到所述轴。

6.根据权利要求1所述的弹簧机构，其特征在于，在所述弹簧在所述变形位置与所述返回位置之间交替期间，所述弹簧的所述第二端固定到所述外壳。

7.根据权利要求1所述的弹簧机构，其特征在于，所述轴以减小的分贝水平操作。

8.根据权利要求1所述的弹簧机构，其特征在于，所述电磁体具有在约250 Hz与约275Hz之间的驱动频率。

9.一种用于附连到电动装置上的弹簧机构，所述装置包括驱动单元，所述驱动单元能由使用者驱动，所述弹簧机构包括：

外壳，其可连接到所述电动装置的一部分上；

轴，其穿过所述外壳延伸并且具有第一端和与所述第一端相反的第二端，所述第二端联接到工件；

底部构件，其包括铁磁材料和永磁体中的至少一种，所述底部构件连接到所述轴的第一端并且与所述驱动单元相邻定位，其中当所述驱动单元促动时，所述底部构件、轴和工件移动；以及，

弹簧，其从所述轴在侧向向外延伸，所述弹簧在所述轴与所述外壳之间延伸，所述弹簧固结到所述轴和所述外壳之一上，

其中在所述底部构件的移动期间所述弹簧在变形位置与返回位置之间绕与所述轴间隔开的弯曲轴线弯曲。

10.根据权利要求9所述的弹簧机构，其特征在于，所述底部构件从所述轴的所述第一端在侧向向外延伸，从而使得所述铁磁材料和所述永磁体中的所述一种相对于所述轴偏移。

11.根据权利要求10所述的弹簧机构，其特征在于，所述弹簧从所述轴在与所述底部构件相同的方向上向外延伸。

12.根据权利要求9所述的弹簧机构，其特征在于，当所述底部构件移动时，所述弹簧绕弯曲轴线弯曲，造成所述轴绕弓形路径移动从而使得所述工件经历一定程度的旋转。

13.根据权利要求12所述的弹簧机构，其特征在于，所述弯曲轴线相对于所述轴偏移。

14.根据权利要求13所述的弹簧机构，其特征在于，所述弯曲轴线定位于所述轴与所述外壳之间。

15.根据权利要求14所述的弹簧机构，其特征在于，所述弹簧固结到所述外壳和所述轴两者。

16.根据权利要求9所述的弹簧机构，其特征在于，所述外壳限定纵向轴线，并且其中所述轴相对于所述纵向轴线以一定角度定位。

17.根据权利要求9所述的弹簧机构，其特征在于，所述工件包括与所述轴对准的颈部，从所述颈部延伸的头，和从所述头在侧向向外延伸的刷毛。

18.一种用于附连到电动牙刷的驱动单元上的弹簧机构，所述弹簧机构向连接到所述驱动单元上的工件提供所希望的工件运动，所述弹簧机构包括：

外壳，其具有第一端和第二端并且具有穿过所述外壳和穿过所述第一端及第二端延伸的开口，所述第一端包括用于将所述外壳附连到所述驱动单元上的附连部分，所述外壳限定从所述第一端穿过所述外壳到所述第二端延伸的纵向长度；

轴，其从所述第一端穿过所述外壳延伸到所述第二端，所述轴的一部分穿过所述开口延伸；

牙刷头，其连接到所述轴的一端；

底部构件，其与所述牙刷头间隔开并且从所述轴在侧向向外延伸，所述底部构件包括永磁体和铁磁材料中的至少一种；以及

弹簧，其从所述轴在所述底部构件与所述牙刷头之间延伸，所述弹簧从所述轴延伸到所述外壳；

其中所述底部构件的移动造成了所述弹簧和所述牙刷头的振荡移动，其中所述弹簧绕与所述轴间隔开的弯曲轴线弯曲。

19.根据权利要求18所述的弹簧机构，其特征在于，所述弹簧连接到所述轴和所述外壳，并且其中所述弯曲轴线在所述轴与所述外壳之间间隔开。

20.根据权利要求19所述的弹簧机构，其特征在于，其包括：在所述轴的一部分上模制的包覆模制部分，所述弹簧连接到所述包覆模制部分。