CN106344196A - 用于动力装置的弹簧机构 - Google Patents

Abstract

一种用于电磁驱动单元的弹簧机构将电磁体的移动和/或促动转换或转变成工件的期望移动，并且实现工件移动的简单且有效的调整。弹簧机构包括外壳、连接于外壳的弹簧，其中弹簧的至少两个区段能够关于外壳移动，包括具有磁体的第一端部和用于附接于工件的第二端部的驱动轴，以及将驱动轴连接于弹簧的可移动部分的至少两个调整元件。调整元件中的至少一个是可调节的。在一个实施例中，弹簧可为板簧，并且可移动区段可均定位在限定在弹簧中的一对切口之间。

Description

用于动力装置的弹簧机构

技术领域

本发明涉及电磁动力装置，并且更具体地说，涉及如具有电磁驱动单元的电动牙刷的动力装置。

背景技术

一种用于促动电动牙刷或另一具有动力手柄的装置的刷毛或其它清洁元件的方法是定位在牙刷或其它装置的手柄部分内的电磁驱动器。电磁体可以以开关促动来以期望的频率使极性交变。可移动的永久磁体(或一对永久磁体)定位在电磁体附近，使得永久磁体在电磁体被促动时被电磁体驱动成以振动频率振动。可或可不为细长的颈部(包括工件如牙刷头)典型地附接于永久磁体，使得工件通过永久磁体的移动驱动成振动。

鉴于替换这些工件的某些方面，如它们磨损之后的牙刷刷毛的需要，或者为了提供更多的选择，例如附接具有不同功能的不同头部，制造商已经设计了替换头，其配合到独立的电磁驱动单元上。驱动单元可包括电源、开关、固定电磁体、可移动的永久磁体和驱动轴，其中替换头包括颈部和工件，如牙刷头。在一些情况下，替换头还可包括永久磁体、驱动轴和工件。替换头可以可移除地附接于驱动单元，例如通过螺纹或另外将替换头的一部分连接到驱动单元的一部分上。

更近地，制造商已经尝试控制这些工件的移动，以便提供更有效且合乎需要的工件运动。例如，在电动牙刷的情况下，制造商已经尝试在围绕牙刷的中心纵向轴线的旋转运动中控制清洁元件的移动。这样做时会有困难，尤其是在具有电磁驱动器的牙刷的情况下，因为由电磁体引起的大体线性的振动必须转换成期望的旋转运动。一些替换头包括可有助于电动牙刷中的震动和/或噪声的部分，该震动和/或噪声可为不合乎需要或烦人的。在各种情况下，工件的运动可在电磁体的频率接近驱动轴和工件的谐振频率时显著地改变。

发明内容

本发明提供了一种用于电磁动力装置的弹簧机构，其将电磁体的移动和/或促动转换或转变成工件的期望移动，并实现工件移动的简单且有效的调整。

在一个实施例中，弹簧机构包括外壳、连接于外壳的弹簧、驱动轴以及可调节的调整元件，其中弹簧的至少一部分能够关于外壳移动，该驱动轴包括具有磁体的第一端部和用于附接于工件的第二端部，该可调节的调整元件将驱动轴连接于弹簧的可移动部分。

在一个实施例中，弹簧可为板弹簧，并且弹簧的可移动部分可为定位在限定在弹簧中的一对切口之间的弹簧区段。切口的尺寸和形状还可变化，以便控制工件移动。

在一个实施例中，可调节的调整元件从驱动轴延伸至弹簧的可移动部分，并且连接于弹簧，使得可调节的调整元件将弹簧的可移动部分置于一定程度的张力下。可调节的调整元件可通过螺纹连接在驱动轴和弹簧的可移动部分之间，使得螺纹连接实现对弹簧的可移动部分上的张力的量的调节。更具体地说，调整元件可为螺栓，其延伸穿过弹簧的可移动部分，穿过驱动轴，并且延伸到驱动轴的相对表面上的螺母中。

驱动轴可能够围绕一对轴承表面旋转，该一对轴承表面限定了沿着轴承表面延伸的旋转轴线，并且可调节的调整元件可定位在轴承表面之间。轴承表面可由从驱动轴延伸的一对摇杆形成。

在另一个实施例中，弹簧机构可包括可移动弹簧部分中的两个或更多个，以及两个或更多个可调节的调整元件。例如，可移动弹簧部分中的两个可沿牙刷的纵轴线与彼此对准。可调节的调整元件可延伸穿过可移动弹簧部分中的各个至驱动轴。在此类实施例中，弹簧机构可不包括与可调节的调整元件分开的轴承表面，因为驱动轴的运动可由两个或更多个可移动弹簧部分和可调节的调整元件的调整控制。各组可移动弹簧部分和可调节的调整元件可通过调节调整元件的张力和/或调节可移动弹簧部分的尺寸和形状来独立地调整，以便实现期望的工件运动。

弹簧机构可实施到牙刷驱动单元或一些其它个人护理装置驱动单元中，其中刷毛头和颈部能够从驱动单元移除并替换。然而，在另一个实施例中，弹簧机构可并入到用于牙刷或用于一些其它个人护理装置的替换头中，其中刷毛头和颈部、驱动轴和弹簧是可替换的。

本发明还提供了一种用于制造用于电动牙刷或其它个人护理装置的弹簧机构的方法，其包括如下步骤：提供固定外壳，其限定大体中空的内部；提供驱动轴，其至少部分地延伸到固定外壳的中空内部中，驱动轴具有第一端部和第二端部，第一端部包括磁体，并且第二端部适合于接收工件；将弹簧部件连接于固定外壳，弹簧部件具有可移动区段；利用可调节的调整部件将弹簧部件连接于驱动轴；以及调节调整部件，以在弹簧的可移动区段上提供期望程度的张力。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的侧视图，其显示了设置在以虚线示出的手柄外壳内的弹簧机构，并且包括手柄外壳内的电磁体。

图2是其正视图。

图3是根据一个实施例的用于动力装置的弹簧机构的正视图。

图4是其后视透视图；

图5是其正视透视图；

图6是沿着图3中的线A-A截取的侧视截面图，其显示弹簧处于中和位置。

图6A是其透视截面图。

图7是沿着图3中的线A-A截取的侧视截面图，其显示弹簧处于更张紧的位置。

图7A是其透视截面图。

图8是具有连接于其的工件的弹簧机构的透视图，其中驱动轴和弹簧处于中心位置。

图9是其后视图。

图10是具有连接于其的工件的弹簧机构的透视图，其中驱动轴和弹簧处于左旋位置。

图11是其后视图。

图12是具有连接于其的工件的弹簧机构的透视图，其中驱动轴和弹簧处于右旋位置。

图13是其后视图。

图14是具有连接于其的工件的弹簧机构的正视图，其中驱动轴和弹簧处于中心位置。

图15是沿着图14中的线C-C截取的其截面图。

图16是具有连接于其的工件的弹簧机构的正视图，其中驱动轴和弹簧处于左旋位置。

图17是沿着图16中的线B-B截取的其截面图。

图18是具有连接于其的工件的弹簧机构的正视图，其中驱动轴和弹簧处于右旋位置。

图19是沿着图18中的线D-D截取的其截面图。

图20是具有附接的替换头的电动牙刷的侧视图，其中电磁体和弹簧机构通过驱动单元外壳而为可见的。

图21是根据本发明的第二实施例的正视图，其示出了如设置在以虚线示出的手柄壳体内的弹簧机构，并且包括手柄壳体内的电磁体。

图22是其侧视图。

图23是根据第二实施例的用于动力装置的弹簧机构的透视图。

图24是其后视透视图。

图25是其另一透视图。

图26是其正视图。

图27是沿图26中的线E-E的侧视截面图。

图28是根据第二实施例的弹簧机构的正视图，其中驱动轴和弹簧处于中心位置。

图29是根据第二实施例的弹簧机构的正视图，其中驱动轴和弹簧处于右旋位置。

图30是根据第二实施例的弹簧机构的正视图，其中驱动轴处于左旋位置。

图31是图28的弹簧机构的仰视图。

图32是图29的弹簧机构的仰视图。

图33是图30的弹簧机构的仰视图。

图34是沿图28中的线A-A截取的截面图。

图35是沿图29中的线B-B截取的截面图。

图36是沿图30中的线C-C截取的截面图。

具体实施方式

I．综述

用于在动力装置如电动牙刷中使用的弹簧机构在图1-19中显示并且大体标记为10。弹簧机构10包括：连接于驱动单元外壳12的固定元件11、连接于固定元件11的弹簧14、驱动轴18以及可调节的调整元件28，其中弹簧14的至少一部分16能够关于固定元件11和外壳12移动，驱动轴18包括具有磁体的第一端部20和用于附接于工件26的第二端部24，可调节的调整元件28将驱动轴18连接于弹簧14的可移动区段16。

在操作中，弹簧机构10操作成在期望的频率下将磁体的移动转换或转变成期望的工件26的移动。磁体由驱动器驱动，如定位在磁体附近的电磁体30。可调节的调整元件28实现工件移动和频率的简单调节。在所示的实施例中，工件26是用于电动牙刷的替换头，并且弹簧机构10为牙刷头提供了期望的运动。在备选实施例中，弹簧机构10可形成替换头的一部分，而非驱动单元外壳的一部分。

II．结构

如上面提到的，电磁驱动单元是众所周知的；因此，将不在本文更详细描述驱动单元外壳12和电磁体30。不用多说，驱动单元外壳12大体形成用于驱动单元的手柄，并且包括外壳内的电源(未显示)，如电池或AC电源，以及能够由用户操作的开关31。驱动单元外壳12包括驱动机构，其可为DC驱动器或AC驱动器。在一个实施例中，驱动单元外壳12包括定位在驱动单元外壳12内的电磁体30，其在用户按下开关31时被促动。电磁体30或一对电磁体可促动成在驱动单元外壳12内在正极性和负极性之间振动。振动可在电磁体的谐振频率的范围内。如图1,2和20中所绘，电磁体30居中地定位在驱动单元外壳12内，邻近弹簧机构10的驱动轴18的第一端部20，并且弹簧机构10定位在外壳12内。包括驱动轴18的第二端部24的驱动轴18的一部分从外壳12的端部34向外延伸用于接收工件26。

弹簧机构10可设计用于可移除地附接于工件26，如替换牙刷头或意图用于旋转振动的另一种类型的装置。参照图10-20，在一个实施例中，工件26是牙刷头，其大体包括细长颈部38，细长颈部38在一端处具有头部40并且在相对端处具有插座(未显示)。插座尺寸确定成接收驱动轴18的第二端部24。如所示，头部40包括多根刷毛44，其可具有从头部40向外延伸的各种长度。在另一个实施例中，头部40可包括一个或更多个备选清洁元件，如从头部40延伸的弹性体元件。在参照上面的又一个实施例中，工件26可形成更大的替换头的一部分，其还包括弹簧机构10。在此类实施例中，驱动单元外壳12可包括用于连接于替换头的结构，如螺纹，并且弹簧机构10的一部分可延伸到驱动单元外壳12中的开口中，以使得弹簧机构10能够由电磁体30驱动。

参照图1-20，弹簧机构10包括固定元件11、弹簧14、驱动轴18和可调节的调整元件28。在所示的实施例中，固定元件11通过常规器件连接于更大的驱动单元外壳12。固定元件11以如下方式连接于驱动单元外壳12，使得固定元件11关于驱动单元外壳12固定在合适位置。在一个实施例中，固定元件11是大体平的模制塑料板，其具有上表面46和下表面48。固定元件11可另外由各种不同的材料形成，并且在一个实施例中可与驱动单元外壳12集成地形成。在图1-7的所示实施例中，下表面48包括从下表面48向外延伸的一对间隔开的突出部或凸起部50。这些凸起部50的外表面52可在形状上为凹入的，以在与下面描述的驱动轴18上的轴承部件80接合时形成接合表面的一部分。在图10-19中显示了固定元件11'的第二实施例。在该变体(见图17)中，固定元件11'不包括向外延伸的凸起部50。相反，固定元件11'的下表面48'中的一对凹入的凹部50'形成了接合表面52'，其与凸起部50上的外表面52类似地起作用。

弹簧部件14附接于固定元件11。在所示的实施例中，弹簧部件14为由弹性材料如弹簧钢形成的大体平板。如所示，弹簧14利用延伸穿过固定元件11和弹簧14的四个紧固件56附接于固定元件11。紧固件56将弹簧14的至少一部分保持成关于固定元件11和驱动单元外壳12固定。当然，弹簧14可以以各种其它常规方法固定地固接于固定外壳11或驱动单元外壳12。

在一个实施例中，弹簧14还包括可移动区段16。如所示，可移动区段16为弹簧部件14的条，其形成在弹簧14中的一对对称的切口60之间。在所示的实施例中，可移动区段16居中地定位在弹簧14内，然而，可移动区段16可另外取决于应用按需要定位在弹簧上的备选位置处。借助于切口60，可移动区段16形成为包括第一端部62和与第一端部相对的第二端部64，使得可移动区段16在第一端部62和第二端部64之间形成了扭杆，其可在端部62,64保持固定的同时沿着弹簧轴线来回扭曲，该弹簧轴线沿着可移动区段16的纵向范围限定。切口60的尺寸和形状将控制可移动区段16围绕弹簧轴线的柔性和扭转旋转的程度。在所示的实施例中，各个切口60是大体半圆形的，其中凸面背对可移动区段16；然而，切口60的形状可变化，以便改变可移动区段16的特征。为了增大可移动区段16中的柔性，并且因此增大驱动轴18和工件26的移动，切口可制成更大，并且可移动区段更薄。在一个实施例中，切口60和可移动区段16的尺寸和形状由制造商根据驱动轴18和工件26的尺寸和形状预先选定，以便产生例如期望的工件运动，其中电磁驱动机构30的频率接近工件26的谐振频率。在一个实施例中，可移动区段16限定用于接收可调节的调整元件28的中心开口66，如在下面更详细描述的。弹簧的其它特征也可改变，以使工件26的运动变化，例如更厚的弹簧材料将增大使弹簧扭曲所需的力，并且减小弹簧在操作期间将扭曲的量。附加元件，如槽和孔可进一步并入到弹簧或多个弹簧中，以向(多个)弹簧提供期望的特征。在一个实施例中，弹簧14可包括孔，其使得固定元件上的凸起部50能够延伸穿过弹簧14并延伸成与驱动轴18接合。备选地，弹簧可不构造有这些开口，使得弹簧形成用于驱动轴18的接合表面。

虽然弹簧14的可移动区段16示为限定在一对切口之间的更大弹簧部件的一部分，但是应当理解的是，在备选实施例中，弹簧14可仅由可移动区段组成，如大体平的弹簧材料条，其固定在相对的端部上，以形成扭杆，其具有与可移动区段16的特征类似的特征。

驱动轴18是大体细长的部件，其限定了纵向轴线68，并且具有第一端部20和与第一端部相对的第二端部24。驱动轴18可集成地形成为单一整体材料件，但在所示的实施例中，由两种材料和两个件形成，该两个件包括模制的塑料部件70和金属部件71，模制的塑料部件70包括驱动轴18的第一端部20，金属部件71沿着纵向轴线延伸到塑料部件70中的凹部中，并且包括驱动轴18的第二端部24。如所示，驱动轴18的第一端部20包括底座72，其为从驱动轴18的第一端部20沿大体垂直于驱动轴18的纵向轴线68的方向向外延伸的大体平板。底座72具有下表面74，其支承一对极性相反的永久磁体76,78，例如通过将磁体模制到底座72中，或利用粘合剂或通过其它已知的手段。备选地，磁体76,78可通过例如中间板间接地连接于底座72。如图1和图2中所示，当装配时，磁体76,78定位在电磁体30附近。由于磁体76,78定位在底座72上，使得它们偏离驱动轴18的纵向轴线，故电磁体将引起磁体76,78使底座72在弧形路径中移动。如所示，底座72包括外周边，其小于驱动单元外壳12的内部的尺寸，以使底座72能够在驱动单元12外壳内来回和/或上下移动。在一个实施例中，磁体76,78可被铁磁体材料替换，如钢，其可被驱动单元外壳12内的电磁体30吸引和排斥。

驱动轴18的塑料部件70的剩余部分便于在固定元件11上的外表面52,52'之间的接合，以及在驱动轴18和弹簧14的可移动区段16之间的连接。现在参照图15，驱动轴18包括一对圆形的突出部80，其形成了圆形轴承表面，该圆形轴承表面接合固定元件11上的接合表面52,52'，以确定在驱动轴18和固定元件11之间的摇摆型式的关系，其中圆形的突出部80可在凹入的接合表面52上来回摇摆。在圆形的突出部80之间，驱动轴18包括用于将驱动轴18连接于弹簧的可移动区段16的结构。在一个实施例中，驱动轴18限定了延伸穿过其用于接收可调节的调整元件28的紧固件孔82，如在下面更详细描述的。在另一个实施例中，备选结构可用于便于驱动轴18关于固定外壳11的摇摆型式的移动。例如，圆形的突出部可包含在固定外壳11或弹簧部件14上，以接合驱动轴18上的凹入面，或者驱动轴18可利用铰链连接于固定外壳。在各种情况下，驱动轴18至固定元件11的连接引起驱动轴18在促动电磁体时以弧形运动来移动，电磁体30引起永久磁体76,78以振动运动来移动，并且驱动轴18至固定元件11的连接引起驱动轴在围绕轴线的弧形路径中移动，该轴线沿着大体延伸穿过轴承表面的轴线与弹簧轴线和驱动轴18的纵向轴线68平行。

最后，驱动轴18的第二端部24成形成附接于工件26。在所示的实施例中，第二端部24包括一形状，其形成为延伸到工件26中的插座中，并防止工件26关于驱动轴18的旋转或轴向位移。现在参照图1和图2，第二端部24向外延伸超过驱动单元外壳12的端部，用于附接于工件26。

可调节的调整元件28将驱动轴18连接于弹簧14。更具体地说，可调节的调整元件28将驱动轴18连接于弹簧14的可移动区段16。在所示的实施例中，可调节的调整元件28是螺栓，其延伸穿过弹簧14的可移动区段16中的中心开口66，穿过驱动轴18中的紧固件孔82，并延伸到驱动轴18的后表面上的调整螺母84中。当螺栓28插入到螺母84中时，驱动轴18连接于弹簧14和固定元件11，其中接合表面52和80与彼此接合，以形成用于驱动轴18的摇摆移动的轴承。由于螺栓28上的螺纹，故螺栓28和螺母84可张紧或松开，以调节置于弹簧14的可移动区段16上的张力的量。例如，图6显示了调整元件28连接于螺母84，其中弹簧的可移动区段16处于与板弹簧14的剩余部分对准的大体中和位置。在该状态下，在弹簧14的可移动区段16和驱动轴18之间可存在间隙。图7显示了调整元件28更紧密地连接到螺母84上，其中弹簧14的可移动区段16处于张紧位置，其中可移动区段略微朝向驱动轴18挠曲，其可部分地或完全闭合在驱动轴18和弹簧14之间的间隙。弹簧14的可移动区段16上的张力的量的变化将改变驱动轴18和工件26的移动的幅度和频率。就此而言，制造商可通过使螺栓28关于螺母84旋转而有效地调整工件26的移动，从而将可移动区段16拉向驱动轴18，并调节弹簧14的可移动区段16上的张力。提供一定调节程度的备选的紧固件或装置可在当前设计的变化中替代螺栓型式的紧固件。

特别地，虽然结合牙刷头显示了上面公开的实施例，但是它们还可结合其它类型的工件使用，该其它类型的工件利用相同或相似范围的运动，如清洁刷和/或表皮剥落刷，其中刷毛布置成大体平行于驱动轴18的纵向长度。

III．操作

在操作期间，驱动单元外壳12内的电磁体30通过用户操作开关31操作。在被促动时，电磁体30可振动和/或控制成在驱动频率范围内改变极性。替换头或其它工件26通过将驱动轴18的第二端部24插入到工件26上的插座中，或者通过另一种附接方法而连接于驱动轴18的端部24。电磁体30和其对底座72上的永久磁体76,78(或铁磁体材料)的吸引力引起底座72在弧形路径中来回振动。

弹簧机构10控制驱动轴18的移动路径，以及工件26的移动的范围和频率。关于弹簧机构10，底座72的移动因为在驱动轴18和弹簧14的可移动区段16之间的连接而引起驱动轴18围绕延伸穿过轴承表面80–尤其轴承表面80和固定外壳11的表面52,52'之间的接合表面的旋转轴线来回旋转。旋转轴线大体平行于弹簧轴线和驱动轴18的纵向轴线68。弹簧14的可移动区段16在驱动轴18振动时围绕弹簧轴线旋转，并且作用成控制驱动轴18的移动，并且使驱动轴18偏压在中心位置。在弹簧74扭曲时，工件26在弧形路径中移动。

在图8-19中详细地描绘了弹簧机构10和工件26的运动。图8-9和14-15显示了处于中心位置的弹簧机构10，其可为电磁体关闭时的中和停止位置，并且可为促动电磁体时的旋转中心位置。在该位置，弹簧14的可移动区段16大体位于与非扭曲状态下的弹簧14的剩余部分相同的平面中。如图15中所示，驱动轴上的轴承表面80接合固定外壳11的表面52'(延伸穿过限定在弹簧14中的开口)，并且工件26上的刷毛44大体垂直于固定元件11的上表面46。图10-11和图16-17显示了处于左旋位置的弹簧机构10，这在电磁体被促动时发生。在该位置，弹簧14的可移动区段16大体位于关于扭曲状态下的弹簧14的剩余部分成角度的平面中。如图17中所示，驱动轴上的轴承表面80接合固定外壳11的表面52'(延伸穿过限定在弹簧14中的开口)，并且工件26上的刷毛44大体关于固定元件11的上表面46旋转至左边。最后，图12-13和图18-19显示了处于右旋位置的弹簧机构10，这在电磁体被促动时发生。在该位置，弹簧14的可移动区段16大体位于关于扭曲状态下的弹簧14的剩余部分向右成角度的平面中。如图19中所示，驱动轴上的轴承表面80接合固定外壳11的表面52'(延伸穿过限定在弹簧14中的开口)，并且工件26上的刷毛44大体关于固定元件11的上表面46旋转至右边。在促动电磁体30期间，弹簧机构10在左旋位置和右旋位置之间来回振动。

如上面提到的，工件，如刷毛头40或另一种类型的装置的工件的运动和频率可通过各种变量控制。在本发明中，这可包括可调节的调整元件28的调节。其它变量包括但不限于弹簧的尺寸、厚度和形状，磁体在底部部件上的定位，刷毛的尺寸和长度，以及马达的驱动频率。这些变量中的各个可从应用到应用来调节，以提供在刷洗功能、手柄震动和操作噪声方面的合乎需要的用户体验。在一个实施例中，电动机的驱动频率在大约60Hz至1000Hz之间。在用于与电动牙刷一起使用的更特别的实施例中，驱动频率在大约150Hz至400Hz之间。在用于电动牙刷的更特别的实施例中，马达的驱动频率在大约230Hz至280Hz之间，并且在用于电动牙刷的甚至更特别的实施例中，马达的驱动频率设定至大约260Hz。在其中工件是表皮剥落器的头部的实施例中，驱动频率可在大约150Hz至200Hz之间。用于如上面列出的那些的备选工件应用的驱动频率可取决于用于具体应用的期望功率和工件运动来增大或减小。

在确定了具体的驱动频率之后，上面提到的变量调节成实现刷毛头40的期望的运动和频率，同时在马达上保持相对低的声级和相对低的电流拖曳。在用于与电动牙刷一起使用的一个实施例中，刷毛头的期望频率在大约245Hz至255Hz之间。在另一个实施例中，刷毛的末端的期望的运动范围在大约0.370mm至0.575mm之间。在又一个实施例中，操作包含上面提到的实施例中的一个的牙刷的期望的声级低于大约73dB，并且更具体地说，低于大约60dB。如果在装配之后和初次测试操作之后发现工件移动是不正确的，则制造商可简单地调节调整元件28，以实现期望的运动。

IV. 第二实施例

用于在动力装置如电动牙刷中使用的弹簧机构的第二实施例在图21-36中显示并且大体标记为100。弹簧机构100与弹簧机构10相似之处在于其包括：连接于驱动单元外壳112的弹簧114。在该实施例中，弹簧114的至少两个部分116,117能够相对于外壳112移动。驱动轴118包括具有磁体的第一端部120和用于附接于工件(如，示为与弹簧机构10连接的工件26)的第二端部124，并且至少两个可调节的调整元件128,129将驱动轴118连接于弹簧114的可移动区段116,117。

在操作中，弹簧机构100类似于弹簧机构10操作成在期望的频率下将磁体的移动转换或转变成期望的工件的移动。磁体由驱动器驱动，如在驱动轴118上定位在磁体附近的电磁体130。在该实施例中，多个可调节的调整元件128,129实现工件移动和频率的高度调整。

第二实施例100的电磁驱动单元与第一实施例10的大致相同。外壳112包括电磁体或一对电磁体130和能够由使用者操作的开关131。包括驱动轴118的第二端部124的驱动轴118的一部分从外壳112的端部134向外延伸用于接收工件。第二实施例的工件可为包括上文所述的多种工件26中的任一种的多种工件。

参照图21-36，弹簧机构100包括弹簧114、驱动轴118，以及可调节的调整元件128,129。在该实施例中，弹簧114由常规器件连接于较大的驱动单元外壳112。在一个实施例中，弹簧可连接于固定元件，如上文所述的固定元件11。弹簧可作为备选由另一方法附接于外壳112，如，延伸穿过弹簧114的紧固件。在所示实施例中，弹簧部件114为由弹性材料如弹簧钢形成的大体平板。弹簧114的至少一部分相对于驱动单元外壳112固定。

弹簧114包括多个可移动区段，并且在图21-36中所示的实施例中，弹簧114包括一对可移动区段116,117。各个可移动区段116,117可为弹簧部件114的条，其形成在弹簧114中的一对对称切口160之间。如所示，各个可移动区段116,117居中地定位在弹簧114内，使得它们沿弹簧114的可移动区段116,117的纵轴线与彼此对准，然而，可移动区段116,117可另外取决于应用按需要定位在弹簧上的备选位置处。例如，使可移动区段116,117在弹簧114的纵向中心线的相对侧上交错可提供备选但合乎需要的工件运动。

依靠切口160，各个可移动区段116,117形成为包括第一端部162和与第一端部相对的第二端部164，使得可移动区段116,117均在第一端部162与第二端部164之间形成了扭杆，其可在端部162,164保持固定的同时沿着弹簧轴线来回扭曲，该弹簧轴线沿着可移动区段116,117的纵向范围限定。切口160的尺寸和形状将控制可移动区段116,117围绕弹簧轴线的柔性和扭转旋转的程度。在所示实施例中，用于可移动区段116,117中的各个的各个切口160为大体半圆形，其中凸面背对可移动区段116,117；然而，切口160的形状可变化，以便改变可移动部分116的特征。为了增大可移动区段116中的柔性，并且因此增大驱动轴118和工件的移动，切口中的一个或更多个可制成更大，并且可移动区段更薄。在一个实施例中，切口160和可移动区段116,117的尺寸和形状由制造商根据驱动轴118和工件的尺寸和形状预先选定，以便产生例如期望的工件运动，其中电磁驱动机构130的频率接近工件的谐振频率。可移动区段中的一个116的切口160的尺寸和形状还可相对于另一可移动区段117的切口160的尺寸和形状改变，以进一步细化驱动轴118和工件移动的特征。例如，如果可移动区段116构造成提供大于可移动区段117的柔性程度，则工件可具有较大幅度的移动。

在一个实施例中，各个可移动区段116,117限定中心开口166，用于以类似于上文所述的方式收纳相应的可调节的调整元件128,129。如上文提到的，弹簧的其它特征也可改变，以使工件的运动变化，例如更厚的弹簧材料将增大使弹簧扭曲所需的力，并且减小弹簧在操作期间将扭曲的量。附加元件，如槽和孔可进一步并入到弹簧或多个弹簧中，以向(多个)弹簧提供期望的特征。

虽然弹簧114的可移动区段116,117示为限定在一对切口之间的更大弹簧部件114的一部分，但是应当理解的是，在备选实施例中，弹簧114可仅由可移动部分组成，如大体平的弹簧材料条，其固定在相对的端部上，以形成扭杆，其具有与可移动区段116,117的特征类似的特征。

驱动轴118是大体细长的部件，其限定了纵向轴线168，并且具有第一端部120和与第一端部相对的第二端部124。所示实施例的驱动轴118类似于驱动轴18构造，其中其由两种材料和两个件形成，该两个件包括模制的塑料部件170和金属部件171，模制的塑料部件170包括驱动轴118的第一端部120，金属部件171沿着纵向轴线延伸到塑料部件170中的凹部中，并且包括驱动轴118的第二端部124。如所示，驱动轴118的第一端部120包括底座172，其为从驱动轴118的第一端部120沿大体垂直于驱动轴118的纵向轴线168的方向向外延伸的大体平板。底座172具有下表面174，其支承一对极性相反的永久磁体176,178，例如通过将磁体模制到底座172中，或利用粘合剂或通过其它已知的手段。备选地，磁体176,178可通过例如中间板间接地连接于底座172。如图21和图22中所示，当装配时，磁体176,178定位在电磁体130附近。由于磁体176,178定位在底座172上，使得它们偏离驱动轴118的纵向轴线，故电磁体将引起磁体176,178使底座172在弧形路径中移动。如所示，底座172包括外周边，其小于驱动单元外壳112的内部的尺寸，以使底座172能够在驱动单元112外壳内来回和/或上下移动。在一个实施例中，磁体176,178可被铁磁体材料替换，如钢，其可被驱动单元外壳112内的电磁体130吸引和排斥。

驱动轴118的塑料部件170的剩余部分便于与弹簧114的可移动区段116,117的接合(或在另一个实施例中，与附接于弹簧118的固定元件的一部分)。现在参照图27，驱动轴118包括用于将驱动轴118连接于弹簧114的可移动区段116,117的结构。在一个实施例中，驱动轴118限定了延伸穿过其用于接收可调节的调整元件128,129的一对紧固件孔182,183，如在下面更详细描述的。如所示，各个紧固件孔182,183可限定在从驱动轴118突出的竖立凸台190,191内。这些凸台190,191在可移动部分内且邻近可调节的调整元件128,129接触弹簧114，提供可移动区段116,117可围绕其旋转的枢转点。在另一个实施例中，备选结构可用于便于驱动轴118相对于外壳112的摇动型式的移动，如，结合上文的弹簧元件10描述的圆形凸起。在各种情况下，驱动轴118至弹簧114的可移动区段的连接引起驱动轴118在促动电磁体时以弧形运动来移动，电磁体130引起永磁体176,178以振动运动围绕可移动区段116,117的纵轴线移动。最后，驱动轴118的第二端部124定形成以与上文结合工件26所述的相同方式附接于工件。

可调节的调整元件128,129将驱动轴118连接于弹簧114。更具体地说，可调节的调整元件128,129将驱动轴118连接于弹簧114的可移动部分116,117。在所示实施例中，可调节的调整元件128,129是螺栓，其延伸穿过弹簧114的可移动区段116,117中的中心开口166，穿过驱动轴118中的紧固件孔182,183，并延伸到驱动轴118的后表面上的相应调整螺母84中。当螺栓128,129插入到螺母84中时，驱动轴118利用凸台190,191与弹簧114在可移动区段116,117内的接合连接于弹簧114。由于螺栓128,129上的螺纹，故它们可上紧或松开成以与上文所述和图6和7中所示相似的方式调节置于弹簧114的可移动区段116,117中的各个上的张力的量。弹簧114的可移动区段116,117中的一个或两者上的张力的量的变化将改变驱动轴118和工件的移动的幅度和频率。就此而言，制造商可通过使螺栓128,129中的一个或两者关于螺母84旋转而有效地调整工件的移动，从而将可移动区段116,117拉向驱动轴118，并调节弹簧114的可移动区段116,117上的张力。提供一定调节程度的备选的紧固件或装置可在当前设计的变化中替代螺栓型式的紧固件。

虽然结合牙刷头显示了上面公开的实施例，但是它们还可结合其它类型的工件使用，该其它类型的工件利用相同或相似范围的运动，如清洁刷和/或表皮剥落刷，其中刷毛布置成大体平行于驱动轴18,118的纵向长度。

在操作期间，驱动单元外壳112内的电磁体130由使用者操作开关131以与上文结合弹簧机构10所述的相似方式操作。弹簧机构100控制驱动轴118的移动路径，以及工件的移动的幅度和频率。参照弹簧机构100，底座172的移动引起驱动轴118围绕旋转轴线来回旋转(该旋转轴线大体上沿由弹簧114的可移动部分116,117限定的弹簧轴线延伸)至可移动部分116,117如它们在所示实施例中对准的程度。旋转轴线大体平行于弹簧轴线和驱动轴118的纵轴线168。弹簧114的可移动区段116,117在驱动轴118振动时围绕弹簧轴线旋转，并且作用成控制驱动轴118的移动，并且使驱动轴118偏压在中心位置。在可移动区段116,117扭曲时，工件在弓形路径中移动。

在图28-36中详细地描绘了弹簧机构100的运动。图28,31和34显示了处于中心位置的弹簧机构100，其可为电磁体关闭时的中和停止位置，并且可为促动电磁体时的旋转中心位置。在该位置，弹簧114的可移动部分116,117大体位于与非扭曲状态下的弹簧114的剩余部分相同的平面中。如图34中所示，驱动轴118上的凸台190在可移动部分116内接合弹簧114。图30,33和36显示了处于左旋位置的弹簧机构100，这在电磁体被促动时出现。在该位置，弹簧114的可移动部分116,117大体位于关于扭曲状态下的弹簧114的剩余部分成角度的平面中。最后，图29,32和35显示了处于右旋位置的弹簧机构100，这在电磁体被促动时发生。在该位置，弹簧114的可移动部分116大体位于关于扭曲状态下的弹簧114的剩余部分向右成角度的平面中。在促动电磁体130期间，弹簧机构100在左旋位置和右旋位置之间来回振动。

如上文提到的并且结合弹簧机构100，工件的运动和频率可通过多种变量控制。在本发明中，这可包括可调节的调整元件128,129中的一个或两者的调节。其它变量包括但不限于弹簧的尺寸、厚度和形状、磁体在底部部件上的定位、从工件延伸的刷毛或其它元件的尺寸和长度，以及马达的驱动频率。这些变量中的各个可从应用到应用来调节，以提供在刷洗功能、手柄震动和操作噪声方面的合乎需要的用户体验。马达的驱动频率，以及马达和工件的相对频率可如上文结合弹簧机构10提到地确定。由于调节调整元件128,129和可移动弹簧区段116,117中的一个或两者的特征的能力，故弹簧机构100提供较宽的可调节性范围。如上文提到的，制造商可一致地改变两个调整元件128,129和两个可移动弹簧区段116,117的特征，或者它们可调节一个调整元件和/或一个弹簧区段相对于彼此的特征。

上面的描述是本发明的当前实施例的描述。在不脱离所附权利要求中限定的本发明的精神和更广泛方面的情况下可做出各种变更和变化，其将根据包括等效物的教义的专利法的原理来理解。例如使用冠词“一”、“一个”、“该”或“所述”对单数形式的权利要求元件的任何提及将不解释为将元件限制至单数。

Claims (20)

1.一种用于动力装置的弹簧机构，所述装置包括电磁体，所述弹簧机构包括：

外壳；

连接于所述外壳的弹簧，其中所述弹簧的至少两部分能够关于所述外壳移动；

驱动轴，其包括具有磁体的第一端部和用于附接于工件的第二端部；以及

可调节的调整元件，其将所述驱动轴连接于所述弹簧的所述可移动部分中的各个。

2.根据权利要求1所述的弹簧机构，其特征在于，所述弹簧的所述可移动部分均具有纵向范围，所述纵向范围与彼此对准。

3.根据权利要求2所述的弹簧机构，其特征在于，所述弹簧为板簧，并且所述弹簧的所述可移动部分为均定位在限定在所述弹簧中的一对切口之间的弹簧区段。

4.根据权利要求3所述的弹簧机构，其特征在于，所述可调节的调整元件从所述驱动轴延伸至所述弹簧的所述可移动部分，所述可调节的调整元件连接于所述弹簧，使得各个所述可调节的调整元件将所述弹簧的所述可移动部分置于一定程度的张力下，所述可调节的调整元件能够独立地调整，使得所述弹簧的一个所述可移动部分上的张力的程度可不同于所述弹簧的另一个所述可移动部分。

5.根据权利要求4所述的弹簧机构，其特征在于，所述可调节的调整元件均螺纹连接在所述驱动轴与所述弹簧的所述可移动部分之间，所述螺纹连接实现所述弹簧的各个所述可移动部分上的所述张力的量的所述独立调节。

6.根据权利要求5所述的弹簧机构，其特征在于，所述可调节的调整元件大体上垂直于所述旋转轴线延伸，并且其中所述可调节的调整元件大体上沿所述弹簧机构的纵轴线对准。

7.根据权利要求6所述的弹簧机构，其特征在于，所述可调节的调整元件沿所述弹簧机构的所述纵轴线间隔开。

8.根据权利要求7所述的弹簧机构，其特征在于，一对凸台从所述驱动轴向外延伸，各个所述凸台与所述弹簧的所述可移动部分中的一个对准。

9.根据权利要求8所述的弹簧机构，其特征在于，各个所述凸台延伸成与所述弹簧的所述可移动部分中的一个接合，各个所述凸台限定开口，其中所述可调节的调整元件中的一个延伸到各个所述开口中。

10.一种用于动力装置的弹簧机构，所述装置包括电磁体，所述弹簧机构包括：

细长的驱动轴，其具有第一端部和用于附接于工件的与所述第一端部相对的第二端部，所述驱动轴限定纵轴线，所述第一端部包括从所述纵轴线向外延伸的底座，所述底座包括邻近所述电磁体的磁体；

包括弹簧部件的固定外壳，所述弹簧部件具有能够围绕弹簧轴线扭力旋转的至少两个可移动区段，所述弹簧轴线大体上平行于所述驱动轴的所述纵轴线，所述可移动区段沿所述纵轴线对准；

至少两个调整部件，各个所述调整部件在所述驱动轴与所述弹簧部件的所述可移动区段中的相关联的一个之间延伸。

11.根据权利要求10所述的弹簧机构，其特征在于，所述弹簧部件为板簧，并且所述可移动区段与彼此间隔开，并且所述可移动区段均限定在所述弹簧部件中的一对切口之间。

12.根据权利要求10所述的弹簧机构，特征在于，所述调整部件能够独立地调节，以沿大体上垂直于所述弹簧轴线的方向调节所述弹簧的所述可移动区段上的张力的程度。

13.根据权利要求12所述的弹簧机构，其特征在于，所述调整部件中的所述各个为螺纹部件，其延伸穿过所述弹簧的所述可移动区段并且穿过所述驱动轴。

14.根据权利要求10所述的弹簧机构，其特征在于，所述驱动轴包括与所述弹簧部件的所述可移动区段中的一个对准的至少一个向上延伸的凸台。

15.根据权利要求14所述的弹簧机构，其特征在于，所述至少一个凸台从所述驱动轴延伸成与所述弹簧部件的所述可移动区段中的所述一个接合。

16.根据权利要求15所述的弹簧机构，其特征在于，所述驱动轴包括所述凸台中的至少两个，各个所述凸台限定开口，所述调整元件均延伸到所述开口中的一个中。

17.根据权利要求10所述的弹簧机构，其特征在于，所述驱动轴的所述第一端部处的所述底座朝所述弹簧部件延伸。

18.一种制造用于电动牙刷的弹簧机构的方法，包括：

提供固定外壳，其限定大体中空的内部；

提供驱动轴，其至少部分地延伸到所述固定外壳的所述中空内部中，所述驱动轴具有第一端部和第二端部，所述第一端部包括磁体，并且所述第二端部适于接收工件；

将弹簧部件连接于所述固定外壳，所述弹簧部件具有与彼此间隔开的至少两个可移动区段；

利用至少两个调整部件将所述弹簧部件连接于所述驱动轴；以及

调节所述调整部件中的至少一个以在所述弹簧的所述可移动区段中的一个上提供期望程度的张力。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述调整部件的所述调节包括将所述弹簧部件的所述可移动区段中的一个朝所述驱动轴拉动。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述弹簧为板簧，并且所述调整部件均延伸穿过所述弹簧的所述可移动区段中的相关联的一个，并且延伸到所述驱动轴中。