CN211067129U - 声波类电动清洁护理器具、用于该类器具的压力报警装置 - Google Patents

Abstract

声波类电动清洁护理器具及用于该类器具的压力报警装置。所述器具的驱动轴上分别固定有上、下轴承，上轴承通过上轴承固定面被固定在换能器左、右支架中，且相对于上轴承固定面不动，下轴承通过下轴承上固定面被固定在换能器左、右支架中，下轴承可以相对于下轴承上固定面或下轴承下固定面作相对运动，以使下轴承分离或接触下轴承上固定面；报警装置包括杠杆、发光元件及光敏元件，杠杆上设有遮挡面和/或遮光凸起，借助遮挡面和/或遮光凸起与光敏元件之间的间隙变化使光敏元件接收到的光能量发生变化，检测该光敏元件的相应电气性能参数的变化，从而获取施加在清洁元件上的负载压力，实现压力报警。

Description

声波类电动清洁护理器具、用于该类器具的压力报警装置

技术领域

本实用新型涉及一种具有压力报警装置的声波类电动清洁护理器具，本实用新型还涉及用于该声波类清洁护理器具的压力报警装置。

背景技术

现有的电动清洁用具(如电动牙刷)按头部组件的运动方式分类，通常可分为头部组件上的清洁元件和清洁元件载体作往复直线运动(包括上下摆动或左右摆动)、头部组件上的清洁元件和清洁元件载体作往复旋转运动、以及整个头部组件作往复旋转运动(简称为声波类)三种。

在声波类电动清洁护理器具(以下简称为清洁护理器具)中，常采用谐振驱动系统来驱动清洁元件作旋转运动，以便按期望的高效率进行操作。如本申请人的专利申请PCT/CN2015/071696所述，清洁护理器具包括具有手柄外壳的手柄，手柄外壳内部装有用以向清洁护理器具的各个部分提供电力的电源部分、用以控制清洁护理器具的各种工作模式以及该清洁护理器具的开启或关闭的控制部分、用以启动或关闭所述清洁护理器具运转的触发部分和将输入电能转换为机械能输出的驱动器。所述驱动器包括换能器、驱动线圈、设置在所述驱动线圈中的驱动线圈铁芯。当驱动线圈通以交变电流i时，分布在换能器上的永磁体受到电磁力的反作用力而驱动换能器以交变电流的频率进行往复旋转运动，从而带动装配到换能器的驱动轴上的清洁元件载体和分布于清洁元件载体上的清洁元件作往复旋转运动，以实现清洁动作。在所述结构中，换能器、清洁元件载体和清洁元件具有固有频率f_固，驱动线圈中的电流具有驱动频率f₀，f_固和f₀非常接近，通常使其满足0.85f₀＜f_固＜1.05f₀，驱动线圈和换能器之间的电磁力可使换能器、清洁元件载体和清洁元件处于谐振状态，从而能获得较高的机械效率。而且，所述换能器包括至少两个换能器弹性件(左侧换能器弹性件和右侧换能器弹性件)，利用弹性材料的弯曲应变构成具有固有振动频率f_固的换能器，当换能器的固有频率f_固非常接近驱动频率f₀时，手柄外壳中的驱动线圈产生并作用在换能器上的电磁力使换能器处于谐振状态，当换能器的固有频率f_固等于驱动频率 f₀时，手柄外壳中的驱动线圈产生并作用在换能器上的电磁力使换能器处于共振状态。

在本申请人的授权公告号为CN106618776B、名称为“电动清洁护理器具、用于该器具的压力报警方法及装置”的发明专利中，所披露的压力报警装置包括检测、采集和报警电路及报警部件，所述电路包括电源、可编程的微芯片处理器IC和由晶体管构成的用以联结电源和驱动线圈的H桥电路，所述微芯片处理器IC的程序中储存有f_0max-n，以选定的n值所对应的f_0max-n作为驱动线圈中流过的电流的固定频率f₀，其中，-0.3(f_0max-f_0min)≤n≤0.85(f_0max-f_0min)， f_0max为电流检测电阻上的平均电压的最大值所对应的驱动线圈电流频率，f_0min为电流检测电阻上的平均电压的最小值所对应的驱动线圈电流频率，并预存有报警负载下的电源电压的平均值U_L源和电流检测电阻R₂₅上的平均电压U_LR25，该可编程的微芯片处理器IC输出固定频率为f₀的方波以驱动H桥电路，若(U_N源/U_L源)×U_NR25＞U_LR25，无报警信号输出或终止当前的压力报警信号输出；若(U_N源/U_L源)×U_NR25≤U_LR25，则输出压力报警信号并报警。该专利通过合理调节清洁元件的纵向轴线和换能器弹性件平面的法向的夹角，使得换能器固有频率f_固随负载作用于清洁元件上的力增加而变大且可以控制换能器固有频率f_固随负载作用于清洁元件上的力增加而变化的速率，而一旦设定了此固定的驱动频率，则在清洁护理器具工作期间该驱动频率不变，使得清洁元件的振幅从小到大，同时使驱动线圈电流值从高到低呈单调下降趋势，从而既可以在合理负载下，保证所述个人电动清洁护理器具获得更高的机械效率、更小的工作电流、更小的能耗、最大的清洁元件振幅、最好的清洁效果，又可以在负载超过合理值后，降低振幅以保护牙龈，而且结构简单、成本低廉。

在本申请人的名称为“用于电动清洁护理器具的光敏压力报警装置”的另一中国发明专利申请(申请公布号为201711125025.4)中,该光敏压力报警装置包括由至少一个光源和至少一个光敏单元构成的光传感部分、面对所述光源和光敏单元的光线反射面、检测电路及报警部分。所述光源和光敏单元设置在相对于手柄外壳可移动的可动部件或相对于手柄外壳不动的静止部件上且处于同侧，所述光线反射面设置在面对光源和光敏单元那侧的静止部件或可动部件上，大致正对光源和光敏单元。在施加于清洁元件上、方向为近似沿着或平行于清洁元件沿长度方向的轴线的外力F₁和内置于手柄中的弹性件产生的抵抗外力F₁的弹性件弹性力F₂的共同作用下，使设置在相对于手柄外壳可移动的可动部件上的光源和光敏单元或者光线反射面随所述可动部件移动，通过光源发出的光线在光线反射面上的入射角和反射角发生变化，使得能接收到来自光源的光线的光敏单元的受光面积发生变化，进而导致光敏单元的电气性能发生变化。

在申请公布号为CN 104883997 A的发明专利申请中，披露了一种具有压力传感器的电动牙刷，其包括：用于通过直接力测量确定牙刷的刷毛施加在用户的牙齿上的压力的系统；用于通过动态力测量确定牙刷的刷毛施加在用户的牙齿上的压力的系统；和响应于通过直接力测量和动态力测量所确定的压力来调整指示过度刷毛力的压力的预先建立量的处理系统。该装置中，直接力或位移信息是由霍尔效应传感器装置提供的，而动态负载信息也是由霍尔效应传感器提供的，其被用于测量磁场响应相对于驱动信号的相位之间的相移。

实用新型内容

本实用新型的任务是提供一种具有压力报警装置的声波类电动清洁护理器具，其在不增加清洁护理器具的体积和成本的前提下，能大大提高对清洁元件上的负载压力的检测精度，从而提高压力报警装置的灵敏度。

根据本实用新型，所提供的声波类电动清洁护理器具包括具有手柄外壳的手柄及手柄后壳，手柄外壳内装有电源、线路板、换能器、驱动线圈组件、包括清洁元件载体和清洁元件的清洁组件，换能器包括：插入所述清洁组件的驱动轴、换能器左、右支架、至少两个分别布置在驱动轴纵轴线L₁左右两侧的换能器左、右永磁体、相应的永磁体支架、与所述永磁体支架固联并与驱动轴固联的左、右侧换能器传动臂、至少两个分别设置在驱动轴纵轴线L₁左右两侧的换能器弹性件、以及至少一个紧固于所述换能器左、右支架的换能器弹性件的固定件，所述换能器弹性件的一端分别与换能器弹性件的固定件固联，换能器弹性件的另一端分别与相应的换能器传动臂固联，换能器左、右永磁体相互独立，一侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性与另一侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性相反，换能器左、右永磁体可相对于换能器弹性件的固定件移动；驱动轴上分别固定有驱动轴上轴承和驱动轴下轴承，驱动轴上轴承通过位于换能器左、右支架上的驱动轴上轴承的固定面被固定在换能器左、右支架中，且不能相对于驱动轴上轴承固定面运动，驱动轴下轴承和驱动轴下轴承上固定面以及驱动轴下轴承下固定面彼此关联，驱动轴下轴承通过位于换能器左、右支架上的驱动轴下轴承上固定面被固定在换能器左、右支架中，因而驱动轴下轴承可以相对于驱动轴下轴承上固定面或驱动轴下轴承下固定面进行相对运动，以实现驱动轴下轴承与换能器左、右支架上的驱动轴下轴承上固定面之间的分离或接触；该清洁护理器具还包括光敏压力报警装置，所述报警装置包括安装于换能器左、右支架上的杠杆、设于线路板上且邻近杠杆的发光元件以及设于线路板上且邻近杠杆的光敏元件，所述杠杆在朝向线路板方向上布置有杠杆遮挡面和/或遮光凸起，通过杠杆遮挡面和/或遮光凸起与光敏元件之间的间隙变化导致由发光元件发出的、经过所述间隙到达光敏元件的光能量发生变化，检测光敏元件的相应电气性能参数的变化，从而获取施加在清洁元件上的负载压力F₁。

在本实用新型中，驱动轴下轴承上固定面和驱动轴下轴承下固定面可以约束驱动轴下轴承只能绕驱动轴横向旋转轴线L₄进行受限转动，即驱动轴下轴承不能同时接触驱动轴下轴承上固定面和驱动轴下轴承下固定面。在驱动轴下轴承接触驱动轴下轴承下固定面时，驱动轴下轴承和驱动轴绕驱动轴横向旋转轴线L₄的逆时针转动达最大角度，该最大角度即为驱动轴转动的受限角度。所述驱动轴转动受限角度可以为0-≤2度，优选该转动受限角度为 0-≤1.5度，更为优选的是该转动受限角度为1度。

在一实施例中，所述杠杆的左、右两侧分别设有杠杆左、右转动轴，杠杆沿远离杠杆旋转轴线L₃而靠近清洁组件的方向、且在朝向驱动轴下轴承的方位上设有杠杆短臂的凸起，驱动轴下轴承支撑该杠杆短臂的凸起，沿远离杠杆旋转轴线L₃而靠近所述手柄后壳的方向、且在朝向驱动轴下轴承的方位上设有杠杆长臂的凸起，弹簧围绕在所述杠杆长臂的凸起外部，该杠杆长臂的凸起底平面支撑弹簧的一端，设置在换能器左、右支架上的弹簧承载孔底平面支撑所述弹簧的另一端。

优选所述杠杆左、右转动轴具有同一杠杆旋转轴线L₃。

本实用新型的另一任务是提供一种用于声波类电动清洁护理器具的压力报警装置，该电动清洁护理器具包括具有手柄外壳的手柄及手柄后壳，手柄外壳内装有电源、线路板、换能器、驱动线圈组件、包括清洁元件载体和清洁元件的清洁组件，所述换能器包括：插入所述清洁组件的驱动轴、换能器左、右支架，所述驱动轴上分别固定有驱动轴上轴承和驱动轴下轴承，所述压力报警装置包括安装于换能器左、右支架上的杠杆、设于线路板上且邻近杠杆的发光元件、以及设于线路板上且邻近杠杆的光敏元件，所述杠杆在朝向线路板方向上布置有杠杆遮挡面和/或遮光凸起，杠杆的左、右两侧分别设有杠杆左、右转动轴，杠杆沿远离杠杆旋转轴线L₃而靠近清洁组件的方向、且在朝向驱动轴下轴承的方位上设有杠杆短臂的凸起，驱动轴下轴承支撑该杠杆短臂的凸起，沿远离杠杆旋转轴线L₃而靠近手柄后壳的方向、且在朝向驱动轴下轴承的方位上设有杠杆长臂的凸起，围绕所述杠杆长臂的凸起外部设有弹簧，该杠杆长臂的凸起底平面支撑所述弹簧的一端，设置在换能器左、右支架上的弹簧承载孔底平面支撑该弹簧的另一端，通过杠杆遮挡面和/或遮光凸起与光敏元件之间的间隙变化导致由发光元件发出的、经过所述间隙到达光敏元件的光能量发生变化，检测光敏元件的相应电气性能参数的变化，从而获取施加在清洁元件上的负载压力F₁，以实现压力报警。

优选所述杠杆的杠杆长臂长度为X2，杠杆短臂的长度为X1，X2和X1的比值范围为1.5-5；更为优选的是X2和X1的比值范围为2-4。

采用本实用新型所提供的具有压力报警装置的声波类电动清洁护理器具以及用于该声波类清洁护理器具的压力报警装置，在不增加清洁护理器具的体积和成本的前提下，可以大大提高检测施加于清洁元件上的负载压力的精度，从而提高压力报警装置的灵敏度。此外，在本实用新型中，通过设置驱动轴下轴承上固定面和驱动轴下轴承下固定面来确定驱动轴转动受限角度，使弹性件负载形变得到有效控制，从而有效减少或消除弹性件负载形变对换能器寿命的影响。

附图说明

本实用新型以声波类电动牙刷(以下简称为电动牙刷)为例对所述清洁护理用具进行解释说明。

图1为本实用新型的电动牙刷示意图；

图2为图1所示电动牙刷的装配示意图，其示出了手柄部分、头部组件的装配关系；

图3为图2中电动牙刷的换能器示意图；

图4为图1所示清洁元件上空载状态下，电动牙刷的换能器、驱动线圈和线路板及杠杆组合示意图；

图5为图1所示清洁元件上负载状态下，电动牙刷换能器、驱动线圈和线路板及杠杆组合示意图；

图6为图4的局部放大示意图；

图7为图5的局部放大示意图；

图8为换能器右支架和杠杆及驱动轴下轴承组合示意图；

图9为换能器右支架和驱动轴下轴承组合示意图；

图10为换能器右支架示意图；

图11为杠杆示意图；

图12为图1所示清洁元件处于负载状态下，杠杆和线路板组合示意图；

图13为图1所示清洁元件处于空载状态下，杠杆和线路板组合示意图；

图14为驱动轴分别处于空载状态和负载状态时和驱动轴下轴承的组合示意图；

图15为本实用新型另一实施例中，清洁元件处于空载状态下，杠杆和线路板组合示意图；

图16为图15所示实施例中，清洁元件处于负载状态下，杠杆和线路板组合示意图。

主要附图标记说明

1为手柄

2为清洁组件

3为换能器

4为驱动线圈组件

5为换能器左支架

6为驱动线圈左支架

7为换能器右支架

8为驱动线圈右支架

9为手柄后壳

10为电池

11为线路板

12为固定螺丝

13为手柄外壳

21为清洁元件

31为弹簧

32为杠杆

33为驱动轴上轴承

34为驱动轴下轴承

35为换能器右永磁体

36为换能器左永磁体

37为驱动轴

38为换能器弹性件

39为换能器弹性件的固定件

41为驱动线圈铁芯

42为驱动线圈

71为杠杆固定孔

72为弹簧承载孔

73为驱动轴下轴承上固定面

74为凸起通孔

75为驱动轴上轴承固定面

76为驱动轴下轴承下固定面

77为弹簧承载孔的底平面

111为光敏元件

112为发光元件

321为杠杆左转动轴

322为杠杆右转动轴

323为杠杆短臂的凸起

324为杠杆长臂的凸起

325为杠杆遮挡面

326为杠杆长臂的凸起底平面

327为遮光凸起

X₁为杠杆短臂的长度

X₂为杠杆长臂的长度

L₁为驱动轴纵轴线

L′₁为驱动轴相对于驱动轴上轴承的纵轴线倾斜时，驱动轴的驱动轴纵轴线

L₂为通过驱动轴上轴承中心点垂直于驱动轴纵轴线L₁且大致平行于清洁元件的纵向轴线L₅的驱动轴上轴承的横向轴线

L₃为杠杆旋转轴线

L₄为垂直于驱动轴上轴承的横向轴线L₂和驱动轴纵轴线的驱动轴横向旋转轴线

L₅为清洁元件的纵向轴线

F为作用于驱动轴上的外力

F₁为施加在清洁元件上的负载压力

F₂为传递到杠杆短臂的凸起上的负载力

F₃为杠杆长臂上的凸起上的弹簧力

M₁为旋转力矩

M₂为杠杆短臂的力矩

M₃为杠杆长臂的力矩

具体实施方式

如前所述，下文以声波类电动牙刷作为本实用新型的声波类电动清洁护理器具的典型例子，并结合附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然下面以电动牙刷为例进行解释说明，但本实用新型不限于此。本实用新型也可适用于声波类电动剃须刀、声波类电动洁面器、声波类电动沐浴器等用于个人的声波类电动清洁护理器具。

本说明书中使用的术语仅仅是为了对具体的示例性实施例进行描述而不是限制。

本申请中使用的词汇“和/或”包括所列出的一或多个相关联的词汇中的任一个和所有组合。

除非上下文另有明确指示，此处使用的单数形式“一”、“一个”和“该”可以包括复数形式。词语“包含”、“包括”和“具有”是宽范围的，明确说明规定的特征、集合、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、集合、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或附加。

在全部附图中，类似的附图标记表示相似的部件。

为了清楚起见，在本说明书中采用了表述空间相对位置的词语，如“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”等来简单描述如图所示的一个元件或特征与另一元件(一或多个)或特征(一或多个)的相互关系，其中，“上”、“下”是相对于清洁元件纵向轴线而言的，接近清洁元件的一端定义为“上”，与“上”相对的一端(即，远离清洁元件的一端)定义为“下”；“左”和“右”是相对于驱动轴纵向轴线而言的，面向相应视图沿垂直于驱动轴纵向轴线的方向在驱动轴纵向轴线的左侧定义为“左”，其右侧定义为“右”；“横向”是指垂直于驱动轴纵向轴线的方向。

图1-14示出了作为本实用新型的电动清洁护理器具的一个示例的声波类电动牙刷。参见图1-5，本实用新型的声波类电动牙刷包括具有手柄外壳 13的手柄，手柄外壳13内部装有用以向牙刷的各个部分提供电力的电池10、用以控制牙刷的开启或关闭以及各种工作模式的线路板11、用以将输入的电能转换为机械能输出的换能器3、驱动线圈组件4、包括清洁元件载体和分布在清洁元件载体上的清洁元件(即刷毛)21的清洁组件2。清洁组件2与驱动轴37(图4,5)可拆卸地联接在一起。换能器3包括：插入清洁组件的驱动轴37；至少一个紧固于换能器左、右支架5、7(图2)的换能器弹性件的固定件39(图3)；至少两个相对于驱动轴纵轴线L₁分别布置在左右两侧的换能器左、右永磁体36、35(图3)；用于固联所述换能器左、右永磁体36、35的相应的永磁体支架；与永磁体支架固联并与驱动轴37固联的左、右侧换能器传动臂；以及至少两个分别设置在驱动轴纵轴线L₁左右两侧的左、右侧换能器弹性件38(图3)。左、右侧换能器弹性件38的一端分别与换能器弹性件的固定件39固联，左、右侧换能器弹性件38的另一端分别与相应的换能器传动臂固联。换能器左、右永磁体36、35相互独立，一侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性为S极或N极，另一侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性与所述一侧永磁体的磁极极性相反，换能器左、右永磁体36、35可相对于换能器弹性件的固定件39移动。当驱动线圈42(图4) 通过频率为f₀的交变电流时，换能器左、右永磁体36、35绕驱动轴纵轴线 L₁往复旋转,换能器左、右永磁体36、35带动驱动轴37绕驱动轴纵轴线L₁往复旋转，驱动轴37带动清洁组件2上的清洁元件21绕驱动轴纵轴线L₁往复旋转。

如图6-10、图14所示，驱动轴37上分别固定有驱动轴上轴承33和驱动轴下轴承34，驱动轴上轴承33通过位于换能器左、右支架5、7上的驱动轴上轴承固定面75被固定在换能器左、右支架5、7中，且不能相对于该驱动轴上轴承固定面75运动，驱动轴下轴承34和驱动轴下轴承上固定面73 以及驱动轴下轴承下固定面76彼此关联，驱动轴下轴承34通过位于换能器左、右支架5、7上的驱动轴下轴承上固定面73被固定在换能器左、右支架 5、7中，因而驱动轴下轴承34可以相对于驱动轴下轴承上固定面73或驱动轴下轴承下固定面76进行相对运动，以实现驱动轴下轴承34与换能器左、右支架5、7上的驱动轴下轴承上固定面73之间的分离或接触。

位于换能器左、右支架5、7的驱动轴下轴承上固定面73形成有空穴，该空穴的体积大于驱动轴下轴承的体积，因而驱动轴下轴承可被容纳在该空穴中。借助这种联接结构，驱动轴下轴承34可以相对于驱动轴下轴承上固定面73或驱动轴下轴承下固定面76进行有限的运动。由于轴承存在内部间隙(游隙)，驱动轴37可以相对于驱动轴上轴承33的纵轴线倾斜，如图14 所示。在无外力F作用、驱动轴37相对于驱动轴上轴承33的纵轴线没有倾斜时，驱动轴37的纵轴线L₁和驱动轴上轴承33的纵轴线重合；当驱动轴 37在外力F的作用下相对于驱动轴上轴承33的纵轴线倾斜时，驱动轴37 的驱动轴纵轴线L'₁相对于驱动轴上轴承33的纵轴线倾斜，两轴线的夹角为α(图14)，α为轴承的倾斜角，通常α角小于2度。

当对清洁元件21施加负载压力时，驱动轴37上被施加了压力F₁并随之产生旋转力矩M₁(图7)，由于驱动轴上轴承33被固定在换能器左、右支架 5、7中，而且驱动轴37相对于驱动轴上轴承33的纵轴线可以倾斜，驱动轴 37上的旋转力矩M₁以O₁点(图7)为中心点，O₁点为位于驱动轴纵轴线L₁上的驱动轴上轴承33的中心点。驱动轴37在旋转力矩M₁的作用下以O₁点为基点绕驱动轴横向旋转轴线L₄(图中未示出)逆时针转动，如图7所示，紧固在驱动轴37上的驱动轴下轴承34在施加在清洁元件21上的负载压力F₁形成的旋转力矩M₁的作用下也以O₁点为基点绕驱动轴横向旋转轴线L₄逆时针转动。本实用新型中，在换能器左、右支架5、7上布置有驱动轴下轴承上固定面73，驱动轴下轴承34在旋转力矩M₁的作用下能以O₁点为基点绕驱动轴横向旋转轴线L₄逆时针转动到驱动轴转动的受限角度。申请人经大量试验得出，该受限角度优选为1.5度，更优选为1度。在本实施例中，所述驱动轴转动的受限角度选择为1度，在其他实施例中，该该受限角度也可以为 0度至2度之间的任何其他角度。

本实用新型中，在驱动轴下轴承34上设有用来实现限制所述驱动轴转动角度的上固定面73，当驱动轴下轴承34在旋转力矩M₁的作用下以O₁点为基点绕驱动轴横向旋转轴线L₄逆时针转动到所述驱动轴转动的受限角度时，驱动轴下轴承上固定面73接触驱动轴下轴承34的外表面，且限制驱动轴下轴承34进一步转动。

如图2、图6、图11所示，在换能器左、右支架5、7上安装有杠杆32，在杠杆32上左右两侧分别设置有杠杆左转动轴321、杠杆右转动轴322，杠杆左、右转动轴321、322具有同一杠杆旋转轴线L₃。在远离杠杆旋转轴线 L₃而靠近清洁组件2的方向、且在朝向驱动轴下轴承34的方位上，杠杆32 上设有杠杆短臂的凸起323。在远离杠杆旋转轴线L₃而靠近手柄后壳9的方向、且在朝向驱动轴下轴承34的方位上，杠杆32上设有杠杆长臂的凸起324。杠杆短臂的凸起323的受力点到杠杆旋转轴线L₃的力臂长度为杠杆短臂的长度X₁，杠杆长臂的凸起324的受力点到杠杆旋转轴线L₃的力臂长度为杠杆长臂的长度X₂。在换能器右支架7(图2)上设有凸起通孔74(图9)，在换能器左支架5(图2)上同样布置有凸起通孔，杠杆短臂的凸起323穿过上述二个凸起通孔和驱动轴下轴承34接触，驱动轴下轴承34支撑杠杆短臂的凸起323。弹簧31(图4)围绕在杠杆长臂的凸起324的外侧，弹簧31可以为圆柱型弹簧，杠杆长臂的凸起底平面326支撑弹簧31的一端，布置在换能器左、右支架5、7上的弹簧承载孔的底平面77(图9)支撑弹簧31的另一端。如图4和图6所示，在清洁元件21处于空载状态时，弹簧31呈预压缩状态，弹簧31的预紧力推动杠杆32绕杠杆旋转轴线L₃转动，使杠杆短臂的凸起323紧压驱动轴上轴承33。

如图8、图9、图11所示，杠杆右转动轴322与设置在换能器右支架7 上的杠杆固定孔71配合，杠杆左转动轴321与设置在换能器左支架5上的杠杆固定孔71配合，上述两个杠杆固定孔71约束杠杆32只能绕杠杆旋转轴线L₃旋转。

如图11、图13所示，杠杆32在朝向线路板11方向上布置有杠杆遮挡面325，在清洁元件21处于空载状态时，安装在线路板11上且邻近杠杆32 的发光元件112发出的光线可以经过杠杆遮挡面325和安装在线路板11上且邻近杠杆32的光敏元件111之间的间隙到达光敏元件111。如图12所示，在清洁元件21承受到足够大的负载时，杠杆32在杠杆短臂的凸起上的负载力F₂和杠杆长臂上的弹簧力F₃的共同作用下绕杠杆旋转轴线L₃顺时针转动，杠杆遮挡面325和光敏元件111之间的间隙逐渐减小，从而发光元件112发出的、经过杠杆遮挡面325和光敏元件111之间的间隙到达光敏元件111的光能量减少。

当驱动轴下轴承34在方向与旋转力矩M₁的方向相反的力矩作用下，或在形成于杠杆长臂的凸起324上的弹簧力F₃的作用下，以O₁点为基点绕驱动轴横向旋转轴线L₄顺时针转动到驱动轴下轴承下固定面76接触驱动轴下轴承34时，限制驱动轴下轴承34进一步转动，此时驱动轴37的纵轴线L₁和驱动轴上轴承33的纵轴线重合，此状态为驱动轴37的初始状态。当清洁元件21处于空载状态时，驱动轴37为所述初始状态。

在本实施例中，利用左、右侧换能器弹性件38的弯曲形变来响应换能器左、右永磁体36、35的运动，使换能器3和清洁组件2组成的弹性系统在来自驱动线圈42的交变电磁力作用下产生谐振，以实现清洁元件21的高效往复旋转。显然，由于驱动轴上轴承33有内部间隙，驱动轴37可以相对于驱动轴上轴承33倾斜，则左、右侧换能器传动臂相对于驱动轴上轴承33 的纵轴线倾斜，左、右侧换能器弹性件38相对于驱动轴上轴承33的纵轴线倾斜，而驱动轴上轴承33及换能器弹性件的固定件39相对于换能器左、右支架5、7静止，因而左、右侧换能器弹性件38相对于换能器弹性件的固定件39发生形变，即施加在清洁元件21上的负载压力F₁会造成左、右侧换能器弹性件38发生形变，上述形变被称为弹性件负载形变。左、右侧换能器弹性件38在换能器左、右永磁体36、35驱动下的形变被称为弹性件驱动形变。弹性件驱动形变的作用是将换能器左、右永磁体36、35的机械能传递到清洁元件21，弹性件负载形变对清洁元件21获得机械能没有帮助。过大的弹性件负载形变还将加剧换能器弹性件的疲劳老化，使换能器弹性件38 在短时间内疲劳断裂，导致电动清洁护理器具失效。本实施例中，通过设置驱动轴下轴承上固定面73和驱动轴下轴承下固定面76来确定驱动轴转动受限角度，使弹性件负载形变得到有效控制，从而有效减少或消除弹性件负载形变对换能器3寿命的影响。另外，本实施例中有效利用驱动轴下轴承34 可绕驱动轴横向旋转轴线L₄受限转动来实施压力报警功能。

当用户启动电动牙刷时，驱动线圈42通过频率为f₀的交变电流换能器，左、右永磁体36、35绕驱动轴纵轴线L₁往复旋转,换能器左、右永磁体36、 35带动驱动轴37绕驱动轴纵轴线L₁往复旋转，驱动轴37带动清洁组件2 上的清洁元件21绕驱动轴纵轴线L₁往复旋转。在清洁元件21处于空载状态时，如图6所示，传递到驱动轴37上的负载力为零，驱动轴纵轴线L₁和驱动轴上轴承33的纵轴线重合，驱动轴37处于初始状态，弹簧31呈预压缩状态，弹簧31的预紧力推动杠杆32绕杠杆旋转轴线L₃转动，使杠杆短臂的凸起323压紧到驱动轴上轴承33上，驱动轴上轴承33受到来自弹簧31的力而紧贴驱动轴下轴承下固定面76，杠杆32上的杠杆遮挡面325到光敏元件111之间的间隙达到最大，光敏元件111接受来自发光元件112的光能量达到最大值，光敏元件111相应的电气参数(如电阻值)达到最小值。当用户在清洁元件21上施加负载压力F₁时，如图7所示，施加在清洁元件21上的负载压力F₁传递到驱动轴37，继而传递到驱动轴上轴承33，驱动轴上轴承33将该力传递到杠杆短臂的凸起323，形成杠杆短臂的凸起上的负载力 F₂。如图7和图11所示，杠杆短臂的凸起323上承受的负载力F₂和杠杆短臂的长度X₁的乘积为杠杆短臂的力矩M₂(图中未示出)，杠杆长臂上的弹簧力F₃和杠杆长臂的长度X₂的乘积为杠杆长臂的力矩M₃(图中未示出)。当施加在清洁元件21上的负载压力F₁变大时，当杠杆短臂的力矩M₂大于杠杆长臂的力矩M₃时，杠杆32绕杠杆旋转轴线L₃顺时针转动，杠杆长臂的凸起底平面326推动弹簧31进一步压缩，驱动轴纵轴线L₁相对驱动轴上轴承33 的纵轴线倾斜，施加在清洁元件21上的负载压力F₁推动驱动轴下轴承34脱离驱动轴下轴承下固定面76，使驱动轴下轴承34运动趋近驱动轴下轴承上固定面73，如图12和图11所示，杠杆32上的杠杆遮挡面325到光敏元件 111之间的间隙变小，光敏元件111接受到来自发光元件112的光能量变小，光敏元件111相应的电气参数(如电阻值)变大。当施加在清洁元件21上的负载压力F₁进一步变大时，驱动轴下轴承34接触驱动轴下轴承上固定面73，驱动轴下轴承上固定面73限制驱动轴下轴承34进一步转动，杠杆短臂的凸起上的负载力F₂达到最大值，杠杆短臂的力矩M₂达到最大值，杠杆32 上的杠杆遮挡面325到光敏元件111之间的间隙达到最小值，光敏元件111 接受到来自发光元件112的光能量达到最小值，光敏元件111相应的电气参数(如电阻值)达到最大值。

施加在清洁元件21上的负载压力F₁导致换能器弹性件38形成弹性件负载形变，负载压力F₁越大，弹性件负载形变也越大，过大的弹性件负载形变将加剧换能器弹性件38疲劳老化，使换能器弹性件38在短时间内疲劳断裂，进而导致电动清洁护理器具失效。同时，在清洁牙齿的过程中，在清洁元件21上施加过大的负载压力F₁对牙龈也会造成损害。本实施例中，如上所述，在驱动轴37上紧固有驱动轴上轴承33和驱动轴下轴承34，驱动轴上轴承33被固定在换能器左、右支架5、7中，使驱动轴上轴承33和换能器左支架5、换能器右支架7不能相对运动。驱动轴下轴承34虽也被固定在换能器左、右支架5、7中，但驱动轴下轴承34相对换能器左、右支架5、7 能有限地运动。由于驱动轴下轴承34不能同时接触驱动轴下轴承上固定面 73和驱动轴下轴承下固定面76，驱动轴下轴承上固定面73和驱动轴下轴承下固定面76可以约束驱动轴下轴承34只能绕驱动轴横向旋转轴线L₄进行有限转动。驱动轴下轴承34接触驱动轴下轴承上固定面73时，形成驱动轴下轴承34和驱动轴37的绕驱动轴横向旋转轴线L₄的逆时针转动的最大角度，该最大角度为所述驱动轴转动受限角度。如上所述，本实用新型中，所述驱动轴转动受限角度最大值为2度，优选为1.5度，更为优选的是为1度。

驱动轴下轴承34支撑杠杆短臂的凸起323。杠杆长臂的凸起底平面326 承受弹簧31的压力。杠杆左转动轴321、杠杆右转动轴322和布置在换能器左、右支架5、7上的杠杆固定孔71配合，使杠杆32只能绕杠杆旋转轴线 L₃转动。施加在清洁元件21上的负载压力F₁使驱动轴下轴承34绕驱动轴横向旋转轴线L₄逆时针转动，驱动轴下轴承34推动杠杆短臂的凸起323，致使杠杆32绕杠杆旋转轴线L₃顺时针转动，杠杆32上的杠杆遮挡面325到光敏元件111之间的间隙由大变小，光敏元件111相应的电气参数(如电阻值) 由小变大。线路板11上的微控制单元MCU通过检测光敏元件111相应的电气参数(如电阻值)的变化，就可以对应地检测到清洁元件21上的负载压力F₁的大小。当施加在清洁元件21上的负载压力F₁达到或超过设定阈值时，借助于手柄1可以通过声音、光、振动等方式提醒用户清洁元件21上的负载压力F₁过大，或直接对电动牙刷进行降低速度或停机等处理，从而有效保护用户的牙龈。在上述实施例中，通过杠杆32的杠杆长臂的长度X₂和杠杆短臂的长度X₁的比值，可以放大施加在清洁元件21上的负载压力F₁与驱动轴下轴承34位移的对应关系，使杠杆32上的杠杆遮挡面325到光敏元件111 之间的间隙拥有更大变化，而使光敏元件111对应的电气参数(如电阻)的变化值更大，从而大大提高对清洁元件21上的负载压力F₁检测的精度。本实施例中，杠杆长臂长度X₂和杠杆短臂长度X₁的比值范围为1.5-5，优选为 2-4。

显然，光敏元件111和发光元件112以及杠杆32之间的几何关系不限于上述实施例。在另一个实施例中，如图15、图16所示，在杠杆32上设置有遮光凸起327，遮光凸起327从杠杆32向线路板11延伸，遮光凸起327 介于光敏元件111和发光元件112之间，遮光凸起327可以阻挡光敏元件111 获得来自发光元件112的光线，具体分析同上一个实施例，在此不再赘述。显然，在上述两个实施例中，线路板11的光敏元件111和发光元件112的位置可以互换，同样能实现本实用新型目的，而且能达到相同的技术效果。

本实用新型中，在杠杆32上设置遮光面325和/或遮光凸起327，线路板上设置有发光元件112和光敏元件111。在施加在清洁元件21上的负载压力F₁作用下，驱动轴37上的驱动轴下轴承34绕杠杆旋转轴线L₃转动，驱动轴下轴承34驱动杠杆短臂的凸起323，使杠杆32绕杠杆旋转轴线L₃转动，上述杠杆32的转动引起遮光面325和/或遮光凸起327到光敏元件111和/ 或发光元件112的距离的变化，遮光面325和/或遮光凸起327能阻挡光敏元件111获得来自发光元件112的光能量，上述杠杆32的转动引起光敏元件111的电气参数(如电阻值)的变化，线路板11上MCU检测光敏元件111 的电气参数(如电阻值)的变化，从而实现线路板11上MCU对施加在清洁元件21上的负载压力F₁的检测。当施加在清洁元件21上的负载压力F₁等于或超过设定的阈值时，借助手柄1通过如声音、光、振动、停机等方式对压力过大作出报警。

值得强调的是，虽然，本实用新型和本申请人的所述另一中国发明专利申请(申请公布号为201711125025.4)都采用了光敏压力报警原理，但本实用新型是专用于声波类电动清洁护理器具的压力报警装置。在本实用新型中，利用驱动轴上轴承存在内部间隙，驱动轴可以相对于驱动轴上轴承倾斜，左、右侧换能器传动臂相对于驱动轴上轴承的纵轴线倾斜，左、右侧换能器弹性件相对于驱动轴上轴承的纵轴线倾斜，而驱动轴上轴承及换能器弹性件的固定件相对于换能器左、右支架静止，因而左、右侧换能器弹性件相对于换能器弹性件的固定件发生形变，即施加在清洁元件上的负载压力F₁会造成左、右侧换能器弹性件发生弹性件负载形变，而左、右侧换能器弹性件在换能器左、右永磁体驱动下的形变被称为弹性件驱动形变。通过设置驱动轴下轴承的上固定面和驱动轴下轴承的下固定面来确定驱动轴转动受限角度，使弹性件负载形变得到有效控制，从而有效减少或消除弹性件负载形变对换能器寿命的影响。同时有效利用驱动轴下轴承可绕驱动轴横向旋转轴线L₄受限转动来实施压力报警功能。此外，本实用新型中，设有杠杆结构，且杠杆和换能器联接，杠杆和驱动线圈组件为非接触关系，既有效地利用了驱动轴下轴承可绕驱动轴横向旋转轴线L₄受限转动来实施压力报警功能，又采用了杠杆放大位移结构，大大提高对清洁元件上的负载压力F₁检测的精度，进而提高了压力报警装置的灵敏度。

而在公布号为201711125025.4的发明专利申请中，光源和光敏单元分别设置在相对于手柄外壳可移动的可动部件或相对于手柄外壳不动的静止部件上且处于同侧，光线反射面设置在面对光源和光敏单元那侧的静止部件或可动部件上，大致正对光源和光敏单元，在施加于清洁元件上、方向为近似沿着或平行于清洁元件沿长度方向的轴线的外力F₁和内置于手柄中的弹性件产生的抵抗外力F₁的弹性件弹性力F₂的共同作用下，使设置在相对于手外壳可移动的可动部件上的光源和光敏单元或者光线反射面随所述可动部件移动，通过光源发出的光线在光线反射面上的入射角和反射角发生变化，使得能接收到来自光源的光线的光敏单元的受光面积发生变化，进而导致光敏单元的电气性能发生变化。将二份专利申请进行比较可知，二者的结构不同，技术解决方案也不同。虽然在201711125025.4申请的图13-图15示出了将该申请所公开的技术方案用于声波类电动清洁护理用具的情况，但是该申请的技术方案更适合于驱动组件包括微型电机的、清洁元件和清洁元件载体作往复直线运动或作往复旋转运动的电动清洁护理器具类型，因为直流微型电机可以响应清洁元件上的负载力而产生大的位移，且直流微型电机的整体移动不影响电机的动力输出。而对于声波类电动清洁护理器具而言，清洁元件在负载力的作用下，换能器不能产生较大的位移，否则换能器的寿命会大大缩短。

Claims (11)

1.一种声波类电动清洁护理器具，其包括具有手柄外壳(13)的手柄及手柄后壳(9)，手柄外壳(13)内装有电源(10)、线路板(11)、换能器(3)、驱动线圈组件(4)、包括清洁元件载体和清洁元件(21)的清洁组件(2)，所述换能器(3)包括：插入所述清洁组件(2)的驱动轴(37)、换能器左、右支架(5、7)、至少两个分别布置在驱动轴纵轴线(L₁)左右两侧的换能器左、右永磁体(36、35)、相应的永磁体支架、与所述永磁体支架固联并与驱动轴(37)固联的左、右侧换能器传动臂、至少两个分别设置在驱动轴纵轴线(L₁)左右两侧的换能器弹性件(38)、以及至少一个紧固于所述换能器左、右支架(5、7)的换能器弹性件的固定件(39)，所述换能器弹性件(38)的一端分别与所述换能器弹性件的固定件(39)固联，所述换能器弹性件(38)的另一端分别与相应的换能器传动臂固联，所述换能器左、右永磁体(36、35)相互独立，一侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性与另一侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性相反，所述换能器左、右永磁体(36、35)可相对于换能器弹性件的固定件(39)移动，

其特征在于，所述驱动轴(37)上分别固定有驱动轴上轴承(33)和驱动轴下轴承(34)，所述驱动轴上轴承(33)通过位于所述换能器左、右支架(5、7)上的驱动轴上轴承固定面(75)被固定在所述换能器左、右支架(5、7)中，且不能相对于该驱动轴上轴承固定面(75)运动，所述驱动轴下轴承(34)和驱动轴下轴承上固定面(73)以及驱动轴下轴承下固定面(76)彼此关联，该驱动轴下轴承(34)通过位于所述换能器左、右支架(5、7)上的驱动轴下轴承上固定面(73)被固定在所述换能器左、右支架(5、7)中，因而该驱动轴下轴承(34)可以相对于所述驱动轴下轴承上固定面(73)或驱动轴下轴承下固定面(76)作相对运动，以实现所述驱动轴下轴承(34)与所述换能器左、右支架(5、7)上的驱动轴下轴承上固定面(73)之间的分离或接触；

所述清洁护理器具还包括光敏压力报警装置，该报警装置包括安装于所述换能器左、右支架(5、7)上的杠杆(32)、设于所述线路板(11)上且邻近所述杠杆(32)的发光元件(112)以及设于所述线路板(11)上且邻近所述杠杆(32)的光敏元件(111)，所述杠杆(32)在朝向线路板(11)方向上布置有杠杆遮挡面(325)和/或遮光凸起(327)，通过该杠杆遮挡面(325)和/或遮光凸起(327)与所述光敏元件(111)之间的间隙变化导致由发光元件(112)发出的、经过所述间隙到达所述光敏元件(111)的光能量发生变化，检测该光敏元件(111)的相应电气性能参数的变化，从而获取施加在所述清洁元件(21)上的负载压力(F₁)。

2.如权利要求1所述的声波类电动清洁护理器具，其特征在于，所述驱动轴下轴承上固定面(73)和驱动轴下轴承下固定面(76)约束所述驱动轴下轴承(34)只能绕驱动轴横向旋转轴线(L₄)进行受限转动，即所述驱动轴下轴承(34)不能同时接触所述驱动轴下轴承上固定面(73)和所述驱动轴下轴承下固定面(76)。

3.如权利要求2所述的声波类电动清洁护理器具，其特征在于，所述驱动轴下轴承(34)接触所述驱动轴下轴承上固定面(73)时，该驱动轴下轴承(34)和所述驱动轴(37)绕驱动轴横向旋转轴线(L₄)的逆时针转动达最大角度，该最大角度即为所述驱动轴转动的受限角度。

4.如权利要求3所述的声波类电动清洁护理器具，其特征在于，所述驱动轴转动受限角度为0-≤2度。

5.如权利要求4所述的声波类电动清洁护理器具，其特征在于，所述驱动轴转动受限角度为0-≤1.5度。

6.如权利要求5所述的声波类电动清洁护理器具，其特征在于，所述驱动轴转动受限角度为1度。

7.如权利要求1所述的声波类电动清洁护理器具，其特征在于，所述杠杆(32)的左、右两侧分别设有杠杆左、右转动轴(321、322)，该杠杆(32)沿远离杠杆旋转轴线(L₃)而靠近所述清洁组件(2)的方向、且在朝向所述驱动轴下轴承(34)的方位上设有杠杆短臂的凸起(323)，驱动轴下轴承(34)支撑该杠杆短臂的凸起(323)，沿远离所述杠杆旋转轴线(L₃)而靠近所述手柄后壳(9)的方向、且在朝向所述驱动轴下轴承(34)的方位上设有杠杆长臂的凸起(324)，弹簧(31)围绕在所述杠杆长臂的凸起(324)外部，该杠杆长臂的凸起底平面(326)支撑弹簧(31)的一端，设置在换能器左、右支架(5、7)上的弹簧承载孔底平面(77)支撑弹簧(31)的另一端。

8.如权利要求7所述的声波类电动清洁护理器具，其特征在于，所述杠杆左、右转动轴(321、322)具有同一杠杆旋转轴线(L₃)。

9.一种用于声波类电动清洁护理器具的压力报警装置，该电动清洁护理器具包括具有手柄外壳(13)的手柄及手柄后壳(9)，手柄外壳(13)内装有电源(10)、线路板(11)、换能器(3)、驱动线圈组件(4)、包括清洁元件载体和清洁元件(21)的清洁组件(2)，所述换能器(3)包括：插入所述清洁组件(2)的驱动轴(37)、换能器左、右支架(5、7)，所述驱动轴(37)上分别固定有驱动轴上轴承(33)和驱动轴下轴承(34)，其特征在于，所述压力报警装置包括安装于所述换能器左、右支架(5、7)上的杠杆(32)、设于所述线路板(11)上且邻近所述杠杆(32)的发光元件(112)以及设于所述线路板(11)上且邻近所述杠杆(32)的光敏元件(111)，所述杠杆(32)在朝向所述线路板(11)方向上布置有杠杆遮挡面(325)和/或遮光凸起(327)，该杠杆(32)的左、右两侧分别设有杠杆左、右转动轴(321、322)，该杠杆(32)沿远离杠杆旋转轴线(L₃)而靠近所述清洁组件(2)的方向、且在朝向所述驱动轴下轴承(34)的方位上设有杠杆短臂的凸起(323)，所述驱动轴下轴承(34)支撑该杠杆短臂的凸起(323)，沿远离杠杆旋转轴线(L₃)而靠近所述手柄后壳(9)的方向、且在朝向所述驱动轴下轴承(34)的方位上设有杠杆长臂的凸起(324)，围绕所述杠杆长臂的凸起(324)外部设有弹簧(31)，该杠杆长臂的凸起底平面(326)支撑所述弹簧(31)的一端，设置在所述换能器左、右支架(5、7)上的弹簧承载孔底平面(77)支撑所述弹簧(31)的另一端，通过所述杠杆遮挡面(325)和/或遮光凸起(327)与所述光敏元件(111)之间的间隙变化导致由发光元件(112)发出的、经过所述间隙到达光敏元件(111)的光能量发生变化，检测光敏元件(111)的相应电气性能参数的变化，从而获取施加在清洁元件(21)上的负载压力(F₁)，以实现压力报警。

10.如权利要求9所述的压力报警装置，其特征在于，所述杠杆(32)的杠杆长臂长度为X2，杠杆短臂的长度为X1，X2和X1的比值范围为1.5-5。

11.如权利要求10所述的压力报警装置，其特征在于，所述X2和X1的比值范围为2-4。

Images