CN213588563U

CN213588563U - 支撑结构

Info

Publication number: CN213588563U
Application number: CN202021826082.2U
Authority: CN
Inventors: 戴晓国; 徐振武
Original assignee: Shanghai Shift Electrics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Shift Electrics Co Ltd
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2030-08-27

Abstract

本实用新型提供一种支撑结构,其支撑作往复运动的驱动轴，该支撑结构(20)包括支撑结构内固定圈(23)、至少一个支撑结构弹性件(22)及支撑结构外固定圈(21、51)，支撑结构内固定圈(23)被紧固于驱动轴(10)上，支撑结构外固定圈(21)被紧固于装置下壳体的内壁上，支撑结构弹性件(22)分布于支撑结构的外固定圈(21)和内固定圈(23)之间，在支撑结构弹性件(22)的垂直于驱动轴(10)径向的横截面上沿垂直于驱动力(F₁)方向的宽度(b₁)大于该支撑结构弹性件(22)的垂直于驱动轴(10)径向的横截面上沿平行于驱动力(F₁)方向的厚度(t₁)的三倍。该支撑结构具有低噪音，低能量损耗，低成本，且结构简单，适于批量生产的优点。

Description

支撑结构

技术领域

本实用新型涉及一种支撑结构，更具体地说，涉及一种用于支撑电动清洁护理用具中作往复运动的驱动轴的支撑结构。

背景技术

通常，进行往复运动(例如，往复旋转运动或往复直线运动)的驱动轴需要由一个或多个支撑件支撑，以维持其正常运转。现有技术中常用轴套之类的轴-孔配合结构支撑所述驱动轴，驱动轴与轴套孔之间为间隙配合，这种支撑结构往往具有较大的噪音和能量损失。也可以用轴承支撑驱动轴，例如，用滚珠轴承支撑作往复旋转运动的驱动轴，用直线轴承支撑作往复直线运动的驱动轴，然而，采用轴承支撑的成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于支撑作往复运动的驱动轴的支撑结构，其具有低噪音，低能量损耗，低成本的优点，且结构简单，适于批量生产。

为了实现上述目的，在本实用新型中，第一、第二驱动轴的至少一部分位于静止不动的装置下壳体内，在第一、第二驱动力的驱动下，所述驱动轴沿着/围绕其第一、第二纵向轴线相对于装置下壳体作往复运动，装置的下壳体内还包括用于支撑所述驱动轴的第一、第二支撑结构，静止不动的装置上壳体内包括被驱动轴驱动的头部，该头部的第一、第二横向轴线大致垂直于驱动轴的第一、第二纵向轴线，所述支撑结构包括第一、第二支撑结构内固定圈、至少一个第一、第二支撑结构弹性件以及第一、第二支撑结构外固定圈，第一、第二支撑结构内固定圈沿驱动轴的周向被紧固于第一、第二驱动轴上，第一、第二支撑结构外固定圈直接或间接地被紧固于装置下壳体的内壁上，第一、第二支撑结构弹性件具有弹簧的性能，其分布于所述支撑结构外固定圈和支撑结构内固定圈之间，该支撑结构弹性件的第一、第二外端固定联结于第一、第二支撑结构外固定圈，该支撑结构弹性件的第一、第二内端固定联结于第一、第二支撑结构内固定圈，在所述支撑结构弹性件的垂直于驱动轴径向的横截面上分布有沿垂直于驱动力方向的第一、第二宽度，在该支撑结构弹性件的垂直于驱动轴径向的横截面上分布有平行于所述驱动力方向的第一、第二厚度，所述支撑结构弹性件沿垂直于驱动力方向的第一、第二宽度大于其沿平行于驱动力方向的第一、第二厚度的三倍。

所述支撑结构外固定圈、支撑结构弹性件和支撑结构内固定圈可以由塑料制成，优选由热塑性塑料制成，且支撑结构内固定圈和驱动轴可以注塑为一整体件。支撑结构弹性件与支撑结构的内和外固定圈也可以整体地联结。

优选所述支撑结构弹性件被设置成其沿所述驱动轴径向的第一、第二长度大于该弹性件在垂直于驱动轴径向的横截面上沿平行于所述驱动力方向的第一、第二厚度的三倍。

在一实施例中，所述支撑结构弹性件在垂直于驱动轴径向的横截面上沿平行于驱动力方向的第一、第二厚度为0.1mm-1.3mm。在另一实施例中，所述支撑结构弹性件在垂直于驱动轴径向的横截面上沿平行于驱动力方向的第一、第二厚度为0.2mm-0.7mm。

本实用新型的电动清洁护理用具优选为电动牙刷或冲牙器，所述支撑结构为用于支撑沿纵向轴线作往复直线运动的驱动轴的直线运动支撑结构。优选所述直线运动支撑结构的内、外固定圈的上表面与所述头部的距离小于所述直线运动支撑结构弹性件的上边缘与该头部的距离，或者所述直线运动支撑结构的内、外固定圈的下表面与所述头部的距离大于所述直线运动支撑结构弹性件的下边缘与该头部的距离，从而使组合后的所述直线运动支撑结构在沿平行于所述作往复直线运动的驱动轴的纵向轴线的横截面的上、下侧中至少一侧呈中凹形状。优选在所述往复直线运动驱动力的作用下，往复直线运动驱动轴沿其纵向轴线的最大运动幅值小于3mm，更为优选的是，所述最大运动幅值为2mm。

在又一实施例中，所述电动清洁护理用具为驱动轴围绕其纵向轴线作往复旋转运动的电动牙刷，所述支撑结构为用于支撑作往复旋转运动的驱动轴的旋转运动支撑结构。在往复旋转的驱动力作用下，所述旋转运动支撑结构弹性件的内端绕旋转运动支撑结构弹性件的外端作往复弯曲运动。优选所述往复旋转运动驱动轴围绕其纵向轴线的最大旋转角度的幅值小于 40度，更加优选的是，所述最大旋转角度幅值为25度。

本实用新型中，由于合理选取了在支撑结构弹性件的垂直于驱动轴径向的横截面上沿平行于驱动力方向的厚度与在该横截面上沿垂直于驱动力方向的宽度之间的数值比，因此，对于作往复直线运动的驱动轴而言，支撑结构弹性件在往复直线运动驱动力的驱动下，不仅容易响应驱动轴沿其纵向轴线的往复直线运动而产生弯曲变形，而且还能够阻碍该驱动轴围绕其纵向轴线旋转，进而能够可靠地响应驱动轴的驱动力而产生弹性弯曲变形；而对于作往复旋转运动的驱动轴而言，在往复旋转运动驱动力的驱动下，所述支撑结构弹性件不仅容易响应驱动轴围绕其纵向轴线的往复旋转运动而产生弯曲变形，而且还能够阻碍驱动轴沿其纵向轴线的运动，进而能够可靠地响应驱动轴的驱动力而产生弹性弯曲变形。同时因为驱动轴与支撑结构无间隙联结，避免了由于驱动轴因往复运动而导致的对支撑结构的冲击和碰撞，大大降低了噪音，此外，支撑结构弹性件的弹性势能和驱动轴的驱动动能之间的转换能量损失很小，因而具有结构简单、低噪音、能量损耗小的优点。

附图说明

图1为本实用新型的作往复直线运动的驱动轴及其支撑结构的往复直线运动组合正面图，图中所示的支撑结构包括多个支撑结构弹性件；

图2为图1所示的往复直线运动组合处于不同工作状态的正面图，其中，图2-1示出了往复直线运动驱动轴处于其直线运动轨迹的原点位置(即，中部位置)的情况，图中可看到部分往复直线运动支撑结构固定件,图2-2 示出了往复直线运动驱动轴处于其直线运动轨迹的原点位置的情况，图中，所述往复直线运动支撑结构固定件被完全拆卸，图2-3示出了往复直线运动驱动轴离开图2-2所示的运动轨迹原点位置沿其纵向轴线向上运动的情况, 图2-4示出了往复直线运动驱动轴离开图2-2所示的运动轨迹原点位置沿其纵向轴线向下运动的情况，图2-5示出了直线支撑结构弹性件为一个的情况，图中所示的往复直线运动驱动轴处于其直线运动轨迹的原点位置；

图3至图3-3为与图2至图2-4所示的往复直线运动组合处于相应工作状态的剖视图，其中，图3-1与图2-2所示工作状态相应,图3-2与图 2-3所示工作状态相应，图3-3与图2-4所示工作状态相应；

图4为本实用新型的作往复旋转运动的驱动轴及其支撑结构的往复旋转运动组合正面图，图中所示的支撑结构包括多个支撑结构弹性件；

图5为图4所示的往复旋转运动组合处于不同工作状态的正面图，其中，图5-1示出了安装有往复旋转运动支撑结构固定件的往复旋转运动驱动轴处于其旋转运动轨迹的原点位置的情况,图5-2示出了往复旋转运动驱动轴处于其旋转运动轨迹的原点位置的情况,图中，所述往复旋转运动支撑结构固定件被完全拆卸，图5-3示出了往复旋转运动驱动轴离开图5-2所示的运动轨迹原点位置沿顺时针方向旋转的情况,图5-4示出了往复旋转运动驱动轴离开图5-2所示的运动轨迹原点位置沿逆时针方向旋转的情况；

图6为与图5所示的往复旋转运动组合处于相应工作状态的仰视图，其中，图6-1与图5-1所示工作状态相应,图6-2与图5-2所示工作状态相应，图6-3与图5-3所示工作状态相应，图6-4与图5-4所示工作状态相应；

图7至图7-4为与图5至图5-4所示的往复旋转运动组合处于相应工作状态的立体视图，其中，图7-1与图5-1所示工作状态相应,图7-2与图 5-2所示工作状态相应，图7-3与图5-3所示工作状态相应，图7-4与图5- 4所示工作状态相应，图7-5示出了旋转支撑结构弹性件为一个的情况，图中所示的往复旋转运动驱动轴处于其旋转运动轨迹的原点位置；

图8为装有如图1所示的直线运动组合的电动牙刷示意图；

图9为装有如图4所示的旋转运动组合的电动牙刷示意图；

图10为装有如图1所示的直线运动组合的冲牙器示意图。

主要附图标记说明

10为第一驱动轴，其沿驱动轴纵向轴线进行往复直线运动，以下简称为平动轴；

20为支撑所述往复直线运动驱动轴的第一直线运动支撑结构，以下简称为直-支结构；

21为所述往复直线运动支撑结构的第一外固定圈，以下简称为直-支结构外固定圈；

22为所述往复直线运动支撑结构的第一弹性件，以下简称为直-支结构弹性件；

23为所述往复直线运动支撑结构的第一内固定圈，以下简称为直-支结构内固定圈；

30为所述往复直线运动支撑结构固定件，以下简称为直-支结构固定件；

40为绕驱动轴纵向轴线进行往复旋转运动的第二驱动轴，以下简称为旋转轴；

50为支撑所述往复旋转运动驱动轴的第二旋转运动支撑结构，以下简称为旋-支结构；

51为所述往复旋转运动支撑结构的第二外固定圈，以下简称为旋-支结构外固定圈；

52为所述往复旋转运动支撑结构的第二弹性件，以下简称为旋-支结构弹性件；

53为所述往复旋转运动支撑结构的第二内固定圈，以下简称为旋-支结构内固定圈；

60为所述往复旋转运动支撑结构固定件，以下简称为旋-支结构固定件；

L₁为所述往复直线运动驱动轴的第一纵向轴线；

h₁为所述直-支结构弹性件沿往复直线运动驱动轴径向的第一长度；

b₁为所述直-支结构弹性件在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿垂直于第一驱动力F₁方向的第一宽度；

t₁为所述直-支结构弹性件在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平行于第一驱动力F₁方向的第一厚度；

L₂为所述往复旋转运动驱动轴的第二纵向轴线；

h₂为所述旋-支结构弹性件沿往复旋转运动驱动轴径向的第二长度；

b₂为所述旋-支结构弹性件在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿垂直于第二驱动力F₂方向的第二宽度；

t₂为所述旋-支结构弹性件在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平行于第二驱动力F₂方向的第二厚度；

F₁为驱使所述驱动轴沿其纵向轴线作往复直线运动的力；

F₂为驱使所述驱动轴围绕其纵向轴线作往复旋转运动的力。

具体实施方式

在本申请以下的描述中，采用了表述空间相对位置的术语如“内”、“外”、“上”、“下”、“上部(或上端)”、“下部(或下端)”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。在本说明书中，“内”和“外”是相对于电动清洁护理用具的径向而言的，邻近其中心定义为内，远离中心定义为外；“上”、“下”、“上部”、“下部”、“上端”、“下端”是相对于电动牙刷的纵向轴线而言的，当电动清洁护理用具处于直立或倾斜的工作状态时，邻近刷毛端定义为“上”、“上部”、或“上端”，与其相反的一端定义为“下”、“下部”、或“下端”。

将元件描述为“在……上”或“联结到”另一元件时，其可以是直接位于或联结到另一元件上，或者可以存在居于其间的元件。而将元件描述为“直接在……上”或“直接联结到”另一元件时，其间则没有元件存在。对于描述元件之间关系的其他词语应理解为具有类似的含义(例如“在……之间”与“直接在……之间”相对，等)。

本实用新型的静止不动的装置壳体(图中未示出)包括上壳体和下壳体，下壳体内包括第一驱动轴10或第二驱动轴40的至少一部分以及用于支撑驱动轴10或40的第一或第二支撑结构20或50，在第一或第二驱动力F₁或F₂的作用下，驱动轴10或40沿其纵向轴线L₁或围绕其纵向轴线L₂相对于装置下壳体作往复直线运动或往复旋转运动。装置上壳体内包括由驱动轴10、40驱动的头部，该头部的第一、第二横向轴线L₃、L₄大致垂直于所述驱动轴10、40的第一、第二纵向轴线L₁、L₂。图1-3示出了第一驱动轴10沿其纵向轴线L₁作往复直线运动的情况，图4-7示出了第二驱动轴40围绕其纵向轴线L₂作往复旋转运动的情况。

参照图1-7，本实用新型的第一、第二支撑结构20、50包括第一、第二支撑结构内固定圈23、53，至少一个第一、第二支撑结构弹性件22、52 以及第一、第二支撑结构外固定圈21、51，其中，图2-5和图7-5示出的是所述支撑结构弹性件为一个的情况，图2-1至图2-4以及图7-1至图7-4 示出的是所述支撑结构弹性件为多个的情况。所述支撑结构外固定圈21、51，支撑结构弹性件22、52和支撑结构内固定圈23、53可以由塑料制成，优选由热塑性塑料制成。支撑结构内固定圈23、53沿所述驱动轴10、40的周向紧固于该驱动轴上，支撑结构内固定圈23、53随往复运动驱动轴10、 40一道运动，二者之间没有相对运动。支撑结构内固定圈23、53和驱动轴 10、40可以注塑在一起成为整体件，也可以是分开的零件通过装配件而紧固在一起。支撑结构外固定圈21、51沿装置下壳体的周向直接或通过支撑结构固定件30、60被紧固于该装置下壳体的内壁上，支撑结构外固定圈21、 51与支撑结构固定件30、60(通过固定件紧固时)以及装置下壳体之间没有相对运动，也就是说，支撑结构固定件30、60，支撑结构外固定圈21、 51都相对于所述装置下壳体静止。在支撑结构外固定圈21、51和支撑结构内固定圈23、53之间分布有至少一个支撑结构弹性件22、52，但本实用新型不限于此，本实用新型的支撑结构弹性件22、52可以与支撑结构20、50 的内和外固定圈21、51和23、53整体联结，如呈圆环状，也可以是部分支撑结构弹性件与所述内、外固定圈的一部分联结。这些改型都未超出本实用新型范围。此外，本实用新型的支撑结构弹性件22、52的垂直于所述驱动轴径向的横截面可以为任何形状，例如多边形或直线段和弧形段的组合等，这些改型亦未超出本实用新型范围。

如图2-2至图2-5和图6-2至图6-4以及图7-5所示，支撑结构弹性件 22、52的、固定于支撑结构外固定圈21、51的一端为第一、第二外端A、 C,支撑结构弹性件22、52的、与所述外端A、C相对、固定于支撑结构内固定圈23、53的另一端为第一、第二内端B、D。当然，装置下壳体或往复运动驱动轴也可以为其他形状，支撑结构内、外固定圈也可以是与装置下壳体或往复运动驱动轴相匹配的形状。

图1-3示出的是驱动轴10作往复直线运动的情况。参照图2-2、图2- 5和图3-1，平动轴10处于其往复直线运动轨迹的原点位置(直线往复运动轨迹的中部位置)时，直-支结构20也处于原点位置，此时，直-支结构弹性件22处于自由状态，直-支结构弹性件22没有产生弹性弯曲变形。参照图2-3和图3-2，当平动轴10离开原点位置沿其纵向轴线L₁向上运动时，由于直-支结构内固定圈23和平动轴10紧固，平动轴10带动直-支结构内固定圈23向上运动，直-支结构内固定圈23随之带动直-支结构弹性件22 的内端B向上运动，而直-支结构弹性件的外端A被固定联结于直-支结构外固定圈21，直-支结构外固定圈21相对于装置下壳体静止不动，因此，平动轴10相对于直-支结构弹性件外端A产生相对运动。直-支结构弹性件22 在平动轴10的相对运动的作用下呈弹性弯曲变形。更具体地说，当平动轴 10带动直-支结构弹性件22的内端B离开原点位置向上运动时，直-支结构弹性件22的内端B相对于直-支结构弹性件22的外端A产生向上的弯曲运动，直-支结构弹性件22产生向上的弯曲变形。当前的直-支结构弹性件22 的内端B的位置相对于该弹性件22处于自由状态下的内端B位置产生的位移为该直-支结构弹性件22向上的挠度。图2-4和图3-3示出了平动轴10 离开原点位置沿其纵向轴线L₁向下运动的情况。由于直-支撑结构内固定圈 23和平动轴10紧固，平动轴10离开原点位置向下运动时，带动直-支结构内固定圈23向下运动，进而带动直-支结构弹性件22的内端B向下运动。由于直-支结构弹性件22的外端A紧固地与直-支结构外固定圈21联结，直 -支结构外固定圈21相对于装置下壳体静止，因此，直-支结构弹性件22的外端A相对于装置下壳体静止，平动轴10相对于直-支结构弹性件22的外端A产生相对运动，直-支结构弹性件22在平动轴10的相对运动的作用下呈弹性弯曲变形。更具体地说，当平动轴10带动直-支结构弹性件22的内端B离开该弹性件的自由状态向下运动时，直-支结构弹性件22的内端B相对于其外端A产生向下的弯曲运动，直-支结构弹性件22产生向下的弯曲变形，此弯曲变形的方向与平动轴10离开原点位置向上运动时产生的弯曲变形的方向相反。当前的直-支结构弹性件22的内端B的位置相对于该弹性件 22处于自由状态下的内端B位置产生的位移为直-支结构弹性件22向下的挠度。据此，驱动轴10作往复直线运动时，带动直-支结构弹性件22的内端B绕该弹性件的外端A作向上-向下的往复弯曲运动，直-支结构弹性件 22产生向上-向下的弯曲变形。

如上所述，平动轴10相对直-支结构外固定圈21作直线往复运动。直 -支结构弹性件22的外、内两端，即A、B两端分别固联于直-支结构外固定圈21和直-支结构内固定圈23，直-支结构弹性件22具有弹簧的性能，相当于弯曲弹性件。直-支结构内固定圈23和平动轴10无间隙地紧固联结，即平动轴10与直-支结构弹性件22的B端无间隙地紧固联结，直-支结构内固定圈23、直-支结构弹性件22的B端和平动轴10具有相同的线速度，因此这种无间隙的固定联结能确保平动轴10和直-支结构20之间的运动噪音很小。

设定直-支结构弹性件22在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿垂直于驱动力F₁的方向的尺寸为第一宽度b₁；所述直-支结构弹性件22在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平行于驱动力F₁的方向的尺寸为第一厚度 t₁,在本实用新型一实施例中，选取b₁大于t₁的三倍，即b₁＞3t₁。设定直- 支结构弹性件22受到来自沿平动轴10周向切线方向的力时，直-支结构弹性件22与所产生的弯曲变形对应的弯曲变形截面系数为周向弯曲变形截面系数I_z1，直-支结构弹性件22在受到平行于平动轴10的纵向轴线L₁方向的力(即驱动力F₁)时，直-支结构弹性件22与所产生的弯曲变形对应的弯曲变形截面系数为轴向弯曲变形截面系数I_z2，该轴向弯曲变形截面系数I_z2也可以理解为直-支结构弹性件22以其在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平动轴10的纵向轴线L₁方向(驱动力F₁的方向)的厚度t₁为受力方向产生弯曲变形时，由其在所述横截面上沿平动轴10的纵向轴线L₁方向的厚度t₁和其在所述横截面上沿平动轴10的周向(垂直于驱动力F₁的方向)的宽度 b₁构成的横截面的弯曲变形截面系数。由于本实施例中合理选择了b₁和t₁的数值比，直-支结构弹性件22的轴向弯曲变形截面系数I_z2可以远小于周向弯曲变形截面系数I_z1，轴向弯曲变形截面系数I_z2甚至可以小于周向弯曲变形截面系数I_z1的九分之一(I_z2＜I_z1/9)，因此，直-支结构弹性件22不仅容易响应平动轴10沿该驱动轴纵向轴线L₁往复运动而产生弯曲变形，而且还能够阻碍所述平动轴10绕其纵向轴线L₁旋转，进而使得直-支结构弹性件22在所述驱动轴10的往复直线运动的带动下，能可靠地响应该平动轴10的驱动力F₁而产生相应弹性弯曲变形。本实用新型中，所述弯曲变形截面为直-支结构弹性件22的由t₁和b₁构成的横截面。显然，在受到沿平动轴10的周向(垂直于驱动力F₁的方向)的力时，直-支结构弹性件22较难弯曲。

本实用新型中，直-支结构内固定圈23和平动轴10固联，平动轴10 的最大振幅大致等于直-支结构弹性件22的最大挠度，所述平动轴10的最大振幅是指平动轴10离开对应于直-支结构弹性件22处于自由状态的轨迹原点到达上(或下)侧的最大位移。

另外，由于直-支结构内固定圈23和平动轴10固联，直-支结构内固定圈23沿平动轴10的纵向轴线L₁方向的厚度大于直-支结构弹性件22在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平动轴10的纵向轴线L₁方向(即驱动力F₁方向)的厚度t₁，从而，可确保直-支结构内固定圈23和平动轴10牢固地联结。

在本实用新型中，还可如图3-1所示，将直-支结构20的内、外固定圈21、23的上表面与头部的距离设计为小于直-支结构弹性件22的上边缘与头部的距离，或者将直-支结构20的内、外固定圈21、23的下表面与头部的距离设计为大于直-支结构弹性件22的下边缘与头部的距离，从而使组合后的直-支结构20沿平行于平动轴10的纵向轴线L₁的横截面的上侧或下侧中至少一侧呈中凹形状，即，组合后的直支结构20沿平行于平动轴10运动方向的横截面的上侧或下侧中至少一侧呈中凹形状。

如上所述，直-支结构弹性件22呈弹簧特性，按照弹簧振子原理，平动轴10的驱动动能可以转换为直-支结构弹性件22的弹性势能，同样，直 -支结构弹性件22的弹性势能可以转换为平动轴10的驱动动能。直-支结构弹性件22的弹性势能和平动轴10的驱动动能反复转换，其转换时能量损失很小。当由直-支结构弹性件22构成的弹性系统的固有频率和平动轴10的运动频率处于谐振范围，即所述弹性系统的固有频率与平动轴10的运动频率之比为75％-125％时，直-支结构弹性件22和平动轴10之间的弹性势能和驱动动能的转换几乎不产生能量损耗。为此，可以将直-支结构弹性件22设计成其垂直于平动轴10径向的横截面为长方形，此时，直-支结构弹性件 22等效的弹簧劲度系数K_1r＝n*E*b_1r*t_1r ³/(4*h_1r ³),式中n为直-支结构弹性件22的等效数量；E为材料的弹性模量；b_1r、t_1r、h_1r代表直-支结构弹性件22的所述横截面为长方形时分别对应的直-支结构弹性件22的b₁、t₁、h₁。由弹性振子原理可知，

m_1r为所述弹性系统的质量。合理选取b_1r、t_1r、h_1r的数值或它们之间的数值比，可以得到理想的等效弹簧劲度系数K_1r，从而可以获得需要的由直-支结构弹性件22构成的弹性系统的固有频率，进而使得由直-支结构弹性件22构成的弹性系统的固有频率和平动轴10的直线运动频率处于谐振范围时，直-支结构弹性件22和平动轴10之间几乎没有能量损耗。也可将直-支结构弹性件22设计成其垂直于平动轴10径向的横截面为三角形，此时，直-支结构弹性件22等效的弹簧劲度系数K_1s＝n*E*b_1s*t_1s ³/(12*h_1s ³), 式中n为直-支结构弹性件22的等效数量；E为材料的弹性模量；b_1s、t_1s、h_1s代表直-支结构弹性件22的所述横截面为三角形时分别对应的所述直-支结构弹性件22的b₁、t₁、h₁。由弹性振子原理可知，

m_1s为所述弹性系统的质量。同样，合理选取b_1s、t_1s、h_1s的数值或它们之间的数值比，可以得到理想的等效弹簧劲度系数K_1r，从而可以获得需要的由直-支结构弹性件22构成的弹性系统的固有频率，进而使得由直-支结构弹性件22构成的弹性系统的固有频率和平动轴的直线运动频率处于谐振范围时，直-支结构弹性件22和平动轴 10之间几乎没有能量损耗。此外，由直-支结构弹性件22构成的弹性系统的固有频率还可以通过试验获得。

图4-7示出了第二驱动轴40围绕其纵向轴线L₂相对于装置下壳体作往复旋转运动的情况。在此实施例中，装置下壳体内装有至少一部分旋转轴 40以及用于支撑旋转轴40的旋转运动的第二支撑结构50，旋转轴40的剩余部分可以伸进装置上壳体，装置上壳体内还装有被旋转轴40驱动的头部，所述头部的横向轴线大致垂直于旋转轴40的纵向轴线L₂。旋-支结构50包括旋-支结构外固定圈51、至少一个旋-支结构弹性件52及旋-支结构内固定圈53。旋-支结构内固定圈53和旋转轴40紧固，二者之间没有相对运动。旋-支结构内固定圈53随旋转轴40旋转而旋转。旋-支结构外固定圈51直接或由旋-支结构固定结构60紧固于装置下壳体的内侧，旋-支结构外固定圈51相对于旋-支结构固定件60(通过固定件紧固时)以及装置下壳体静止不动。在旋-支结构外固定圈51和旋-支结构内固定圈53之间分布有至少一个旋-支结构弹性件52，如图6-2至图6-4和图7-5所示,旋-支结构弹性件52的外端C紧固地联结到旋-支结构外固定圈51，旋-支结构弹性件52 的内端D紧固地联结到旋-支结构内固定圈53。图6-2，图7-2和图7-5示出了旋-支结构50处于旋转轴40的往复旋转运动轨迹的原点位置的情况，此时，旋转轴40绕其纵向轴线L₂旋转的偏转角度为零，旋-支结构弹性件 52处于自由状态，该弹性件52没有产生弹性弯曲变形。参照图6-3和图7- 3，当旋转轴40离开其往复旋转运动轨迹的原点位置沿顺时针方向运动时，由于旋-支结构内固定圈53和旋转轴40紧固，旋-支结构弹性件52的内端 D紧固地联结到旋-支结构内固定圈53，旋转轴40带动旋-支结构内固定圈 53沿顺时针方向转动，旋-支结构内固定圈53带动旋-支结构弹性件52的内端D也沿顺时针方向转动，而旋-支结构弹性件52的外端C紧固地联结到旋-支结构外固定圈51，旋-支结构外固定圈51和旋-支结构弹性件52的外端C相对于装置下壳体静止，旋转轴40相对于旋-支结构外固定圈51和旋 -支结构弹性件52的外端C运动。旋-支结构弹性件52的内端D相对于旋转轴40静止，旋-支结构弹性件52在旋转轴40的作用下呈弹性弯曲变形。更具体地说，当旋转轴40带动旋-支结构弹性件52的内端D离开该弹性件52 的自由状态沿顺时针方向运动时，旋-支结构弹性件52绕其外端C沿逆时针方向弯曲变形。当前的旋-支结构弹性件52的内端D的位置相对于该弹性件呈自由状态下的内端D的位置所产生的位移为该弹性件52的逆时针方向挠度。参照图6-4和图7-4，它们示出了旋转轴40离开往复旋转运动轨迹的原点位置沿逆时针方向运动的情况。由于旋-支结构的内固定圈53和旋转驱动轴40紧固，旋转驱动轴40带动旋-支结构内固定圈53向逆时针方向运动，而旋-支结构弹性件52的内端D紧固地联结到旋-支结构内固定圈53，旋-支结构弹性件52的内端D亦被带动沿逆时针方向运动，而旋-支结构弹性件52的外端C紧固地联结旋-支结构外固定圈51，旋-支结构外固定圈51 相对于装置下壳体静止，旋转轴40相对于旋-支结构外固定圈51转动，旋-支结构弹性件52的内端D相对于旋-支结构弹性件52的外端C转动，旋- 支结构弹性件52在旋转轴40的作用下呈弹性弯曲变形，更具体地说，当旋转轴40带动旋-支结构弹性件52的内端D离开弹性件52的自由状态沿逆时针方向运动时，旋-支结构弹性件52的内端D绕其外端C沿顺时针方向转动。当前的旋-支结构弹性件52的内端D的位置相对于该弹性件52自由状态下的内端D的位置产生的位移为弹性件52的顺时针方向挠度。

参照图4-7，旋转轴40带动旋-支结构弹性件52绕该弹性件52的外端 C作往复的、顺时针方向-逆时针方向的弯曲运动，旋-支结构弹性件52相当于弹性件。旋-支结构内固定圈53和旋转轴40紧固，旋-支结构内固定圈 53和旋转轴40具有相同的角速度。旋转轴40和旋-支结构内固定圈53无间隙地紧固联结，旋转轴40相当于无间隙地联结到旋-支结构弹性件52上。设定旋-支结构弹性件52沿旋转轴40的径向的尺寸为第二长度h₂，旋-支结构弹性件52在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿垂直于第二驱动力F₂方向的尺寸为第二宽度b₂，旋-支结构弹性件52在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平行于驱动力F₂方向的尺寸为第二厚度t₂，优选b₂＞3t₂。设定旋- 支结构弹性件52受到来自旋转轴40周向切线方向的力产生弯曲变形时，旋 -支结构弹性件52对应的弯曲变形截面系数为周向弯曲变形截面系数I_z3，也可将该周向弯曲变形截面系数I_z3理解为旋-支结构弹性件52在受到旋转轴40的周向切线方向的力时，由b₂和t₂组成的横截面的周向弯曲变形截面系数I_z3，设定旋-支结构弹性件52在受到平行于旋转轴40的纵向轴线L₂方向的力时，旋-支结构弹性件52与所产生的弯曲变形对应的弯曲变形截面系数为轴向弯曲变形截面系数I_z4，所述轴向弯曲变形截面系数I_z4也可以理解为旋-支结构弹性件52在受到平行于旋转轴40的纵向轴线L₂方向的力时，由b₂和t₂组成的横截面的轴向弯曲变形截面系数I_z4。由于本实用新型中合理地选取了b₂和t₂的数值比，使得b₂>3t₂，从而旋-支结构弹性件52的轴向弯曲变形截面系数I_z4远大于周向弯曲变形截面系数I_z3，周向弯曲变形截面系数I_z3甚至可以小于轴向弯曲变形截面系数I_z4的九分之一(I_z3＜I_z4/9)，因此，旋-支结构弹性件52在驱动轴40的往复旋转运动的带动下，能够可靠地响应旋转轴40的驱动力而产生弹性弯曲变形。本实用新型中，所述弯曲变形截面为旋-支结构弹性件52的由b₂和t₂组成的横截面。显然，旋-支结构弹性件52在沿旋转轴40的周向的力的作用下，较容易弯曲，从而，旋 -支结构弹性件52在所述驱动轴40的往复旋转运动的带动下，能够可靠地响应旋转轴40的驱动力而产生弹性弯曲变形。

本实施例中，旋-支结构内固定圈53和旋转运动驱动轴40固联，旋转运动驱动轴50离开对应于弹性件52处于自由状态的轨迹点到达的最大顺时针(或逆时针)转角角度大致等于所述旋-支结构弹性件52的最大逆时针 (或顺时针)转角角度。

下文进一步以电动牙刷和冲牙器为例并结合附图8-10描述本实用新型的其他示例性实施例。虽然下面仅以电动牙刷和冲牙器为例进行解释说明，但本实用新型不限于此，本实用新型也适用于其他具有往复运动的驱动轴的电动清洁护理用具，如洁面仪、剃须刀等。

图8为装有如图1所示的往复直线运动组合的电动牙刷示意图，图9 为装有如图4所示的往复旋转运动组合的电动牙刷示意图，图10为装有如图1所示的往复直线运动组合的冲牙器示意图。

如图8所示，电动牙刷的作往复直线运动的驱动轴(平动轴)10设置在手柄下壳体S-1内并伸进手柄上壳体S-2，手柄上壳体S-2内还装有被平动轴10驱动的刷头，刷头上分布有用于清洁牙齿的刷毛S-3，刷毛S-3的轴线L₃大致垂直于平动轴10的纵向轴线L₁。在图10所示的实施例中，平动轴10设置在冲牙器下壳体C-1内，冲洗头壳体C-2内装有冲洗头，被平动轴10驱动的冲洗液体经冲洗头流出。对于这类电动清洁护理用具而言，平动轴10的最大振幅较小，约2mm，因此，本实用新型的直-支结构20尤其适合应用于平动轴10的最大振幅小于3mm的电动清洁护理用具。更明确地说，本实用新型的直-支结构20适合应用于平动轴10由上至下的总位移小于6mm的电动清洁护理用品。为了经久耐用，通常希望电动清洁护理用品的驱动轴能够经受10万次以上的往复运动，为此，将直-支结构弹性件22 沿平动轴10的径向上的第一长度h₁设计为大于直-支结构弹性件22在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平动轴10的纵向轴线L₁方向(即驱动力F₁方向)的第一厚度t₁的三倍，即h₁＞3t₁，以确保直-支结构弹性件22在电动清洁护理用具的寿命周期中能可靠地实现往复弯曲变形。申请人经过大量试验进一步得出，直-支结构弹性件22在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平动轴10的纵向轴线L₁方向(驱动力F₁方向)的厚度t₁的取值范围优选为0.1mm-1.3mm,更优选地，直-支结构弹性件22在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平动轴10的纵向轴线L₁方向(驱动力F₁方向)的厚度t₁的取值范围为0.2mm-0.7mm。

在图8所示的实施例中，牙齿施加于刷毛S-3上的压力大致垂直于平动轴10的纵向轴线L₁,牙齿施加在刷毛S-3上的压力等效作用到直-支结构弹性件22上，亦相当于沿直-支结构弹性件22的内端B到外端A的方向施加力(压力或拉力)。按照牛顿第三定律，直-支结构弹性件22将产生抵抗牙齿施加于刷毛S-3上的压力(或拉力)的抵抗力，该抵抗力的合力方向大致垂直于平动轴的纵向轴线L₁，且和牙齿施加于刷毛S-3上的压力的方向相反。因此，直-支结构弹性件22对平动轴10沿径向的运动起到约束作用，直-支结构弹性件22约束平动轴10沿垂直于其纵向轴线L₁方向的运动，直 -支结构弹性件22在平动轴10的径向上对该平动轴10形成支撑。由于直- 支结构弹性件22沿平动轴10的径向对该驱动轴10形成支撑，直-支结构弹性件22产生的支撑力的方向和平动轴10的运动位移方向成90度，且直-支结构内固定圈23和平动轴10固联，直-支结构内固定圈23和平动轴10之间无需克服摩擦力而作功，所以直-支结构20沿平动轴10的径向对该驱动轴10的支撑不产生能量损耗。

在本实用新型中，直-支结构20既能够对平动轴10的径向运动产生约束，还能对平动轴10形成有效支撑，且平动轴10和直-支结构20的内固定圈23无间隙地联结，从而避免了平动轴10对直-支结构20产生冲击和碰撞，大大降低了噪音。此外，直-支结构弹性件22的弹性势能和平动轴10 的驱动动能往复转换的能量损失很小。

参见图9，电动牙刷的作往复旋转运动的驱动轴40设置在手柄下壳体 S-4内并伸进手柄上壳体S-5，手柄上壳体S-5内还装有被驱动轴40驱动的刷头，刷头上分布有用于清洁牙齿的刷毛S-6，刷毛S-6的轴线L₄大致垂直于旋转动轴40的纵向轴线L₂。对如电动牙刷之类的电动清洁护理用具而言，旋转轴40的转动角度幅值较小，约为25度，因此，本实用新型的旋-支结构50适合应用于旋转轴40的最大旋转角度幅值小于40度的电动清洁护理用具，更明确地说，本实用新型的旋-支结构50适合应用于旋转轴40的总旋转角度小于80度的电动清洁护理用具。所述旋转轴40的总旋转角度为最大旋转角度幅值的两倍，也可以理解为，旋转轴40的总旋转角度是从离开旋转中心的最左边到最右边所扫过的角度。为了经久耐用，通常希望电动清洁护理用具的驱动轴能够经受10万次以上的往复运动。为此，在本实用新型的再一实施例中，将旋-支结构弹性件52设置成使其沿旋转轴40的径向上的第二长度h₂大于该弹性件52在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿平行于旋转轴40的第二驱动力F₂方向的第二厚度t₂的三倍，即h₂＞3t₂，以确保旋-支结构弹性件52在电动清洁护理用品的寿命周期中能可靠地往复弯曲变形。申请人经过大量试验进一步得出，优选旋-支结构弹性件52在垂直于所述驱动轴径向的横截面上沿旋转轴40的圆周方向的厚度t₂的取值范围为0.1mm-1.3mm,更优选地，所述t₂的取值范围为0.2mm-0.7mm。

反观现有的轴-孔配合结构，作往复运动的驱动轴(作往复旋转运动的驱动轴或作往复直线运动的驱动轴)穿过轴套，轴套和往复运动的驱动轴之间一般存在0.01mm-0.03mm的运动间隙，轴套约束驱动轴的径向运动并支撑驱动轴，由于上述运动间隙的存在和轴套约束驱动轴径向运动的特性，牙齿向刷毛施加不规则的作用力时，驱动轴上被施加不规则的径向力，这种径向力将导致驱动轴和轴套之间发生冲击和碰撞，所述冲击和碰撞可造成较大的不规则噪音。另一方面，由于轴套约束驱动轴的径向运动和支撑驱动轴，当驱动轴上被施加径向力时，驱动轴和轴套接触，轴套支撑驱动轴以克服驱动轴上被施加的径向力，驱动轴和轴套之间产生摩擦，所述摩擦力将阻碍驱动轴的运动，从而消耗能量。

综上所述，本实用新型所提供的用于作往复旋转运动或往复直线运动的驱动轴的支撑结构与现有的支撑结构相比，一方面因为往复运动驱动轴与支撑结构无间隙联结，避免了由于驱动轴因往复运动而导致的对支撑结构的冲击和碰撞，大大降低了噪音，另一方面，支撑结构弹性件的弹性势能和驱动轴的驱动动能之间的转换能量损失很小，因而具有结构简单、噪音低、能量损耗小的优点。此外，所述支撑结构优选为塑料制件，成本低廉，适于批量生产。

Claims

1.一种支撑结构，其支撑电动清洁护理用具中作往复运动的第一、第二驱动轴，所述第一、第二驱动轴(10、40)的至少一部分位于装置的静止不动的下壳体内，在第一、第二驱动力(F₁、F₂)的作用下，该第一、第二驱动轴(10、40)沿着或者围绕其第一、第二纵向轴线(L₁、L₂)相对于所述装置下壳体作往复运动，所述装置下壳体内还包括用于支撑所述第一、第二驱动轴(10、40)的第一、第二支撑结构(20、50)，静止不动的装置上壳体内包括被所述第一、第二驱动轴(10、40)驱动的头部，该头部的第一、第二横向轴线(L₃、L₄)垂直于所述第一、第二驱动轴(10、40)的所述第一、第二纵向轴线(L₁、L₂)，

其特征在于，所述第一、第二支撑结构(20、50)包括第一、第二支撑结构内固定圈(23、53)、至少一个第一、第二支撑结构弹性件(22、52)以及第一、第二支撑结构外固定圈(21、51)，所述第一、第二支撑结构内固定圈(23、53)沿所述第一、第二驱动轴(10、40)的周向被紧固于该第一、第二驱动轴(10、40)上，所述第一、第二支撑结构外固定圈(21、51)直接或间接地被紧固于所述装置下壳体的内壁上，所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)具有弹簧的性能，其分布于所述第一、第二支撑结构外固定圈(21、51)和第一、第二支撑结构内固定圈(23、53)之间，所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)的第一、第二外端(A、C)固定联结于所述第一、第二支撑结构外固定圈(21、51)，该第一、第二支撑结构弹性件(22、52)的第一、第二内端(B、D)固定联结于所述第一、第二支撑结构内固定圈(23、53)；在所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)的垂直于所述第一、第二驱动轴(10、40)径向的横截面上分布有沿垂直于所述第一、第二驱动力(F₁、F₂)方向的第一、第二宽度(b₁、b₂)，在所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)的垂直于所述第一、第二驱动轴(10、40)径向的横截面上分布有平行于所述第一、第二驱动力(F₁、F₂)方向的第一、第二厚度(t₁、t₂)，所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)沿垂直于所述第一、第二驱动力(F₁、F₂)方向的第一、第二宽度(b₁、b₂)大于其沿平行于所述第一、第二驱动力(F₁、F₂)方向的第一、第二厚度(t₁、t₂)的三倍，即b₁＞3t₁，b₂＞3t₂。

2.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第一、第二支撑结构外固定圈(21、51)，所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)和第一、第二支撑结构内固定圈(23、53)均由塑料制成。

3.如权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，所述第一、第二支撑结构外固定圈(21、51)，所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)和第一、第二支撑结构内固定圈(23、53)由热塑性塑料制成。

4.如权利要求2或3所述的支撑结构，其特征在于，所述第一、第二支撑结构内固定圈(23、53)和所述第一、第二往复运动第一、第二驱动轴(10、40)注塑为一整体件。

5.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)与所述第一、第二支撑结构(20、50)的第一、第二内和外固定圈(21和23、51和53)整体联结。

6.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)被设置成其沿所述第一、第二驱动轴(10、40)径向的第一、第二长度(h₁、h₂)大于该第一、第二弹性件(22、52)在垂直于所述第一、第二驱动轴径向的横截面上沿平行于所述第一、第二驱动力(F₁、F₂)方向的第一、第二厚度(t₁、t₂)的三倍，即h₁＞3t₁、h₂＞3t₂。

7.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)在垂直于所述第一、第二驱动轴径向的横截面上沿平行于所述第一、第二驱动力(F₁、F₂)方向的第一、第二厚度(t₁、t₂)为0.1mm-1.3mm。

8.如权利要求7所述的支撑结构，其特征在于，所述第一、第二支撑结构弹性件(22、52)在垂直于所述第一、第二驱动轴径向的横截面上沿平行于所述第一、第二驱动力(F₁、F₂)的方向的第一、第二厚度(t₁、t₂)为0.2mm-0.7mm。

9.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述电动清洁护理用具为电动牙刷或冲牙器，所述第一驱动力(F₁)为导致往复直线运动的驱动力，所述支撑结构为用于支撑沿所述第一纵向轴线(L₁)作往复直线运动的第一驱动轴(10)的第一支撑结构(20)。

10.如权利要求9所述的支撑结构，其特征在于，所述第一支撑结构(20)的内、外固定圈(21、23)的上表面与所述头部的距离小于所述第一支撑结构弹性件(22)的上边缘与该头部的距离，或者所述第一支撑结构(20)的内、外固定圈(21、23)的下表面与所述头部的距离大于所述第一支撑结构弹性件(22)的下边缘与该头部的距离，从而使组合后的所述第一支撑结构(20)在沿平行于所述作往复直线运动的第一驱动轴(10)的第一纵向轴线(L₁)的横截面的上、下侧中至少一侧呈中凹形状。

11.如权利要求9所述的支撑结构，其特征在于，在所述第一驱动力(F₁)的作用下，所述第一驱动轴(10)沿其第一纵向轴线(L₁)的最大运动幅值小于3mm。

12.如权利要求11所述的支撑结构，其特征在于，所述第一驱动轴(10)沿其第一纵向轴线(L₁)的最大运动幅值为2mm。

13.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述电动清洁护理用具为电动牙刷，所述第二驱动力(F₂)为导致往复旋转运动的驱动力，所述支撑结构为用于支撑围绕所述第二纵向轴线(L₂)作往复旋转运动的第二驱动轴(40)的第二支撑结构(50)。

14.如权利要求13所述的支撑结构，其特征在于，在所述第二驱动力(F₂)作用下，所述第二驱动轴(40)围绕其第二纵向轴线(L₂)的最大旋转角度幅值小于40度。

15.如权利要求14所述的支撑结构，其特征在于，所述第二驱动轴(40)围绕其第二纵向轴线(L₂)的最大旋转角度幅值为25度。