本發(fā)明涉及電磁動力裝置，并且更具體地說，涉及如具有電磁驅(qū)動單元的電動牙刷的動力裝置。

背景技術(shù)：

一種用于促動電動牙刷或另一具有動力手柄的裝置的刷毛或其它清潔元件的方法是定位在牙刷或其它裝置的手柄部分內(nèi)的電磁驅(qū)動器。電磁體可以以開關(guān)促動來以期望的頻率使極性交變?？梢苿拥挠谰么朋w(或一對永久磁體)定位在電磁體附近，使得永久磁體在電磁體被促動時被電磁體驅(qū)動成以振動頻率振動?？苫蚩刹粸榧氶L的頸部(包括工件如牙刷頭)典型地附接于永久磁體，使得工件通過永久磁體的移動驅(qū)動成振動。

鑒于替換這些工件的某些方面，如它們磨損之后的牙刷刷毛的需要，或者為了提供更多的選擇，例如附接具有不同功能的不同頭部，制造商已經(jīng)設(shè)計了替換頭，其配合到獨立的電磁驅(qū)動單元上。驅(qū)動單元可包括電源、開關(guān)、固定電磁體、可移動的永久磁體和驅(qū)動軸，其中替換頭包括頸部和工件，如牙刷頭。在一些情況下，替換頭還可包括永久磁體、驅(qū)動軸和工件。替換頭可以可移除地附接于驅(qū)動單元，例如通過螺紋或另外將替換頭的一部分連接到驅(qū)動單元的一部分上。

更近地，制造商已經(jīng)嘗試控制這些工件的移動，以便提供更有效且合乎需要的工件運動。例如，在電動牙刷的情況下，制造商已經(jīng)嘗試在圍繞牙刷的中心縱向軸線的旋轉(zhuǎn)運動中控制清潔元件的移動。這樣做時會有困難，尤其是在具有電磁驅(qū)動器的牙刷的情況下，因為由電磁體引起的大體線性的振動必須轉(zhuǎn)換成期望的旋轉(zhuǎn)運動。一些替換頭包括可有助于電動牙刷中的震動和/或噪聲的部分，該震動和/或噪聲可為不合乎需要或煩人的。在各種情況下，工件的運動可在電磁體的頻率接近驅(qū)動軸和工件的諧振頻率時顯著地改變。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于電磁動力裝置的彈簧機構(gòu)，其將電磁體的移動和/或促動轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)變成工件的期望移動，并實現(xiàn)工件移動的簡單且有效的調(diào)整。

在一個實施例中，彈簧機構(gòu)包括外殼、連接于外殼的彈簧、驅(qū)動軸以及可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件，其中彈簧的至少一部分能夠關(guān)于外殼移動，該驅(qū)動軸包括具有磁體的第一端部和用于附接于工件的第二端部，該可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件將驅(qū)動軸連接于彈簧的可移動部分。

在一個實施例中，彈簧可為板彈簧，并且彈簧的可移動部分可為定位在限定在彈簧中的一對切口之間的彈簧區(qū)段。切口的尺寸和形狀還可變化，以便控制工件移動。

在一個實施例中，可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件從驅(qū)動軸延伸至彈簧的可移動部分，并且連接于彈簧，使得可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件將彈簧的可移動部分置于一定程度的張力下?？烧{(diào)節(jié)的調(diào)整元件可通過螺紋連接在驅(qū)動軸和彈簧的可移動部分之間，使得螺紋連接實現(xiàn)對彈簧的可移動部分上的張力的量的調(diào)節(jié)。更具體地說，調(diào)整元件可為螺栓，其延伸穿過彈簧的可移動部分，穿過驅(qū)動軸，并且延伸到驅(qū)動軸的相對表面上的螺母中。

驅(qū)動軸可能夠圍繞一對軸承表面旋轉(zhuǎn)，該一對軸承表面限定了沿著軸承表面延伸的旋轉(zhuǎn)軸線，并且可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件可定位在軸承表面之間。軸承表面可由從驅(qū)動軸延伸的一對搖桿形成。

在另一個實施例中，彈簧機構(gòu)可包括可移動彈簧部分中的兩個或更多個，以及兩個或更多個可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件。例如，可移動彈簧部分中的兩個可沿牙刷的縱軸線與彼此對準。可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件可延伸穿過可移動彈簧部分中的各個至驅(qū)動軸。在此類實施例中，彈簧機構(gòu)可不包括與可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件分開的軸承表面，因為驅(qū)動軸的運動可由兩個或更多個可移動彈簧部分和可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件的調(diào)整控制。各組可移動彈簧部分和可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件可通過調(diào)節(jié)調(diào)整元件的張力和/或調(diào)節(jié)可移動彈簧部分的尺寸和形狀來獨立地調(diào)整，以便實現(xiàn)期望的工件運動。

彈簧機構(gòu)可實施到牙刷驅(qū)動單元或一些其它個人護理裝置驅(qū)動單元中，其中刷毛頭和頸部能夠從驅(qū)動單元移除并替換。然而，在另一個實施例中，彈簧機構(gòu)可并入到用于牙刷或用于一些其它個人護理裝置的替換頭中，其中刷毛頭和頸部、驅(qū)動軸和彈簧是可替換的。

本發(fā)明還提供了一種用于制造用于電動牙刷或其它個人護理裝置的彈簧機構(gòu)的方法，其包括如下步驟：提供固定外殼，其限定大體中空的內(nèi)部；提供驅(qū)動軸，其至少部分地延伸到固定外殼的中空內(nèi)部中，驅(qū)動軸具有第一端部和第二端部，第一端部包括磁體，并且第二端部適合于接收工件；將彈簧部件連接于固定外殼，彈簧部件具有可移動區(qū)段；利用可調(diào)節(jié)的調(diào)整部件將彈簧部件連接于驅(qū)動軸；以及調(diào)節(jié)調(diào)整部件，以在彈簧的可移動區(qū)段上提供期望程度的張力。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的側(cè)視圖，其顯示了設(shè)置在以虛線示出的手柄外殼內(nèi)的彈簧機構(gòu)，并且包括手柄外殼內(nèi)的電磁體。

圖2是其正視圖。

圖3是根據(jù)一個實施例的用于動力裝置的彈簧機構(gòu)的正視圖。

圖4是其后視透視圖；

圖5是其正視透視圖；

圖6是沿著圖3中的線A-A截取的側(cè)視截面圖，其顯示彈簧處于中和位置。

圖6A是其透視截面圖。

圖7是沿著圖3中的線A-A截取的側(cè)視截面圖，其顯示彈簧處于更張緊的位置。

圖7A是其透視截面圖。

圖8是具有連接于其的工件的彈簧機構(gòu)的透視圖，其中驅(qū)動軸和彈簧處于中心位置。

圖9是其后視圖。

圖10是具有連接于其的工件的彈簧機構(gòu)的透視圖，其中驅(qū)動軸和彈簧處于左旋位置。

圖11是其后視圖。

圖12是具有連接于其的工件的彈簧機構(gòu)的透視圖，其中驅(qū)動軸和彈簧處于右旋位置。

圖13是其后視圖。

圖14是具有連接于其的工件的彈簧機構(gòu)的正視圖，其中驅(qū)動軸和彈簧處于中心位置。

圖15是沿著圖14中的線C-C截取的其截面圖。

圖16是具有連接于其的工件的彈簧機構(gòu)的正視圖，其中驅(qū)動軸和彈簧處于左旋位置。

圖17是沿著圖16中的線B-B截取的其截面圖。

圖18是具有連接于其的工件的彈簧機構(gòu)的正視圖，其中驅(qū)動軸和彈簧處于右旋位置。

圖19是沿著圖18中的線D-D截取的其截面圖。

圖20是具有附接的替換頭的電動牙刷的側(cè)視圖，其中電磁體和彈簧機構(gòu)通過驅(qū)動單元外殼而為可見的。

圖21是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的正視圖，其示出了如設(shè)置在以虛線示出的手柄殼體內(nèi)的彈簧機構(gòu)，并且包括手柄殼體內(nèi)的電磁體。

圖22是其側(cè)視圖。

圖23是根據(jù)第二實施例的用于動力裝置的彈簧機構(gòu)的透視圖。

圖24是其后視透視圖。

圖25是其另一透視圖。

圖26是其正視圖。

圖27是沿圖26中的線E-E的側(cè)視截面圖。

圖28是根據(jù)第二實施例的彈簧機構(gòu)的正視圖，其中驅(qū)動軸和彈簧處于中心位置。

圖29是根據(jù)第二實施例的彈簧機構(gòu)的正視圖，其中驅(qū)動軸和彈簧處于右旋位置。

圖30是根據(jù)第二實施例的彈簧機構(gòu)的正視圖，其中驅(qū)動軸處于左旋位置。

圖31是圖28的彈簧機構(gòu)的仰視圖。

圖32是圖29的彈簧機構(gòu)的仰視圖。

圖33是圖30的彈簧機構(gòu)的仰視圖。

圖34是沿圖28中的線A-A截取的截面圖。

圖35是沿圖29中的線B-B截取的截面圖。

圖36是沿圖30中的線C-C截取的截面圖。

具體實施方式

I．綜述

用于在動力裝置如電動牙刷中使用的彈簧機構(gòu)在圖1-19中顯示并且大體標記為10。彈簧機構(gòu)10包括：連接于驅(qū)動單元外殼12的固定元件11、連接于固定元件11的彈簧14、驅(qū)動軸18以及可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件28，其中彈簧14的至少一部分16能夠關(guān)于固定元件11和外殼12移動，驅(qū)動軸18包括具有磁體的第一端部20和用于附接于工件26的第二端部24，可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件28將驅(qū)動軸18連接于彈簧14的可移動區(qū)段16。

在操作中，彈簧機構(gòu)10操作成在期望的頻率下將磁體的移動轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)變成期望的工件26的移動。磁體由驅(qū)動器驅(qū)動，如定位在磁體附近的電磁體30?？烧{(diào)節(jié)的調(diào)整元件28實現(xiàn)工件移動和頻率的簡單調(diào)節(jié)。在所示的實施例中，工件26是用于電動牙刷的替換頭，并且彈簧機構(gòu)10為牙刷頭提供了期望的運動。在備選實施例中，彈簧機構(gòu)10可形成替換頭的一部分，而非驅(qū)動單元外殼的一部分。

II．結(jié)構(gòu)

如上面提到的，電磁驅(qū)動單元是眾所周知的；因此，將不在本文更詳細描述驅(qū)動單元外殼12和電磁體30。不用多說，驅(qū)動單元外殼12大體形成用于驅(qū)動單元的手柄，并且包括外殼內(nèi)的電源(未顯示)，如電池或AC電源，以及能夠由用戶操作的開關(guān)31。驅(qū)動單元外殼12包括驅(qū)動機構(gòu)，其可為DC驅(qū)動器或AC驅(qū)動器。在一個實施例中，驅(qū)動單元外殼12包括定位在驅(qū)動單元外殼12內(nèi)的電磁體30，其在用戶按下開關(guān)31時被促動。電磁體30或一對電磁體可促動成在驅(qū)動單元外殼12內(nèi)在正極性和負極性之間振動。振動可在電磁體的諧振頻率的范圍內(nèi)。如圖1,2和20中所繪，電磁體30居中地定位在驅(qū)動單元外殼12內(nèi)，鄰近彈簧機構(gòu)10的驅(qū)動軸18的第一端部20，并且彈簧機構(gòu)10定位在外殼12內(nèi)。包括驅(qū)動軸18的第二端部24的驅(qū)動軸18的一部分從外殼12的端部34向外延伸用于接收工件26。

彈簧機構(gòu)10可設(shè)計用于可移除地附接于工件26，如替換牙刷頭或意圖用于旋轉(zhuǎn)振動的另一種類型的裝置。參照圖10-20，在一個實施例中，工件26是牙刷頭，其大體包括細長頸部38，細長頸部38在一端處具有頭部40并且在相對端處具有插座(未顯示)。插座尺寸確定成接收驅(qū)動軸18的第二端部24。如所示，頭部40包括多根刷毛44，其可具有從頭部40向外延伸的各種長度。在另一個實施例中，頭部40可包括一個或更多個備選清潔元件，如從頭部40延伸的彈性體元件。在參照上面的又一個實施例中，工件26可形成更大的替換頭的一部分，其還包括彈簧機構(gòu)10。在此類實施例中，驅(qū)動單元外殼12可包括用于連接于替換頭的結(jié)構(gòu)，如螺紋，并且彈簧機構(gòu)10的一部分可延伸到驅(qū)動單元外殼12中的開口中，以使得彈簧機構(gòu)10能夠由電磁體30驅(qū)動。

參照圖1-20，彈簧機構(gòu)10包括固定元件11、彈簧14、驅(qū)動軸18和可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件28。在所示的實施例中，固定元件11通過常規(guī)器件連接于更大的驅(qū)動單元外殼12。固定元件11以如下方式連接于驅(qū)動單元外殼12，使得固定元件11關(guān)于驅(qū)動單元外殼12固定在合適位置。在一個實施例中，固定元件11是大體平的模制塑料板，其具有上表面46和下表面48。固定元件11可另外由各種不同的材料形成，并且在一個實施例中可與驅(qū)動單元外殼12集成地形成。在圖1-7的所示實施例中，下表面48包括從下表面48向外延伸的一對間隔開的突出部或凸起部50。這些凸起部50的外表面52可在形狀上為凹入的，以在與下面描述的驅(qū)動軸18上的軸承部件80接合時形成接合表面的一部分。在圖10-19中顯示了固定元件11'的第二實施例。在該變體(見圖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'中的一對凹入的凹部50'形成了接合表面52'，其與凸起部50上的外表面52類似地起作用。

彈簧部件14附接于固定元件11。在所示的實施例中，彈簧部件14為由彈性材料如彈簧鋼形成的大體平板。如所示，彈簧14利用延伸穿過固定元件11和彈簧14的四個緊固件56附接于固定元件11。緊固件56將彈簧14的至少一部分保持成關(guān)于固定元件11和驅(qū)動單元外殼12固定。當(dāng)然，彈簧14可以以各種其它常規(guī)方法固定地固接于固定外殼11或驅(qū)動單元外殼12。

在一個實施例中，彈簧14還包括可移動區(qū)段16。如所示，可移動區(qū)段16為彈簧部件14的條，其形成在彈簧14中的一對對稱的切口60之間。在所示的實施例中，可移動區(qū)段16居中地定位在彈簧14內(nèi)，然而，可移動區(qū)段16可另外取決于應(yīng)用按需要定位在彈簧上的備選位置處。借助于切口60，可移動區(qū)段16形成為包括第一端部62和與第一端部相對的第二端部64，使得可移動區(qū)段16在第一端部62和第二端部64之間形成了扭桿，其可在端部62,64保持固定的同時沿著彈簧軸線來回扭曲，該彈簧軸線沿著可移動區(qū)段16的縱向范圍限定。切口60的尺寸和形狀將控制可移動區(qū)段16圍繞彈簧軸線的柔性和扭轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的程度。在所示的實施例中，各個切口60是大體半圓形的，其中凸面背對可移動區(qū)段16；然而，切口60的形狀可變化，以便改變可移動區(qū)段16的特征。為了增大可移動區(qū)段16中的柔性，并且因此增大驅(qū)動軸18和工件26的移動，切口可制成更大，并且可移動區(qū)段更薄。在一個實施例中，切口60和可移動區(qū)段16的尺寸和形狀由制造商根據(jù)驅(qū)動軸18和工件26的尺寸和形狀預(yù)先選定，以便產(chǎn)生例如期望的工件運動，其中電磁驅(qū)動機構(gòu)30的頻率接近工件26的諧振頻率。在一個實施例中，可移動區(qū)段16限定用于接收可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件28的中心開口66，如在下面更詳細描述的。彈簧的其它特征也可改變，以使工件26的運動變化，例如更厚的彈簧材料將增大使彈簧扭曲所需的力，并且減小彈簧在操作期間將扭曲的量。附加元件，如槽和孔可進一步并入到彈簧或多個彈簧中，以向(多個)彈簧提供期望的特征。在一個實施例中，彈簧14可包括孔，其使得固定元件上的凸起部50能夠延伸穿過彈簧14并延伸成與驅(qū)動軸18接合。備選地，彈簧可不構(gòu)造有這些開口，使得彈簧形成用于驅(qū)動軸18的接合表面。

雖然彈簧14的可移動區(qū)段16示為限定在一對切口之間的更大彈簧部件的一部分，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在備選實施例中，彈簧14可僅由可移動區(qū)段組成，如大體平的彈簧材料條，其固定在相對的端部上，以形成扭桿，其具有與可移動區(qū)段16的特征類似的特征。

驅(qū)動軸18是大體細長的部件，其限定了縱向軸線68，并且具有第一端部20和與第一端部相對的第二端部24。驅(qū)動軸18可集成地形成為單一整體材料件，但在所示的實施例中，由兩種材料和兩個件形成，該兩個件包括模制的塑料部件70和金屬部件71，模制的塑料部件70包括驅(qū)動軸18的第一端部20，金屬部件71沿著縱向軸線延伸到塑料部件70中的凹部中，并且包括驅(qū)動軸18的第二端部24。如所示，驅(qū)動軸18的第一端部20包括底座72，其為從驅(qū)動軸18的第一端部20沿大體垂直于驅(qū)動軸18的縱向軸線68的方向向外延伸的大體平板。底座72具有下表面74，其支承一對極性相反的永久磁體76,78，例如通過將磁體模制到底座72中，或利用粘合劑或通過其它已知的手段。備選地，磁體76,78可通過例如中間板間接地連接于底座72。如圖1和圖2中所示，當(dāng)裝配時，磁體76,78定位在電磁體30附近。由于磁體76,78定位在底座72上，使得它們偏離驅(qū)動軸18的縱向軸線，故電磁體將引起磁體76,78使底座72在弧形路徑中移動。如所示，底座72包括外周邊，其小于驅(qū)動單元外殼12的內(nèi)部的尺寸，以使底座72能夠在驅(qū)動單元12外殼內(nèi)來回和/或上下移動。在一個實施例中，磁體76,78可被鐵磁體材料替換，如鋼，其可被驅(qū)動單元外殼12內(nèi)的電磁體30吸引和排斥。

驅(qū)動軸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'之間的接合，以及在驅(qū)動軸18和彈簧14的可移動區(qū)段16之間的連接。現(xiàn)在參照圖15，驅(qū)動軸18包括一對圓形的突出部80，其形成了圓形軸承表面，該圓形軸承表面接合固定元件11上的接合表面52,52'，以確定在驅(qū)動軸18和固定元件11之間的搖擺型式的關(guān)系，其中圓形的突出部80可在凹入的接合表面52上來回搖擺。在圓形的突出部80之間，驅(qū)動軸18包括用于將驅(qū)動軸18連接于彈簧的可移動區(qū)段16的結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，驅(qū)動軸18限定了延伸穿過其用于接收可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件28的緊固件孔82，如在下面更詳細描述的。在另一個實施例中，備選結(jié)構(gòu)可用于便于驅(qū)動軸18關(guān)于固定外殼11的搖擺型式的移動。例如，圓形的突出部可包含在固定外殼11或彈簧部件14上，以接合驅(qū)動軸18上的凹入面，或者驅(qū)動軸18可利用鉸鏈連接于固定外殼。在各種情況下，驅(qū)動軸18至固定元件11的連接引起驅(qū)動軸18在促動電磁體時以弧形運動來移動，電磁體30引起永久磁體76,78以振動運動來移動，并且驅(qū)動軸18至固定元件11的連接引起驅(qū)動軸在圍繞軸線的弧形路徑中移動，該軸線沿著大體延伸穿過軸承表面的軸線與彈簧軸線和驅(qū)動軸18的縱向軸線68平行。

最后，驅(qū)動軸18的第二端部24成形成附接于工件26。在所示的實施例中，第二端部24包括一形狀，其形成為延伸到工件26中的插座中，并防止工件26關(guān)于驅(qū)動軸18的旋轉(zhuǎn)或軸向位移?，F(xiàn)在參照圖1和圖2，第二端部24向外延伸超過驅(qū)動單元外殼12的端部，用于附接于工件26。

可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件28將驅(qū)動軸18連接于彈簧14。更具體地說，可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件28將驅(qū)動軸18連接于彈簧14的可移動區(qū)段16。在所示的實施例中，可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件28是螺栓，其延伸穿過彈簧14的可移動區(qū)段16中的中心開口66，穿過驅(qū)動軸18中的緊固件孔82，并延伸到驅(qū)動軸18的后表面上的調(diào)整螺母84中。當(dāng)螺栓28插入到螺母84中時，驅(qū)動軸18連接于彈簧14和固定元件11，其中接合表面52和80與彼此接合，以形成用于驅(qū)動軸18的搖擺移動的軸承。由于螺栓28上的螺紋，故螺栓28和螺母84可張緊或松開，以調(diào)節(jié)置于彈簧14的可移動區(qū)段16上的張力的量。例如，圖6顯示了調(diào)整元件28連接于螺母84，其中彈簧的可移動區(qū)段16處于與板彈簧14的剩余部分對準的大體中和位置。在該狀態(tài)下，在彈簧14的可移動區(qū)段16和驅(qū)動軸18之間可存在間隙。圖7顯示了調(diào)整元件28更緊密地連接到螺母84上，其中彈簧14的可移動區(qū)段16處于張緊位置，其中可移動區(qū)段略微朝向驅(qū)動軸18撓曲，其可部分地或完全閉合在驅(qū)動軸18和彈簧14之間的間隙。彈簧14的可移動區(qū)段16上的張力的量的變化將改變驅(qū)動軸18和工件26的移動的幅度和頻率。就此而言，制造商可通過使螺栓28關(guān)于螺母84旋轉(zhuǎn)而有效地調(diào)整工件26的移動，從而將可移動區(qū)段16拉向驅(qū)動軸18，并調(diào)節(jié)彈簧14的可移動區(qū)段16上的張力。提供一定調(diào)節(jié)程度的備選的緊固件或裝置可在當(dāng)前設(shè)計的變化中替代螺栓型式的緊固件。

特別地，雖然結(jié)合牙刷頭顯示了上面公開的實施例，但是它們還可結(jié)合其它類型的工件使用，該其它類型的工件利用相同或相似范圍的運動，如清潔刷和/或表皮剝落刷，其中刷毛布置成大體平行于驅(qū)動軸18的縱向長度。

III．操作

在操作期間，驅(qū)動單元外殼12內(nèi)的電磁體30通過用戶操作開關(guān)31操作。在被促動時，電磁體30可振動和/或控制成在驅(qū)動頻率范圍內(nèi)改變極性。替換頭或其它工件26通過將驅(qū)動軸18的第二端部24插入到工件26上的插座中，或者通過另一種附接方法而連接于驅(qū)動軸18的端部24。電磁體30和其對底座72上的永久磁體76,78(或鐵磁體材料)的吸引力引起底座72在弧形路徑中來回振動。

彈簧機構(gòu)10控制驅(qū)動軸18的移動路徑，以及工件26的移動的范圍和頻率。關(guān)于彈簧機構(gòu)10，底座72的移動因為在驅(qū)動軸18和彈簧14的可移動區(qū)段16之間的連接而引起驅(qū)動軸18圍繞延伸穿過軸承表面80–尤其軸承表面80和固定外殼11的表面52,52'之間的接合表面的旋轉(zhuǎn)軸線來回旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸線大體平行于彈簧軸線和驅(qū)動軸18的縱向軸線68。彈簧14的可移動區(qū)段16在驅(qū)動軸18振動時圍繞彈簧軸線旋轉(zhuǎn)，并且作用成控制驅(qū)動軸18的移動，并且使驅(qū)動軸18偏壓在中心位置。在彈簧74扭曲時，工件26在弧形路徑中移動。

在圖8-19中詳細地描繪了彈簧機構(gòu)10和工件26的運動。圖8-9和14-15顯示了處于中心位置的彈簧機構(gòu)10，其可為電磁體關(guān)閉時的中和停止位置，并且可為促動電磁體時的旋轉(zhuǎn)中心位置。在該位置，彈簧14的可移動區(qū)段16大體位于與非扭曲狀態(tài)下的彈簧14的剩余部分相同的平面中。如圖15中所示，驅(qū)動軸上的軸承表面80接合固定外殼11的表面52'(延伸穿過限定在彈簧14中的開口)，并且工件26上的刷毛44大體垂直于固定元件11的上表面46。圖10-11和圖16-17顯示了處于左旋位置的彈簧機構(gòu)10，這在電磁體被促動時發(fā)生。在該位置，彈簧14的可移動區(qū)段16大體位于關(guān)于扭曲狀態(tài)下的彈簧14的剩余部分成角度的平面中。如圖17中所示，驅(qū)動軸上的軸承表面80接合固定外殼11的表面52'(延伸穿過限定在彈簧14中的開口)，并且工件26上的刷毛44大體關(guān)于固定元件11的上表面46旋轉(zhuǎn)至左邊。最后，圖12-13和圖18-19顯示了處于右旋位置的彈簧機構(gòu)10，這在電磁體被促動時發(fā)生。在該位置，彈簧14的可移動區(qū)段16大體位于關(guān)于扭曲狀態(tài)下的彈簧14的剩余部分向右成角度的平面中。如圖19中所示，驅(qū)動軸上的軸承表面80接合固定外殼11的表面52'(延伸穿過限定在彈簧14中的開口)，并且工件26上的刷毛44大體關(guān)于固定元件11的上表面46旋轉(zhuǎn)至右邊。在促動電磁體30期間，彈簧機構(gòu)10在左旋位置和右旋位置之間來回振動。

如上面提到的，工件，如刷毛頭40或另一種類型的裝置的工件的運動和頻率可通過各種變量控制。在本發(fā)明中，這可包括可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件28的調(diào)節(jié)。其它變量包括但不限于彈簧的尺寸、厚度和形狀，磁體在底部部件上的定位，刷毛的尺寸和長度，以及馬達的驅(qū)動頻率。這些變量中的各個可從應(yīng)用到應(yīng)用來調(diào)節(jié)，以提供在刷洗功能、手柄震動和操作噪聲方面的合乎需要的用戶體驗。在一個實施例中，電動機的驅(qū)動頻率在大約60Hz至1000Hz之間。在用于與電動牙刷一起使用的更特別的實施例中，驅(qū)動頻率在大約150Hz至400Hz之間。在用于電動牙刷的更特別的實施例中，馬達的驅(qū)動頻率在大約230Hz至280Hz之間，并且在用于電動牙刷的甚至更特別的實施例中，馬達的驅(qū)動頻率設(shè)定至大約260Hz。在其中工件是表皮剝落器的頭部的實施例中，驅(qū)動頻率可在大約150Hz至200Hz之間。用于如上面列出的那些的備選工件應(yīng)用的驅(qū)動頻率可取決于用于具體應(yīng)用的期望功率和工件運動來增大或減小。

在確定了具體的驅(qū)動頻率之后，上面提到的變量調(diào)節(jié)成實現(xiàn)刷毛頭40的期望的運動和頻率，同時在馬達上保持相對低的聲級和相對低的電流拖曳。在用于與電動牙刷一起使用的一個實施例中，刷毛頭的期望頻率在大約245Hz至255Hz之間。在另一個實施例中，刷毛的末端的期望的運動范圍在大約0.370mm至0.575mm之間。在又一個實施例中，操作包含上面提到的實施例中的一個的牙刷的期望的聲級低于大約73dB，并且更具體地說，低于大約60dB。如果在裝配之后和初次測試操作之后發(fā)現(xiàn)工件移動是不正確的，則制造商可簡單地調(diào)節(jié)調(diào)整元件28，以實現(xiàn)期望的運動。

IV. 第二實施例

用于在動力裝置如電動牙刷中使用的彈簧機構(gòu)的第二實施例在圖21-36中顯示并且大體標記為100。彈簧機構(gòu)100與彈簧機構(gòu)10相似之處在于其包括：連接于驅(qū)動單元外殼112的彈簧114。在該實施例中，彈簧114的至少兩個部分116,117能夠相對于外殼112移動。驅(qū)動軸118包括具有磁體的第一端部120和用于附接于工件(如，示為與彈簧機構(gòu)10連接的工件26)的第二端部124，并且至少兩個可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129將驅(qū)動軸118連接于彈簧114的可移動區(qū)段116,117。

在操作中，彈簧機構(gòu)100類似于彈簧機構(gòu)10操作成在期望的頻率下將磁體的移動轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)變成期望的工件的移動。磁體由驅(qū)動器驅(qū)動，如在驅(qū)動軸118上定位在磁體附近的電磁體130。在該實施例中，多個可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129實現(xiàn)工件移動和頻率的高度調(diào)整。

第二實施例100的電磁驅(qū)動單元與第一實施例10的大致相同。外殼112包括電磁體或一對電磁體130和能夠由使用者操作的開關(guān)131。包括驅(qū)動軸118的第二端部124的驅(qū)動軸118的一部分從外殼112的端部134向外延伸用于接收工件。第二實施例的工件可為包括上文所述的多種工件26中的任一種的多種工件。

參照圖21-36，彈簧機構(gòu)100包括彈簧114、驅(qū)動軸118，以及可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129。在該實施例中，彈簧114由常規(guī)器件連接于較大的驅(qū)動單元外殼112。在一個實施例中，彈簧可連接于固定元件，如上文所述的固定元件11。彈簧可作為備選由另一方法附接于外殼112，如，延伸穿過彈簧114的緊固件。在所示實施例中，彈簧部件114為由彈性材料如彈簧鋼形成的大體平板。彈簧114的至少一部分相對于驅(qū)動單元外殼112固定。

彈簧114包括多個可移動區(qū)段，并且在圖21-36中所示的實施例中，彈簧114包括一對可移動區(qū)段116,117。各個可移動區(qū)段116,117可為彈簧部件114的條，其形成在彈簧114中的一對對稱切口160之間。如所示，各個可移動區(qū)段116,117居中地定位在彈簧114內(nèi)，使得它們沿彈簧114的可移動區(qū)段116,117的縱軸線與彼此對準，然而，可移動區(qū)段116,117可另外取決于應(yīng)用按需要定位在彈簧上的備選位置處。例如，使可移動區(qū)段116,117在彈簧114的縱向中心線的相對側(cè)上交錯可提供備選但合乎需要的工件運動。

依靠切口160，各個可移動區(qū)段116,117形成為包括第一端部162和與第一端部相對的第二端部164，使得可移動區(qū)段116,117均在第一端部162與第二端部164之間形成了扭桿，其可在端部162,164保持固定的同時沿著彈簧軸線來回扭曲，該彈簧軸線沿著可移動區(qū)段116,117的縱向范圍限定。切口160的尺寸和形狀將控制可移動區(qū)段116,117圍繞彈簧軸線的柔性和扭轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的程度。在所示實施例中，用于可移動區(qū)段116,117中的各個的各個切口160為大體半圓形，其中凸面背對可移動區(qū)段116,117；然而，切口160的形狀可變化，以便改變可移動部分116的特征。為了增大可移動區(qū)段116中的柔性，并且因此增大驅(qū)動軸118和工件的移動，切口中的一個或更多個可制成更大，并且可移動區(qū)段更薄。在一個實施例中，切口160和可移動區(qū)段116,117的尺寸和形狀由制造商根據(jù)驅(qū)動軸118和工件的尺寸和形狀預(yù)先選定，以便產(chǎn)生例如期望的工件運動，其中電磁驅(qū)動機構(gòu)130的頻率接近工件的諧振頻率。可移動區(qū)段中的一個116的切口160的尺寸和形狀還可相對于另一可移動區(qū)段117的切口160的尺寸和形狀改變，以進一步細化驅(qū)動軸118和工件移動的特征。例如，如果可移動區(qū)段116構(gòu)造成提供大于可移動區(qū)段117的柔性程度，則工件可具有較大幅度的移動。

在一個實施例中，各個可移動區(qū)段116,117限定中心開口166，用于以類似于上文所述的方式收納相應(yīng)的可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129。如上文提到的，彈簧的其它特征也可改變，以使工件的運動變化，例如更厚的彈簧材料將增大使彈簧扭曲所需的力，并且減小彈簧在操作期間將扭曲的量。附加元件，如槽和孔可進一步并入到彈簧或多個彈簧中，以向(多個)彈簧提供期望的特征。

雖然彈簧114的可移動區(qū)段116,117示為限定在一對切口之間的更大彈簧部件114的一部分，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在備選實施例中，彈簧114可僅由可移動部分組成，如大體平的彈簧材料條，其固定在相對的端部上，以形成扭桿，其具有與可移動區(qū)段116,117的特征類似的特征。

驅(qū)動軸118是大體細長的部件，其限定了縱向軸線168，并且具有第一端部120和與第一端部相對的第二端部124。所示實施例的驅(qū)動軸118類似于驅(qū)動軸18構(gòu)造，其中其由兩種材料和兩個件形成，該兩個件包括模制的塑料部件170和金屬部件171，模制的塑料部件170包括驅(qū)動軸118的第一端部120，金屬部件171沿著縱向軸線延伸到塑料部件170中的凹部中，并且包括驅(qū)動軸118的第二端部124。如所示，驅(qū)動軸118的第一端部120包括底座172，其為從驅(qū)動軸118的第一端部120沿大體垂直于驅(qū)動軸118的縱向軸線168的方向向外延伸的大體平板。底座172具有下表面174，其支承一對極性相反的永久磁體176,178，例如通過將磁體模制到底座172中，或利用粘合劑或通過其它已知的手段。備選地，磁體176,178可通過例如中間板間接地連接于底座172。如圖21和圖22中所示，當(dāng)裝配時，磁體176,178定位在電磁體130附近。由于磁體176,178定位在底座172上，使得它們偏離驅(qū)動軸118的縱向軸線，故電磁體將引起磁體176,178使底座172在弧形路徑中移動。如所示，底座172包括外周邊，其小于驅(qū)動單元外殼112的內(nèi)部的尺寸，以使底座172能夠在驅(qū)動單元112外殼內(nèi)來回和/或上下移動。在一個實施例中，磁體176,178可被鐵磁體材料替換，如鋼，其可被驅(qū)動單元外殼112內(nèi)的電磁體130吸引和排斥。

驅(qū)動軸118的塑料部件170的剩余部分便于與彈簧114的可移動區(qū)段116,117的接合(或在另一個實施例中，與附接于彈簧118的固定元件的一部分)?，F(xiàn)在參照圖27，驅(qū)動軸118包括用于將驅(qū)動軸118連接于彈簧114的可移動區(qū)段116,117的結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，驅(qū)動軸118限定了延伸穿過其用于接收可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129的一對緊固件孔182,183，如在下面更詳細描述的。如所示，各個緊固件孔182,183可限定在從驅(qū)動軸118突出的豎立凸臺190,191內(nèi)。這些凸臺190,191在可移動部分內(nèi)且鄰近可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129接觸彈簧114，提供可移動區(qū)段116,117可圍繞其旋轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)點。在另一個實施例中，備選結(jié)構(gòu)可用于便于驅(qū)動軸118相對于外殼112的搖動型式的移動，如，結(jié)合上文的彈簧元件10描述的圓形凸起。在各種情況下，驅(qū)動軸118至彈簧114的可移動區(qū)段的連接引起驅(qū)動軸118在促動電磁體時以弧形運動來移動，電磁體130引起永磁體176,178以振動運動圍繞可移動區(qū)段116,117的縱軸線移動。最后，驅(qū)動軸118的第二端部124定形成以與上文結(jié)合工件26所述的相同方式附接于工件。

可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129將驅(qū)動軸118連接于彈簧114。更具體地說，可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129將驅(qū)動軸118連接于彈簧114的可移動部分116,117。在所示實施例中，可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129是螺栓，其延伸穿過彈簧114的可移動區(qū)段116,117中的中心開口166，穿過驅(qū)動軸118中的緊固件孔182,183，并延伸到驅(qū)動軸118的后表面上的相應(yīng)調(diào)整螺母84中。當(dāng)螺栓128,129插入到螺母84中時，驅(qū)動軸118利用凸臺190,191與彈簧114在可移動區(qū)段116,117內(nèi)的接合連接于彈簧114。由于螺栓128,129上的螺紋，故它們可上緊或松開成以與上文所述和圖6和7中所示相似的方式調(diào)節(jié)置于彈簧114的可移動區(qū)段116,117中的各個上的張力的量。彈簧114的可移動區(qū)段116,117中的一個或兩者上的張力的量的變化將改變驅(qū)動軸118和工件的移動的幅度和頻率。就此而言，制造商可通過使螺栓128,129中的一個或兩者關(guān)于螺母84旋轉(zhuǎn)而有效地調(diào)整工件的移動，從而將可移動區(qū)段116,117拉向驅(qū)動軸118，并調(diào)節(jié)彈簧114的可移動區(qū)段116,117上的張力。提供一定調(diào)節(jié)程度的備選的緊固件或裝置可在當(dāng)前設(shè)計的變化中替代螺栓型式的緊固件。

雖然結(jié)合牙刷頭顯示了上面公開的實施例，但是它們還可結(jié)合其它類型的工件使用，該其它類型的工件利用相同或相似范圍的運動，如清潔刷和/或表皮剝落刷，其中刷毛布置成大體平行于驅(qū)動軸18,118的縱向長度。

在操作期間，驅(qū)動單元外殼112內(nèi)的電磁體130由使用者操作開關(guān)131以與上文結(jié)合彈簧機構(gòu)10所述的相似方式操作。彈簧機構(gòu)100控制驅(qū)動軸118的移動路徑，以及工件的移動的幅度和頻率。參照彈簧機構(gòu)100，底座172的移動引起驅(qū)動軸118圍繞旋轉(zhuǎn)軸線來回旋轉(zhuǎn)(該旋轉(zhuǎn)軸線大體上沿由彈簧114的可移動部分116,117限定的彈簧軸線延伸)至可移動部分116,117如它們在所示實施例中對準的程度。旋轉(zhuǎn)軸線大體平行于彈簧軸線和驅(qū)動軸118的縱軸線168。彈簧114的可移動區(qū)段116,117在驅(qū)動軸118振動時圍繞彈簧軸線旋轉(zhuǎn)，并且作用成控制驅(qū)動軸118的移動，并且使驅(qū)動軸118偏壓在中心位置。在可移動區(qū)段116,117扭曲時，工件在弓形路徑中移動。

在圖28-36中詳細地描繪了彈簧機構(gòu)100的運動。圖28,31和34顯示了處于中心位置的彈簧機構(gòu)100，其可為電磁體關(guān)閉時的中和停止位置，并且可為促動電磁體時的旋轉(zhuǎn)中心位置。在該位置，彈簧114的可移動部分116,117大體位于與非扭曲狀態(tài)下的彈簧114的剩余部分相同的平面中。如圖34中所示，驅(qū)動軸118上的凸臺190在可移動部分116內(nèi)接合彈簧114。圖30,33和36顯示了處于左旋位置的彈簧機構(gòu)100，這在電磁體被促動時出現(xiàn)。在該位置，彈簧114的可移動部分116,117大體位于關(guān)于扭曲狀態(tài)下的彈簧114的剩余部分成角度的平面中。最后，圖29,32和35顯示了處于右旋位置的彈簧機構(gòu)100，這在電磁體被促動時發(fā)生。在該位置，彈簧114的可移動部分116大體位于關(guān)于扭曲狀態(tài)下的彈簧114的剩余部分向右成角度的平面中。在促動電磁體130期間，彈簧機構(gòu)100在左旋位置和右旋位置之間來回振動。

如上文提到的并且結(jié)合彈簧機構(gòu)100，工件的運動和頻率可通過多種變量控制。在本發(fā)明中，這可包括可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件128,129中的一個或兩者的調(diào)節(jié)。其它變量包括但不限于彈簧的尺寸、厚度和形狀、磁體在底部部件上的定位、從工件延伸的刷毛或其它元件的尺寸和長度，以及馬達的驅(qū)動頻率。這些變量中的各個可從應(yīng)用到應(yīng)用來調(diào)節(jié)，以提供在刷洗功能、手柄震動和操作噪聲方面的合乎需要的用戶體驗。馬達的驅(qū)動頻率，以及馬達和工件的相對頻率可如上文結(jié)合彈簧機構(gòu)10提到地確定。由于調(diào)節(jié)調(diào)整元件128,129和可移動彈簧區(qū)段116,117中的一個或兩者的特征的能力，故彈簧機構(gòu)100提供較寬的可調(diào)節(jié)性范圍。如上文提到的，制造商可一致地改變兩個調(diào)整元件128,129和兩個可移動彈簧區(qū)段116,117的特征，或者它們可調(diào)節(jié)一個調(diào)整元件和/或一個彈簧區(qū)段相對于彼此的特征。

上面的描述是本發(fā)明的當(dāng)前實施例的描述。在不脫離所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和更廣泛方面的情況下可做出各種變更和變化，其將根據(jù)包括等效物的教義的專利法的原理來理解。例如使用冠詞“一”、“一個”、“該”或“所述”對單數(shù)形式的權(quán)利要求元件的任何提及將不解釋為將元件限制至單數(shù)。