多功能模块化马达安装座缓冲器的制造方法
【技术领域】
[0001]该发明的各方面大体涉及以马达驱动为动力的牙刷。更特别地，发明涉及促进更大的耐用性和通过牙刷手柄传输至使用者的振动的控制的牙刷特征。
【背景技术】
[0002]电动牙刷一般是公知的并且包含各种各样的设计和物理设置。许多电动牙刷具有转动型运动。一些具有360°电枢转动的能力，但归因于设计，设置产生限于特定范围运动的、即360°的选择出的弧形部分的振荡移动，以便提供更加合适的刷洗效果。这些转动运动装置中的一些被机械地驱动，而其他的是共振系统，从而牵涉到诸如刷头结构之类的可动质量和被附接至手柄的弹簧。在共振系统中，刷头被以相对接近系统的自然频率的频率驱动。
[0003]有大量方式来实现共振牙刷。共振电动牙刷可以使用具有摆动电枢的马达，诸如共同受让的美国专利5，189，751中描述的那些。更近的共振牙刷设计牵涉到具有通过固定节点弹簧分开的刷头端部和电枢端部的驱动器，诸如共同受让的美国专利7，627，922中描述的驱动器。前一类型使用了将装置的很多振动通过牙刷外壳传输至使用者的电枢。后一设计试图通过以刷头从电枢的转动异相转动180°时的近共振频率操作来减轻振动和冲击。因此，驱动器组件基本上与外壳振动隔离。
[0004]这些设计中的每一个已发现最佳地通过动态参数的窄组合来清洁牙齿。最佳组合在美国专利5，378，153中被描述为刷头频率和运动振幅的三角区域，其中振幅由刷头的大小和轴转动的振幅进一步驱动。美国专利7，067，945描述了作为牙刷轴的角转动的振幅的参数，该参数在那里在那样的刷头几何形状的情况下被陈述为大约11度。
[0005]甚至更近的是具有浮动转子驱动系统的共振牙刷。该设计的示例被描述在共同受让的美国专利7，876，003中。这样的系统中的马达可以与转动马达类似地设置，但被驱动成使得轴围绕其轴线振荡、即转动振荡，并且可选地沿着其轴线振荡、即轴向振荡。该类型设计中的“弹簧”是定子中的永久磁体组件，在不存在驱动信号时该永久磁体组件将转子的磁极吸引回到中性磁性位置。
【发明内容】
[0006]在’003专利中描述的设计的共振牙刷中出现几个问题。首先，框架中通常使用塑料注射成型部件。这些框架部件是必要的，以一起保持内部功能部件(即，电池、充电线圈、印刷电路板组件、驱动系统、密封件等)。现有的框架包括具有独立功能的几个注射成型部件。共振驱动系统还使用了这样的多部件框架以便用一个塑料注射成型部件来保持驱动系统、PCBA、电池和充电线圈。系统还使用附加的部件来创建用于将驱动轴密封到外壳以便防止水进入的密封座。这样的设计不是专为使用共振驱动系统的产品所独有的，而是还与其他往复或扫动运动电动牙刷以及对于面密封和径向密封两者都需要密封表面的其他手持个人装置一起使用。因此，存在有通过不太贵且更有效的系统中的移动部件的隔离来降低振动和声音的需要。
[0007]在浮动转子设计中出现的另一问题是齿槽的问题。齿槽是转子磁极的从一个永久磁体对齐至邻近永久磁体的滑移。滑移可能会作为诸如冲击或施加的机械力之类的外部应力的结果而发生。滑移的结果是轴以及相关联的被驱动刷头的在不期望的转动位置、不期望的轴向位置或两者上的不期望的静止位置。
[0008]出现的又一问题是现有的框架设计太昂贵。存在有通过创建与框架紧密配合的模块化部件来降低成本的需要，每个部件具有若干复杂功能。尤其期望的是，通过吸收轴向冲击来提高装置的耐用性的低成本部件的系统。轴向冲击例如可以在当牙刷以其轴的端部掉落时经受。对于这些特征而言第二期望的结果是较低的材料和组装成本。
[0009]本发明提供针对现有技术中的缺陷的解决方案。在发明的一个实施例中，描述电动牙刷，其包括外壳、部署在外壳内的框架、具有振荡输出并部署在框架上的马达。马达包括具有设置成接收牙刷头的远端和从马达开始在外壳内延伸的近端的马达轴。弹性马达安装座邻近于马达部署并且被设置成限制轴的最大位移。马达安装座可以包括与轴端以隔开的方式设置的缓冲器。
[0010]在发明的另一实施例中，描述了用于电动牙刷的弹性马达安装座。马达安装座包括具有中心轴线和外周的底部缓冲器、部署在底部缓冲器的一端的轴向止动表面、和远离缓冲器外周在沿着中心轴线的方向上延伸的一个或多个安装座臂，其中每个安装座臂包括部署为与电动牙刷的马达壳有压缩力地接触的压缩表面。如所述的马达安装座使得马达能够被固定至框架，以吸收由马达共振操作引起的振动，并吸收沿着牙刷的纵向轴线的轴向机械冲击。
【附图说明】
[0011]在附图中:
[0012]图1图示出根据发明的一个实施例的包括了用于减轻冲击和振动的系统的电动牙刷组件。
[0013]图2图示出根据发明的另一方面的电动牙刷组件的等效弹簧质量图。
[0014]图3A、图3B和图3C图示出根据发明的另一实施例的用于电动牙刷中的共振马达的弹性马达安装座。
[0015]图4A、图4B和图4C图示出根据发明的另一实施例的用于电动牙刷的多功能充电线圈卷绕筒。
[0016]图5图示出根据发明的又一实施例的组装电动牙刷的连续步骤的方法。
【具体实施方式】
[0017]现在转向附图，图1图示出用于根据发明的一个实施例的、包括了用于减轻机械冲击并用于阻尼振动的系统的电动牙刷10的组件。
[0018]电动牙刷10的大多数组成部件被包含在长形外壳20内，长形外壳优选地设定尺寸为舒适地适配在人手中。优选刚性且重量轻的塑料制成，外壳20将内部组成部件保护和密封以免受冲击和水进入。外壳20包括在远端处、即示出了轴远端63的端部处的开口，和在近端处、即示出了端盖120的端部处的开口。
[0019]设置在外壳20内的是框架40。框架40被配置成保持剩余的系统组成部件中的大多数，其中的每一个组成部件在下面更详细地描述。框架40也可以由重量轻的刚性或半刚性塑料构成。
[0020]框架40部署有一个或多个框架轨道42，该框架轨道沿着其纵向轴线与沿着外壳20的内壁的对应槽紧密配合。轨道42允许组装期间框架40到外壳近端内的容易插入。框架40的远端和近端分别与外壳20远端和近端对应。
[0021]被嵌套在框架40远端内的是马达50。马达50优选为具有借助于永久磁场被轴向且转动地悬置在马达内的浮动轴60的共振马达。场优选地利用设置在马达外壳内的永久磁体来建立。马达轴远端63被设置成延伸穿过框架40和外壳20远端，远端63被成形为接收刷头或其他器具。
[0022]马达轴60被设置成还穿过马达壳朝向框架近端延伸。轴近端61优选地包括轴棘爪62，其功能将在下面更详细地描述。
[0023]马达50通过两个组成部件(马达安装座70和顶部缓冲器44)被保持在框架40内。优选地由弹性体材料构成的弹性马达安装座70被部署在马达的近端处在马达50与框架40之间。如将更详细地描述的，马达安装座70被设置成当电动牙刷10组装好时以距离“d”与轴近端61轴向上间隔开。马达安装座70提供了装置中的对诸如以“F”示出的在轴远端63上的力所导致的冲击之类的轴向冲击的保护。
[0024]在操作期间，马达50将倾向于将振动传递至外壳20。振动可以在轴振荡时在轴转动方向上，或者在轴沿其轴线位移时在轴向方向上。这些振动将通过外壳被传递至使用者的手，除非被阻尼或被减轻。
[0025]被压缩在马达50的远端与框架40的远端之间的是顶部缓冲器44。顶部缓冲器44优选地由适于阻尼来自马达的振动并保护内部组成部件免受外部冲击的弹性的弹性体材料构成。
[0026]安装座70和顶部缓冲器44还一致行动以阻尼马达与外壳之间的转动共振振动。
[0027]在远端被压缩在框架40与外壳20之间的是轴密封件32。轴密封件32还基本上包围轴60。轴密封件32的主要功能是防止沿着轴60和外壳20的远端的水进入。然而，轴密封件32还执行阻尼振动(包括来自马达的共振振动)的第二功能。
[0028]图1还示出了在外壳的近端附近被部署在框架40中的一个或多个可充电电池80。可以安装在框架40上的控制电路板100示出在图2和图5中。
[0029]接近电池80设置的是多功能充电线圈卷绕筒90。卷绕筒90接收便于可充电电池80的感应充电的导电绕组。卷绕筒90还具有抵着轴向冲击起缓冲作用并提供组装期间的容限减轻的特征，例如下面描述的图4A至图4C中示出的桥弹簧98。通过卷绕筒90施加的力在图1中大体示出为“F1”。卷绕筒90还被构造成将框