壳体互锁件设计的制作方法

本发明的各方面整体涉及电机驱动的电动牙刷。更具体地，本发明涉及促进更大的耐久性和通过牙刷手柄传递给用户的振动控制、同时便于制造组件的牙刷特征。

背景技术：

电动牙刷通常是公知的，并且包括各种各样的设计和物理布置。许多电动牙刷具有旋转式运动。一些电动牙刷具有360°电枢旋转的能力，但是由于设计布置，产生限制到特定运动范围(即360°的选定的弧形部分)的振荡运动，以提供更合适的刷洗效果。这些旋转运动装置中的一些是机械驱动的，而其它的是共振系统，涉及诸如刷头结构的可移动质量和附接到手柄的弹簧。各种设计提供刷头频率和运动振幅的优化的相互作用，其中振幅进一步由刷头的尺寸和轴旋转的振幅驱动。

在往复运动或扫掠运动电动牙刷中出现若干问题。首先，塑料注塑部件通常用在壳体和组件部件中。这些组件部件是将内部功能部件(即电池、电机、印刷电路板组件等)保持在一起所必需的。这些部件必须足够坚固以承受电机运动，同时为各个部件提供支撑，以及为部件提供保护。然而，更大数量的组件部件增加了制造成本和时间。需要通过创建彼此配合的模块化部件来降低成本，每个部件具有若干复杂的功能。特别期望的是通过吸收轴向和侧向冲击而改进装置的耐久性的低成本部件的系统。例如，如果牙刷掉落，则可能经历轴向冲击。掉落可能导致诸如电池或印刷电路板的组件故障，并且还可能导致塑料部件的损坏。这些特征的次要的期望结果是较低材料成本和组装成本以及简化的组装方法和减少的组装时间。

出现的另一个问题是现有的框架设计太昂贵。需要通过创建与框架配合的模块化部件来降低成本，每个部件具有若干复杂的功能。特别期望的是通过吸收轴向冲击而改进装置的耐久性的低成本部件的系统。例如，如果牙刷落在其轴的端部上，则可以经历轴向冲击。这些特征的次要的期望结果是较低的材料成本和组装成本。

技术实现要素：

本发明通过使用在保持、固定和保护部件方面具有多种功能的部件，同时简化组装方法和将部件插入单件式框架组件中来提供对现有技术中的缺陷的解决方案。另外，电机是系统中的主振动产生机构，本发明创新地解决了振动隔离的问题。特别地，本发明依赖于弹性体材料的使用来形成多功能组件，然后将这些弹性体组件附接到塑料注塑的框架。大多数振动能量被引导至弹性体材料中，振动能量在到达可以传递给用户的壳体之前在该弹性材料中消散。另外，这些弹性体材料组件还保持一个或多个可再充电电池，该电池相比于其余组件具有相当大的重量。在这种装置的早期模型中，如果装置掉落，则电池的重量可以导致对其它机械组件或电气组件、或保持结构和框架、或甚至对电池本身的损坏。通过将电池隔离在具有吸收轴向冲击和运动的特征的各种弹性体组件内，可以最小化或消除损坏，从而导致更少的产品故障。

在本发明的一个实施例中，描述了一种电动牙刷。电动牙刷包括：在近端处开口的细长壳体，壳体在壳体壁内部的近端部分上具有至少一个凹槽；一体式子组件，包括由可充电电池供电的驱动机构，与电池电连通的充电控制电路，驱动机构具有在其近端处连接到驱动机构的驱动轴，驱动轴的远端被配置为接收牙刷刷头。电动牙刷包括电池底座/行程限制器组件，电池底座/行程限制器组件将电池保持在壳体中并且还充当行程限制器以在牙刷掉落时保护电池和其它组件。一体式子组件还包括在其近端处的壳体互锁件，壳体互锁件将一体式子组件的组件保持在一起，并且在其侧面上还具有壳体互锁件凸片(tab)。一体式子组件被插入到壳体近端处的开口中，壳体互锁件上的凸片与壳体内壁中的凹槽对齐。端盖被插入到壳体的近端中，其中壳体互锁件和端盖进一步设置成与壳体的内部框架弹性接触。壳体互锁用于将所组装的部件固定在壳体中，提供与电池底座、壳体框架和壳体端盖的互锁，同时吸收沿牙刷的纵向轴线的轴向冲击以及补偿牙刷组件的公差误差。端盖被设计为与壳体互锁件互锁并将其与其它组件固定在壳体中，并且还提供防止水进入壳体的密封。该设计被布置以简化制造过程。

在本发明的另一个实施例中，描述了一种用于电动牙刷的壳体互锁件。壳体互锁件具有带有中心轴线的主体，用于保持电动牙刷的可再充电电池的一部分，以及在其近端处的线圈绕组表面，用于接收线圈绕组。壳体互锁件具有肋和凸片，用于与电动牙刷壳体的内部上的凹槽接合，以将壳体互锁件和附接的组件固定到壳体。壳体互锁件还具有槽和凹槽，用于将壳体互锁件连接到电动牙刷的其它组件，以创建用于插入到电动牙刷的壳体中的一体式子组件。

附图说明

图1图示了本发明的牙刷组件的剖切纵向视图。

图2A-图2C图示了根据本发明的另一个实施例的用于电动牙刷的电池底座行程限制器。

图3A-图3B图示了根据本发明的另一个实施例的用于电动牙刷的壳体互锁件。

图4是用于本发明的电动牙刷的壳体互锁件的端盖部分。

图5A、图5B和图5C是本发明的壳体互锁件和端盖的剖视图；

图6是本发明的电动牙刷的组件的分解组件示图；

图7是本发明的电动牙刷的组件的组装视图；以及

图8是通过壳体的开口近端观察的本发明的壳体的内部视图。

具体实施方式

图1图示了用于本发明的电动牙刷10的组件。电动牙刷10的大多数组件包含在细长壳体20内，细长壳体20的尺寸优选地适于舒适地适合人手。优选地为刚性和轻质塑料的壳体20保护并密封内部组件免受冲击和水侵入。壳体20包括在远端处的开口，驱动轴60的远端通过防止流体流入壳体20中的垫圈30从该开口突出。牙刷刷头可以固定到驱动轴的远端。壳体20还在近端处具有被配置为接收端盖120的开口。端盖120上的凹槽内的垫圈130防止流体流入到壳体20中。驱动机构50嵌套在壳体内。驱动轴60的近端被连接到驱动机构，用于向驱动轴提供运动。一个或多个可再充电电池80也设置在壳体中，包含在电池底座/行程限制器70和壳体互锁件90内。如图6和图7中所示出的，控制电路板100也包含在外壳20内。

电池80远端布置并包围电池80的部分的是电池底座/行程限制器70。其被设计为将电池80保持在框架20内。如下面将更详细地描述的，关于图2A至图2C，电池底座/行程限制器70的特征尤其在于具有被布置为限制当电动牙刷掉落或摇动时可能发生的电池的行程或移动并且吸收在正常操作期间的来自电池80和驱动机构50的振动的特征。电池底座/行程限制器70还被布置成处于驱动机构50/电池80和电动牙刷10的其它部件与壳体20的侧表面之间的压缩布置中。

从图1中可以看出，在电池80近端布置并包围电池80的一部分的是壳体互锁件90。壳体互锁件90被构造成将电池80和壳体20内的其它部件保持为与壳体20的压缩布置，并且结合端盖120与壳体和其它部件压力配合。壳体互锁件90还具有图3A-图3B所示的特征，如下所述，在组装期间，其缓冲轴向冲击并提供公差减缓。还如图5A-图5C中更详细地示出的，壳体互锁件90和端盖120通过凸片和槽或等同物进一步被接合到壳体20近端的内壁，使得壳体互锁件90可压缩地偏压抵靠壳体20的远端以进一步将组件固定在壳体20内并抵靠壳体远端。

现在转到图2A、图2B和图2C，图示了本发明的电池底座/行程限制器70的特定实施例，其特征尤其在于具有被布置为限制电池80的行程或移动的特征。电池80是电动牙刷10的重量的显著部分，并且需要附加的支撑和缓冲以在电动牙刷10掉落时防止组件损坏。电池底座/行程限制器70还被设置成处于电池80和壳体20的侧表面之间的压缩布置中用于支撑和缓冲，并且吸收在正常操作期间由驱动机构50和/或电池80导致的振动，使得振动不被传递到用户的手，或者传递的量减少或最小化。

图2A和图2B中所示的实施例是具有公差补偿叶片71、72和第一、第二和第三电池硬止动件75、76、77的电池底座/行程限制器70。公差补偿叶片71、72被设置在电池80与包含电池80的电池底座70的远端部分之间的压缩布置中，电池80也是包含驱动机构50的电池底座70的部分的近端。如图2C所示，公差补偿叶片71、72用于限制和减慢电池80的轴向位移，并且如果电池撞击公差补偿叶片71、72和/或电池硬止动件75、76、77，则从电池吸收能量，从而如果电池80接触电池硬止动件75、76、77，则减小冲击能量。类似地，如图2B所示，电池底座/行程限制器70的前部和后部上的水平止动件79被设计为用于类似于电池硬止动件75、76、77的目的。当电池底座/行程限制器70和互锁件壳体90与包含在其中的电池80组装在一起时，水平止动件79正好位于互锁壳体90的远端之上。水平止动件79将限制壳体互锁件90和容纳在其中的电池80的过度的远端方向运动，并且停止位移以防止组件的损坏。

电池硬止动件75、76、77被设置在电池80和包含电池80的电池底座/行程限制器70的远端部分之间。如图2C所示，每个电池硬止动件75、76、77包括设置在硬止动件的近端处的最靠近电池的至少一个压缩表面75a、76a、77a，其被成形为在轴向平面中的过度电池运动的情况下接触电池80远端的部分。在电动牙刷10的正常操作中，公差补偿叶片71、72与电池80的远端接触，以吸收在使用期间发生的少量运动和振动，并且减少该运动和振动到用户的手的传递，来提供更好的操作体验。如果电动牙刷10掉落或以其它方式经历过多的轴向运动，则公差补偿叶片71、72还用于吸收电池的轴向运动，并且有助于减缓电池的突然加速。公差补偿叶片71、72可以吸收足够的能量以在电池80接触电池硬止动件75、76、77的压缩表面75a、76a、77a之前，阻止电池80的运动，或者可以吸收足够的能量以减缓电池与硬止动件压缩表面的接触，从而最小化冲击和潜在的组件故障(包括对公差补偿叶片71、72、驱动机构50、电池80和控制电路板100的损坏)。电池底座/行程限制器70也用于防止在过大的力的事件期间，轴60的过度旋转。

如图3A和图3B所示，电池底座/行程限制器70上的电池底座凸片73被设计为与互锁件壳体90上的槽93接合。在制造期间，当互锁件壳体90被附接到电池底座/行程限制器70时，凸片73卡扣到槽93中，并且帮助将两个组件70、90相对于彼此以及保持在两个组件内的电池80正确地定位和对齐。如图3A所示，电池底座/行程限制器70的前部和后部上的肋74被设计为与互锁件壳体90上的凹槽94接合。在制造期间，当互锁件壳体90被附接到电池底座/行程限制器70时，肋74滑入凹槽94中，并且帮助两个组件70、90相对于彼此以及保持在两个组件内的电池80正确地定位和对齐。

在电池底座/行程限制器70的每一侧上的至少一个引导肋78可以接合在沿壳体20的内侧的两侧延伸的相应的凹槽115(如图8所示)中，以防止电池底座/行程限制器70和电池80在壳体20内旋转。引导肋78还用于通过吸收力以及限制旋转而在突然的轴向运动期间保护组件。此外，如下面结合图6和图7更详细地描述的，导向肋78用于简化工厂制造过程。因为所组装的组件通过电池底座70和壳体互锁件90以及它们相应的互连而保持在一起，所以如图6和图7所示，只有单个一体式子组件110必须插入到壳体20中。如果引导肋78与壳体20中的凹槽115适当对齐并插入到壳体20中的凹槽115中，则一体式子组件110将仅装配到壳体20的内部。此外，当最上面的引导肋78(如果存在多于一个，诸如图2B所示)的远端到达凹槽115的远端，则在制造期间，一体式子组件110将停止向远端移动到壳体20中，进一步有助于确保一体式子组件110在壳体20内的适当定位和对齐。附加地，在图2B中看到的电池底座/行程限制器70的前部上的开口70a提供对包含在其中的驱动机构50的访问。在一体式子组件110的组装期间，一旦驱动机构50已被插入到电池底座/行程限制器70中，则对驱动机构50的访问仍然可以进行以执行例如灌封或焊接驱动机构50和控制电路板100之间的布线的动作。所有这些特征和方面有助于简化和精简制造。电池底座/行程限制器70由能够模制的耐用和弹性材料(例如，塑料、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等)的一体件制成。

图3A是根据本发明的一个实施例的壳体互锁件90的前视图。壳体互锁件90包括主体91，在该实施例中，主体91是大致中空的柱形形状。为了说明的目的，主体91具有与壳体20的纵向轴线大致对齐的中心轴线。壳体互锁件90包括用于保持催化剂颗粒150的容器92。催化剂颗粒150用于中和电池80的任何排气(outgassing)。

如图3A和图3B所示，壳体互锁件90包括通过其前表面和后表面的槽93。在制造期间，当互锁件壳体90被附接到电池底座/行程限制器70时，电池底座/行程限制器上的凸片73卡入槽93中，并且帮助两个组件70、90相对于彼此以及保持在两个组件内的电池80正确地定位和对齐。如图3A和图3B所示，壳体互锁件90在其前表面和后表面上的凹槽94。凹槽94被设计为与电池底座/行程限制器70的前部和后部上的肋74接合。在制造期间，当互锁件壳体90被附接到电池底座/行程限制器70时，电池底座/行程限制器上的肋74滑入壳体互锁件90上的凹槽94中，并且帮助两个组件70、90相对于彼此以及保持在两个组件内的电池80正确地定位和对齐。壳体互锁件90还具有位于其前部的角度支撑托架96。角度支撑托架96用于将控制电路板100保持在适当位置，并且防止控制电路板100的晃动和振动，控制电路板100的晃动和振动可以导致控制电路板的故障以及可以传递到操作者的手的噪声和振动，导致不太令人满意的用户体验。

壳体互锁件90还包括壳体互锁件凸片95。壳体互锁件凸片95被布置为固定地接合到图8所示的在壳体20近端的内表面上的相应凹槽115，以及端盖120上的端盖凸片125中的槽。可替代地但未示出的，每个元件上的槽和凸片可以交换，这保持在本发明的范围内。壳体互锁件90被布置为通过壳体互锁件凸片95和凹槽115之间的压缩压力处于与壳体20的近端弹性接触。

图3B提供了壳体互锁件90的后视图。除了之前讨论的槽93和凹槽94之外，壳体的后部还包括在壳体互锁件的近端附近的U形支撑件97。U形支撑件97具有这样的尺寸和形状，使得当一体式子组件110插入壳体20中时，U形支撑件与壳体20的内部后表面接触，以为一体式子组件110提供支撑，并限制一体式子组件限制在壳体内的移动。在壳体互锁件90的每一侧上的至少一个肋98将接合在沿壳体20内侧的两侧延伸的相应凹槽115中(图8所示)，以防止壳体互锁件90和电池80在壳体20内旋转。肋98还用于通过吸收力以及限制旋转而在突然的轴向运动期间保护组件。此外，如下面结合图6和图7更详细地描述的，肋98用于简化工厂制造过程。

线圈绕组表面被设置在壳体互锁件90的近端处，其被布置为接收足以允许可再充电电池80的感应充电的导电线140的线圈绕组。特定线圈绕组表面的尺寸可以变化以接受不同的线径和类型。未示出的是，线圈绕组140被设置为经由控制电路100与电池80电连通，控制电路100在这种情况下执行充电控制电路的功能。壳体互锁件90帮助在制造期间将一体式子组件110的各种组件保持在一起，并且在插入端盖120之前大大简化以正确对齐将一体式子组件110插入壳体20中。壳体互锁件90在柔性布置中提供结构完整性，并且由能够模制的耐用和弹性材料(例如，塑料、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)等)的一体件构成。

图4示出了根据本发明的一个实施例的端盖120。如图8所示，端盖120具有端盖凸片125，端盖凸片125被设计为与壳体互锁件90的壳体互锁件凸片95和框架20的凹槽115的近端接合。每个端盖凸片125在其中具有槽125a。

图5A图示了壳体互锁件90的剖视图。可以清楚地看到壳体互锁件凸片95的形状和角度。当包括一体式子组件的各种组件已经被部分组装时，壳体互锁件被固定在电池80的近端处，以形成一体式子组件110，如图7所示，并且一体式子组件110被插入壳体20中。如图8所示，壳体互锁件凸片95滑入壳体20的每一侧的近端处的凹槽115中。每个壳体互锁件凸片95在近端处具有指状物95a，指状物95a被成形并被配置为与端盖120上的槽125a接合。

一旦一体式子组件110滑入壳体近端处的开口中，在完全插入壳体20内部的凹槽115中时，壳体互锁件90的壳体互锁件凸片95将朝向壳体向外张开，以将组件固定在壳体内的适当位置。电池80的重量将向下按压壳体互锁件90，这将导致壳体互锁件凸片95在壳体20的内部中的凹槽115的近端中略微向外按压。

如图5B所示，一旦一体式子组件110完全插入壳体20中，端盖120连同垫圈130一起插入壳体20的近端中的开口中。垫圈130提供防止流体侵入壳体内部的保护，并且确保端盖120紧密密封到壳体20的基部中，基部用于将各种组件固定在适当位置。在图5B中，指状物95a是不可见的，因为它们被插入端盖120的槽125a中，形成端盖120与壳体互锁件90的安全互锁。这在壳体互锁件凸片95上以近端和向外方向(即朝向壳体20的内表面上的凹槽115)引起反作用力。这样的结果是有利的，因为在装置中的轴向冲击的情况下，壳体互锁件凸片95将被更有力地按压入壳体中。

图5C图示了壳体互锁件90的另一视图，其中端盖120完全插入壳体20的近端中的开口中。可以看出，壳体互锁件凸片95与壳体20的内部的凹槽115对齐，并且通过与端盖凸片125上的槽125a互锁的凸片指状物95a被保持在合适位置。如可以看出的，当所有部件被正确插入和定位时，端盖120的近端与壳体20的近端齐平，并且将壳体的内部密封以防止水和其它污染物进入。

图6示出了本发明的电动牙刷10的组件的分解图。在图1中可以看到的驱动轴60、驱动机构50、电池底座行程限制器70、控制电路板100、电池80、壳体互锁件90以及各种其它组件被组装在一起以形成图7中看到的组装形式的一体式子组件110。然后将一体式子组件110作为单个单元插入到壳体20的近端中，并且一体式子组件110通过滑入壳体20内部的相应凹槽115中的壳体互锁件90上的壳体互锁件凸片95适当地与壳体20对齐并弹性地保持与壳体20接触。在图8中清楚地看到凹槽115。一旦一体式子组件110完全插入壳体中，垫圈130和端盖120被插入到壳体20的近端处的开口中。当壳体互锁件凸片95上的指状物95a卡扣到端盖凸片125上的槽125a中时，插入完成。这抵抗壳体20的内部上的槽在壳体互锁件凸片95上施加向外的压力，将各种组件固定在壳体中，并且通过端盖120施加向上的压力。可以看出，弹性接触还提供了组件中的公差误差的减缓。

图7示出了一体式子组件110的组装视图。各种部件主要通过电池底座/行程限制器70和壳体互锁件90的互锁关系保持在一起。由于所有子组件被一起保持在单个一体式子组件110中，由此其可以容易地滑动到壳体20的近端中的开口中，用于电动牙刷10的最终组装。

图8是从壳体20的近端处的开口观察的壳体20的内部的视图。可以看到凹槽115，凹槽115在壳体20的内壁的一侧上延伸大约一半。电池底座/行程限制器70的引导肋78被设计为在其远端处装配到凹槽115中，与凹槽115的上限对齐。外壳互锁件90的肋98也装配到凹槽115中以保持壳体20中的一体式子组件110的对齐。如图8可以看出的，凹槽115的近端向外张开，并且具有形状和尺寸以容纳端盖120的端盖凸片125，端盖120通过互锁件壳体凸片指状物95a被连接到壳体互锁件90的壳体互锁件凸片95。端盖120的垫圈130抵靠围绕壳体20内部的圆周延伸的脊装配，以形成抵抗流体流出的紧密密封。

这里描述的本发明的预期范围也与各种修改有关。只要几何形状满足所描述的功能和优点，电池底座行程限制器70和壳体互锁件90的几何形状的微小变化尤其落入所要求保护的范围内。