БЛОК ПРИВОДНОГО МЕХАНИЗМА ДЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА УХОДА
UNIT OF DRIVE MECHANISM FOR AN INDIVIDUAL CARE DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится в целом к конфигурации приводного механизма индивидуального устройства ухода, использующей качающиеся опоры для подвешивания вала приводного механизма вокруг своей оси.
Предшествующий уровень техники
[0002] Надлежащая чистка зубов, включающая в себя продолжительность и охват чисткой, способствует обеспечению долгосрочного здоровья зубов. Многие зубные проблемы проявляются у людей, которые или чистят зубы нерегулярно, или делают это ненадлежащим образом, особенно в определенных областях или участках полости рта. Среди людей, которые регулярно чистят зубы, ненадлежащие привычки чистки могут привести к недостаточному охвату чисткой и, таким образом, к поверхностям, недостаточно почищенным во время сеанса чистки даже при соблюдении стандартного режима чистки. Были показано, что электрические чистящие устройства, например, электрические зубные щетки значительно увеличивают эффективность сеанса чистки.
[0003] Эти электрические очищающие устройства, включающие в себя электрические зубные щетки, бритвы и подобные устройства, имеют мотор, например, механический, электромеханический, магнитный мотор, который зацепляет приводной механизм для приведения в действие чистящей головки в колебательном, возвратно-поступательном или ином режиме. Высокоскоростное колебательное движение вала приводного механизма устройства требует специальных опор для ограничения движения только вращательным движением вокруг центральной оси. Однако, существующие опоры не соответствуют полностью требованиям к высокоскоростному колебательному движению вала приводного механизма. Например, хотя подшипники скольжения являются простыми и дешевыми, их применение создает проблемы вследствие потери мощности из-за трения и биения между валом и опорой. Шарикоподшипники имеют низкое трение, но они не подходят для колебательного движения из-за недостаточного распределения смазки и необходимости осевой нагрузки для уменьшения шума. Кроме того, шарикоподшипники являются сложными и дорогими. Существующие опоры, используемых в этих специализированных приводных механизмах, не характеризуются одновременно бесшумностью, низкой стоимостью, низким трением и простотой.
[0004] Соответственно, существует необходимость в индивидуальных устройствах ухода, имеющих приводные механизм, снабженные опорами, которые ограничивают движение только поворотным движением вокруг центральной оси и являются бесшумными, недорогими и имеющими низкое трение.
Сущность изобретения
[0005] Настоящее изобретение направлено на изобретательские блоки приводного механизма, содержащие центральный колеблющийся вал, чье движение ограничено движением вокруг своей центральной оси вращения посредством одной или более качающихся опор. Будучи примененными к электрическому или электро-механическому индивидуальному устройству ухода, такому как электрическая зубная щетка или бритва, системы согласно изобретению обеспечивают высокоэффективный блок приводного механизма, обладающий очень низким трением, поскольку качающиеся опоры сосредоточивают все радиальные силы на небольшой площади поверхности на центральной оси вала. Блок приводного механизма также является очень тихим, поскольку единственной подвижной частью является колеблющийся вал.
[0006] В целом в одном аспекте обеспечивается блок приводного механизма для индивидуального устройства ухода. Блок приводного механизма включает в себя: вал, содержащий центральную ось и множество гнезд под качающуюся опору; мотор, окружающий по меньшей мере участок вала и выполненный с возможностью колебания вала вокруг центральной оси вала; и множество неподвижных качающихся опор, при этом по меньшей мере вершина каждой из множества неподвижных качающихся опор расположена внутри соответствующего одного из множества гнезд под качающуюся опору.
[0007] Согласно варианту осуществления первая подгруппа множества неподвижных качающихся опор расположена на первом конце мотора, а вторая подгруппа множества неподвижных качающихся опор расположена на втором конце мотора. Согласно варианту осуществления, каждая из первой подгруппы и второй подгруппы содержит три качающиеся опоры, расположенные вокруг вала, и вершина каждой из трех качающихся опор смещена приблизительно на 120 градусов от вершины соседних качающихся опор.
[0008] Согласно варианту осуществления, вершина каждого из множества гнезд под качающуюся опору расположена на центральной оси вала.
[0009] Согласно варианту осуществления блок приводного механизма дополнительно включает в себя первую раму качающихся опор, расположенную на первом конце мотора, и вторую раму качающихся опор, расположенную на втором конце мотора, при этом каждая из первой рамы качающихся опор и второй рамы качающихся опор содержит множество гнезд поворотной рамы, причем каждое из множества гнезд поворотной рамы выполнено с возможностью совмещения с одним из множества гнезд под качающуюся опору.
[0010] Согласно варианту осуществления каждое из множества гнезд поворотной рамы содержит запирающий механизм, выполненный с возможностью закрепления качающейся опоры на месте.
[0011] Согласно варианту осуществления каждая из первой и второй рамы качающихся опор содержит множество пластинок рамы качающихся опор.
[0012] Согласно варианту осуществления вершина качающейся опоры является заостренной или закругленной.
[0013] Согласно варианту осуществления качающаяся опора представляет собой зажим в виде бабочки.
[0014] Согласно варианту осуществления блок приводного механизма дополнительно включает в себя магнитную силу, воздействующую на вал, при этом направление магнитной силы противоположно силам, воздействующим со стороны множества качающихся опор на вал.
[0015] Согласно аспекту обеспечивается индивидуальное устройство ухода. Индивидуальное устройство ухода включает в себя кожух и блок приводного механизма, при этом блок приводного механизма включает в себя вал, содержащий центральную ось, и множество гнезд под качающуюся опору; мотор, выполненный с возможностью колебания вала вокруг центральной оси вала; и множество неподвижных качающихся опор, причем по меньшей мере вершина каждой из множества неподвижных качающихся опор расположена внутри соответствующего одного из множества гнезд под качающуюся опору.
[0016] Согласно аспекту обеспечивается блок приводного механизма для индивидуального устройства ухода. Блок приводного механизма включает в себя вал, содержащий центральную ось и множество гнезд под качающуюся опору, при этом вершина каждого из множества гнезд под качающуюся опору расположена на центральной оси вала; мотор, окружающий по меньшей мере участок вала и выполненный с возможностью колебания вала вокруг центральной оси вала; первую раму качающихся опор, расположенную на первом конце мотора и содержащую первое множество гнезд поворотной рамы; и вторую раму качающихся опор, расположенную на втором конце мотора и содержащую второе множество гнезд поворотной рамы, при этом каждое из первого и второго множества гнезд поворотной рамы выполнено с возможностью совмещения с одним из множества гнезд под качающуюся опору; и множество неподвижных качающихся опор, при этом по меньшей мере вершина каждой из множества неподвижных качающихся опор расположена внутри соответствующего одного из множества гнезд под качающуюся опору, причем первая подгруппа множества неподвижных качающихся опор расположена на первом конце мотора, и дополнительно при этом вторая подгруппа множества неподвижных качающихся опор расположена на втором конце мотора.
[0017] Следует принять во внимание, что все сочетания вышеупомянутых концепций, более подробно рассмотренные ниже (при условии, что концепции не являются взаимоисключающими), рассматриваются как часть предмета изобретения, рассмотренного в настоящем документе. В частности, все сочетания заявленного предмета изобретения, имеющиеся в конце настоящего раскрытия, рассматриваются как часть предмета изобретения, раскрытого в настоящем документе.
[0018] Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными и разъяснены посредством ссылок на вариант(ы) осуществления, раскрытые здесь и далее.
Краткое описание чертежей
[0019] На чертежах подобные номера ссылочных позиций в целом относятся к одним и тем же деталям на различных изображениях. Кроме того, чертежи необязательно выполнены в масштабе, вместо этого упор делается в целом на иллюстрирование принципов изобретения.
[0020] Фиг. 1 - схематическое изображение индивидуального устройства ухода согласно варианту осуществления.
[0021] Фиг. 2 - схематическое изображение блока приводного механизма индивидуального устройства ухода согласно варианту осуществления.
[0022] Фиг. 3 - поперечное сечение блока приводного механизма фиг. 2 по оси A-A согласно варианту осуществления.
[0023] Фиг. 4 - схематическое изображение качающейся опоры согласно варианту осуществления.
[0024] Фиг. 5 - поперечное сечение вала и качающейся опоры согласно варианту осуществления.
[0025] Фиг. 6A - поперечное сечение вала и качающейся опоры согласно варианту осуществления.
[0026] Фиг. 6B - поперечное сечение вала и качающейся опоры согласно варианту осуществления.
[0027] Фиг. 6C - поперечное сечение вала и качающейся опоры согласно варианту осуществления.
[0028] Фиг. 7A - поперечное сечение вала и качающейся опоры согласно варианту осуществления.
[0029] Фиг. 7B - поперечное сечение вала и качающейся опоры согласно варианту осуществления.
[0030] Фиг. 8 - схематическое изображение блока приводного механизма устройства ухода за полостью рта согласно варианту осуществления.
[0031] Фиг. 9 - схематическое изображение компонентов блока приводного механизма фиг. 8 согласно варианту осуществления.
[0032] Фиг. 10 - схематическое изображение блока приводного механизма индивидуального устройства ухода согласно варианту осуществления.
[0033] Фиг. 11 - поперечное сечение рамы качающихся опор и качающихся опор согласно варианту осуществления.
[0034] Фиг. 12 - поперечное сечение рамы качающихся опор, качающейся опоры и вала согласно варианту осуществления.
[0035] Фиг. 13 - схематическое изображение рамы качающихся опор согласно варианту осуществления.
[0036] Фиг. 14 - схематическое изображение блока приводного механизма устройства для очистки полости рта согласно варианту осуществления.
[0037] Фиг. 15 - схематическое изображение качающейся опоры и магнитных смещающих сил, воздействующих на вал согласно варианту осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления
[0038] Настоящее изобретение описывает различные варианты осуществления устройства для блока приводного механизма для электрического индивидуального устройства ухода. Кроме того, в целом заявитель обнаружил и принял во внимание, что было бы предпочтительно обеспечить одно- или двух-элементный пружинный блок, который является более эффективным и более устойчивым к напряжению. Соответственно, системы, описанные или иным образом предусмотренные в настоящем документе, обеспечивают индивидуальное устройство ухода, например, электрическую зубную щетку или бритву, имеющее приводной механизм, содержащий центральный колеблющийся вал, удерживаемый вокруг своей центральной оси вращения с помощью одной или более качающихся опор.
[0039] Настоящее изобретение описывает различные варианты осуществления устройства для блока приводного механизма для электрического индивидуального устройства ухода. Кроме того, в целом, заявитель обнаружил и принял во внимание, что предпочтительным является обеспечение блока приводного механизма с улучшенными опорами для снижения уровня трения и шума. Соответственно, системы, описанные или иным образом предусмотренные в настоящем документе, обеспечивают индивидуальное устройство ухода, например, электрическую зубную щетку или бритву, имеющее блок приводного механизма, содержащий центральный колеблющийся вал, удерживаемый вокруг своей центральной оси вращения с помощью одной или более качающихся опор. Согласно варианту осуществления, качающиеся опоры пружинного блока приводного механизма сосредотачивают все радиальные силы на небольшой площади поверхности на центральной оси вала, приводя к очень низкому трению и шуму благодаря очень небольшому количеству движущихся частей.
ТМ
[0040] Конкретная цель использования вариантов осуществления и воплощений, представленных в настоящем документе, состоит в обеспечении блока приводного механизма для устройства для ухода за полостью рта, например, зубной щетки Philips Sonicare (изготовленной компанией Koninklijke Philips Electronics, N.V.), хотя указанный блок может использоваться со многими другими индивидуальными устройствами ухода, включающими в себя скребки для языка, приспособления для очистки межзубных промежутком, бритвы, очистители кожи и многие другие устройства.
[0041] На фиг. 1 в одном варианте осуществления обеспечивается индивидуальное устройство 10 ухода, включающее в себя корпусный участок, имеющий кожух 12, и головной чистящий элемент 14, установленный на корпусный участок. Головной чистящий элемент 14 включает в себя на своем конце, удаленном от корпусного участка, чистящую головку 16.
[0042] Головной элемент 14 установлен с возможностью перемещения относительно кожуха 12 корпусного участка. Перемещение может представлять собой любое из множества различных перемещений, включающих в себя, помимо прочего, вибрации или поворот. Согласно одному варианту осуществления головной элемент 14 установлен на корпус с возможностью вибрирования относительно кожуха 12 корпусного участка, или, в качестве другого примера, чистящая головка 16 установлена на головной чистящий элемент 14 с возможностью вибрирования относительно кожуха 12 корпусного участка. Головной чистящий элемент 14 может быть неподвижно установлен на кожух 12 корпусного участка или он может альтернативно быть установлен с возможностью снятия, так что головной элемент 14 может быть заменен на новый, когда щетинки или другой компонент устройства изнашиваются и требуют замены.
[0043] Кожух корпусного участка содержит приводной механизм 22 для генерирования перемещения, и передающий компонент, или вал 24, для передачи генерированных перемещений на головной чистящий элемент 14. Например, блок 22 приводного механизма содержит мотор или электромагнит(ы), который генерирует перемещение вала 24 приводного механизма, которое далее передается на головной чистящий элемент 14. Блок 22 приводного механизма может включать в себя компоненты, например, помимо других компонентов, источник питания, генератор колебаний и один или более электромагнитов. В представленном варианте осуществления источник питания содержит одну или более перезаряжаемых аккумуляторов, не представлено, которые могут, например, электрически заряжаться в зарядном держателе, в котором размещается устройство 10 для очистки полости рта, когда оно не используется.
[0044] Кожух корпусного участка дополнительно снабжен пользовательским вводом 26 для приведения в действие и отключения приводного механизма 22. Пользовательский ввод 26 обеспечивает пользователю возможность управлять индивидуальным устройством 10 ухода, например, включать и выключать индивидуальное устройство 10 ухода. Пользовательский ввод 26 может, например, представлять собой кнопку, сенсорный экран или выключатель.
[0045] Кожух корпусного участка устройства также содержит контроллер 30. Контроллер 30 может быть образован из одного или множества модулей и выполнен с возможностью управления индивидуальным устройством 10 ухода в ответ на входной сигнал, например, входной сигнал, полученный через пользовательский ввод 26. Контроллер 30 может содержать, например, процессор 32 и память 34, и может необязательно включать в себя модуль 38 связи. Процессор 32 может иметь любой подходящий вид, включающий в себя, без ограничения, микроконтроллер, множество микроконтроллеров, схему, одиночный процессор или множество процессоров. Память 34 может иметь любой подходящий вид, включающий в себя энергонезависимую память и/или RAM. Энергонезависимая память может включать в себя память только для чтения (ROM), накопитель на жестком диске (HDD) или твердотельный накопитель (SSD). Память может хранить, помимо прочего, операционную систему. RAM используется процессором для временного хранения данных. Согласно варианту осуществления операционная система может содержать код, который, под действием контроллера 30, управляет работой аппаратных компонентов индивидуального устройства 10 ухода. Согласно варианту осуществления модуль 38 связи передает собранные данные датчиков, и может представлять собой любой модуль, устройство или средство, выполненное с возможностью передачи проводного или беспроводного сигнала, и включающего в себя, без ограничения, Wi-Fi, Bluetooth, связь в ближнем поле и/или сотовый модуль.
[0046] На фиг. 2 в одном варианте осуществления представлен блок 22 приводного механизма, имеющий вал 24 и мотор или привод 130. Привод 130 окружает вал 24 и вызывает вращение вала вокруг своей центральной оси (как представлено стрелкой на фиг. 3). Вал содержит или образует одно или более гнезд 122, в каждом из которых расположена качающаяся опора 120. Каждое из гнезд 122 содержит опорные контактные поверхности, которые взаимодействуют с поверхностями качающейся опоры 120. Согласно варианту осуществления каждая качающаяся опора 120 обеспечивает контакт на центральной линии движения. Качающиеся опоры 120 остаются неподвижными, когда вал 24 возвратно-поступательно поворачивается вокруг своей продольной центральной оси. Хотя вал изображен в целом круглым, он легко может быть квадратным, плоским или иметь более сложную форму. Даже мотор может быть выполнен квадратным или иметь любую другую форму.
[0047] Блок 22 приводного механизма необязательно содержит один или более магнитов 140, которые обеспечивают радиальную силу преднагрузки, как представлено стрелкой 142 на фиг. 3. Сила преднагрузки обеспечивается посредством магнитного отклонения в моторе 130. Как представлено на фиг. 2, магниты располагаются на обеих сторонах мотора. Воздушный зазор 150 между мотором 130 и одним или более магнитами со стороны опор может быть меньше, чем на противоположной стороне, и, таким образом, может иметь большую силу магнитного притяжения. Согласно этому варианту осуществления сила преднагрузки прижимает вал 24 к качающейся опоре или опорам 120, и, таким образом, блокирует обе радиальные степени свободы посредством как формы контакга, так и радиального трения в опорной точке. Посредством опор происходит управление четырьмя степенями свободы, и, таким образом, обеспечивается свободное осевое вращение и осевое движение. Сила преднагрузки предпочтительно рассчитана так, что она не перекрывает сил, создаваемых опорами, вызываемых силами, создаваемыми пользователем обычном использовании чистящих сил, что могло бы создать люфт, приводящий к шуму и изнашиванию. Ориентация опор и преднагрузки относительно главной прилагаемой пользователем силы может выбираться для оптимальных характеристик. Например, в зависимости от ориентации обычная преднагрузка может находиться в диапазоне 10-40 Ньютон. Хотя на фиг. 2 изображены обе опоры 120 в одной и той же ориентации, в другом варианте осуществления могут иметься опоры, ориентированные противоположным образом, или может иметься множество других возможных ориентаций для поглощения крутящего момента нагрузки.
[0048] Согласно другому варианту осуществления для обеспечения радиальной преднагрузки может использоваться одна или более механических пружин, вместо одного или более магнитов. Также возможны другие способы приложения радиальной нагрузки.
[0049] На фиг. 3 в одном варианте осуществления изображено поперечное сечение вала 24 и качающейся опоры 120 вдоль оси A/A на фиг. 2. Круглый вал содержит или образует в целом треугольное гнездо 122, в котором расположена качающаяся опора 120. Вершина качающейся опоры расположена на вершине гнезда 122. Вал 24 поворачивается вокруг своей центральной оси, и две противоположные стороны гнезда 122 альтернативно взаимодействуют с боковой стороной качающейся опоры 120.
[0050] На фиг. 4 в одном варианте осуществления качающаяся опора 120 в целом является треугольной и имеет вид скобы. Качающаяся опора 120 вмещается в треугольное гнездо 122 вала 24, как более подробно рассмотрено ниже. Эта качающаяся опора 120 может, например, быть штампованной из стали или другого металла и изогнутой в треугольную ʺVʺ-образную форму, при этом вершина контактирует с осью вала, а два конца фиксированы в раме индивидуального устройства ухода. Такая конструкция является недорогой и точной и сочетает в себе ограниченную, но достаточную степень гибкости в направлении вращения и радиальном направлении относительно вала 24.
[0051] Качающиеся опоры 120 и гнездо 122 могут принимать различные формы, помимо треугольной формы, изображенной на фиг. 2-4. Например, на фиг. 5 представлен один вариант осуществления качающейся опоры 120. Вершина качающейся опоры 120 на фиг. 5 является закругленной и взаимодействует с аналогичным закругленным участком гнезда 122 вала 24. Для надлежащего функционирования гнездо 122 вала предназначено или выполнено с возможностью содержать форму, дополняющую качающуюся опору 120. Вал имеет радиус несколько большей кривизны, чем радиус кривизны качающейся опоры. Окончательные размеры радиуса зависят от прочности конкретного материала качающейся опоры и вала. Такая форма обеспечивает почти постоянный центр движения при ограниченном угловом движении. Трение от опорной преднагрузки обеспечивает поперечную устойчивость в сочетании с наложением ограничений для чрезмерных нагрузок. Хотя на фиг. 5 изображена качающаяся опора 120 и гнездо 122 в качестве содержащих постоянную кривизну, возможны другие искривленные профили. Например, качающаяся опора 120 и/или гнездо 122 могут иметь изменяющуюся кривизну, и уменьшающуюся, и увеличивающуюся, что может обеспечить большую динамическую устойчивость при использовании.
[0052] Согласно варианту осуществления качающаяся опора может представлять собой самоцентрирующуюся опору для обеспечения воображаемого центра с минимальным отклонением в 5 градусов углового колебания. Качающаяся опора предпочтительно имеет низкое трение, но не демонстрирует скольжения в условиях обычного использования. Напряжения сжатия должны быть меньше уровня напряжений, вызывающих усталость материала, используемого для этих участков приводного вала. Дополнительно качающаяся опора является достаточно крепкой для недопущения повреждения при падениях или другом ненадлежащем применении пользователем.
[0053] Аналогично качающейся опоре 120 гнезда 122 вала могут иметь множество форм. На фиг. 3 гнездо вала является в целом треугольным. На фиг. 5 гнездо вала является в целом искривленным. На фиг. 6A, 6B и 6C гнезда 122 вала могут принимать различные формы. На фиг. 6A гнездо 122 вала содержит вершину в центре гнезда, взаимодействующую с вершиной качающейся опоры 120. На фиг. 6B гнездо 122 вала содержит желоб в центре гнезда, который взаимодействует с вершиной качающейся опоры 120. На фиг. 6C гнездо 122 вала содержит плоскую область в центре гнезда, взаимодействующую с вершиной качающейся опоры 120. Возможно множество других форм и конфигураций. Каждая форма может иметь различное влияние на трение, звук, устойчивость и/или эффективность. Выбор основывается на используемых материалах, переносимой нагрузки, требуемом диапазоне движения и/или стоимости.
[0054] На фиг. 7A и 7B представлены два других варианта осуществления вала 24 и качающейся опоры 120, которая в этих конфигурациях представляет собой качающуюся опору-скобу. Вал содержит гнездо 122, в котором расположена качающаяся опора 120. Качающаяся опора содержит два плеча 120a, 120b, которые зацепляют другие участки устройства или приводного блока. Например, на фиг. 7B плечи качающейся опоры 120 зацепляют раму 160, которая окружает по меньшей мере участок вала 24. Длины боковых плеч 120a, 120b качающейся опоры-скобы 120 могут регулироваться в соответствии с требованиями устойчивости и гибкости. Рама 160, к которой прикреплена качающаяся опора- скоба, также, таким образом, может регулироваться в соответствии с требованиями жесткости, надежности и легкости сборки.
[0055] На фиг. 8 и 9 в одном варианте осуществления представлен блок 22 приводного механизма, имеющий вал 24, мотор или приводной механизм 130 и две поворотные рамы 170a и 170b. На фиг. 9 схематично изображены компонентные части собранного блока 200 приводного механизма, представленного на фиг. 8. Согласно этому варианту осуществления вал 24 содержит шесть (6) качающихся опор - скоб 120, которые удерживают вал вокруг его центральной оси. Каждая из шести качающихся опор - скоб 120 зацепляет, на своей верхушке, гнездо 122, образованное в вале 24. Шесть качающихся опор-скоб 120 могут быть изготовлены штамповкой из стали и изогнуты в надлежащую форму. Поскольку вал поворачивается вокруг своей центральной оси, его точная центральная ось представляет собой линию без движения. В качающихся опорах-скобах 120 сосредотачиваются все радиальные силы на небольшой площади поверхности на центральной оси вала, и, таким образом, трение является очень небольшим, и этот способ подвешивания является высокоэффективным. Согласно этому варианту осуществления вал имеет шесть гнезд, которые доходят до его центральной оси, по три гнезда на каждом конце. Три гнезда на каждом конце могут быть смещены друг от друга, например, приблизительно на 120 градусов. Гнезда 122 являются достаточно большими для приема вершин качающихся опор-скоб 120 и обеспечения заданного диапазона вращательного движения. Поскольку прочность при изгибе вала уменьшается при увеличении размера этих гнезд, их размер должен быть ограниченным.
[0056] Согласно варианту осуществления вал 24 может представлять собой жесткий и прочный материал, подобный стали, хотя возможны другие металлы. Он может изначально представлять собой круглый цилиндр, который подвергается механической обработке для создания гнезд, или он может изначально представлять собой брусок с любой формой поперечного сечения, который является изогнутым и сформованным для достижения требуемых контактных поверхностей. Вал может также быть образован посредством формования или штамповки и использоваться как есть, или может подвергаться механической обработке для достижения требуемой точности размеров. Гнезда могут быть выполнены посредством механической обработки в два этапа, при этом на первом этапе происходит грубое фрезерование, за которым следует применение элемента EDM-обработки с образованием точной геометрии, которая доходит до центральной оси вала. Например, сталь может быстро подвергаться механической обработке и затем затвердеть с сохранением точных размеров. Возможны другие способы изготовления вала 24 и гнезд 122 вала.
о
[0057] Согласно варианту осуществления конструкция блока 22 приводного механизма является идеальной для движения колеблющегося механизма, при этом бесшумное, с низким трением подвешивание необходимо для поворотного перемещения на величину до 30 градусов (±15 ). Трение будет ниже, когда поворот ограничен небольшими значениями, при этом большие повороты добавляют тангенциальные силы между подвешенными элементами и валом, приводя к возможному трению и изнашиванию. Очень небольшая величина вращательной податливости в одном или более подвешенных элементах представляет собой меру смягчения такого трения и износа вала. Согласно варианту осуществления, для уверенности в согласованной и бесшумной работе одни или более опор могут иметь гибкий радиальный компонент, обеспечивающий постоянный контакт с валом.
[0058] Согласно варианту осуществления внутри устройства имеются две поворотные рамы 170a и 170b, а внутри устройства зафиксированы на месте шесть качающихся опор-скоб 120 для взаимодействия с гнездами 122 вала. Поворотные рамы могут быть выполнены способом литьевого формования или состоять из положенных друг на друга пластинок штампованной стали. Например, как представлено на фиг. 10, шесть качающихся опор-скоб 120 вставлены в гнезда 123 в поворотных рамах, при этом вершина скоб 120 расположена в гнездах 122 вала 24. Хотя на фиг. 8-10 изображено шесть качающихся опор-скоб 120, возможно другое количество качающихся опор. Например, может иметься две, три, четыре, пять, семь, восемь или любое из широкого разнообразия по количеству качающихся опор-скоб 120.
о
о
о
[0059] Согласно варианту осуществления поворотная рама 170 может быть изготовлена множеством способов. Например, на каждом конце две опоры могут быть выполнены как жесткие элементы рамы. Затем вал укладывается на две жесткие точки поворота на раме на 0 и 120 градусов, при этом третья контактная точка представляет собой гибкий элемент подвески, расположенный на 240. Это уменьшает число движущихся/гибких частей и улучшает единообразие изготовления. Блок может быть дополнительно упрощен, если гнезда выполнены так, чтобы позволять проход элементов подвески под радиальным углом входа перпендикулярно углу раздвоения между гнездами. Для формования рамы формующий инструмент может иметь такую форму, чтобы он проходил глубоко в радиальном направлении для создания элемента со сквозным проходом для элемента подвески.
[0060] На фиг. 11 представлено поперечное сечение поворотной рамы 170a вдоль оси B/B на фиг. 10. Три качающиеся опоры-скобы 120 на этом конце вала уже вставлены, и вершина каждой из опор проходит в центральное пространство рамы, где должен располагаться вал. Каждая вершина проходит в гнездо 122 вала в этой области. Как представлено на диаграмме сил, три опоры вместе создают надлежащую силу на вал 24, чтобы удерживать его в надлежащем положении и обеспечить его легкое и бесшумное колебание.
[0061] Поворотные рамы могут принимать множество форм и конфигураций. На фиг. 12 в одном варианте осуществления представлено аналогичное поперечное сечение поворотной рамы 170. Согласно этому варианту осуществления поворотная рама может содержать запирающий элемент 124, который в представленном варианте осуществления представляет собой гребень или буртик, который расположен на или прямо над концом качающейся опоры 120 с противоположной стороны от верхушки. Он блокирует качающуюся опору 120 на месте, при этом вершина качающейся опоры 120 надлежаще установлена в гнезде 122 вала 24 и взаимодействует с гнездом 122 вала 24.
[0062] Другая конфигурация поворотной рамы 170 изображена на фиг. 13. Согласно этому варианту осуществления каждая поворотная рама 170 состоит из множества пластинок 180 поворотной рамы, каждая или некоторые из которых содержат участок из одного или более гнезд 123 под качающуюся опору. В этом частном варианте осуществления две пластинки 180 поворотной рамы вместе образуют гнездо 123, имеющее надлежащую глубину для качающейся опоры 120. Множество пластинок 180 поворотной рамы могут быть скреплены вместе, например, помимо прочих способов, с помощью одного или более штифтов 182 поворотной рамы.
[0063] Согласно другому варианту осуществления блок приводного вала может сочетать магнитную силу с качающимися опорами для выравнивания вала 24. На фиг. 14 в одном варианте осуществления представлен блок 22 приводного вала. Блок приводного вала содержит вал 24, мотор или приводной механизм 130 и две поворотные рамы 170a и 170b, содержащие гнезда 123 для качающихся опор 120. В отличие от других вариантов осуществления блок 22 приводного вала содержит внутреннюю магнитную силу, которая противоположна силе, прилагаемой четырьмя качающимися опорами-скобами, по две с каждой стороны в представленном варианте осуществления, смещенные друг от друга приблизительно на 120 градусов, как представлено на фиг. 15. Хотя каждое из двух гнезд 123 в поворотной раме удерживает смещение радиальных сил на 120 градусов друг от друга, третье направление силы, сдвинутое вновь на 120 градусов, возникает из магнитной силы, генерируемой внутри мотор посредством смещения материала сердечника. Эта третья сила является достаточно большой для поддержания положения вала при рабочих нагрузках и сценариях использования. Согласно варианту осуществления внутренний диаметр рамы выбирается так, что он обеспечивает жесткое препятствие для радиального перемещения для недопущения повреждения мотора.
[0064] Блоки приводного вала, описанные или иным образом предусмотренные в настоящем документе, могут быть изготовлены и собраны множеством различных способов. Например, вал 24 может быть обработан механически, при этом гнезда под опоры в вале изготовлены механической обработкой внутри выточенного вала. Согласно этому варианту осуществления круглая форма такого вала больше не требуется для целей опоры, что может дополнительно снижать стоимость. Вал 24 может также представлять собой штампованное и/или сформованное вхолодную железо, имеющее локальную прецизионную поверхность контакта для опорных поверхностей.
[0065] Качающиеся опоры 120 могут быть отштампованы и введены в заглушки мотора, или спечены и введены в заглушки мотора. Согласно другому варианту осуществления качающиеся опоры представляют собой сформованную вхолодную латунь или бронзу. Качающиеся опоры могут также представлять собой пластик, например, PTFE-наполненный POM, наряду с множеством других типов пластика или полимеров.
[0066] Согласно варианту осуществления блоки приводного вала, описанные или иным образом предусмотренные в настоящем документе, могут быть собраны посредством нижеперечисленных этапов. Сначала изготавливаются части-компоненты. Затем заглушки мотора вдвигаются в блок вала. Затем располагаются опоры, например, посредством защелкивания их в гнездах заглушек. Затем вокруг вала размещается корпус мотора для приложения преднагрузки. Согласно варианту осуществления корпус мотора представляет собой две отдельные половины, которые затем свариваются или иным образом соединяются вместе и/или с заглушками с образованием блока приводного механизма. Возможны многие другие способы сборки.
[0067] Все определения, приведенные и используемые в настоящем документе, следует понимать, как имеющие приоритет над словарными определениями, определениями в документах, включенных посредством ссылки, и/или обычными значениями определяемых терминов.
[0068] Слово в единственном числе, при использовании в настоящем документе в описании и в формуле, следует понимать в значении «по меньшей мере один», если явно не указано иное.
[0069] Фразу «и/или» при использовании в настоящем документе, в описании и в формуле, следует понимать в значении «любой из двух или оба» элементов, соединенных таким образом, то есть, элементов, которые совместно присутствуют в некоторых случаях и раздельно присутствуют в других случаях. Множество элементов, перечисленных с помощью слов «и/или», следует истолковывать таким же образом, то есть «один или более» элементов, соединенных таким образом. Могут необязательно иметься другие элементы, отличные от элементов, явно указанных фразой «и/или», связанные или не связанные с явно указанными элементами.
[0070] При использовании в настоящем документе, в описании и в формуле «или» следует понимать в том же значении, что и «и/или», как определено выше. Например, при разделении элементов в списке, «или» или «и/или» следует истолковывать как включающие, то есть, как включение по меньшей мере одного, но также включение более чем одного, из множества или списка элементов и, необязательно, дополнительных не перечисленных предметов. Только термины, явно указывающие на противоположное, например, «только один из» или «строго один из» или, при использовании в формуле, «состоящий из», относятся к включению строго одного элемента из множества или списка элементов. В целом термин «или» при использовании в настоящем документе следует истолковывать в исключающем смысле (то есть «один или другой, но не оба») только в том случае, когда ему предшествуют термины исключения, например, «каждый», «один из», «только один из» или «строго один из».
[0071] При использовании в настоящем документе, в описании и в формуле, фразу «по меньшей мере один» в отношении списка из одного или более элементов следует понимать в значении по меньшей мере один элемент, выбранный из любого одного или более элементов в списке элементов, но необязательно включающих в себя по меньшей мере один из каждого и всякого элемента, явно перечисленного в списке элементов, и не исключающих любых сочетаний элементов в списке элементов. Это определение также допускает, что могут дополнительно иметься элементы, отличные от элементов, явно указанных в списке элементов, к которым относится фраза «по меньшей мере один», независимо от того, имеют отношение эти элементы к явно указанным элементами или нет.
[0072] Следует также понимать, что, если явно не указано иное, в любых способах, заявленных в настоящем документе, которые включают в себя более одного этапа или действия, порядок этапов или действий способа не обязательно ограничивается порядком, в котором указанные этапы или действия способа изложены.
[0073] В формуле, а также в вышеприведенном описании, все переходные фразы, такие как «содержащий», «включающий в себя», «несущий», «имеющий», «содержащий», «вмещающий в себя», «заключающий в себя», «составленный из» и подобные должны пониматься как открытые, то есть означать включение в себя, но не ограничение. Только переходные фразы «состоящий из» и «состоящий исключительно из» являются соответственно закрытыми или полузакрытыми.
[0074] Хотя в настоящем документе описаны и проиллюстрированы некоторые варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области техники легко представить себе множество других средств и/или конструкций для выполнения функции и/или получения результатов и/или одного или более преимуществ, описанных в настоящем документе, и каждое из таких изменений и/или модификаций считается находящимся в пределах объема вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе. В более широком виде, специалисты в данной области техники легко поймут, что все параметры, размеры, материалы и/или конфигурации приведены только в качестве примера и что фактические параметры, размеры, материалы и/или конфигурации зависят от конкретного применения или применений, для которых используются идеи изобретения. Специалисты в данной области техники поймут или смогут установить тривиальным опытным путем многие эквивалентны частных вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Поэтому должно быть понятно, что вышеприведенные варианты осуществления представлены исключительно для примера и что в пределах объема приложенной формулы и ее эквивалентов варианты осуществления изобретения могут применяться иным образом, чем явно описано и заявлено. Варианты осуществления настоящего раскрытия направлены на каждый отдельный признак, систему, изделие, материалы, комплект и/или способ, описанный в настоящем документе. Кроме того, любое сочетание двух или более таких признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или способов, если только такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы, не являются взаимно несовместимыми, включено в объем настоящего раскрытия.