КОНСТРУКЦИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО КАРКАСА
CONSTRUCTION OF MULTIFUNCTIONAL FRAMEWORK

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно  предварительной заявке на патент США № 61/980,230, поданной 16 апреля 2014 года, содержание которой полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.
[0002] Аспекты настоящего изобретения в общем относятся к работающим от двигателя электрическим зубным щеткам. В частности, изобретение относится к элементам зубной щетки, которые способствуют большей долговечности и управлению вибрациями, передаваемыми на пользователя через ручку зубной щетки.
[0003] Электрические зубные щетки в общем  являются общеизвестными и охватывают большое множество конструкций и физических компоновок. Многие электрические зубные щетки имеют движение ротационного типа. Некоторые имеют возможность вращения якоря двигателя на 360°, но вследствие конструктивных компоновок обеспечивают качательное движение, ограниченное на конкретном диапазоне движения, т.е. выбранном дугообразном участке из 360°, для обеспечения более подходящего чистящего эффекта. Некоторые из этих устройств вращательного движения приводятся в действие механически, при этом другие представляют собой резонансные системы, включающие подвижную массу, например, конструкцию головки зубной щетки, и пружину, которая прикреплена к ручке. В резонансной системе, головка зубной щетки приводится в движение с частотой, относительно близкой к собственной частоте системы.
[0004] Существует несколько способов воплощения резонансной зубной щетки. Резонансные электрические зубные щетки могут использовать двигатель с качающимся якорем, например, описанный в совместно переуступленном патенте США 5,189,751. Более поздняя конструкция резонирующей зубной щетки включает в себя привод с концом головки зубной щетки и концом якоря двигателя, отделенными неподвижной узловой пружиной, например, описанной в совместно переуступленном патенте США 7,627,922. Первый тип использует якорь двигателя, который передает большую часть вибрации устройства на пользователя через корпус зубной щетки. Последняя конструкция предполагалась для уменьшения вибрации и удара посредством работы с близкой к резонансной частоте, при которой головка зубной щеки вращается со сдвигом по фазе на 180° относительно вращения якоря двигателя. Таким образом, приводной узел, по существу, вибрационно изолирован от корпуса.
[0005] Каждая из этих конструкций была разработана для чистки зубов оптимально посредством узкой комбинации динамических параметров. Оптимальная комбинация описана в патенте США 5,378,153 в виде треугольной области частот и амплитуды движения головки зубной щетки, где амплитуда дополнительно основывается на размере головки зубной щетки и амплитуде вращения вала. Патент США 7,067,945 описывает параметр в виде амплитуды углового вращения вала зубной щетки, которая задана там около 11 градусов с этой геометрией головки зубной щетки.
[0006] Еще более последней является резонирующая зубная щетка, имеющая приводную систему с плавающим ротором. Пример этой конструкции описан в совместно переуступленном патенте США 7,876,003. Двигатель в такой системе может выполняться аналогично вращательному двигателю, но приводится в движение таким образом, что вал качается вокруг своей оси, т.е. вращательное качание, и, если требуется, вдоль своей оси, т.е. осевое качание. "Пружина" в этом типе конструкции представляет собой узел постоянного магнита в статоре, который отводит полюсы ротора назад в нейтральное магнитное положение при отсутствии приводного сигнала.
[0007] Несколько проблем возникает в резонирующей зубной щетке конструкции, описанной в патенте ʹ003. Во-первых, пластиковые отлитые под давлением методом впрыска части широко применяются в рамах. Эти рамные части необходимы для удерживания внутренних функциональных частей вместе (т.е. батареи, зарядной катушки, узла печатной платы, приводной системы, уплотнения и т.д.). Существующие рамы состоят из нескольких отлитых под давлением методом впрыска частей с отдельными функциями. Резонансные приводные системы также используют такие состоящие из множества частей рамы для удерживания приводной системы, узла печатной платы, батареи и зарядной катушки посредством одной пластиковой отлитой под давлением методом впрыска части. Система также использует дополнительную часть для образования посадочного места для уплотнения для уплотнения приводного вала относительно корпуса для предотвращения проникновения воды. Такие конструкции предназначены не исключительно для изделий, использующих резонансные приводные системы, но также используются с другими электрическими зубными щетками с возвратно-поступательным или поворотным движением, а также другими ручными персональными устройствами, требующими уплотняющих поверхностей как для торцевых уплотнений, так и радиальных уплотнений. Таким образом, существует необходимость уменьшения вибрации и шума посредством изолирования подвижных частей в менее дорогостоящей и более эффективной системе.
[0008] Другая проблема, которая возникает в конструкциях плавающего ротора, заключается в перескакивании. Перескакивание представляет собой проскальзывание полюса ротора от одного выравнивания с постоянным магнитом к соседнему постоянному магниту. Проскальзывание может возникать в результате внешней нагрузки, например, удара или прикладываемого механического усилия. Результатом проскальзывания является нежелательное положение покоя вала и связанной приводной головки зубной щетки, в нежелательном вращательном положении, нежелательном осевом положении, или и то и другое.
[0009] Еще одна другая проблема, которая возникает, заключается в том, что существующие конструкции рамы являются слишком дорогостоящими. Существует необходимость уменьшения стоимости посредством создания модульных частей, которые сопрягаются с рамой, при этом каждая часть имеет несколько сложных функций. Особенно требуется система с недорогими частями, которые повышают долговечность устройства посредством поглощения осевых ударов. Осевые удары могут, например, испытываться, если зубная щетка падает на конец своего вала. Вторичный требуемый результат для этих элементов заключается в меньших затратах на материал и сборку.
[0010] Настоящее изобретение предлагает решение недостатков в предшествующем уровне техники. В одном варианте осуществления изобретения, описывается электрическая зубная щетка. Электрическая зубная щетка включает в себя удлиненный корпус, открытый на проксимальном конце, раму, расположенную в корпусе, перезаряжаемую батарею, и схему управления зарядкой в электрическом соединении с батареей. Электрическая зубная щетка также включает в себя каркас зарядной катушки, который расположен на проксимальном конце корпуса, причем каркас зарядной катушки дополнительно расположен в упругом контакте с рамой. Каркас зарядной катушки работает для поглощения осевого удара вдоль продольной оси зубной щетки, а также компенсации погрешностей допусков в сборке зубной щетки. Объединенные конструктивные признаки обеспечивают возможность выполнения сложной функции одной частью, обеспечивая больше полезного пространства в раме, не требуя компенсирующих допуски и смягчающих падение признаков, которые занимают пространство в конструкции рамы. Конструкция выполнена таким образом, чтобы иметь минимальный объем и максимальную прочность.
[0011] Другой вариант осуществления изобретения относится к монолитному каркасу зарядной катушки для электрической зубной щетки. Каркас содержит тело каркаса, имеющее центральную ось, поверхность для обмотки катушки, расположенную на проксимальном конце тела каркаса, первый и второй корпусные соединительные язычки электрической зубной щетки, и мостиковую пружину, имеющую первый и второй концы, при этом мостиковая пружина расположена с разнесенным взаимным расположением от дистального конца тела каркаса и поперек центральной оси. Конструкция каркаса обеспечивает возможность удаленной обмотки поверхности, обеспечивает возможность более легкой сборки электрической зубной щетки и обеспечивает дополнительную защиту от механического удара для собранного устройства.
[0012] Другой вариант осуществления изобретения относится к способу сборки электрической зубной щетки. Способ включает в себя этапы обеспечения удлиненного корпуса, открытого на проксимальном конце, рамы, двигателя, перезаряжаемой батареи, схемы управления и каркаса зарядной катушки, имеющего мостиковую пружину, сборки двигателя, батареи и схемы управления в раме, и расположения каркаса зарядной катушки в упругий контакт с рамой. Рама вводится в проксимальный конец удлиненного корпуса до тех пор, пока соединительный язычок или паз на каркасе зарядной катушки не сцепится с соответствующим соединительным пазом или язычком на корпусе. Мостиковая пружина обеспечивает упругий контакт на расстоянии, достаточном для компенсации величины допуска на расстояние между рамой и корпусом, и также обеспечивает последующую защиту от механического удара для устройства.
[0013] НА ЧЕРТЕЖАХ:
[0014] На фигуре 1 показан узел электрической зубной щетки, включающий в себя систему для ослабления удара и вибрации, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
[0015] На фигуре 2 показана схема эквивалента пружин и масс узла электрической зубной щетки, в соответствии с другим аспектом изобретения.
[0016] На фигурах 3A, 3B и 3C показан упругий монтажный элемент для двигателя для резонансного двигателя в электрической зубной щетке, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
[0017] На фигурах 4A, 4B и 4C показан многофункциональный каркас зарядной катушки для электрической зубной щетки, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
[0018] На фигуре 5 показан способ последовательных этапов сборки электрической зубной щетки, в соответствии с еще одним другим вариантом осуществления изобретения.
[0019] Обращаясь теперь к фигурам, на фигуре 1 показан узел для электрической зубной щетки 10, включающей в себя систему для ослабления механического удара и для демпфирования вибрации, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
[0020] Большинство составных элементов электрической зубной щетки 10 содержится в удлиненном корпусе 20, который, предпочтительно, имеет такие размеры, чтобы удобно располагаться в руке человека. Выполненный предпочтительно из жесткого и легковесного пластика, корпус 20 защищает и герметизирует внутренние составные элементы от удара и попадания воды. Корпус 20 включает в себя отверстие на дистальном конце, т.е. конце, показывающем дистальный конец 63 вала, и отверстие на проксимальном конце, т.е. конце, показывающем торцевую заглушку 120.
[0021] Внутри корпуса 20 расположена рама 40. Рама 40 выполнена с возможностью удерживания большинства остальных составных элементов системы, каждый из которых описан более подробно ниже. Рама 40 также может быть выполнена из легковесного жесткого или полужесткого пластика.
[0022] Рама 40 расположена с одним или более направляющими элементами 42 рамы, которые сопрягаются с соответствующими пазами вдоль внутренних стенок корпуса 20 вдоль его продольной оси. Направляющие элементы 42 обеспечивают возможность легкой вставки рамы 40 в проксимальный конец корпуса во время сборки. Дистальный и проксимальный концы рамы 40 соответствуют, соответственно, дистальному и проксимальному концам корпуса 20.
[0023] Внутри дистального конца рамы 40 расположен двигатель 50. Двигатель 50, предпочтительно, представляет собой резонансный двигатель, имеющий плавающий вал 60, который подвешен в осевом направлении и с возможностью вращения в двигателе посредством постоянного магнитного поля. Поле, предпочтительно, создается постоянными магнитами, расположенными в корпусе двигателя. Дистальный конец 63 вала двигателя выполнен с возможностью продолжения через раму 40 и дистальный конец корпуса 20, при этом дистальный конец 63 имеет такую форму, чтобы располагать головку зубной щетки или другое приспособление.
[0024] Вал 60 двигателя также выполнен с возможностью продолжения через картер двигателя к проксимальному концу рамы. Проксимальный конец 61 вала, предпочтительно, включает в себя собачку 62 вала, функция которой будет описана более подробно ниже.
[0025] Двигатель 50 удерживается в раме 40 посредством двух составных элементов, монтажного элемента 70 для двигателя и верхнего буфера 44. Упругий монтажный элемент 70 для двигателя, предпочтительно, выполненный из эластомерного материала, расположен на проксимальном конце двигателя между двигателем 50 и рамой 40. Как будет описано более подробно, монтажный элемент 70 для двигателя расположен таким образом, чтобы быть удаленным в осевом направлении от проксимального конца 61 вала на расстояние "d", когда электрическая зубная щетка 10 собрана. Монтажный элемент 70 для двигателя обеспечивает защиту от осевого удара в устройстве, такого, который создается усилием на дистальном конце 63 вала, показанным "F". Во время работы, двигатель 50 будет стремиться передавать вибрацию на корпус 20. Вибрации могут иметь место в направлении вращения вала, когда вал качается, или в осевых направлениях, когда вал смещается вдоль своей оси. Эти вибрации будут передаваться на руку пользователя через корпус, если не демпфируются или ослабляются.
[0026] Между дистальным концом двигателя и дистальным концом рамы 40 зажат верхний буфер 44. Верхний буфер 44, предпочтительно, выполнен из упругого эластомерного материала, который является подходящим для демпфирования вибрации от двигателя и для защиты внутренних составных элементов от внешнего удара.
[0027] Монтажный элемент 70 и верхний буфер 44 также работают совместно для демпфирования вращательной резонансной вибрации между двигателем и корпусом.
[0028] Между рамой 40 и корпусом 20 на дистальном конце зажато уплотнение 32 вала. Уплотнение 32 вала также по существу окружает вал 60. Основная функция уплотнения 32 вала заключается в предотвращении попадания воды вдоль вала 60 и дистального конца корпуса 20. Однако, уплотнение 32 вала также выполняет вторичную функцию демпфирования вибрации, включая резонансную вибрацию от двигателя.
[0029] На фигуре 1 также показана одна или более перезаряжаемых батарей 80, расположенных в раме 40 рядом с проксимальным концом корпуса. Печатная плата 100 управления, которая может монтироваться на раму 40, показана на фигурах 2 и 5.
[0030] Рядом с батареей 80 расположен многофункциональный каркас 90 зарядной катушки. Каркас 90 располагает электропроводящую обмотку, которая способствует индуктивной зарядке перезаряжаемой батареи 80. Каркас 90 также имеет элементы, например мостиковую пружину 98, показанную на фигурах 4A-4C, описанных в дальнейшем, которая гасит осевой удар и обеспечивает компенсацию допусков во время сборки. Усилия, прикладываемые каркасом 90, в общем, показаны "F1" на фигуре 1. Каркас 90 также выполнен с возможностью удерживания рамы 40 в корпусе 20 таким образом, что рама 40, по существу, вибрационно изолирована от корпуса 20.
[0031] Каркас 90 зарядной катушки выполнен с возможностью нахождения в упругом контакте с проксимальным концом рамы 40. Как показано на фигуре 1, и как будет более подробно описано ниже, относительно фигур 4A-4C, каркас 90 может сжиматься вплоть до максимального размера "C" сжатия для выполнения своих функций защиты/компенсации допусков. Также, как показано более подробно на фигурах 4A-4C, каркас 90 дополнительно сцепляется с внутренней стенкой проксимального конца корпуса 20 посредством язычков и пазов или эквивалента, таким образом, что каркас 90 смещает со сжатием раму 40 и/или уплотнение 32 вала относительно дистального конца корпуса 20.
[0032] Торцевая заглушка 120 расположена на проксимальном конце корпуса 20 для защиты внутренних составных элементов от удара и попадания воды.
[0033]
[0034] Хотя узел на фигуре 1 показан как линейный, некоторые варианты осуществления могут включать в себя приводной вал, который располагается под выбранным углом относительно продольной оси корпуса, что обеспечивает возможность оптимального расположения головки зубной щетки в полости рта.
[0035] На фигуре 2 показан эквивалент 310 системы пружин и масс, эквивалентный узлу, показанному на фигуре 1. Эквивалент 310 предложен для дополнительной иллюстрации преимуществ узла. Показаны следующие компоненты масс: масса 320 корпуса включает в себя корпус 20, но также может включать в себя руку пользователя. Масса 340 рамы показана в трех частях для целей иллюстрации ее внутренней упругости: дистальный конец 340a рамы, средняя часть 340b и проксимальный конец 340c рамы. Схема 100 управления и батарея 80 показаны, но не конкретно для эквивалента системы пружин и масс. Масса 350 двигателя соответствует двигателю 50. Масса 390 зарядной рамы соответствует каркасу 90 зарядной катушки.
[0036] Показаны следующие пружинные эквиваленты. Вращательное демпфирование и осевая упругость верхнего буфера показаны на пружине 344 верхнего буфера. Монтажный элемент 70 для двигателя показан как имеющий первую и вторую пружину 377, 378 кронштейнов монтажного элемента на проксимальном конце двигателя 350. Пружины 377/378 также обеспечивают вращательное демпфирование и осевую упругость между двигателем 350 и рамой 340.
[0037] Пружина 332 уплотнения вала обеспечивает дополнительное вращательное демпфирование и осевую упругость от/к двигателю между рамой 340 и корпусом 320. Пружина 342 направляющего элемента рамы также обеспечивает некоторое вращательное демпфирование и осевую упругость между проксимальным концом 340c рамы и корпусом 320 вследствие свойственной упругости в рамной конструкции между эластомерными монтажными элементами для двигателя и направляющим элементом рамы, и также изнутри самой монтажной конструкции направляющего элемента рамы, которая может включать в себя некоторый эластомерный демпфирующий материал.
[0038] Вращательное демпфирование и осевая упругость обеспечивается между проксимальным концом 340c рамы и массой 390 зарядной рамы посредством эквивалента 398 мостиковой пружины. Эквивалент 398 мостиковой пружины соответствует, например, участку мостиковой пружины 98 каркаса 90 зарядной катушки. В заключение, соединительная конструкция между зарядной рамой 390 и корпусом 320 обеспечивает пружинную функцию на корпусных соединительных пружинах 395, 396.Как можно увидеть на фигуре 2, вибрации, вызываемые массой 350 двигателя, могут изолироваться от рамы на верхнем буфере 344 и кронштейнах 377, 378 монтажного элемента для двигателя. Вторично, вибрации от рамы могут изолироваться от рук пользователя на пружине 332 уплотнения вала, эквиваленте 398 мостиковой пружины и пружинном эквиваленте 342 направляющего элемента рамы, а также посредством каркаса 90 на первой и второй корпусных соединительных пружинах 395, 396.
[0039] Другой пружинный эквивалент, пружина 370 монтажного элемента для двигателя между массами двигателем 350 и корпуса 320 обеспечивает защиту от осевого удара, когда вал двигателя смещается больше, чем расстояние "d", к монтажному элементу 70 для двигателя, как показано на фигуре 1. Пружина 370 монтажного элемента для двигателя соответствует нижнему буферу 71, более подробно объясняемому ниже, который расположен на монтажном элементе 70 для двигателя. При этом условии осевого усилия, эквиваленты 370, 398 монтажного элемента для двигателя и мостиковой пружины работают совместно для поглощения дополнительного осевого удара, возникающего от проксимального конца плавающего вала.
[0040] Альтернативный источник внешнего усилия F может применяться в ситуациях, когда пользователь устанавливает головку зубной щетки на дистальный конец 63 вала. Такое прикладываемое усилие будет стремиться смещать плавающий вал через двигатель 50 и посредством вытягивания рамы 40 через корпус 20. В этой ситуации, эквиваленты 370, 398 нижнего буфера и мостиковой пружины работают совместно для сопротивления прикладываемому осевому усилию. Сумма расстояния "d" разнесения и расстояния "C" максимального сжатия в этом случае должно быть меньше эквивалентного расстояния сжатия пружины, которое требуется для прикрепления головки зубной щетки на вал. Это обеспечивает возможность установки головки зубной щетки, не вызывая полюсного отказа в двигателе 50.
[0041] Обращаясь теперь к фигурам 3A, 3B и 3C, показаны конкретные варианты осуществления упругого монтажного элемента 70 для резонансного двигателя 50 в электрической зубной щетке. Монтажный элемент 70 для двигателя, в частности, отличается наличием элементов, которые предусмотрены для ограничения максимального смещения связанного вала 60, либо вращательного смещения, либо вдоль оси вала. Монтажный элемент 70 для двигателя также располагается таким образом, чтобы находиться в сжимаемом расположении между двигателем 50 и боковой поверхностью либо рамы, либо корпуса 20.
[0042] Вариант осуществления, показанный на фигуре 3A, представляет собой упругий монтажный элемент 70 для двигателя, имеющий нижний буфер 71 и первый и второй кронштейны 75, 76 монтажного элемента. Нижний буфер 71 дополнительно включает в себя осевую стопорную поверхность 72, которая расположена в разнесенной обращенной ориентации относительно проксимального конца 61 вала. Нижний буфер 71 функционирует для ограничения осевого смещения проксимального конца 61 вала и для поглощения энергии от конца 61 вала, ударяющего буфер 71, как показано на фигуре 3B.
[0043] Кронштейны 75, 76 монтажного элемента расположены в сжимаемом расположении между двигателем 50 и боковой поверхностью рамы 40. Каждый из кронштейнов 75, 76 монтажного элемента включает в себя по меньшей мере одну сжимающую поверхность 77, 78, расположенную между монтажным элементом 70 и рамой 40, которая имеет такую форму, чтобы располагать участок проксимального конца двигателя 50.
[0044] Для целей описания, нижний буфер 71 имеет центральную ось и периферию, при этом центральная ось, по существу, выровнена перпендикулярно относительно и продолжается через центр стопорной поверхности 72. В показанном варианте осуществления, показанном на фигурах 3A и 3B, первый и второй кронштейны 75, 76 монтажного элемента расположены снаружи периферии и продолжаются от периферии в направлении вдоль центральной оси. Кронштейны монтажного элемента дополнительно включают в себя первую и вторую поверхность 73, 74 для предотвращения перескакивания и язычок 79, 81 монтажного элемента. Дополнительный язычок 82 монтажного элемента может быть предусмотрен на нижнем буфере 71. По меньшей мере один язычок 79, 81, 82 монтажного элемента на монтажном элементе 70 для двигателя может сцепляться с соответствующими пазами в раме 40 для предотвращения вращения монтажного элемента 70 и двигателя 50 в раме 40. Как можно увидеть, получающийся упругий монтажный элемент 70 для двигателя имеет по существу u-образную форму и выполнен из единого куска эластомерного материала, например резины или пластика.
[0045] Сначала осевая стопорная поверхность 72 расположена на расстоянии "d" разнесения от проксимального конца вала, как показано на фигуре 1. Это расположение обеспечивает возможность свободного вращения и осевой вибрации для нормальной работы зубной щетки без чрезмерных потерь на трение. Однако при осевом ударе или чрезмерном усилии нижний буфер 71 и проксимальный конец 61 вала входят в контакт, что препятствует дальнейшему смещению вала 60 в осевом направлении. Такое смещение может вызываться падением зубной щетки или чрезмерным усилием при прижимании зубной щетки на ее дистальном конце 63 вала. В последнем случае, расстояние разнесения должно быть меньше смещения, которое вызывается операцией расположения головки зубной щетки на вал. В качестве альтернативы, расстояние "d" разнесения должно быть меньше расстояния проскальзывания полюса из осевого магнитного исходного положения для предотвращения осевого проскальзывания полюса. В качестве альтернативы, расстояние "d" разнесения должно быть меньше расстояния между полюсным элементом на валу 60 и задней торцевой поверхностью картера двигателя для предотвращения повреждения двигателя.
[0046] Язычки 79, 81 и 82 монтажного элемента предотвращают вращение упругого монтажного элемента 70 для двигателя в раме 40 во время работы. Соответствующие пазы в раме 40, или в качестве альтернативы корпусе 20, располагают язычки 79, 81 таким образом, что сцепление предотвращает вращательное смещение. В вариантах осуществления фигуры 3, язычки 79, 81 расположены, по существу, напротив сжимающих поверхностей 77, 78 на кронштейнах 75, 76 монтажного элемента. Язычок 82 расположен на основании нижнего буфера 71.
[0047] Упругий монтажный элемент 70 для двигателя включает в себя поверхности 73, 74 для предотвращения перескакивания, которые расположены на радиальном расстоянии от оси вала. Элементы 73, 74 для предотвращения перескакивания взаимодействуют с собачкой 62 вала, расположенной на проксимальном конце 61 вала, в условиях чрезмерного усилия для предотвращения чрезмерного вращения вала. Посредством ограничения вращательного смещения вала, элементы 73, 74 для предотвращения перескакивания также предотвращают постоянное перескакивающее вращательное смещение, где полюс вала переключается в следующее магнитное положение статора.
[0048] Как показано на разрезе фигуры 3B на фигуре 3C, элементы 73, 74 для предотвращения перескакивания расположены с угловым смещением от собачки 62 вала. Во время нормальной резонирующей работы, например, вплоть до общего смещения 11 градусов, контакт между стопорами 73, 74 и собачкой 62 не будет возникать. Однако стопоры будут предотвращать дополнительное угловое движение за пределы θ(тэта)/2 в любом направлении, вызванное, например, принудительным скручиванием вала на приборе.
[0049]
[0050] На фигуре 4A показан многофункциональный каркас 90 зарядной катушки в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Каркас 90 включает в себя тело 91 каркаса, которое в этом варианте осуществления имеет, в общем, полую цилиндрическую форму. Для иллюстративных целей, тело 91 каркаса имеет центральную ось, в общем, выровненную с продольной осью корпуса 20. На проксимальном конце каркаса 90 расположена поверхность 92 для обмотки катушки, которая выполнена с возможностью расположения обмотки электропроводящей проволоки, достаточной для обеспечения возможности индуктивной зарядки перезаряжаемой батареи 80. Конкретная поверхность для обмотки катушки может варьироваться по размеру для расположения разных диаметров и типов проволоки. Не показано, что обмотка расположена в электрическом соединении с батареей 80 посредством схемы 100 управления, которая в этом случае выполняет функцию схемы управления зарядкой. Тело 91 каркаса обеспечивает конструктивную целостность в гибкой конструкции, таким образом, оно должно выполняться из долговечного и гибкого материала. Предпочтительно недорогой и монолитный, материал может представлять собой долговечный и упругий материал, например пластик, АБС (акрилонитрилбутадиенстирол) или тому подобное, который может отливаться.
[0051] Каркас 90 дополнительно включает в себя первый и второй корпусные соединительные язычки 95, 96. Язычки 95, 96 выполнены с возможностью жесткого сцепления с соответствующими пазами 22, 23 на внутренней поверхности проксимального конца корпуса 20, как показано на фигуре 4B. В качестве альтернативы, но не показано, пазы и язычки на каждом элементе могут быть поменены местами, оставаясь в пределах объема изобретения.
[0052] Мостиковая пружина 98 удалена от дистального конца тела 91 каркаса и продолжается поперек его центральной оси. Мостиковая пружина 98, предпочтительно, является дугообразной, как показано, тогда как верхняя центральная часть дуги удалена от верхней части тела 91. Такая конструкция обеспечивает возможность максимального сжимающего перемещения между дугой и телом, приведенного в качестве примера размером "C" на фигуре 1. В целом, мостиковая пружина 98 имеет такие размеры, чтобы поглощать осевые удары, которые возникают от дистального конца рамы 40 и корпуса 20.
[0053] Каждый конец мостиковой пружины 98 гибко соединен с телом 91 посредством соответствующих первого и второго корпусных соединительных кронштейнов 93, 94. Каждый корпусной соединительный кронштейн 93, 94 может быть соединен со стороной тела 91, предпочтительно, рядом с концом тела, по существу, противоположным относительно мостиковой пружины 98. Как показано на фигуре 4A, каждый кронштейн 93, 94 может располагаться с разнесенным взаимным расположением от тела 91 и, в общем, параллельно относительно центральной оси тела. Эта конструкция обеспечивает дополнительную гибкость и перемещение мостиковой пружины 98 во время работы.
[0054] Язычки 95, 96, предпочтительно, также соединены с соответствующим соединительным кронштейном 93, 94 на каждом соответствующем конце мостиковой пружины 98, как показано на фигуре 4A. Для способствования легкой скользящей вставки и монтажу каркаса 90 в корпус 20, каждый соединительный язычок 95, 96 выполнен согнутым на острый угол относительно центральной оси и направлен к проксимальному концу тела 91 каркаса.
[0055] Каркас 90 также включает в себя один или более рамных соединительных пазов 97, расположенных в теле 91. Рамные соединительные пазы 97 выполнены с возможностью расположения соответствующего каркасного соединительного язычка 46 рамы 40 в сжимаемом сцеплении. Каркас 90 зарядной катушки расположен так, чтобы находиться в упругом контакте с проксимальным концом рамы 40 посредством давления сжатия и каркасных соединительных язычков 46 рамы.
[0056] На фигуре 4B показан другой вид многофункционального каркаса 90 зарядной катушки, теперь включающего в себя катушку, взаимодействующую при установке с корпусом 20 и рамой 40. Каркас 90 показан соединенным с рамой 40 посредством сцепления каркасных соединительных язычков 46 рамы с рамными соединительными пазами 97. Когда соединены, как показано, мостиковая пружина 98 расположена в упругом контакте сжатия с рамой 40. Соединение между пазом 97 и соответствующим каркасным соединительным язычком 46 поддерживается посредством упругого сжатия от мостиковой пружины 98, отжимающего тело 91 каркаса и паз 97 от рамы 40.
[0057] Как показано на фигуре 4C, корпус 20 дополнительно включает в себя соответствующие пазы 22, 23 на внутренней поверхности проксимального конца. Пазы расположены для надежного сопряжения с язычками 95, 96, когда каркас 90 полностью введен в корпус 20.
[0058] На фигуре 4C можно увидеть, что посредством расположения мостиковой пружины 98 и язычков 95, 96 относительно тела, сжимающее сгибание мостиковой пружины 98 вызывает силу реакции на язычках 95, 96 в проксимальном и внешнем направлениях, т.е. к внутренней поверхности корпуса 20. Такой результат является предпочтительным, так как в случае осевого удара в устройстве, язычки 95, 96 будут сильнее вдавливаться в корпус. Каркас 90, таким образом, менее вероятно будет отделяться от корпуса.
[0059] Также на фигурах 1 и 4B можно увидеть, что на расстояние "C" сжатия мостиковой пружины 98 отчасти влияют соответствующие геометрии рамы 40, корпуса 20 и уплотнения 32 вала. Мостиковая пружина 98, таким образом, функционирует для компенсации незначительных погрешностей допусков между и в этих составных элементах. Также, посредством работы в качестве "плавающего элемента" для рамы 40 в корпусе 20, мостиковая пружина 98 также уменьшает прижимающие усилия на вал 60 двигателя вследствие вставки головки зубной щетки. Мостиковая пружина 98 может выполнять эти функции до тех пор, пока она не сжата до ее максимальной величины "C", как показано на фигуре 1.
[0060] Обращаясь теперь к фигуре 5, описывается способ 200 сборки электрической зубной щетки, который, в частности, выделяет преимущества объединенных составных элементов. Сборка начинается с этапов вставки и прикрепления подкомпонентов к раме 40. Батарея 80 вставляется на этапе 210. Каркас 90 катушки прикрепляется к проксимальному концу рамы 40 на этапе 220, где части упруго удерживаются в контакте посредством мостиковой пружины 98. Схема 100 управления, на узле печатной платы, устанавливается на раму 40, после чего обмотка каркаса 90 катушки электрически соединяется со схемой 100 управления. Батарея 80 также соединяется со схемой 100 управления. Узел рамы 40 завершается на этапе 240 посредством монтажа двигателя 50 в дистальный конец рамы 40 и электрического соединения двигателя со схемой 100 управления. На этапе 250, уплотнение 32 вала устанавливается на дистальный конец рамы 40 и вокруг вала 60 двигателя. В каждом из этапов сборки рамы, монтажные элементы 70 для двигателя и буферы 44, наряду с другим виброизолирующим материалом, могут устанавливаться до или вместе с подкомпонентами.
[0061] Корпус 20, открытый на обоих концах, затем обеспечивается на этапе 260, после чего внутренний узел рамы 40 и подкомпонентов вставляется в проксимальный конец корпуса 20. Рама 40 может скользить по направляющим элементам внутри корпуса 20 во время вставки. Вставка завершается, когда соединительные язычки или пазы на каркасе зарядной катушки защелкиваются в и сцепляются с соответствующими пазами или язычками на корпусе. При завершении этапа 260, мостиковая пружина 98 каркаса обеспечивает упругий контакт между проксимальными концами корпуса 20 и рамы 40 для смещения уплотнения 32 вала относительно дистального конца корпуса 20. Можно увидеть, что упругий контакт также обеспечивает компенсацию погрешностей допусков в сборке.
[0062] Сборка завершается, когда торцевая заглушка 120 защелкивается на проксимальном конце корпуса 20.
[0063] Преимущества, обеспечивающиеся этим способом сборки, включают уменьшение затрат. Способ уменьшает затраты, благодаря тому, что детали могут выполняться большими партиями вне линии сборки и затем устанавливаться, только когда необходимо. Например, на каркас 90 катушки может наматываться электропроводная обмотка отдельно и до сборки устройства и доставляться на место сборки, только когда необходимо.
[0064] Рассматриваемый объем изобретений, которые описаны здесь, также относится к различным модификациям. Незначительные изменения геометрии монтажного элемента 70 для двигателя и каркаса 90 катушки, в частности, подпадают под заявленный объем, при условии, что геометрия обеспечивает описанные функции и преимущества.
Перечень элементов:
Позиция
Название
10
электрическая зубная щетка
20
корпус
22
первый каркасный паз корпуса
23
второй каркасный паз корпуса
30
внутренний узел
32
уплотнение вала
40
рама
42
направляющий элемент рамы
44
верхний эластомер
50
двигатель
60
дистальный конец вала
61
проксимальный конец вала
62
собачка вала
70
монтажный элемент для двигателя
71
нижний буфер
72
осевая стопорная поверхность
73
первая поверхность для предотвращения перескакивания
74
вторая поверхность для предотвращения перескакивания
75
первый кронштейн монтажного элемента
76
второй кронштейн монтажного элемента
77
первая сжимающая поверхность
78
вторая сжимающая поверхность
79
первый язычок монтажного элемента
80
батарея
81
второй язычок монтажного элемента
82
третий язычок монтажного элемента
90
каркас зарядной катушки
91
тело каркаса
92
поверхность для обмотки катушки
93
первый корпусной соединительный кронштейн
94
второй корпусной соединительный кронштейн
95
первый корпусной соединительный язычок
96
второй корпусной соединительный язычок
97
рамный соединительный паз
98
мостиковая пружина
100
схема управления
110
уплотнение вала
120
торцевая заглушка
200
способ сборки электрической зубной щетки
210
этап вставки батареи
220
этап прикрепления каркаса катушки
230
этап установки схемы управления
240
этап монтажа двигателя
250
этап прикрепления уплотнения вала
260
этап вставки внутреннего узла в корпус
270
этап установки торцевой заглушки
310
эквивалент системы пружин и масс
320
масса корпуса
332
пружина уплотнения вала
340
масса рамы
342
пружина направляющего элемента рамы
344
пружина верхнего эластомера
350
масса двигателя
377
пружина первого кронштейна монтажного элемента
378
пружина второго кронштейна монтажного элемента
390
масса зарядной рамы
395
первая корпусная соединительная пружина
396
вторая корпусная соединительная пружина
398
эквивалент мостиковой пружины