Подавление вибрации в устройстве для личной гигиены
Группа изобретений относится к чистящим устройствам для личной гигиены. Предложено устройство, содержащее: корпус, размеры которого обеспечивают его захват пользователем; исполнительный механизм с резонирующим приводом, содержащий: ротор, имеющий первый момент инерции и расположенный внутри статора и проходящий через него, причем указанный статор имеет второй момент инерции и расположен внутри указанного корпуса; первые пластинчатые упругие элементы, имеющие первый коэффициент жесткости, причем каждый пластинчатый упругий элемент первых пластинчатых упругих элементов соединен с корпусом и с ротором таким образом, что каждый пластинчатый упругий элемент первых пластинчатых упругих элементов проходит в радиальном направлении от ротора к корпусу и выполнен с возможностью упругой деформации, чтобы позволить ротору вращаться относительно корпуса; и вторые пластинчатые упругие элементы, имеющие второй коэффициент жесткости, причем каждый пластинчатый упругий элемент из вторых пластинчатых упругих элементов соединен с корпусом и со статором, при этом каждый пластинчатый упругий элемент проходит в осевом направлении вдоль по меньшей мере части длины статора и выполнен с возможностью упругой деформации, чтобы позволить статору вращаться относительно корпуса, причем отношение первого коэффициента жесткости и второго коэффициента жесткости равно отношению первого момента инерции и второго момента инерции. Предложена подвеска для подавления вибрации, содержащая: первые пластинчатые упругие элементы, соединенные с ротором исполнительного механизма с резонирующим приводом и с корпусом, причем первые пластинчатые упругие элементы удерживают ротор по центру внутри статора и позволяют ротору вращаться относительно корпуса за счет упругой деформации первых пластинчатых упругих элементов; и вторые пластинчатые упругие элементы, проходящие в осевом направлении вдоль по меньшей мере части длины статора, причем вторые пластинчатые упругие элементы соединены с корпусом и находятся в зацеплении со статором, чтобы за счет упругой деформации вторых пластинчатых упругих элементов позволить статору вращаться относительно корпуса, причем первые пластинчатые упругие элементы и вторые пластинчатые упругие элементы выполнены с возможностью гибкой подвески ротора и статора относительно корпуса таким образом, что во время работы ротор и статор вращаются относительно друг друга в противоположных круговых направлениях. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности личной гигиены за счет возможности подавления вибраций. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее раскрытие в целом относится к устройству для личной гигиены, содержащему подвеску, подавляющую вибрацию.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Электрические устройства для личной гигиены, в том числе электрические зубные щетки, бритвы и аналогичные устройства, имеют двигатель, например механический, электромеханический магнитный двигатель, который находится в зацеплении с приводным механизмом, для приведения чистящего механизма в состояние вибрации, возвратно-поступательного или иного движения. В результате движения приводного механизма рукоятка устройства для личной гигиены может вибрировать неприятным для пользователя образом.
[0003] Для снижения вибрации, которой подвергается рукоятка устройства, были использованы различные способы. Одним из таких способов является придание дополнительной инерции статору или держателю, выполненному в виде рукоятки, двигателя за счет прикрепленного к ним груза. Хотя этот дополнительный вес эффективно снижает вибрацию, возникающую на рукоятке, он также нежелательному увеличению длины, веса и стоимости устройства.
[0004] Кроме того, когда вал соединен с корпусом с использованием традиционных подшипников, например подшипников скольжения, двигатель должен быть достаточно мощным, чтобы преодолевать трение, создаваемое этими подшипниками. Более мощный двигатель требует дополнительных магнитов и обмоток, но в результате это дает более жесткий двигатель с более высокой резонансной частотой. Для понижения резонансной частоты можно увеличить инерцию вала за счет добавления груза, но это приведет к увеличению длины и веса устройства, а дополнительные магниты и обмотки приведут к увеличению стоимости устройства.
[0005] Соответственно, существует постоянная потребность в устройстве для личной гигиены, содержащем систему подавления вибраций, которая является недорогой, компактной и относительно простой в изготовлении.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Настоящее раскрытие ориентировано на чистящее устройство для личной гигиены, содержащее патентоспособную подвеску для подавления вибрации. Патентоспособные системы, применяемое с устройством для личной гигиены, таким как электрическая зубная щетка или бритва, предусматривают устройство для личной гигиены с пониженной вибрацией рукоятки. Система подавления вибрации согласно настоящему изобретению имеет первое множество пластинчатых упругих элементов, соединяющих ротор и корпус, и второе множество пластинчатых упругих элементов, соединяющих статор с корпусом. Первое и второе множество пластинчатых упругих элементов образуют опорную поверхность для ротора и эффективно подавляют вибрацию, сообщаемую рукоятке устройства личной гигиены.
[0007] В целом, в одном аспекте устройство для личной гигиены содержит корпус, размеры которого обеспечивают его захват пользователем; электродвигатель, содержащий: ротор, имеющий первый момент инерции и расположенный внутри статора, и проходящий через него; указанный статор имеет второй момент инерции и расположен внутри указанного корпуса; первое множество пластинчатых упругих элементов, имеющих первый коэффициент жесткости упругих элементов, причем каждый пластинчатый упругий элемент первого множества пластинчатых упругих элементов соединен с корпусом и ротором таким образом, что каждый пластинчатый упругий элемент первого множества пластинчатых упругих элементов проходит в радиальном направлении от ротора к корпусу и выполнен с возможностью упругой деформации, чтобы позволить ротору вращаться относительно корпуса; и второе множество пластинчатых упругих элементов, имеющих второй коэффициент жесткости упругих элементов, причем каждый пластинчатый упругий элемент из второго множества пластинчатых упругих элементов соединен с корпусом и статором, при этом каждый пластинчатый упругий элемент проходит в осевом направлении вдоль по меньшей мере части длины статора и выполнен с возможностью упругой деформации для обеспечения возможности вращения статора относительно корпуса; при этом соотношение первого и второго коэффициентов жесткости упругого элемента является достаточно близким к соотношению первого и второго моментов инерции, так что при работе по существу не возникает результирующего крутящего момента, передаваемого корпусу.
[0008] Согласно варианту осуществления первая часть ротора выходит за первый конец статора, вторая часть ротора выходит за второй конец статора, причем первый набор первого множества пластинчатых упругих элементов соединен с ротором в точке вдоль первой части ротора.
[0009] Согласно варианту осуществления второй набор первого множества пластинчатых упругих элементов соединен с ротором в точке второй части ротора.
[0010] Согласно варианту осуществления устройство для личной гигиены содержит шарикоподшипник, соединяющий ротор с корпусом, причем шарикоподшипник находится в зацеплении с ротором в точке вдоль второй части ротора и позволяет ротору вращаться относительно корпуса.
[0011] Согласно варианту осуществления ротор выполнен с возможностью вращения относительно корпуса во время работы в первом круговом направлении, при этом статор выполнен с возможностью вращения относительно корпуса во втором круговом направлении, при этом первое круговое направление противоположно второму круговому направлению.
[0012] Согласно варианту осуществления статор содержит: кожух, образующий внутреннюю поверхность; множество магнитов, расположенных на внутренней поверхности кожуха, причем множество магнитов разбито на множество групп, причем каждая пластина пластинчатого упругого элемента из второго множества пластин пластинчатых упругих элементов проходит в кожух через часть внутренней поверхности между смежными группами множества групп.
[0013] Согласно варианту осуществления каждая группа содержит один магнит с распределением намагниченности на Север-Юг.
[0014] Корпус образует кольцо, расположенное по окружности вокруг статора, при этом первое множество пластинчатых упругих элементов соединено с кольцом, а второе множество пластинчатых упругих элементов соединено с кольцом.
[0015] Согласно варианту осуществления устройство для личной гигиены дополнительно содержит набор выводов, выполненных с возможностью электрического взаимодействия с ротором, причем каждый вывод из набора выводов проходит в осевом направлении вдоль внутренней части кожуха между по меньшей мере одной парой смежных сгруппированных магнитов из множества магнитов.
[0016] Согласно варианту осуществления ротор содержит железный вал.
[0017] Согласно другому аспекту подвеска для подавления вибрации содержит: первое множество пластинчатых упругих элементов, соединенных с ротором исполнительного механизма с резонирующим приводом, и с корпусом, причем первое множество пластинчатых упругих элементов удерживает ротор по центру внутри статора и позволяет ротору вращаться относительно корпуса за счет упругой деформации первого множества пластинчатых упругих элементов; второе множество пластинчатых упругих элементов, проходящих в осевом направлении вдоль по меньшей мере части длины статора, причем второе множество пластинчатых упругих элементов соединено с корпусом и находится в зацеплении со статором, чтобы позволить статору вращаться относительно корпуса за счет упругой деформации второго множества пластинчатых упругих элементов; при этом первое множество пластинчатых упругих элементов и второе множество пластинчатых упругих элементов выполнены с возможностью гибкой подвески ротора и статора относительно корпуса таким образом, что во время работы ротор и статор вращаются относительно друг друга в противоположных круговых направлениях.
[0018] Согласно варианту осуществления первая часть ротора выходит за первый конец статора, вторая часть ротора выходит за второй конец статора, причем первый набор первого множества пластинчатых упругих элементов соединен с ротором в точке вдоль первой части ротора.
[0019] Согласно варианту осуществления второй набор первого множества пластинчатых упругих элементов соединен с ротором в точке вдоль второй части ротора.
[0020] Согласно варианту осуществления подвеска для подавления вибрации дополнительно содержит подшипник соединяющий ротор с корпусом, причем подшипник находится в зацеплении с ротором в точке вдоль второй части ротора и позволяет ротору вращаться относительно корпуса.
[0021] Согласно варианту осуществления каждый пластинчатый упругий элемент из второго множества пластин пластинчатых упругих элементов проходит в кожух через соответствующую часть внутренней поверхности кожуха между смежными группами магнитов.
[0022] Следует принять во внимание, что все комбинации вышеупомянутых концепций и дополнительных концепций, обсуждаемых более подробно ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимно несовместимыми), рассматриваются как часть патентоспособного объекта изобретения, раскрытого в данном документе. В частности, все комбинации заявленного объекта изобретения, приведенные в конце данного раскрытия, рассматриваются как часть патентоспособного объекта изобретения, раскрытого в данном документе.
[0023] Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0024] На чертежах одинаковые ссылочные позиции в основном относятся к одним и тем же частям на разных видах. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого акцент делается в основном на иллюстрацию принципов изобретения.
[0025] На ФИГ. 1 представлено схематическое изображение чистящего устройства для личной гигиены согласно варианту осуществления.
[0026] На ФИГ. 2A представлено схематическое изображение различных частей чистящего устройства для личной гигиены и электрических и механических соединений между ними в соответствии с предшествующим уровнем техники.
[0027] На ФИГ. 2B представлен график, изображающий вибрации, испытываемые различными элементами устройства для личной гигиены, показанного на ФИГ. 2А, согласно варианту, известному из предшествующего уровня техники.
[0028] На ФИГ. 3A представлено схематическое изображение чистящего устройства для личной гигиены и подвески, подавляющей вибрацию, согласно варианту осуществления.
[0029] На ФИГ. 3B представлено схематическое изображение чистящего устройства для личной гигиены и подвески, подавляющей вибрацию, согласно варианту осуществления.
[0030] На ФИГ. 4A представлено схематическое изображение различных частей чистящего устройства для личной гигиены, имеющего подвеску, подавляющую вибрацию, и механические соединений между ними согласно варианту осуществления.
[0031] На ФИГ. 4B представлено схематическое изображение различных частей устройства для чистки полости рта, имеющего подвеску, подавляющую вибрацию, и электрические и механические соединения между ними согласно варианту осуществления.
[0032] На ФИГ. 4C представлен график, показывающий вибрации, испытываемые различными элементами чистящего устройства для личной гигиены по ФИГ. 4A, согласно варианту осуществления.
[0033] На ФИГ. 5A представлено схематическое изображение чистящего устройства для личной гигиены и подвески, подавляющей вибрацию, согласно варианту осуществления.
[0034] На ФИГ. 5B представлено схематическое изображение чистящего устройства для личной гигиены и подвески, подавляющей вибрацию, согласно варианту осуществления.
[0035] На ФИГ. 6 представлен вид поперечного сечения электродвигателя чистящего устройства для личной гигиены согласно варианту осуществления.
[0036] На ФИГ. 7 представлен вид поперечного сечения электродвигателя и корпуса чистящего устройства для личной гигиены, содержащего подвеску, подавляющую вибрацию, согласно варианту осуществления.
[0037] На ФИГ. 8 представлен вид поперечного сечения электродвигателя и корпуса чистящего устройства для личной гигиены, содержащего подвеску, подавляющую вибрацию, согласно варианту осуществления.
[0038] На ФИГ. 9 представлен вид поперечного сечения электродвигателя чистящего устройства для личной гигиены, согласно варианту осуществления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0039] Настоящее раскрытие описывает различные варианты осуществления устройства для узла приводного механизма электрического устройства для личной гигиены. В целом, заявитель признает и понимает, что было бы полезно создать узел пластинчатого упругого элемента приводного механизма, который уменьшает вибрацию, передаваемую от двигателя на рукоятку электрического устройства для личной гигиены. Соответственно, системы, описанные или иным образом предложенные в настоящем документе, предусматривают устройство для личной гигиены, такое как электрическая зубная щетка или бритва, с узлом пластинчатого упругого элемента приводного механизма, содержащим по меньшей мере один пластинчатый упругий элемент, который проходит по длине статора, соединяющий статор с корпусом, и по меньшей мере еще один пластинчатый упругий элемент, соединяющий ротор с корпусом.
[0040] Конкретная задача использования вариантов осуществления и реализаций, описанных в данном документе, состоит в том, чтобы предоставить узел приводного механизма, имеющего пониженную вибрацию рукоятки устройства для чистки полости рта, такого как, например, зубная щетка PhilipsSonicare, или устройства для ухода за внешностью для мужчин, такого как бритва PhilipsNorelco (производства KoninklijkePhilipsElectronics, NV), хотя указанный узел может использоваться с многими другими устройствами для личной гигиены.
[0041] Со ссылкой на ФИГ. 1, в одном варианте осуществления предусмотрено устройство 10 для личной гигиены, которое содержит основную часть с корпусом 12 и элемент 14 чистящей насадки, установленный на основной части. Элемент 14 чистящей насадки на своем конце на удалении от основной части корпуса содержит щеточную насадку или другой механизм 16 для ухода за внешностью.
[0042] Элемент 14 чистящей насадки установлен таким образом, чтобы он мог перемещаться относительно корпуса 12. Движение может быть любым из множества различных движений, включая среди прочего вибрации или вращение. Согласно одному варианту осуществления элемент 14 чистящей насадки установлен на основной части так, чтобы быть в состоянии осуществлять вибрацию (т.е. совершать возвратно-поступательное движение) относительно корпуса 12. Элемент 14 чистящей насадки может быть постоянно установлен на корпусе 12 или, в альтернативном варианте, может быть установлен с возможностью снятия, так чтобы элемент 14 чистящей насадки можно было заменить на новый, когда чистящие компоненты устройства изношены и требуют замены.
[0043] Основная часть содержит исполнительный механизм 20 с резонирующим приводом, содержащий вал 48 для создания и передачи движений от исполнительного механизма 20 с резонирующим приводом элементу 14 чистящей насадки.
[0044] В одном варианте осуществления источник питания (не показан) содержит одну или более перезаряжаемых батарей, не показаны, которые могут, например, заряжаться электричеством в зарядном устройстве, в котором размещают устройство 10 для личной гигиены, когда оно не используется.
[0045] Основная часть дополнительно снабжена пользовательским вводом 26 для приведения в действие и отключения исполнительного механизма 20 с резонирующим приводом. Пользовательский ввод 26 позволяет пользователю управлять чистящим устройством 10 для личной гигиены, например, включать и выключать устройство. Пользовательский ввод 26 может представлять собой, например, кнопку, сенсорный экран или переключатель.
[0046] На ФИГ. 2А смоделированы различные силы, действующие в такой системе. В показанном примере статор 22 и ротор 24 исполнительного механизма 20 с резонирующим приводом предшествующего уровня техники расположены внутри корпуса 12 (например, рукоятки). Статор 22 жестко соединен с корпусом 12. Приводя ротор 24 в возвратно-поступательное движение, статор 22 и ротор 24 создают крутящий момент 52 (Tact). В результате действия крутящего момента 52 статор 22 имеет момент Js инерции массы, а ротор 24 имеет момент Jr инерции массы. Силы, создаваемые статором 22 и ротором 24, можно смоделировать в виде упругого элемента 28, обозначенного как ksr, который представляет собой упругую часть системы масса-упругий элемент исполнительного механизма 20 с резонирующим приводом. Корпус 12 имеет момент Jh инерции массы, которая включает массу электронных компонентов и аккумулятора. Аналогичным образом, момент Jr инерции массы ротора включает массу элемента 14 чистящей насадки.
[0047] Поскольку статор 22 жестко соединен с корпусом 12, статор 22 будет неподвижен относительно корпуса 12 во время работы, и крутящий момент, создаваемый статором 22 и ротором 24, будет сообщаться корпусу 12, создавая неприятную вибрацию в рукоятке. На ФИГ. 2B изображена вибрация статора 22, ротора 24 и корпуса 12 в системе известного уровня техники. Вибрация ротора 24 показана линией 56, тогда как движение статора 22, обозначенного линией 58, остается относительно спокойным. Корпус 12, однако, испытывает значительную вибрацию, которая показана линией 54. Вибрация ротора 24 с его относительно большой амплитудой, сдвинуто по фазе на 180° относительно вибрации корпуса 12, в то время как небольшая вибрация статора 22 совпадает по фазе с вибрацией корпуса 12.
[0048] Как показано на ФИГ. 3A и 3B, устройство по настоящему изобретению может снижать вибрацию, передаваемую на рукоятку в устройстве для личной гигиены, имеющем исполнительный механизм 20 с резонирующим приводом. Статор 22 может, например, содержать кожух 40 и множество расположенных в нем магнитов 44 (см. ФИГ. 6 и 7). Как будет обсуждено ниже, в одном варианте осуществления статор 22 может использовать шесть магнитов 44, три из которых создают северный магнитный полюс, а три - южный магнитный полюс. Ротор 24 может быть расположен внутри статора 22 и проходить через него. Ротор 24 может состоять из вала 48 и множества обмоток 50, установленных вокруг вала 48. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 6 и 7, обмотки 50 могут быть выполнены таким образом, что каждая обмотка установлена на расстоянии около 120 электрических градусов друг от друга; однако в других вариантах осуществления может использоваться другое количество обмоток и магнитов. При возбуждении электрическим потенциалом, обмотки 50 будут входить в магнитное взаимодействие с магнитами 44 для создания возвратно-поступательного вращение, которое передается на вал 48 и, следовательно, на механизм 16 для ухода за внешностью. Вал 48 в одном варианте осуществления, может содержать ферроматериал, например железо, хотя специалисту в данной области понятно, что для создания вала 48 могут подходить и другие материалы.
[0049] Как показано на ФИГ. 3A и 3B, вариант осуществления может включать систему подвески, подавляющей вибрацию, содержащую первое множество пластинчатых упругих элементов 60 и второе множество пластинчатых упругих элементов 60, что в значительной степени устраняет или иным образом снижает вибрацию, испытываемую корпусом 12. Первое и второе множество пластинчатых упругих элементов 60 и 62 подвески, подавляющей вибрацию, могут находиться в зацеплении с ротором 24 и статором 22, соответственно, так что положение статора 22 и ротора 24 является фиксированным, т.е. первое и второе множество пластинчатых упругих элементов 60 и 62 сохраняют обе части в фиксированной конфигурации. Первое множество пластинчатых упругих элементов 60 обеспечивает круговое возвратно-поступательное движение ротора 24 относительно корпуса 12 за счет упругой деформации (т.е. изгиба). Второе множество пластинчатых упругих элементов 62 обеспечивает круговое возвратно-поступательное движение статора 22 относительно корпуса также за счет упругой деформации. Первое и второе множество пластинчатых упругих элементов 60 и 62 при возвратно-поступательном движении служат в качестве опорной поверхности, т.е.располагают ось вращения ротора 24 в фиксированном центрированном положении относительно статора 22, в результате чего двигатель не теряет энергию.
[0050] На ФИГ. 4А и 4В схематично показаны соединения пластинчатого упругого элемента между различными элементами чистящего устройства для личной гигиены. Как показано, статор 22 соединен посредством второго множества пластинчатых упругих элементов 62 с корпусом 12, тогда как ротор 24 соединен посредством первого множества пластинчатых упругих элементов 60 с корпусом 12. В результате, реактивный крутящий момент от ротора 24 компенсируется вторым реактивным крутящим моментом от статора 22. Другими словами, поскольку статор 22 прикреплен к корпусу 12 не жестко, и поэтому может вращаться относительно корпуса 12 (по меньшей мере в степени, которую позволяет упругая деформация второго множества пластинчатых упругих элементов 62), статор 22 и ротор 24 движутся во время работы в противоположных круговых направлениях относительно друг друга и корпуса 12. Противоположное движение статора 22 по существу сводит на нет вибрацию, испытываемую корпусом 12. Коэффициенты krh и ksh жесткости первого и второго множества элементов 62 и 60 пластинчатых упругих элементов, соответственно, выбраны так, чтобы они имели такое же соотношение, что и моменты инерции массы статора и ротора, соответственно. В результате эффективный крутящий момент на корпусе 12 практически равен нулю.
[0051] Силы между различными элементами смоделированы на ФИГ. 4В. Здесь снова второе множество пластинчатых упругих элементов 62 соединяет статор 22 и корпус 12, тогда как первое множество пластинчатых упругих элементов 60 соединяет ротор 24 и корпус 12. Js, Jr и Jh представляют собой моменты инерции масс статора, ротора и корпуса. соответственно, тогда как ksh и krh представляют собой коэффициенты жесткости первого и второго множества пластинчатых упругих элементов 60 и 62, соответственно. Благодаря данной конфигурации ротор 24 и статор 22 имеют противоположные движения/колебания; их соответствующие крутящие моменты, следовательно, противодействуют друг другу в отношении любого воздействия на корпус. Чтобы создать эффективный крутящий момент на корпусе приблизительно равный нулю, чтобы вибрация рукоятки, при ее наличии, была небольшая, следующее отношение коэффициентов жесткости:
должно быть приблизительно равным отношению моментов инерции масс:
Когда отношение коэффициентов жесткости равно отношению моментов инерции масс, вибрация рукоятки практически равна нулю, поскольку эффективный крутящий момент, приложенный к держателю, будет равен нулю. Это показано на ФИГ. 4C, где показано движение ротора 24, представленное линией 66, и движение статора 22, противоположное по отношению к ротору 24, представленное линией 68. В результате вибрация корпуса 12 отсутствует, как показано линией 64 (в идеальном случае линия 64 будет прямой).
[0052] Возвращаясь к ФИГ. 3A и 3B, первое множество пластинчатых упругих элементов 60 может проходить в радиальном направлении от ротора 24 и соединять ротор 24 с корпусом 12. Как показано, первое множество пластинчатых упругих элементов 60 разделено на два набора пластинчатых упругих элементов: первый набор 60', расположенный на конце, наиболее удаленном от вала 48, и второй набор 60”, расположенный в непосредственной близости к валу 48. Поскольку ротор 24 проходит через статор 22, первая часть 70 ротора 24 выходит за заднюю часть статора 22, а вторая часть 72 ротора 24 выходит за передний конец статора 22. Первый набор 60' первого множества пластинчатых упругих элементов 60 соединен с первой частью 70 ротора 24 в задней стороне статора 22, тогда как второй набор 60” первого множества пластинчатых упругих элементов 60 соединен со второй частью 72 ротора 24 в передней части статора 22. В данной конфигурации оба набора (60', 60'') первого множества пластинчатых упругих элементов 60 центрируют ротор 24 относительно статора 22 и обеспечивают некоторую степень вращения ротора 24 относительно статора 22 и корпуса 12, и таким образом, оба набора (60', 60'') первого множества пластинчатых упругих элементов 60 совместно образуют опорную поверхность для ротора 24.
[0053] Второе множество пластинчатых упругих элементов 62 может проходить в продольном направлении вдоль статора 22 параллельно валу 48. Опять же, второе множество пластинчатых упругих элементов 62 может соединять корпус 12 со статором 22. Как будет дополнительно обсуждено ниже, второе множество пластинчатых упругих элементов 62 может проходить между каждым набором магнитов 44. Каждый пластинчатый упругий элементиз второго множества пластинчатых упругих элементов 62 дополнительно соединен на конце со статором 22.
[0054] Как показано на ФИГ. 3A-3B, по окружности вокруг каждого конца статора 22 могут располагаться кольца 74. Кольца 74 прикреплены к корпусу 12 и соединены с первым и вторым множеством пластинчатых упругих элементов 60 и 62. Таким образом, каждому из пластинчатых упругих элементов может быть придана форма для крепления к кольцу 74. Аналогично, пластинчатые упругие элементы 62 могут проходить от кольца 74 внутрь кожуха 40 и вдоль его длины.
[0055] Хотя в одном варианте осуществления первое и второе множество пластинчатых упругих элементов 60 и 62 могут быть прикреплены к корпусу 12 с помощью колец 74, в других вариантах осуществления первое и второе множество пластинчатых упругих элементов 60 и 62 могут быть прикреплены к корпусу 12 различными способами. Например, первое множество пластинчатых упругих элементов 60 может быть в целом прямолинейным и проходить в радиальном направлении наружу от ротора 24, чтобы входить в контакт с внутренней поверхностью корпуса 12. Кроме того, необязательно, чтобы первое и второе множество пластинчатых упругих элементов 60 и 62 могли быть прикреплены к одной и той же части корпуса 12, а вместо этого они могут быть прикреплены вдоль корпуса 12 в различных точках, что может обеспечить удобство для изготовления и конструкции устройства для личной гигиены.
[0056] В одном варианте осуществления каждый набор (60′, 60″) первого множества пластинчатых упругих элементов 60 может содержать три пластинчатых упругих элемента, расположенных приблизительно под углом 120 градусов друг от друга; однако в других вариантах осуществления может использоваться другое количество пластинчатых упругих элементов с другим интервалом. Аналогично, хотя на ФИГ. 3А-3В (и 5А-5В) показано три пластинчатых упругих элемента второго множества пластинчатых упругих элементов 62, может использоваться другое количество. Специалист в данной области поймет, что коэффициенты жесткости каждого пластинчатого упругого элемента могут варьироваться в зависимости от количества используемых пластинчатых упругих элементов.
[0057] Пластинчатые упругие элементы как первого, так и второго множества пластинчатых упругих элементов 60 и 62 могут быть выполнены из пластика, металла или любого упругого материала, подходящего для соединения корпуса 12 с ротором 24 и статором 22 с коэффициентом жесткости, достаточным, чтобы сделать корпус 12 практически неподвижным во время работы.
[0058] В варианте осуществления со съемной чистящей насадкой нагрузки на сменный элемент 14 чистящей насадки могут быть слишком большими для пластинчатых упругих элементов и могут привести к поломке или, в других случаях, к деформации пластинчатых упругих элементов. Таким образом, в альтернативном варианте осуществления, как показано на ФИГ. 5А и 5В, может быть использован только один набор пластинчатых упругих элементов первого множества пластинчатых упругих элементов 60, прикрепленных к первой части 70 ротора 24 на заднем конце статора. Другой конец ротора 24 может быть соединен с корпусом 12 при помощи подшипника 76 для компенсации дополнительных сил, прикладываемых к устройству 10 для личной гигиены при замене элемента 14 чистящей насадки. Подшипник 76 может быть любым подшипником, например шарикоподшипником, подходящим для удерживания и обеспечения возможности вращения ротора 24, выдерживающий нагрузки при чистке щеткой и смене щеточной насадки 16. Соответственно, подшипник 76 может использоваться вместо пластинчатых упругих элементов 60” на переднем конце статора 22.
[0059] В этом варианте осуществления первое множество пластинчатых упругих элементов 60 должно иметь большую толщину и иметь более высокую жесткость упругого элемента при использовании только одного комплекта первого множества пластинчатых упругих элементов 60. В отличие от этого, когда используются два комплекта (60′, 60″) первого множества пластинчатых упругих элементов 60 (т.е.в передней части и задней части резонирующего исполнительного механизма), можно использовать более тонкие и менее жесткие упругие элементы.
[0060] Обращаясь к ФИГ. 6, статор 22 содержит магниты 44, расположенные вдоль внутренней поверхности кожуха 40. Эти магниты выполняют электромагнитное взаимодействие с обмотками 50 ротора 24 во время работы, чтобы вызвать возвратно-поступательное движение статора 22 и ротора 24. Пятиполюсная конфигурация, показанная на ФИГ. 6, содержит пять обмоток, расположенных вокруг ротора 24, которые взаимодействуют с пятью наборами магнитов, каждый из которых имеет северный и южный магнитный полюс. Поскольку набор из пяти пар магнитов север-юг используется в передней части исполнительного механизма с резонирующим приводом, а другой набор из пяти пар магнитов север-юг используется в задней части исполнительного механизма с резонирующим приводом, для этого варианта осуществления требуется в общей сложности двадцать магнитов. Поскольку требуется так много магнитов, остается мало места для прохождения второго множества пластинчатых упругих элементов 62 в статор 22.
[0061] В альтернативном варианте осуществления, как показано на ФИГ. 7, может быть использована трехполюсная конфигурация. В этой конфигурации статор 22 содержит один набор обмоток и расположен в осевом направлении между передним и задним магнитными полюсами. Кроме того, эта конфигурация требует только трех комплектов магнитных пар 44 север-юг, что сокращает общее количество магнитов до двенадцати. Поскольку магниты сгруппированы в пары север-юг, это расположение обеспечивает дополнительное пространство вдоль внутренней поверхности 78 кожуха 40. Как показано, второе множество пластинчатых упругих элементов 62 может проходить через открытые участки внутренней поверхности 78 кожуха 40 между смежными парами магнитов 44.
[0062] В другом варианте осуществления, как показано на ФИГ. 8, каждая магнитная пара север-юг может быть объединена в один магнит 44 со схемой намагничивания N-S, что создает дополнительное пространство вдоль внутренней поверхности 78 кожуха 40 для второго множества пластинчатых упругих элементов 62. Эта конфигурация дополнительно уменьшает количество требуемых магнитов в общей сложности до шести магнитов - трех одиночных магнитов N-S в передней, и трех одиночных магнитов NS в задней части исполнительного механизма с резонирующим приводом.
[0063] Как показано на ФИГ. 9, дополнительное пространство, доступное в трехполюсной конфигурации, также предоставляет пространство для проводных выводов 80, 82, которые подают энергию на обмотки 50, расположенные вокруг ротора 24, чтобы они проходили в осевом направлении вдоль внутренней части кожуха 40 между смежными группами магнитов 44.
[0064] Грамматические показатели единственного числа, используемые в настоящем описании и в формуле изобретения, если явно не указано иное, следует понимать как означающие «по меньшей мере один».
[0065] Выражение «и/или», используемое в настоящем описании и в формуле изобретения, следует понимать как означающее «один или оба» из элементов, объединенных таким образом, т.е. элементов, которые в некоторых случаях присутствуют объединенными, ав других случаях присутствуют по отдельности. Множество элементов, перечисленных с помощью «и/или», должны быть истолкованы одинаково, т.е. «один или более» элементов, объединенных таким образом. В некоторых случаях могут присутствовать другие элементы, отличные от элементов, специально обозначенных условием «и/или», независимо от того, относятся они, или не относятся к тем элементами, которые конкретно определены.
[0066] Используемый в настоящем описании и формуле изобретения термин «или» следует понимать как имеющий то же значение, что и «и/или», как определено выше. Например, при разделении позиций в списке «или» или «и/или» должны интерпретироваться как включающие, т.е. подразумевают включение по меньшей мере одного, но также включение более одного из нескольких или из списка элементов, и в некоторых случаях, дополнительных незарегистрированных элементов. Только термины, четко обозначенные как противоположные, такие как «только один из» или «точно один из», или используемое в формуле изобретения «состоящий из», будут относиться к включению ровно одного элемента из нескольких или из списка элементов. В целом, термин «или», используемый в данном документе, должен толковаться только как указывающий на исключительные альтернативы (т.е. «один или другой, но не оба»), когда ему предшествуют термины исключительности, такие как «любой», «один из», «только один из» или «точно один из».
[0067] Используемое в настоящем описании и формуле изобретения выражение «по меньшей мере один» в отношении списка из одного или нескольких элементов следует понимать как означающую по меньшей мере один элемент, выбранный из любого одного или более элементов в списке элементов, но не обязательно включающую по меньшей мере все до одного элемента, конкретно указанные в списке элементов, и не исключающую никаких комбинаций элементов в списке элементов. Это определение также допускает, что в некоторых случаях могут присутствовать другие элементы, а неопределенные в списке элементов, к которым относится выражение «по меньшей мере один», независимо от того, относятся они, или не относятся к тем элементам, которые конкретно определены.
[0068] 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 ограничен порядком, в котором этапы или действия способа изложены.
[0069] В формуле изобретения, а также в приведенном выше описании все переходные выражения, такие как «содержащий», «включающий», «несущий», «имеющий», «содержащий в себе», «вовлекающий», «удерживающий», «составленный из»и т.п. следует понимать как допускающие изменения, т.е. означать включение, но не ограничение. Только переходные выражения «состоящий из» и «состоящий по существу из» должны быть закрытыми или полузакрытыми переходными выражениями, соответственно.
[0070] Хотя в данном документе было описано и проиллюстрировано несколько вариантов осуществления изобретения, специалисты в данной области техники легко представят множество других средств и/или конструкций для выполнения функции и/или получения результатов, и/или одного или более из преимуществ, описанных в данном документе, и каждое из таких изменений и/или модификаций считается находящимся в пределах объема вариантов осуществления изобретения, описанных в данном документе. В целом, специалисты в данной области техники легко поймут, что все параметры, размеры, материалы и конфигурации, описанные в данном документе, предназначены для примера, и что фактические параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения или применений, для которого будет использовано изобретение. Специалисты в данной области техники признают, или используя всего лишь обычные эксперименты смогут подтвердить множество эквивалентных схем для конкретных вариантов осуществления изобретения, описанных в данном документе. Следовательно, следует понимать, что вышеизложенные варианты осуществления представлены только в качестве примера, и что в пределах объема прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентных схем варианты осуществления изобретения могут быть осуществлены на практике иначе, чем конкретно описано и заявлено. Варианты осуществления настоящего изобретения согласно настоящему изобретению направлены на каждый отдельный признак, систему, изделие, материал, комплект и/или способ, описанные в данном документе. Кроме того, любая комбинация двух или более таких признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или способов, если такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы не являются взаимно несовместимыми, включена в патентоспособный объем настоящего раскрытия.
1. Чистящее устройство (10) для личной гигиены, содержащее:
корпус (12), размеры которого обеспечивают его захват пользователем;
исполнительный механизм (20) с резонирующим приводом, содержащий:
ротор (24), имеющий первый момент (Jr) инерции и расположенный внутри статора (22) и проходящий через него, причем указанный статор (22) имеет второй момент (Js) инерции и расположен внутри указанного корпуса;
первые пластинчатые упругие элементы (60), имеющие первый коэффициент (krh) жесткости, причем каждый пластинчатый упругий элемент первых пластинчатых упругих элементов (60) соединен с корпусом (12) и с ротором (24) таким образом, что каждый пластинчатый упругий элемент первых пластинчатых упругих элементов (60) проходит в радиальном направлении от ротора (24) к корпусу (12) и выполнен с возможностью упругой деформации, чтобы позволить ротору (24) вращаться относительно корпуса (12); и
вторые пластинчатые упругие элементы (62), имеющие второй коэффициент (ksh) жесткости, причем каждый пластинчатый упругий элемент из вторых пластинчатых упругих элементов (62) соединен с корпусом (12) и со статором (22), при этом каждый пластинчатый упругий элемент проходит в осевом направлении вдоль по меньшей мере части длины статора (22) и выполнен с возможностью упругой деформации, чтобы позволить статору (22) вращаться относительно корпуса,
причем отношение первого коэффициента жесткости (krh) и второго коэффициента жесткости (ksh) равно отношению первого момента инерции (Jr) и второго момента инерции (Js).
2. Чистящее устройство (10) для личной гигиены по п. 1, в котором первая часть (70) ротора (24) выходит за первый конец статора (22), вторая часть (72) ротора (24) выходит за второй конец статора (22),
причем первый набор (60’) первых пластинчатых упругих элементов (60) соединен с ротором (24) в точке вдоль первой части (70) ротора (24).
3. Чистящее устройство (10) для личной гигиены по п. 2, в котором второй набор (60”) первых пластинчатых упругих элементов (60) соединен с ротором (24) в точке вдоль второй части (72) ротора (24).
4. Чистящее устройство (10) для личной гигиены по п. 2, также содержащее подшипник (76), соединяющий ротор (24) с корпусом (12), причем подшипник (76) находится в зацеплении с ротором (24) в точке вдоль второй части (72) ротора (24) и позволяет ротору (24) вращаться относительно корпуса (12).
5. Чистящее устройство (10) для личной гигиены по п. 1, в котором ротор (24) выполнен с возможностью вращения во время работы относительно корпуса (12) в первом круговом направлении,
причем статор (22) выполнен с возможностью вращения относительно корпуса (12) во втором круговом направлении, при этом первое круговое направление противоположно второму круговому направлению.
6. Чистящее устройство (10) для личной гигиены по п. 1, в котором статор содержит:
кожух (40), образующий внутреннюю поверхность (78); и
магниты (44), расположенные на внутренней поверхности (78) кожуха (40),
причем магниты (44) разбиты на несколько групп,
при этом каждый пластинчатый упругий элемент из вторых пластинчатых упругих элементов (62) проходит в кожух (40) через часть внутренней поверхности (78) между смежными группами из указанных групп.
7. Чистящее устройство (10) для личной гигиены по п. 6, в котором каждая группа магнитов (44) содержит один магнит с распределением намагниченности север-юг.
8. Чистящее устройство (10) для личной гигиены по п. 1, в котором корпус (12) образует кольцо (74), расположенное по окружности вокруг статора (22), причем первые пластинчатые упругие элементы (60) соединены с кольцом (74).
9. Чистящее устройство (10) для личной гигиены по п. 6, дополнительно содержащее набор выводов (80, 82), выполненных с возможностью электрического взаимодействия с ротором (24),
причем каждый вывод из набора выводов (80,82) проходит в осевом направлении вдоль внутренней части кожуха (40) между по меньшей мере одной парой смежных сгруппированных магнитов (44).
10. Чистящее устройство (10) для личной гигиены по п. 6, в котором ротор (24) содержит железный вал.
11. Подвеска для подавления вибрации, содержащая:
первые пластинчатые упругие элементы (60), соединенные с ротором (24) исполнительного механизма (20) с резонирующим приводом и с корпусом (12), причем первые пластинчатые упругие элементы (60) удерживают ротор (24) по центру внутри статора (22) и позволяют ротору (24) вращаться относительно корпуса (12) за счет упругой деформации первых пластинчатых упругих элементов (60); и
вторые пластинчатые упругие элементы (62), проходящие в осевом направлении вдоль по меньшей мере части длины статора (22), причем вторые пластинчатые упругие элементы (62) соединены с корпусом (12) и находятся в зацеплении со статором (22), чтобы за счет упругой деформации вторых пластинчатых упругих элементов (62) позволить статору (22) вращаться относительно корпуса (12),
причем первые пластинчатые упругие элементы (60) и вторые пластинчатые упругие элементы (62) выполнены с возможностью гибкой подвески ротора (24) и статора (22) относительно корпуса (12) таким образом, что во время работы ротор (24) и статор (22) вращаются относительно друг друга в противоположных круговых направлениях.
12. Подвеска для подавления вибрации по п. 11, в которой первая часть (70) ротора (24) выходит за первый конец статора (22), вторая часть (72) ротора (24) выходит за второй конец статора (22),
причем первый набор (60’) первых пластинчатых упругих элементов (60) соединен с ротором (24) в точке вдоль первой части (70) ротора (24).
13. Подвеска для подавления вибрации по п. 12, в которой второй набор (60”) первых пластинчатых упругих элементов (60) соединен с ротором (24) в точке вдоль второй части ротора (24).
14. Подвеска для подавления вибрации по п. 12, дополнительно содержащая подшипник (76), соединяющий ротор (24) с корпусом (12), причем подшипник (76) находится в зацеплении с ротором (24) в точке вдоль второй части (72) ротора (24) и позволяет ротору (24) вращаться относительно корпуса (12).
15. Подвеска для подавления вибрации по п. 11, в которой статор содержит:
кожух (40), образующий внутреннюю поверхность (78); и
магниты (44), расположенные на внутренней поверхности (78) кожуха (40),
причем магниты (44) разбиты на группы, при этом каждый пластинчатый упругий элемент из вторых пластинчатых упругих элементов (62) проходит в кожух (40) через соответствующую часть внутренней поверхности (78) кожуха (40) между смежными группами магнитов (44).
