牙刷驱动轴及其制造方法.pdf

本发明涉及一种具有以防止转动的方式安装了传力件的轴柄的牙刷驱动轴，具体的说是偏心曲柄件。另外，本发明涉及一种制造这样的驱动轴的方法，凭此分开生产传力件和轴柄并且之后接合在一起。根据本发明，弯曲线形成传力件，并且弯曲该线材的一部分形成螺旋线圈体，将传力件推到轴柄上，使得它缠绕在轴柄周围并且以防止转动的方式就位于其上。

1.  一种用于个人使用的小型电器的驱动轴，具体的说是一种牙刷从动轴，具有轴柄(12)，其上以防止转动的方式安装了传力件(9)，特别是偏心曲柄件，特征在于，传力件(9)包括以防止转动的方式缠绕在轴柄(12)周围的线圈体(13)。

2.  如先前权利要求所述的驱动轴，其中传力件(9)包括它的线圈体(13)和由此连接的功能臂(14)，并且整体的形成为一件，具体的说由弯曲的线材形成。

3.  如先前任意一个权利要求所述的驱动轴，其中传力件(9)形成弹簧体，优选的由弹簧钢制成。

4.  如先前任意一个权利要求所述的驱动轴，其中作为功能臂的传力件(9)具有优选的基本平行于轴柄纵向轴延伸的偏心设置的联接管脚(14)，所述联接管脚(14)优选的从线圈体(13)轴向延伸，从端部突出出来。

5.  如先前任意一个权利要求所述的驱动轴，其中仅由其间的摩擦接合在弹性偏压力下将线圈体(13)保持在轴柄上。

6.  如先前任意一个权利要求所述的驱动轴，其中至少在线圈体(13)缠绕在其上的区域，线圈体(13)和轴柄(12)具有相互匹配的截面轮廓，优选的每一个都为圆柱设置。

7.  如先前任意一个权利要求所述的驱动轴，其中线圈体(13)缠绕在轴柄(12)周围的角度是4π到12π的范围，优选的在6π和10π之间，具体的说大约8π。

8.  如先前任意一个权利要求所述的驱动轴，其中线圈体(13)具有线圈，其材料直径小于轴柄直径，优选地大约为轴柄直径的1/4到1/2。

9.  使用根据先前任意一个权利要求的驱动轴，用于以旋转振荡方式驱动刷头。

10.  一种制造如先前任意一个权利要求所述的驱动轴的方法，其中分开制造传力件(9)和轴柄(12)并且之后将其接合在一起，特征在于有下面的步骤：弯曲线材来形成传力件(9)，其中该线材被逐段弯曲成螺旋形线圈体(13)；并且将传力件推到轴柄上，使得线圈体(13)以防止转动的方式就位在轴柄(12)上。

11.  如先前的权利要求所述的方法，包括下面的步骤：制造线圈体(13)，使其具有小于轴柄(12)的外部直径的内部直径；通过扩展工具将线圈体(13)弹性扩展到至少和轴柄(12)的外部直径一样大的安装直径，并且将其滑到轴柄(12)上；并且最终通过松开或撤出扩展工具使线圈体弹性复位，使得线圈体(13)借助偏压力摩擦地就位在轴柄(12)上。

12.  如先前任意一个权利要求所述的方法，包括下面的步骤：在将线圈体(13)推到轴柄上和/或在将其弹性复位之前，对准线圈体(13)相对于轴柄(12)的转动角度。

牙刷驱动轴及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于个人使用的小型电器的驱动轴。具体的说本发明涉及具有以防止相对转动的方式安装了传力件的轴柄的牙刷，该传力件具体的说是偏心曲柄件。另外，本发明涉及制造这种驱动轴的方法，凭此分开提供传力件和轴柄并且之后将其接合在一起。
背景技术
在电动牙刷中，刷头作为惯例和牙刷的电动马达通过传动机构连接，这里传动机构将电动马达的旋转驱动运动转变为旋转振荡驱动运动，使得驱动刷头往复运动。通常，提供和刷头联接的从动轴并且其包括偏心曲柄件，通过其它从马达由驱动链或传动机构的另外部分驱动。
例如，在EP 0 560 758 B1中公开了这个类型的驱动轴，凭此在马达附近的轴末端安装携带偏心联接管脚的曲柄盘，这里平行于轴的纵向轴布置偏心联接管脚。但是，这个已知的驱动轴能够改进多种方面。考虑到具有的公差，难以制造传力件将其构造为曲柄盘，并且因此很昂贵。另一方面，需要将联接管脚锚定在曲柄盘的精确定义的位置上。为了这个目的，在曲柄盘上提供的插口需要相应高的制造精确性。另一方面，为了获得所需的压合座和能够传送需要的扭矩，需要制造通过其使曲柄盘就位在轴柄之上的插口具有非常小的公差。
发明内容
因此，本方面的一个目的是提供一种相对现有技术做出改进的驱动轴及其改进的制造方法，其可以避免现有技术的缺点，并且进一步以有益的方式开发。优选的，其目的是为驱动轴提供能够容易且廉价制造的偏心传力件，并且同时传输精确的力矩。
以根据权利要求1的驱动轴实现前面所述的目的。关于制造方法，以根据权利要求10的方法实现所述目的。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。
因此，根据本发明还规定，传力件具有线圈体，其防止转动地缠绕轴柄。在具有插口的曲柄盘的位置，提供螺旋形缠绕的紧固部分，这里插口位于轴柄上的压合座中。
在本方面的另外的开发中，可能将包括它的线圈体和与其相连的功能臂的传力件整体的制造为一件，具体的说由弯曲的线材形成。传力件可能由弹簧钢制造，使得它具有弹性，并形成弹簧体。
可以借助于传输到轴或从轴传输的力矩，将特别是自由突出的曲柄臂作为功能臂。优选的，提供偏心设置的基本上平行于轴纵向轴的联接管脚作为曲柄臂。在这个布置中，优选的由缠绕弹簧元件的线圈体的线材的突出末端形成联接管脚。
有益的，可以以非常低的成本在现有的用于压缩和拉伸弹簧的弹簧盘绕机器上制造弹簧或线圈体。关于制造技术，根据本发明，传力件由逐段弯曲成螺旋形线圈体并且之后推到轴柄上地线材弯曲而成，使得线圈体以防止转动的方式位于轴柄上。在这个过程中，不需要为了将线圈体推进轴柄而强制移动线圈体。还可以将轴推进保持固定的线圈体。
基本上可以认为，线圈体直接环绕在轴柄上。但是，这种制造方法是更加有益的：首先制造不包括轴的线圈体，使其内部直径小于轴柄的外部直径，之后使用扩展工具，来弹性的扩展线圈体到至少和轴柄的外部直径一样大的安装直径，并且将其滑动到轴柄上。一旦线圈体占据了轴柄上的所需位置，通过撤除扩展工具消除弹性扩展，使得线圈体回到或要回到它的最初直径，凭此将其紧紧的缠绕在轴柄周围。借此，其摩擦地永久位于轴柄上。
为了实现传力件相对轴所需的旋转对准，可以通过这样的方式在扩展工具上使用对准元件，即，一方面检测或抓紧传力件的功能臂，并且另一方面检测或抓紧定义旋转方向的轴柄部分。通常，轴柄远离传力件的一端可能具有扁平部分或凹口，使得它不关于轴完全对称，并且需要在装配过程中提供传力件的旋转对准。
作为线圈体在轴柄上的摩擦支座的替换或补充，还可以提供在线圈体和轴柄之间的成对连接。例如，在传力件的区域提供椭圆形的轴柄截面并且提供对应的线圈体椭圆轮廓。但是，优选的，线圈体仅通过其间的摩擦接合就位在圆形的轴柄上。在发生过载的情况中，这使得以有益的方式实现传力件的滑动，而不损坏传力件和轴柄之间的连接。相反的，在使用现有曲柄盘的情况中过载总是造成永久损坏。在现有曲柄盘的情况中，滑动力矩基本上小于松动力矩，使得配件在连接过载的情况中变为不可使用。通过对比，在过载和本发明的传力件与线圈体之间相应滑动的情况中，相应配件仍可使用。仅需要再次执行传力件或线圈体和轴柄之间的旋转对准。通过摩擦接合就位在轴柄上的线圈体的松动和滑动力矩大致上相同。
根据目的，线圈体和轴柄都适于为圆柱形。至少在安装线圈体的区域，轴柄是圆柱形的。
根据要传送的扭矩，可以选择不同的线圈体的缠绕角度。根据Eytelwein原理，缠绕角度增加，可传送的扭矩增加。在本发明的有益的方面中，缠绕角度在4π和12π之间，优选的6π到10π。考虑通常由电动牙刷的驱动机制传送的扭矩，缠绕角度可能是大约8π，就是说，螺旋线圈体在轴周围缠绕大约4圈。
可以选择不同的环绕传力件的线材的材料厚度，具体的说它可能适于轴柄的直径。根据应用，可以根据由联接盘携带来代替的联接管脚的直径选择线材的直径。这使得可以使用驱动轴作为代替部分，而不需要更改电动马达和牙刷头之间的传动机构的剩余部分。
在本发明的另外的开发中，用于线圈体的线材具有小于轴柄的直径的材料直径，优选的为轴柄直径的大约1/4到1/2。
附图说明：
将在下面参考优选实施例和附图更加详细的描述本发明。在附图中：
图1是根据本发明的优选实施例的具有马达传动的从动轴的电动牙刷的截面图，其中从动轴上安装有作为传力件且具有由弹簧钢制造的缠绕部分的曲柄件；
图2是安装了图1的牙刷的曲柄件的从动轴的放大的侧视图；
图3是图2的从动轴的端部的俯视图，示出了曲柄件相对于从动轴的扁平末端的旋转对准；
图4是被构造为来自先前图的具有缠绕部分作为弹簧体的曲柄件的放大的俯视图，其中部分视图b)相对于部分视图a)旋转90°，且部分视图c)是沿着部分视图a)的A-A线绘出的弹簧体；而且
图5是图4的弹簧体的端部的俯视图。
具体实施方式
如图1所示的电动牙刷本身以已知方式拥有外壳1，其构成牙刷的手柄并且容纳用于使得没有示出的牙刷附件移动的电动驱动机制。在外壳1中有电动马达2和由其驱动的传动机构3，该传动机构3包括端部延伸出外壳1的从动轴4，以旋转振荡地驱动可安装到外壳1的末端的刷头。为了这个目的，从动轴4在其末端具有扁平部分5并且在所述扁平部分的相对位置提供凹口，使得可以和刷头侧的驱动链联接。在外壳1的相对的后端提供电池固定器7，其接纳电池用于给电动马达2供电。
如图1所示，从动轴4和具有马达输出轴8的电动马达2相互平行但移位设置。在马达输出轴8和从动轴4之间，传动机构3包括多种接合和偏转部分，比如曲柄，联接和摇杆，以及以防止转动的方式就位在从动轴4上的曲柄件9，如上所述，其是为了以现有技术中已知的方式将马达输出轴8的转动运动转变为从动轴4的振荡转动运动。
将从动轴4以可转动然而轴固定的方式安装在外壳1中。它通过它的后端就位在接收轴向压力的轴承衬10上。从动轴4可以由固定位于轴柄上的曲柄件9拉出，通过该曲柄件，如果在轴上施加拉力，则轴在轴向上邻接或将要邻接牢固的形成在外壳上的轴肩11。
如图2所示，从动轴4包括直的伸长的轴柄12，其除了它的端部的扁平部分5和凹口6之外，形状是圆柱形的，具有圆形的截面。轴柄可以根据目的由钢或类似的高强度材料制造。
如图2和3所示，曲柄件9包括螺旋形线圈体13和固定的连接到线圈体13的功能臂14，并且功能臂为曲柄管脚的形式，其从轴柄12偏心地突出。如图2所示，曲柄臂或曲柄管脚基本平行于轴柄12的纵向轴而延伸。
线圈体13以及曲柄臂14整体的形成一件，形成由弹簧钢制造的弹簧体。线圈体13根据现有技术以圆柱弹簧的方式螺旋盘绕。在一端，弹簧钢在曲柄臂14中结束，该曲柄臂最初在线圈体13的周边上径向延伸，并且最终在线圈体的纵向方向上弯曲，使得曲柄臂14的自由末端平行于线圈体13的纵向轴延伸(参考图4(a)和(b))。在开始环绕曲柄件9的弹簧钢的相对末端，如图5所示，相似的轻微径向结束，如下所述的，为了安装在轴柄上的目的使得线圈体的扩展更容易。如图5所示，环绕曲柄件9的线材的末端在不同方向上延伸，在它们之间包括从顶部平面图上所见的锐角。
有益的，可以以非常低的成本使用现有的用于压缩和拉伸弹簧的弹簧盘绕机器制造具有线圈体13的曲柄件9。可以选择不同数量线圈的线圈体13并且使其适于传送扭矩。在所示的实施例中，提供四个完整的线圈，就是说，线圈体13的缠绕角度是大约8π。
首先将线圈体13盘绕在弹簧盘绕机器上，使其内部直径小于轴柄12的外部直径。通过没有详细示出的扩展工具的方式，轻微的扩展线圈体13，使得将轴柄12轴向插入线圈体13，直到占据图2所示的位置。应当注意保证曲柄件9达到相对于扁平部分5的所需旋转对准。有益的，扩展工具抓紧弹簧体的曲柄臂14。在插入轴柄12时，扩展工具同时检测或抓紧它的扁平部分5，使得曲柄件9的曲柄臂14总是在轴柄上和扁平部分5达成所需的对准。
之后通过松开或撤销扩展工具消除线圈体13的弹性扩展。线圈体13将自动复位，轴向收缩直径从而和轴柄12摩擦接合，以防止相对转动的方式就位在其上。
应该理解曲柄臂14的角度可以是不同的方向。除了在图中示出的，可以形成曲柄臂14的自由突出末端向后弯曲，意味着根据图4，可以向下弯曲，使得可以向后延伸通过线圈体13并且和线圈体相对，而且在径向上在外部。但是，在如图4所示的实施例中，曲柄臂14在远离线圈体13的方向上延伸，使得它在轴向上突出在线圈体的末端之上。这具有以下优点，当杠杆臂保持不变时，因为线圈体13没有在其间延伸，在轴柄和曲柄臂14之间径向保持了更多空隙。这使得传动机构3的摇杆在接合了曲柄臂14的凹进处周围的区域中有很多的空间。
不同直径的弹簧钢可以用于曲柄件9，并且材料厚度可以适于传送的力矩或轴柄的直径。给予牙刷从动轴典型的直径，盘绕线圈体13的弹簧钢的材料厚度在1和2mm之间，优选的在1和1.5mm之间。在所示的实施例中，提供大约具有1.2mm的圆形直径的弹簧线。
将如图2所示的从动轴和防止移动的安装在其上的曲柄件9一起插入电动牙刷的外壳1，使得将从动轴保持在为这个目的提供的轴承中。具有它的曲柄臂14的曲柄件9固定在插口中，或在可应用的地方，在驱动链之后紧挨着的摇杆的纵向槽中，因此在其间接合。之后通过曲柄件9将摇杆的前后运动转变为从动轴4的旋转振荡的驱动运动。
脱离前述的实施例，具有以防止转动的方式就位于轴上的线圈体的传力件也可以用作马达离心器或在直轴上的水平轴。但是，优选的，先前所述的传力件构成电动牙刷的从动轴的曲柄件9。