專利名稱：用于確定電動(dòng)牙刷的使用模式的方法和電動(dòng)牙刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定電動(dòng)牙刷使用模式的方法，其中所述電動(dòng)牙刷包括用于連接到刷子部件的傳動(dòng)軸、電動(dòng)馬達(dá)、和用于提供所述傳動(dòng)軸的第一運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明還涉及一種包括用于連接到刷子部件的傳動(dòng)軸、電動(dòng)馬達(dá)、用于提供所述傳動(dòng)軸的第一運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器的電動(dòng)牙刷。
背景技術(shù)：
DE 196 277 52A1公開了一種包括柄部和刷子部件的電動(dòng)牙刷。電動(dòng)馬達(dá)位于柄部中。傳動(dòng)軸從柄部伸出并可連接到電動(dòng)馬達(dá)。刷子部件可連結(jié)到柄部。刷子部件還包括用于刷毛的載體，其可機(jī)械地連接到傳動(dòng)軸。當(dāng)在運(yùn)行時(shí)，用于刷毛的載體執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及平移或搖擺運(yùn)動(dòng)，其中搖擺運(yùn)動(dòng)的頻率大于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的頻率。為了避免在刷毛和使用者的牙齒間的接觸壓力超過某個(gè)預(yù)定值時(shí)發(fā)生損壞，DE 196 27 752A1還描述了當(dāng)接觸壓力超過某個(gè)預(yù)定值時(shí)中斷用于刷毛的載體的搖擺運(yùn)動(dòng)。當(dāng)通過脫離提供傳動(dòng)軸搖擺運(yùn)動(dòng)的偏心件機(jī)械地實(shí)現(xiàn)了如DE 196 27 752所述的搖擺運(yùn)動(dòng)中斷時(shí)，通過機(jī)械地激活電開關(guān)獲得了給使用者發(fā)送接觸壓力超過臨界值的聲學(xué)或光學(xué)信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法和一種牙刷，其允許簡化確定電動(dòng)牙刷的使用模式。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法和一種牙刷，其允許簡化識(shí)別接觸壓力超過
某一預(yù)定值。本發(fā)明的又一目的是提供一種方法和一種具有減少數(shù)目的部件的電動(dòng)牙刷，以及具體地講節(jié)省用于指示接觸力過大的電開關(guān)。這些目的中的至少一個(gè)通過用于確定電動(dòng)牙刷使用模式的方法而解決，其中所述電動(dòng)牙刷包括用于連接到刷子部件的傳動(dòng)軸、電動(dòng)馬達(dá)、和用于提供傳動(dòng)軸的第一運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，其中所述方法包括以下步驟測(cè)量電動(dòng)馬達(dá)的特性參數(shù)；檢測(cè)所述特性參數(shù)的特異性變化；和評(píng)估所述特異性變化。電動(dòng)馬達(dá)的特性參數(shù)很好地表現(xiàn)牙刷的使用模式。例如，施加在牙齒上的接觸壓力對(duì)刷子的旋轉(zhuǎn)速度起作用。特性參數(shù)上的變化指示刷子的特定狀態(tài)，并因此允許確定電動(dòng)牙刷的使用模式。根據(jù)本發(fā)明，使用模式因此通過檢測(cè)特性參數(shù)由于牙刷的特定狀態(tài)而產(chǎn)生的特異性變化而不是通過比較特性參數(shù)的絕對(duì)值與閾值來確定。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述驅(qū)動(dòng)器被布置成提供傳動(dòng)軸的第一運(yùn)動(dòng)和第二運(yùn)動(dòng)，其中所述驅(qū)動(dòng)器被布置成使得在超過預(yù)定接觸壓力時(shí)第二運(yùn)動(dòng)被中斷。在一個(gè)特定的另一個(gè)實(shí)施方案中，第一運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且第二運(yùn)動(dòng)是搖擺運(yùn)動(dòng)。在用于實(shí)施所述方法的電動(dòng)牙刷的一個(gè)實(shí)施方案中，傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和搖擺運(yùn)動(dòng)用單個(gè)電動(dòng)馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)器來提供，驅(qū)動(dòng)器將電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分解成傳動(dòng)軸的優(yōu)選的擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和搖擺運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本專利申請(qǐng)意義上的搖擺運(yùn)動(dòng)是傳動(dòng)軸基本上在垂直于傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)軸線的方向上的平移運(yùn)動(dòng)或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，傳動(dòng)軸被布置成使得它可機(jī)械地連接到刷子部件，刷子部件包括其中多個(gè)刷毛連結(jié)到其上的刷毛的載體。在運(yùn)行期間，電動(dòng)馬達(dá)通過驅(qū)動(dòng)器提供連結(jié)到傳動(dòng)軸上的刷毛載體的旋轉(zhuǎn)的、優(yōu)選震蕩旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且此外提供平行于刷毛載體的旋轉(zhuǎn)軸線的刷毛載體的搖擺運(yùn)動(dòng)，使得刷毛就它們的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行清理運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，傳動(dòng)軸被安裝成使得它可圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行樞轉(zhuǎn)。傳動(dòng)軸的搖擺運(yùn)動(dòng)接著通過連接到電動(dòng)馬達(dá)并與所述傳動(dòng)軸或連結(jié)到所述傳動(dòng)軸的一個(gè)元件接合的偏心件來提供。在一個(gè)實(shí)施方案中，偏心件或者與偏心件相連的元件朝向傳動(dòng)軸或者與所述傳動(dòng)軸相連的元件被彈簧偏置。每當(dāng)扭矩在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的方向上作用于傳動(dòng)軸并且其超過由偏動(dòng)簧片所提供的扭矩時(shí)，在偏心件和傳動(dòng)軸或者連接到傳動(dòng)軸的元件之間的形狀配合或壓力配合被中斷，并且因此傳動(dòng)軸的搖擺運(yùn)動(dòng)被停止。在該實(shí)施方案中，偏動(dòng)簧片的力預(yù)先確定刷毛和使用者的牙齒之間的臨界接觸壓力。當(dāng)該臨界接觸力被超過時(shí)，傳動(dòng)軸的搖擺運(yùn)動(dòng)或平移運(yùn)動(dòng)被中斷。為了在臨界接觸壓力被超過時(shí)允許給牙刷的使用者發(fā)信號(hào)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的方法測(cè)量電動(dòng)馬達(dá)的特性參數(shù)、檢測(cè)所述特性參數(shù)上的特異性變化、以及評(píng)估所述特異性變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，這種特性參數(shù)上的特異性變化的檢測(cè)和評(píng)估使電開關(guān)給使用者發(fā)出多余信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所測(cè)量的特性參數(shù)是由電動(dòng)馬達(dá)感生的電壓或該電壓的導(dǎo)數(shù)。感生電壓可或是直接進(jìn)行測(cè)量或是當(dāng)已知公式的其它參數(shù)時(shí)可從電動(dòng)馬達(dá)公式推導(dǎo)
出ο在其中電動(dòng)馬達(dá)由脈沖寬度調(diào)制器(PWM)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)的一個(gè)實(shí)施方案中，由電動(dòng)馬達(dá)感生的電壓或者該電壓的導(dǎo)數(shù)可在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電脈沖間進(jìn)行測(cè)量。在一個(gè)可供旋轉(zhuǎn)的實(shí)施方案中，特性參數(shù)是電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率或者通過現(xiàn)有技術(shù)熟知的方法例如磁致伸縮轉(zhuǎn)速傳感器所測(cè)量的導(dǎo)數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的方法可用于其中電動(dòng)馬達(dá)被恒定驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)使得電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率取決于施加到馬達(dá)上的載荷的應(yīng)用場(chǎng)合。作為另外一種選擇，它同樣可用于其中保持電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率不變不考慮例如由PID元件(比例-積分-微分元件)施加到馬達(dá)上的載荷的應(yīng)用場(chǎng)合。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)的脈沖寬度調(diào)制器信號(hào)同時(shí)保持電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率不變，所測(cè)得的馬達(dá)的特性參數(shù)可為脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空因數(shù)或者該
4占空因數(shù)的導(dǎo)數(shù)。脈沖寬度調(diào)制器信號(hào)的占空因數(shù)從本專利申請(qǐng)的意義上是其中接收信號(hào)的時(shí)間除以信號(hào)的周期。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率被保持不變時(shí)，占空因數(shù)為施加到馬達(dá)上的載荷提供清楚的指示。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所確定的特性參數(shù)是電動(dòng)馬達(dá)的換向頻率或表現(xiàn)其轉(zhuǎn)動(dòng)頻率特性的該轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的導(dǎo)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，假定電動(dòng)馬達(dá)的特性參數(shù)很好地表現(xiàn)其載荷并且因此是施加到刷子并且繼而通過驅(qū)動(dòng)器施加到馬達(dá)上的接觸壓力的量度。例如，當(dāng)預(yù)定的接觸壓力被超過時(shí)傳動(dòng)軸的平移運(yùn)動(dòng)中斷導(dǎo)致清楚地辨識(shí)平移運(yùn)動(dòng)的中斷并且因此遇到預(yù)定的臨界接觸壓力的特性參數(shù)上的特異性變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，檢測(cè)特性參數(shù)的特異性變化包括以下步驟記錄特性參數(shù)隨時(shí)間的變化；和比較所記錄的特性參數(shù)與預(yù)定的特性參數(shù)進(jìn)展。這樣的比較例如可通過將所測(cè)量的和所記錄的特性參數(shù)與存儲(chǔ)在查找表中的數(shù)值相比較或者比較呈描述其隨時(shí)間或接觸壓力進(jìn)展的公式形式的特性參數(shù)的所存儲(chǔ)數(shù)列來執(zhí)行。記錄特性參數(shù)例如可通過將測(cè)量值對(duì)時(shí)間存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中來執(zhí)行。作為另外一種選擇或除此之外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的方法可包括以下步驟確定特性參數(shù)的斜率和檢測(cè)隨后發(fā)生的具有異號(hào)的斜率。在另一個(gè)實(shí)施方案中，上述參數(shù)之一的導(dǎo)數(shù)即斜率可被直接測(cè)量為電動(dòng)馬達(dá)的特性參數(shù)。特性參數(shù)上的變化接著可例如如上所述通過記錄參數(shù)對(duì)時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)。作為另外一種選擇，可省略記錄參數(shù)并檢測(cè)在兩次測(cè)量之間無論何時(shí)發(fā)生的導(dǎo)數(shù)表示上出現(xiàn)的變化。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)接觸壓力由牙刷的使用者通過將刷毛越來越重地壓到牙齒上而增大時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率降低。轉(zhuǎn)動(dòng)頻率隨時(shí)間降低直到由電動(dòng)馬達(dá)通過驅(qū)動(dòng)器所提供的搖擺運(yùn)動(dòng)被中斷為止，導(dǎo)致在電動(dòng)馬達(dá)上的總體載荷減小，并因此導(dǎo)致電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的增加。因此，就在中斷平移運(yùn)動(dòng)之后，可觀察到轉(zhuǎn)動(dòng)頻率隨時(shí)間的增加。因?yàn)樵谥袛鄵u擺運(yùn)動(dòng)之前和之后旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)斜率是退耦搖擺運(yùn)動(dòng)的特征，所確定的斜率辨識(shí)超過臨界接觸壓力并允許相應(yīng)地給使用者發(fā)信號(hào)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，特性參數(shù)的特異性變化被評(píng)估以確定牙刷使用的品質(zhì)因數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，該品質(zhì)因數(shù)可通過評(píng)估或者計(jì)算其中特異性變化例如超過臨界接觸壓力發(fā)生的次數(shù)來確定。該數(shù)目接著形成品質(zhì)因數(shù)。該數(shù)越低，刷子被用得就越好。在另一個(gè)實(shí)施方案中，品質(zhì)因數(shù)用信號(hào)發(fā)送給使用者。在一個(gè)實(shí)施方案中，這可通過在每次使用周期結(jié)束時(shí)例如在完成牙齒刷洗時(shí)顯示其中臨界接觸壓力已經(jīng)被超過的次數(shù)給使用者而實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)可供選擇的實(shí)施方案中，發(fā)送品質(zhì)因數(shù)信號(hào)給使用者通過呈發(fā)光二極管 (LED)形式的表現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)，其中例如每個(gè)二極管代表某個(gè)閾值。在一個(gè)實(shí)例中，綠色LED表示臨界接觸壓力從未被超過，橙色LED表示臨界接觸壓力被超過三次或更少，并且紅色LED 表示臨界接觸壓力被超過三次以上。以上目標(biāo)中的至少一個(gè)也通過包括用于連接到刷子的傳動(dòng)軸、電動(dòng)馬達(dá)、用于提供傳動(dòng)軸的第一運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器、布置成用于測(cè)量電動(dòng)馬達(dá)的特性參數(shù)的測(cè)量裝置、和布置成用于檢測(cè)特性參數(shù)的特異性變化和用于評(píng)估所述特異性變化的處理器的電動(dòng)牙刷而解決。在一個(gè)實(shí)施方案中，測(cè)量裝置、記錄器和處理器被包含在微控制器中。在可至少部分地用軟件控制處理器實(shí)現(xiàn)以上實(shí)施方案的情況下，很顯然提供此類控制的計(jì)算機(jī)程序和在其上存儲(chǔ)這樣一種計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)介質(zhì)被認(rèn)為是本發(fā)明的不同方面。


從下面的實(shí)施方案的說明書和附圖中，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和應(yīng)用將顯而易見。圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)牙刷的示意性剖面圖。圖2顯示沿著線A-A截取的圖1中牙刷的剖面圖。圖3顯示在接觸壓力范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的示意圖。圖4顯示在接觸壓力范圍內(nèi)用于電動(dòng)牙刷的脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空因數(shù)的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1所述的電動(dòng)牙刷1被提供用于清潔使用者的牙齒，具體地講用于從牙齒表面去除牙斑。所述電動(dòng)牙刷包括具有細(xì)長的近似圓柱體形式的柄部2。刷子部件3可連結(jié)到柄部2。同時(shí)柄部2的直徑被選擇使得電動(dòng)牙刷1的使用者可在柄部2安全地握住它。刷子部件3的直徑小于柄部2的直徑以便能夠?qū)⑺⒆硬考?插入到使用者的口中。在刷子部件3的自由端，眾多的刷毛4延伸，它們可用來清潔使用者的牙齒。柄部2包括其中設(shè)置了底座6的外殼5。底座6具有細(xì)長的基本圓柱體形式并在外殼5并因此柄部2的幾乎整個(gè)長度上延伸。底座6承載電動(dòng)馬達(dá)8、蓄電池9、以及其他電子元件例如充電線圈10和控制器 46。底座6此外包括可圍繞樞轉(zhuǎn)軸線12樞轉(zhuǎn)的擺動(dòng)曲柄11。曲柄11以及樞轉(zhuǎn)軸線12位于柄部2朝向刷子部件3的那部分中。曲柄11部分地在柄部2上延伸。曲柄11的其他部件是管13、懸臂14和兩個(gè)承載元件15、16。曲柄11的管13延伸穿過柄部2的開口 17，其中在管13和柄部2的外殼5之間設(shè)置了由橡膠制成的環(huán)形膜 18以便提供管13通過柄部2中的開口的彈性饋通。刷子部件3可連結(jié)到管13在外殼5之上延伸的那部分。連結(jié)到曲柄11的刷子部件3朝向刷毛4延伸曲柄11。在曲柄11的管13中，設(shè)置了傳動(dòng)軸20，在其遠(yuǎn)離柄部的末端，其可連結(jié)到機(jī)械地連接到刷毛4的另一個(gè)軸23。在管13中以及在承載元件15上可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線21轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝傳動(dòng)軸20。曲柄11的樞轉(zhuǎn)軸線12和傳動(dòng)軸20的軸線21被布置近似轉(zhuǎn)動(dòng)彼此正交。刷子部件3包括其中可樞轉(zhuǎn)地安裝刷子轉(zhuǎn)軸23的承載管22。當(dāng)刷子部件3被夾牢在外殼2上時(shí)，刷子轉(zhuǎn)軸23是與傳動(dòng)軸21同心的，并且傳動(dòng)軸21在凹槽M中接合刷子轉(zhuǎn)軸23，從而提供型面配合的傳動(dòng)裝置。
外殼25位于刷子部件3的自由端。包括眾多刷毛4的刷毛載體沈位于外殼25 中。刷毛載體26被可樞轉(zhuǎn)地安裝在軸27上。軸27近似平行于刷毛4并垂直于刷子軸線 23并且垂直于傳動(dòng)軸21。具有兩個(gè)傘齒輪段使得圍繞軸線21的刷子轉(zhuǎn)軸23的交替旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可被轉(zhuǎn)換成圍繞軸27的刷毛載體沈的交替旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。將四桿鏈30在柄部2中設(shè)置在曲柄11和電動(dòng)馬達(dá)8之間。為了形成四桿鏈30， 電動(dòng)馬達(dá)8包括近似平行于傳動(dòng)軸20的軸線21并在電動(dòng)馬達(dá)8之上延伸的馬達(dá)轉(zhuǎn)軸31。 安裝到馬達(dá)轉(zhuǎn)軸31上的齒輪32嚙合正齒輪33。正齒輪33被可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在軸線34上的銷軸35上。銷軸35被安裝在連結(jié)到電動(dòng)馬達(dá)8的承載元件36中。正齒輪33還包括以距軸線34某一距離被安裝到正齒輪33的偏心曲柄。轉(zhuǎn)軸37 還通過連接元件38和在曲柄11的承載元件16中的銷軸39可轉(zhuǎn)動(dòng)地進(jìn)行安裝。銷軸39 與由銷軸35所形成的軸線34是同心的。在轉(zhuǎn)軸37上，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝了連接桿40。如圖2所示，連接桿40通過銷軸41可樞轉(zhuǎn)地安裝到傳動(dòng)軸42。傳動(dòng)軸42在管13和承載元件15之間被耐扭安裝到曲柄11的轉(zhuǎn)軸20。在電動(dòng)馬達(dá)8的馬達(dá)轉(zhuǎn)軸31上，設(shè)置了滾珠軸承43。滾珠軸承43包括偏心內(nèi)環(huán) 44和同心外環(huán)45。利用偏心內(nèi)環(huán)44將滾珠軸承43裝配在馬達(dá)轉(zhuǎn)軸31上。偏心內(nèi)環(huán)44 因此作為偏心件運(yùn)行。同心外環(huán)45緊靠曲柄11的懸臂14。曲柄11的懸臂14被彈簧偏置抵靠滾珠軸承43的外環(huán)45。因此，當(dāng)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)8在單一方向上提供馬達(dá)轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其接著被轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)軸20的交替旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且同時(shí)轉(zhuǎn)換成圍繞樞轉(zhuǎn)軸線12的傳動(dòng)軸20的搖擺運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)牙刷受電子控制器46控制，電子控制器包括用于給馬達(dá)8提供電驅(qū)動(dòng)信號(hào)的必需元件。此外，控制器46提供對(duì)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的方法所必要的元件。 此外，控制器46控制給使用者發(fā)信號(hào)。當(dāng)由作用在刷毛4的載體沈上的力引起的扭矩超過由偏置力朝向滾珠軸承43的外環(huán)45壓迫懸臂14引起的扭矩時(shí)，由滾珠軸承43所形成的偏心件和懸臂14之間的接合被中斷，使得傳動(dòng)軸20圍繞樞轉(zhuǎn)軸線12的搖擺運(yùn)動(dòng)繼而也被中斷。傳動(dòng)軸20搖擺運(yùn)動(dòng)的這種中斷現(xiàn)在被用于給牙刷1的使用者發(fā)信號(hào)，即通過測(cè)量和分析電動(dòng)馬達(dá)的特性參數(shù)隨時(shí)間的變化遇到了刷毛與使用者牙齒的臨界接觸力，其中所述分析包括以下步驟檢測(cè)特性參數(shù)的特異性變化和評(píng)估那些變化。在第一實(shí)施方案中，電動(dòng)馬達(dá)8由恒定的脈沖寬度調(diào)制器信號(hào)和反電動(dòng)勢(shì)驅(qū)動(dòng)， 即，在其中脈沖寬度調(diào)制信號(hào)低的隨后的時(shí)間點(diǎn)期間，測(cè)量由電動(dòng)馬達(dá)8所感生的電壓作為特性參數(shù)。作為電動(dòng)馬達(dá)特性參數(shù)的感生電壓是電動(dòng)馬達(dá)8的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的良好量度。在圖3中，感生電壓Uind被標(biāo)繪在施加到刷毛載體沈的接觸壓力F。范圍內(nèi)。假設(shè)接觸壓力隨著時(shí)間線性地增大，所述坐標(biāo)軸也可表示時(shí)間。不考慮任何效果，當(dāng)接通電動(dòng)牙刷時(shí)，假設(shè)用適度的力使刷毛最初開始與使用者的牙齒接合，導(dǎo)致感生電壓Uind的水平為 100。假設(shè)接著增大接觸壓力F。，在圖3中所繪制的圖形的段110中感生電壓Uind降低，提供具有負(fù)斜率的圖形。當(dāng)由接觸壓力F。引起的扭矩超過由彈簧的偏置力朝向滾珠軸承43 的外環(huán)45推動(dòng)懸臂14引起的扭矩時(shí)，偏心件和懸臂14間的接合被中斷。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，傳動(dòng)軸的搖擺運(yùn)動(dòng)停止，導(dǎo)致其中電動(dòng)馬達(dá)的扭矩被完全轉(zhuǎn)移到刷子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情形。這繼而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)頻率增加并導(dǎo)致由圖3中120所表示的感生電壓Uind增大。如果刷毛和使用者的牙齒間的接觸壓力在某個(gè)階段被進(jìn)一步增大，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率并因此由電動(dòng)馬達(dá)8感生的電壓再次下降，如果接觸壓力被進(jìn)一步增大。這種所感生的電壓上的進(jìn)一步下降通過圖3中的130來表示。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施方案，感生電壓Uind隨時(shí)間變化被記錄下來并且從對(duì)應(yīng)于圖 3中曲線圖的記錄曲線中，明白無誤地識(shí)別傳動(dòng)軸20的搖擺運(yùn)動(dòng)中斷的特性行為即斜率上的特異性變化被檢測(cè)。在所示的實(shí)例中，曲線圖的標(biāo)識(shí)部分是具有負(fù)斜率繼之以正斜率的隨后的段110和120。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可采取記錄特性參數(shù)即Uind的曲線的曲率變化來辨識(shí)傳動(dòng)軸的搖擺運(yùn)動(dòng)中斷。為了能夠清楚地辨識(shí)表征搖擺運(yùn)動(dòng)中斷并因此表征接觸壓力在預(yù)定臨界壓力范圍內(nèi)增大的圖形位元，圖1中所示牙刷的電子控制器46包括存儲(chǔ)器47，辨識(shí)搖擺運(yùn)動(dòng)中斷的圖形的特征位元被存儲(chǔ)在其中并且在運(yùn)行牙刷期間將所記錄的特性參數(shù)隨時(shí)間的變化與存儲(chǔ)值相比較。在一個(gè)可供選擇的實(shí)施方案中，保持牙刷1的電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率恒定并測(cè)量和記錄為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)8所提供的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空因數(shù)隨時(shí)間的變化作為電動(dòng)馬達(dá)的特性參數(shù)。所確定的占空因數(shù)被定義為在其范圍內(nèi)信號(hào)是高的時(shí)間除以擺動(dòng)信號(hào)周期的比率。在該實(shí)施方案中，電動(dòng)牙刷包括用于控制電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的PID元件。當(dāng)刷毛 4和使用者的牙齒間的接觸壓力被增大時(shí)，這導(dǎo)致電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率上的減小。為了補(bǔ)償這種減小，增大了脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空因數(shù)。這清楚地描繪于圖4中，其中占空因數(shù)D 被標(biāo)繪在施加到刷毛的接觸壓力F。范圍內(nèi)。如以前一樣，假設(shè)接觸壓力隨著時(shí)間線性地增大，X軸也可被定義成時(shí)間。在最初在點(diǎn)200處使刷毛與牙齒接合之后，占空因數(shù)D在增大的接觸壓力內(nèi)的段中被增大。當(dāng)達(dá)到由懸臂14朝向偏心件43的機(jī)械偏置而限定的臨界接觸壓力時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率將開始增大，但被如圖4中曲線圖的段220所示的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空因數(shù)所補(bǔ)償。 如果接觸壓力在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)被進(jìn)一步增大，則這導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)頻率開始下降，其接著被由圖4 中230所表現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空因數(shù)所補(bǔ)償。如前所述，對(duì)于作為特性參數(shù)的感生電壓Uind，傳動(dòng)軸20的搖擺運(yùn)動(dòng)中斷再次通過在其中搖擺運(yùn)動(dòng)中斷的時(shí)間點(diǎn)附近所記錄的占空因數(shù)的特性進(jìn)展來辨別。本文所公開的量綱和值不旨在被理解為嚴(yán)格地限于所述的精確值。相反，除非另外指明，每個(gè)這樣的量綱均是指所引用數(shù)值和圍繞那個(gè)數(shù)值的功能上等同的范圍。例如，公開為40mm的量綱旨在表示約40mm。參考標(biāo)號(hào)1 牙刷2 柄部3刷子部件4 刷毛5 外殼6 底座
8
8馬達(dá)
9蓄電池
10線圈
11曲柄
12軸線
13管
14懸臂
15承載元件
16承載元件
17開口
18膜
20傳動(dòng)軸
21旋轉(zhuǎn)軸線
22管
23刷子轉(zhuǎn)軸
24凹槽
25外殼
26刷毛載體
27軸線
30四桿鏈
31電動(dòng)轉(zhuǎn)軸
32齒輪
33正齒輪
34軸線
35銷軸
36承載元件
37轉(zhuǎn)軸
38連接元件
39銷軸
40連接桿
41銷軸
42傳動(dòng)軸
43滾珠軸承，偏心件
44偏心內(nèi)環(huán)
45同心內(nèi)環(huán)
46控制器
47存儲(chǔ)器
100初始感生電壓
110感生電壓的降低側(cè)
120感生電壓的增加側(cè)130感生電壓的降低側(cè)200初始占空因數(shù)210占空因數(shù)的增大側(cè)220占空因數(shù)減小側(cè)230占空因數(shù)增大側(cè)
權(quán)利要求
1.一種用于確定電動(dòng)牙刷(1)的使用模式的方法，其中所述電動(dòng)牙刷(1)包括用于連接到刷子部件(3)的傳動(dòng)軸00)；電動(dòng)馬達(dá)(8)；和用于提供所述傳動(dòng)軸OO)的第一運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，其中所述方法包括以下步驟測(cè)量所述電動(dòng)馬達(dá)⑶的特性參數(shù)； 檢測(cè)所述特性參數(shù)的特異性變化；以及評(píng)估所述特異性變化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述驅(qū)動(dòng)器被布置成提供所述傳動(dòng)軸OO)的第一運(yùn)動(dòng)和第二運(yùn)動(dòng)，其中所述驅(qū)動(dòng)器被布置成使得在超過了所述牙刷的預(yù)定接觸壓力時(shí)所述第二運(yùn)動(dòng)被中斷。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且所述第二運(yùn)動(dòng)是搖擺運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，所述特性參數(shù)是由所述電動(dòng)馬達(dá)(8)引起的電壓或該電壓的導(dǎo)數(shù)。
5.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，所述特性參數(shù)是所述電動(dòng)馬達(dá)(8)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率或該轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的導(dǎo)數(shù)。
6.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，所述特性參數(shù)是為驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)馬達(dá) (8)所提供的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空因數(shù)或該占空因數(shù)的導(dǎo)數(shù)。
7.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，所述特性參數(shù)是所述電動(dòng)馬達(dá)(8)的換向頻率或該換向頻率的導(dǎo)數(shù)。
8.如權(quán)利要求1至7所述的方法，其特征在于還包括以下步驟 記錄所述特性參數(shù)；和將所述記錄的特性參數(shù)與所述特性參數(shù)的預(yù)定進(jìn)展進(jìn)行比較。
9.如權(quán)利要求1至8所述的方法，其特征在于包括以下步驟 確定所述特性參數(shù)的斜率；以及檢測(cè)隨后發(fā)生的具有異號(hào)的斜率。
10.如權(quán)利要求1至9所述的方法，其特征在于，評(píng)估所述特異性變化的步驟包括在檢測(cè)到所述特性參數(shù)的特異性變化時(shí)給使用者發(fā)信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1至10所述的方法，其特征在于，評(píng)估所述特異性變化的步驟包括推導(dǎo)所述牙刷(1)的使用品質(zhì)因數(shù)。
12.一種用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至11中的一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)程序。
13.一種包含如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
14.一種其上加載了如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)程序的微控制器。
15.一種電動(dòng)牙刷(1)，所述電動(dòng)牙刷包括 用于連接到刷子部件(3)的傳動(dòng)軸OO)； 電動(dòng)馬達(dá)(8)；用于提供所述傳動(dòng)軸OO)的第一運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器；被布置成用于測(cè)量所述電動(dòng)馬達(dá)(8)的特性參數(shù)的測(cè)量裝置；和被布置成用于檢測(cè)所述特性參數(shù)的特異性變化和用于評(píng)估所述特異性變化的處理器。
全文摘要
本發(fā)明是給使用者發(fā)送電動(dòng)牙刷的錯(cuò)誤使用模式信號(hào)的方法，其中所述電動(dòng)牙刷包括用于連接到刷子部件的傳動(dòng)軸；電動(dòng)馬達(dá)；和用于提供所述傳動(dòng)軸的第一運(yùn)動(dòng)和第二運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，其中所述驅(qū)動(dòng)器被布置成使得在超過預(yù)定接觸壓力時(shí)所述第二運(yùn)動(dòng)被中斷。這種狀態(tài)通過激活連接到警示燈的電開關(guān)發(fā)信號(hào)給使用者。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供允許簡化地確定電動(dòng)牙刷使用模式的一種方法和一種牙刷。這可通過修正以上方法使得包括以下步驟來實(shí)現(xiàn)測(cè)量所述電動(dòng)馬達(dá)的特性參數(shù)；檢測(cè)所述特性參數(shù)的特異性變化；和評(píng)估所述特異性變化。
文檔編號(hào)A61C17/22GK102355869SQ201080012465
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者利奧·法蘭達(dá), 弗蘭克·斯特凡·斯科普, 托爾斯滕·克萊姆, 馬西亞斯·席巴恩 申請(qǐng)人:博朗有限公司