(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、モータの回転方向に応じてモータの回転を異なる２種の運動に選択的に変換する運動変換機構と、運動変換機構の出力で作動する歯ブラシ体とを備えた電動歯ブラシであって、運動変換機構を構成する第１の偏心カムと第２の偏心カムが装着される偏心軸を備えたフェースギヤの円周環状部に凹部を形成し、偏心軸の基部側に第２の偏心カムを挿着し、この第２の偏心カムの外方に位置するように偏心軸に第１の偏心カムを装着し、フェースギヤの上記凹部に第２の偏心カムの位置を固定するストッパー機能を持たせ、第１の偏心カムより突設された係合突起を第２の偏心カムに凹設された係合溝に係合し、上記係合突起の両側面に外側方に膨らむ突曲面部を形成して成ることを特徴とする電動歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯ブラシ体に異なる２種の運動、殊に軸方向の往復運動と軸回りの往復回動運動とを選択的に行わせることができる電動歯ブラシに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯ブラシによる歯磨きには、軸方向の往復直線運動を行わせるバス磨きと、歯ブラシの軸回りに往復回動させるローリング磨きとがあるのが知られており、前者は歯面に、後者は歯間部に有効である。従って、電動歯ブラシとしては、バス磨きとローリング磨きとの両方を行えるものが好ましく、このため特公昭５２−４３９８１号公報には、モータの駆動力を伝動機構を介してバス磨きのための軸方向の往復直線運動と、ローリング磨きのための軸回りの揺動往復運動との両者を選択的に歯ブラシ体に行わせることができる電動歯ブラシが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の伝動機構としては、２つの偏心面と１つの同心面とを有する偏心カムを備え、この偏心カムがその軸方向に移動する構造であるため、機構全体が大径となり、カムフォロアブロックが往復直線運動と揺動往復運動を行う際に、スペース面での制約を受けてしまい、細型歯ブラシの省スペース内での前記動作を行う際に揺動往復運動時に±１５°の揺動角が得られないという欠点があった。
【０００４】
また、偏心カムを２部品に分け、２偏心量を使い分けようとする際に通常の偏心カムの内径に突起を設け、フェースギヤと偏心カムの内径摺動面において、フェースギヤ側にストッパーを設けていたが、機構の小型化に伴い、ストッパー領域が十分に得られない方向となり、外的付加荷重、衝撃荷重等に対して信頼性が確保出来なくなった。
【０００５】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、省スペース内で動作切り換えを確実に行える機構を有した電動歯ブラシを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、モータと、モータの回転方向に応じてモータの回転を異なる２種の運動に選択的に変換する運動変換機構と、運動変換機構の出力で作動する歯ブラシ体とを備えた電動歯ブラシであって、運動変換機構を構成する第１の偏心カムと第２の偏心カムが装着される偏心軸を備えたフェースギヤの円周環状部に凹部を形成し、偏心軸の基部側に第２の偏心カムを挿着し、この第２の偏心カムの外方に位置するように偏心軸に第１の偏心カムを装着し、フェースギヤの上記凹部に第２の偏心カムの位置を固定するストッパー機能を持たせ、第１の偏心カムより突設された係合突起を第２の偏心カムに凹設された係合溝に係合し、上記係合突起の両側面に外側方に膨らむ突曲面部を形成して成ることを特徴とするものであり、モータの回転方向の正逆切り換えにより偏心カムの動作状態を規制して往復直線運動と揺動往復運動とを選択することができるものにおいて、偏心カムの動作状態を規制するためのストッパー部の有効接触面積を大きくすることができる。また係合凹溝への係合突起の係合にて第１の偏心カムと第２の偏心カムとが連結された状態となり第２の偏心カムと第１の偏心カムとが共動する場合において第１の偏心カムの係合突起と第２の偏心カムの係合溝との干渉を防止することができるものであり、抵抗なくスムーズな動作切り換えが行える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例について説明すると、図示例の電動歯ブラシは、細長い円筒状に形成されている本体１と、本体１の先端から突出する駆動軸２に着脱自在に連結される歯ブラシ体とからなるもので、本体１内にはモータ３、モータ３の回転運動を駆動軸２の軸回りの揺動往復運動と駆動軸２の軸方向の往復直線運動とに選択的に変換する運動変換機構４、蓄電池５、蓄電池５の充電のための電力を外部から受けるためのコイル７等が収められている。
【０００９】
上記運動変換機構４は、図７に示される偏心軸８と第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０と、第１の偏心カム９及び第２の偏心カム１０のいずれに対しても係合可能となり、且つ駆動軸２が連結一体化されたカムフォロア１１とから構成されたもので、モータ３の出力軸に設けられたピニオン１２と噛合するフェースギヤ１３を一体に備えている偏心軸８は、フェースギヤ軸１４によって回転自在に支持されている。また、偏心軸８は図７にも示されるように、フェースギヤ軸１４の軸芯に対する偏心量がｒ４ である第１偏心軸１５と、偏心量がｒ３ である第２偏心軸１６とから形成されている。なお、第１偏心軸１５と第２偏心軸１６とは同じ方向に向けて偏心しているものの、図示したものの場合、第１偏心軸１５の偏心量ｒ４ が第２偏心軸１６の偏心量ｒ３ よりも大きくされている。
【００１０】
上記偏心軸８を構成する第１偏心軸１５に対して回動自在に第２の偏心カム１０が取り付けられ、偏心軸８を構成する第２偏心軸１６に対して回動自在に第１の偏心カム９が取り付けられている。
フェースギヤ１３の円周環状部には突条１７にて囲まれて形成される凹部１８が形成されており、この凹部１８には後述する第２の偏心カム１０の後端面より突設された係合突片１９が係合されるようになっており、凹部１８の端部に係合突片１９が当たることで第２の偏心カム１０の回動が規制されるものであり、凹部１８にて偏心カム位置を固定するストッパー機能がフェースギヤ１３に付与されている。
【００１１】
図７に示されるように第１の偏心カム９はその軸孔と外周面とがｒ２  だけ偏心しており、第２の偏心カム１０はその軸孔と外周面とがｒ１  だけ偏心している。第２の偏心カム１０の先端面には係合溝２０が凹設されていると共に、後端面からは係合突片１９が突設されている。
第１の偏心カム９の後端面には係合突起２２が突設されており、別体に形成されたこれら第１の偏心カム９及び第２の偏心カム１０を偏心軸８に装着した時、上記係合突起２２と係合溝２０との係合によって、第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０とは一体に回転するものとなるとともに、第１の偏心カム９の偏心方向と第２の偏心カム１０の偏心方向とが１８０°逆となるようにされている。
【００１２】
カムフォロア１１は、前記駆動軸２に一体に形成されたものであって、図５（ｂ）に示されるように上記第１の偏心カム９及び第２の偏心カム１０を囲むこのカムフォロア１１は、上下の内周縁が第２の偏心カム１０に接する第１フォロア部２３と、左右両側内面が第１の偏心カム９に接する第２フォロア部２４とを備えている。なお、駆動軸２は本体１に対してその軸方向移動と、軸回りの回転とが自在となるように軸受２５で支持されている。
【００１３】
そして、モータ３によって偏心軸８が図９に矢印で示す方向に回転する時、前記係合突片１９と凹部１８との係合の関係で、つまり、ピニオン１２の回転がフェースギヤ１３に伝えられ、次にフェースギヤ１３が回転することにより第２の偏心カム１０の係合突片１９がフェースギヤ１３の凹部１８に沿って回動し、凹部１８の端部のストッパー部分で第２の偏心カム１０の動きは制約される。次に第１の偏心カム９に関しては第２の偏心カム１０の係合溝２０に係合突起２２が係合状態とされていることから第２の偏心カム１０の動きと連動して偏心スライドしながら位置決めされる。ここで、フェースギヤ軸１４の中心と第１の偏心カム９の中心とが同心上となり、第１の偏心カム９の偏心量は０となる。このとき、第２の偏心カム１０は第２の偏心カム１０の偏心量ｒ１  とフェースギヤ１３と摺動する部分の偏心量ｒ４  とにより、トータルｒ１  ＋ｒ４  の偏心量が得られ、したがって、カムフォロア１１は２×（ｒ１  ＋ｒ４  ）の変位量をフェースギヤ軸１４を基準として直線方向に運動を行い、駆動軸２は直線往復運動を取り出すことができる。ここで、第１の偏心カム９はフェースギヤ軸１４と同心軸上にあり、その偏心量は０であるために駆動軸２の軸回りの回転運動は拘束されている。
【００１４】
逆にモータ３によって偏心軸８が図９の矢印で示す方向と反対の方向に回転する時、つまり、回転運動を揺動往復運動に変換するには、モータ３を逆転させることにより実施できる。このモータ３の逆転により第２の偏心カム１０の係合突片１９は凹部１８にて制約され、それと同期して回転スライドする第１の偏心カム９は係合突起２２が第２の偏心カム１０の係合溝２０に係合されていることから位置決め制約される。この場合にもフェースギヤ軸１４の中心と第２の偏心カム１０の中心とが同心軸上となり、その偏心量は０となるため、カムフォロア１１を介しての駆動軸２の往復直線運動は拘束される。このとき、第１の偏心カム９の傾斜面２６がカムフォロア１１に当接する。カムフォロア１１と共に駆動軸２が図４のθ°角を成して回転方向に揺動往復運動を±θ（２θ）の領域において行うようになり、結果として駆動軸２は揺動往復運動を取り出すことができる。
【００１５】
従って、モータ３による偏心軸８の回転方向が図９の矢印に示す方向である時には、上述のように、第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０のうち、偏心軸８の回転中心に対して第２の偏心カム１０のみが偏心したものとなり、第１の偏心カム９は偏心していない状態となるために、カムフォロア１１はその第１フォロア部２３が第２の偏心カム１０の偏心回転運動のうちの上下方向成分を受けて駆動軸２をその軸方向に往復直線運動させる。この時、歯ブラシ体は駆動軸２の軸方向に連結されていることから、バス磨きを行うことができる。
【００１６】
モータ３を逆転させることによって偏心軸８の回転方向を図９の矢印に示す方向と反対方向とした時には、偏心軸８の回転中心に対して第１の偏心カム９のみが偏心したものとなり、第２の偏心カム１０は偏心していない状態となるために、第１の偏心カム９の傾斜面２６に接しているカムフォロア１１の第２フォロア部２４が第２の偏心カム１０の偏心回転運動を受けて、駆動軸２にその軸回りの揺動往復運動を行わせる。この時、歯ブラシ体も同じ動きを行うことから、ローリング磨きを行うことができる。
【００１７】
すなわち、モータ３の正逆の回転方向の切り換えによって、フェースギヤ１３、第１の偏心カム９、第２の偏心カム１０の３部品で異なる２つの偏心量を得、それと当接するカムフォロア１１に偏心量を伝動することにより、往復直線運動と揺動往復運動の２動作を行わせることができ、上記の２種の運動の切り換えを行うことができるわけである。なお、この種の運動変換機構４は前述のように既に公知であるが、ここで用いたものは、従来のものに比して、第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０とを別体とすることで、往復直線運動を得るための偏心量と、揺動往復運動を得るための偏心量とを異ならせることができるようにした点で相違している。往復直線運動におけるストロークは、前述の偏心量ｒ３  （＝ｒ１  ）で定まり，揺動往復運動における首振り角度（２θ）は、前述の偏心量ｒ４  （＝ｒ２  ）と傾斜面２６の軸方向角度と直径並びに駆動軸２の中心から第２フォロア部２４までの距離によって定まるわけであるが、偏心量ｒ３  ，ｒ４  を異ならせることによって、ストローク及び首振り角度を夫々適切な値とするにあたっての自由度が高くなっているものである。図９においてαで示す隙間は、モータ３の回転を偏心軸８から第２の偏心カム１０を介して第１の偏心カム９に伝達する部分である係合突起２２と係合溝２０との係合部分において、上記偏心量の違いによって生じた隙間である。
【００１８】
ところで、モータ３の回転方向によって偏心軸８の回転中心に対する第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０の偏心量を変えているわけであるが、第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０の偏心方向の変更によって、駆動軸２に軸往復運動と軸回りの揺動往復運動との合成運動を行わせることも可能であるとともに、モータ３の正逆の回転方向の切り換えにより、上記両運動成分の比率を異ならせることができるものである。本発明においては、このようなものも含むものとする。
【００１９】
図９から図１３には第１の偏心カム９の後端面より突設された係合突起２２と第２の偏心カム１０に凹設された係合溝２０との係合状態を示しており、フェースギヤ１３が０〜１８０°と順次回転する場合における第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０の噛合状態を示している。
ここで、図面においては係合突起２２と係合溝２０との係合状態を分かりやすくするために第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０は図示を省略して係合突起２２と係合溝２０とを図示している。また、本来はフェースギヤ１３が順次回動移動するものであるが、図面上では第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０が回動している状態で示している。また。図９において符号イは係合溝２０の回転中心を示し、符号ロは係合突起２２の回転中心を示している。
【００２０】
フェースギヤ１３が４５°回転した状態を図１０に示している。第１の偏心カム９が４５°の位置にある時、第２の偏心カム１０は５３°の位置にきており、図１１に示されるように第１の偏心カム９が９０°の位置にある場合には第２の偏心カム１０は１０１．４°となり、図１２に示されるように第１の偏心カム９が１３５°の位置にある場合には第２の偏心カム１０は１４２．５°となり、図１３に示されるように第１の偏心カム９が１８０°の位置にある場合には第１の偏心カム９及び第２の偏心カム１０は両方共１８０°回転する動作となる。
【００２１】
これは第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０との偏心量に違いがあることと、第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０の回転規準位置が異なることにより回転角に差異が生じてくるようになるためである。従って第１の偏心カム９と第２の偏心カム１０との結合部（係合突起２２と係合溝２０）は同様の角形状では回転時に干渉する恐れが生じる。そこで、本実施形態においては、図１４に示されるように第１の偏心カム９の係合突起２２の側面部に湾曲する突曲面部２７が形成されており、第２の偏心カム１０の係合溝２０に係合突起２２が係合された状態で第２の偏心カム１０と共に第１の偏心カム９が回転摺動する際に上記した突曲面部２７が係合溝２０の内面に対して抵抗なくスムーズにスライド移動するものであり、往復直線運動と揺動往復運動の切り換えがスムーズに行われるようになっている。
【００２２】
尚、モータの正逆回転の切り換えは本体１の外部に設けられた操作スイッチを操作することによって行われるようになっていたり、本体１内に内蔵された制御回路によって所定時間毎に自動的に駆動制御されるようになっているものである。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、運動変換機構を構成する第１の偏心カムと第２の偏心カムが軸支される偏心軸を備えたフェースギヤの円周環状部に凹部を形成し、この凹部に第２の偏心カムの位置を固定するストッパー機能を持たせたので、モータの回転方向の正逆切り換えにより偏心カムの動作状態を規制して往復直線運動と揺動往復運動とを選択することができるものにおいて、偏心カムの動作状態を規制するためのストッパー部の有効接触面積を大きくすることができるものであり、外的付加荷重、衝撃荷重等に対して破壊、ロックしない機構を省スペース内で構成することができる電動歯ブラシを提供することができるものであり、また偏心軸の基部側に第２の偏心カムを挿着し、この第２の偏心カムの外方に位置するように偏心軸に第１の偏心カムを挿着し、第１の偏心カムより突設された係合突起を第２の偏心カムに凹設された係合溝に係合し、上記係合突起の両側面に外側方に膨らむ突曲面部を形成してあるので、係合凹溝への係合突起の係合にて第１の偏心カムと第２の偏心カムとが連結された状態となり第２の偏心カムと第１の偏心カムとが共動する場合において第１の偏心カムの係合突起と第２の偏心カムの係合溝との干渉を防止することができるものであり、抵抗なくスムーズな動作切り換えが行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は内部構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一例を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は内部構成を示す断面図である。
【図３】運動変換機構の往復直線運動の状態を示す断面図である。
【図４】運動変換機構の揺動往復運動の状態を示す断面図である。
【図５】（ａ）は往復直線運動時におけるカムフォロアと第２の偏心カムとの係合状態を示す断面図、（ｂ）は他の方向から見た断面図である。
【図６】揺動往復運動時におけるカムフォロアと第１の偏心カムとの係合状態を示す断面図である。
【図７】フェースギヤと第１の偏心カムと第２の偏心カムを示す斜視図である。
【図８】フェースギヤの平面図である。
【図９】ストッパー機能の作用を説明する説明図である。
【図１０】ストッパー機能の作用を説明する説明図である。
【図１１】ストッパー機能の作用を説明する説明図である。
【図１２】ストッパー機能の作用を説明する説明図である。
【図１３】ストッパー機能の作用を説明する説明図である。
【図１４】第１の偏心カムを示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図である。
【符号の説明】
３  モータ
４  運動変換機構
８  偏心軸
９  第１の偏心カム
１０  第２の偏心カム
１３  フェースギヤ
１８  凹部
２０  係合溝
２２  係合突起
２７  突曲面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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