(57)【要約】   回転スプリングは、輪状の基部部材及びこのスプリングを電動歯ブラシなどの器具の本体に固定接続するための部材を有する。この器具はモータの駆動シャフトなどの駆動部材を有する。回転スプリングはさらに中央開口部を有する円盤形状の上部部材を有する。この中央開口部は駆動シャフトを貫通させてこれと嵌合し、円盤部材が駆動シャフトの回転動作に伴って回転するようにする。また、上部円盤部材と底部輪状部材との間には3本の脚部材が設けられる。回転スプリングはその材料及び構成により時計回りと逆時計回りとの回転について対称的なバネレートを有する。
2005513378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
器具本体に取り付けられる第1部材、
前記第1部材から間隔をおいて配置され、駆動部材を受け入れるように形成される第2部材で、前記駆動部材が所定の動作範囲内を動く際、前記動作に応じて回転するような第2部材、及び
前記第1部材と前記第2部材とを接続する2以上の脚部材を有する回転動作用のスプリングにおいて、
前記駆動部材が前記第2部材及び前記脚部材を回転駆動して前記動作範囲の終点に到達した際、前記スプリングに貯蓄されたエネルギーにより前記スプリングは元の位置のほうに戻されることを特徴とする回転動作用のスプリング。
【請求項２】
前記第1部材は前記駆動部材を実質的に包囲する底部輪状部材であって、前記第2部材は中央開口部を有する上部円盤部材であって、前記中央開口部は前記駆動部材を貫通させた状態で前記駆動部材と固く嵌合して前記駆動部材が動くのに伴い前記第2部材も動くようにすることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項３】
前記第1部材は前記駆動部材を実質的に包囲する上部輪状部材であって、前記第2部材は中央開口部を有する底部円盤部材であって、前記中央開口部は前記駆動部材を貫通させた状態で前記駆動部材と固く嵌合して前記駆動部材が動くのに伴い前記第2部材も動くようにすることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項４】
前記第1部材と前記第2部材とは実質的に平行であり、前記スプリングが回転する間も実質的に平行のままであることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項５】
前記第1部材と前記第2部材とは非平行であり、前記第2部材は前記駆動部材の動作に応じて回転動作及び平行移動することを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項６】
前記脚部材として等間隔に配置された3つの脚部材を有することを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項７】
前記駆動部材の動作は回転動作であることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項８】
前記脚部材は、直線的で管状形をしていることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項９】
前記脚部材は、弓形をしていることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１０】
前記脚部材は前記第1部材と前記第2部材との間で二股に分かれることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１１】
前記脚部材の寸法は、前記脚部材の長さに沿って所定の様式に応じて変化することを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１２】
前記第2部材の直径は、前記第1部材の直径よりも小さいことを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１３】
前記脚部材及び前記第1部材の断面は円形であることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１４】
前記脚部材及び前記第1部材の断面は楕円形であることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１５】
前記脚部材はスロットによって前記第1部材に接続され、前記脚部材は前記スロットの終端までの短距離を移動し、前記終端に達した時点でねじれ出すことを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１６】
前記第1部材から延びる接続部材、及び前記第1部材を前記器具本体に固定接続する前記接続部材の付属部を有することを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１７】
前記スプリングは管状形であることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１８】
前記スプリングは円錐形であることを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項１９】
前記スプリングは、前記スプリングを介して延びる液体パスを有する電動歯ブラシのヘッド部の一部を形成することを特徴とする請求項1記載のスプリング。
【請求項２０】
前記スプリングは、電動歯ブラシのヘッド部の一部を形成し、前記スプリングを前記電動歯ブラシのハンドル部に接続する接続部材及び前記スプリングの負荷を検知する前記接続部材の付随部材を有することを特徴とする請求項１記載のスプリング。
【請求項２１】
前記スプリングは、電動歯ブラシのヘッド部の一部を形成し、前記ヘッド部を識別するための記憶手段及び前記記憶手段を前記電動歯ブラシのハンドル部に接続する電気伝導手段を有することを特徴とする請求項２０記載のスプリング。
【請求項２２】
器具本体からの駆動部材を受け入れるように形成される被駆動部材で、前記駆動部材が所定の動作範囲内において動く際、前記動作に応じて回転する前記被駆動部材、及び
前記駆動部材から延びる2以上の脚部材を有する回転動作用のスプリングにおいて、
前記脚部材は、前記脚部材及び前記駆動部材を前記器具本体に接続するために端部に設けられる接続部材を有し、前記駆動部材が前記被駆動部材及び前記脚部材を回転駆動して前記動作範囲の終点に到達した際、前記スプリングに貯蓄されたエネルギーにより前記スプリングは元の位置のほうに戻ることを特徴とするスプリング。
【請求項２３】
前記脚部材として、等間隔に配置された3つの脚部材を有することを特徴とする請求項２２記載のスプリング。
【請求項２４】
前記駆動部材の動作は回転動作であることを特徴とする請求項２２記載のスプリング。
【請求項２５】
前記脚部材は直線的で管状形であることを特徴とする請求項２２記載のスプリング。
【請求項２６】
前記スプリングを前記器具本体に密封する密封部材を有することを特徴とする請求項２２記載のスプリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にスプリングに関し、特に回転動作用のスプリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転スプリングとは応力を掛けられた際に一方向に回転してエネルギーを貯蓄し、この応力から解放された際に元の位置あるいはその方向に戻るようなスプリングである。このような回転スプリングは一般的に知られていて、その基本的な回転動作は様々な構成によって実現されうる。なお、回転スプリングの必須条件ではないものの典型的には回転スプリングは対称的なバネレート（時計回り及び逆時計回りの両方向に）を有すると同時に低価格で容易に製造できることが好ましい。したがって本発明は、対称的なバネレートを有する低価格のスプリングに係る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、器具本体に取り付けられる第1部材、この第1部材から間隔をおいて配置され、駆動部材を受け入れるように形成される第2部材で、駆動部材が所定の動作範囲内を動く際、この動作に応じて回転するような第2部材、及び第1部材と第2部材とを接続する2以上の脚部材を有する回転動作用のスプリングにおいて、駆動部材が第2部材及び脚部材を回転駆動してその動作範囲の終点に到達した際、スプリングに貯蓄されたエネルギーによりこのスプリングは元の位置のほうに戻されるような回転動作用のスプリングに係る。
【０００４】
また、本発明の別の仕様によると、上記第1部材は設けられず、脚部材がその自由な端部側にスプリングを器具本体に固く接続するための部材を有し、これにより所望の回転動作が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１及び図２は、本発明の一実施例による回転スプリングを示す。図１は、この回転スプリングを特定の応用例、つまり回転駆動式電動歯ブラシに適用した構成を示す。しかし本発明による回転スプリングは電動歯ブラシへの適用に限定されるわけではない。むしろここで説明される本発明の回転スプリングは、限定された円弧動作範囲内でツール又はヘッド部材が前後回転するようなあらゆる構成に適用されうる。
【０００６】
図１及び図２において符号１０により全体像が示される本発明の一実施形態による回転スプリングは、輪状基部部材１１、円形プレート又は円盤上部部材１２、及び基部部材１１とプレート部材１２との間に延在する複数の脚部材１４を有する。回転スプリング１０は２以上の脚部材１４を有し、好ましくは等間隔に配置された３つの脚部材１４を有するが、回転スプリング１０は３以上の脚部材を有することも可能である。
【０００７】
基部部材１１の直径は、同部材が固定される対象などによって可変であり、またこの基部部材１１の断面構成も可変である。例えば、基部部材１１は、円形、正方形、矩形、楕円形などの断面構成を有することが可能である。基部部材１１は、スプリングの回転動作中も固定されたままとなる。図１では、基部部材１１は輪状構造であり、電動歯ブラシのハンドル部１８の上面１９に接触する。
【０００８】
図１に示されるように、基部部材１１の下側には接続部材２０が設けられ（図２では非図示）、これら接続部材２０はハンドル１８の本体部にしっかり係止される。接続部材２０はハンドル１８にスナップ係止されるか、あるいはこれ同様の手段によって基部部材１１をハンドル１８（又はその他の部材の上部）にしっかり固定する。なお、接続部材２０の数及びその配置は可変である。また、本実施例では、接続部材２０が脚部材１４の延長部として示されているものの、このような構成を有する必要はなく、接続部材２０は基部部材１１のどの部分から延長してもよい。さらに、基部部材１１をハンドル１８に固定するために上述以外の取り付け手段を用いることも可能である。但し、上述のようにスプリングが回転する際この基部部材１１は固定されたままの状態でなければならないため、基部部材１１とハンドル１８とがしっかり接続されることが重要である。なお、実施例によってはいわゆる「ロストモーション」を許容する構成もあり、この場合基部部材１１は固定される前の動作初期段階において多少動くことがある。
【０００９】
また、別の実施例として、基部部材１１は単純に歯ブラシ（又はその他の器具）のヘッド部と器具本体とを密封する密封部材であってもよい。そして脚部材１４の先端にある接続部材２０は器具本体への付着を強化しうる。この場合スプリングは被駆動部材（図１及び２では部材１２に対応）及び同被駆動部材から延び、端部に器具本体との接続強化を実現するための接続部材を具備する２以上の脚部材を有する。
【００１０】
図１に示される歯ブラシハンドル本体１８は、典型的にはモータ２２及び円形軸受２６によって支えられる駆動シャフト２４を有する。駆動シャフト２４は動作中所定の円弧軌道上を回転する。この駆動シャフト２４は輪状基部部材１１の中心部を通過して上方向に延びる。なお、図１に示す電動歯ブラシは、本発明の回転スプリングの動作を説明するために示される実施例に過ぎず、本発明の範囲を限定することはない。
【００１１】
上部部材１２は比較的薄い円盤状の構成部材であって、中央に開口部３０を有する（図２において明確に図示）。この開口部３０には図１に示される歯ブラシなどの器具においてスプリングと連携して適用される駆動シャフト２４が挿入される。開口部３０は駆動シャフト２４の断面構成と一致するように設計され、典型的には圧入などによって駆動シャフト２４と嵌合し、上部部材１２が駆動シャフト２４に回転駆動されるようにする。なお、駆動シャフト２４の断面構成及び上部部材１２の構成は、同時回転を容易にする正方形又は六角形などの構成であってよい。上部部材１２は回転スプリングに慣性力を与え、スプリング全体のたわみを引き起こす一要素となり、駆動部材、すなわち駆動シャフト２４の動作によるスプリングの回転中にエネルギーを吸収する。
【００１２】
上述のように脚部材１４は、基部部材１１と上部部材１２との間に延在しこれらの部材を接続する。上部部材１２の直径はできるだけ基部部材１１の直径に近くすることが好ましく（場合によってはこれらの直径が一致することも可能である）、典型的には上部部材の直径が基部部材の直径よりも若干小さく、脚部材１４は図１及び２に示されるように基部部材１１から上部部材１２へ内側に向いて延びる。なお、脚部材１４の断面構成は様々な形をとることが可能で、基部部材１１のように円形、正方形、矩形、楕円形などの断面構成をとってよい。なお、それぞれの断面構成によってスプリング機能に若干相違が生じる。例えば楕円形の断面構成は、回転スプリングのねじれによる負荷及びたわみによる負荷の両方に対して好適である。円形の断面構成は、ねじれによる負荷の応力を低減する効果を有する。矩形の断面構成はたわみによる負荷の応力を低減する効果を有する。
【００１３】
また、上述のように脚部材の数は可変であり、２以上の数であればよい。脚部材は上部部材と基部部材との間で二股に分かれることも可能である。部材１１と１２との間の距離及びこれらの直径によって確定される脚部材の長さは、回転スプリング１０のバネレートを決定する要素となる。バネレートはスプリングの長さに比例して変化する。なお、脚部材は典型的には直線的であるが、ある程度湾曲あるいはカーブを有することも可能である。また、脚部材の寸法は一定にしてもある程度変化させて、脚部材の長さ方向に沿って張力を調節することも可能である。
【００１４】
脚部材１４は、典型的には基部部材１１及び上部部材１２の両方に固定接続されるが、他の接続を適用して別の効果を得ることも可能である。例えば脚部材端部についてピン接続を適用し（どちらの端部に適用してもよい）、このピンの軸をスプリングの動作軸と同一平面上にすることも可能である。この結果スプリングは自由に曲がることが可能である。また、自由なねじり動作を実現するために脚部材に軸受型マウントを適用することも可能である。このようなマウントも脚部材におけるどちらの端部に適用されてもよい。また、スプリング全体の動作にある程度の自由度を提供するためにキーホール（キースロット）構成を適用することも可能である。ここではすなわち駆動シャフトの初期動作時点において脚部材の端部は脚部材にねじりが生じ出す前に若干動くことができる。スロットが設けられていない場合脚部材のねじりは駆動シャフトの初期動作段階から開始する。
【００１５】
基部部材、上部部材、及び脚部材は、様々な材料からなることができる。例えばこれらの部材は金属やプラスチックを材料とすることができ、具体的には例えば注入成形エラストマー材料などからできていてもよい。但し、これらの部材の材料は一方向にねじられあるいは回転させられた度にもとの位置あるいはその方向に戻る特性を有する材料でなければならない。すなわちこれら部材の材料は長期にわたって安定した動作を提供できなければならない。
【００１６】
部材１１及び１２は例えば平行に配置されることが可能であり、この場合固定されていない自由な部材（図１の例では部材１２）が回転動作することとなる。また、これらの部材は非平行に配置されることも可能であり、この場合自由なほうの部材は回転動作すると共に平行移動もする。また、別の例として、スプリングは部材１１と１２の間において管状形構成を有するか、あるいは図１及び２に示すように円錐形構成を有することが可能である。このような構成はスプリングの回転中のバネレート及び脚部材への負荷に影響を与える。
【００１７】
図１及び２において、基部部材１１は、ハンドル１８に固定接続され、上部部材１２は動作中駆動シャフト２４によって回転駆動され、脚部材をねじられた状態にする。しかし、別の実施例においては、基部部材が回転駆動される部材に相当し、上部部材が固定部材に相当することも可能である。この例は図３において示される。図３では、上部部材４０は輪状構成を有し、少なくとも部分的に上部部材４０を囲う部材４２によって固定支持される。一方、基部部材４４は揺動駆動シャフト４６によって駆動されて自由に回転することが可能である。図３に示すように基部部材及び上部部材はそれぞれ固定されるかあるいは駆動されることが可能である。
【００１８】
本発明における電動歯ブラシの実施例では、回転スプリング１０は取り外し可能のヘッド部の一部分を構成する。この実施例は歯ブラシの構造上の特徴を鑑みて好適に構成されうる。例えば図１に示すように、ハンドルにおいて接続部材２０の底部に耐エラストパッド（又は圧電パッド）２１を配置し、スプリング組み立て体上の反応性負荷を検知させることが可能である。また、ヘッド部においてマイクロチップなどを設け接続部材に電気接続を与え、部材同士の交信を実現することも可能である。スプリング１０への負荷を示す圧力情報はパッド２１を通じてハンドル１８におけるマイクロプロセッサ（非図示）あるいはこれ同様の装置に供給されうる。また、ヘッド部にはハンドル１８におけるリザーバなど（非図示）からスプリングを介して（駆動シャフトに隣接して）ブラシ部２５に達する液体パス２９を設ける空間が形成されうる。ブラシ部２５には液体の出を制御する逆止め弁２７が配置さうる。スプリング部材（又はその周辺部材）にはヘッド部の識別に関する情報を提供するマイクロチップ３１が搭載されうる。チップ３１からはワイヤ接続部材３３が脚部材１４を介して接続部材２０の電気接続へと延びることが可能である。
【００１９】
図１のスプリング構成では、動作中モータ２２は駆動シャフト２４を一方向に回転駆動し所定の円弧軌道内において元の位置のほうへ接近するよう回転させる。次にスプリング１０は貯蓄されたエネルギーにより上記と同様の円弧軌道において逆方向に回転する。ここで実施例によっては、スプリング１０は元の位置に完全に戻りうる。また、上述のようにこの動作の際、基部部材は固定されたままとなる（ロストモーションを許容する構成の場合は動作初期段階において多少移動がある）。また、駆動シャフト２４が回転することにより回転スプリング１０の部材（基部部材１１以外）がねじれるのに伴って上部部材は若干上下に動く。ねじれの度合いは部材に掛けられる回転力量によって異なる。しかし上部部材１２は基部部材１１の平面と実質的に平行のままでいることが好ましい。つまりＺ（縦）軸から曲がるあるいは傾斜しないことが好ましい。典型的には上部部材は中央節点に対して±７°〜±１０°の範囲内を回転する。よって全体的には１４〜２０°の円弧軌道が設けられる。上述のようにスプリングがＺ軸を中心にねじれる際、Ｘ−Ｙ平面においてこのスプリングの動作あるいはたわみなどは生じない。ここで奇数の脚部材を設けることによりブラシ部２５（又はその他の部材）は一方向に方向付けられる。これに対し偶数の脚部材を設けた場合ブラシ部２５は複数方向に方向付けされることが可能である。
【００２０】
本実施例では、回転スプリングがその駆動部材の周りを囲んでいる構成となっている。また、このスプリングは単一体でも分断体であってもよい。また、この回転スプリングのバネレートはその材料、寸法、及び／又は脚部材の数などによって可変である。脚部材にはエラストマー又はその他の材料からなるオーバーモールドを適用し、器具のヘッド部を形成するスプリングを囲うことが可能である。
【００２１】
駆動部材を包囲する構成を有する本発明のスプリングでは、典型的な回転スプリング構成のように駆動シャフトに対して移動する複数のスプリングを設ける必要がない。つまり本発明によるスプリングは対称的なバネレートを有し、信頼性の高い安定した動作を提供するスプリングでありながら、比較的に安く簡単に製造されうる。
【００２２】
なお、上記の説明では本発明の好適な実施例を説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなくこれらの実施例より様々な変形例や改造例を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】回転駆動式電動歯ブラシにおいて適用される本発明の一実施形態による回転スプリングの側面図である。
【図２】本発明の一実施形態による３脚構成の回転スプリングの概略図である。
【図３】本発明にまた別の実施形態による回転スプリングの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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