(57)【要約】  電動歯ブラシは、ハンドル１２と、前端部にブラシヘッド２０を含むワークピースアセンブリ１８とを含む。歯ブラシは、回転出力シャフト４１をもつＤＣモータ２６とモータをハンドルに弾力的に取り付けるためのマウントアセンブリ２８とを含む駆動アセンブリ１４を更に含む。駆動アセンブリは、トーションスプリング部材６４と、偏心部材５２と、モータの回転出力シャフトを偏心の後端部に接続するための結合部材４４と、偏心の前方にあるハブ部材６２とを含み、偏心の他端部は、ハブ部材まで延在するとともにハブ部材に取り付けられる。トーションスプリングは、モータマウントとハブ部材との間に延在する。動作中、回転する偏心は、トーションスプリングにおいて所望の共振モードを励起し、ワークピースアセンブリ及びブラシヘッドのスイープ前後動作をもたらす。
2013510624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルと、
端部にブラシヘッドを備えたワークピースアセンブリと、
前記ワークピースアセンブリを駆動させるための駆動アセンブリとを有し、
前記駆動アセンブリは、回転出力シャフトをもつモータと、前記モータのためのマウントアセンブリと、トーションスプリング部材と、偏心部材と、前記モータの前記回転出力シャフト及び前記偏心部材の後端部を接続するための結合部材と、ハブ部材とを含み、
前記偏心部材の他端部は、前記ハブ部材まで延在するとともに前記ハブ部材に取り付けられ、前記トーションスプリング部材は、モータマウントと前記ハブ部材との間に延在し、動作中、特定の周波数で、回転する偏心部材が、前記スプリング部材において所望の共振モードを励起し、前記ワークピースアセンブリ及び前記ブラシヘッドに対してスイープ前後動作を与える、電動歯ブラシ。
【請求項２】
前記モータは、０．５〜１．５ｍＮｅｗｔｏｎ−ｍｅｔｅｒにより１２，０００〜１６，０００ｒｐｍで動作する、ＤＣモータである、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項３】
前記トーションスプリング部材は、５０〜１２０°の含められた角度、２０〜６０ｍｍの範囲内の長さ、及び、０．５〜２Ｎｅｗｔｏｎ−ｍｅｔｅｒの範囲内のばね定数をもつ、Ｖ字スプリングである、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項４】
動作の前記周波数は、２００〜２８０Ｈｚであり、前記ブラシヘッドの振幅は、７〜２０°の範囲内にある、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項５】
前記偏心部材は、固体半円柱である、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項６】
前記偏心部材は、前記ハブ部材に取り付けられるブッシングに緩く取り付けられる、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項７】
前記モータマウントと前記ハンドルとの間に配置され、これらの間にフレキシブルなエネルギ吸収接続を与える弾性部材を含む、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項８】
前記偏心部材の軸とブラシアームの長手軸との間のモーメントアームは、５〜１１ｍｍの範囲内にある、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項９】
ハンドルと、
端部にブラシヘッドを備えたワークピースアセンブリと、
駆動アセンブリとを有し、
前記駆動アセンブリは、モータアセンブリと、前記ワークピースアセンブリを駆動させるためのトーションスプリング部材と、所望の共振モードで前記トーションスプリングを機械的に励起させるためのアセンブリとを含み、前記ブラシヘッドのスイープ前後動作を与える、電動歯ブラシ。
【請求項１０】
前記モータアセンブリは、回転出力シャフトをもつＤＣモータである、請求項９に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１１】
前記モータアセンブリは、０．５〜１．５Ｎｅｗｔｏｎ−ｍｅｔｅｒのトルクにより１２，０００〜１６，８００ｒｐｍで動作する、ＤＣモータである、請求項９に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１２】
動作の周波数は、２００〜２８０Ｈｚであり、前記ブラシヘッドの振幅は、７〜２０°の範囲内にある、請求項９に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１３】
前記モータアセンブリは、モータマウントに取り付けられ、前記駆動アセンブリは、前記モータマウントと前記ハンドルとの間に配置され、これらの間にフレキシブルなエネルギ吸収接続を与える弾性部材を更に含む、請求項９に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１４】
前記のスプリングを励起させるアセンブリは、前記ＤＣモータの動作により回転する偏心部材を含み、回転偏心軸とブラシアームの長手軸との間のモーメントムーブメントアーム、及び、回転する偏心部材からの力は、所望のモードにおいて前記トーションスプリングを励起させるのに十分なトルクをもたらす、請求項１０に記載の電動歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、概して、電動歯ブラシに関し、より詳細には、クリーニング動作を生成するために所望の共振モードで又はその近くで励起されるトーションスプリング系を用いた駆動系に関する。
【背景技術】
【０００２】
トーションスプリングアセンブリは、幾つかの電動歯ブラシのブラシアセンブリに対して駆動動作を提供するために用いられている。一の構成において、トーションスプリングは、所望のブラシヘッド動作を達成するために、振動する磁界により励起される。しかしながら、斯様な磁気的に作動される駆動系は、要求される振動磁界を生成するための正弦信号を順次必要とするカスタムアクチュエータを必要とする。正弦信号を生成するために必要な電子装置及びアクチュエータは、高価であり、歯ブラシの製造に対する複雑性を追加し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それ故、磁気作動装置と比較して安価であり、動作的に信頼でき、製造するのに便利であるトーションスプリング駆動系を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従って、電動歯ブラシは、ハンドルと、ブラシアーム及びその端部にあるブラシヘッドを含むワークピースアセンブリと、駆動アセンブリとを有し、駆動アセンブリは、モータアセンブリと、前記ワークピースアセンブリを駆動させるためのトーションスプリング部材と、所望の共振モードで前記トーションスプリングを機械的に励起し、前記ブラシヘッドのスイープ前後動作を与えるアセンブリとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】ここに開示された駆動系を備えた電動歯ブラシの部分的な分解図である。
【図２】図１に示された駆動系の分解図である。
【図３】駆動系の斜視図である。
【図４】電動歯ブラシ内の駆動系の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、電動歯ブラシを１０で示している。電動歯ブラシ１０は、概して、ハンドル１２と、バッテリ１６により給電される駆動系アセンブリ１４と、端部にブラシヘッド２０を備えたブラシアームアセンブリ１８とを含む。電動歯ブラシ１０は、オン／オフスイッチ（図示省略）により作動される。マクロプロセッサ２２は、歯ブラシ１０の動作を制御する。
【０００７】
図２は、駆動系アセンブリ１４の分解図である一方で、図３は、組み立てられた駆動系を示している。駆動系１４は、ＤＣモータ２６を含む。示された実施形態において、モータ２６は、０．５〜１．５ｍＮｅｗｔｏｎ−ｍｅｔｅｒの範囲内のトルクを伴う、適度な低トルクを伴う比較的高速（１２，０００ｒｐｍ〜１６，８００ｒｐｍ）である。ＤＣモータの利点は、その低コスト及び比較的小さなサイズであり、これらの双方は、歯ブラシにおいて重要である。しかしながら、モータの速度及びトルクは変えられ得る。
【０００８】
モータ２６は、概ね２８で示されるモータマウントに固定され、より詳細には、ネジ３１により、モータマウントの端部／フランジ３０に接続され、ネジ３１は、フランジ３０を通ってモータの前端に延在する。モータマウントは、ハンドル１２に対するグラウンドとして機能するが、これは、以下で詳細に述べられるように、ハンドルに強く固定されない。示された実施形態において、モータマウント２８はプラスチックであるが、金属のような他の材料からも同様に作られ得る。モータマウント２８は、半円柱壁３２を含む。これは、追加される強度のために、隙間をもつリブ部材をその長さに沿って含み得る。モータマウントアセンブリ２８の後部には、２つの対向するウイング部材３６，３６がある。Ｏリング３８が各ウイング部材の周囲の周りに延在し、このＯリング３８は、ハンドルの内面と接触する。Ｏリングは、可塑性のプラスチック、即ち、モータマウントとハンドルとの間の非剛体の接続を与える一方で、依然としてモータマウント及びモータをハンドルに置く。この構成は、駆動系の動作のために必要ではない、駆動系のスプリング部分の動作からのエネルギの一部の吸収をもたらす。
【０００９】
ＤＣモータ２６は、出力シャフト４２を含む。弾性結合部材４４は、出力シャフト４２に固定され、ここから延在している。結合部材４４は、約５ｍｍの直径及び６ｍｍの長さの概ね円柱である、後部又はベース部分４６を含む。これに、より小さな直径（約１．５ｍｍ）の部分４８が続く。偏心部材５２に接続された取り付け部分５０が、より小さな直径の部分４８の前端部から延在している。偏心部材は、固体半円柱中央部分５８の両端から延在するロッド状部分５４，５６を含む。偏心５２の質量中心は、モータシャフト４２の回転軸からずらされる。偏心５２は、種々の形状をとることができるが、以下で述べられるように、これが駆動系のスプリング部分を励起するように回転するのに十分な力を生じなければならない。
【００１０】
前方ロッド状部分５６は、ブラシハブ部材６２のブッシング部分６０に延在する。示された実施形態において、ブラシハブ６２は、亜鉛のような軟質金属で作られるが、プラスチックであってもよい。偏心は、緩いフィットを伴ってブッシング６０に延在する。ぴったりしたフィットは、適切な動作のために望ましくない。緩いフィットは、偏心のより容易な回転をもたらす。
【００１１】
また、トーションスプリング６４は、モータマウント２８から延在している。示された実施形態において、トーションスプリング６４は、Ｖ字形状であり、示された実施形態においては約９０°であるが、これは、５０〜１２０°であってもよい。トーションバー又はコイルスプリングのような他のトーションスプリング部材が用いられてもよいが、これらは、典型的には、ユーザ負荷及び偏心からの不所望な上／下の力に耐えるための追加のベアリングサポートを必要とするだろう。トーションスプリング６４は、モータマウントからブラシハブ６２の下端部まで延在する。トーションスプリング６４の後端部は、スプリングマウントフィッティング６３を含むサポートアセンブリによりモータマウント２８の前端部に接続される。ネジ６６は、Ｖ字スプリングをスプリングマウントフィッティング６３に取り付ける。スプリングマウントフィッティング６３は、亜鉛で作られ、ネジ６５によりモータマウントに取り付けられる。しかしながら、フィッティング６３は、射出成形されたプラスチックモータマウントの部分であってもよい。トーションスプリング６４の他端部は、類似のフィッティング６７及び関連するネジ７８によりブラシハブ６２の下端部に捕獲される。
【００１２】
Ｖ字スプリング６４の前端部は、偏心５２の前端部の下に配置される。これは、図３，４において最もはっきりと示されている。示された実施形態において、Ｖ字スプリング６４は、２０〜６０ｍｍの長さであり、０．６〜２Ｎｅｗｔｏｎ−ｍｅｔｅｒ／ｒａｄｉａｎの間で変化し得るばね定数を有する。Ｖ字スプリングは、示された実施形態においては約０．３ｍｍの厚さのばね鋼で作られるが、この厚さは、０．２〜０．８ｍｍの範囲内にあってもよい。各上縁部に沿ったＶ字スプリングは、その前端部及び後端部に２つの小さな耳状の突起部７２，７３をもつ切り欠き部分７０を有する。切り欠き部分は、約３ｍｍの深さである。切り欠きは、Ｖ字スプリングの変形部分からその両端部の固いクランプまでの段階的剛性遷移を与える。これは、スプリングにおけるより段階的でより低い応力勾配をもたらす。
【００１３】
ブラシヘッド駆動シャフト８２は、ブラシハブ６２（図４）の下端部付近のブラシハブ６２の前面８０から延在している。ブラシアームアセンブリ１８は、除去可能な態様でブラシヘッド駆動シャフト８２に取り付けられる。
【００１４】
偏心５２の回転軸とブラシアームアセンブリ及びＶ字スプリングの軸との間の距離は、駆動系のモーメントアームと呼ばれる。モーメントアームが大きくなると、偏心が回転するのでこの偏心によりより多くのトルクが生成される。一般に、モーメントアームは、便利なサイズの歯ブラシのためにできるだけ小さくすべきであるが、効果的なクリーニング動作をもたらすようにスプリング３０を励起するために必要とされるトルクを生成するのに十分大きくなければならない。４〜１１ｍｍのモーメントアームは、典型的には、必要なトルクを与えるのに十分である。
【００１５】
動作中、正確な周波数でのＤＣモータ２６の動作による偏心部材５２のスプリングは、所望の共振モードにおいてＶ字スプリング６４を励起し、ブラシアームアセンブリ及びブラシヘッドのための所望の動作を順次生成する。示された実施形態において、ブラシヘッド動作の生ずる周波数は、２００〜２８０Ｈｚである。Ｖ字スプリングは、スイープ交互（双方向）動作に対する偏心５２の動作を含む。これは、Ｖ字スプリングがねじれについて柔軟、即ち柔らかく、曲げについて固いためである。即ち、これは、長さに沿ったねじれ動作に対して従順である一方で、曲げ動作に耐える。スプリングの剛性に依存して、ブラシアームアセンブリの交互（前後）動作の共振周波数が変えられ得る。前記の構成によれば、ブラシヘッド２０の振幅は、全体で１０°、中間の両側で±５°になるが、全体の振幅は最大で２０°であり得る。
【００１６】
振幅は、スプリング部材の剛性、偏心の質量及び離心率の量（偏心質量の中心から外れた距離）、物品の動作の頻度、Ｖ字スプリング回転軸と回転の偏心中心並びに系の回転部分の回転慣性、により制御され得る。前述したように、スイープ動作をもたらすＶ字スプリングは、ＤＣモータ及び偏心により所望の共振モードで機械的に励起される。この構成は、比較的低コストでの信頼性があり効果的な動作を伴う電動歯ブラシを提供する。
【００１７】
好ましい実施形態が例示の目的で開示されたが、特許請求の範囲により規定された本発明の精神から逸脱することなく、種々の変更、修正及び置換が好ましい実施形態において行われ得ることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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