(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ケースに内装した駆動手段と、該本体ケースから延びる柄体と、前記柄体に設けたブラシヘッドと、前記駆動手段の出力軸の往復直線運動を、前記ブラシヘッドの往復回転運動に変換するヘッド側変換手段とを備えた電動歯ブラシにおいて、
前記ブラシヘッドは、ブラシヘッド本体と、それに植設した毛束とを有し、
前記ヘッド側変換手段は、前記出力軸とともに往復直線運動可能な連結棒と、前記連結棒とブラシヘッド本体間に配置されて、前記連結棒側の基部が前記柄体に回転自在に枢支された搖動レバーと、前記連結棒の往復直線運動を前記搖動レバーの往復回転運動に変換する第１変換機構と、前記搖動レバーの往復回転運動を前記ブラシヘッド本体の往復回転運動に変換する第２変換機構とを備えた、
ことを特徴とする電動歯ブラシ。
【請求項２】
前記第１変換機構として、前記搖動レバーの基部に側方へ延びる長穴又は溝部からなる第１ガイド部を設け、前記連結棒の先端部に第１ガイド部に回転自在で且つ移動自在に嵌合する第１連結ピンを設けた請求項１記載の電動歯ブラシ。
【請求項３】
前記第２変換機構として、前記ブラシヘッド本体の背面側に半径方向に延びる長穴又は溝部からなる第２ガイド部を設け、前記搖動レバーの先端部に第２ガイド部に回転自在で且つ移動自在に嵌合する第２連結ピンを設けた請求項１又は２記載の電動歯ブラシ。
【請求項４】
前記柄体の先端部に、前記ブラシヘッド本体の背面側に配置されるヘッド支持部を設け、前記ヘッド支持部の前面側に貫通孔を有する支持壁部を設け、前記ブラシヘッド本体は、ヘッド支持部の前側に配置される植毛台と、前記植毛台の背面側に突出形成されて、前記支持壁部の貫通孔に内嵌される嵌合軸部と、前記支持壁部の背面側へ延びるように、前記嵌合軸部の端面に外方側へ突出状に設けた抜け止め部とを備え、前記嵌合軸部に溝部からなる前記第２ガイド部を設けた請求項３記載の電動歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシヘッドが往復回転運動するように構成した電動歯ブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動歯ブラシとして、ブラシヘッドが往復直線運動するように構成したスライド式の電動歯ブラシと、ブラシヘッドが往復回転運動するように構成した回転式の電動歯ブラシとが広く実用化されている。
【０００３】
回転式の電動歯ブラシとしては、出力軸の往復直線運動をブラシヘッドの往復回転運動に変換するヘッド側変換手段を備えた電動歯ブラシ（例えば、特許文献１参照。）が広く実施されているが、モータの回転軸の回転運動をレバー支軸の一端部の揺動運動に変換する第一運動変換機構と、レバー支軸の他端部の揺動運動をブラシ体の回転往復運動に変換する第二運動変換機構とを備えた電動歯ブラシ（例えば、特許文献２参照。）なども提案されている。
【０００４】
特許文献１記載の電動歯ブラシのヘッド側変換手段では、ブラシヘッドの抜け止めを兼ねる１対のクランクアームをブラシヘッドに設け、該クランクアームの一方に凹部を形成し、該凹部にジョイントの先端の屈曲部を嵌合させて連結し、ジョイントの基端部を連結棒の先端部に傾動自在に連結し、駆動手段の出力軸により連結棒を往復直線運動させることで、ジョイントを介してブラシヘッドを往復回転運動できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９５７５７６号公報
【特許文献２】特許第４３０６２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１記載の回転式の電動歯ブラシでは、替えブラシとして、出力軸の往復直線運動をブラシヘッドの往復回転運動に変換するヘッド側変換手段を備えていない替えブラシを用いることで、回転式の電動歯ブラシをスライド式の電動歯ブラシとして利用できる。このため、回転式の電動歯ブラシとスライド式の電動歯ブラシとで駆動装置を共用でき、電動歯ブラシの製作コストを安くしたり、替えブラシを交換することで、利用者の好みに応じてスライド式と回転式とを使い分けたりすることができるという利点を有している。
【０００７】
しかし、連結棒及び出力軸の往復直線運動のストロークを短くすると、ブラシヘッドの最大回転角度が小さくなるので、清掃性を十分に確保するためには、連結棒及び出力軸のストロークを現状よりも小さくすることが困難であった。
【０００８】
また、クランクアームのうちの植毛台とは反対側の後面側に凹部を形成し、該凹部にジョイントの先端の屈曲部を嵌合連結しているので、ブラシを除くヘッド部の厚さが、少なくともジョイントの直径分だけ厚くなり、大臼歯の裏側の清掃性が低下するという問題があった。
【０００９】
一方、特許文献２記載の電動歯ブラシでは、２つの運動変換機構を用いることでヘッド部を薄型に構成できるが、この電動歯ブラシは、回転式専用の電動歯ブラシであり、替えブラシの交換によりスライド式の電動歯ブラシに切り換えることができないという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、回転式とスライド式とに切り替え可能に構成しつつ、清掃性を低下させることなく消費電力を低減でき、しかもヘッド部を薄型に構成可能な電動歯ブラシを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本出願人は、連結棒及び出力軸の往復直線運動のストロークを短くできれば、これらの部材を移動させるための運動エネルギを低減できるとともに、移動時における摩擦エネルギを少なくでき、またブラシヘッドの近くに搖動レバーを設けることで、往復直線運動のストロークを短くしても、ブラシヘッドの往復回転運動の角度を十分に確保して、清掃性の低下を防止できるとの発想を得て、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明は、以下の発明を包含する。
（１）本体ケースに内装した駆動手段と、該本体ケースから延びる柄体と、前記柄体に設けたブラシヘッドと、前記駆動手段の出力軸の往復直線運動を、前記ブラシヘッドの往復回転運動に変換するヘッド側変換手段とを備えた電動歯ブラシにおいて、前記ブラシヘッドは、ブラシヘッド本体と、それに植設した毛束とを有し、前記ヘッド側変換手段は、前記出力軸とともに往復直線運動可能な連結棒と、前記連結棒とブラシヘッド本体間に配置されて、前記連結棒側の基部が前記柄体に回転自在に枢支された搖動レバーと、前記連結棒の往復直線運動を前記搖動レバーの往復回転運動に変換する第１変換機構と、前記搖動レバーの往復回転運動を前記ブラシヘッド本体の往復回転運動に変換する第２変換機構とを備えたことを特徴とする電動歯ブラシ。なお、往復回転運動とは、ブラシヘッドが正転方向に一定角度だけ回転した後、逆転方向に同じ角度だけ回転するという回転運動を繰り返して行う運動を意味する。また、ブラシヘッドの往復回転の最大回転角度は、大きすぎるとヘッド側変換手段の構成が複雑になり、小さすぎると清掃性が低下するので、４０°〜８５°の範囲内に設定することが好ましく、４５°〜８０°の範囲内に設定することが更に好ましい。
【００１３】
この電動歯ブラシは、駆動手段の出力軸の往復直線運動を、ブラシヘッドの往復回転運動に変換する電動歯ブラシなので、ヘッド側変換手段を備えていない替えブラシを用いることで、ブラシヘッドを往復直線運動させることもでき、替えブラシの交換により回転式とスライド式とに切り替え可能な電動歯ブラシを実現できる。また、柄体に対して回転自在な搖動レバーを連結棒とブラシヘッド間に設けることで、ブラシヘッドの最大回転角度を従来の電動歯ブラシと同様に十分に確保しつつ、連結棒及び出力軸の往復直線運動のストロークを小さくできる。このため、ブラシヘッドの最大回転角度を十分に確保して、清掃性を十分に確保しつつ、連結棒及び出力軸の往復直線運動のストロークを小さくして、連結棒及び出力軸を往復直線運動させるための運動エネルギを少なくできるとともに、連結棒及び出力軸と柄体との摩擦エネルギを少なくして、電動歯ブラシの消費電力を低減できる。なお、搖動レバーを設けると、それを往復回転運動させるための運動エネルギが余分に発生する。しかし、該運動エネルギは、連結棒及び出力軸のストロークが短くなることによる運動エネルギ及び摩擦エネルギの減少よりも小さいことから、電動歯ブラシ全体としては消費電力を低減できることになる。
【００１４】
（２）前記第１変換機構として、前記搖動レバーの基部に側方へ延びる長穴又は溝部からなる第１ガイド部を設け、前記連結棒の先端部に第１ガイド部に回転自在で且つ移動自在に嵌合する第１連結ピンを設けた（１）記載の電動歯ブラシ。
【００１５】
（３）前記第２変換機構として、前記ブラシヘッド本体の背面側に半径方向に延びる長穴又は溝部からなる第２ガイド部を設け、前記搖動レバーの先端部に第２ガイド部に回転自在で且つ移動自在に嵌合する第２連結ピンを設けた（１）又は（２）記載の電動歯ブラシ。
【００１６】
（４）前記柄体の先端部に、前記ブラシヘッド本体の背面側に配置されるヘッド支持部を設け、前記ヘッド支持部の前面側に貫通孔を有する支持壁部を設け、前記ブラシヘッド本体は、ヘッド支持部の前側に配置される植毛台と、前記植毛台の背面側に突出形成されて、前記支持壁部の貫通孔に内嵌される嵌合軸部と、前記支持壁部の背面側へ延びるように、前記嵌合軸部の端面に外方側へ突出状に設けた抜け止め部とを備え、前記嵌合軸部に溝部からなる前記第２ガイド部を設けた（３）記載の電動歯ブラシ。この電動歯ブラシでは、支持壁部の貫通孔内に配置されるブラシヘッドの嵌合軸部に溝部からなる第２ガイド部を形成しているので、搖動レバーの先端部を抜け止め部の厚さ方向の形成範囲内に配置させることが可能となり、引用文献１記載の電動歯ブラシよりもヘッド部の厚さを薄くできる。このように、ヘッド部の厚さを薄くできるので、口腔内におけるヘッド部の操作性を向上して、例えば大臼歯の裏側の清掃性を向上できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る電動歯ブラシによれば、回転式とスライド式とに切り替え可能に構成でき、しかもブラシヘッドの最大回転角度を十分に確保して、清掃性を十分に確保しつつ、連結棒及び出力軸の往復直線運動のストロークを小さくして、連結棒及び出力軸を往復直線運動させるための運動エネルギを少なくできるとともに、連結棒及び出力軸と柄体との摩擦エネルギを少なくして、電動歯ブラシの消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電動歯ブラシの斜視図
【図２】替えブラシを取り外した状態での電動歯ブラシの斜視図
【図３】電動歯ブラシの駆動手段の説明図
【図４】替えブラシの分解斜視図
【図５】替えブラシの右側面図
【図６】図５のVI-VI線断面図
【図７】図６のVII-VII線断面図
【図８】図８（Ａ）はブラシヘッドと搖動レバーと連結棒の連結状態での斜視図、図８（Ｂ）はブラシヘッドと搖動レバーと連結棒の分解斜視図
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）はそれぞれヘッド側変換手段の作動説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、ブラシヘッド側を上側にし、毛束の植設側を前側にして、電動歯ブラシを縦向姿勢に配置した状態を基準に、上下方向及び前後左右方向を定義して説明する。
【００２０】
図１、図２に示すように、電動歯ブラシ１０は、持ち手を兼ねる本体装置１１と、本体装置１１に着脱自在に取り付けた替えブラシ３０とを備えている。
【００２１】
≪本体装置≫
本体装置１１は、図１〜図３に示すように、手で把持可能な本体ケース１２と、本体ケース１２の上部に内装した駆動手段１３と、本体ケース１２の下部に内装した一次電池又は二次電池からなる電池１４とを備えている。電池１４として、一次電池を用いる場合には、電池１４を本体ケース１２に対して交換可能に内装することになり、また二次電池を用いる場合には、本体ケース１２の下端部内に誘導コイルを内装し、本体装置１１を充電器にセットすることで、無接点で誘導コイルに誘導電流を発生させて、電池１４を充電できるように構成することもできる。
【００２２】
＜駆動手段＞
駆動手段１３は、図３に示すように、上下１対のガイド部材１５に沿って上下方向に移動自在に設けた出力軸１６と、出力軸１６の下方に設けたモータ１７と、出力軸１６とモータ１７間に配置されて、モータ１７の回転軸１８の回転運動を出力軸１６の上下方向の往復直線運動に変換する駆動側変換手段２０とを備えている。
【００２３】
＜駆動側変換手段＞
駆動側変換手段２０について説明すると、モータ１７の回転軸１８には駆動ギヤ２１が固定され、回転軸１８の上方には回転軸１８と直交方向のギヤ支軸２２が設けられ、ギヤ支軸２２には駆動ギヤ２１に噛合するリングギヤ２３が支持されている。リングギヤ２３にはギヤ支軸２２の中心から一定の偏心距離Ｅだけ偏心させた位置に中心を有するカム軸２４が突出状に形成され、出力軸１６の下端部にはカム軸２４が内嵌する長穴２５ａを有する従動部材２５が固定されている。そして、モータ１７の回転軸１８が回転すると、駆動ギヤ２１を介してリングギヤ２３が回転し、カム軸２４が従動部材２５の長穴２５ａ内においてギヤ支軸２２を中心として偏心回転し、カム軸２４の回転時における上下方向の成分のみが従動部材２５に伝達されて、カム軸２４の中心とギヤ支軸２２の中心間の偏心距離Ｅの２倍のストロークで、出力軸１６が上下方向に往復直線運動することになる。
【００２４】
なお、本体装置１１としては、出力軸１６の往復直線運動のストロークを、本発明に適合するように調整可能な構成のものであれば、ストロークを変更するための構成以外は、周知の構成のものをそのまま採用することが可能である。前述の本体装置１１に関しても、ギヤ支軸２２の中心とカム軸２４の中心間の偏心距離Ｅが小さくなるように構成した以外は、従来のスライド式の電動歯ブラシの本体装置と同様に構成されている。このように、本発明では、本体装置１１の大幅な設計変更や製造設備の変更が不要となるので、容易に且つ安価に本発明を実施できる。また、駆動手段１３としては、出力軸１６を往復直線運動し得るものであれば、任意の構成のものを採用することができる。例えば駆動手段１３として、コイルと永久磁石とを有するリニアアクチュエータを備えさせ、コイルに交番電流を流すことで、出力軸１６を往復直線運動可能に構成したリニア式の駆動手段を採用することもできる。
【００２５】
≪替えブラシ≫
替えブラシ３０は、図１、図２、図４〜図７に示すように、本体ケース１２から上方へ延びる柄体３１と、柄体３１の先端部に設けたブラシヘッド４０と、駆動手段１３の出力軸１６の往復直線運動を、ブラシヘッド４０の往復回転運動に変換するヘッド側変換手段５０とを備えている。
【００２６】
＜柄体＞
柄体３１について説明すると、図４、図５に示すように、柄体３１は、中空筒状の柄本体３２と、柄本体３２の下端部に外嵌固定される連結筒３３とを備えており、柄本体３２の上部の後面側は着脱可能な蓋部材３４で構成され、この蓋部材３４を取り外してヘッド側変換手段５０やブラシヘッド４０を組み付けることができるように構成されている。
【００２７】
図４〜図７に示すように、柄本体３２の下端部には内嵌筒部３２ａが形成され、内嵌筒部３２ａには連結筒３３が外嵌されている。内嵌筒部３２ａには１対の係止爪３２ｃが設けられ、連結筒３３の内周面には係止爪３２ｃが係合可能な係合凹部３３ａが形成され、内嵌筒部３２ａに対して連結筒３３を外嵌装着することで、係止爪３２ｃが係合凹部３３ａに係合して、連結筒３３が柄本体３２に対して回転不能で且つ軸方向に脱落不能に取付けられている。
【００２８】
図２に示すように、連結筒３３の外周面の下端部には周方向に間隔をあけて１対の爪部３３ｂが外方へ突出状に形成され、本体ケース１２の上端部には連結筒３３を外嵌するカバー筒３５が固定されている。カバー筒３５の内周面には縦溝と縦溝の下端部から周方向に延びる横溝とからなる１対の係合溝３６が形成され、柄体３１は、連結筒３３の爪部３３ｂをカバー筒３５の縦溝に嵌合させて、連結筒３３をカバー筒３５内の奥部まで挿入し、この状態で連結筒３３を柄本体３２とともに一定角度回転させて爪部３３ｂを横溝に係合させることで、出力軸１６の軸方向に対して移動不能に本体ケース１２に着脱可能に取付けられている。
【００２９】
＜ブラシヘッド＞
ブラシヘッド４０は、図４〜図９に示すように、柄体３１の先端部に回転自在に設けたブラシヘッド本体４１と、ブラシヘッド本体４１の植毛台４２に植設された複数の毛束４３からなるブラシ部４４とを備えている。
【００３０】
ブラシ部４４は、合成樹脂製の複数本のフィラメントを束ねてなる毛束４３を、植毛台４２に１乃至複数個植設固定した周知の構成のものである。
【００３１】
ブラシヘッド本体４１は、板状の植毛台４２と、植毛台４２の後面側に突出状に設けた嵌合軸部４５と、嵌合軸部４５に半径方向外方側へ突出状に設けた１対の抜け止め部４６と、１対の抜け止め部４６間において嵌合軸部４５に形成した溝部からなる第２ガイド部４７と、嵌合軸部４５の後端面の中央部から後方へ突出する軸受部４８とを備えている。
【００３２】
柄本体３２に対するブラシヘッド本体４１の取付構造について説明すると、柄本体３２の先端部にはブラシヘッド本体４１の後面側（背面側）に配置されるヘッド支持部３２ｂが設けられ、ヘッド支持部３２ｂの前面側には植毛台４２の略厚さ分だけ後方へ段落ちした支持壁部３７が形成されている。支持壁部３７の中央部には嵌合軸部４５が内嵌する貫通孔３７ａが形成されるとともに、貫通孔３７ａから上下方向に延びる１対の切欠部３７ｂが形成され、ブラシヘッド本体４１は、１対の抜け止め部４６を１対の切欠部３７ｂに挿通させるとともに、貫通孔３７ａに嵌合軸部４５を装着した状態で、ブラシヘッド本体４１を回転させることで、抜け止め部４６が支持壁部３７の後面に係合して、一定角度の範囲内において、柄本体３２に対して回転自在に抜け止めされている。なお、ブラシヘッド本体４１の取付構造としては、ブラシヘッド本体４１を柄本体３２に対して往復回転運動可能に保持できる構成であれば、上述した以外の取付構造を採用することもできる。
【００３３】
柄本体３２の蓋部材３４には前方へ突出するヘッド支軸４９が固定され、蓋部材３４を柄本体３２に組み付けた状態で、ブラシヘッド本体４１の軸受部４８にはヘッド支軸４９が回転自在に装着され、ブラシヘッド本体４１がヘッド支軸４９を中心に回転することで、ブラシヘッド本体４１の回転が安定するように構成されている。
【００３４】
＜ヘッド側変換手段＞
ヘッド側変換手段５０は、図６〜図９に示すように、出力軸１６とともに往復直線運動可能な連結棒５１と、連結棒５１とブラシヘッド本体４１間に配置されて、連結棒５１側の基部が柄体３１に回転自在に枢支された搖動レバー５２と、連結棒５１の往復直線運動を搖動レバー５２の往復回転運動に変換する第１変換機構５３と、搖動レバー５２の往復回転運動をブラシヘッド本体４１の往復回転運動に変換する第２変換機構５４とを備えている。
【００３５】
（連結棒）
連結棒５１について説明すると、図６〜図８に示すように、柄体３１内には柄体３１の下端部から上端側へ延びる連結棒５１が上下移動自在に内装され、連結棒５１の下端部には出力軸１６を着脱可能に外嵌する嵌合筒部５５が形成されている。嵌合筒部５５の下半部は、上下方向に延びる１対のスリット５６により半筒状の分割筒５５ａに分割構成され、分割筒５５ａの内面の下端近傍部には内側へ突出する係合突部５７が形成され、出力軸１６の上端部を嵌合筒部５５に内嵌させると、分割筒５５ａの素材の弾性により係合突部５７が出力軸１６に形成した係合溝１６ａに係合して、連結棒５１が出力軸１６に対して軸方向に相対移動不能に連結されるように構成されている。
【００３６】
柄本体３２内において連結棒５１を上下方向（長手方向）に往復移動自在に案内するため、嵌合筒部５５の外周面には連結棒５１の長手方向に延びる複数の突条５５ｂが突出形成されている。連結棒５１の先端部には大端部５８が設けられ、大端部５８の前面側には長手方向に延びるガイド溝５８ａが形成され、柄本体３２の前壁にはガイド溝５８ａに上下方向に相対移動可能に嵌合するガイド突起３２ｄが後方へ突出状に形成されている。柄本体３２の左右の側壁には、大端部５８の左右両側部に上下方向に相対移動可能に当接して、大端部５８を柄本体３２の左右方向（幅方向）の中央部に案内する左右１対の側部突起３２ｅが形成されている。
【００３７】
（搖動レバー）
図６〜図９に示すように、蓋部材３４の下部の左右方向（幅方向）の中央部には前方へ延びるレバー支軸６０が固定され、蓋部材３４を柄本体３２に組み付けた状態で、レバー支軸６０の先端部は柄本体３２の前壁部の軸受部３２ｆに嵌合され、レバー支軸６０は蓋部材３４と柄本体３２の前壁部間に架設状に固定され、レバー支軸６０の途中部には上方へ延びる搖動レバー５２がその基部において回転自在に枢支されている。ただし、搖動レバー５２の枢支構造としては、柄本体３２に対して前後方向の軸で搖動レバー５２を回動自在に枢支し得る構成であれば、任意の構成の枢支構造を採用できる。
【００３８】
（第１変換機構）
第１変換機構５３について説明すると、搖動レバー５２の基部には側方へ延びる連結部５２ａが設けられ、連結部５２ａの基端部には左右方向に細長い長穴からなる第１ガイド部６１が形成されている。なお、第１ガイド部６１として、側端部を開口させた左右方向に細長い切欠部を形成したり、左右方向に細長い長溝を形成したりすることもできる。また、連結部５２ａは側方へ突出するアーム状に形成することも可能である。
【００３９】
大端部５８の一側部（左側部）には上方へ延びるアーム部５８ｂが形成され、アーム部５８ｂには第１ガイド部６１に回転自在で且つ第１ガイド部６１に沿って移動自在に嵌合する第１連結ピン６２が固定され、連結棒５１が上下方向に往復直線運動することで、搖動レバー５２がレバー支軸６０を中心に往復回転運動するように構成されている。ただし、第１変換機構５３としては、連結棒５１の上下方向の往復直線運動を、搖動レバー５２における前後方向の軸心回りの往復回転運動に変換し得る構成のものであれば、任意の構成のものを採用できる。
【００４０】
（第２変換機構）
第２変換機構５４について説明すると、両抜け止め部４６間における嵌合軸部４５の後端面の下半部における周方向の中央部には半径方向に延びて外端を外方へ開口させた溝部からなる第２ガイド部４７が形成され、搖動レバー５２の先端部には第２ガイド部４７に回転自在で且つ第２ガイド部４７に沿って移動自在に嵌合する第２連結ピン６３が前方へ突出状に固定され、搖動レバー５２がレバー支軸６０を中心として往復回転運動することで、ブラシヘッド４０がヘッド支軸４９を中心に往復回転運動するように構成されている。ただし、第２変換機構５４としては、搖動レバー５２のレバー支軸６０を中心とした往復回転運動を、ブラシヘッド本体４１のヘッド支軸４９を中心とした往復回転運動に変換し得る構成のものであれば、任意の構成のものを採用できる。
【００４１】
ここで、ヘッド支軸４９とレバー支軸６０と第１連結ピン６２と第２連結ピン６３とは平行に配置されている。ただし、任意の組み合わせで角度を付けて配置することも可能である。
【００４２】
ヘッド支軸４９を中心としたブラシヘッド４０の最大回転角度αは、嵌合軸部４５の半径をＲ１とし、レバー支軸６０と第２連結ピン６３の中心間距離をＲ２とし、レバー支軸６０とヘッド支軸４９の中心間距離をＬとしたときに、次のような数式（１）で求めることができる。なお、ブラシヘッド４０の最大回転角度αは、第２連結ピン６３が第２ガイド部４７から半径方向外方側へ抜け出さない範囲に設定する必要があるので、第２連結ピン６３の中心が嵌合軸部４５の半径Ｒ１に配置されたときをブラシヘッド４０の最大回転角度として求めた。
【００４３】
α＝ｃｏｓ−１（ｃ）＝ａｃｏｓ（ｃ）・・・・（１）
なお、余弦定理から、ｃｏｓ（α）＝（Ｌ２＋Ｒ１２−Ｒ２２）／（２・Ｌ／Ｒ１）となるので、ｃ＝ｃｏｓ（α）とすると数式（１）のようになる。
【００４４】
例えば、Ｌ＝１０ｍｍ、Ｒ１＝４ｍｍ、Ｒ２＝７．４５ｍｍに設定すると、α≒８１．７°となる。
【００４５】
また、ブラシヘッド４０の回転角度θと連結棒５１のストロークＳとの関係は、レバー支軸６０と第１連結ピン６２の中心間距離をＰとすると、次のような数式（２）で求めることができる。
ｓｉｎ（θ／２）＝Ｐ／Ｓ
θ／２＝ａｓｉｎ（Ｐ／Ｓ）・・・（２）
【００４６】
例えば、Ｐ＝２．２ｍｍ、Ｓ＝０．５７ｍｍに設定すると、θ≒３０°となる。
【００４７】
図６、図９（Ａ）に示す、最大回転角度αと、嵌合軸部４５の半径Ｒ１と、レバー支軸６０と第２連結ピン６３の中心間距離Ｒ２と、レバー支軸６０とヘッド支軸４９の中心間距離Ｌと、レバー支軸６０と第１連結ピン６２の中心間距離Ｐと、出力軸１６及び連結棒５１のストロークＳは、次のように設定することが好ましい。
【００４８】
最大回転角度αは、大きすぎるとヘッド側変換手段５０の構成が複雑になり、小さすぎると清掃性が低下するので、４０°〜８５°の範囲内に設定することが望ましく、４５°〜８０°の範囲内に設定することが更に望ましい。
【００４９】
嵌合軸部４５の半径Ｒ１は、大きすぎると、ブラシヘッド４０の直径が大きくなって、口腔内におけるブラシヘッド４０の操作性が低下し、小さすぎると、ブラシヘッド４０の回転トルクを十分に確保できないので、２ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜４ｍｍに設定することが望ましい。
【００５０】
レバー支軸６０と第２連結ピン６３の中心間距離Ｒ２は、大きすぎると、ブラシヘッド４０の回転トルクを十分に確保できなくなり、小さすぎると、ブラシヘッド４０の最大回転角度が小さくなるので、４ｍｍ〜１０ｍｍに設定することが好ましいが、５ｍｍ〜９ｍｍに設定することが更に好ましく、６ｍｍ〜８ｍｍに設定することが最も好ましい。
【００５１】
レバー支軸６０とヘッド支軸４９の中心間距離Ｌは、大きすぎると、ブラシヘッド４０の回転トルクを十分に確保できなくなり、小さすぎると、ブラシヘッド４０の最大回転角度が小さくなるので、４ｍｍ〜１２ｍｍに設定することが好ましいが、６ｍｍ〜１２ｍｍに設定することが更に好ましく、８ｍｍ〜１１ｍｍに設定することが最も好ましい。
【００５２】
レバー支軸６０と第１連結ピン６２の中心間距離Ｐは、大きすぎると、柄体３１の幅が広くなって、替えブラシ３０の操作性が低下し、小さすぎると、ブラシヘッド４０の回転トルクを十分に確保できないので、１．５ｍｍ〜４ｍｍに設定することが好ましいが、２ｍｍ〜３ｍｍに設定することが更に好ましい。
【００５３】
出力軸１６及び連結棒５１のストロークＳは、大きすぎると、消費電力の低減効果が少なくなり、小さすぎると、ブラシヘッド４０の回転トルクを十分に確保できなくなるので、０．５ｍｍ〜３ｍｍに設定することが好ましいが、１ｍｍ〜２ｍｍに設定することが更に好ましい。
【００５４】
この電動歯ブラシ１０では、連結棒５１が、図９（Ａ）に示す上限位置から、図９（Ｂ）に示す中間位置を経て、図９（Ｃ）に示す下限位置まで、矢印Ａ１の方向へ下降すると、第１変換機構５３の第１連結ピン６２と第１ガイド部６１とを介して、搖動レバー５２がレバー支軸６０を中心に矢印Ｂ１の方向へ回動し、第２変換機構５４の第２連結ピン６３と第２ガイド部４７とを介して、ブラシヘッド４０がヘッド支軸４９を中心に矢印Ｃ１の方向へ回転し、図９（Ｃ）に示す位置まで搖動レバー５２及びブラシヘッド４０が回転する。一方、連結棒５１が、図９（Ｃ）に示す下限位置から、図９（Ｂ）に示す中間位置を経て、図９（Ａ）に示す上限位置まで、矢印Ａ２の方向へ上昇すると、第１変換機構５３の第１連結ピン６２と第１ガイド部６１とを介して、搖動レバー５２がレバー支軸６０を中心に矢印Ｂ２の方向へ回動し、第２変換機構５４の第２連結ピン６３と第２ガイド部４７とを介して、ブラシヘッド４０がヘッド支軸４９を中心に矢印Ｃ２の方向へ回転し、図９（Ａ）に示す位置まで搖動レバー５２及びブラシヘッド４０が回転する。このため、連結棒５１が上下方向に往復直線運動すると、搖動レバー５２がレバー支軸６０を中心に左右方向に一定角度だけ往復回転運動するとともに、ブラシヘッド４０がヘッド支軸４９を中心として一定角度だけ往復回転運動することになる。このように、搖動レバー５２を用いたヘッド側変換手段５０により、連結棒５１の往復直線運動をブラシヘッド４０の往復回転運動に変換するので、ブラシヘッド４０の最大回転角度αを従来の電動歯ブラシ１０と同様に十分に確保しつつ、連結棒５１及び出力軸１６の往復直線運動のストロークＳを小さくできる。
【００５５】
このため、ブラシヘッド４０の最大回転角度αを十分に確保して、清掃性を十分に確保しつつ、連結棒５１及び出力軸１６の往復直線運動のストロークＳを小さくして、連結棒５１及び出力軸１６を往復直線運動させるための運動エネルギを少なくできるとともに、連結棒５１及び出力軸１６と柄本体３２との摩擦エネルギを少なくして、電動歯ブラシ１０の消費電力を低減できる。
【００５６】
また、ヘッド側変換手段５０を備えていない周知の替えブラシ３０を出力軸１６に取付けることで、ブラシヘッド４０を出力軸１６とともに往復直線運動させることもでき、替えブラシ３０の交換により回転式とスライド式とに切り替え可能な電動歯ブラシ１０を構成できる。
【００５７】
更に、嵌合軸部４５に溝部からなる第２ガイド部４７を形成し、この第２ガイド部４７に第２連結ピン６３を嵌合させているので、搖動レバー５２の先端部と抜け止め部４６とをブラシヘッド４０の軸方向の同じ位置に配置させることが可能となり、ヘッド部の厚さＴを、例えば特許文献１記載のような構成のヘッド部よりも、２ｍｍ〜４ｍｍだけ薄肉に構成することができる。そして、このようにヘッド部の厚さを薄くできるので、口腔内におけるヘッド部の操作性を向上して、例えば大臼歯の裏側の清掃性を向上できる。
【００５８】
次に、消費電力の評価試験について説明する。
本体装置として、ギヤ支軸２２とカム軸２４との偏心距離Ｅを変更して、出力軸１６のストロークＳを変更した以外は、図１〜図３に示す本体装置１１と同一構成の本体装置１１を用いた。表１に示すように、実施例では、ストロークＳを１．１４ｍｍに設定した本体装置を用い、比較例では、ストロークＳを３ｍｍと４ｍｍとにそれぞれ設定した２種類の本体装置を用いた。
【００５９】
また、実施例では、替えブラシとして、図４〜図９に示す構成の替えブラシ３０であって、嵌合軸部４５の半径Ｒ１と、レバー支軸６０と第２連結ピン６３の中心間距離Ｒ２と、レバー支軸６０とヘッド支軸４９の中心間距離Ｌと、レバー支軸６０と第１連結ピン６２の中心間距離Ｐとをそれぞれ表１に示すように設定することで、ブラシヘッド４０の最大回転角度αが７０°と８５°の２種類の替えブラシであって、植毛台４２に毛束４３を植設した替えブラシと、毛束４３を植設していない替えブラシの計４種類の替えブラシを製作した。
【００６０】
比較例では、替えブラシとして、特許文献１記載の替えブラシと同様に、搖動レバー５２に代えてジョイントを設け、ブラシヘッドの抜け止め部の一方に凹部を形成し、該凹部にジョイントの先端の屈曲部を嵌合させて連結し、ジョイントの基端部を連結棒の先端部に傾動自在に連結してなる替えブラシであって、植毛台４２に毛束４３を植設した替えブラシと、毛束４３を植設していない替えブラシの２種類の替えブラシを用いた。そして、前述のように出力軸のストロークを３ｍｍに設定することで、ブラシヘッドの最大回転角度αを７０°に設定し、ストロークを４ｍｍに設定することで、ブラシヘッドの最大回転角度αを８５°に設定した。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
そして、表２に示す８種類の電動歯ブラシに対して、外部電源にて１．５Ｖの電圧をモータに印加して、電流計にて消費電流をそれぞれ測定した。その結果を表２に示す。
【００６３】
【表２】
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【００６４】
表２から、実施例の電動歯ブラシでは、比較例の電動歯ブラシと比較して、ブラシの有無に関係なく、ブラシヘッドの回転角度が７０°の場合及び８５°の場合のそれぞれについて消費電流が少なくなっていることが分かる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６６】
１０    電動歯ブラシ
１１    本体装置
１２    本体ケース
１３    駆動手段
１４    電池
１５    ガイド部材
１６    出力軸
１６ａ  係合溝
１７    モータ
１８    回転軸
２０    駆動側変換手段
２１    駆動ギヤ
２２    ギヤ支軸
２３    リングギヤ
２４    カム軸
２５    従動部材
２５ａ  長穴
３０    替えブラシ
３１    柄体
３２    柄本体
３２ａ  内嵌筒部
３２ｂ  ヘッド支持部
３２ｃ  係止爪
３２ｄ  ガイド突起
３２ｅ  側部突起
３２ｆ  軸受部
３３    連結筒
３３ａ  係合凹部
３３ｂ  爪部
３４    蓋部材
３５    カバー筒
３６    係合溝
３７    支持壁部
３７ａ  貫通孔
３７ｂ  切欠部
４０    ブラシヘッド
４１    ブラシヘッド本体
４２    植毛台
４３    毛束
４４    ブラシ部
４５    嵌合軸部
４６    抜け止め部
４７    第２ガイド部
４８    軸受部
４９    ヘッド支軸
５０    ヘッド側変換手段
５１    連結棒
５２    搖動レバー
５２ａ  連結部
５３    第１変換機構
５４    第２変換機構
５５    嵌合筒部
５５ａ  分割筒
５５ｂ  突条
５６    スリット
５７    係合突部
５８    大端部
５８ａ  ガイド溝
５８ｂ  アーム部
６０    レバー支軸
６１    第１ガイド部
６２    第１連結ピン
６３    第２連結ピン
【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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