(57)【要約】【課題】可動子の往復駆動を高い信頼性のもとに維持しつつ、小型化を可能とするリニアアクチュエータおよびこれを備える口腔衛生装置を提供する。【解決手段】リニアアクチュエータは、可動子２１の軸方向に往復駆動する第２の出力軸１３と、この第２の出力軸１３と可動子２１との間に介在されて第２の出力軸１３を可動子２１に連動して往復駆動させる連結部材１１を備える。可動子２１は、シャーシ１０の内周面との間隙を介して板ばねからなる保持部材１２ａ及び１２ｂに弾性支持されている。板ばねには、第２の出力軸１３が非接触で挿通される挿通孔Ｏ１が形成されている。【選択図】図４
2013123305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線及びコアを有するシャーシ内に永久磁石及びバックヨークを有する可動子が配設されて、前記巻線への電流印加で可動子が軸方向に往復運動を行うリニアアクチュエータであって、
前記可動子は、前記シャーシの内周面との間隙を介して板状の保持部材に弾性支持されてなり、前記保持部材には、前記可動子の軸方向に往復駆動する出力軸が非接触で挿通される挿通部が形成されてなる
ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記可動子は、逆位相で往復駆動する併設された第１の可動子及び第２の可動子からなり、
前記出力軸は、前記第１の可動子及び第２の可動子に各別に挿通される第１の出力軸及び第２の出力軸からなり、
前記第１の出力軸と前記第２の可動子との間には、前記第２の可動子を前記第１の可動子に連動して往復駆動させる連結部材が設けられてなる
請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記保持部材を第１の保持部材とするとき、前記第２の出力軸が非接触で挿通される挿通部を有して同第２の出力軸を弾性支持する第２の保持部材を有してなる
請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記連結部材は、前記第１の可動子及び前記第２の可動子の往復駆動に連動して共振振動する共振ばねからなる
請求項２または３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記共振ばねは、前記挿通部の外径よりも小さく形成されるとともに、前記可動子の運動方向と該運動方向に直行する方向から見たときに重なるように配設されてなる
請求項４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記第１の保持部材と前記共振ばねとが一体構成されてなる
請求項４または５に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記挿通部は、前記保持部材の中央部分に形成されてなる
請求項１〜６のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項８】
前記保持部材が一対の保持部材からなり、それら一対の保持部材の間には、前記往復駆動する可動子の振動を前記出力軸に伝達する接続部が介在されてなる
請求項１〜７のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項９】
前記保持部材が、前記出力軸の軸方向に配置される複数個の保持部材からなり、隣接する保持部材が前記軸方向から見て各々異なる角度で前記シャーシ内に固定されてなる
請求項１〜６のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１０】
前記永久磁石とコアの磁気エアーギャップの円周方向から見たときの隙間量が部分的に異なることを特徴とする
請求項１〜９のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１１】
前記シャーシは、前記巻線及びコアを収容する部分以外の領域には切り欠きが形成されてなる
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１２】
リニアアクチュエータによって駆動される口腔衛生装置であって、
前記リニアアクチュエータとして請求項１〜１１のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータを備え、前記出力軸には、口腔衛生用の被駆動体が接続されている
ことを特徴とする口腔衛生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータ及び該リニアアクチュエータを用いた口腔衛生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
口腔衛生装置等の駆動源に用いられるリニアアクチュエータとして、例えば特許文献１に記載のアクチュエータが知られている。この特許文献１に記載のリニアアクチュエータでは、電磁石を有する円筒形の固定子の内側に、磁性体からなり、中央に出力軸が貫通固定された円柱状の可動子が配設されている。そして、電磁石への電流の供給に伴う磁界の周期的な変化に応じて可動子が出力軸の軸方向に往復運動を行うことにより、出力軸から出力が取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７６７５８号公報
【特許文献２】特許第３４７５９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうしたリニアアクチュエータでは、上述のような可動子の往復運動の慣性力に起因して発生する過大な振動が問題となっていた。そこで従来は、例えば特許文献２に記載のように、可動子と同じ出力軸上を、可動子とは別に往復運動をすることが可能な錘を設けたリニアアクチュエータなども提案されている。このようなアクチュエータによれば、可動子と錘との往復運動の相互作用によって上述の過大な振動を打ち消すことが可能となる。
【０００５】
また、例えば特許文献２に見られるように、すなわち図１５に見られるように、リニアアクチュエータは、出力取り出し用の出力軸１００を有した円柱状のブランジャー１０１（可動子）、永久磁石１０２及び１０３、及び電流が流されたときに磁界を発生させるコイル１０４等を備えて構成されている。出力軸１００は、リニアアクチュエータを収容するシールドケース１０５の長手方向両端に設けられた挿通孔１０５ｂから突出するかたちで設けられている。また、出力軸１００には、シールドケース１０５の長手方向における一方の内壁とブランジャー１０１との間、ブランジャー１０１と錘１０９の一方面との間、及び錘１０９の他方面とシールドケース１０５の長手方向における他方の内壁との間にそれぞればね１０６、ばね１０７、及びばね１０８が挿通されている。そしてこの状態で、出力軸１００は、挿通孔１０５ｂとの間に設けられた軸受けＧＲにより摺動可能に位置固定されている。
【０００６】
このように構成されるリニアアクチュエータでは、コイル１０４に流れる電流の方向が順次切り換えられることにより、ブランジャー１０１が長手方向に往復移動する。そして、ブランジャー１０１が移動する力が各ばね１０６〜１０８に働くことによって各ばね１０６〜１０８が伸縮し、所定の共振周波数でブランジャー１０１が振動する。ところで、こうした軸受けＧＲやばね１０６〜１０８を用いてブランジャー１０１を弾性支持する構成とすると、ブランジャー１０１を往復移動させる上でその部品数が増大するばかりか、ばね１０６〜１０８や軸受けＧＲがリニアアクチュエータの長手方向に併設されることからリニアアクチュエータの大型化も免れない。
【０００７】
そこで、例えば、図１６に示すように、軸受けＧＲやばね１０６〜１０８に代えて出力軸１００の外周に固定される板ばね１１０、１１１を用いることとし、これらの板ばね１１０、１１１によってブランジャー１０１と出力軸１００とを摺動可能に支持する構成も検討されている。しかし、この構成では、板ばね１１０、１１１は、出力軸１００が固定される中心部と板ばね１１０、１１１の外径との距離Ｌａ、Ｌｂでしか弾性機能を発揮することができない。すなわち、板ばね１１０、１１１は本来、それらの直径Ｌｃ、Ｌｄの範囲で弾性機能を有しているものの、出力軸１００を弾性支持すべくその中心部に出力軸１００を固定する構成では、距離Ｌａ、Ｌｂで出力軸１００及びブランジャー１０１の往復運動を支持しなければならない。このため、ブランジャー１０１及び出力軸１００の往復運動を支持しようとすると、板ばね１１０、１１１にかかる負荷が増大し、板ばね１１０、１１１本来の弾性機能を発揮できないばかりか、板ばね１１０、１１１の負荷の増大に伴いその信頼性が損なわれることにもなりかねない。
【０００８】
こうしたことから、リニアアクチュエータとしての小型化を図りつつ、アクチュエータを構成するブランジャー（可動子）や出力軸の往復駆動を高い信頼性のもとに維持することは難しく、なお改良の余地を残すものとなっている。
【０００９】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、可動子の往復駆動を高い信頼性のもとに維持しつつ、小型化を可能とするリニアアクチュエータおよびこれを備える口腔衛生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するため、本発明にかかるリニアアクチュエータは、巻線及びコアを有するシャーシ内に永久磁石及びバックヨークを有する可動子が配設されて、前記巻線への電流印加で可動子が軸方向に往復運動を行うリニアアクチュエータであって、前記可動子は、前記シャーシの内周面との間隙を介して板状の保持部材に弾性支持されてなり、前記保持部材には、前記可動子の軸方向に往復駆動する出力軸が非接触で挿通される挿通部が形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
また、上記構成において、前記可動子は、逆位相で往復駆動する併設された第１の可動子及び第２の可動子からなり、前記出力軸は、前記第１の可動子及び第２の可動子に各別に挿通される第１の出力軸及び第２の出力軸からなり、前記第１の出力軸と前記第２の可動子との間には、前記第２の可動子を前記第１の可動子に連動して往復駆動させる連結部材が設けられてなることが好ましい。
また、上記構成において、前記保持部材を第１の保持部材とするとき、前記第２の出力軸が非接触で挿通される挿通部を有して同第２の出力軸を弾性支持する第２の保持部材を有することが好ましい。
【００１２】
また、上記構成において、前記連結部材は、前記第１の可動子及び前記第２の可動子の往復駆動に連動して共振振動する共振ばねからなることが好ましい。
【００１３】
また、上記構成において、前記共振ばねは、前記挿通部の外径よりも小さく形成されるとともに、前記可動子の運動方向と該運動方向に直行する方向から見たときに重なるように配設されることが好ましい。
【００１４】
また、上記構成において、前記第１の保持部材と前記共振ばねとが一体構成されることが好ましい。
【００１５】
また、上記構成において、前記挿通部は、前記保持部材の中央部分に形成されることが好ましい。
【００１６】
また、上記構成において、前記保持部材が一対の保持部材からなり、それら一対の保持部材の間には、前記往復駆動する可動子の振動を前記出力軸に伝達する接続部が介在されることが好ましい。
【００１７】
また、上記構成において、前記保持部材が、前記出力軸の軸方向に配置される複数個の保持部材からなり、隣接する保持部材が前記軸方向から見て各々異なる角度で前記シャーシ内に固定されることが好ましい。
【００１８】
また、上記構成において、前記永久磁石とコアの磁気エアーギャップの円周方向から見たときの隙間量が部分的に異なることが好ましい。
また、上記構成において、前記シャーシは、前記巻線及びコアを収容する部分以外の領域には切り欠きが形成されてなることが好ましい。
上記課題を解決するため、本発明の口腔衛生装置は、リニアアクチュエータによって駆動される口腔衛生装置であって、前記リニアアクチュエータとして請求項１〜１１のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータを備え、前記出力軸には、口腔衛生用の被駆動体が接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
リニアアクチュエータとしての小型化を図りつつ、アクチュエータを構成する可動子や出力軸の往復駆動を高い信頼性のもとに維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置の第１の実施の形態について、同リニアアクチュエータを備える口腔衛生装置の構成を示す側面図。
【図２】同実施の形態のリニアアクチュエータの斜視構造を示す斜視図。
【図３】同実施の形態のリニアアクチュエータについて、（ａ）は、同リニアアクチュエータを側面から見た側面構造を示す側面図。（ｂ）は、出力軸側から見たリニアアクチュエータの正面構造を示す正面図。（ｃ）は、同リニアアクチュエータを背面から見た背面構造を示す背面図。
【図４】同実施の形態の口腔衛生装置用振動型リニアアクチュエータの分解構造を示す分解斜視図。
【図５】同実施の形態の口腔衛生装置用振動型リニアアクチュエータの内部構造を示す部分断面図。
【図６】（ａ）は、シャーシに収容されるリニアアクチュエータの側面構造を示す側面図。（ｂ）は、組み付け時におけるリニアアクチュエータを側面から見た断面構造を示す断面図。
【図７】同実施の形態のリニアアクチュエータを構成する保持部材を示す図であり、（ａ）は、同保持部材の正面図。（ｂ）は、同保持部材の側面図。（ｃ）は、同保持部材の背面図。
【図８】従来の板ばねを備えるリニアアクチュエータの側面構造を示す図であり、（ａ）は、板ばねの変位前におけるリニアアクチュエータの側面図。（ｂ）は、板ばねの変位後におけるリニアアクチュエータの側面図。
【図９】同実施の形態のリニアアクチュエータの側面構造を示す図であり、（ａ）は、板ばねの変位前におけるリニアアクチュエータの側面図。（ｂ）は、板ばねの変位後におけるリニアアクチュエータの側面図。
【図１０】本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置の第２の実施の形態について、同リニアアクチュエータを備える口腔衛生装置の動作例の概略を示す側面図。
【図１１】本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置の第３の実施の形態について、（ａ）は、同リニアアクチュエータを構成する連結部材の側面図。（ｂ）は、同連結部材の正面図。
【図１２】本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置の第４の実施の形態について、コアブロックを正面から見たときの同コアブロックの断面構造を示す断面図。
【図１３】本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置の他の実施の形態について、リニアアクチュエータの斜視構造を示す斜視図。
【図１４】本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置の他の実施の形態について、（ａ）は、シャーシに収容されるリニアアクチュエータの側面構造を示す側面図。（ｂ）は、組み付け時におけるリニアアクチュエータを側面から見た断面構造を示す断面図。
【図１５】軸受けを有して構成される従来のリニアアクチュエータの側面構造を示す断面図。
【図１６】板ばねを有して構成される従来のリニアアクチュエータの側面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置を具体化した一実施の形態について図１〜図９を参照して説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態の口腔衛生装置としての電動歯ブラシは、ハウジング１８に収容された振動型のリニアアクチュエータ２３の出力が取り出される第２の出力軸１３に接続された歯磨き用のブラシ体２８を備えている。ハウジング１８には、シャーシ１０に収容されたリニアアクチュエータ２３、このリニアアクチュエータ２３の駆動を制御する制御回路１９、及びリニアアクチュエータ２３に電源を供給する電池２０が収容されている。なお、シャーシ１０は、ハウジング１８の一部に例えば接着固定されている。
【００２３】
図２、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施の形態のリニアアクチュエータ２３は、例えば円筒状のシャーシ１０を有しており、当該リニアアクチュエータ２３の出力が取り出される第２の出力軸１３が長手方向に延設されている。
【００２４】
リニアアクチュエータ２３は、その分解構造を図４に示すように、永久磁石６、バックヨーク５及び７が第１の出力軸８に挿通されて接着固定された磁性ブロック１６を有している。なお、本実施の形態では、磁性ブロック１６が可動型とされている。すなわち、同磁性ブロック１６が、第２の出力軸１３の軸方向２４に往復駆動する第１の可動子２１として機能する。
【００２５】
また、リニアアクチュエータ２３は、磁性材料の焼結体や磁性材料の鉄板を積層したコア１に、電線により構成されている巻線３を施した電磁石により構成されたコアブロック１４を有している。本実施の形態では、このコアブロック１４を構成する電磁石に電流を供給することによって、磁性ブロック１６に取り付けた永久磁石６が吸引、反発によって往復方向（軸方向２４）に移動する。なお、本実施の形態では、磁性ブロック１６が可動側とされるのに対して、コアブロック１４が固定側とされる。巻線３は、絶縁体２によってコア１と絶縁されるとともに、シャーシ１０に固定されている。巻線３には、上記制御回路１９により制御される電流が上記電池２０から供給される。そして、各部材が組み付けられることにより、図５に例示するリニアアクチュエータ２３が構成される。
【００２６】
また、コアブロック１４は、組み付け時におけるリニアアクチュエータ２３を側面から見た内部構造を図６（ａ）に同側面から見たリニアアクチュエータ２３の断面構造を図６（ｂ）にそれぞれ示すように、磁性ブロック１６を構成するそれぞれ永久磁石６、バックヨーク５、７と、円周方向でギャップ１７（磁気エアーギャップ）を隔てて面対向している。
【００２７】
また、先の図４に示すように、磁性ブロック１６は、該磁性ブロック１６をコアブロック１４に対して非接触状態に保持する第１の保持部材９ａ及び９ｂにより保持されている。保持部材９ａ及び９ｂは、磁性ブロック１６とシャーシ１０とに固定されており、磁性ブロック１６とコアブロック１４との間隙であるギャップ１７を確保する。保持部材９ａ及び９ｂは、例えば円盤状の板ばねからなり、例えば伸びの少ない材料によって構成されている。
【００２８】
磁性ブロック１６を構成する第１の出力軸８は、第２の出力軸１３の突出側に連結される端部が、往復駆動する同磁性ブロック１６の運動を第２の可動子２２に伝達する連結部材１１に接続される。連結部材１１は、例えば、円筒状のシャーシ１０の内径に応じた円盤状の板ばねによって形成されている。すなわち、本実施の形態の連結部材１１は、第２の可動子２２を第１の可動子２１の往復駆動に連動して共振振動させる共振ばねとして構成されている。本実施の形態では、こうした連結部材１１を用いる構成としたことにより、リニアアクチュエータ２３を軸方向２４、鉛直方向２５、水平方向２６の各方向に対して小型化を図ることが可能となる。また、これにより、第１の可動子２１にて発生した運動エネルギーを、第２の可動子２２へと効率よく伝達させることが可能となる。そして、本実施の形態では、こうした第２の可動子２２が、第２の出力軸１３の軸方向２４、換言すれば、第１の可動子２１が往復駆動する方向（軸方向２４）に併設される構成となっている。
【００２９】
連結部材１１には、第１の出力軸８と対向する側に、歯磨き用のブラシ体２８等が接続される第２の出力軸１３が接続される。第２の出力軸１３は、断面がシャーシ１０よりも小さい円柱の軸体によって構成されている。本実施の形態の第２の出力軸１３は、第２の保持部材１２ａ及び１２ｂの中央部に設けられた挿通孔Ｏ２に非接触で挿通されている。保持部材１２ａ及び１２ｂは、例えば円盤状の板ばねからなり、例えば伸びの少ない材料によって構成されている。
【００３０】
保持部材１２ａ及び１２ｂは、それらの上端である固定部１２ａｓ及び１２ｂｓが、シャーシ１０の内壁に固定される。保持部材１２ａ及び１２ｂは、互いを接続する接続部１２ａｉ及び１２ｂｉを有している。各接続部１２ａｉ及び１２ｂｉは、第２の出力軸１３が挿通されるとともに同第２の出力軸１３に固定される。本実施の形態では、各接続部１２ａｉ及び１２ｂｉの軸方向２４における長さを調整することで、別部材を用いることなく、各保持部材１２ａ及び１２ｂの取り付けピッチを変更することが可能となっている。
【００３１】
そして、本実施の形態では、第２の可動子２２が、保持部材１２ａ及び１２ｂ、第２の出力軸１３、及び連結部材１１を介して上記第１の可動子２１に連結される。これにより、往復駆動する第１の可動子２１の運動が、連結部材１１、第２の出力軸１３、及び保持部材１２ａ及び１２ｂを介して第２の可動子２２に伝達されるようになっている。
【００３２】
次に、本実施の形態の保持部材９ａ及び９ｂ、並びに保持部材１２ａ及び１２ｂについて図７を参照して詳述する。
図７（ａ）に示すように、例えば代表として示す保持部材９ａは、シャーシ１０に固定される固定部９ａ１、及び伸縮可能に形成されたばね部９ａ２を有している。また、保持部材９ａは、図７（ａ）及び（ｃ）に示すように、このばね部９ａ２から延設されて固定部９ａ１に対向配置される支持部９ａ３、及び同支持部９ａ３によりばね部９ａ２の中央部に隣接した状態で支持される接続部９ａ４を有している。ばね部９ａ２には、第１の出力軸８が非接触で挿通される挿通孔（挿通部）Ｏ１が形成されるとともに、接続部９ａ４には、第１の出力軸８が嵌入される孔Ｏ１０が形成されている。なお、本実施の形態では、挿通孔Ｏ１が保持部材９ａの中央部に設けられるとともに、上記挿通孔Ｏ２も保持部材１２ａ及び１２ｂの中央部に設けられる。これにより、各方向２４〜２６に対する第１の可動子２１、第２の可動子２２の重心位置を合わせることが容易となり、各可動子２１及び２２の不要な振動を低減することが可能となっている。
【００３３】
また、ばね部９ａ２側から見た保持部材９ａの正面構造を図７（ｂ）に示すように、挿通孔Ｏ１の直径は、第２の出力軸１３を収容可能な孔径φＥをなす。なお、この保持部材９ａと同様のかたちで、保持部材９ｂ、並びに保持部材１２ａ及び１２ｂが形成されている。
【００３４】
そして、こうした保持部材９ａの固定部９ａ１がシャーシ１０の内側面に固定されるとともに同保持部材９ａの接続部９ａ４の孔Ｏ１０に第１の出力軸８が挿通固定されてされることで、第１の出力軸８は、保持部材９ａ及び９ｂによって宙吊りとされた状態となる。同様に、こうした保持部材９ａ及び９ｂの間に磁性ブロック１６が連結されることで、磁性ブロック１６は、保持部材９ａ及び９ｂによって宙吊りとされた状態となる。
【００３５】
また同様に、保持部材１２ａ及び１２ｂの挿通孔Ｏ２に第２の出力軸１３が挿通され、同保持部材１２ａ及び１２ｂの接続部の孔に第２の出力軸１３が挿通固定されてされることで、この保持部材１２ａ及び１２ｂを備えて構成される第２の可動子２２も、保持部材１２ａ及び１２ｂによって宙吊りとされた状態となる。
【００３６】
このように本実施の形態では、保持部材９ａ及び９ｂ、並びに保持部材１２ａ及び１２ｂによって第１の可動子２１並びに第２の可動子２２が宙吊りとされ、磁性ブロック１６の往復駆動に伴う往復運動が促進される構造となる。また、このように本実施の形態では、保持部材９ａ及び９ｂ、並びに保持部材１２ａ及び１２ｂによって各可動子２１及び２２が保持されることにより、第１の出力軸８や第２の出力軸１３などを保持する軸受けが不要となる。これにより、部品点数の削減により製造コストを抑えることが可能になるとともに、軸受け接触部から発生するノイズ音の発生も抑制することが可能となる。また、本実施の形態では、保持部材９ａ及び９ｂ、並びに保持部材１２ａ及び１２ｂといった複数の板ばねを用いて各可動子２１及び２２を保持する構成としたことにより、各可動子２１及び２２が往復運動する際に保持部材９ａ及び９ｂ並びに１２ａ及び１２ｂにかかる負荷が分散されることとなる。
【００３７】
そして、こうした保持部材９ａ及び９ｂ並びに１２ａ及び１２ｂ等の各構成部品からなるリニアアクチュエータ２３が組み付けられることにより、先の図２に示したリニアアクチュエータ２３が構成される。
【００３８】
以下、本実施の形態の口腔衛生装置及びリニアアクチュエータの作用を図１を参照して説明する。
図１に示すように、制御回路１９の制御を通じて巻線３に電流が流されると、第１の可動子２１は、永久磁石６とコアブロック１４を構成する電磁石との吸引と反発力を磁気推力として移動する。そして、巻線３に流される電流が切り換えられたことにより巻線３に発生する磁界が反転すると、第１の可動子２１は、第２の出力軸１３の軸方向２４に往復駆動する。このとき、第１の可動子２１が往復駆動すると、その運動が連結部材１１を介して第２の可動子２２に伝達される。これにより、第２の可動子２２は、第１の可動子２１の往復駆動に連動して同第１の可動子２１と逆位相で、第２の出力軸１３の軸方向２４に往復移動する。そして、第２の可動子２２が往復移動すると、この第２の可動子２２を構成する保持部材１２ａ及び１２ｂにより宙吊りにされている第２の出力軸１３が振動する。これにより、この第２の出力軸１３の先端に接続された歯磨き用のブラシ体２８が振動する。
【００３９】
次に、本実施の形態のリニアアクチュエータ２３の動作態様を、従来のリニアアクチュエータとの対比のもとに図８及び図９を参照して説明する。
図８（ａ）に示すように、従来のリニアアクチュエータは、出力軸１００が、ばね１０６に挿通された状態で同ばね１０６の開口部分１０６ａに固定される。このため、ばね１０６のうち、ケース１０５との固定部１０５ａから開口部分１０６ａまでの長さＬ１は、ばね１０６の直径Ｌ２よりも半分以下の長さとなっている。そして、図８（ｂ）に示すように、出力軸１００が軸方向に往復移動すると、出力軸１００を支持するばね１０６には、同ばね１０６を出力軸１００の軸方向に引っ張る力が働く。このとき、ばね１０６は、変位Ａの範囲で軸方向に往復移動する出力軸１００を、直径Ｌ２よりも半分以下の長さＬ１で支持しなければならない。そして、ばね１０６が変位Ａの範囲で軸方向に往復移動するときの同ばね１０６の変位角度は最大で「α」となる。
【００４０】
これに対し、本実施の形態では、図９（ａ）に示すように、第２の出力軸１３が挿通される保持部材９ａ（９ｂ、１２ａ、１２ｂ）は、第２の出力軸１３がばね部９ａ２に固定されずにばね部９ａ２と第２の出力軸１３とが非接触状態とされる。すなわち、第２の出力軸１３は、孔Ｏ１０が形成された接続部９ａ４に固定される。よって、保持部材９ａは、ばね部９ａ２の直径の長さＬ２の範囲で伸縮が可能な状態に維持される。このため、図９（ｂ）に示すように、第２の出力軸１３が変位Ａの範囲で軸方向２４に往復移動したとしても、保持部材９ａは長さＬ２をもって第２の出力軸１３を支持することが可能となる。そして、この保持部材９ａの変位の最大の角度βは、上記角度αよりも大幅に小さくなる。この結果、第２の出力軸１３の往復運動に際して保持部材９ａ（９ｂ、１２ａ、１２ｂ）にかかる負荷が低減されることとなる。また、図８に例示した従来のリニアアクチュエータにおいて、変位角「α」を縮小するためには、ばね１０６のうち、ケース１０５との固定部１０５ａから開口部分１０６ａまでの長さＬ１を長大化しなければならず、ばね１０６の直径Ｌ２を大きくしなければならない。このため、リニアアクチュエータの径が大きくなり、同リニアアクチュエータの大型化を招くことともなる。これに対し、本実施の形態では、保持部材９ａの直径を「Ｌ２」に維持しつつ、同保持部材９ａの変角度を小さくすることが可能となることから、リニアアクチュエータの小型化を図ることが可能ともなる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）第１の可動子２１の第１の出力軸８を、非接触で挿通可能な挿通孔Ｏ１が形成された保持部材９ａ及び９ｂによって弾性支持する構成とした。このため、ギャップ１７を確保しつつ、保持部材９ａ及び９ｂによって第１の可動子２１を支持することが可能となる。これにより、軸受けが不要になり静音で安価なリニアアクチュエータ２３を実現することが可能となる。また、保持部材９ａ及び９ｂといった複数の構成部品を短ピッチで配設することが可能となり、第１の可動子２１及び第２の可動子２２の運動方向（軸方向２４）において、リニアアクチュエータ２３の小型化を図ることが可能となる。さらに、軸方向２４に伸縮可能なばね部９ａ２に挿通孔Ｏ１が設けられたことにより、保持部材９ａ及び９ｂの弾性機能を発揮するばね部９ａ２には第１の出力軸８が接触しない構成となる。これにより、保持部材９ａ及び９ｂの弾性機能を好適に維持することが可能になるとともに、第１の出力軸８の往復運動に際して保持部材９ａ及び９ｂにかかる負荷が好適に低減されるようになる。
【００４２】
（２）上記可動子を、逆位相で往復駆動する２つの可動子２１及び２２によって構成し、各可動子２１及び２２を第２の出力軸１３の軸方向２４に併設する構成とした。これにより、リニアアクチュエータ２３をその径方向において小型化させることが可能となる。また、これにより、各可動子２１及び２２の重心位置を、第２の出力軸１３と同軸上に合わせることが容易となり、不要な振動を低減できる。よって、各可動子２１及び２２のより安定な駆動を促すことが可能となる。また、上記実施の形態では、第１の可動子２１と第２の可動子２２との間に、連結部材１１を介在させた。これにより、第１の可動子２１と第２の可動子２２とが分割される構成となり、第１の可動子２１及び第２の可動子２２の往復移動に伴って発生する振動の低減が図られることとなる。
【００４３】
（３）上記板ばねとして第１の板ばねを構成する保持部材９ａ及び９ｂを用いるとともに、第２の出力軸１３が非接触で挿通される挿通孔Ｏ２を有して同第２の出力軸１３を弾性支持する第２の板ばねを構成する保持部材１２ａ及び１２ｂを用いることとした。これにより、第１の可動子２１及び第２の可動子２２を往復運動させる上で、各板ばねを構成する保持部材９ａ及び９ｂ、並びに保持部材１２ａ及び１２ｂにかかる負担の低減を図ることが可能となる。
【００４４】
（４）上記連結部材を、第１の可動子２１の往復駆動に連動して第２の可動子２２を往復駆動させる共振ばねからなる連結部材１１によって構成した。このため、第１の可動子２１で発生した推力を、第２の可動子２２に効率よく伝達させることが可能となる。これにより、必要最小限の力で、第１の可動子２１及び第２の可動子２２を往復駆動させることが可能となる。
【００４５】
（５）上記挿通部を、第１の出力軸８が挿通される挿通孔Ｏ１として保持部材９ａ及び９ｂの中央部分に形成した。同様に、上記挿通部を、第２の出力軸１３が挿通される挿通孔Ｏ２として保持部材１２ａ及び１２ｂの中央部分に形成した。これにより、各方向２４〜２６に対する第１の可動子２１、第２の可動子２２の重心位置を合わせることが容易となり、各可動子２１及び２２の不要な振動を低減することが可能となる。
（６）第２の板ばねを一対の保持部材１２ａ及び１２ｂにより構成した。また、各保持部材１２ａ及び１２ｂに、第２の可動子２２の振動を第２の出力軸１３に伝達する接続部１２ａｉ及び１２ｂｉを設け、各接続部を隣接配置する構成とした。これにより、保持部材１２ａ及び１２ｂ間の間隔を接続部１２ａｉ及び１２ｂｉによって調整することが可能となり、別部品を用いることなく保持部材１２ａ及び１２ｂの間隔を調整することが可能となる。また、これにより、第２の出力軸１３に荷重負荷がかかったときに、保持部材１２ａ及び１２ｂにかかる負荷が低減される。
【００４６】
（７）上記リニアアクチュエータ２３の第２の出力軸１３にブラシ体２８を取り付け、同リニアアクチュエータ２３を駆動源として上記口腔衛生装置を構成した。これにより、口腔衛生装置としての小型化及び高効率化が図られるようになるとともに、安定した振動特性を有する口腔衛生装置を実現することが可能となる。
【００４７】
（８）上記保持部材を、板状の板ばねからなる保持部材９ａ及び９ｂ並びに１２ａ及び１２ｂによって構成した。これにより、任意の位置から第１の出力軸８や第２の出力軸１３を取り出すことが可能となり、上記リニアアクチュエータ２３や口腔衛生装置としての設計やデザインの自由度が向上する。また、これにより、第１の出力軸８や第２の出力軸１３を円筒形状や粗円筒形状で設計することが可能となり、第１の出力軸８や第２の出力軸１３の強度を容易に確保することが可能となる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置を具体化した第２の実施の形態について図１０を参照して説明する。なお、本実施の形態にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置も、その基本的な構成は第１の実施の形態と同等であり、図１０においても第１の実施の形態と実質的に同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示し、重複する説明は割愛する。
【００４９】
図１０に、本実施の形態のリニアアクチュエータ２３Ａを側面から見た部分断面構造を示すように、本実施の形態の保持部材１２ａ及び１２ｂは、シャーシ１０の内壁面に交互に固定される。すなわち、本実施の形態の保持部材１２ａは、その固定部１２ａｓがシャーシ１０の内壁面において鉛直方向の上方となる位置で同シャーシ１０に固定される。一方、保持部材１２ｂは、その固定部１２ｂｓがシャーシ１０の内壁面において鉛直方向の下方となる位置で同シャーシ１０に固定される。
【００５０】
このようなリニアアクチュエータ２３Ａによれば、その使用時において軸方向２４に直行する方向から力Ｆがブラシ体２８に加わると、ブラシ体２８寄りに設けられた保持部材１２ａには、固定部１２ａｓを支点として、同固定部１２ａｓから同固定部１２ａｓに対向する自由端に向かう力Ｆ１が働く。これにより、保持部材１２ａは、固定部１２ａｓから同固定部１２ａｓに対向する自由端へと伸ばされる。
【００５１】
一方、この保持部材１２ａに隣接する保持部材１２ｂには、その固定部１２ｂｓが保持部材１２ａの固定部１２ｂｓと対向配置されることにより、保持部材１２ａ及び１２ｂの接続部分Ｏ１２を基点として、力Ｆ１と逆方向の力Ｆ２が働く。これにより、保持部材１２ｂは、上記保持部材１２ａとは反対側へと伸ばされる。
【００５２】
この結果、本実施の形態では、第２の出力軸１３の端部に設けられたブラシ体２８に力Ｆが働くと、保持部材１２ａ及び１２ｂの接続部分Ｏ１２を基点として第２の出力軸１３が上下に動作する。これにより、第２の出力軸１３の円滑な動作を担保することが可能になるとともに、各保持部材１２ａ及び１２ｂにかかる負荷を好適に分散することが可能となる。また、これにより、保持部材１２ａ及び１２ｂの座屈方向に力が働くことが抑制され、保持部材１２ａ及び１２ｂにかかる負荷がさらに低減されるようになる。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置によれば、前記（１）〜（８）の効果が得られるとともに、以下のような効果が得られるようになる。
【００５４】
（９）保持部材１２ａ及び１２ｂの固定部１２ａｓ及び１２ｂｓを、互いに対向するかたちでシャーシ１０に固定した。これにより、第２の出力軸１３の円滑な動作と、保持部材１２ａ及び１２ｂにかかる負荷の一層の低減とが図られるようになる。
【００５５】
（第３の実施の形態）
以下、本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置を具体化した第３の実施の形態について図１１を参照して説明する。なお、本実施の形態にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置も、その基本的な構成は第１の実施の形態と同等であり、図１１においても第１の実施の形態と実質的に同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示し、重複する説明は割愛する。
【００５６】
本実施の形態では、リニアアクチュエータ及び口腔衛生装置としてのさらなる縮小化を図るべく、上記連結部材１１の外径が調整されている。
すなわち、本実施の形態の連結部材１１の側面構造を図１１（ａ）、正面構造を図１１（ｂ）にそれぞれ示すように、連結部材１１は、その直径φＦが、連結部材１１に隣接配置される保持部材９ｂの挿通孔Ｏ１の孔径φＥ、及び保持部材１２ｂの挿通孔Ｏ２の孔径φＥよりも僅かに小さく形成されている。これにより、連結部材１１は、リニアアクチュエータ２３の組み付け時において、同連結部材１１に隣接配置された保持部材９ｂの挿通孔Ｏ１と保持部材１２ｂの挿通孔Ｏ２との間に嵌入される。この結果、連結部材１１は、リニアアクチュエータ２３の組み付け時において、可動子２１、２２の運動方向と該運動方向に直行する方向から見たときに重なるように配設されることとなる。よって、本実施の形態では、連結部材１１が同連結部材１１に隣接配置された保持部材９ｂ及び保持部材１２ｂに収容される構造となり、この連結部材１１が収容される分だけ、リニアアクチュエータ２３の第２の出力軸１３の軸方向２４の長さが縮小されることとなる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置によれば、前記（１）〜（８）の効果が得られるとともに、以下のような効果が得られるようになる。
【００５８】
（１０）連結部材１１の直径φＦを、連結部材１１に隣接配置される保持部材９ｂの挿通孔Ｏ１の直径φＥ、及び保持部材１２ｂの挿通孔Ｏ２の直径φＥよりも僅かに小さく形成した。このため、可動子２１、２２の運動方向（軸方向２４）から垂直に連結部材１１を見た際に、連結部材１１と保持部材１２ａ、もしくは連結部材１１と保持部材９ａとを重なるように配設できる。これにより、リニアアクチュエータ２３をその長さ方向においてさらに小型化することが可能となる。
【００５９】
（第４の実施の形態）
以下、本発明にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置を具体化した第４の実施の形態について図１２を参照して説明する。なお、本実施の形態にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置も、その基本的な構成は第１の実施の形態と同等であり、図１２においても第１の実施の形態と実質的に同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示し、重複する説明は割愛する。
【００６０】
本実施の形態では、コアブロック１４を正面から見た断面構造を図１２に示すように、コア１の内壁面１ａには、その円周方向において、凹部１ｂが対向する２つの領域に形成されている。こうした構造により、本実施の形態では、こうしたコア１と永久磁石６との間隙であるギャップ１７（磁気エアーギャップ）の隙間量が部分的に異なるように形成されている。なお、凹部１ｂは、保持部材９ａ及び９ｂのねじれ方向への変形を抑制すべく、保持部材９ａ及び９ｂのうち、同保持部材９ａ及び９ｂがシャーシ１０に固定されない側、図１２において水平方向に対向する態様で形成されている。
【００６１】
これにより、本実施の形態では、こうしたコアブロック１４を備える第１の可動子２１の駆動時において、磁気吸引力の発生に伴って保持部材９ａ及び９ｂの形状が変形しようとしても、コア１の内壁面１ａに設けられた凹部１ｂによって、保持部材９ａ及び９ｂの形状変形が最小限に抑制される。この結果、コア１の両端に連結された保持部材９ａ及び９ｂに発生する応力が最小限に抑制される。これにより、第１の可動子２１の駆動時において保持部材９ａ及び９ｂに発生する応力が低減されるようになる。また、これにより、保持部材９ａ及び９ｂは、推力による変位で発生する応力に耐え得る剛性を有するだけでよく、保持部材９ａ及び９ｂを必要最小限の厚さで形成することが可能となる。そのため、こうした保持部材９ａ及び９ｂを備えるリニアアクチュエータ２３のさらなる小型化が図られるようになる。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態にかかるリニアアクチュエータ及び口腔衛生装置によれば、前記（１）〜（８）の効果が得られるとともに、以下のような効果が得られるようになる。
【００６３】
（１１）コア１の内壁面１ａに凹部１ｂを形成し、ギャップ１７の円周方向から見たときの隙間量を部分的に異ならしめる構造とした。これにより、こうしたコア１に連結される保持部材９ａ及び９ｂに働く応力を低減させることが可能となる。
【００６４】
（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・上記各実施の形態では、シャーシ１０を、ハウジング１８の一部に接着固定する構成とした。これに限らず、シャーシ１０やハウジング１８に、それらを取り外し可能な部材を設ける構成としてもよい。この構成では、シャーシ１０とハウジング１８との取り付けや取り外しをより円滑に行うことが可能となる。
【００６５】
・上記各実施の形態では、円筒状のシャーシ１０により各可動子２１、２２等を収容する構成とした。これに限らず、例えば図１３に示すように、コア１や巻線３を収容する部分以外の領域に、切り欠きＲ１及びＲ２をシャーシ１０Ａに形成してもよい。この構成によれば、シャーシ１０により覆う必要のない領域を切り欠くことで、シャーシ１０の材料費の低減が図られ、このシャーシ１０を備えるリニアアクチュエータ２３や口腔衛生装置をより安価に提供できる。また、これにより、リニアアクチュエータ２３の組み立て後において、その動作検証等を容易に行うことが可能となる。
【００６６】
・上記各実施の形態では、保持部材９ａと同保持部材９ａに連結される連結部材１１とを別の部材として構成した。これに限らず、保持部材９ａと連結部材１１とを一体構成してもよい。この構成によれば、保持部材９ａと連結部材１１との接続部分が不要となり、リニアアクチュエータ２３をその径方向、及び長さ方向においてさらに小型化することが可能となる。また、これにより、保持部材９ａと連結部材１１との接続に必要な部品を省略でき、リニアアクチュエータ２３及び同リニアアクチュエータ２３を備えた口腔衛生装置の製造コストのさらなる低減が図られるようになる。
【００６７】
・上記第２の実施の形態では、保持部材１２ａ及び１２ｂの固定部１２ａｓ及び１２ｂｓを、互いに対向する態様でシャーシ１０の内側面に固定した。この他、各固定部１２ａｓ及び１２ｂｓは、軸方向２４から見て互いに異なる角度でシャーシ１０に取り付けられるものであればよい。例えば、３つ以上に保持部材が用いられる構成では、軸方向２４から見て、各保持部材の固定部が漸次回転する態様でシャーシ１０に取り付けられる構成としてもよい。また、上記第２の実施の形態では、各保持部材の各固定部を、軸方向２４から見て互いに異なる角度となるようにシャーシ１０の内壁面に固定した。これに限らず、保持部材９ａ及び９ｂの各固定部を、互いに対向する態様でシャーシ１０の内側面に固定する構成としてもよい。
【００６８】
・上記各実施の形態では、上記第２の板ばねを、２つの保持部材１２ａ及び１２ｂによって構成した。これに限らず、第２の板ばねを、１つの保持部材や３つ以上の保持部材によって構成してもよい。なお、第２の板ばねとして複数の保持部材を用いる構成では、各保持部材の取付ピッチを変更することで、ブラシ体２８への負荷レベルに応じて保持部材への負荷を変更することが可能となる。これにより、こうした保持部材を用いたリニアアクチュエータ２３及び口腔衛生装置としての設計の自由度の向上が図られるようになる。
【００６９】
・上記各実施の形態では、磁性ブロック１６を可動側とするとともに、コアブロック１４を固定側とした。逆に、コアブロック１４を自身で往復駆動可能な可動側にするとともに、磁性ブロック１６側を固定側としてもよい。さらに、磁性ブロック１６とコアブロック１４との両方を可動させてもよい。
【００７０】
・上記各実施の形態では、保持部材９ａ及び９ｂ、並びに保持部材１２ａ及び１２ｂの各中央部付近に、挿通孔Ｏ１並びに挿通孔Ｏ２を形成した。これ代えて、保持部材９ａ及び９ｂ、並びに保持部材１２ａ及び１２ｂの外縁から中央部に向かう溝孔を挿通部として、保持部材９ａ及び９ｂ、並びに保持部材１２ａ及び１２ｂに形成してもよい。そして、この溝孔に、第２の出力軸１３を非接触で挿通させる構成としてもよい。また、この他、挿通部の形状とは、各保持部材による各可動子２１、２２等の弾性支持機能を維持しつつ、第２の出力軸１３を非接触で挿通可能なものであればよく、適宜変更することが可能である。また、挿通部の形成位置とは、第２の出力軸１３を非接触で挿通可能な位置であればよく、各保持部材の中央部から外れた位置であってもよい。
【００７１】
・上記板状の保持部材として、保持部材９ａ及び９ｂからなる第１の板ばねと、保持部材１２ａ及び１２ｂからなる第２の板ばねとを用いる構成とした。これに限らず、保持部材９ａ及び９ｂからなる第１の板ばねのみを採用する構成としてもよい。また、板状の保持部材とは、弾性変形可能な板状の弾性体であればよく、適宜変形することが可能である。
・上記各実施の形態では、上記可動子を、第１の出力軸８を備える第１の可動子２１と第２の出力軸１３を備える第２の可動子２２とによって構成した。そして、各可動子２１及び２２を、連結部材１１によって連結する構成とした。これに限らず、先の図６に対応する図として例えば図１４に示すように、第２の可動子２２、及び連結部材１１を割愛する構成としてもよい。そして、第１の可動子２１を構成する第１の出力軸８から、同図１４に示すアクチュエータの出力を取り出すようにしてもよい。この構成によれば、第２の可動子２２、及び連結部材１１が割愛された分だけ、アクチュエータがその長手方向において小型化されることとなる。
・上記各実施形態では、リニアアクチュエータを電動歯ブラシの駆動源として用いたが、ステイン除去用機器、歯間ブラシ、舌磨き用機器等の他の口腔衛生装置やその他の機器の駆動源として用いてもよい。なお、リニアアクチュエータをこうした口腔衛生装置の駆動源とする場合、出力軸には、口腔衛生用の被駆動体として、歯磨き用のブラシ体に代えてステイン除去用アタッチメント、歯間清掃用のブラシ、舌磨き用のブラシ等を接続すればよい。
【符号の説明】
【００７２】
１…コア、１ａ…コアの内壁面、１ｂ…コアの凹部、２…絶縁体、３…巻線、５…バックヨーク、６…永久磁石、７…バックヨーク、８…第１の出力軸、９ａ、９ｂ…第１の保持部材、１０、１０Ａ…シャーシ、１１…連結部材、１２ａ、１２ｂ…第２の保持部材、１３…第２の出力軸、１４…コアブロック、１６…磁性ブロック、１７…ギャップ、１８…ハウジング、１９…制御回路、２０…電池、２１…第１の可動子、２２…第２の可動子、２３、２３Ａ…リニアアクチュエータ、２８…ブラシ体、Ｏ１、Ｏ２…挿通孔、Ｒ１、Ｒ２…切り欠き。
【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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【図１５】
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【図１６】
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