(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効巻数が三巻以上で両端の座巻数が一巻であるクローズドエンド圧縮コイルバネを用いた振動装置であって、固定部に対して一方向へ往復運動する可動子を配すると共に、該可動子の両側にそれぞれコイルバネを配してコイルバネの圧縮に対する反発力により可動子を保持する振動装置において、コイルバネを配した状態における両エンド部の一巻目と二巻目との接触部の終端部が軸方向視において一致して成ることを特徴とする振動装置。
【請求項２】
有効巻数が三巻以上で座巻数が一巻であるクローズドエンド圧縮コイルバネを用いた振動装置であって、固定部に対して一方向へ往復運動する可動子を配すると共に、該可動子の両側にそれぞれコイルバネを配してコイルバネの圧縮に対する反発力により可動子を保持する振動装置において、コイルバネを配した状態におけるそれぞれのコイルバネの可動子側のエンド部の一巻目と二巻目との接触部の終端部が軸方向視において一致して成ることを特徴とする振動装置。
【請求項３】
可動子を磁性体で形成すると共に可動子の往復運動方向廻りにコイルと永久磁石とヨークとを配置してリニアオシレータを設けて成ることを特徴とする請求項１又は２記載の振動装置。
【請求項４】
可動子と固定部との間に吸振錘を配すると共にこの該吸振錘の両側にコイルバネを配して成ることを特徴とする請求項１乃至３記載の振動装置。
【請求項５】
コイルバネの座巻に位置決め突起を突設すると共に、可動子に前記位置決め突起が嵌入される位置決め凹部を穿設して成ることを特徴とする請求項２記載の振動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定部と該固定部に対して往復動する可動子と固定部と可動子との間にコイルバネを配した振動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば電動歯ブラシのように、可動子であるブラシ部が固定部であるケーシング把持部に対して往復運動を行うような振動装置がある。これは、図１４に示すように、固定部２として少なくとも対向する二つの壁部を配し、この壁部間に所定の質量を有する可動子３を配し、可動子３の両側の固定部２との間にそれぞれコイルバネ９を配し、可動子３を外力により固定部２間方向に往復駆動させるものである。なお、可動子３を往復駆動させる手段として、図１５に示すように、コイル５１，永久磁石５２，ヨーク５３からなる通常リニアオシレータ５と称されるものを用いてもよく、更に図１６に示すように、可動子３と固定部２との間に吸振錘６を配してこの吸振錘６とその両側の可動子３と固定部２との間にコイルバネ９を配してもよい。
【０００３】
そして、この振動装置１のコイルバネ９には、端部をクローズドエンドに形成した圧縮コイルバネが用いられる。これは、コイルバネ９のエンド部において一巻目を座巻として環状に形成し、座巻として環状に繋がる一巻目の終端部より二巻目を斜め上方に巻き始めるものである。このとき、一巻目の終端部近傍が二巻目の始端部近傍と干渉するのを避けるため、一巻目の終端部近傍の上面を二巻目の始端部近傍の下面に合わせて切欠部を形成して、このときの一巻目の上面と二巻目の下面の互いに当接する部分を接触部としてある。また、もう一方のエンド部も同様に形成するものである。
【０００４】
このようなコイルバネ９は、上述したように一巻目と二巻目の接触部に荷重が掛かるもので、特に、一巻目と二巻目との接触・非接触の境目となる接触部の終端部において最大の荷重が掛かる最密着部となる。
【０００５】
ところで、コイルバネ９は可動子３と固定部２との間（又は可動子３と吸振錘６との間，固定部２と吸振錘６との間）に配するのであるが、通常はコイルバネ９の両側のエンド部の上記最密着部はコイルバネ９の軸方向視において一致しないため、コイルバネ９が軸方向に伸縮して可動子３に軸方向の力のみを負荷することができず、軸方向の力だけでなく可動子３を傾斜させる力（モーメント）までもが負荷されてしまい、軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうものであった。
【０００６】
また、可動子３の両側に配されるコイルバネ９の可動子３側のエンド部の最密着部は、通常は軸方向視において一致しないため、これによっても可動子３に軸方向の力のみを負荷することができずに軸方向の力だけでなく可動子３を傾斜させる力（モーメント）が負荷されてしまい、軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうものであった。
【０００７】
そこで、例えば図１６に示す従来例においては、可動子３をシャフト３０に取り付けて吸振錘６内にシャフト３０を挿通し、シャフト３０を固定部２のベアリング８１及び吸振錘６のベアリング８２で受ける必要が生じるものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で可動子にコイルバネから軸方向に移動させる力以外の力が負荷されるのを抑えることができる振動装置を提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る振動装置は、有効巻数が三巻以上で両端の座巻数が一巻であるクローズドエンド圧縮コイルバネＳを用いた振動装置１であって、固定部２に対して一方向へ往復運動する可動子３を配すると共に、該可動子３の両側にそれぞれコイルバネＳを配してコイルバネＳの圧縮に対する反発力により可動子３を保持する振動装置１において、コイルバネＳを配した状態における両エンド部４の一巻目４１と二巻目４２との接触部４０の終端部４０ａが軸方向視において一致して成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、両側のエンド部４の最密着部Ａとなる終端部４０ａが軸方向視において一致しない場合にコイルバネＳが軸方向に伸縮して可動子３に軸方向に往復運動する力のみを可動子３に負荷せず可動子３を傾斜させる力（モーメント）までも負荷することによる軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうのを抑えることが可能となる。
【００１０】
また、有効巻数が三巻以上で座巻数が一巻であるクローズドエンド圧縮コイルバネＳを用いた振動装置１であって、固定部２に対して一方向へ往復運動する可動子３を配すると共に、該可動子３の両側にそれぞれコイルバネＳを配してコイルバネＳの圧縮に対する反発力により可動子３を保持する振動装置１において、コイルバネＳを配した状態におけるそれぞれのコイルバネＳの可動子３側のエンド部４の一巻目４１と二巻目４２との接触部４０の終端部４０ａが軸方向視において一致して成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、コイルバネＳが軸方向に伸縮して可動子３に軸方向に往復運動する力のみを可動子３に負荷せず可動子３を傾斜させる力（モーメント）までも負荷することによる軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうのを抑えることが可能となる。
【００１１】
また、可動子３を磁性体で形成すると共に可動子３の往復運動方向廻りにコイル５１と永久磁石５２とヨーク５３とを配置してリニアオシレータ５を設けることが好ましい。このような構成とすることで、容易な構成で可動子３を往復駆動させることが可能となる。
【００１２】
また、可動子３と固定部２との間に吸振錘６を配すると共にこの該吸振錘６の両側にコイルバネＳを配することが好ましい。このような構成とすることで、可動子３の往復運動による固定部２への振動の伝達を抑えることが可能となる。
【００１３】
また、コイルバネＳの座巻に位置決め突起７１を突設すると共に、可動子３に前記位置決め突起７１が嵌入される位置決め凹部７２を穿設することが好ましい。このような構成とすることで、コイルバネＳを可動子３の両側に配する作業を容易に確実に行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。まず振動装置１の概略の構成について説明する。
【００１５】
振動装置の基本的な構成は、図４に示すように、大略箱状をした本体ケーシングからなる固定部２と、固定部２に往復動自在に支持される可動子３と、可動子３の両側で固定部２との間に配されるコイルバネＳとからなるものである。固定部２は、本体ケーシングからなるものであるが、特に、後述するコイルバネＳが配される対向する二つの壁部を固定部２として用いるものである。可動子３は、両側の固定部２の間に配される所定の質量を有するもので、その両側において固定部２との間にそれぞれコイルバネＳが配される。
【００１６】
この振動装置１は、可動子３に駆動力を負荷してこの駆動力と両側のコイルバネＳの復元力とで可動子３に両側の固定部２の間を往復運動させ、可動子３の固定部２に対する往復運動を出力として得るものである。
【００１７】
このような振動装置１においては、上述した基本的な構成に加えて、図５に示すように、可動子３に駆動力を与える駆動手段としてリニアオシレータ５を用いてもよい。リニアオシレータ５は、鉄等の磁性体で可動子３を形成し、可動子３の往復運動方向廻りの外周側に環状のコイル５１，永久磁石５２，ヨーク５３を配するもので、コイル５１の両側に永久磁石５２を配すると共に、それぞれの永久磁石５２の両側にヨーク５３を配してある。このリニアオシレータ５の動作については後述する。
【００１８】
そして更に、図５に示す振動装置１の構成に加えて、図６に示すように、吸振錘６を設けてもよい。これは、両側の固定部２の間に可動子３を配すると共に、可動子３の片側において固定部２との間に吸振錘６を配し、固定部２と可動子３との間，可動子３と吸振錘６との間，吸振錘６と固定部２との間にそれぞれコイルバネＳ1，Ｓ2，Ｓ3を配するものである。なお、このような図４乃至図６に示す振動装置１は、線径や巻き径等が同様のコイルバネＳを用いるもので、更に、固定部２と可動子３との間等に配する複数のコイルバネＳを軸方向視において重なるように配するものである。
【００１９】
次に、振動装置１の動作について、図６に示す振動装置１について説明する。
【００２０】
可動子３が静止した状態でコイル５１に電流を流さないでおくと、永久磁石５２がヨーク５３を介して可動子３に及ぼす磁力とコイルバネＳのばね力とが釣り合って、可動子３は静止したままである。そして、コイル５１にまず一方向電流を流すと、コイル５１の両側の永久磁石５２のうちの一方の磁束が弱められてばね力に抗して他方の永久磁石５２側に移動し、次にコイル５１に逆方向電流を流すと、他方の永久磁石５２の磁束が弱められてばね力に抗して反対の永久磁石５２側に移動することから、コイル５１に交番電流を流すことによって可動子３は軸方向の往復運動を行うものである。
【００２１】
この時、可動子３の質量で決定される共振周波数付近の交番電流を印加することにより、可動子３の往復運動は共振状態での振動となる。ここで、可動子３と吸振錘６と固定部２との軸方向運動に着目すると、固定部２と可動子３との間，可動子３と吸振錘６との間，吸振錘６と固定部２との間とにそれぞれコイルバネＳが配されてばね付勢してあるため、可動子３と吸振錘６と固定部２とからなる３質点系の振動モデルと考えることができる。そしてこれらを動作させる際に、可動子３と吸振錘６とが逆位相で振動する振動モードで運動を行うことで、可動子３と吸振錘６とのそれぞれの慣性力が打ち消しあうことになり、可動子３及び吸振錘６から固定部２である本体ケーシングに伝わる力を小さく抑えることができるものである。
【００２２】
以上が振動装置１の構成，動作であり、この振動装置１に用いられるコイルバネＳについて以下に説明する。
【００２３】
コイルバネＳとしては、エンド部４をクローズドエンドに形成した圧縮コイルバネＳが用いられる。これは、コイルバネＳのエンド部４において一巻目４１を座巻として環状に形成し、座巻として環状に繋がる一巻目４１の終端部より二巻目４２を斜め上方に巻き始めるものである。そしてこのとき、一巻目４１の終端部近傍が二巻目４２の始端部近傍と干渉するのを避けるため、一巻目４１の終端部近傍の上面を二巻目４２の始端部近傍の下面に沿わせて切欠し、このときの一巻目４１の上面と二巻目４２の下面の互いに接触する部分を接触部４０としてある。コイルバネＳのもう一方のエンド部４も同様に形成するものである。
【００２４】
このコイルバネＳは、上述したように一巻目４１と二巻目４２の接触部４０に荷重が掛かるもので、特に、一巻目４１と二巻目４２との接触・非接触の境目となる接触部４０の終端部４０ａにおいて最大の荷重が掛かる最密着部Ａとなる。
【００２５】
このようなコイルバネＳは、可動子３と固定部２との間，可動子３と吸振錘６との間，固定部２と吸振錘６との間に配した際、両側のエンド部４の最密着部Ａが軸方向視において一致しない場合、コイルバネＳが軸方向に伸縮して可動子３に軸方向に往復運動する力のみを負荷することができず、可動子３を傾斜させる力（モーメント）までも負荷されてしまい、軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうため、これを抑えるべく、コイルバネＳを上記のように可動子３と固定部２との間等に配した際に両側のエンド部４の最密着部が軸方向視において一致するように、一巻目４１と二巻目４２の接触部４０を軸方向視でほぼ９０°形成すると共に、座巻を含めた全体の巻数をＮ＋０．５巻（但しＮは整数）とするものである。
【００２６】
これは、それぞれのエンド部４において、座巻である一巻目４１と一巻目４１の終端部から始まる二巻目４２との接触部４０がコイルバネＳを上記のように配した際にほぼ９０°となるようにコイルバネＳの一巻目４１（即ち座巻）の上面の切欠を平面視で巻き始め端より大略９０°に亘って形成する。これによって接触部４０の最密着部Ａが軸方向視においてエンド部４の一巻目４１の巻き始め端４１ａよりほぼ９０°巻いた部分に位置する。そして、全体の巻数をＮ＋０．５巻としてあることで、両側のエンド部４の巻き始め端から９０°の部分の最密着部Ａが軸方向視によって一致するものである。これによって上述した放射方向の振動の発生を抑えることができる。
【００２７】
また更に、可動子３の両側に配されるコイルバネＳの可動子３側のエンド部４の最密着部Ａが軸方向視において一致しない場合も、可動子３を傾斜させる力（モーメント）が負荷されてしまって軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうため、これを抑えるべく、両側のコイルバネＳの可動子３側の最密着部Ａが軸方向視において一致するように配するものである。
【００２８】
これは、本実施形態では図９に示すように、それぞれのコイルバネＳのエンド部４の一巻目４１の巻き始め端４１ａより外側（二巻目４２と反対側）に向けて位置決め突起７１を突設し、可動子３の両側のコイルバネＳのエンド部４が当接する部分に前記位置決め突起７１が嵌入される位置決め凹部７２を穿設するものである。コイルバネＳとしては上述したもの（即ちエンド部４の巻き始め端４１ａから９０°の部分に最密着部Ａが位置するもの）を用いるため、位置決め凹部７２は軸方向視において互いに対角となるように１８０°ずれた位置に穿設するものである。このようにすることで、コイルバネＳを可動子３の両側に配する作業を容易に確実に行うことが可能となる。これによって上述した放射方向の振動の発生を抑えることができる。
【００２９】
本実施形態のように、それぞれのコイルバネＳの両側のエンド部４の最密着部Ａを軸方向視において一致させると共に、可動子３の両側に配されるコイルバネＳの可動子３側のエンド部４の最密着部が軸方向視において一致させることで、コイルバネＳが軸方向に伸縮して可動子３に軸方向に往復運動する力のみを可動子３に負荷することが確実にできて、可動子３を傾斜させる力（モーメント）が負荷されてしまうことによる軸方向と直交する放射方向の振動の発生をより一層抑えることが可能となる。
【００３０】
また、なお、可動子３の両側に配されるコイルバネＳの可動子３側のエンド部４の最密着部Ａを軸方向視において一致させるのみであれば、座巻を含めた全体の巻数が上述したようなＮ＋０．５巻でないコイルバネＳであってもよい。これは、全体の巻数がＮ巻のもの（図１０，図１１参照）やＮ＋０．２５巻のもの（図１２，図１３参照）であっても、エンド部４の巻き始め端から９０°の部分に最密着部Ａが位置するものであれば、それぞれのコイルバネＳの可動子３側のエンド部４の巻き始め端４１ａが軸方向視において互いに対角となるように１８０°ずれるように配することで、軸方向視において最密着部Ａを一致させることができる。
【００３１】
以上のような構成によれば、コイルバネＳを配した状態における両エンド部４の一巻目４１と二巻目４２との接触部４０の終端部４０ａを軸方向視において一致させることで、両側のエンド部４の最密着部Ａとなる終端部４０ａが軸方向視において一致しない場合にコイルバネＳが軸方向に伸縮して可動子３に軸方向に往復運動する力のみを可動子３に負荷せず可動子３を傾斜させる力（モーメント）までも負荷することによる軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうのを抑えることが可能となる。
【００３２】
また、コイルバネＳを配した状態におけるそれぞれのコイルバネＳの可動子３側のエンド部４の一巻目４１と二巻目４２との接触部４０の終端部４０ａが軸方向視において一致させることで、可動子３の両側に配されるコイルバネＳの可動子３側のエンド部４の最密着部Ａが軸方向視において一致しない場合にコイルバネＳが軸方向に伸縮して可動子３に軸方向に往復運動する力のみを可動子３に負荷せず可動子３を傾斜させる力（モーメント）までも負荷することによる軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうのを抑えることが可能となる。
【００３３】
なお、この振動装置１を電動歯ブラシに用いた例を図７及び図８に示す。図７に振動装置１の部分の構成を示し、図８に電動歯ブラシ全体の構成を示す。図中のＨ0はケーシングを、Ｈ1はブラシアタッチメントを、８１はベアリングを示す。
【００３４】
このものにあっては、可動子３はシャフト３０に取り付けられて出力がシャフト３０の往復運動として得られるもので、シャフト３０の往復運動によってブラシアタッチメントＨ1が往復運動して歯磨きが行われるものである。
【００３５】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の発明にあっては、有効巻数が三巻以上で両端の座巻数が一巻であるクローズドエンド圧縮コイルバネを用いた振動装置であって、固定部に対して一方向へ往復運動する可動子を配すると共に、該可動子の両側にそれぞれコイルバネを配してコイルバネの圧縮に対する反発力により可動子を保持する振動装置において、コイルバネを配した状態における両エンド部の一巻目と二巻目との接触部の終端部が軸方向視において一致させたので、両側のエンド部の最密着部となる終端部が軸方向視において一致しない場合にコイルバネが軸方向に伸縮して可動子に軸方向に往復運動する力のみを可動子に負荷せず可動子を傾斜させる力（モーメント）までも負荷することによる軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうのを抑えることが可能となる。
【００３６】
また請求項２記載の発明にあっては、有効巻数が三巻以上で座巻数が一巻であるクローズドエンド圧縮コイルバネを用いた振動装置であって、固定部に対して一方向へ往復運動する可動子を配すると共に、該可動子の両側にそれぞれコイルバネを配してコイルバネの圧縮に対する反発力により可動子を保持する振動装置において、コイルバネを配した状態におけるそれぞれのコイルバネの可動子側のエンド部の一巻目と二巻目との接触部の終端部が軸方向視において一致させたので、コイルバネが軸方向に伸縮して可動子に軸方向に往復運動する力のみを可動子に負荷せず可動子を傾斜させる力（モーメント）までも負荷することによる軸方向と直交する放射方向の振動が発生してしまうのを抑えることが可能となる。
【００３７】
また請求項３記載の発明にあっては、上記請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、可動子を磁性体で形成すると共に可動子の往復運動方向廻りにコイルと永久磁石とヨークとを配置してリニアオシレータを設けたので、可動子の往復運動による固定部への振動の伝達を抑えることが可能となる。
【００３８】
また請求項４記載の発明にあっては、上記請求項１乃至請求項３記載の発明の効果に加えて、可動子と固定部との間に吸振錘を配すると共にこの該吸振錘の両側にコイルバネを配したので、可動子の往復運動による固定部への振動の伝達を抑えることが可能となる。
【００３９】
また請求項５記載の発明にあっては、上記請求項２記載の発明の効果に加えて、コイルバネの座巻に位置決め突起を突設すると共に、可動子に前記位置決め突起が嵌入される位置決め凹部を穿設したので、コイルバネを可動子の両側に配する作業を容易に確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるコイルバネを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は接触部の終端部の位置を説明する説明図である。
【図２】同上の実施形態において、可動子の両側に配するコイルバネの接触部の終端部の位置を説明する説明図である。
【図３】同上のコイルバネの詳細説明図である。
【図４】同上の実施形態の構成を示す側断面図である。
【図５】他の実施形態の構成を示す側断面図である。
【図６】更に他の実施形態の構成を示す側断面図である。
【図７】同上の実施形態の振動装置を用いた例の側断面図である。
【図８】同上の実施形態の振動装置を用いた電動歯ブラシの側断面図である。
【図９】更に他の実施形態の構成を示す側断面図である。
【図１０】他のコイルバネを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は接触部の終端部の位置を説明する説明図である。
【図１１】同上のコイルバネの可動子の両側への配置状態を説明する説明図である。
【図１２】更に他のコイルバネを示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は接触部の終端部の位置を説明する説明図である。
【図１３】同上のコイルバネの可動子の両側への配置状態を説明する説明図である。
【図１４】従来の振動装置の構成を示す側断面図である。
【図１５】従来の他の振動装置の構成を示す側断面図である。
【図１６】従来の更に他の振動装置の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
１  振動装置
２  固定部
３  可動子
４  エンド部
４０  接触部
４０ａ  終端部
４１  一巻目
４２  二巻目
Ｓ  コイルバネ
【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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