JP2006141513A - 電動歯ブラシ - Google Patents

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Abstract

【課題】 バス式電動歯ブラシにおいて、モータ軸の回転数と、ブラシの往復振動数を一致させる。
【解決手段】 筒状ケース１内のモータ２と、該ケースの先端をスライド可能に貫通した往復軸５とを、モータ軸21の１回転を、スコッチヨーク機構40によって揺動体４の一往復揺動に変換し、更に揺動体４の一往復揺動を往復軸５の直線方向の一往復運動に変換する運動変換手段３で連繋した。
【選択図】 図８

Description

本発明は、モータを動力としてバス式動作を行なう電動歯ブラシに関するものである。
図１６、図１７に示すバス式電動歯ブラシは、取っ手を兼ねる筒状ケース(１)に、モータ(２)をそのモータ軸(21)が筒状ケース(１)の軸芯に沿う様に配備し、モータ軸(21)の回転運動を筒状ケース(１)の軸芯に略沿う様な直線運動に運動返還手段で変換してブラシ(７)を具えた往復軸(５)を往復駆動している。
具体的には、モータ軸(21)に取り付けたピニオンギア(31)を該ピニオンギアに軸直角に噛合するクラウンギア(32)に噛合する。クラウンギア(32)の回転軸(33)上に偏芯回転体(34)を設け、筒状ケース(１)の軸芯に略沿う方向に往復可能に配備した往復軸(５)の基端の穴(35)に該偏芯回転体(34)を回転可能に嵌めてスコッチヨーク機構を構成することにより、モータ軸(21)の回転運動を直線運動に変換している(特許文献１、特許文献２)。
特開平９−２４０５７号公報 特開平９−１７７９２３号公報
バス式電動歯ブラシでは、ブラシの往復運動の振動数が重視される。
しかし、従来の運動変換手段では、モータ軸(21)の回転がピニオンギア(31)とクラウンギア(32)のギア比によって減速されてスコッチヨーク機構(クロススライダー機構)に伝達されるため、ブラシ(７)の往復運動振動数が、モータ軸(21)の回転数より小さく成らざるを得ない。
クラウンギア(32)の回転軸(33)と同軸にスコッチヨーク機構が設けられた構成上、クラウンギア(32)は筒状ケース(１)の軸芯から外れた位置となり、軸芯から離れるほどクラウンギア(32)の外径寸法が小さく規制される。クラウンギア(32)は外径が大きいほどピニオンギア(31)との噛合に有利であるが、外径制限のために歯数を少なくせざるを得ない。又、噛合するピニオンギア(31)の外径を確保するためにも、クラウンギア(32)は、筒状ケース(１)の軸芯から離さざるを得ない。その結果、ピニオンギア(31)とクラウンギア(32)の歯数は少ないものとなり、ピニオンギア(31)との噛み合わせの都合上、バックラッシュが大きくなり、振動、騒音の原因となるほか、往復運動の円滑さを損なう。
上記問題を避けるため、スコッチヨーク機構を極力薄い形状にする対応をなした場合、材料強度の低下のために、機構全体に脆性破壊が発生し易くなる。更に、ピニオンギア(31)の強度確保の必要もあって歯形モジュールが小さくなる。このため、ピニオンギア(31)とクラウンギア(32)のギア比が大きくなり、往復運動の振動数低下を招く。
又、筒状ケース(１)は取っ手を兼用しているため、筒状ケース(１)は握り易さやデザインの観点から太さに制限があり、それによってピニオンギア(31)とクラウンギア(32)のギア比がある範囲に規制される。そのため、ブラシの振動数を高めるという点で設計の自由度は少なく、振動、騒音等の性能向上のネックとなっていた。
本発明は、モータ軸の回転運動を往復運動に変換する新たな手段を案出して、上記問題を解決する電動歯ブラシを明らかにするものである。
請求項１の電動歯ブラシは、ケース(１)内に配備したモータ(２)と、該モータのモータ軸(21)の回転を該モータ軸の軸芯に略沿う往復運動に変換する運動変換手段(３)と、該往復運動に連動するブラシ(７)とによって構成された電動歯ブラシにおいて、
モータ軸(21)に該モータ軸の回転に伴って回転する偏芯回転体(23)を設け、
前記運動変換手段(３)は、モータ軸(21)と直交する面内にて揺動可能に軸支され一方を前記偏芯回転体(23)と摺接可能に係合して該偏芯回転体の回転によって揺動する揺動体(４)と、
前記ブラシ(７)が取り付けられる共に前記揺動体(４)の他方と連結して該揺動体の揺動運動に伴って往復運動し、該ブラシ(７)を往復運動させる往復軸(５)とを有する電動ブラシ。
請求項２の電動歯ブラシは、取っ手を兼用する筒状ケース(１)内に、モータ軸(21)が該筒状ケース(１)の軸芯に略沿う方向に向く様にモータ(２)を配備し、モータ軸(21)の回転を筒状ケース(１)の軸芯に略沿う方向の往復運動に変換する運動変換手段(３)を介して往復軸(５)に連繋し、該往復軸(５)にブラシ(７)を設けた電動歯ブラシにおいて、
運動変換手段(３)は、モータ軸(21)と直交する方向に向く支持軸(41)を中心に揺動可能な揺動体(４)のモータ軸(21)側にモータ軸上の偏芯回転体(23)と係合して揺動体(４)を揺動させるスコッチヨーク機構(40)を構成し、往復軸(５)は揺動体(４)に枢支連結されてブラシ(７)を往復運動させる。
請求項３は請求項２の電動歯ブラシにおいて、揺動体(４)は、偏芯回転体(23)が摺接して回転可能に嵌まる矩形の枠部(42)を有し、支持軸(41)によって揺動可能に支持され、該支持軸(41)の近傍にて支持軸(41)から筒状ケース(１)の軸芯と直交する方向に離れた位置の枢軸(52)と往復軸(５)とが連結部材(51)にて枢支連結されている。
請求項４は請求項３の電動歯ブラシにおいて、揺動体(４)は、揺動方向の両端から可撓性の支持アーム(43)(43)をブラシ(７)側へ突設し、支持アーム先端が筒状ケース(１)に保持されている。
請求項５は請求項４に記載の電動歯ブラシにおいて、支持アーム(43)は合成樹脂にて揺動体(４)と一体成形された薄板状に形成され板幅方向が揺動体(４)の揺動方向と直交する方向に向いており、揺動体(４)の揺動面内では容易に弾性変形し、揺動体(４)の揺動方向と直交する方向には弾性変形し難い。
請求項６は、請求項２乃至６の何れかに記載の電動歯ブラシにおいて、往復軸(５)は、筒状ケース(１)の先端部に配備した可撓性の軸受(６)に貫通して支持されている。
請求項７は、請求項２に記載の電動歯ブラシにおいて、揺動体(４)は、偏芯回転体(23)が摺接して回転可能に嵌まる矩形の枠部(42)と、往復軸(５)を枢支連結する枢軸(52)を支持するブラケット(45)を連結部(46)の両端にて互いに対向させてコ字状に形成され、支持軸(41)は、揺動体(４)の枢軸(52)側の屈曲部近傍にて枢軸(52)と平行に位置しており、筒状ケース(１)の先端側にて往復軸(５)を揺動可能に軸受けしている。
請求項１の電動歯ブラシは、モータ軸(21)の１回転で揺動体(４)が１回往復揺動し、揺動体(４)の１往復揺動で往復軸(５)が筒状ケース(１)の軸芯にほぼ沿う様に一往復する。即ち、モータ軸(21)の１回転で往復軸(５)上のブラシ(７)が１往復する。
従来の電動ブラシの様に、モータ軸(21)の回転数に対してブラシ(７)の往復振動数が少なくなることはない。
請求項２の電動歯ブラシは、請求項１の電動歯ブラシの効果に加えて、ケース(１)が筒状に形成されて取っ手を兼用するため、電動歯ブラシを小型化できる。
請求項３の電動歯ブラシは、モータ軸(21)及び揺動体(４)の揺動中心を筒体の軸芯に一致させることができ、又、従来のピニオンギア(31)とクラウンギア(32)は存在しないので、筒状ケース(１)を可及的に小径化できる。これは筒状ケース(１)のデザインに制約を受け難く、且つ握り易い筒状ケース(１)の設計ができることを意味する。更に、従来のピニオンギア(31)とクラウンギア(32)の噛合で生じるバックラシュに起因する問題は起こらない。
請求項４の電動歯ブラシは、揺動体(４)を支持軸(41)と２つの支持アーム(43)の３点で揺動可能に支持するから揺動体(４)の揺動運動が安定し、ブラシ(７)の往復動も安定する。又、枠部(42)と偏芯回転体(23)の間の隙間(ガタ)に起因する騒音や動きの微細な不具合を除去し、組付けを容易にする。
請求項５の電動歯ブラシは、揺動体(４)と支持アーム(43)(43)が合成樹脂にて一体成形されているため、部品点数が増えることはなく、又、支持アーム(43)を揺動体(４)に取り付ける手間も不要でコスト上昇を抑えることができる。
又、支持アーム(43)は、揺動体(４)の揺動面内では容易に弾性変形し、揺動体(４)の揺動方向と直交する方向には弾性変形し難いため、揺動体(４)の揺動には支障はなく且つ揺動体(４)の揺動方向と直交する方向のふらつきを防止でき、揺動体(４)を一層安定して揺動させることができる。
請求項６の電動歯ブラシは、筒状ケース(１)の先端部に配備した可撓性の軸受(６)に往復軸(５)をスライド可能に貫通させて該往復軸(５)を支えたので、往復軸(５)の軸方向の往復運動は勿論のこと、軸受(６)を中心に往復軸(５)が多少振れることが許容されるので、往復軸(５)が多少振れながら往復する構成であっても、往復軸(５)を無理なく支えることができる。
請求項７の電動歯ブラシも、モータ軸(21)が１回転すると、スコッチヨーク機構(40)を介して支持軸(41)を中心に揺動体(４)が１往復揺動し、揺動体(４)が１往復揺動すると、連結部材(51)及び往復軸(５)を介してブラシ(７)が一往復する。即ち、モータ軸(21)の１回転で往復軸(５)上のブラシ(７)が１往復する。従ってモータ軸(21)の回転数に対してブラシ(７)の往復振動数が少なくなることはない。
本発明の電動歯ブラシは、図１乃至図６に示す如く、取っ手を兼用する筒状ケース(１)の先端から往復軸(５)を臨出させ、該往復軸(５)にブラシ(７)を交換可能に取り付けている。
筒状ケース(１)は、ケース軸芯に対して少し傾いた角度でほぼ同じ大きさに２分可能な主ケース(11)と蓋ケース(12)とからなり、筒状ケースの底部(13)は主ケース(11)に設けられている。往復軸(５)は筒状ケース(１)の略軸芯上に位置している。
蓋ケース(12)は防水上、筒状ケース(１)に液密に被さり、開くことを前提としていない。
以下の説明で表側とは蓋ケース(12)側、裏側とは主ケース(11)側とする。
筒状ケース(１)内の底部(13)側にモータ(２)が配備され、モータ軸(21)は筒状ケース(１)の軸芯に一致して往復軸(５)に向いている。
モータ軸(21)と往復軸(５)とが、モータ軸(21)の回転を往復軸(５)の往復運動に変換する運動変換手段(３)を介して連繋される。
筒状ケース(１)内には、充電式バッテリ、モータ駆動回路(図示せず)も配備されるが、それらは図面から省略されている。
図７乃至図１１に示す如く、運動変換手段(３)はモータ軸(21)と往復軸(５)との間に揺動可能に配備した揺動体(４)と、モータ軸(21)の回転を揺動体(４)の揺動運動に変換するスコッチヨーク機構(クロススライダー機構)(40)と、揺動体(４)と往復軸(５)とを連結する連結部材(51)とによって構成される。
揺動体(４)は合成樹脂にて形成され、筒状ケース(１)の軸芯方向に長い角ブロック体であって、筒状ケース(１)の軸芯上にてモータ軸(21)と往復軸(５)との間に配備されている。 揺動体(４)は、往復軸(５)側の端部にて表裏両面の対向位置に短く支持軸(41)(41)を突設し、両支持軸(41)(41)を主ケース(11)と蓋ケース(12)の夫々の内面形成した軸受け穴(図示せず)に嵌めて支持軸(41)を中心に揺動可能に支持されている。
支持軸(41)(41)は、筒状ケース(１)の軸芯を含む面内に位置している。
図８に示す如く、揺動体(４)は、モータ軸(21)側のに枠部(42)を具え、該枠部(42)にモータ軸(21)上に設けた偏芯回転体(23)を摺動可能に嵌めて係合し、スコッチヨーク機構(40)を構成している。
偏芯回転体(23)は、モータ軸(21)に取り付けられたボス体(22)の偏芯位置に回転可能に突設され枠部(42)との摺接面は球面を呈している。
枠部(42)は、揺動体(４)のモータ軸(21)側端面に角穴(47)を開設して形成される。図９に示す如く、角穴(47)は、筒状ケース(１)の表裏方向に長く、即ち、偏芯回転体(23)に対して揺動体(４)を揺動支持する支持軸(41)に沿う方向に余裕がある。従って、偏芯回転体(23)の回転によって揺動体(４)は支持軸(41)を中心に支持軸(41)と直交する面内を揺動する。
揺動体(４)の枠部(42)には揺動方向の両端に可撓性の支持アーム(43)が突設されている。
支持アーム(43)は、揺動方向に短く延びてから揺動体(４)の側面と略平行にブラシ(７)側へ延びている。
両支持アーム(43)の突出端に、前記支持軸(41)と平行に筒状ケース(１)の表裏方向に短く枢軸(52)(52)が突設され、該枢軸(52)(52)が主ケース(11)と蓋ケース(12)の形成された軸受け凹部(図示せず)に嵌まって支持アーム(43)が筒状ケース(１)に支持される。
実施例の支持アーム(43)は合成樹脂にて揺動体(４)と一体成形された薄板状を呈し、板幅方向が揺動体(４)の揺動方向と直交する方向に向いており、揺動体(４)の揺動面内では容易に弾性変形し、揺動体(４)の揺動方向と直交する方向には弾性変形し難い構成である。
揺動体(４)は、支持軸(41)の近傍にて、揺動体(４)の揺動面内にて筒状ケース(１)の軸芯から離れる方向に突出する突片(48)を有し、該突片(48)と往復軸(５)とが連結部材(51)によって連結される。
連結部材(51)は略Ｌ字状に形成され、一端が往復軸(５)の基端に固定され、他端に開設した長孔(50)に、突片(48)に突設した枢軸(52)が嵌まっている。
上記長孔(50)は、揺動体(４)の揺動方向に長い。
筒状ケース(１)の先端開口に往復軸(５)を支持する軸受(６)が液密に装着される。実施例の軸受(６)は可撓軸受であって、ゴム等の可撓性材で形成したカップ状体(61)の底面(62)中央を内側に筒状に曲げ込んで肉厚のリング部(63)を形成している。又、往復軸(５)の中間部に設けた凹部溝(53)に軸受(６)のリング部(63)が嵌合し、往復軸(５)の往復運動に伴って軸受(６)の底面が変形し、可動する。
カップ状体(61)の開口縁にフランジ(64)が設けられ、カップ状体(61)が筒状ケース(１)の先端開口に液密に嵌まり、該フランジ(64)が筒状ケース(１)内面に形成された周溝(図示せず)に嵌まる。
筒状ケース(１)内には、軸受(６)と前記モータ(２)との間に位決め枠(15)が設けられている。
往復軸(５)の先端に取り付けられるブラシ(７)は、往復軸(５)に着脱可能に嵌まるブラシ台(71)とブラシ台(71)上に植設されたブラシ毛(72)とによって形成されている。
然して、上記電動歯ブラシは、モータ軸(21)が１回転すると、スコッチヨーク機構(40)を介して支持軸(41)を中心に揺動体(４)が１往復揺動し、揺動体(４)が１往復揺動すると、連結部材(51)及び往復軸(５)を介してブラシ(７)が筒状ケース(１)の軸芯上を一往復する。即ち、モータ軸(21)の１回転で往復軸(５)上のブラシ(７)が１往復する。
従来の電動ブラシの様に、モータ軸(21)の回転数に対してブラシ(７)の往復振動数が少なくなることはない。
モータ軸(21)、揺動体(４)の揺動中心及び往復軸(５)を筒体の軸芯に一致させているので、筒状ケース(１)を小径化できる。これは筒状ケース(１)のデザインに制約を受け難く、且つ握り易い筒状ケース(１)の設計ができることを意味する。更に、ギアが噛合するメカニズム用いていないので、ギア噛合のバックラシュに起因する、騒音等の問題は生じない。
揺動体(４)を支持軸(41)と２つの支持アーム(43)の３点で揺動可能に支持するから揺動体(４)の揺動運動が安定し、ブラシ(７)の往復動も安定する。
然も、揺動体(４)と支持アーム(43)(43)を合成樹脂にて一体成形しているため、部品点数が増えることはなく、又、支持アーム(43)を揺動体(４)に取り付ける手間も不要でコスト上昇を抑えることができる。
然も、支持アーム(43)は合成樹脂にて揺動体(４)と一体成形された薄板状に形成され板幅方向が揺動体(４)の揺動方向と直交する方向に向いてため、揺動体(４)の揺動面内では容易に弾性変形し、揺動体(４)の揺動方向と直交する方向には弾性変形し難い。このため、揺動体(４)は支持軸(41)と直交する面内で円滑に且つ安定して揺動し、これが、ブラシ(７)の円滑且つ安定した直線往復運動を生み出す。
筒状ケース(１)の先端開口(15)に配備した可撓性の軸受(６)に往復軸(５)をスライド可能に貫通させて該往復軸(５)を支えたので、往復軸(５)の軸方向の往復運動は勿論のこと、軸受(６)を中心に往復軸(５)が多少振れることが許容されるので、揺動体(４)上の枢軸(52)と連結部材(51)の長孔(50)の滑りが悪く、往復軸(５)に多少の振れ力作用しても、往復軸(５)の振れを許容しつつ無理なくスライド支持できる。
又、軸受(６)自体が、筒状ケース(１)の先端開口(14)から水の侵入を防止するシール材を兼用しており、部品点数の削減とコスト引き下げに寄与できる。
図１２乃至図１５は、モータ軸(21)の回転を往復軸(５)の往復動に変換する運動変換手段(３)の他の実施例を示している。
モータ軸(21)と往復軸(５)との間に揺動体(４)を配備されている。揺動体(４)は、筒状ケース(１)の軸芯に沿う方向に延びる連結部(46)のモータ軸(21)側端部に枠部(42)、往復軸(５)側端部にブラケット(45)を対向して突設して略コ字状に形成されている。
モータ軸(21)の先端に設けられた偏芯回転体(23)が上記枠部(42)に摺接可能に嵌まってスコッチヨーク機構(40)を構成している。
揺動体(４)を揺動支持する支持軸(41)は、コ字状の揺動体(４)の往復軸(５)側の屈曲部に位置している。
ブラケット(45)に枢軸(52)を介して往復軸(５)の基端が枢支連結される。
往復軸(５)は、筒状ケース(１)の先端側に配備された球面軸受(6a)によってスライド可能且つ軸受(6a)を中心に揺動可能に支持されている。
上記第２実施例の電動歯ブラシも、モータ軸(21)が１回転すると、スコッチヨーク機構(40)を介して支持軸(41)を中心に揺動体(４)が１往復揺動し、揺動体(４)が１往復揺動すると往復軸(５)も一往復する。即ち、モータ軸(21)の１回転で往復軸(５)上のブラシ(７)が１往復する。往復軸(５)は球面軸受(6a)を中心に僅か振れながらスライド移動する。
第１実施例の歯ブラシと同様にして、モータ軸(21)の回転数に対してブラシ(７)の往復振動数が少なくなることはない。
実施例では、揺動体(４)の支持軸(41)と往復軸(５)の枢軸(52)との間の距離Ｌ1は、３．５mm、支持軸(41)からスコッチヨーク機構(40)までの距離Ｌ2は７mm、偏芯回転体(23)の偏芯量Ｌ3は０.７mm、ブラシ(７)の往復ストロークは０.７mmとした。
尚、第１実施例の可撓性軸受(６)を、第２実施例の往復軸(５)の軸受に実施しても、可動性軸受(６)は、往復軸(５)の振れを許すため問題は生じない。
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
電動歯ブラシの斜視図である。 同上の蓋ケースを省略した斜視図である。 同上の正面図である。 同上の平面図である。 図１の左側面図である。 図２も左側面図である。 運動変換手段の説明図である。 一部を断面で表した運動変換手段の説明図である。 図８Ａ−Ａ線に沿う断面図である。 運動変換機構の斜視図である。 図７の平面図である。 第１実施例の運動変換手段の説明図である。 図１２Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。 図１３Ｃ−Ｃ線に断面図である。 図１２Ａ−Ａ線に沿う断面図である。 従来例の要部断面図である。 同上の９０°角度を変えた要部断面図である。
符号の説明
１ 筒状ケース
２ モータ
21 モータ軸
23 偏芯回転体
３ 運動変換手段
４ 揺動体
40 スコッチヨーク機構
41 支持軸
５ 往復軸
51 連結部材
６ 軸受
７ ブラシ

Claims (7)

  1. ケース(１)内に配備したモータ(２)と、該モータのモータ軸(21)の回転を該モータ軸の軸芯に略沿う往復運動に変換する運動変換手段(３)と、該往復運動に連動するブラシ(７)とによって構成された電動歯ブラシにおいて、
    モータ軸(21)に該モータ軸の回転に伴って回転する偏芯回転体(23)を設け、
    前記運動変換手段(３)は、モータ軸(21)と直交する面内にて揺動可能に軸支され一方を前記偏芯回転体(23)と摺接可能に係合して該偏芯回転体の回転によって揺動する揺動体(４)と、
    前記ブラシ(７)が取り付けられる共に前記揺動体(４)の他方と連結して該揺動体の揺動運動に伴って往復運動し、該ブラシ(７)を往復運動させる往復軸(５)とを有する電動歯ブラシ。
  2. 取っ手を兼用する筒状ケース(１)内に、モータ軸(21)が該筒状ケース(１)の軸芯に略沿う方向に向く様にモータ(２)を配備し、モータ軸(21)の回転を筒状ケース(１)の軸芯に略沿う方向の往復運動に変換する運動変換手段(３)を介して往復軸(５)に連繋し、該往復軸(５)にブラシ(７)を設けた電動歯ブラシにおいて、
    運動変換手段(３)は、モータ軸(21)と直交する方向に向く支持軸(41)を中心に揺動可能な揺動体(４)のモータ軸(21)側にモータ軸上の偏芯回転体(23)と係合して揺動体(４)を揺動させるスコッチヨーク機構(40)を構成し、往復軸(５)は揺動体(４)に枢支連結されてブラシ(７)を往復運動させる電動歯ブラシ。
  3. 揺動体(４)は、偏芯回転体(23)が摺接して回転可能に嵌まる矩形の枠部(42)を有し、支持軸(41)によって揺動可能に支持され、該支持軸(41)の近傍にて支持軸(41)から筒状ケース(１)の軸芯と直交する方向に離れた位置の枢軸(52)と往復軸(５)とが連結部材(51)にて枢支連結されている請求項２に記載の電動歯ブラシ。
  4. 揺動体(４)は、揺動方向の両端から可撓性の支持アーム(43)(43)をブラシ(７)側へ突設し、支持アーム先端が筒状ケース(１)に保持されている請求項３に記載の電動歯ブラシ。
  5. 支持アーム(43)は合成樹脂にて揺動体(４)と一体成形された薄板状に形成され板幅方向が揺動体(４)の揺動方向と直交する方向に向いており、揺動体(４)の揺動面内では容易に弾性変形し、揺動体(４)の揺動方向と直交する方向には弾性変形し難い請求項４に記載の電動歯ブラシ。
  6. 往復軸(５)は、筒状ケース(１)の先端部に配備した可撓性の軸受(６)に貫通して支持されている請求項２乃至５の何れかに記載の電動歯ブラシ。
  7. 揺動体(４)は、偏芯回転体(23)が摺接して回転可能に嵌まる矩形の枠部(42)と、往復軸(５)を枢支連結する枢軸(52)を支持するブラケット(45)を連結部(46)の両端にて互いに対向させてコ字状に形成され、支持軸(41)は、揺動体(４)の枢軸(52)側の屈曲部近傍にて枢軸(52)と平行に位置しており、筒状ケース(１)の先端側にて往復軸(５)を揺動可能に軸受けしている請求項２に記載の電動歯ブラシ。
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