JP2009542291A - 電子歯ブラシ器の節バネ組立体 - Google Patents

Abstract

電子歯ブラシ器用の節取付バネ配置は、両端が固定されたV形バネ部材（15）を有し、この部材は、軸方向に沿って、異相ねじれモードで作動する。V形バネ部材に沿った接点（30）と、歯ブラシ器のハウジングの間には、取付板（26）が接続される。ある異実施例では、V形バネ部材は、節点の対向する側に、対向スロット（32、34）を有し、該スロットは、軸方向に延伸し、統合されたねじれ棒節バネを形成するとともに、節点近傍の応力を抑制する。別の実施例では、節組立体は、ダイヤモンド形状または円形のインサート（62）を有し、このインサートは、V形バネ部材（63）の下側表面にうまく適合するように構成された上部表面と、V形バネ部材の上部表面および節バネと適合するように構成された、Vブロック形状のまたは平坦なシム部材（56）と、ネジとナットの組のような取付部材（58、59）とを有し、これにより、取付板、シム、V形バネ部材およびインサートが密着接続される。

Description

本発明は、全般に、電子歯ブラシ器用の駆動トレイン組立体に関し、特にそのような駆動トレインの節バネ配置に関する。

電子歯ブラシ器の各種駆動トレイン組立体が知られている。歯ブラシ器の駆動トレイン部は、機械式、電気機械式、磁気的、または他の動作を含むモータ動作に応答して、往復的に歯ブラシ器を駆動する。ある種の駆動トレイン配置では、バネが使用され、このバネは、両端および節点で固定的に取り付けられる。節点は、バネの両端の間にあり、通常全長の中心にある。駆動動作により、所望の異相ねじれモードで、バネが活性化され、これにより、選択された角度を介して、ブラシヘッドに所望の往復的な動作が生じる。

ある配置では、節点取り付けねじれバネは、Ｖ形状であり、取付板によりハウジングに接続された節点を有する。そのような配置では、Ｖ形状ねじれバネ棒のグラウンド接続として機能する取付板は、ハンドルフレーム／ハウジングに接続され、そうでなければハンドルの方に伝達する振動が抑制される。節バネとして機能するＶ形状のねじれ棒は、いくつかの重要な機能を有し、この中には、ブラシヘッドまたは他の部材の中心位置への戻り、および相内回転モードでの、所望の異相回転モードからの適正な分離が含まれ、2つのモード間での相互作用を回避することができる。そのようなVバネ配置は、米国特許第6,859,986号に記載されており、この内容は、本願の参照として取り入れられている。この特許は、本発明の発明者に譲渡されている。
米国特許第6,859,986号公報

前述の節バネ配置では、所望の信頼性のある動作を得る上で、いくつかの構造的な問題がある。配置される節バネにおいて、ねじれバネに所望の動的応答が得られることが重要であり、これによりＶバネと取付板の間の接触領域において、高応力および摩耗の危険性が抑制される。また、Ｖバネの応答は、非直線応答ではなく、その全長に沿って、できる限り直線的であることが重要である。

従って、本発明では、電子歯ブラシ器に使用される駆動トレイン用のバネ組立体が提供され、この組立体は、V形バネ部材を有し、このバネ部材は、節点の周囲で、V形バネ部材の軸方向に沿って、ねじれモードで活性化されるように、両端で固定される。また、この組立体は、V形バネ部材の下側表面部を適正に支持するインサート部材と、V形バネ部材と歯ブラシ器のハウジングに接続された節バネ部材の間に配置されたシム部材と、節バネ部材、シム部材、V形バネ部材およびインサート部材を、相互に強固に固定する取付部材とを有する。

図1および図2を参照すると、電子歯ブラシ器の節（ノード：node）駆動トレイン組立体部分が示されており、これは、本願の節取付組立体の一実施例を備えている。10で示された節駆動トレイン組立体は、Ｖ形ねじれ棒バネ15を駆動する電磁モータの前端部14を有する。モータの残りの部分は、歯ブラシ器のハンドル部内にある（図示されていない）。そのような電磁モータ配置は、本発明の譲受人が有する米国特許第5,378,153号に記載されており、これは、本願の参照として取り入れられている。駆動トレイン10の他端は、歯ブラシ器のヘッド組立体16の一部である。ある実施例では、ヘッド組立体を含む駆動トレイン組立体全体が、歯ブラシ器のハンドル部から取り外し可能であり、ユニットとして交換することができる。一方、別の実施例では、歯ブラシヘッドは、駆動トレイン10の遠位末端17において、単独で、取付部材から取り外すことができる。

V形の固体ねじれ部材15は、ねじれバネとも称され、2つの部分14、16の間に延在し、各種形態を取り得る2つの端部取付組立体20、22によって固定支持されている。特定の実施例では、ねじれ部材15は、ほぼ35mmの全長を有し、2つの等しい板部21、23を有する。これらの板部は、幅が約4.25mmで、厚さが0.30mmであり、バネ鋼で構成されている。図1に示す組立体は、通常、対向する両端部で離間されたベアリング組立体（図示されていない）により、歯ブラシ器のハウジングに支持される。節取付駆動トレインのそのような配置の詳細な例は、前述の特許’986号に記載されている。

作動の際、駆動モータの動作により、異相モードで、ねじれ棒バネ15が活性化され、ある方向に、ねじれバネの近接する半分27が回転し、これにより、遠位半分29が、反対方向に回転する。示された実施例では、異相モードの周波数は、約270Hzである。

この実施例では、溶接または同様の固定方法により、V形のねじれバネの節点30に、取付板26が接続固定される。節点は、V形部材の稜線31に沿って、V形部材のほぼ中央に配置される。また取付板は、歯ブラシ器のハウジングに固定接続される。この配置では、ハンドルの振動が抑制される。

図1、2の実施例では、通常、節点接続部に存在する応力は、V形部材の一組のスロットにより抑制される。スロット32、34により、本実施例において、V形ねじれバネ部材は、ねじれ棒節バネとして機能し、これらのスロットは、実質的に同一であり、V形棒部材の各板部分21、23において、節点28の対向する両側に、稜線に接近して配置される。スロット32、34は、V形部材の長手方向に延伸し、全長は、約8mmで、幅は、約2.4mmである。スロットの効果は、応力をV形部材に沿ってより均等に分散し、節点28の近傍での応力を抑制すること、および節バネの機能をねじれ棒15に統合させることである。スロットは、通常、全長に沿って、幅が均一であるが、小さなタブ部を有しても良く、これにより、これらの位置でのスロット幅が低減される。

図3乃至7には、本発明の別の実施例を示す。図3には、V形棒バネ部材50を有する節駆動トレイン配置40が示されており、このV形棒バネ部材50は、各端部で、端部取付組立体42、44に固定的に取り付けられている。端部取付組立体42は、モータ（図示されていない）によって駆動される。歯ブラシ器組立体の取付部48が、端部取付44から延在する。第1の実施例では、駆動トレイン全体が、歯ブラシ器のハンドル部に対して置換可能であり、あるいはこの構造は、ブラシヘッド組立体単独で、置換可能に配置される。

V形ねじれ部材50は、端部取付組立体42、44に取り付けられた支持部材42a、44aの間に延在し、バネとして機能する。節バネ機能がV形棒部材に統合される図1および2の実施例とは異なり、取付板の形態で、別の節バネ52が、ねじれバネ50の中央位置（節点）48に取り付けられる。取付板（節バネ）52は、外側端部で、歯ブラシ器のハウジングに固定的に取り付けられる。この配置では、取付板52は、取付組立体により、V形ねじれバネ50（Vバネ）に固定され、この取付組立体は、通常、V形ねじれバネ50のねじれ部56内に収容されたベースインサート部材54、ねじれバネ50と節バネ52の間に配置され、両者の間に安定な接続を提供するように構成されたシム部材57、および組立体全体を強固に相互に固定する取付部材組58、59を有する。

図3に示す一般的な配置には、いくつかの構造上の変形例が存在する。ただし、全ての変形例において、組立体には、いくつかの共通の機能がある。まず、所望の動的応答を得るため、節バネ（すなわち取付板）52の回転軸は、Vバネ50の回転軸とできる限り接近している必要がある。第2に、取付組立体、特にインサート、シム、および取付部材組は、V形ねじれバネと節バネ（取付板）の間の節点に、安定した強固な接続を提供し、節点接続部が、長時間にわたって特定の応力に耐え、同位置において応力を抑制するようにする必要がある。第3に、V形状のねじれバネの異相応答ができるだけ線形となるようにするため、接続部は、強固に固定される必要がある。

図4、5、および6A、6Bに示すような第1の変形例では、インサート部材62は、ダイヤモンド形状の組立体である。図4および図5を参照すると、肩（側）部64は、平坦で、通常、インサート62とVバネ63の間に、良好な延伸締め付け表面を提供するように構成される。インサートの端部64aは、下方に向かって丸くなっており、これにより応力集中が回避される。上部表面部66、67の曲線は、Vバネの2つの板部分が接触する内表面に対して、インサートと正確に適合するようになっている。インサートの上部表面部は、対応するV形ねじれバネの内表面領域68よりも、半径を僅かに大きくする必要があり、これにより、組立体が相互に締め付けられた際、ねじれバネは、平坦な肩部64にうまく乗せられるようになる。インサート部材62を介して、取付部材用の開口69が延在する。

図6Aおよび6Bには、第1の変形例の第1のシム部材56が示されている。図3を参照すると、シム部材56は、略V形ブロックの形態であり、V形ねじれバネ50の上部表面に適合するように構成され、これにより、節バネ52用の安定な締め付け表面が提供される。平坦側肩部70、71により、Vバネ50に締め付け表面が提供され、表面部72、73は、V形バネ63（図4）の2つの板部の間の、対応する接合領域（湾曲部の上部表面）に適合する。シムの表面70-73の外側端部74、76は、外方に湾曲しており、応力集中が回避される。表面部72、73は、Vバネの適合表面の半径よりも小さな半径を有し、Vバネは、シムの平坦肩表面部70、71に、丁度接触する。取付部材用のシムを通る開口80が提供される。

Vブロックシム56の反対側は、隆起表面部82を有し、これにより、節バネ（取付板）81の位置合わせ用の重要機能が提供される一方で、隣接する平坦表面部84により、節バネ81とシム56の間に、締め付け表面が提供される。隆起表面82は、節バネ81の適合開口内に延伸する。構造部が接合部においてトルク負荷と反応する限り、多くの異なる表面構造により、重要機能を得ることができる。

ダイヤモンド形状インサートとV形ブロックシムの間は、通常、できる限り自然な状態でVバネが変形し得るように定形され、応力上昇が最小限に抑制されるとともに、組立体素子間に、相応の締め付け表面が提供される。シムは、Ｖバネを節バネに揃え、節バネとＶバネの間の隙間を設定し、これにより作動中の摩擦動作が抑制される。

組立体（図3）全体は、ネジとナットの組58、59で相互に締め付けられるが、例えばリベットのような、他の機械的取付手段を使用しても良いことを理解する必要がある。シムとインサートの両締め付け表面は、Ｖバネの接合角度に適合し、Ｖバネの部分に丁度乗せられ、作動中、組立体に遊びが発生することが抑制される。インサート、Ｖバネ、シムの間の実際の接触面積は、十分に小さくして、Ｖバネ部材の剛性全体に、あまり影響を及ぼさないようにする必要があるが、一方で、適正な締め付け表面が提供されるように十分に大きくして、所望の製品寿命まで組立体が耐久性を維持するようにする必要がある。

ノード組立体のインサートおよびシム部は、Ｖバネよりも低摩擦のベアリング型の材料を有する必要があり、これは、通常、鋼で構成され、Ｖバネ、インサート、およびシムの間の摩耗が回避され、Ｖバネの段階的な応力導入ゾーンが維持される。また、材料は、取付部材（リベットまたはネジ）を強固に保持するため、十分に高い降伏強度を有する必要があり、さらに、製品寿命にわたって、接合部の体摩耗性およびゆるみ防止を維持する必要がある。黄銅および真鍮は、これらの要求を満たすことが示されている。いずれも、良好なベアリング特性と、高い降伏強度とを有する。アルミニウムおよび亜鉛のような他の材料を使用することも可能である。

ノード組立体の全体は、しっかりとした接合が維持され、所望の寿命の間、これらの部材の間に、遊びまたは移動は生じないよう、強固に締め付けられる。インサートおよびシムの全体の形状により、所望の密着配置を得るために必要な、約500Ｎの締め付け力により生じる締め付け圧力が最小化され、インサートおよびシムの特定の材料では、Ｖバネ、シムおよびインサートの各素子の間に、良好な摩擦／高摩耗耐性表面が形成される。

第2の実施例の変形例は、図7A、7B、8A、8Bに示すような、異なるインサートおよびシムの構成を有し、これにより、Vバネ部材の取付および位置合わせの際に、必要な締め付け表面が得られ、また、異なるインサートおよびシム構成により、Vバネと節バネ（取付板）の間に、低摩擦ベアリング表面が得られる。

図7を参照すると、一般的な構成において、インサート98は、円形であり、対向する平坦側肩表面104、105を有し、これらの表面により、インサート98とVバネ100の間に、必要な締め付け表面が提供され、インサートがVバネに対して正確に配置される。また、平坦側肩表面の外端106は、丸められ、これにより応力集中が回避される。インサート98は、上部隆起部108を有し、この隆起部は、重要素子として機能し、Vバネの開口を通り、上方に延在する。インサートの上部表面部107は、Vバネ部材およびその接合部の下側表面に比べて、僅かに大きな半径を有し、組立体が相互に締め付けられた際、Vバネは、インサートの平坦肩部に丁度乗せられる。

重要部分108と平坦肩表面104、105の間の中間部は、ベアリングボス部109となっており、このベアリングボス部により、Vバネの節開口用のベアリング表面が提供される。ベアリングボス部109の高さは、組立体の締め付け動作を妨害しないが、Vバネの開口と丁度干渉するように構成される。

ベアリングボス部109とインサートの平坦肩表面104、105の間の溝116により、Vバネは、平坦肩部上に丁度乗せられる。重要素子108は、Vバネの対応する開口に、僅かに干渉するように構成される。素子108を貫通する開口110は、その間に取付部材を受容するように構成される。インサート108のベース表面111により、ネジとナット組の場合、ナットの支持が提供され、また、リベットコネクタの変形端の場合、締め付け表面が提供される。

平坦シム部118は、円形であり、直径は、約4mmであり、厚さは、約0.5mmであり、中心開口112は、インサートの隆起した重要素子108に適合する。平坦シムは、図7に示すように、取付板121を支持する。取付部材120は、既存の組立体を相互に強固に固定する。

また、前述の2つの変形例を変更しても良い。例えば、図8Aのインサートのベアリングボス部は、Vバネの開口と丁度干渉する図4のインサートとともに使用しても良い。

別の変形例では、図7、8A、8Bの配置を修正して、図8Bのシムを図6A、6Bのシムと置換しても良い。また、さらに別の場合、図8Aのインサートを修正して、ベアリングボス部を排除し、図6A、6Bのシムとともに使用しても良い。

さらに別の場合、図5のインサートを、図8Bのシムとともに使用し、さらに別の変形例では、ベアリングボス部を有するように図5のインサートを修正して、これを図8Bのシムとともに使用しても良い。

以上、V形ねじれ部材（バネ）が、取付板により、節点でハンドルハウジングに固定された節バネ配置について示した。ある実施例では、取付板は、節点でV形バネに溶接され、V形バネに提供されたスロットは、節点の対向する両側に配置される。これらのスロットは、ねじれ棒節バネを形成し、節点近傍の接続ゾーンで、応力が抑制される。別の実施例は、節点組立体を有し、この組立体は、V形ねじれバネを支持するインサートと、V形ねじれバネと取付板節バネの間に配置されたシム部材とを有し、組立体は、ネジまたはリベットのような取付部材組によって、相互に強固に保持される。

本発明の好適実施例は、一例のため示されたものであり、特許請求の範囲に定められた本発明の思想から逸脱しないで、実施例において、各種変更、修正、置換が可能であることを理解する必要がある。

電子歯ブラシ器の一部の斜視図であって、統合された節バネ機能を有するVバネと電子歯ブラシ器用の取付板駆動トレイン配置とを示した図である。 図1の配置のVバネ部をより詳しく示した斜視図である。 電子歯ブラシ器の別のVバネと節バネ配置を示した分解組み立て図である。 図3の例の一変形例をより詳しく示した断面図である。 図4の変形例の一部を詳しく示した斜視図である。 図4の変形例の別の部分を示した図である。 図4の変形例の別の部分を示した図である。 図3の例の別の変形例の正面図である。 図7Aおよび7Bの変形例の一部の斜視図である。 図7Aおよび7Bの変形例の一部の斜視図である。

Claims (20)

1. 電子歯ブラシ器に使用される駆動トレインのバネ配置であって、
   V形ねじれ棒バネ部材を有し、
   該V形ねじれ棒バネ部材は、両端で固定され、
   前記V形ねじれ棒バネ部材は、節点（node point）の周囲で、Vバネに沿って、異相ねじれモードで活性化され、
   前記Vバネ部材は、前記節点の対向する両側に、2つのスロットを有し、該スロットは、前記Vバネ部材の軸方向に延伸し、これにより、統合されたねじれ棒節バネが形成されることを特徴とするバネ配置。
2. 前記2つのスロットは、実質的に等しいことを特徴とする請求項1に記載のバネ配置。
3. 前記スロットは、前記Vバネ部材の全長よりも実質的に短い全長と、前記Vバネ部材の幅よりも実質的に短い幅とを有することを特徴とする請求項1に記載のバネ配置。
4. 前記スロットの寸法により、前記節点の近傍において、前記Vバネの応力が実質的に抑制されることを特徴とする請求項1に記載のバネ配置。
5. 溶接により、前記節点で、前記Vバネに取り付けられた取付板を有し、
   該取付板は、前記歯ブラシ器のハウジング部に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のバネ配置。
6. 電子歯ブラシ器に使用される駆動トレイン用のバネ組立体であって、
   両端で固定されたV形バネ部材であって、前記V形バネ部材の軸方向に沿って、節点の周囲で、異相ねじれモードで活性化されるV形バネ部材と、
   前記V形バネ部材の下側表面部を支持するインサート部材と、
   前記V形バネ部材と前記歯ブラシ器のハウジングに接続された節（node）バネ部材の間に配置されたシム部材と、
   前記節バネ部材、前記シム、前記V形バネ部材、および前記インサートを、相互に強固に固定する取付部材と、
   を有するバネ組立体。
7. 前記インサートは、前記V形バネ部材の前記下側表面に適合するように構成された上部表面を有し、
   前記V形バネ部材と前記インサートの間の相対的な移動が実質的に抑制されることを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
8. 前記インサートの前記上部表面は、端部が下向きに丸められていることを特徴とする請求項7に記載のバネ配置。
9. 前記インサートおよび前記シムは、ベアリング型の材料を有し、
   該材料は、前記V型バネ部材が有する材料よりも低い摩擦係数を有し、前記V型バネ部材が有する材料よりも低い硬度値を有することを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
10. 前記インサートは、
    前記V形バネの前記下側表面で対応する表面と適合する、外側対向締め付け領域を有する上部表面と、
    前記V形バネ部材の対応する半径よりも僅かに大きな半径を有する中間締め付け領域と、
    前記取付部材が通る開口と、
    を有し、
    前記シム部材は、
    前記V形バネの前記上部表面の対応する部分とうまく適合する外側部を有する下側表面構成部と、
    前記V形バネ部材の前記対応する部分よりも小さな半径を有する中間部と、
    前記取付部材が通る開口と、
    を有し、
    前記シム部材は、取付板の形態である前記節バネ部材と適合し、前記節バネ部材を受容するように適合された上部を有し、
    前記取付板は、前記シムの上部表面部に固定配置され、
    前記取付板の前記開口内に、前記シムの重要部分が延伸することを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
11. 前記節バネ部材の前記開口の対向する側および前記開口の近傍に、前記取付部材用のスロットを有することを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
12. 前記インサートは、
    前記Ｖ形バネ部材の対応する表面部とうまく適合する外側上部表面部と、
    前記インサートの中央から上方に延伸するベアリングボス部と、
    前記ベアリングボス部の前記上部表面から延伸する重要支持部分であって、前記Ｖ形バネ部材の対応する開口を通るように適合された重要支持部分と、
    を有し、
    前記インサートの前記上部表面は、中間上部表面部を有し、
    該中間上部表面部は、前記Ｖ形バネ部材と適合し、前記Ｖ形バネ部材の前記対応する部分よりも大きな半径を有し、
    前記シムは、開口を有するディスクであり、
    前記ディスクは、前記Ｖ形バネ部材と前記節バネ部材の間に配置され、
    前記Ｖ形バネ部材と前記節バネ部材の間に、安定な接触が提供され、
    前記シムの前記開口は、前記インサートの前記重要支持部分を収容することを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
13. 前記インサートは、
    前記Ｖ形バネの前記下側表面で、対応する表面と適合する外側対向締め付け領域を有する上部表面と、
    前記V形バネ部材の前記対応する半径よりも僅かに大きな径を有する中間締め付け領域と、
    前記取付部材が通る開口と、
    を有し、
    前記シム部材は、
    開口を有するディスクを有し、
    該ディスクは、前記V形バネ部材と前記節バネ部材の間に配置され、前記V形バネ部材と前記節バネ部材の間に、安定な接触が提供されることを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
14. 前記インサートは、
    前記V形バネ部材の対応する表面部とうまく適合する外側上部表面部と、
    前記インサートの上部表面から上方に延伸する重要支持部材であって、前記V形バネ部材の対応する開口を通るように適合された重要支持部材と、
    を有し、
    前記インサートの前記上部表面は、中間上部表面部を有し、
    該中間上部表面部は、前記V形バネ部材と適合し、前記V形バネ部材の対応する部分よりも大きな半径を有し、
    前記シム部材は、取付板の形態である前記節バネ部材と適合し、該節バネ部材を受容する上部を有し、
    前記取付板は、前記シムの上部表面に固定配置され、
    前記シムの前記重要部は、前記取付板の前記開口内に延伸することを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
15. 前記インサートは、該インサートのほぼ中央から上方に延伸するベアリングボス部を有し、
    前記重要支持部分は、前記ベアリングボス部の前記上部表面から延伸することを特徴とする請求項14に記載のバネ配置。
16. 前記インサートは、ベアリングボス部を有し、
    前記ベアリングボス部は、前記インサートの上部表面から上方に延伸することを特徴とする請求項10に記載のバネ配置。
17. 前記インサートは、
    前記V形バネの前記下側表面で、対応する表面と適合する外側対向締め付け領域を有する上部表面部と、
    前記V形バネ部材と嵌め合わせるため、前記インサートの中央から上方に延伸するベアリングボス部と、
    前記V形バネ部材の対応する半径よりも僅かに大きな半径を有する中間締め付け領域と、
    前記取付部材が通る開口と、
    を有し、
    前記シム部材は、開口を有するディスクであり、
    該ディスクは、前記V形バネ部材と、前記節バネ部材の間に配置され、
    前記V形バネ部材と前記節バネ部材の間に、安定な接触が提供されることを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
18. 前記インサート部材は、ダイヤモンド形であることを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
19. 前記インサート部材は、丸い輪郭であることを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。
20. 前記インサートは、
    前記V形バネ部材の対応する表面部とうまく適合する外側上部表面部と、
    前記インサートの前記上部表面から延伸する重要支持部分と、
    を有し、
    前記重要部分は、前記V形バネ部材の対応する開口を通るように適合され、
    前記インサートの前記上部表面は、中間上部表面部を有し、
    該中間上部表面部は、前記V形バネ部材と適合し、前記V形バネ部材の前記対応する部分よりも大きな直径を有し、
    前記シムは、開口を有するディスクであり、
    該ディスクは、前記V形バネ部材と前記節バネ部材の間に配置され、
    前記V形バネ部材と前記節バネ部材の間に、安定な接触が提供され、
    前記シムの前記開口は、前記インサートの前記重要支持部分を収容することを特徴とする請求項6に記載のバネ配置。

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