JP2016154753A - ステム内にモータを備えた電動歯ブラシ - Google Patents

ステム内にモータを備えた電動歯ブラシ Download PDF

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Abstract

【課題】ステム部材の中に直流モータと振動シャフトが納められた電動歯ブラシの提供を目的とする。【解決手段】電動歯ブラシは、ステム部材を有し、そこにブラシ部が着脱可能になっている。ステム部材は合成樹脂で構成され、直流モータと、直流モータに連結される振動シャフトを納める中空部を有する。中空部の一端は開かれておりそこから直流モータと振動シャフトが挿入され、中空部の他端は閉じられている。振動シャフトの自由端は中空部の他端において回転可能に保持されている。中空部は円錐形の内壁を有し、直流モータのショルダー部と円錐形の内壁とが圧着することにより、直流モータが中空部内に強固に保持される。【選択図】図2C

Description

この発明は電動歯ブラシの構造に関し、より詳しくはステム内にモータが設けられた電動歯ブラシに関する。
市場の電動歯ブラシは多くの構成部品を有し、例えば、次のような部品が存在する。バッテリーと電気回路基板を保持するためのボディ、直流モータ、直流モータに接続された偏心軸、並びに直流モータおよび偏心軸を保持するためのステム等である。
米国特許6,920,659号明細書(発行日:2005年7月26日、発明者:Cacka等)には、直流モータ及び偏心軸が電動歯ブラシのステム内に保持された構成が記載されている。
この従来の電動歯ブラシによれば、直流モータの回転パワーを効果的に偏心軸に伝えるために、直流モータと偏心軸は互いに接近した位置に配置されている。さらに、歯ブラシの毛の部分に偏心軸の振動を効果的に伝えるために、偏心軸は歯ブラシの毛の位置に接近して配置されている。直流モータはステムの上端側から、ステム内に設けたモータ設置用の凹部へ挿入される。モータ設置用の凹部内には、係止用突起が設けられ、直流モータがステムの上側から圧入されて固定される。さらに、偏心軸の振動は、モータとステムを介して歯ブラシの毛に伝えられる構造になっている。
米国特許6,920,659号明細書
先行技術に基づく電動歯ブラシは次に説明するような問題を有する。
(A) ステムは、通常、合成樹脂によって形成される。係止用突起がモータ設置用の凹部内にピン状に突出して設けられるので、一回の射出成形によってモータ設置用の凹部を形成するのは難しい。
(B) 偏心軸の振動は、ステムに直接伝わるのでは無く、モータを通して伝わるため、振動パワーは低減する。又、不要な雑音が発生する。
(C) モータが毛の部分の近傍に設けられているので、モータのサイズは小規模に限定され、振動パワーも制限される。又、モータの位置が制限されているので、歯ブラシの重量バランスの調節が難しい。
この発明の好ましい実施形態によれば、電動歯ブラシは、電池および電気回路基板を収納するための円筒状の中空が形成され、第1端と第2端を有する長手の本体部材; 開口端と閉端を有する長手中空部が形成されたステム部材、ここでステム部材の開口端は、本体部材の第1端と連結されると共に、長手中空部には、開口端から閉端方向に延びる円錐形の内壁であって、開口端側が広く、開口端と閉端との中間点に向かって徐々に狭くなる円錐形の内壁が形成され、またここで長手中空部の閉端側に、長手中空部の軸と同軸の穴部が形成されている; 長手中空部の開口端から挿入された直流モータであって、直流モータのショルダー部及び/又は直流モータの側面と、円錐形の内壁との圧着により長手中空部内に強固に保持された直流モータ;及び 一方の端部に直流モータが連結されると共に、他方の端部に、穴部に回転可能に保持されるシャフト部分が形成された振動シャフトであって、重心点が直流モータの軸方向からそれた位置にある偏心軸を有する振動シャフト、を有し、偏心軸の重心点とシャフト部分との間の第1距離が、直流モータのショルダー部と重心点との間の第2距離より小さいことを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記振動シャフトは、同じ軸上に列んだ延長シャフトと偏心軸とを含み、延長シャフトが直流モータと偏心軸との間に位置することを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記円錐形の内壁は、直流モータ全体を取り囲む壁で構成されたことを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記円錐形の内壁は、直流モータを断続的に取り囲む断片壁を構成する複数のリブで構成されたことを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記本体部材の上位部分は、その下位部分に対し曲げられていることを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記長手中空部は、円錐形の内壁の狭端部において係止角を有することを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記長手の本体部材の第1端と直流モータのショルダー部との間の第3距離は、前記第2距離より小さいことを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記円錐形の内壁は、開口端側から閉端側に向かって湾曲していることを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記円錐形の内壁は、直立した壁部と傾斜した壁部を有することを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記長手中空部は、円柱状であることを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記ステム部材は、合成樹脂で構成されていることを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、前記ステム部材には、代替可能な歯ブラシ部が着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態によれば、電動歯ブラシは、電池および電気回路基板を収納するための円筒状の中空が形成され、第1端と第2端を有する長手の本体部材; 代替可能な歯ブラシ部が着脱可能に取り付けられるステム部材であって、開口端と閉端を有する長手中空部が形成されたステム部材、ここでステム部材の開口端は、本体部材の第1端と連結されると共に、長手中空部には、開口端から閉端方向に延び、少なくとも一部分がテーパー状の内壁が形成される、またここで長手中空部の閉端側に穴部が形成されている; 一方の端部に、シャフト部分が形成され、重心点を有する偏心軸を含む振動シャフト、ここでシャフト部分は第1コンタクトポイントにおいて穴部に回転可能に保持される;及び 長手中空部内に少なくとも部分的に収納された直流モータであって、振動シャフトのシャフト部分とは反対側の他方の端部に接続された直流モータ、ここで直流モータのショルダー部及び/又は直流モータの側面と、長手中空部の内壁とが第2コンタクトポイントにおいて接触する、またここで、偏心軸の重心点は、直流モータの軸方向からずれた位置にある、を有し、偏心軸の重心点と第1コンタクトポイントとの間の第1距離が、直流モータの重心点と第2コンタクトポイントとの間の第2距離より小さいことを特徴とする。
この発明の好ましい実施形態による電動歯ブラシの斜視図である。 図1に示された電動歯ブラシの分解図である。 図2Aにおいて示された振動シャフトの斜視図である。 振動シャフトと直流モータが挿入されたステム部材の断面図である。 図2Cにおいて示される部分2Dを拡大した拡大断面図である。 図2Dに類似した図であるが、特にステム部材内に形成された円錐形の壁の第1の変形例を示した図である。 図3Aにおいて示されたステム部材を下から見た側面図である。 ステム部材内に形成された円錐形の壁の第2の変形例を示す拡大図である。 ステム部材内に形成された円錐形の壁の第3の変形例を示す拡大図である。 図2Cに類似した図であるが、特に長手部材の変形例を示した断面図である。
図1は、この発明の好ましい実施形態による電動歯ブラシ1を示す。
図2Aは、電動歯ブラシ1の分解図であり、電動歯ブラシ1は、長手の本体部材10、シャシー20、充電式電池44、長手の回路基板50、円柱状の直流モータ60、振動シャフト70およびステム構造部80を有する。代替可能な歯ブラシ部(図示せず)は、ステム構造部80を完全にあるいは部分的にカバーする様に、ステム構造部80に取り付けられる。
本体部分10は、ユーザーによって握られるか、把持される為の部分で有り、その下端に形成した凹部11は、電池の充電器に設けた突起を受け入れるためのものである。本体部分10の内側は、円筒状の中空が形成されており、その中にシャシー20、充電式電池44、回路基板50等が納められる。
ステム構造部80は、下側支持部材81、パッキングリング82、ステム部材83、上側支持部材84およびトップリング85を有する。ステム部材83は、振動シャフト70および直流モータ60を受け入れるための長手中空部86を有する。
図2Bにおいて、振動シャフト70は、合成樹脂で構成される延長シャフト72、および金属で構成される偏心軸73を含む。延長シャフト72は、例えばポリプラスチックス株式会社によって製造されたPOM(ポリオキシメチレンと呼ばれる材料)によって一体形成される。材料POMのグレードはNW−02のものが好適であるが、他のグレード、例えばM90−44であっても使用可能である。
図2Bにおいて示されるように、振動シャフト70の延長シャフト72は、下端近傍に設けられたカラー部分74、弾力性を有するシャフト部分75、および連結部分76を含み、それらはPOMによって一体形成される。延長シャフト72の下端面には、直流モータ60のシャフトと連結される凹部が形成されている。直流モータ60は、その下側面から2本のワイヤー62aおよび62bが延在し、回路基板50と電気的接続が成される。
振動シャフト70の偏心軸73は、偏心部分77とシャフト部分78を含む。偏心部分77の下端は、成型により連結部分76と固着され、偏心部分77の上端はシャフト部分78が設けられている。
振動シャフト70が直流モータ60によって回転されると、偏心部分77は高周波振動を発生し、その振動は、ステム構造部80およびブラシ(図示せず)に伝えられる。弾力性のあるシャフト部分75は、偏心部分77の高周波振動を受け付ける柔軟性を有する。
図2Cに示すステム部材83もPOMによって形成される。穴部87は、長手中空部86の先端に形成される。穴部87にはシャフト部分78が回転可能に挿入される。長手中空部86内には振動シャフト70および直流モータ60が収納される。振動シャフト70は、長手中空部86内において自由に回転する。穴部87は、シャフト部分78を自由に回転保持するためのベアリングとして機能する。振動シャフト70は、高周波振動を受けつつ長手中空部86の内部で自由に回転する。
穴部87がベアリングとして機能するので、シャフト部分78を回転自在に保持するためのベアリング部材を別途設ける必要はない。
図2Cにおいて示された部分2Dは、図2Dにおいて拡大されて示されている。
図2Dには、ステム部材83の下側の部分の詳細が示されている。ステム部材83の下端において長手中空部86は開口している。直流モータ60から延びる2本のワイヤー62aおよび62bは、長手中空部の開口端を通り、更にシャシー20に形成された開口部を通り、図2Cに示されるように、回路基板50に形成された、電極52aおよび52bに接続される。
図2Dに示すように、長手中空部86は、円錐形の内壁88を有し、その円錐形の内壁88の終端部に係止角89を有する。円錐形の内壁88は長手中空部86の開口端で最も広く、奥方向に狭くなっている。つまり、長手中空部の中間点である係止角89がある位置までテーパー状に狭くなっている。円錐形の内壁88の内径は、係止角89の位置では、直流モータ60の外径と大略同じか、わずかに小さい値を有する。また、円錐形の内壁88の内径は、長手中空部86の開口している位置では、直流モータ60の外径の105%から145%の間にあり、例えば、一例として132%の値を有する。円錐形の内壁88は、直流モータのまわり一周を覆うように形成されている。また、円錐形の壁は係止角89から開口端まで直線状に延びている。変形例として、円錐形の内壁88は、長手中空部86の内径が階段状に広げられるステップ部分あるいは傾斜したステップ部分90を有してもよい。
直流モータ60と振動シャフト70とは、共に開口端から長手中空部86に挿入され、直流モータ60の上側の端面(つまりショルダー部)が円錐形の内壁88の狭端側に嵌合される。すなわち、直流モータ60は、直流モータ60のショルダー部及び/又は直流モータ60の表面(例えば上側表面)が円錐形の内壁と圧着するように圧入される。直流モータ60の上側面は係止角89に接してもよい。必要に応じて、ショルダー部と円錐形の内壁との間、あるいは直流モータ60の上側面と係止角89との間に接着剤を付与しても良い。直流モータ60のショルダー部及び/又は直流モータ60の側面が、円錐形の内壁88に密着して強固に保持されれば、シャフト部分78は回転可能に穴部87に挿入される。上述から明らかな様に、穴部87の軸と円錐形の内壁88の軸とは同じ軸方向にある。
図2Cに示されるように、直流モータ60および振動シャフト70によって構成される振動発生機は、ステム部材83の内部に納められ、直流モータ60の軸方向と振動シャフト70の軸方向は、同じ軸方向にある。また、振動発生機は、2つのコンタクトポイントCP1、CP2において長手中空部86内に保持され、位置決めされる。コンタクトポイントCP1は、シャフト部分78に沿ったいずれかのポイント、すなわち、シャフト部分78が穴部87と接触するいずれかのポイントであり、コンタクトポイントCP2は直流モータ60のショルダー部が円錐形の内壁88と接触するポイントである。
コンタクトポイントCP1と偏心軸73の重心点Gとの間の距離D1は、コンタクトポイントCP2と偏心軸73の重心点Gとの間の距離D2より小さい(D1<D2)。この構成により、偏心軸73の位置は、コンタクトポイントCP1に比較的近づけることができる、つまり、偏心軸73の位置を、歯ブラシの毛がある位置に近づけることができる。このように、偏心軸73によって生成された振動は、シャフト部分78および穴部87を介して、歯ブラシの毛に効果的に伝えることができる。好ましい実施形態によれば、距離D2は10mm以上であり、例えば21.3mmである。更に、直流モータ60は、ステム部材83の下側、つまりステム部材83の全長の中央点より下側(歯ブラシの毛から遠方側)にある。この配置により、振動発生機が設けられたステム部材83に適切なウェイト・バランスを与えることができ、結局、電動歯ブラシ1に適切なウェイト・バランスを与えることができる。さらに、この配置により、ステム部材83の全長の中央点より上側に直流モータを配置した場合と比べ、より大きなサイズの直流モータ60を選択できる自由が与えられる。偏心軸73と直流モータ60との間の距離を充分に取るため、延長シャフト72が設けられる。ある変形例では、延長シャフト72を使用せず、直流モータ60を偏心軸73に直接接続することも可能である。
更に、長手中空部86は開口端で最も広く、係止角89に向かって徐々に狭くなり、係止角89で直径は狭くなり、更にその奥は一定の幅を維持するか、穴部87に達するまで更に狭くなっている。このように、長手中空部86が奥に行くほど狭くなっている構造を持ったステム部材83は、単一の射出成形によって容易に形成することができる。
更に、直流モータ60は、ねじを一切使用せず、単一の圧入により圧着保持することができる。したがって、振動発生機が内装されたステム部材83の組立は簡単で、非常に容易に作ることができる。
図2Aを再び参照すれば、シャシー20に充電式電池44および回路基板50を設置した後、2本のワイヤー62a、62bの先端は、回路基板50の電極52a、52bにそれぞれ接続される。この後、電池44および回路基板50を保持するシャシー20は、本体部分10に挿入される。挿入の際に、図2Cに示されるように、ステム部材83も、下側支持部材81、パッキングリング82、上側支持部材84およびトップリング85と共に本体部分10に部分的に挿入される。したがって、ステム部材83および本体部分10は、防水効果を発揮しつつ一体的に保持される。
ステム部材83および本体部分10を一体構成することができる。この場合、凹部11が形成された本体部分10の下端に開口が形成されていれば、振動シャフト70、直流モータ60、および電池44と回路基板50が取り付けられたシャシー20の組立部品の挿入を可能となる。組立部品が下端の開口から挿入された後、下端の開口はキャップ部材によって密封状態に閉じられる。
図2Dにおいて、本体部分10とステム部材83との間の接続点であって、最も上側にある点はコンタクトポイントCP3である。言いかえれば、コンタクトポイントCP3は長手部材10の上方端の位置に相当する。好ましい実施形態によれば、コンタクトポイントCP3は、直流モータ60を横切るレベルに存在する。言いかえれば、直流モータ60の長さは、コンタクトポイントCP2とCP3の間の距離D3より長い。別の実施形態では、直流モータ60の長さをコンタクトポイントCP2とCP3の間の距離より短くすることも可能である。更に、図2Cから明白なように、D3はD2より小さく設計しても良い(D3<D2)。この様な構成にすることにより、ステム部材83に適切な振動を発生させることができる。
図3Aおよび3Bにおいて、円錐形の内壁の第1の変形例が示される。円錐形の内壁には、複数の、例えば4本のリブ92a、92b、92cおよび92dが、係止角89から長手中空部86の開口端に至るまでの長手中空部86内に、互いに平行に存在する。4本のリブ92a、92b、92cおよび92dは、長手中空部86の開口端において、周囲に沿って互いに等間隔で存在する。図3Bにおいて示されるように、4本のリブの自由端面は、直流モータの周辺を断続的に囲む断片壁を構成する。
リブの本数は2本か、それ以上であっても良い。さらに、リブの長さは係止角89から中間の位置、すなわち係止角89と長手中空部86の開口端の中間点、一例として傾斜したステップ部分90(図2Dを参照)の位置、まで延びていても良い。
図3Cにおいて、円錐形の内壁の第2の変形例が示される。円錐形の内壁88は、直立した壁部(88a)および傾斜した壁部88bによって形成される。直立した壁部88aでは、壁の内径は一定であり、直流モータ60の直径とほとんど等しい。傾斜した壁部88bでは、壁の内径は、長手中空部86の直立した壁部88aの端部から開口端に向かって増加する。
図3Dにおいて、円錐形の内壁の第3の変形例が示される。円錐形の内壁88cは、開口端側から閉端側に向かって湾曲している。好ましくは、湾曲率は開口端側に向かうほど大きくなる。
図4において、本体部分10の変形例が示され、その特徴は本体部分10の首部分で曲がっている点である。本体部分10は、下位部分に対して曲げられた上位部分を有する。したがって、本体部分10の上位部分の軸A1は、その下位部分の軸A2に対し傾いている。この構造においても、直流モータは、本体部分10ではなく、ステム部材83に位置するので、直流モータと偏心軸73の間において、湾曲可能なフレキシブルシャフトを設ける必要がない。したがって、本体部分10の設計の自由度が増す。
更に、この発明のある実施形態によれば、直流モータ60の外形を円柱状ボディではなく、円錐形ボディに構成し、円錐形ボディの広い側を長手中空部86の開口端側に配置し、狭い側を長手中空部86の閉端側に配置するようにすれば良い。この場合、円錐形ボディの外壁の傾きは、円錐形の内壁88より直立させる、すなわち直流モータの軸に対する円錐形ボディの外壁の傾斜度を円錐形の内壁88の傾斜度より小さくする。
電動歯ブラシは口内のヘルスケアに利用することができる。
10...本体部分、20...シャシー、44...充電式電池、50...長手の回路基板、52a、52b...電極、60...直流モータ、62a、62b...ワイヤー、70...振動シャフト、72...延長シャフト、73...偏心軸、74...カラー部分、75...弾力性を有するシャフト部分、76...連結部分、77...偏心部分、78...シャフト部分、80...ステム構造部、81...下側支持部材、82...パッキングリング、83...ステム部材、84...上側支持部材、85...トップリング、86...長手中空部、87...穴部、88...円錐形の内壁、89...係止角、90...ステップ部分、92a、92b、92c、92d...リブ

Claims (15)

  1. 電池(44)および電気回路基板(50)を収納するための円筒状の中空が形成され、第1端と第2端を有する長手の本体部材(10);
    開口端と閉端を有する長手中空部(86)が形成されたステム部材(83)、ここでステム部材の開口端は、本体部材(10)の第1端と連結されると共に、長手中空部には、開口端から閉端方向に延びる円錐形の内壁(88)であって、開口端側が広く、開口端と閉端との中間点に向かって徐々に狭くなる円錐形の内壁(88)が形成され、またここで長手中空部の閉端側に、長手中空部の軸と同軸の穴部(87)が形成されている;
    長手中空部(86)の開口端から挿入された直流モータ(60)であって、直流モータ(60)のショルダー部及び/又は直流モータ(60)の側面と、円錐形の内壁(88)との圧着により長手中空部内に強固に保持された直流モータ(60);及び
    一方の端部に直流モータ(60)が連結されると共に、他方の端部に、穴部(87)に回転可能に保持されるシャフト部分(78)が形成された振動シャフト(70)であって、重心点(G)が直流モータの軸方向からそれた位置にある偏心軸(73)を有する振動シャフト(70)
    を有し、偏心軸(73)の重心点(G)とシャフト部分(78)との間の第1距離(D1)が、直流モータ(60)のショルダー部と重心点(G)との間の第2距離(D2)より小さいことを特徴とする、電動歯ブラシ。
  2. 前記振動シャフト(70)は、同じ軸上に列んだ延長シャフト(72)と偏心軸(73)とを含み、延長シャフトが直流モータと偏心軸(73)との間に位置することを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  3. 前記円錐形の内壁(88)は、直流モータ全体を取り囲む壁で構成されたことを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  4. 前記円錐形の内壁(88)は、直流モータを断続的に取り囲む断片壁を構成する複数のリブで構成されたことを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  5. 前記本体部材(10)の上位部分は、その下位部分に対し曲げられていることを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  6. 前記長手中空部(86)は、円錐形の内壁(88)の狭端部において係止角(89)を有することを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  7. 前記長手の本体部材(10)の第1端と直流モータのショルダー部との間の第3距離(D3)は、前記第2距離(D2)より小さいことを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  8. 前記円錐形の内壁(88)は、開口端側から閉端側に向かって湾曲していることを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  9. 前記円錐形の内壁(88)は、直立した壁部(88a)と傾斜した壁部(88b)を有することを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  10. 前記直流モータ(60)は、円柱状ボディを有することを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  11. 前記直流モータ(60)は、円錐形ボディを有することを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  12. 前記長手中空部(86)は、円柱状であることを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  13. 前記ステム部材(83)は、合成樹脂で構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  14. 前記ステム部材(83)には、代替可能な歯ブラシ部が着脱可能に取り付けられることを特徴とする、請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  15. 電池(44)および電気回路基板(50)を収納するための円筒状の中空が形成され、第1端と第2端を有する長手の本体部材(10);
    代替可能な歯ブラシ部が着脱可能に取り付けられるステム部材(83)であって、開口端と閉端を有する長手中空部(86)が形成されたステム部材(83)、ここでステム部材の開口端は、本体部材(10)の第1端と連結されると共に、長手中空部には、開口端から閉端方向に延び、少なくとも一部分がテーパー状の内壁(88)が形成される、またここで長手中空部の閉端側に穴部(87)が形成されている;
    一方の端部に、シャフト部分(78)が形成され、重心点(G)を有する偏心軸(73)を含む振動シャフト(70)、ここでシャフト部分(78)は第1コンタクトポイント(CP1)において穴部(87)に回転可能に保持される;及び
    長手中空部(86)内に少なくとも部分的に収納された直流モータ(60)であって、振動シャフト(70)のシャフト部分(78)とは反対側の他方の端部に接続された直流モータ(60)、ここで直流モータのショルダー部及び/又は直流モータ(60)の側面と、長手中空部(86)の内壁(88)とが第2コンタクトポイント(CP2)において接触する、またここで、偏心軸(73)の重心点(G)は、直流モータの軸方向からずれた位置にある、
    を有し、偏心軸(73)の重心点(G)と第1コンタクトポイント(CP1)との間の第1距離(D1)が、直流モータ(60)の重心点(G)と第2コンタクトポイント(CP2)との間の第2距離(D2)より小さいことを特徴とする、電動歯ブラシ。
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