JP2017521166A

JP2017521166A - 追加的な慣性共振システムを備える動力歯ブラシ

Info

Publication number: JP2017521166A
Application number: JP2017501669A
Authority: JP
Inventors: エヴァンクレッペン，レーン; ロバートウィルズ，スコット
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US20200205951A1; US11497590B2; CN106659557A; US20170156836A1; CN106659557B; US10582991B2; EP3169272B1; EP3169272A1; WO2016009368A1

Abstract

動力歯ブラシ（１０）のための追加的な慣性共振システム（１２）が、駆動シャフト（１６）と、駆動システム（２２）と、少なくとも１つの慣性おもり部材（２４）とを含む。駆動シャフト（１６）は、回転中心を定める主軸（２６）を有する。駆動システム（２２）は、主軸（２６）について駆動シャフト（１６）に往復運動を付与する。少なくとも１つの慣性おもり部材（２４）は、駆動シャフト（１６）に連結し、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って平衡を保つ複雑な形状を有する平面的な材料を含み、使用者荷重の下に置かれるときに、駆動システム（２２）が駆動シャフト（１６）の低電力で大振幅の運動を達成するのを可能にする。動力歯ブラシのための共振システム内に追加的な慣性をもたらすための方法も開示される。

Description

（関連出願の参照）
この出願は、以下の出願の利益又は優先権を主張し且つ以下の出願の間の関係を記載する。即ち、この出願は、２０１４年７月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／０２５，５３１号の優先権を主張し、その全文をここに参照として援用する。

本実施態様は、一般的には、動力歯ブラシに関し、より具体的には、追加的な慣性共振システムを備える動力歯ブラシ及び動力歯ブラシ内で追加的な慣性共振システムを実施する方法に関する。

電気歯ブラシにおいて共振システムとして用いられるモータ設計は概ね知られている。加えて、機械的不安定性を克服するための慣性おもり(inertial weight)の使用は概ね周知である（例えば、フライホイール）。しかしながら、電気歯ブラシのための既知の共振システムを備えるそのようなモータ設計は、使用者荷重の下に置かれるときに、望ましくなく振幅を失う。

例えば、改良された動力歯ブラシの成功裡の実施を妨げるものは、使用者荷重の下に置かれるときに、取り付けられるブラシヘッドを通じて低電力を供給しながら大振幅の運動を提供しないことである。

従って、使用者荷重の下に置かれるときに振幅を失わない共振システムを提供することが望ましい。よって、当該技術分野における課題を克服する改良された方法及び装置が望まれる。

１つの特徴によれば、追加的な慣性共振システムを備える動力歯ブラシは、荷重条件下で運動の振幅を制御するのに効果的である追加的な慣性を含む。

他の特徴によれば、動力歯ブラシのための追加的な慣性共振システムが、回転の中心を定める主軸を有する駆動シャフトと、主軸について駆動シャフトに往復運動を付与するように構成される駆動システムと、駆動シャフトに連結される少なくとも１つの慣性おもり部材とを含む。少なくとも１つの慣性おもり部材は、使用者荷重の下に置かれるときに、駆動システムが駆動シャフトの低電力で大振幅の運動を達成するのを可能にするよう、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って平衡を保つ複雑な形状を有する、単一の平面的な材料を含む。１つの実施態様において、低電力で大振幅の運動は、＜４Ｗのオーダの電力と、回転の中心について最大２０度の全運動（フルモーション）のオーダの振幅とを含む。１つの実施態様において、低電力は、１Ｗ〜４Ｗの範囲を含む。

１つの実施態様において、慣性おもりの複雑な形状は、内側部分と、第１の方向において内側部分から延びる第１の外側部分と、第１の方向と反対の第２の方向において内側部分から延びる第２の外側部分とを含む

他の実施態様において、内側部分は、例えば、圧力嵌めを介して、主軸に沿って駆動シャフトに取り付けられるために構成される主直径を有する、取付孔を含む。取付孔は、慣性おもり部材を主軸に対する所与の半径向きにおいて駆動シャフトの相補的な構成に圧力嵌めを介して連結するために構成される、少なくとも１つの取付構成を更に含む。更なる実施態様において、少なくとも１つの取付構成は、慣性おもり部材の内側部分にある取付孔の内周について４つの均等に離間する構成を含む。

他の実施態様によれば、複雑な形状の第１の外側部分は、回転の中心から離れる第１の径方向距離と第２の径方向距離との間に位置する第１の追加的なおもりを含む。複雑な形状の第２の外側部分は、第１の径方向距離と第３の径方向距離との間に位置する、釣り合わせられる(counter-balanced)追加的なおもりを含み、第３の径方向距離は、更に、ｚ軸の周りで第２の径方向距離よりも大きい。第２の径方向距離での第１の外側部分の周長は、第３の径方向距離での第２の外側部分の周長よりも大きい。

他の実施態様において、慣性おもり部材は、ステンレス鋼を含む。更なる実施態様において、少なくとも１つの慣性おもり部材は、駆動システムの前方部分、中間部分、及び後方部分で構成される群から選択される１つの内の駆動シャフトの場所で、駆動シャフトに連結される。加えて、少なくとも１つの慣性おもり部材は、所望の総慣性質量(total inertial mass)のために総重量(total weight)を増大させるよう、複数の慣性おもり部材を積層物(lamination)として同一場所に配置し且つ互いに固定する、前記少なくとも１つの慣性おもり部材の平面的な表面内に又は上に形成される凹部及び窪みを更に含み得る。

更に他の実施態様では、動力歯ブラシが、上述のような追加的な慣性共振システムと、駆動シャフトの前方部分に取り外し可能に連結されるために構成されるブラシヘッド部材とを含む。

他の実施態様によれば、動力歯ブラシのための追加的な共振システム内に追加的な慣性をもたらす方法が、回転の中心を定める主軸を有する駆動シャフトを提供するステップと、主軸について駆動シャフトに往復運動を付与するように駆動システムを構成するステップと、少なくとも１つの慣性おもり部材を駆動シャフトに連結するステップとを含む。少なくとも１つの慣性おもり部材は、使用者荷重の下に置かれるときに、駆動システムが駆動シャフトの低電力で大振幅の運動を達成するのを可能にするよう、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って平衡を保つ複雑な形状を有する、単一の平面的な材料を含む。複雑な形状は、内側部分と、第１の方向において内側部分から延びる第１の外側部分と、第１の方向と反対の第２の方向において内側部分から延びる第２の外側部分とを含む

更なる実施態様において、内側部分は、例えば、圧力嵌めを介して、主軸に沿って駆動シャフトに取り付けられるために構成される主直径を有する、取付孔を含む。取付孔は、慣性おもり部材を主軸に対する所与の半径向きにおいて駆動シャフトの相補的な構成に圧力嵌めを介して連結するために構成される、少なくとも１つの取付構成を更に含む。

一層更なる実施態様において、複雑な形状の前記第１の外側部分は、回転の中心から離れる第１の径方向距離と第２の径方向距離との間に位置する第１の追加的なおもりを含む。複雑な形状の第２の外側部分は、第１の径方向距離と第３の径方向距離との間に位置する釣り合わせられる追加的なおもりを含み、第３の径方向距離は、ｚ軸の周りで第２の径方向距離よりも大きく、更に、第２の径方向距離での第１の外側部分の周長は、第３の径方向距離での第２の外側部分の周長よりも大きい。

他の実施態様において、動力歯ブラシのための追加的な共振システム内の追加的な慣性は、弾性的な取付部と、フレームとを更に含む。駆動システムは、弾性的な取付部を介して、フレームに連結される。弾性的な取付部は、回転移動コギング停止表面を含む。加えて、複雑な形状の第１の外側部分は、第１及び第２の回転停止表面を更に含み、第１及び第２の回転停止表面は、駆動シャフトの回転移動を所望の範囲内に限定するために、弾性的な取付部のコギング停止表面との係合のために構成される。

本開示の実施態様は、使用者荷重の下に置かれるときに取り付けられるブラシヘッドを通じて低電力で大振幅の運動を送る課題を有利に解決する。

一層更なる利点及び利益は、以下の詳細な記述を読み且つ理解した後、当業者に明らかになるであろう。

本開示の実施態様は、様々な構成部品（コンポーネント）及び構成部品の構成（配置）の形態並びに様々なステップ及びステップの構成（配置）の形態を取ってよい。従って、図面は、様々な実施態様を例示する目的のためにあり、実施態様を限定するものとして解釈されてならない。図面の図において、同等の参照番号は、同等の要素を指す。加えて、図は原寸通りに描かれていないことが留意されるべきである。

本開示のある実施態様に従った追加的な慣性共振システムを備える動力歯ブラシの分解図である。

（Ａ）乃至（Ｃ）は、本開示のある実施態様に従った単一の慣性おもり部材の斜視図である。

本開示のある実施態様に従ったｚ軸に沿って見られるときの図２の単一の慣性おもり部材の二次元表現図である。

本開示の他の実施態様に従った複数の単一の慣性おもり部材の積層させられた積重ねの斜視図である。

本開示の実施態様に従った動力はブラシの駆動システムの前方、中間、又は後方のうちの１つに位置付けられる追加的な慣性おもり部材の概略図である。

（Ａ）乃至（Ｃ）は、本開示のある実施態様に従った動力はブラシ内の共振モータのための弾性的なモータ取付部の斜視図、側断面図、及び断面図である。

本開示の実施態様並びにそれらの様々な構成及び利点は、図面中に記載され且つ／或いは例示される並びに以下の記述中で詳述される非限定的な実施例を参照してより十分に説明される。図面中に例示される構成は、必ずしも原寸通りに描かれておらず、１つの実施態様の構成は、たとえ本明細書中で明示的に述べられていないとしても、当業者が認識するように、他の実施態様と共に利用されてよいことが留意されるべきである。本開示の実施態様を不必要に曖昧にしないように、周知の構成部品及び処理技法の記述は省略されることがある。ここにおいて用いられる実施例は、本開示の実施態様が実施されることがある方法の理解を促進させ且つ当業者が本開示の実施態様を実施するのを更に可能にすることを意図するに過ぎない。従って、本明細書中の実施例は、付属の請求項及び準拠法によって専ら定められる、本開示の実施態様の範囲を限定するものとして解釈されてならない。

本開示の実施態様は、本明細書中に記載される特定の方法論、プロトコル、デバイス、装置、材料、用途等に限定されないことが理解されよう。何故ならば、それらは異なることがあるからである。本明細書中で用いられる用語は、特定の実施態様を記載する目的のためだけに用いられ、請求されるような実施態様の範囲を限定することを意図しないことも理解されるべきである。本明細書中で並びに付属の請求項において用いられるとき、単一形態の表現は、文脈が明らかにその他のことを示さない限り、複数の言及を含む。

特段の定めのない限り、本明細書中で用いられる全ての技術用語及び科学用語は、本開示の実施態様が属する当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。好適な方法、デバイス、及び材料を記載するが、実施態様の実施又は試験のために、本明細書中に記載される方法及び材料と類似の又は均等なあらゆる方法及び材料を用い得る。

１つの実施態様によれば、追加的な慣性共振システム(added inertia resonant system)を備える動力歯ブラシは、動力歯ブラシモータ毎にシャフト、駆動ステータ、積層物(laminations)、及び磁石を含む、共振システムとしての使用のために、適用可能である。往復式に作動する動力歯ブラシモータを、歯磨き運動を送るための様々な動力歯ブラシ設計中に設け得る。往復運動への慣性重量の追加は、部分的には追加的な使用者荷重が駆動システムの重量／慣性のより低い割合であることの故に、使用者荷重の下にあるときに、低振幅の運動及び高電力消費の影響を余り受け易くないことが示されている。

１つの実施態様によれば、平衡おもり(balanced weight)が往復動するモータシャフトに取り付けられる。様々な実施態様が本明細書中で議論され、例えば、平衡おもりは、主駆動体(main drive body)より上の往復動するモータシャフトに、主駆動体の内側に、及び／又は主駆動体の背後に位置付けられる。導入される不均衡に起因する如何なる不平衡荷重又は振動をも導入しないよう、おもりはｘ、ｙ、及びｚ軸で平衡を保つ。

本開示のある実施態様によれば、平衡おもりは、駆動モータ又は駆動システムの磁気特性と干渉しないが、その設計がその設計を手持ち式動力歯ブラシ設計における使用において効果的にさせるような大きさにされるのを可能にする十分な密度を有する、所与の材料を含む。１つの実施態様では、単一の慣性おもり(inertia weight)が、駆動システムのシャフトに機械的に押し付けられるために構成される。慣性おもりは、ｘ、ｙ、及びｚ軸が平衡を保つことにおいて特徴付けられる。重量を所望に増大させて個々のシステムの平衡を保つよう、追加的な部品を積層物として積み重ね得る。１つの実施態様において、慣性おもりは、駆動システムの後方に位置するステンレス鋼積層物を含む。しかしながら、慣性おもりの材料及び場所は、必要に応じて、設計毎に異なり得る。

図１を今や参照すると、本開示の１つの実施態様に従った追加的な慣性共振システム１２を備える動力歯ブラシ１０の分解図が示されている。動力歯ブラシ１０は、彼又は彼女の歯の歯磨き中に使用者によって握られるためのハンドル１４を含む。追加的な慣性共振システム１２は、ブラシヘッド１８の取付けのために構成される駆動シャフト１６の一端を除き、ハンドル１４内に取り囲まれる。追加的な慣性共振システム１２は、駆動シャフト１６と、駆動システム２２と、少なくとも１つの慣性おもり部材２４とを含む。駆動シャフト１６は、回転の中心を定める主軸２６を有する。駆動システム２２は、矢印２８によって概ね示される往復運動を、主軸２６の周りの駆動シャフト１６に加えるように構成される。少なくとも１つの慣性おもり部材２４は、本明細書中で以下に更に議論するように、駆動シャフト１６に連結される。

１つの実施態様において、少なくとも１つの慣性おもり部材２４は、使用者荷重の下に置かれるときに、駆動システム２２が駆動シャフト１６の低電力及び大振幅の運動を達成するのを可能にするよう、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って平衡させられる複雑な形状を有する、単一の平面的な材料を含む。使用者荷重は、駆動シャフト１６に取り付けられるブラシヘッド１８が駆動システム２２を介して往復動させられる状態で使用者が彼又は彼女の歯を歯磨きすることを指す。

１つの実施態様において、駆動システム２２は、好ましくは、永久磁場を用いてモータ内に軸方向に及び回転的に懸架される浮動シャフトを有する共振モータを含む。永久磁場は、好ましくは、モータケーシング内に配置される永久磁石で構築される。駆動シャフト１６の遠位端が、動力歯ブラシハンドル１４内に装着されるときに、モータケーシングを通じて並びに動力歯ブラシハンドル１４の頂部を通じて延び、遠位端は、ブラシヘッド又は他の器具(appliance)の取付けのために構成される。１つの実施態様において、駆動シャフト１６の遠位端は、モータケーシングを通じてハンドル１４の近位端に向かって延びるように構成される。駆動シャフト１６の近位端は、好ましくは、本明細書中で更に議論するように、近位端に連結される少なくとも１つの慣性おもり部材２４を含む。

加えて、図１を依然として参照すると、駆動システム２２は、少なくとも２つの構成部品を介してハンドル１４内で連結され、少なくとも２つの構成部品は、図６との関係において更に議論する（ｉ）ハンドル１４内に配置される（図６に示される）フレーム６０と、（ｉｉ）弾性モータ取付部７０(motor mount)とを含む。より詳細に議論するように、モータ取付部７０は、組み立てられるときに、量「ｄ」だけ駆動シャフト１６の近位端か軸方向に離間して配置される。モータ取付部７０は、デバイス内で、例えば、駆動シャフト１６の遠位端に加えられる力Ｆによって誘発させられる軸方向衝撃に対するような、軸方向衝撃保護を更にもたらす。

図２（２（Ａ）、２（Ｂ）、２（Ｃ））を次に参照すると、本開示のある実施態様に従った慣性おもり部材２４の斜視図が示されている。慣性おもり部材２４は、図２（Ａ）に示される、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って平衡を保つ複雑な形状を有する、平面的な材料を含む。１つの実施態様において、慣性おもり部材２４は、アルミニウム以上の強度を備える、あらゆる適切な高密度材料を含む。例えば、適切な高密度材料は、ステンレス鋼、軟鋼、鉄、燒結鉄、鋳造アルミニウム、及び／又はアルミニウムを含み得る。非金属材料を含む他の材料も可能なことがある。１つの実施態様において、単一の慣性おもり部材２４は、慣性おもり部材２４の両側の概ね平面的な表面内又は上にそれぞれ形成される複数の凹部及び窪みを含む。複数の凹部及び窪みは、追加的な要求を伴わずに、複数の個々の慣性おもり部材の一緒の同一場所配置(co-location)及び積層(lamination)を有利にもたらす。図２（Ｂ）に示すように、第１の概ね平面的な表面２４_１には、あらゆる適切な周知の技法を用いて、複数の凹部２３が表面内に形成される。図２（Ｃ）に示すように、第１の概ね平面的な表面２４_１の反対側の第２の概ね平面的な表面２４_２には、あらゆる適切な周知の技法を用いて、複数の窪み２５が表面内に形成される。

１つの実施態様において、複数の凹部２３及び複数の窪み２５は、各複数中に同じ数を含む。例えば、表面２４１にある複数の凹部２４１は、４つの凹部を含み得るのに対し、表面２４２にある複数の窪み２５は、４つの窪みを含み得る。共に積層されるとき、第１の慣性おもり部材にある複数の凹部２３は、所与の構成(configuration)／向き(orientation)において第１の慣性おもり部材を第２の慣性おもり部材に固定するために、第２の隣接する慣性おもり部材の相補的な複数の窪み２５と適合し(match)且つ／或いは噛み合う(mate)ように構成される。追加的な慣性おもり部材が、類似の方法において最初の２つに追加されて、所与の追加的な慣性共振システム実施を達成する。図２（Ｂ）及び２（Ｃ）は、特定の構成における４つの凹部及び４つの窪みを例示するが、他の構成及び数の凹部及び窪みも可能である。凹部及び窪みは、所与の実施のために、複数の慣性おもり部材の同一場所配置、組立て、及び一緒の固定を有利にもたらす。

図３を次に参照すると、ｚ軸に沿って見られる、図２の慣性おもり部材２４の二次元表現の図が示されている。例示されるように、慣性おもり部材２４の複雑な形状は、内側部分３０と、第１の方向において内側部分３０から延びる第１の外側部分３２と、第１の方向と反対の第２の方向において内側部分３０から延びる第２の外側部分３４とを含む。換言すれば、第１の外側部分３２は、ｙ軸に沿う正方向において内側部分３０から延び、第２の外側部分３４は、ｙ軸に沿う負方向において内側部分３０から延びる。

図３を依然として参照すると、主軸２６に沿って駆動シャフト１６（図１）に、例えば、圧力嵌めを介して、取り付けられるために構成される、主直径（即ち、半径Ｒ０を有する直径）を有する取付孔３６を含む。取付孔３６は、慣性おもり部材２４を、主軸２６に対する所与の半径向きにおいて駆動シャフト１６の相補的構成（図示せず）に圧力嵌めを介して連結するために構成される、少なくとも１つの取付構成３８を更に含む。更なる実施態様において、少なくとも１つの取付構成３８は、慣性おもり部材２４の内側部分３０内の取付孔３６の内周について等しく離間する構成を含む。例えば、少なくとも１つの取付構成３８は、参照番号３８_１，３８_２，３８_３，３８_４によって示すように、４つの等しく離間する構成を含む。加えて、少なくとも１つの取付構成３８は、慣性おもり部材２４の材料内に切欠き(cut-out)又は他の適切な構成を含み得る。図３は特定の構成における４つの切欠きを例示するが、他の構成及び数の取付構成も可能である。

複雑な形状の第１の外側部分３２は、回転の中心から離れる（即ち、主軸２６に対応する）第１の径方向距離（Ｒ_１）及び第２の径方向距離（Ｒ_２）の間に位置する第１の追加的なおもりを提供する。複雑な形状の第２の外側部分３４は、第１の径方向距離（Ｒ_１）及び第３の径方向距離（Ｒ_２）の間に位置する釣り合わされた追加的なおもりを提供し、第３の径方向距離（Ｒ_３）は、（図３中で「Ｚ」と印される）ｚ軸の周りの第２の径方向距離（Ｒ_２）よりも大きい。更に、第２の径方向距離（Ｒ_２）での第１の外側部分３２の周長４０(perimeter)は、第３の径方向距離（Ｒ_３）での第２の外側部分３４の周長４２よりも大きい。

図４を次に参照すると、本開示の他の実施態様に従った慣性おもり部材２４の積層させられた積重ね４４の斜視図が示されている。１つの実施態様において、図４の積層させられた積重ね４４は、７つの単一の慣性おもり部材２４を含む。しかしながら、所与の積層させられた積重ね４４における単一の慣性おもり部材２４の具体的な数は、動力歯ブラシ１０のための追加的な慣性共振システムの所与の実施の要件に従って決定される。加えて、積層させられた積重ね４４の慣性おもり部材２４の各々は、図２（Ｂ）及び２（Ｃ）を参照して本明細書中で以前に議論したように、互いに適切に整列させられ、相補的な凹部及び窪みの噛合いを介してしっかりと結合される。従って、積層させられた積重ね４４も、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って平衡を保つ複雑な形状を含む。

図５を参照すると、参照番号４８、５０、及び４６によってそれぞれ概ね示すように、追加的な慣性おもり部材２４の線図(diagram view)を駆動システム２２の前方、中間、又は後方に位置付け得る。

図６（Ａ）、６（Ｂ）、及び６（Ｃ）を次に参照すると、本開示のある実施態様に従った、弾性的なモータ取付部７０の斜視図、側断面図、及び断面図をそれぞれ例示されている。弾性的なモータ取付部７０は、回転的な移動(displacement)又はシャフト軸に沿う、関連するモータシャフトの最大移動を制限するように構成される構成(features)によって特に特徴付けられる。モータ取付部７０は、フレーム６０又はハンドル１４のいずれかの側面とモータ５０との間に圧縮構成(compressive arrangement)において配置されてもよい。

図６Ａの実施態様は、底バンパ７１(bottom bumper)と、参照番号７５及び７６によってそれぞれ示す第１及び第２のアームとを有する、弾性的なモータ取付部７０である。底バンパ７１は、軸方向停止表面７２を更に含み、軸方向停止表面７２は、弾性的なモータ取付部７０及びモータ２２がフレーム６０及びハンドル１４内で連結させられるときに、駆動シャフト１６の近位端に対して離間して面する向きにおいて配置される。図６Ｂは、そのような配置を例示している。底バンパ７１は、シャフト端の軸方向移動を制限し且つ底バンパ７１に当たるシャフト端からのエネルギを吸収するように機能する。

モータ取付部７０は、参照番号７５及び７６によって示すような、１つ又はそれよりも多くの取付アームも含む。取付アーム７５及び７６は、モータ２２とフレーム６０の内側面との間に圧縮構成において配置される。取付アーム７５及び７６の各々は、参照番号７７及び７８によって示す、それぞれの圧縮表面を含み、圧縮表面は、図６Ｂに示すように、モータ２２の近位端の部分を受けるように形作られる。

記述的な目的のために、底バンパ７１は、中心軸と、外周(periphery)とを有し、中心軸は、概ね、停止表面７２の中心に対して垂直に整列させられ、停止表面７２の中心を通じる。例示する実施態様において、第１及び第２の取付アーム７５及び７６の各々は、外周の外側に配置され、中心軸に沿うある方向において外周から離れる方向に延びる。各取付アームは、参照番号７３又は７４によって示すコギング停止表面(cogging stop surface)と、参照番号７９又は８１によって示す取付タブとを更に含む。追加的な取付タブ８２が底バンパ７１に含められてよい。図面から分かるように、結果として得られる弾性的なモータ取付部７０は、概ねＵ形状であり、ゴム又はプラスチックのようなエラストマ材料の一体部品を含む。

図６Ｂを参照して停止部品及び取付けタブの機能を更に詳述する。第１に、軸方向停止表面７２は、モータ駆動シャフト１６の近位端から距離「ｄ」（図１）だけ離間して配置される。この構成は過度の摩擦損失を伴わない通常の歯ブラシ動作のための自由な回転及び軸方向振動を可能にする。しかしながら、軸方向衝撃又は過剰な力の下で、底バンパ７１及びシャフト端１６は接触するようになり、それは軸方向における駆動シャフトの更なる移動に抗する。そのような移動は、歯ブラシ１０を落とすことによって或いはぶらしヘッドを遠位シャフト端に押し付けるときの過剰な力によって誘発され得る。後者の場合には、離間距離は、駆動シャフトで歯ブラシヘッドを受ける動作によって引き起こされる移動よりも少なくなければならない。代替的に、離間距離は、軸方向極すべり(axial pole slippage)を防止するために、軸方向磁性休止位置からの極すべり距離(pole-slipping distance)よりも少なくなければならない。代替的に、離間距離は、モータ損傷を防止するために、浮動駆動シャフトにある極要素(pole element)とモータの背面端ケーシング表面との間の距離よりも少なくなければならない。

取付タブ７９，８１，８２は、動作中のフレーム６０内の弾性的なモータ取付部７０の回転を防止する。フレーム６０内に位置する或いは代替的にハンドル１４内に位置する、対応する相補的なスロットが、取付タブ７９，８１を受けることで、それらの間の連結係合が、フレーム６０内に弾性的なモータ取付部７０を固定し且つフレーム６０内の弾性的なモータ取付部７０のあらゆる回転移動を有利に防止する。図６の実施態様において、取付タブ７９及び８１は、取付アーム７５及び７６で、概ね対向する圧縮表面７７及び７８にそれぞれ配置される。タブ８２は、底バンパ７１のベースに位置付けられる。

弾性的なモータ取付部７０は、駆動シャフト軸からある径方向距離に配置される、参照番号７３及び７４によって示す、コギング停止表面(cogging stop surfaces)を含む。コギング停止部７３及び７４(cogging stops)は、駆動シャフトの過剰な回転を防止するために、過剰な力の状態において駆動シャフト１６の近位端に配置されるときに、少なくとも１つの追加的な慣性おもり部材２４の第１の外側部分３２の参照番号３２_１及び３２_２によって示す、対応する停止表面と相互作用する。駆動シャフトの回転移動を所望の範囲内に限定することによって、コギング停止部は、シャフト極が隣のステータ磁石位置に望ましくなくスキップして進むときに（或いは望ましくなく回転的に移動させられるときに）起こり得る、恒久的なコギング回転移動を有利に防止する。

図６Ｂ及び６Ｃの断面図に例示するように、コギング停止部７３及び７４は、追加的な関せおもり部材２４の対応する停止表面３２_１及び３２_２のそれぞれからの角度的な変位(displacement)で配置される。最大１１度までの総変位のような、通常の共振動作の間、コギング停止部７３，７４と追加的な慣性おもり部材２４の停止表面３２_２との間で接触は起こらない。しかしながら、コギング停止部７３，７４は、例えば、器具上での駆動シャフトの強制的な捩れによって誘発される、いずれかの方向における、シータ／２のような、所定の角度限界を越える追加的な角度的な運動を防止する。

幾つかの例示的な実施態様のみを詳細に上述したが、当業者は、多くの変更が、本開示の実施態様の利点及び新規な教示から実質的に逸脱せずに、例示的な実施態様において可能であることを直ちに理解するであろう。例えば、本開示の実施態様は、動力歯ブラシ用途において使用者荷重の下にある間に振幅及び電力消費条件を達成するために、必要に応じて、おもりを備える様々な往復動するモータ設計において有利に実施され得る。従って、全てのそのような変更は、後続の請求項中に定められるような本開示の実施態様の範囲内に含まれることが意図される。請求項において、機能的な節(means-plus-function clauses)は、引用される機能を遂行するものとして本明細書中に記載される構造(structures)を包含し、そして、構造的な均等物のみならず、均等な構造も包含する。

加えて、１つ又はそれよりも多くの請求項中の括弧内に置かれる如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されてならない。「含む」(“comprising”)及び「含む」(“comprises”)という用語並びに同等物は、いずれかの請求項又は明細書全体中に列挙される要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除しない。ある要素の単数形の言及は、そのような要素の複数の言及を排除せず、その逆も同様である。実施態様のうちの１つ又はそれよりも多くは、幾つかの別個の要素を含むハードウェアを用いて並びに／或いは適切にプログラムされるコンピュータを用いて実施されてよい。幾つかの手段を列挙するデバイスの請求項において、これらの手段のうちの幾つかは、１つの同じ品目のハードウェアによって具現されてよい。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを示さない。

Claims

使用者荷重の下に置かれるときに駆動シャフトの低電力で大振幅の運動を達成する動力歯ブラシのための追加的な慣性共振システムであって、
回転の中心を定める主軸を有する駆動シャフトと、
前記主軸について前記駆動シャフトに往復運動を付与するように構成される駆動システムと、
前記駆動シャフトに連結される少なくとも１つの慣性おもり部材とを含み、
該少なくとも１つの慣性おもり部材は、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って平衡を保つ複雑な形状を有する、単一の平面的な材料を含む、
追加的な慣性共振システム。
前記少なくとも１つの慣性おもり部材の前記複雑な形状は、内側部分と、第１の方向において該内側部分から延びる第１の外側部分と、前記第１の方向と反対の第２の方向において前記内側部分から延びる第２の外側部分とを含む、請求項１に記載の追加的な慣性共振システム。
前記内側部分は、前記主軸に沿って前記駆動シャフトに取り付けられるために構成される主直径を有する取付孔を含む、請求項２に記載の追加的な慣性共振システム。
前記取付孔は、前記慣性おもり部材を前記主軸に対する所与の半径向きにおいて前記駆動シャフトの相補的な構成に圧力嵌めを介して連結するために構成される、少なくとも１つの取付構成を更に含む、請求項３に記載の追加的な慣性共振システム。
前記少なくとも１つの慣性おもり部材の前記第１の外側部分は、前記回転の中心から離れる第１の径方向距離と第２の径方向距離との間に位置する第１の追加的なおもりを含み、前記複雑な形状の前記第２の外側部分は、前記第１の径方向距離と第３の径方向距離との間に位置する釣り合わせられる追加的なおもりを含み、前記第３の径方向距離は、ｚ軸の周りで前記第２の径方向距離よりも大きく、更に、前記第２の径方向距離での前記第１の外側部分の周長は、前記第３の径方向距離での前記第２の外側部分の周長よりも大きい、請求項２に記載の追加的な慣性共振システム。
弾性的な取付部と、フレームとを更に含み、前記駆動システムは、前記弾性的な取付部を介して前記フレームに連結され、前記弾性的な取付部は、回転移動コギング停止表面を含み、前記少なくとも１つの慣性おもり部材の前記複雑な形状の前記第１の外側部分は、第１及び第２の回転停止表面を更に含み、該第１及び第２の回転停止表面は、前記駆動シャフトの回転移動を所望の範囲内に制限するよう、前記弾性的な取付部のコギング停止表面との係合のために構成される、請求項５に記載の追加的な慣性共振システム。
前記少なくとも１つの慣性おもり部材は、所望の総慣性質量のために総重量を増大させるよう、複数の慣性おもり部材を積層物として同一場所に配置し且つ互いに固定する、前記少なくとも１つの慣性おもり部材の平面的な表面内に又は上に形成される凹部及び窪みを更に含む、請求項１に記載の追加的な慣性共振システム。
前記低電力で大振幅の運動は、＜４Ｗのオーダの電力と、前記回転の中心についての最大で２０度の全運動の振幅とを含む、請求項１に記載の追加的な慣性共振システム。
請求項１に記載の追加的な慣性共振システムと、
前記駆動シャフトの遠位部分に取り外し可能に連結されるために構成されるブラシヘッド部材とを含む、
動力歯ブラシ。
使用者荷重の下に置かれるときに駆動シャフトの低電力で大振幅の運動を達成する動力歯ブラシのための追加的な共振システム内に追加的な慣性をもたらす方法であって、
回転の中心を定める主軸を有する駆動シャフトを提供するステップと、
前記主軸について前記駆動シャフトに往復運動を付与するように駆動システムを構成するステップと、
少なくとも１つの慣性おもり部材を前記駆動シャフトに連結するステップとを含み、
該少なくとも１つの慣性おもり部材は、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って平衡を保つ複雑な形状を有する、単一の平面的な材料を含む、
方法。
前記少なくとも１つの慣性おもり部材の前記複雑な形状は、内側部分と、第１の方向において該内側部分から延びる第１の外側部分と、前記第１の方向と反対の第２の方向において前記内側部分から延びる第２の外側部分とを含む、請求項１０に記載の方法。
前記内側部分は、前記主軸に沿って前記駆動シャフトに取り付けられるために構成される主直径を有する取付孔を含む、請求項１１に記載の方法。
前記取付孔は、前記慣性おもり部材を前記主軸に対する所与の半径向きにおいて前記駆動シャフトの相補的な構成に圧力嵌めを介して連結するために構成される、少なくとも１つの取付構成を更に含む、請求項１２に記載の方法。
前記複雑な形状の前記第１の外側部分は、前記回転の中心から離れる第１の径方向距離と第２の径方向距離との間に位置する第１の追加的なおもりを含み、前記複雑な形状の前記第２の外側部分は、前記第１の径方向距離と第３の径方向距離との間に位置する釣り合わせられる追加的なおもりを含み、前記第３の径方向距離は、ｚ軸の周りで前記第２の径方向距離よりも大きく、更に、前記第２の径方向距離での前記第１の外側部分の周長は、前記第３の径方向距離での前記第２の外側部分の周長よりも大きい、請求項１１に記載の方法。
弾性的な取付部を介して、前記駆動システムをフレームに連結するステップを更に含み、前記弾性的な取付部は、回転移動コギング停止表面を含み、前記少なくとも１つの慣性おもり部材の前記複雑な形状の前記第１の外側部分は、第１及び第２の回転停止表面を含み、該第１及び第２の回転停止表面は、前記駆動シャフトの回転移動を所望の範囲内に制限するよう、前記弾性的な取付部のコギング停止表面との係合のために構成される、請求項１１に記載の方法。