JP4450710B2 - 電動歯ブラシ - Google Patents

Description

本発明は、歯ブラシが軸方向に往復運動するタイプの電動歯ブラシ及び主として電動歯ブラシに好適な転がり軸受に関する。

電動歯ブラシは、ブラッシングに関する知識、習熟に影響されず、手で行うことのできない動作で、歯科疾患予防に効果的な歯磨きが可能で、歯茎に優しい歯磨きを行うことができるため、広く普及している。電動歯ブラシには、ブラシ部を運動させる方式にいくつかのタイプがあり、その中でも、ブラシ部を軸方向に往復運動させるタイプの電動歯ブラシは、構造が簡素で価格も安価なため、特に広く利用されている。

図１３は、ブラシ部を軸方向に往復運動させる従来の電動歯ブラシの構造の１例を示す部分断面図である（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されている電動歯ブラシは、ケース１０１内に、モータ１０２と、モータ１０２の駆動力を、ピニオンギア１０２ａを介して駆動軸１０４の軸方向往復運動に変換するベベルギア１０３ｂと、ベベルギア１０３ｂに固定された偏心カム１０３ｃと、カムフォロア１０３ａ及び駆動軸１０４を往復運動自在に支持する支持部材１１０とを備えており、これらの部材によって駆動系が構成されている。

電動歯ブラシの駆動軸１０４には、歯磨きの際にブラシ部が歯に押圧されるので、往復運動方向に対して、略直角方向の力が作用する。歯磨きが円滑に行われるようにするためには、駆動軸１０４に対して直角方向に作用する力を拘束する必要がある。

図１４は、上記の電動歯ブラシに用いられている支持部材１１０の構造を示す断面図である。支持部材１１０は、円柱ブロック状の支持体１１４、支持体１１４の内側の受け筒１２０、受け筒１２０内に挿入されたベアリング１１７を保持する保持体１１６などで構成されており、保持体１１６及びベアリング１１７の内側の貫通孔部に駆動軸１０４が挿入されるようになっている。なお、ベアリング１１７は、駆動軸１０４に作用する直角方向の力を効果的に拘束するために、所定の距離を隔てて、保持体１１６の軸方向両端側に配置されている。

特許文献１に開示されている電動歯ブラシの場合には、上記の支持部材１１０の軸方向の２カ所に設けられたベアリング１１７によって、駆動軸１０４に対する直角方向に作用する力が拘束されて、ブラシ部が歯に対して安定して押圧されるようになっている。図１４に示した支持部材１１０は、軸方向の２カ所に設けられたベアリング１１７が一体的に構成された支持部材１１０内に位置している例であるが、必ずしもそのような構成とする必要はない。例えば、軸受を所定の距離を隔てて、軸方向の２カ所に配置することもできる。

上記のような従来の支持部材は、構造が複雑であり、部品数も多いため、製造コストが高いという欠点がある。さらに、カム１０３ａなどで構成される駆動部とケース１０１のブラシ部装着側端部との間に、所定の距離を隔てて２組のベアリングが配置されるので、電動歯ブラシ本体部（ケース１０１の部分）を小型化しにくいという問題点がある。

上記の問題点を解決するための手段として、駆動軸の先端側が転がり軸受で支持され、後端側がすべり軸受で支持された電動歯ブラシが提案されている（特許文献２）。特許文献２に開示されている電動歯ブラシの後端側のすべり軸受は、カムフォロアの底部外面（フェースギアに対する部分の反対側）に設けられた摺動面と、その摺動面を支える部材によって支持された構成となっている。したがって、カムフォロアの底面の摺動面が向き合う面に作用する力のみが拘束され、その逆向きの力は拘束されないようになっている。したがって、一方向に作用する力しか拘束することができないという欠点がある。
実開平５−３７１３５号公報 特開平３−７３１０５号公報

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、製造コストが安く、歯磨き時にブラシが押圧されても安定した歯磨きが可能で、さらに小型化が可能な電動歯ブラシ及び主として電動歯ブラシに好適な安価な転がり軸受を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明に係る電動歯ブラシ（１）は、本体ケースと、該本体ケース内に収められた、モータの回転運動をブラシ駆動軸の軸方向往復運動に変換する駆動方向変換部及び前記ブラシ駆動軸を往復運動自在に支持する支持部とを備えた電動歯ブラシであって、前記駆動方向変換部が、前記モータの駆動軸に結合された駆動側歯車と、前記モータの駆動軸に直交する回転軸を有し前記駆動側歯車に噛合する従動側歯車と、該従動側歯車の偏心位置に固着されたカムと、該カムに係合し、前記ブラシ駆動軸に結合されたカムフォロアとを備え、前記支持部が、前記カムフォロアに固着された摺動部材及び該摺動部材を摺動可能に保持する保持部材を備えた後端側支持部と、前記本体ケースのブラシ装着側端部に固定された先端側支持部とで構成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る電動歯ブラシ（２）は、上記電動歯ブラシ（１）において、前記摺動部材が、前記カムフォロアから前記モータ側に突出した突起であり、該突起が、前記モータの回転を前記カムフォロアに伝達する前記駆動側歯車が配置される空間部を内側に備え、前記モータ側に面した略Ｕ字形であり、前記保持部材が、前記突起が摺動可能に挿入される、略Ｕ字形の内面形状をした摺動部材受け部を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る電動歯ブラシ（３）は、上記電動歯ブラシ（１）において、前記摺動部材が、カムフォロアから前記モータ側に延びる１つ以上の突起であり、１つの前記突起の周囲又は２つ以上の前記突起間に前記駆動側歯車が配置される空間部を備え、前記摺動部材を保持する保持部材が、前記板状の突起を摺動可能に保持する溝部を有していることを特徴としている。

また、本発明に係る電動歯ブラシ（４）は、本体ケースと、該本体ケース内に収められた、動力装置を含む駆動部、該駆動部によって少なくとも軸方向に往復運動するブラシ駆動軸及び該ブラシ駆動軸を往復運動自在に支持する支持部とを備えた電動歯ブラシであって、前記支持部が、前記駆動部を挟んで、前記本体ケースに固定された先端側支持部及び後端側支持部を備え、前記動力装置が偏心ウエイトを回転体に結合した振動モータであり、該振動モータが、回転面を前記ブラシ駆動軸に沿わせるようにして固定部材を介して前記ブラシ駆動軸に固定されていることを特徴としている。

また、本発明に係る電動歯ブラシ（５）は、上記電動歯ブラシ（４）において、前記振動モータが、ブラシレス扁平型振動モータであることを特徴としている。

また、本発明に係る電動歯ブラシ（６）は、上記電動歯ブラシ（４）又は（５）において、前記ブラシ駆動軸におけるブラシ装着部が、ブラシ部の毛先方向と前記振動モータの回転面とが一致する関係、及び前記ブラシ部の毛先方向と前記振動モータの回転面とが９０度の関係のいずれかを選択して前記ブラシ部を装着し得るように構成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る転がり軸受（１）は、転がり軸受の外輪と、該外輪の内側に形成された軸方向に延びる複数のリテーナとが一体的に形成された成形品で構成されていることを特徴としている。
また、本発明に係る転がり軸受（２）は、上記転がり軸受（１）において、前記リテーナの内側のボール装填部における軸方向の一部にボール当たり部を備え、該ボール当たり部の両側にボールが装填されるように構成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る転がり軸受（３）は、上記転がり軸受（１）において、前記リテーナによって構成されるボール装填部が、軸方向の一端側と他端側の２つのグループで構成され、前記転がり軸受の中心から見たボール装填部の配置角度が、前記一端側のグループに属する各ボール装填部の中心軸と、前記他端側のグループに属する各ボール装填部の中心軸とが、前記一端側のグループと前記他端側のグループとで、相互にずれていることを特徴としている。

また、本発明に係る電動歯ブラシ（７）は、上記電動歯ブラシ（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記先端側支持部が、上記転がり軸受（１）〜（３）のいずれかで構成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る電動歯ブラシ（８）は、上記電動歯ブラシ（４）〜（６）のいずれかにおいて、前記先端側支持部及び前記後端側支持部が、上記転がり軸受（１）〜（３）のいずれかで構成されていることを特徴としている。

なお、上記本発明に係る電動歯ブラシ（１）において記載した、「モータの駆動軸に結合された駆動側歯車」とは、平歯車又は傘歯車などのピニオンギアを意味し、「モータの駆動軸に直交する回転軸を有し前記駆動側歯車に噛合する従動側歯車」とは、主としてフェースギア又はベベルギアを意味する。

上記電動歯ブラシ（１）によれば、ブラシ駆動軸の往復運動を支持する支持部が、カムフォロアに固着された摺動部材及び該摺動部材を保持する保持部材とを備えた後端側支持部と、本体ケースに固定された先端側支持部とで構成されているので、従来の電動歯ブラシと本体ケースの長さが同じである場合には、先端側支持部と後端側支持部との間隔を大きくすることができる。さらに、ブラシ部に作用する押圧力によって、先端側支持部を支点として、後端側支持部にブラシ部とは逆向きの力が作用したとしても、その作用を確実に拘束することができる。したがって、ブラシ部の往復運動が極めて滑らかなものとなる。さらに、それぞれの支持部で受ける力が小さくなるので、安定して往復運動するとともに摺動部の摩耗も軽減される。また、図１４に示したような従来の軸受に比べ、軸受の構造が簡素で製造が容易であるため、支持部の製造に要するコストを安くすることができる。さらに、先端側支持部と後端側支持部との間隔を、従来の電動歯ブラシと同様な距離とすれば、電動歯ブラシを小型化することができる。

上記電動歯ブラシ（２）によれば、摺動部材が、カムフォロアのモータ側に設けられた突起であり、この突起が、内側に駆動側歯車（ピニオンギア）が配置される空間部を備え、モータ側に面した略Ｕ字形であり、保持部材が、突起が摺動可能に挿入される、略Ｕ字形の内面形状をした摺動部材受け部を備えているので、軸に垂直な面において、摺動部材に作用する上下左右すべての方向の力を、保持部材によって確実に拘束することができる。そのために、歯磨きの際に、ブラシ部に様々な方向に力が作用したとしても、ブラシ部の動きにほとんど変動が生じない。したがって、ブラシ部の動きがよりいっそう滑らかなものとなり、使用者に快適な使用感を与えることができる。また、摺動部材が略Ｕ字形であるので、駆動軸方向に対する垂直方向の力に対して、その部分は構造的に安定であり強度にも優れている。さらに、駆動側歯車（ピニオンギア）は、摺動部材及び保持部材に設けられた空間部に配置されるので、駆動側歯車（ピニオンギア）と従動側歯車（フェースギアなど）との位置関係は、後端側支持部が設けられていない従来の歯ブラシと同様である。すなわち、後端側支持部を設けることによって、電動歯ブラシの本体部が長くなるようなことがない。

上記電動歯ブラシ（３）によれば、カムフォロアに固着された摺動部材が、カムフォロアからモータ側に延びる１つ以上の突起であり、１つの前記突起の周囲又は２つ以上の前記突起間に駆動側歯車（ピニオンギア）が配置される空間部を備え、摺動部材を保持する保持部材が、板状の突起を摺動可能に保持する溝部を備えた構成となっているので、軸に垂直な面において、摺動部材に作用する上下左右すべての方向の力が、保持部材によって確実に拘束される。そのために、歯磨きの際に、ブラシ部に様々な方向の力が作用したとしても、ブラシ部の動きにほとんど変動が生じない。したがって、ブラシ部の動きがよりいっそう滑らかなものとなり、使用者に快適な使用感を与えることができる。また、摺動部材が、１つ以上の突起であるので、摺動部材を軽くすることができ、摺動接触面積を小さくすることにより、摺動動作をいっそう滑らかにすることができるとともに、摺動部材及び保持部材が配置される空間部をより容易に確保することができる。さらに、駆動側歯車（ピニオンギア）は、摺動部材及び保持部材に設けられた空間部に位置するので、ピニオンギアと従動側歯車（フェースギア）との位置関係は、後端側支持部が設けられていない従来の歯ブラシと同様である。すなわち、後端側支持部を設けることによって、電動歯ブラシの本体部が長くなるようなことがない。また、本発明に係る電動歯ブラシ（１）〜（３）では、後端側支持部と保持部材との構成において、ボールを介在させることにより、さらに滑らかに駆動させることができる。

上記電動歯ブラシ（４）によれば、振動モータがブラシ駆動軸に固定され、支持部が、駆動部を挟んで、本体ケースに固定された先端側支持部及び後端側支持部を備えているので、両者の支持部の間に十分な距離を確保することができる。さらに、先端側支持部及び後端側支持部に、ブラシ駆動軸を支持する転がり軸受を用いることができるので、ブラシ駆動軸の往復運動を滑らかに支持することができる。また、ブラシ部が押圧され、先端側支持部を支点として、後端側支持部に、軸方向に直角な向きの上下左右方向の力が作用したとしても、ブラシ駆動軸を安定して支持することができる。すなわち、歯磨き時の動作が安定した電動歯ブラシを得ることができる。また、電動歯ブラシ（４）は、駆動方向変換部を必要としない。そのために、駆動部に近接して、先端側支持部及び後端側支持部を配置することができる。その場合には、本体部の長さを短くすることができるので、電動歯ブラシの小型化が可能である。さらに、従動側歯車（フェースギアなど）、カムなどで構成された駆動方向変換部といった機構を必要としない。そのために、電動歯ブラシ（４）には、構造が簡素化され、故障等のトラブルが生じにくいという利点のほか、部品数が少ないため、製造が容易でコストを安くすることができるという長所がある。

上記電動歯ブラシ（５）によれば、振動モータが、扁平型振動モータであるので、電動歯ブラシをより小型化することができる。さらに、振動モータは、ブラシレス扁平型振動モータであることが好ましく、その場合には、電動歯ブラシの長寿命化を図ることができる。

上記電動歯ブラシ（６）によれば、ブラシ部の毛先方向と振動モータの回転面とが同じ又は９０度の関係のいずれかを選択することができるので、毛先に、軸方向の往復運動のほかに、横方向の運動又は縦方向の運動を加えることができる。この毛先の横方向の運動は、例えば、歯と歯茎との間を往復する歯磨き効果を発揮し、縦方向の運動は、歯科疾患のリスク部位である口腔内の窪んだ部位、歯間部（隅角部）、歯頸部、咬合面の小窩裂溝部でのプラークの除去効果を向上させ、歯茎に対するマッサージ効果も発揮する。

上記転がり軸受（１）によれば、転がり軸受の外輪と、外輪の内側に形成された軸方向に延びる複数のリテーナとが一体的に成形された成形品で構成されているので、転がり軸受の製造コストが安い。したがって、この転がり軸受を用いた電動歯ブラシ等の製品の価格を安くすることができる。

上記転がり軸受（２）によれば、リテーナの内側のボール装填部における軸方向の一部にボール当たり部を備え、ボール当たり部の両側にボールが装填されるように構成されているので、転がり軸受によって支持される長さが長くなる。そのために、駆動軸等が軸方向の所定の間隔で安定して支持され、駆動軸等の往復運動をさらに滑らかにすることができる。

上記転がり軸受（３）によれば、ボール装填部が、軸方向の一端側と他端側の２つのグループで構成され、各グループに属する各ボール装填部の中心軸が相互にずれているので、駆動軸等をいっそう滑らか、かつ安定に支持することができる。

上記電動歯ブラシ（７）又は（８）によれば、転がり軸受が用いられる先端側支持部又は後端側支持部が、外輪とリテーナとが一体的に形成された成形品で構成された転がり軸受となっているので、軸受のコスト、引いては電動歯ブラシの価格を安くすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る電動歯ブラシを具体的に説明する。なお、各図面においては、同一又は同種の部分に同じ符号を付し、重複する説明を省略することがある。また、以下の説明においては、駆動側歯車をピニオンギア、従動側歯車をフェースギアとして説明する。本明細書で記載するフェースギアは、ベベルギアと置き換えることが可能であり、その場合のピニオンギアには傘歯車が用いられることになる。

図１は、実施の形態１に係る電動歯ブラシ１０の構成を示す断面図である。また、図２は、図１に示した断面図の紙面に垂直な面における主要部の構成を示す断面図である。さらに、図３は、図１に示した電動歯ブラシ１０の軸方向に直角な面における構成を示す図であり、（ａ）はIIIａ-IIIａ’線、（ｂ）はIIIｂ−IIIｂ’線における断面図である。さらに、図４は、駆動方向変換部及び後端側支持部材を構成する各部材を個別に示す斜視図である。

電動歯ブラシ１０は、本体ケース１１と、本体ケース１１内に収められた、モータ１２の回転運動を軸方向の往復運動に変換する駆動方向変換部１３と、軸方向に往復運動し、先端にブラシ部１９が装着されるブラシ駆動軸（以下、駆動軸と略記する）１４と、駆動軸１４を往復運動自在に支持する支持部１５、１６とを備えている。また、駆動方向変換部１３は、フェースギア１３ｂと、フェースギア１３ｂに固定されたカム１３ｃと、カム１３ｃの回転運動を駆動軸１４の往復運動に変換するカムフォロア１３ａとを備えている。上記支持部１５、１６は、図１に示されている本体ケース１１のブラシ装着側端部に固定された先端側支持部１５と、カムフォロア１３ａのモータ１２側に設けられた摺動部材１７及び摺動部材１７を保持する保持部材１８を備えた後端側支持部１６とで構成されている。

また、電動歯ブラシ１０は、その他に、電池室、スイッチ、本体ケース１１先端側の防水用ゴムカバー等を備えているが、一般的な電動歯ブラシに採用されているものと構成、機能が同じであるので具体的な説明を省略する。なお、以下の説明においては、本体ケース１１のブラシ装着側を先端側、モータ１２側を後端側と記す。

運動方向変換部１３は、駆動軸１４の後端に固定されたカムフォロア１３ａと、フェースギア１３ｂと、フェースギア１３ｂに固定されたカム１３ｃとで構成されている。運動方向の変換は、駆動軸１４の軸方向に垂直方向のモータ１２の回転が、ピニオンギア１２ａ及びフェースギア１３ｂにより軸方向に平行な回転運動に変換され、さらにフェースギア１３ｂに固定されたカム１３ｃとカムフォロア１３ａとで、軸方向の往復運動に変換されるようになっている。この運動方向変換部１３の構成は、図１３に示した従来の電動歯ブラシに採用されている機構と同じであるので、詳細な説明を省略する。

実施の形態に係る電動歯ブラシ１０は、駆動軸１４を支持する支持部が、上記のように、本体ケース１１のブラシ装着側端部（前方側端部）に固定された先端側支持部１５と、カムフォロア１３ａの外周部のモータ１２側に設けられた摺動部材１７及び摺動部材１７を保持する保持部材１８を備えた後端側支持部１６とで構成されている。支持部のうち、本体ケース１１の前方側端部に固定された先端側支持部１５には、従来の電動歯ブラシに用いられている転がり軸受を使用することができる。また、本体ケース１１への固定は、本体ケース１１の軸受保持溝に嵌め込み固定する方法など、従来用いられている方法を採用することができる。

なお、先端側支持部１５に用いられる軸受は、図１及び図２に示したように、駆動軸１４の往復運動に合わせてボール１５ａが移動し転がり摺動となるように、ボール１５ａのガイド部（リテーナ）１５ｂ内にスペース１５ｃが設けられていることが好ましい。

本体ケース１１の後方側に設けられた後端側支持部１６のうち、カムフォロア１３ａの外周部に固着された摺動部材１７は、図１、図２及び図４に示したように、カムフォロア１３ａのモータ１２側の外周面に設けられ、モータ１２側に突出した突起状の形態をしている。この突起状部は、内側にピニオンギアが配置される空間部１７ａを備え、全体的にはモータ１２側に面した略Ｕ字形の形状をしている。このＵ字形の外周面には、ボールが配置される上部溝１７ｂ、下部溝１７ｃが設けられている。

一方、保持部材１８は、その摺動部材受け部１８ａが、略Ｕ字形の突起状の摺動部材１７が摺動可能に挿入されるように、略Ｕ字形の内面形状となっている。また、底部には、ボール１６ｂが配置される溝１８ｃが形成されている。保持部材１８は、内側の樹脂部１８ｄと外側の金属部１８ｅの二重構造となっており、金属部１８ｅの上側端部には、内側に折れ曲がった折れ曲がり部１８ｆが形成されている。

図３（ｂ）に、摺動部材１７が保持部材１８に挿入された状態を示した。摺動部材１７が保持部材１８に嵌め合わされ、摺動部材１７の上部溝１７ｂにボール１６ａが配置され、下部溝１７ｃと保持部材１８の溝１８ｃに挟まれてボール１６ｂが配置されている。なお、ボール１６ａは、保持部材１８の折れ曲がり部１８ｆによって、摺動部材１７の上部溝１７ｂ内から上方への動きが拘束されている。すなわち、駆動軸１４の後端部に作用する上向きの力が、折れ曲がり部１８ｆによって抑えられるようになっている。

また、ボール１６ａ、１６ｂが配置される摺動部材１７の上部溝１７ｂ、下部溝１７ｃと保持部材１８の溝１８ｃは、支持部材１５の場合と同様に、ボール１６ａ、１６ｂが軸方向に移動可能で転がり摺動となるように、軸方向にスペースが設けられていることが好ましい。

保持部材１８は、例えば、内部フレーム１１ａの一部として一体成形によって形成してもよく、内部フレーム１１ａに組み付けて固定してもよい。

摺動部材１７及び保持部材１８の樹脂部１８ｄの材料には、カムフォロア１３ａなどに用いられている、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ナイロン等のポリアミド樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの成形性、耐摩耗性、耐衝撃性、機械的強度等に優れた樹脂が適している。また、摺動部材１７とカムフォロア１３ａとを同じ材料とした場合には、両者を一体的に成形することができる。なお、摺動部材１７及び保持部材１８は金属材料で形成してもよい。金属材料で形成する場合には、金属粉末射出成形(Metal Injection Molding:ＭＩＭ)法、溶融金属射出成形法、粉末焼結法などを用いることができる。これらの製造方法によれば、ステンレス鋼、鉄−ニッケル系合金、リン青銅、黄銅などの軸受に好適な金属材料の成形が可能である。また、摺動部材１７及び保持部材１８の材料を、相互に異質の材料の組み合わせとすることによって、摩擦を軽減することができるほか、焼き付きの防止を図ることもできる。

図１、図２及び図３から明らかなように、ピニオンギア１２ａは、摺動部材１７に設けられた空間部１７ａに配置され、保持部材１８の１対の折れ曲がり部１８ｆの間から、その一部が上部に出ている。したがって、ピニオンギア１２ａとフェースギア１３ｂとの位置関係は、後端側支持部１６が設けられていない従来の歯ブラシと同じである。すなわち、後端側支持部１６を設けることによって、電動歯ブラシの本体部が長くなるようなことがない。

上記の実施の形態１に係る電動歯ブラシ１０における後端側支持部１６に関しては、摺動部材１７と保持部材１８との間に、ボール１６ａ、１６ｂを介在させる例を示したが、ボール１６ａ、１６ｂを用いることなく、摺動部材と保持部材とが直接接触して摺動するように構成してもよい。その場合には、ボール１６ａ、１６ｂを収めるための溝１７ｂ、１７ｃ、１８ｃ等を省き、摩擦係数を小さくすることができるように線状の突起等を設け、摺動部材１７と保持部材１８との間の摩擦が小さくなるようにするのがよい。

図５は、実施の形態２に係る電動歯ブラシ２０の駆動方向変換部を含む主要部の構成を示す部分断面図である。また、図６は、図５に示した部分断面図の紙面に垂直な面における断面図であり、駆動方向変換部及び後端側支持部を含む主要部の構成を示す部分拡大断面図である。さらに、図７は、図６に示した駆動方向変換部及び後端側支持部を構成する部材を個別に示す斜視図である。

電動歯ブラシ２０は、本体ケース１１と、本体ケース１１内に収められた、モータ１２の回転運動を軸方向の往復運動に変換する駆動方向変換部１３と、軸方向に往復運動する駆動軸１４と、駆動軸１４を往復運動自在に支持する支持部１５、２６とを備えている。また駆動方向変換部１３は、フェースギア１３ｂと、フェースギア１３ｂに固定されたカム１３ｃと、カム１３ｃの回転運動を駆動軸１４の往復運動に変換するカムフォロア１３ａとを備えている。さらに、上記支持部１５、２６は、図１に示されている本体ケース１１のブラシ装着側端部に固定された先端側支持部１５と、カムフォロア１３ａの外周部のモータ１２側に設けられた摺動部材２７及び摺動部材２７を保持する保持部材２８を備えた後端側支持部２６とで構成されている。なお、図５は、図６における中心軸を通る、紙面に垂直な断面を示しているため、図５には、図６に示されている後端側支持部２６が表示されていない。

後端側支持部２６を除き、電動歯ブラシ２０の全体的な構成及び運動方向変換部１３の構成、機構等は、実施の形態１に係る電動歯ブラシ１０の場合と同じであるので、重複する説明を省略する。

本体ケース１１の後方側に設けられた後端側支持部２６のうち、カムフォロア１３ａの外周部に固着された摺動部材２７は、図６及び図７に示したように、カムフォロア１３ａの両側端縁に、板状の突起２７ａが取り付けられた構造となっており、この突起２７ａはカムフォロア１３ａからモータ１２側に延びている。２つの突起２７ａ間の空間部２７ｂには、モータ１２のピニオンギア１２ａが位置するようになっている。

一方、摺動部材２７を保持する保持部材２８には、図６及び図７に示したように、摺動部材２７の突起２７ａを保持する溝部２８ａが形成されており、さらに、モータ１２のピニオンギア１２ａが位置する空間部２８ｂが設けられている。この保持部材２８は、例えば、図６に示したように、内部フレーム１１ａの一部として一体成形により形成してもよく、内部フレーム１１ａに組み付けることにより固定された構造としてもよい。また、保持部材２８は、内部フレーム１１ａとともに、又は保持部材２８単独で、上下に分割された構造として、摺動部材２７の板状の突起２７ａを上下から挟むようにして、組み立てることができるようにしてもよい。さらに、摺動部材２７と保持部材２８との間に線状の突起等を設け、摺動部材２７と保持部材２８との間の摩擦係数が小さくなるようにするのがよい。

摺動部材２７及び保持部材２８の材料には、カムフォロア１３ａなどに用いられているＰＯＭ（ポリアセタール）、ナイロン等のポリアミド樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの成形性、耐摩耗性、耐衝撃性、機械的強度等に優れた樹脂が適している。カムフォロア１３ａと摺動部材２７とを同じ材料とした場合には、両者を一体的に成形することができる。なお、摺動部材２７及び保持部材２８は金属材料で形成してもよい。金属材料で形成する場合には、金属粉末射出成形(Metal Injection Molding:ＭＩＭ)法、溶融金属射出成形法、粉末焼結法などを用いることができる。これらの製造方法によれば、ステンレス鋼、鉄−ニッケル系合金、リン青銅、黄銅などの軸受に好適な金属材料の成形が可能である。また、摺動部材２７及び保持部材２８の材料を、相互に異質の材料の組み合わせとすることによって、摩擦を軽減することができるほか、焼き付きの防止を図ることもできる。

図８は、摺動部材２７と保持部材２８との間が、転がり摺動で構成された例を示す斜視図である。図８に示したように、摺動部材２７の突起２７ａの上側及び下側に、それぞれ軸方向に長い上側の溝２７ｃ及び下側の溝（図示されていない）を形成し、それらの溝に上側のボール２７ｄ、下側のボール（図示されていない）を配置する構成とすることによって、摺動部材２７と保持部材２８との間の往復運動を転がり摺動とすることができる。なお、当たり面の摩耗を少なくし、耐久性を高めるために、１つの溝に複数個のボールを組み込めるようにしてもよい。ただし、ボールの利用方法に関しては、上記の方法に限定されるものではなく、転がり摺動の効果が得られれば、その他の構成を採用してもよい。

また、図６〜図８には、摺動部材２７が１対の板状の突起２７ａで構成されている例を示したが、突起は必ずしも１対である必要はなく、また板状である必要もない。保持部材２８との間で往復運動可能であれば、形状は、棒状、柱状、筒状、又はその他の形状でもよく、その数は、１つでも３以上でもよい。ただし、その場合には、保持部材２８の溝部２８ａも摺動部材に合わせた形状、数とする必要がある。また、突起が１つの場合には、その周囲にモータ１２のピニオンギア１２ａが位置する空間部２８ｂを設けるようにすることが必要である。

図９は、実施の形態３に係る電動歯ブラシ３０の構成を示す断面図であり、同図（ａ）は中心軸を含む面における断面図、同図（ｂ）は、（ａ）に示したIXb−IXb’線における断面図である。

電動歯ブラシ３０の主要部は、本体ケース３１、本体ケース３１内に収められた、動力装置を含む駆動部３３、少なくとも軸方向に往復運動する駆動軸３４及び駆動軸３４を往復運動自在に支持する支持部、すなわち先端側支持部３５及び後端側支持部３６で構成されている。また、支持部３５、３６は、駆動部３３を挟んで本体ケース３１に固定されており、先端側支持部３５は本体ケース３１のブラシ装着部側端部、後端側支持部３６は電源部３９との境界近傍に配置されている。

図１０は、駆動部３３が駆動軸３４に固定された状態を示す斜視図である。図１０に示したように、駆動部３３は、動力装置としての振動モータ３７と振動モータ３７を保持し駆動軸３４に固定する振動モータ固定部材（以下、固定部材と略記する）３８とで構成されており、振動モータ３７は、振動モータ３７の回転面（以下、「振動モータ３７の回転面」を「回転面」と略記する）を駆動軸３４に沿わせるようにして、固定部材３８を介して駆動軸３４に取り付けられている。固定部材３８は、振動モータ３７の把持部３８ａと駆動軸固定部３８ｂとで構成され、駆動軸固定部３８ｂには貫通孔３８ｃが形成され、駆動軸３４が貫通孔３８ｃに嵌め合わされることによって、駆動軸３４と駆動部３３とが固定されるようになっている。また、固定部材３８と駆動軸３４とは、埋め込み一体成形（インサート成形）によって固着してもよい。なお、固定部材３８の材料には、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ナイロン等のポリアミド樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの成形性、耐摩耗性、耐衝撃性、機械的強度等に優れた樹脂が適している。

駆動部３３に用いられる偏心ウエイトが回転体に結合された振動モータ３７は、小型化された振動量の大きいタイプが市販されており、そのような振動モータを電動歯ブラシ３０用の動力装置として用いることができる。振動モータ３７には、その他、筒状ケース形等の偏心分銅付モータなども利用することができる。

振動モータ３７と駆動軸３４の運動との関係は次のとおりである。上記のように、駆動部３３は駆動軸３４に固定されており、本体ケース３１には直接固定されておらず、駆動のための通電用リード線は、自在に動くように配線されている。したがって、駆動部３３の振動モータ３７の回転運動は、直接駆動軸３４に伝達される。振動モータ３７の振動は、主にモータの回転方向に生じるので、駆動軸３４には、振動モータ３７の扁平面（回転面）に平行な面で、駆動軸３４を回転させる方向の振動が生じる。この駆動軸３４を回転させる方向の振動は、主に駆動軸３４を往復運動させる振動（図９、図１０における左右方向の振動）と、本体ケース３１に収納された本体部全体を、軸に対して直角方向の振動（図９、図１０における振動モータの扁平面に平行で軸に対して直角方向の振動）とに変換される。

これらの２方向の運動のうち、軸方向の往復運動は、支持部３５、３６によって、往復運動自在に支持されているので、ほぼそのままブラシ部１９に伝達される。一方、軸に対して直角方向の振動は、マスの大きい本体部全体に伝達されるので、見かけ上拘束された状態となる。そのために、軸方向の往復運動の方が、より大きな運動となって現れる。これらの２方向の運動が、ブラシ部１９に伝達されて、歯磨き効果が発揮される。なお、図９に示した内部フレーム３１ａに設けられている突起部３１ｂは駆動部３３が前方に移動することを防止するストッパ、突起部３１ｂは駆動部３３が後方に移動することを防止するストッパである。これらのストッパによって、駆動部３３、すなわちブラシ部１９の植毛部１９ａが所定の範囲で往復運動するようにすることができる。また、固定部材３８は、その一部が内部フレーム３１ａに当たることにより、駆動軸３４回りの回転を阻止する機能も備えている。

ここで、ブラシ部１９の植毛部１９ａの毛先方向と振動モータ３７の回転面との関係によって、植毛部１９ａに生じる運動は次のとおりである。毛先方向が回転面に対して直角な場合には、植毛部１９ａには、軸方向の往復運動と毛先方向に垂直で軸に直交する方向（横方向）の２つの運動が生じる。一方、毛先方向が回転面に平行な場合には、植毛部１９ａには、軸方向の往復運動と毛先方向（縦方向）の２つの運動が生じる。毛先の横方向の運動は、例えば、歯と歯茎との間を往復する歯磨き効果を発揮し、縦方向の運動は、歯科疾患のリスク部位である口腔内の窪んだ部位、歯間部（隅角部）、歯頸部、咬合面の小窩裂溝部でのプラークの除去効果を向上させ、歯茎に対するマッサージ効果も発揮する。

上記のように、植毛部１９ａの毛先の方向と回転面との関係によって、相違する歯磨き効果が得られる。したがって、ブラシ部１９は、９０度だけ角度を変えて装着することができるようにして、いずれか向きを選択して使用することができるように構成されていることが好ましい。そのためには、駆動軸３４のブラシ装着部に設けられる切り欠き部を相互に９０度の角度の関係にある２面とするか、またはブラシ部１９側の装着部を９０度変えて装着できる構造のいずれかとすればよい。また、上記のようにブラシ部１９を装着する向きを変えるのではなく、毛先方向と回転面とが９０度の関係にある電動歯ブラシ、毛先方向と回転面が平行な関係にある電動歯ブラシの２つのタイプとしてもよい。

なお、図９及び図１０には、後端側支持部３６として、転がり軸受の例を図示したが、後端側支持部３６は、必ずしも転がり軸受である必要はない。実施の形態１及び２に例示したような摺動部材と保持部材とで構成された摺動型の支持部としてもよい。

図１１は、主として実施の形態１〜３に係る電動歯ブラシ１０、２０、３０に好適で、さらに一般的な機械装置に用いることができる、実施の形態に係る転がり軸受４０を示す図であり、（ａ）は軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）に示したXIb−XIb’線における断面図、（ｃ）は外輪及びリテーナが一体的に成形された成形品４４を示す斜視図である。

転がり軸受４０は、外輪４１とリテーナ４２とボール４３とで構成されており、図１１（ｂ）に示したように、ボール装填部４５の一端側には、ボール４３の脱落防止用のボール当たり部４１ａが設けられている。この転がり軸受４０は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示したように、外輪４１と外輪４１の内側に形成された軸方向に延びる複数のリテーナ４２とが一体的に構成されている。

また、この成形品４４は、リテーナ４２が、軸受４０の中心軸方向に外輪４１の両端面間に形成され、ボール当たり部４１ａが外輪４１の端面より内側、両端面間の中間部などに位置するように配置することが可能である。そのようにボール当たり部４１ａを配置することによって、ボール４３の移動可能な距離を所定の範囲に制限することができる。この場合、ボール４３が、ボール当たり部４１ａを挟んで両端側に装填されたタイプとすることも可能である。そのタイプでは、転がり軸受４０によって駆動軸１４、３４が支持される長さが長くなるので、駆動軸１４、３４が軸方向の所定の間隔で安定して支持され、駆動軸１４、３４の往復運動をさらに滑らかにすることができる。

なお、図１１には、隣り合うリテーナ４２間に空間部４６設けた例を示したが、空間部４６は必要に応じて設けられるものであり、必ずしも必要ではない。

図１２は、別の実施の形態に係る転がり軸受５０の成形品５４を示す図であり、（ａ）は模式的正面図、（ｂ）は（ａ）に示したXIIb−XIIb’線における模式的断面図である。なお、図面を分かりやすくするために、ボールは図示されていない。

リテーナ５２は、軸方向の一端側のグループのリテーナ５２ａと他端側のグループのリテーナ５２ｂの２つのグループで構成されている。リテーナ５２ａによってボール装填部５５ａ、リテーナ５２ｂによってボール装填部５２ｂが形成されている。また、転がり軸受５０の中心から見たボール装填部５２ｂの配置角度は、一端側のグループに属する各ボール装填部５５ａの中心軸と、他端側のグループに属する各ボール装填部５５ｂの中心軸とが、一端側のグループと他端側のグループとで相互にずれている。

図１２に示した成形品５４の場合には、図１２（ａ）に示したように、各グループのボール装填部５５ａ、５５ｂの数はそれぞれ４つであり、各グループ内ではそれぞれのボール装填部５５ａ、５５ｂが転がり軸受５０の中心軸（成形品５４の中心軸）に対し９０°の間隔で配置されている。さらに、一端側のグループのボール装填部５５ａの中心軸と他端側のグループのボール装填部５５ｂの中心軸とは、転がり軸受５０の中心軸に対して、相互に４５°ずれている。この中心軸のずれは、一方側のグループのボール装填部５５ａ又は５５ｂの各ボール装填部間の角度の開きの１／２の角度であることが好ましい。

ボール装填部５５ａ、５５ｂが、上記のように、軸方向で２つのグループに分けられ、各グループのボール装填部５５ａ、５５ｂが相互に中心軸がずらされて配置されている場合には、軸受５０によって、駆動軸１４、３４をいっそう安定に支持することができる。なお、ボール装填部が２つのグループに分けられた状態の場合には、ボール装填部５５ａ、５５ｂ中心軸がは必ずしも相互にずらされて配置されている必要はない。その場合でも、十分に安定して駆動軸１４、３４を支持することができる。

上記の実施の形態に係る成形品４４、５４は、エンジニアリングプラスチック又は金属材料によって形成されている。成形品４４の成形には、エンジニアリングプラスチックの場合は通常採用されているプラスチックの射出成形法、金属材料の場合は金属粉末射出成形(Metal Injection Molding:ＭＩＭ)法、溶融金属射出成形法、粉末焼結法などを用いることができる。これらのうち、ＭＩＭ法は、複雑な形状の小型部品を製造するのに適しており、金属粉末を原料とし、射出成形後焼結する方法によって成形品を製造するようになっている。

これらの製造方法の場合には、ステンレス鋼、鉄−ニッケル系合金、リン青銅、黄銅などの軸受に好適な金属材料の成形が可能である。なお、プラスチック材料としては、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ナイロン等のポリアミド樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの成形性、耐摩耗性、耐衝撃性、機械的強度等に優れた樹脂が適している。

通常の転がり軸受は、外輪とリテーナとを別々に製造した後、ボールと共に組み立てる方法によって製造されている。それに対し、上記の転がり軸受４０、５０の場合には、外輪４１とリテーナ４２又は外輪５１とリテーナ５２とが一体化されているので、安いコストで軸受４０、５０を製造することができるという長所がある。

また、転がり軸受４０、５０は、一般的な機械装置の軸受として用いることができるが、特に電動歯ブラシ１０、２０、３０に好適であり、電動歯ブラシ１０、２０、３０に装着する場合には、外輪４１、５１の端面に位置決め用の突起等を設け、転がり軸受４０、５０が、本体ケース１１、３１のうち予め設定された設置位置に取り付けられるようにすることにより、ブラッシングによる圧力を２つのボールで受け止めるようにすることもできる。なお、装着するホルダ側には、ボールが抜け出さないようにするための鍔（当たり）部を設けることが好ましい。さらに、リテーナ４２、５２には、ボール装着時の開口部の一部に小さな突起部（アンダーカット部）を設け、ボール装着時の脱落防止機能を付加してもよい。

転がり軸受４０、５０は、実施の形態１及び２に係る電動歯ブラシ１０、２０における先端側支持部１５、及び実施の形態３に係る電動歯ブラシ３０における先端側支持部３５と後端側支持部３６に適用することができる。このほか、一般に用いられている電動歯ブラシの軸受として利用することができる。さらに、上記のように、電動歯ブラシ以外の一般的な機械装置の軸受として利用することができる。

また、本発明に係る軸受を含めた駆動機構は、他の電動歯間クリーナ、舌苔クリーナなどの口腔清掃器具へ応用することもできる。

実施の形態１に係る電動歯ブラシの構成を示す断面図である。 図１に示した断面図の紙面に垂直な面における主要部の構成を示す断面図である。 図１に示した電動歯ブラシの軸方向に直角な面における構成を示す図であり、（ａ）はIIIａ−IIIａ’線、（ｂ）はIIIｂ−IIIｂ’線における断面図である。 駆動方向変換部及び後端側支持部材を構成する各部材を個別に示す斜視図である。 実施の形態２に係る電動歯ブラシの駆動方向変換部を含む主要部の構成を示す断面図である。 図５に示した断面図の紙面に垂直な面における断面図であり、駆動方向変換部及び後端側支持部を含む主要部の構成を示す部分拡大断面図である。 図６に示した駆動方向変換部及び後端側支持部を構成する部材を個別に示す斜視図である。 後端側支持部にボールを用いる例を示す斜視図である。 実施の形態３に係る電動歯ブラシの構成を示す断面図であり、（ａ）は中心軸を含む面における断面図、同図（ｂ）は、（ａ）に示したIXb−IXb’線における断面図である。 図９に示した電動歯ブラシにおける駆動部が、駆動軸に固定された状態を示す斜視図である。 主として実施の形態１〜３に係る電動歯ブラシに好適で、さらに一般的な機械装置に用いることができる、実施の形態に係る転がり軸受を示す図であり、（ａ）は軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）に示したXIb−XIb’線における断面図、（ｃ）は外輪及びリテーナが一体的に成形された成形品を示す斜視である。 別の実施の形態に係る転がり軸受の成形品を示す図であり、（ａ）は模式的正面図、（ｂ）は（ａ）に示したXIIb−XIIb’線における模式的断面図である。 歯ブラシを軸方向に往復運動させる従来の電動歯ブラシの構造の１例を示す部分断面図である。 図１３に示した電動歯ブラシに用いられている支持部材の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０、２０、３０ 電動歯ブラシ
１１、３１ 本体ケース
１２ モータ
１２ａ ピニオンギア
１３ 運動方向変換部
１３ａ カムフォロア
１３ｂ フェースギア
１３ｃ カム
１４、３４ 駆動軸
１５、３５ 先端側支持部
１６、２６、３６ 後端側支持部
１７、２７ 摺動部材
１８、２８ 保持部材
１９ ブラシ部
３２ 駆動部
３７ 振動モータ
３８ 振動モータ固定部材
４０、５０ 転がり軸受
４１，５１ 外輪
４２、５２ リテーナ
４４、５４ 成形品

Claims (8)

1. 本体ケースと、該本体ケース内に収められた、モータの回転運動をブラシ駆動軸の軸方向往復運動に変換する駆動方向変換部及び前記ブラシ駆動軸を往復運動自在に支持する支持部とを備えた電動歯ブラシであって、
   前記駆動方向変換部が、前記モータの駆動軸に結合された駆動側歯車と、前記モータの駆動軸に直交する回転軸を有し前記駆動側歯車に噛合する従動側歯車と、該従動側歯車の偏心位置に固着されたカムと、該カムに係合し、前記ブラシ駆動軸に結合されたカムフォロアとを備え、
   前記支持部が、前記カムフォロアに固着された摺動部材及び該摺動部材を摺動可能に保持する保持部材を備えた後端側支持部と、前記本体ケースのブラシ装着側端部に固定された先端側支持部とで構成されており、
   前記保持部材は、内側が樹脂部、外側が金属部の二重構造であり、前記金属部の上側端部には内側に折れ曲がった折れ曲がり部が形成され、
   前記折れ曲がり部は、前記摺動部材と直接接触している、又は前記摺動部材との間に第１のボールを介在させていることを特徴とする電動歯ブラシ。
2. 前記摺動部材が、前記カムフォロアから前記モータ側に突出した突起であり、
   該突起が、前記モータの回転を前記カムフォロアに伝達する前記駆動側歯車が配置される空間部を内側に備え、前記モータ側に面した略Ｕ字形であり、
   前記保持部材が、前記突起が摺動可能に挿入される、略Ｕ字形の内面形状をした摺動部材受け部を備え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。
3. 前記摺動部材が、カムフォロアから前記モータ側に延びる１つ以上の突起であり、１つの前記突起の周囲又は２つ以上の前記突起間に前記駆動側歯車が配置される空間部を備え、
   前記摺動部材を保持する保持部材が、前記板状の突起を摺動可能に保持する溝部を有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。
4. 前記先端側支持部は、転がり軸受の外輪と、該外輪の内側に形成された軸方向に延びる複数のリテーナとが一体的に成形された成形品で構成されている転がり軸受で構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電動歯ブラシ。
5. 前記転がり軸受は、前記リテーナの内側のボール装填部における軸方向の一部にボール当たり部を備え、該ボール当たり部の両側にボールが装填されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電動歯ブラシ。
6. 前記リテーナによって構成されるボール装填部が、軸方向の一端側と他端側の２つのグループで構成され、前記転がり軸受の中心から見たボール装填部の配置角度が、前記一端側のグループに属する各ボール装填部の中心軸と、前記他端側のグループに属する各ボール装填部の中心軸とが、前記一端側のグループと前記他端側のグループとで、相互にずれていることを特徴とする請求項４に記載の電動歯ブラシ。
7. 前記摺動部材は、上部溝が形成されており、
   前記第１のボールは、前記上部溝内に配置されている、請求項１〜６のいずれかに記載の電動歯ブラシ。
8. 前記保持部材は、樹脂部において溝が形成され、
   前記摺動部材は、下部溝が形成されており、
   前記保持部材の溝と前記摺動部材の下部溝との間に第２のボールが配置されている、請求項１〜７のいずれかに記載の電動歯ブラシ。

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