JP4528629B2 - ワークピースを備えた被駆動部材に駆動部材を含む器具を着脱可能に接続するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般に、パーソナルケア器具を含む小さい器具装置に関し、より詳細には、このような器具のワークピースを含む被駆動部材アセンブリ部分と、当該器具のための駆動部材を含む当該器具の残りの部分（例えば器具ベース／ボディ部分）とを接続するための構造に関する。

パーソナルケア器具、例えば電動歯ブラシ若しくはシェーバ、又は、他の小さい電動器具、例えばブレンダ若しくはミキサは、通常、ベース部分を持ち、該ベース部分は、器具のための駆動部材（モータ等）及び何らかのワークピース素子を含む被駆動部材アセンブリを含む。電動歯ブラシは、駆動部材を備えたハンドル部分と、毛を備えたブラシヘッドを含む被駆動部材アセンブリを備えた取り外し可能なヘッド部分とを含む。器具のこれらの２つの部分をインタフェースするのに、取付け又は結合構造が必要である。

結合構造の構成／形態は、駆動部材によって被駆動部材に伝達される特定の運動に依存する。ワークピースがねじり動作（即ち一方向又は往復のねじり動作）によって駆動されるシステムにおいて、被駆動部材アセンブリは、例えば１つの実施例においては、ワークピースが取り付けられた駆動シャフトを器具のヘッド部分に接続するバネ若しくは他のリターン素子を含んでよく、又は、他の実施例においては、ヘッド部分を備えたワークピースを駆動シャフトにクランプするバネ部材を含む。

このようなシステムにおいて、駆動シャフトに対するクランプ部材のバネ力は、クランプ部材が駆動シャフトの一部の運動の最中に駆動シャフトから一時的に離れないほど、十分に高いべきである。このクランプ部材の駆動シャフトからの分離は、非所望に、効率の損失（ロストモーション）及び大きな騒音を生じる結果となる。しかし、このような結果を達成するクランプ力は、（例えばブラシヘッドを交換する際に）駆動シャフトに対するワークピースの取外し及び挿入を行うことを非常に困難にするという非所望な結果を生じる、即ち、必要とされる力は、ほとんどのユーザによる容易な取外しよりも高過ぎる。

従って、駆動部材（通常何らかの駆動シャフト）と被駆動部材との間でロストモーションを生じず、実質的に騒音を生じず、且つ、被駆動部材アセンブリが駆動部材を持つ器具のベース部分から容易に取り外されることができるような、結合構造を得ることが望ましい。

従って、本発明は、駆動アセンブリを持つ器具ボディを、運動のねじり軸（torsional
axis of movement）を持つワークピース素子を含む被駆動部材アセンブリに接続するためのシステムにおいて、前記被駆動部材アセンブリを前記器具本体に取外し可能に取り付けるための複数の接続アセンブリを有し、前記接続アセンブリは、それぞれ、前記ワークピース素子の前記ねじり軸から分離しており、前記接続アセンブリは、それぞれ、ａ）前記器具本体又はｂ）前記被駆動部材アセンブリのうちの一方に嵌合部材を含み、且つ、ａ）前記器具本体又はｂ）前記被駆動部材アセンブリのうちの他方に関連した受入素子を含み、前記嵌合部材及び前記受入素子は、それぞれ、前記器具の動作中、前記ワークピース素子にはロストモーションが実質的になく、且つ、前記被駆動部材アセンブリが前記器具本体から容易に取外し可能であるような態様で嵌合する構成を持つ、システムである。

図１は、説明のための電動歯ブラシアプリケーションにおける本発明の器具結合システムを示す。本発明が、他のパーソナルケア器具（例えばシェーバ）又は他の小さな器具（例えば動力工具及び／又はブレンダ若しくはミキサを含むキッチン器具）においても用いられることができることは理解されるべきである。

図１の電動歯ブラシ１０は、細長いベース／ハンドル部分１２を含み、当該部分１２は、中に電磁駆動部材１３及びバッテリ１４を含むが、他の駆動構成（モータを含む）も用いられることができる。示される特定の実施例において、電磁ドライバ１３は、駆動シャフト１６の後方端を左右往復運動するように駆動し、該駆動シャフト１６は、被駆動部材アセンブリ１５の一部であり、一対の永久磁石１７−１７が取り付けられている。この駆動動作は、米国特許第５，１８９，７５１号に詳細に説明されており、その内容はここに参照により組み込まれる。

駆動シャフト１６は、被駆動部材アセンブリを通じて上方に延在し、これは、ヘッド部分と呼ばれるものを含む。ワークピース２６は、駆動シャフト１６の延在する端に取り付けられる。示される実施例において、ワークピース２６は取付けアーム２８及びブラシヘッド３０を含む。駆動シャフト１６のベース部は、２つの薄板ばね部材３２及び３４によって、ヘッド部分２４に接続されている。この構成は、電磁ドライバ１３によって与えられる駆動シャフト１６の後方端の左右運動を規定された角度（例えば８〜１４°）に亘る円弧状運動に変換することを結果として生じる。このような構成は、本発明の譲受人の係属中の米国特許出願第１０／１３７，９６２号に詳細に説明され、その内容は参照によって組み込まれる。駆動シャフト１６の円弧状動作は、２つのバネ部材３２及び３５を通じるヘッド部分２４へのトルクを生じる。

本発明の結合システムは、駆動シャフト１６が特定の円弧を通じて往復回転する際に駆動シャフト１６のロストモーションを防止するように設計される。結合システムは、ベース部分１２とヘッド部分２４との間の、間隔をおいて配置された３つの接続アセンブリ３７〜３９（矢印で示される）を含む。示される実施例における３つの接続アセンブリ３７〜３９は、全て、ヘッド部分とベース部分との間のインタフェースの周縁に位置し、駆動シャフト１６の軸からは分離している。２つの接続アセンブリ３７、３８は、約７／８インチ離れており、一方で、３番目の接続アセンブリ３９は、アセンブリ３７、３８と三角関係を形成し、これらの２つの接続アセンブリのそれぞれから、約１・１／８インチ離れている。しかし、この構成は、変化可能である。

各接続アセンブリは、細長いピン部材４３を有し、これは、器具のベース部分の上面に位置し、当該上面から延在する。示される実施例において、ピン部材４３は、長さ約５／１６インチであり、その最も厚い部分で厚さ約３／１６インチである。示される実施例において、ピン部材４３は、十字状の断面を持つが、これも、異なってもよい。ピン部材４３は、器具のヘッド部分２４の下部に位置する嵌合用受け口（mating receptacle）４６に嵌入する。受け口４６は、別個の部分であるか、ヘッド部分の開口に組み込まれるか、又は、ヘッド部分内に直接形成されることができる。ピン４３は、該ピン４３の断面形状に嵌合する断面形状を持つ受け口４６に堅固に嵌入する。

受け口及びピンは、受け口とピンとの間に締まり嵌め（interference fit）があるように構成され、これにより、受け口４６は、ピン４３の挿入の間、予測される圧縮力がピン４３に加えられる程度まで変形される。この力は、ピン４３が十字の形状をしていると、ピン４３の２つの対向する部分（ブレード）の間に存在する。圧縮力は、素子４３が単一のブレードであれば個々の（単一の）ブレード間に存在し、素子４３が円形であれば該素子４３の中心を向く。

上記の全ての構成において、結果は、被駆動部材アセンブリを所定位置に維持する、接続アセンブリへの均衡の取れた一組の圧縮力である。駆動アセンブリの動作により負荷がかけられると、接続アセンブリが負荷に反作用する際に、力のバランスは移動する。負荷動作による反力の増加のため、圧縮力の何れもゼロにならない。従って、嵌合面は、嵌合したままである。さもなければ、２つの面は、短い時間分離し、交互に反対になるトルクは、２つの面の急速な開閉を生じることとなり、器具の動作中に不快な騒音を生じることとなる。

従って、これら２つの部材が、比較的きつく嵌合するように設計され、これにより、２つの部材の間の動作が上述されたようになり、また、駆動シャフト及びヘッド部分に接続される２つのバネ部材の動作によって生じるヘッド部分へのねじり力が、器具のヘッド部分とベース部分との間のいかなる動きも生じさせず、従って、駆動シャフトのロストモーションがない、ということが重要である。

上述したように、接続アセンブリは、器具のねじり軸、即ち、駆動シャフト１６の軸と、一致しない。本構成において、３つの静的接続アセンブリとワークピースのねじり軸との間の物理的距離は、接続アセンブリにとって大きな機械的利点を生じる。示される構成によって、駆動動作によって生じるトルクに抵抗するのに必要な力は、ヘッド部分を取り付ける又は取り外すのに大きな力が必要な極めてきつい嵌合の必要なしに、ロストモーションがないという結果が得られるようなものとなる。ヘッド部分は、典型的なユーザによって便利に取外し可能であるが、上述の特別なピン／受け口接続構造のため、器具の動作中にロストモーションが存在しない。器具の円弧状動作によって発生させられる雑音も最小である。

それぞれの接続アセンブリ３７〜３９間の距離は、広い支持ベースを生ずる結果となり、これは、結合構造の安定性を向上させる。結合構造は実質的に静的なので、アダプタ又は他のアクセサリであってよい他の部分（例えばより大きい又はより小さいヘッド部分を既存のハンドルに接続するフィッティング）が、器具のベース部分と被駆動部材アセンブリとの間で用いられることができる。このアクセサリは、駆動シャフト１６とともに移動する。アクセサリの種類及び動作は、駆動部材から得ることができる力によって制限される。

使用中、駆動シャフト１６は、該駆動シャフトがバネ素子によって固定されるヘッド部分と器具のベース部分との間の相対運動を生じることなしに、駆動アセンブリによる該駆動シャフト１６の動作（直接動作（モータ等）による又は他の手段（磁気動作等）による）を通じて、動かされる。ロストモーションがないので、装置は動作中静かである。

示される実施例は３つの間隔をおいて配置された接続アセンブリを含む一方で、他の何らかの構成において対向する又は間隔をおいて配置される２つの間隔をおいて配置された接続アセンブリも正常に使用されることができる。３つよりも多い接続アセンブリも用いられることができる。しかし、構造の経済性を持ち信頼性がある動作のためには、このような３つのアセンブリが好適である。

一般に、本発明の結合構造は、器具のヘッド部分を器具のベース部分に取り付ける複数の接続アセンブリを有し、ベース部分は駆動アセンブリを含む。接続アセンブリは、装置のねじり軸から、特に、ワークピースが取り付けられた駆動シャフトから、間隔をおいて配置される。このような構成においてはロストモーションがないが、２つの部分の取外しは比較的容易であり大きな力／労力を必要としない。図１は、このようなシステムの１つの例を示す。図５〜７は、以下で説明される他の実施例を示す。

結合構造は、２つの部分が正しい方向性で結合されることを保証する位置決め構成（registration arrangement）も含む。接続アセンブリの非対称な構成は、方向付け機能も達成する。示される位置決め構成は、２つの対向する耳部材５１、５３を含み、これらは比較的薄く、ベース部分の周縁から上方に延在する。耳部材は、嵌合空間５５、５７に嵌入する。耳及び空間は、これら２つの部分が１つの構成でのみ組み合わせられることができるように、２つの器具部分のより「自動的」又は容易な結合を生じさせるように構成される。

図４は、電動シェーバのアプリケーションにおける本発明の結合構造を示し、電動歯ブラシ以外の器具におけるその有用性を示す。シェーバはボディ部分５０を含み、これは、その中に、モータ等の駆動アセンブリを含む。モータは、３つの駆動シャフト５４−５４を駆動し、これは、シェーバヘッド部分５８に位置するブレードアセンブリ５６−５６に嵌入する。器具のボディ５０の上方面から延在するのは、３つの間隔をおいて配置された摩擦ピン６０−６０であり、器具ボティの周縁に取り付けられる。摩擦ピン６０−６０は、シェーバヘッド部分の対応する受け開口６２−６２の中に延在しこれと嵌合する。摩擦ピン６０は、受け開口に係合し、３つの駆動軸は、個々のブレードアセンブリ５６に係合する。３つのピン及びその関連する受け開口の組み合わせは、駆動軸のロストモーションを防止し、従って、動作中、装置の騒音を最小化する。

図５、６及び７は、本発明の他の実施例を示す。これらの図に示される素子は電動歯ブラシ用のものであるが、他の器具も用いられることができる。この実施例において、電動器具のハンドル部分７４の上方端のカップ状部分７６は、２つの別個のリブ部分８１及び８２を含み、これらは、カップ部分７６の円形壁８３から径方向に外側に延在する。図６は、リブ８１と８２との間で取り除かれた部分８５を持つ（従ってリブ間にはオープンスペースがある）カップ壁８３を示すが、代わりに、カップ壁８３が連続的で、リブ８１及び８２が壁８３の外面８３ａから径方向に外側に延在してもよい。

器具のヘッド部分８７は、カップ部分７６にフィットし、ハンドル部分７４と嵌合する。駆動バネアセンブリ８９は、ヘッド及びハンドルが嵌合すると共にハンドルのカップ部分内に配置され、ここで、駆動バネ８９は、ハンドル７４内で駆動ユニットから電磁動作によって駆動される。

ヘッド部分の下方端９１からは、２つのバネ受け口９２が下方向に延在し、これは図７に最も明らかに示される。バネ受け口９２（各リブに対して１つ）は、一般的に輪状の構成であり、その一端には開いた部分を持ち、受け口のそれぞれの端から小さい凸部９４−９４が延在する。輪の自由端は、互いに向かう方向に力がかかっている。受け口９２は、ヘッド８７に配置され、リブ８１、８２上に延在し、リブに対してバネ力を与える。示される実施例において、２つのリブ及び２つの嵌合するバネ受け口がある。しかし、追加のリブ／受け口の組み合わせが用いられることができることは理解されるべきである。

動作中、受け口によってリブに図６の「Ａ」方向に加えられるバネ力は、ワークピース駆動バネアセンブリの運動によって生じる時計回りトルクの最中に増加し、従って、リブに対する「Ｂ」方向へのバネ力は減少し、これは、装置の動作中リブからのバネ受け口の分離を防止する傾向があり、器具の静かな動作を生じる。バネ／リブ構成は、このような分離に対して所望の高い抵抗を与える（ロストモーションがない）一方で、同時に、図１〜３の実施例におけるように、ハンドルへのヘッドの便利な挿入／除去を可能にする。

本発明の好適な実施例が解説のために説明されたが、種々の変化、修正及び置換が、請求の範囲に規定される本発明の精神から逸脱することなく実施例に組み込まれることができることは、理解されるべきである。

電動歯ブラシアプリケーションにおける本発明の結合システムを示す分解斜視図である。 ワークピースが取り付けられる駆動軸と取外し可能なヘッド部分との間の構成を示す図１の器具の被駆動部材アセンブリ部分の端面図である。 被駆動モータアセンブリの斜視図である。 シェーバアプリケーションにおける本発明のシステムを示す斜視図である。 本発明の他の実施例を示す器具の一部の分解立体図である。 図５の線６−６に沿った断面図である。 図５及び６の実施例のバネクランプ動作を示す立面図である。

Claims (16)

1. 駆動アセンブリを持つ器具本体を、運動のねじり軸を持つワークピース素子を含む被駆動部材アセンブリに接続するためのシステムにおいて、
   前記被駆動部材アセンブリを前記器具本体に取外し可能に取り付けるための複数の接続アセンブリを有し、前記接続アセンブリは、それぞれ、前記ワークピース素子の前記ねじり軸から分離しており、前記接続アセンブリは、それぞれ、ａ）前記器具本体又はｂ）前記被駆動部材アセンブリのうちの一方に嵌合部材を含み、且つ、ａ）前記器具本体又はｂ）前記被駆動部材アセンブリのうちの他方に関連した受入素子を含み、前記嵌合部材及び前記受入素子は、それぞれ、前記器具の動作中、前記ワークピース素子にはロストモーションが実質的になく、且つ、前記被駆動部材アセンブリが前記器具本体から容易に取外し可能であるような態様で嵌合する構成を持つ、システム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記嵌合部材及び前記受入素子の前記構成は、前記ワークピースが取り付けられる駆動シャフトのトルク動作の間、前記嵌合部材と前記受入素子との間に接触を維持するのに十分な圧縮力が常に存在するようなものである、システム。
3. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記器具本体と前記被駆動部材アセンブリとの間のインタフェースの周縁に位置する３つの間隔をおいて配置された接続アセンブリを含む、システム。
4. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記各接続アセンブリの前記嵌合部材は、非円形の断面を持ち、前記関連した受入素子は、類似した非円形の断面を持ち、これにより、
   前記受入素子及び前記嵌合部材は、嵌合することができる、システム。
5. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記器具本体及び前記被駆動部材アセンブリは、それぞれ、オーラルケア器具のハンドル部分及びヘッド部分を含む、システム。
6. 前記オーラルケア器具は電動歯ブラシである、請求項５に記載のシステム。
7. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記器具本体に、前記被駆動部材アセンブリと嵌合する位置決め素子を含み、当該位置決め素子は、前記器具本体が前記被駆動部材アセンブリに接続される際に前記器具本体と前記被駆動部材アセンブリとの間の正しい方向性を生じさせる、システム。
8. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記嵌合部材は前記器具本体から延在し、前記受入素子は前記被駆動部材アセンブリ内にある、システム。
9. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記嵌合部材は、間隔をおいて配置されたブレード素子を前記器具本体内に有し、前記受入素子は、バネ力による圧縮力を持って前記ブレード素子にクランプする、システム。
10. 駆動アセンブリを持つ器具本体と、
    運動のねじり軸を持つワークピース素子を含み、前記ワークピース素子はブラシヘッドを含む、被駆動部材アセンブリと、
    前記器具本体を前記被駆動部材アセンブリに接続するための結合構造であって、当該結合構造は、前記被駆動部材アセンブリを前記器具本体に取外し可能に取り付けるための複数の接続アセンブリを含み、前記接続アセンブリは、前記ワークピース素子の前記ねじり軸からそれぞれ分離しており、前記各接続アセンブリは、それぞれ、ａ）前記器具本体又はｂ）前記被駆動部材アセンブリのうちの一方に嵌合部材を含み、且つ、ａ）前記器具本体又はｂ）前記被駆動部材アセンブリのうちの他方に関連した受入素子を含み、前記嵌合部材及び前記受入素子は、それぞれ、前記器具の動作中、前記ワークピース素子にはロストモーションが実質的になく、前記被駆動部材アセンブリが前記器具本体から容易に取外し可能であるような態様で嵌合する構成を持つ、結合構造と、
    を有するオーラルケア器具。
11. 請求項１０に記載の器具において、前記器具本体と前記被駆動部材アセンブリとの間のインタフェースの周縁に構成された３つの間隔をおいて配置された接続アセンブリを含む、器具。
12. 請求項１０に記載の器具において、前記各接続アセンブリの前記嵌合部材は、非円形の断面を持ち、前記関連した受入素子は、類似した非円形の断面を有し、これにより、前記受入素子及び前記嵌合部材は、嵌合することができる、器具。
13. 請求項１０に記載の器具において、前記嵌合部材は前記器具本体から延在し、前記受入素子は前記被駆動部材アセンブリ内にある、器具。
14. 請求項１０に記載の器具において、前記嵌合部材は、間隔をおいて配置されたブレード素子を前記器具本体内に有し、前記受入素子は、バネ力による圧縮力を持って前記ブレード素子にクランプする、器具。
15. 電動歯ブラシのブラシヘッドアセンブリ部分であって、当該ブラシヘッドアセンブリ部分は、複数の接続アセンブリによって前記歯ブラシのハンドル部分に着脱可能であり、前記接続アセンブリは、前記ブラシヘッドアセンブリ部分のブラシヘッドワークピース部分の運動のねじり軸から分離しており、
    当該ブラシヘッドアセンブリ部分は、ブラシヘッドワークピース素子を含むブラシヘッドアセンブリを有し、当該ブラシヘッドアセンブリは、前記ハンドル部分内の関連する第２の接続部材に嵌合して接続アセンブリを形成する複数の第１の接続部材を含み、前記第１の接続部材は、前記関連する第２の接続部材に対して、前記歯ブラシの動作中に前記ワークピース素子のロストモーションが実質的になく、前記ブラシヘッドアセンブリが前記歯ブラシの前記ハンドル部分から容易に取外し可能であるような態様で嵌合するような構成を持つ、ブラシヘッドアセンブリ部分。
16. 請求項１５に記載のブラシヘッドアセンブリ部分において、前記第１の接続部材及び前記第２の接続部材の構成は、前記ワークピース部分が取り付けられる駆動シャフトのトルク動作の間、前記第１の接続部材と前記第２の接続部材との間に接触を維持するのに十分な圧縮力が常に存在するようなものである、ブラシヘッドアセンブリ部分。

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