JP5373763B2 - 歯ブラシ - Google Patents

Description

本発明は歯ブラシに関し、特に球形状頭部を備え、口および舌の個々の部分に対して好適な、および最適なブラシ動作の方向性を選択する利便性をユーザに与えるために、幅広い範囲にわたる種々の動きを頭部に与えるように構成された歯ブラシに関する。

歯ブラシ、特に機械化された、または電化された歯ブラシはよく知られており、複数の異なる動作状態を伴って使用される。

回転可能なブラシ頭部を備え、振動し脈動する動作が可能な機械化された歯ブラシは当業者に公知である。ブラシ頭部の動きが機械的に駆動されることで、ユーザは口内に歯ブラシを特定の位置に配置するだけでよい。歯、舌、歯茎および口のその他の部分をブラシがけするため、ブラッシング動作は機械駆動によりもたらされる。手動歯ブラシと比較して機械的歯ブラシを使用することで、口を清掃するのに必要とされる手動力が低下する。手動ブラシでは、ユーザはブラッシング動作を行い、また手動で再現することは不都合であるブラッシングを行う。

最新の機械化された歯ブラシの中には、歯を横切るまたは歯茎に向かう横方向ではない、歯茎を磨くブラッシング動作を示すものもある。歯茎を磨くことにより物質が歯茎の先端部下方に押し進められ、または歯から歯茎の先端部が引き剥がされるかも知れない。最新の機械化された歯ブラシは、口の所定部分だけの歯茎を磨く種々の手段を提供する。これらの歯ブラシは、口の一部にある粘性物質の作用を払い落とすことはできない。

効率的に舌の表面を清掃する方法は、前方向にだけ舌をブラシがけすることである。

前歯の上側および下側の内面にある長手方向のくぼみを清掃するため、それらの長さ方向に平行に歯茎から離れてブラッシング動作を行う必要がある。

公知の歯ブラシは２方向、多方向または四方八方の(scatter)ブラッシング動作を提供する。機械的歯ブラシにより生み出されるブラッシング動作の方向性は、機械的歯ブラシが接触する口または歯の部分に関わりなく、全体的に同じである。しかし、このただ１つの変化のない動作は、歯、歯茎および舌の全ての部分を清掃するためには効果的または効率的ではない。

本発明の目的は、歯を磨くために改良された方法を実行することができる歯ブラシを提供することである。この改良された方法は公知であり、多くの歯医者により推奨されている。この方法は、歯ブラシに小さな円運動をさせることで、歯肉線(gum line)から、および口の基部にある歯肉線に沿って延びる口内のギザギザの突起部(indented ridge)から歯垢を清掃することを包含する。

改良された方法は、歯の部分に対して完全に効果的なブラシがけを提供することはできない。例えば、十分に有効性に、歯と歯の間の所定の領域には届かない。しかし、改良された方法は、歯垢の蓄積および残骸の蓄積の形態を有する歯の最も問題のある領域の１つであるギザギザの突起部を清掃することに効果的に対処する。

改良された方法は、手動で行うことが困難な場合もあり、歯ブラシは機械的にこのブラッシング方法をシミュレートすることができる。しかし、ブラシがけする動作を種々に方向付けることで、口の種々の部分で最適なブラッシング方向を提供することが、歯を磨く最も効果的で安全な方法である。

そこで、本発明は、ブラシ頭部と該ブラシ頭部に少なくとも第１および第２独立ブラッシング動作を付与するように構成された駆動手段とを備え備え、
前記頭部は実質的に球形状である歯ブラシを提供する。

また、前記頭部は２つの実質的に半球形状の部材を備えることが好ましい。

前記頭部は前記第１ブラッシング動作中に第１軸周りに回転可能であり、第２ブラッシング動作中に第２軸周りに独立に回転可能であることが好ましい。

前記第１軸および第２軸は実質的に垂直であることが好ましい。
そして、前記第１軸および第２軸は前記頭部の中心を貫通することが好ましい。

前記頭部は、前記第１軸および/または第２軸周りを所定の方向に、連続的に回転可能であることが好ましい。

前記頭部は、外方に向かって延びる整列した毛部を備えることが好ましい。
更に、前記第１および第２半球形状部材上、または前記部材間の接合部近傍の前記毛部は、前記接合部を実質的に被覆する保護カバーを創出するために１点に集まるように方向付けられていることが好ましい。

前記駆動手段は、前記頭部に１以上のブラッシング動作を付与するように配設された少なくとも１つの駆動シャフトを備えることが好ましい。

前記少なくとも１つの駆動シャフトは、往復運動するように配設されて、前記頭部に第１ブラッシング動作を付与し、また、実質的に前記駆動シャフトの長手方向軸周りに回転して、前記頭部に第２ブラッシング動作を付与するように配置されていることが好ましい。

前記駆動手段は、少なくとも前記１つの駆動シャフトの往復運動を、第１軸周りの頭部の回転動作に変換する手段を備えることが好ましい。

前記変換手段はクランクシャフトからなることが好ましい。
更に、前記変換手段は、前記頭部に連結する少なくとも１つのカムと、前記駆動シャフトに連結する対応する従動子(follower)とからなることが好ましい。

前記従動子は前記カムを囲繞する軸受筒(bushing)からなることが好ましい。
前記駆動手段は第１および第２駆動シャフトを備え、前記第１駆動シャフトは前記頭部に第１ブラッシング動作を付与するように配設され、前記第２駆動シャフトは前記頭部に第２ブラッシング動作を付与するように配設されることが好ましい。

前記第１および第２駆動シャフトは同心であることが好ましい。
そして、前記駆動手段は、前記第１および第２駆動シャフトを駆動するように配設された少なくとも１つのモータを備えることが好ましい。

前記駆動手段は、係合状態と非係合状態との間を移動可能なクラッチを備え、前記係合状態では前記第１および第２駆動シャフトの同時回転を可能にし、前記非係合状態では前記第１駆動シャフトを独立に回転可能にすることが好ましい。

前記クラッチが切り離されたときに、予め決められた方向に前記第２駆動シャフトを停止させる手段を備えることが好ましい。

前記駆動手段は、前記頭部内に配置された一対の傘歯車と、前記第１駆動シャフトに固定された第１傘歯車と、前記第１傘歯車と噛合し、また前記一対の半球形状頭部が配設された駆動軸上に設けられた第２傘歯車とを備えることが好ましい。

前記第２駆動シャフトは、前記駆動軸を支持する支持部と連結することが好ましい。
更に、前記第２駆動シャフトは、前記頭部を保持する支持部と連結することが好ましい。

本発明の第１実施形態の特徴による歯ブラシ頭部を示す正面断面図である。 図１の歯ブラシ頭部の側面断面図である。 本発明の第２実施形態の特徴による歯ブラシを示す正面断面図である。 図３に示す歯ブラシの頭部を示す断面図である。 図３に示す歯ブラシの一部を示す拡大図である。 本発明の第３実施形態による歯ブラシの頭部を示す側面断面図である。 図６の頭部を示す正面断面図である。 図６の頭部を示す第３実施形態による歯ブラシ部分を示す断面図である。 歯ブラシの頭部を除いた図８の図である。 図８および図９の歯ブラシを示す側面図である。 図６および図７の頭部と同様の本発明の第４実施形態による歯ブラシ頭部を示す正面断面図である。 図６、図７および図１１の頭部を使用するための駆動手段の一部を示す。 本発明の第５実施形態による歯ブラシ頭部を示す正面断面図である。 切り離された位置にあるクラッチを備えた本発明の第６実施形態による歯ブラシの内部構造を示す斜視図である。 係合位置にあるクラッチを備えた図１４の歯ブラシを示す。 図１４および図１５の歯ブラシの分解組み立て図を示す。 本発明の第７実施形態による歯ブラシの頭部を示す分解組み立て図である。 図１７の頭部を部分的に破断した図を示す。

添付図面の図１および図２を参照すると、本発明の第１実施形態による歯ブラシ１０の一部が示されている。歯ブラシ１０は実施形態の中で示されるように、第１半球形状頭部１４と第２半球形状頭部１６とから構成されるブラシ頭部１２を備えている。半球形状頭部１４、１６は実質的に半球形状であり、ブラシ頭部１２を全体的に実質上、球形にするように互いに隣接して設けられている。半球形状頭部１４、１６はそれぞれ、半球形状頭部１４と１６との間にチャネル１８を設けるため、完全に１８０度の半球よりも何度か小さい一方で、全体的に実質上、ブラシ頭部１２を球形状に維持している。半球形状頭部１４、１６は必要な特性を提供する限り、準卵形状(semi ovoid)を含む任意の他の形状であってもよいことを理解すべきである。

歯ブラシ１０は更に、第１のまたは内部の駆動シャフト２０の形態をもつ駆動手段を備えている。駆動シャフト２０は、使用時に歯ブラシ１０の把手部（図示せず）の一部から延び、またはその一部を形成する支持スリーブ２４内に収容されている。支持スリーブ２４はまた、駆動手段の移動部分、特に第１駆動シャフト２０が安全上の理由のため歯ブラシのユーザにより接触されないことを保証し、これらのことが長続きすることを確実にするため駆動手段用の保護カバーを提供している。駆動シャフト２０はスリーブ２４を貫通して延び、スリーブ２４を突き出てチャネル１８を貫通し、ブラシ頭部１２内で終わっている。駆動シャフト２０はブラシ頭部１２の内部に取り付けられており、その重量の一部を支持し、後述するようにブラシ頭部１２に第１および第２の独立ブラッシング動作を付与する。

第１駆動シャフト２０は使用中、更なる特徴（図示せず）の駆動手段により往復運動を与えられ、この駆動手段は往復運動を発生する複数の公知である配置のうちの任意の１つであり、例えば図３または図１２のいずれかに示される種々の配置であってもよいが、単一の駆動シャフト２０と共に使用されるように設けられる。駆動手段は更に、ブラシ頭部１２内に配設されたクランク形状軸またはクランクシャフト２６の形態をもつ変換手段を備え、この変換手段の端部は第１および第２半球形状頭部１４、１６に連結されている。クランクシャフト２６は第１駆動シャフト２０を往復運動させることにより駆動され、第１軸周りの頭部１４、１６の同時回転をもたらし、これにより頭部１２の第１ブラッシング動作を生じさせる。クランクシャフト２６は支持環状部（図示せず）などに関して設けられ、それを支持することが好ましい。

コネクティングロッド２６はまた、上述した更なる特徴（図示せず）の駆動手段により、または他の好適な手段により長手方向軸周りに実質的に回転可能であり、第２軸周りにブラシ頭部１２を回転し、これにより頭部１２の第２ブラッシング動作を生じさせる。シャフト支持スリーブ２４の内径は長手方向中心近辺で減少し、個々の端部に向かって次第に拡大する。シャフト支持スリーブ２４の内部形状は、駆動シャフト２０をその長手方向軸上で回転可能にするための支えを提供する。

図示された実施形態において、第１軸および第２軸は実質的に互いに直角に交わる。これらの軸はまた、球形状頭部１２の中心を通るように延びることが好ましい。１以上の電気モータは、これら第１および第２ブラッシング動作を生じさせるのに必要な駆動力を提供するために使用されることを理解すべきである。

ブラシ頭部１２は駆動を提供するモータの電流フロー(current flow)の方向を切り替えることで時計方向、または反時計方向に回転することができる。前述の説明から、ブラシ頭部１２は第１および/または第２軸周りにただ１つの方向に連続的に回転し、これにより動作に有益な状態を提供することを理解すべきである。更に、駆動手段を稼働させる電気モータに供給される電圧を停止し、開始し、および/または変化させることにより、ブラシ頭部１２が任意の方向に連続的に移動するようにでき、頭部１２表面の２点間または任意のポイントを往復し、連続的に円弧状に移動する、または円弧状に往復運動するようになす。

毛部(bristle)２８は個々の半球形状頭部１４、１６の外面に固定され、半球形状頭部１４、１６の好適な位置に配設されて、ブラシ頭部１２の全体にわたりほぼ連続した配列の毛部２８を与えている。毛部２８は任意の他の好適な配列に配置することができ、また任意の他の適する機能的に均等な配列に置換できることを理解すべきである。

半球形状頭部１４と１６の間の分割チャネル１８に直接に隣接する毛部２８は、垂線に対して傾斜しチャネル１８を超えて突出している。チャネル１８に近接する個々の半球形状頭部１４、１６上の毛部２８は、実質的にチャネル１８を囲む防護カバーを形成するため、チャネル１８を超えて集中するように位置決めされている。これにより、頭部１２の内部に何らかの異物が侵入することを防止する。これはまた、ブラシ頭部１２の表面にわたって毛部２８を実質的に均一に集中する結果となる。このように、均一に集中した毛部２８がブラシ頭部１２の方向と関わりなくブラシされる口の領域に与えられる。

半球形状頭部１４、１６が回転するとき、傾斜毛部２８は支持スリーブ２４を通過する際に屈曲することで、その地点で分離する。これにより、半球形状頭部１４、１６は支持スリーブ２４に実質的に妨げられずに回転することができる。

図３を参照すると、全体的に１１０で示される歯ブラシの第２実施形態が図示されており、この第２実施形態では、同じ構成部材は同じ参照番号が与えられ、特記しない限り、同じ機能を果たす。

歯ブラシ１１０はこの場合もやはり、スリーブ１２４（歯ブラシ１１０の内部の仕組みを明らかにするため、図３中、リング形状断面として概略的に示されている）の端部に近接して設けられた実質的に球形状頭部１１２を備えている。頭部１１２は第１および第２球形状頭部１１４、１１６を備えており、これらの間にチャネル１１８が設けられている。頭部の拡大図が図４に示されている。先の実施形態と同様に、頭部１１２には表面上に毛部１２８が整列して設けられている。頭部１１２の内部には第１および第２半球形状頭部１１４、１１６が、後でより詳細に説明するようにクランク形状軸、またはクランクシャフト１２６の形態を有する変換手段により連結されている。

歯ブラシ１１０は更に、第１および第２モータシャフト１３４、１３６をそれぞれ駆動する第１および第２モータ１３０、１３２の形態をもつ駆動手段を備えている。第１および第２モータシャフト１３４、１３６は同軸に収容されており、どちらも後述するようにモータシャフト１３４、１３６の回転動作を往復運動および回転動作の両方に変換するように設けられた変換器１３８に接続されている。変換器１３８は第２モータシャフト１３６に取り付けられたフレーム１４０を備えており、これにより変換器１３８はモータシャフト１３６の長手方向軸周りに回転可能である。第１モータシャフト１３４はフレーム１４０を貫通し、かつ、フレーム１４０内に設けられた第１傘歯車１４２に連結し、それにより駆動する。変換器１３８は更に、第１傘歯車１４２に垂直に設けられ、かつ該第１傘歯車１４２と噛合する第２傘歯車１４４を備えている。クランクシャフト１４６が、第２傘歯車１４４からフレーム１４０を横切るように延びている。第１モータシャフト１３４は第１傘歯車１４２を介して第２傘歯車１４４を駆動することができ、これによりクランクシャフト１４６を駆動できることを理解すべきである。

第１駆動シャフト１２０および第２駆動シャフト１２２がクランクシャフト１４６から並んで延び、駆動手段の追加的な部分を形成しており、それらは共にスリーブ１２４を貫通して頭部１１２内に入る。個々の駆動シャフト１２０、１２２の一端はクランクシャフト１４６に連結される一方で、個々の駆動シャフト１２０、１２２の他端は頭部１１２内に配置されたクランクシャフト１２６に連結されている。第１モータ１３０はクランクシャフト１４６を駆動するために使用され、これにより駆動シャフト１２０、１２２が互いに相対的に往復運動し、よって第１および第２半球形状頭部１１４、１１６が回転することを理解すべきである。図５を参照すると、往復運動しているときに駆動シャフト１２０、１２２に安定性をもたらすため、個々のシャフト１２０、１２２には平らな内面１４８が設けられている。駆動シャフト１２０、１２２はまた、頭部１１２に入るように外側は平らにされており、必要とされるチャネル１１８の寸法を最小化することができる。個々のシャフト１２０、１２２はまた、後述するように一対のスライドし回転するベアリング１５２の間に保持される外側円形部１５０を備えている。

このように、第１モータ１３０は前述した第１軸周りに第１および第２半球形状頭部１１４、１１６を回転させるのに使用することができ、これにより第１ブラッシング動作を生み出す。好適には第１軸に垂直な第２軸周りに頭部１１２を回転することが望まれる場合、第２独立ブラッシング動作を生み出すために第２モータ１３２が使用される。第２モータ１３２は駆動すると、フレーム１４０に連結された第２モータシャフト１３６を回転させる。これにより、フレーム１４０の全体の回転を生み出し、スリーブ１２４内で駆動シャフト１２０、１２２を回転させる。この回転は頭部１１２に直ちに伝達され、該頭部を回転させる。

フレーム１４０が回転すると、第２傘歯車１４４は第１傘歯車１４２の回りに引き回され、第１モータシャフト１３４の端部に取り付けられている第１傘歯車１４２を回転させるように作動する。第１傘歯車１４２は第２モータ１３２に連結される結果として、回転に抵抗する。このため、第１傘歯車１４２の回りに第２傘歯車１４４が回動することで、第２傘歯車１４４が回転するようになる。これは駆動シャフト１２０、１２２を往復運動させる結果となり、それにより同時に第１および第２ブラッシング動作の組合せを生み出す。このような動作の状態は本発明において想定されているが、第１および第２ブラッシング動作が互いに独立することよりも好まれない。この効果なしにフレーム１４０の回転を可能にするため、第１傘歯車１４２と第２モータシャフト１３６との間にクラッチ（図示せず）を設けることで、第１モータ１３０の回転だけが必要な時に選択的に駆動系を遮断することができる。しかし、２つのモータ１３０、１３２が同時に駆動されて、同時に両軸周りに頭部１１２を回転させることがある。そのような状況が生じるとき、クラッチは駆動系を遮断するために使用する必要がない。

図６から図１０を参照すると、全体的に２１０で示される歯ブラシの第３実施形態が図示されており、この第３実施形態では、同じ構成部材は同じ参照番号が付与され、特記しない限り、同じ機能を果たす。

歯ブラシ２１０は実質的に球形状頭部２１２を備え、この球形状頭部２１２は図６および図７に示されるように中央軸２５４上に設けられた第１および第２半球形状頭部２１４、２１６を有している。円形カム突起部２５６の形態をもつ変換手段が第１頭部２１４上に設けられ、同様にカム突起部２５８が第２頭部２１６上に設けられている。これら突起部２５６、２５８は軸２５４に対して偏心して配置されている。

図８から図１０を参照すると、歯ブラシ２１０は更に第１駆動シャフト２２０と第２駆動シャフト２２２とを備え、これらは前述の第２実施形態の駆動シャフトと同じ方法で動作をする。個々の第１駆動シャフト２２０および第２駆動シャフト２２２には、従動子またはカップリング２６０などリングが設けられており、このリングは各カム突起部２５６、２５８の回りに着座されている。個々の駆動シャフト２２０、２２２の他端には全く同じカップリング２６２が設けられており、このカップリング２６２は同様にリング形状であり、図１２に関して詳述するように頭部２１２の回転を生み出す駆動手段の一部に取り付けられている。個々の駆動シャフト２２０、２２２は、第２実施形態を参照して説明したのと同様に、平らな内面２４８と湾曲部２５０とを備えている。ガイド２６４が設けられ、駆動シャフト２２０、２２２が貫通する細長いスロット２６８を有することが好ましい。スロット２６８は、駆動シャフト２２０、２２２がはさみのようにお互いに対して移動するように形成される一方で、前記移動に対する標準的な方向の撓み、および図８と図９を参照するとそのページの内側および外側への方向の撓みを防止する。ガイド２６４は環状であり、好適には回転可能に環状チャネル（図示せず）内に、または駆動シャフト２２０、２２２を収容する管（図示せず）の上部近傍に配設される。従って、ガイド２６４は駆動シャフト２２０、２２２が回転することでブラシ頭部２１２の回転をもたらす際、自在に回転する。

図１１を参照すると、全体的に３１０で示される本発明の第４実施形態による歯ブラシが図示されており、この第４実施形態では、同じ構成部材は同じ参照番号が付与され、特記しない限り、同じ機能を果たす。ブラシ３１０は、形状および動作の点で頭部２１０に類似するブラシ頭部３１２を備えている。頭部はそれぞれ、内面に第１および第２カム突起部３５６、３５８を有する第１および第２頭部３１４、３１６を備え、第１および第２カム突起部３５６、３５８には第１および第２駆動シャフト３２０、３２２が、第３実施形態に関して前述したように設けられている。しかし、頭部３１２には第１および第２カム突起部３５６、３５８の外面に肩部３７０が設けられており、この肩部３７０は駆動シャフト３２０、３２２の端部が、何かの事情でカム突起部３５６、３５８から外れることを防止する。

図１２を参照すると、一対のモータ（図示せず）からの駆動力をブラシ頭部（図示せず）の第１および第２ブラッシング動作に変換するように適用された変換器４３８が図示されている。この変換器４３８は、本発明の第１、第２および第３実施形態の歯ブラシと共に使用されるが、複数の簡単な改良が必要とされ、この改良は当業者の能力の範囲内でなされる。変換器４３８は第１傘歯車４４２および第２傘歯車４４４を支持するフレーム４４０を備え、第２傘歯車はクランクシャフト４４６を駆動する。クランクシャフト４４６には互いにオフセットした一対のカム４７２、４７４が設けられ、カムには使用中に歯ブラシの駆動シャフト２０,１２０,１２２,２２０,２２２,３２０,３２２が連結される。このように、クランクシャフト４４６が第２傘歯車４４４により駆動されると、一対の駆動シャフトが、互いに対して往復運動するように強制され、これにより前述したようにブラシの２つの半球形状頭部を駆動し、第１ブラッシング動作をもたらす。しかし、フレーム４４０が長手方向軸周りに駆動されると、一対の駆動シャフトが共に一体になって回転することにより、歯ブラシの長手方向軸周りに２つの頭部の同時回転をもたらし、第２ブラッシング動作を引き起こす。

図１３を参照すると、全体的に５１０で示される本発明の第４実施形態による歯ブラシの一部が示されている。第４実施形態では、同じ構成部材は同じ参照番号が付与され、特記しない限り、同じ機能を果たす。歯ブラシ５１０は同様にブラシ頭部５１２を備え、このブラシ頭部５１２は支持スリーブ５２４の端部に位置する第１および第２半球形状頭部５１４、５１６からなり、支持スリーブ５２４は歯ブラシ５１０の外側把手部または本体の一部を形成してもよい。ブラシ頭部５１０は前記実施形態と同様に、整列された毛部（図示せず）またはその他の適切な機能的均等物により覆われることが好ましい。第１および第２頭部５１４、５１６は僅かに互いに離れており、それにより第１および第２駆動シャフト５２０、５２２の頭部内部への接続を可能にするチャネル５１８を規定する。この第４実施形態では、第１および第２駆動シャフト５２０、５２２が互いの範囲内で同軸に、更に支持スリーブ５２４内に同軸に配設されている。第１および第２駆動シャフト５２０、５２２は歯ブラシ５１０の駆動手段の一部を形成している。駆動手段は更に、第１駆動シャフト５２０に固定された第１傘歯車５４２および軸５４６上に設けられ噛合する第２傘歯車５４４の形態をもつ変換手段を備えている。前記軸のどちらの端部もそれぞれ、半球形状頭部５１４、５１６に固定されている。軸５４６は支持部５７６内に保持されており、この支持部５７６は第２駆動シャフト５２２の自由端に固定されており、第２駆動シャフト５２２は第１駆動シャフト５２０を上方に貫通し、第１傘歯車５４２の中心を貫通している。

第２駆動シャフト５２２と独立して第１駆動シャフト５２０を駆動することにより、半球形状頭部５１４、５１６は、連続して駆動軸５４６の長手方向軸に対応する第１軸周りに回転し、これにより頭部５１２の第１ブラッシング動作をもたらす。第１駆動シャフト５２０が停止し、それとは独立して第２駆動シャフト５２２が駆動されると、駆動軸５４６は支持部５７６内に設けられていることで、第１および第２駆動シャフト５２０、５２２の長手方向軸に対応する第２軸周りに回転する。この駆動軸５４６の回転により、一対の半球形状頭部５１４、５１６の同時回転をもたらし、これにより第２ブラッシング動作を引き起こす。頭部５１２が回転する第１および第２軸は実質的に互いに垂直である。

図示しないが、第１および第２駆動シャフト５２０、５２２は例えば、１つまたは２つの電気モータ（図示せず）など任意の適切な手段により駆動されてもよいことを理解すべきである。第１および第２駆動シャフト５２０、５２２の一方および/または他方を連続して１つの方向に駆動する以外は、どちらの駆動シャフトも振動させて、第１または第２ブラッシング動作の一部としてブラシ頭部５１２に同様の振動動作を付与することを理解すべきである。

図１４から図１６を参照すると、全体的に６１０で示される本発明の第５実施形態による歯ブラシが図示されている。この第５実施形態では、同じ構成部材は同じ参照番号が付与され、特記しない限り、同じ機能を果たす。

歯ブラシ６１０は同様に実質的に球形状頭部６１２を備えるが、その内部の仕組みだけが図１４および図１６に示されており、図１５からは完全に削除されている。図１４から図１６は歯ブラシ６１０の内部の基本的な仕組みを示し、使用中にこれらは適するケーシングにより囲まれ、好適には把手部や、内部にバッテリーなどを配置する部分を規定し、歯ブラシ６１０の動作に関連する任意の電気回路を配置する。

歯ブラシ６１０は、同軸に配置された第１駆動シャフト６２０と第２駆動シャフト６２２とを備えている。歯ブラシ６１０はただ１つのモータ６３０だけを備え、このモータ６３０は後述するように２つの駆動シャフト６２０、６２２を駆動するように作動する。これをなすため歯ブラシ６１０は、第１モータ６３０のシャフト６３４に配設され、シャフト６３４と共に回転可能なクラッチ６８０を備えている。クラッチ６８０は任意の好適な形態からなり、例えば摩擦に基礎をおくクラッチ、磁気クラッチまたは任意の他の機能的均等物からなる。本実施形態では、クラッチ６８０は摩擦に基礎をおいたクラッチであり、モータシャフト６３４に固定され、それによりモータシャフト６３４と共に回転する第１クラッチプレート６８２と、第１駆動シャフト６２０とを備えている。クラッチ６８０は更にスリーブ６８６の自由端に形成された第２クラッチプレート６８４を備え、スリーブ６８６は第２駆動シャフト６２２の外側に長手方向に配置されており、これらにより第１クラッチプレート６８２と第２クラッチプレート６８４とを係合し、または切り離すことができる。図１４では、クラッチ６８０が切り離された状態が示されており、一方で図１５にはクラッチ６８０が係合した状態が示されている。切り離された状態ではモータ６３０は第１駆動シャフト６２０だけを駆動する一方で、係合した状態では、後でより詳しく説明するように、モータ６３０はクラッチ６８０を介して第１駆動シャフト６２０および第２駆動シャフト６２２を同期して駆動する。

特に図１６を参照すると、第１駆動シャフト６２０は第１クラッチプレート６８２に固定され、これにより共に回転することを理解すべきである。第２駆動シャフト６２２は中空であり、歯ブラシ６１０が組み立てられると第１駆動シャフト６２０の周りに配設される。第２駆動シャフト６２２は肩部６８９に分割される第１部材６８７と第２部材６８８とを備えている。第２部材６８８には細長いスロット６９０が設けられる一方で、第１部材６８７はネジ状端部６９１を備えている。

クラッチスリーブ６８６を参照すると、傾斜端部６９３の近傍であってその内面に環状肩部６９２が設けられており、傾斜端部６９３の最も内側には切欠き部６９４が設けられている。環状肩部６９２は、第２駆動シャフト６２２の第１部材６８７が貫通するような寸法にされる一方で、肩部６８９の通過を防止する。歯ブラシ６１０は更に、第２駆動シャフト６２２の第２部材６８８周りに配設されるような寸法のバネ６９５を備えるが、バネ６９５は肩部６８９に阻まれ、これによりバネが肩部６８９と当接し圧縮される。組み立てる間、第２駆動シャフト６２２はスリーブ６８６内をスライドし、これにより第１部材６８７は環状肩部６９２を貫通し傾斜端部６９３の外に突出する。バネ６９５はスリーブ６８６内で第２部材６８８周りに嵌挿され、肩部６８９に当接する。前記ばねは、その肩部６８９と対向する端部が、スリーブ６８６に配設されたグラブネジを通過するまで圧縮される。グラブネジ６９６はスリーブ６８６の側壁を貫通し、細長いスロット６９０の内部まで延びている。グラブネジ６９６はそれによりバネ６９５が延びるのを防止し、その場所に張力を維持する。この組立部全体は、図１５に示すように第１駆動シャフト６２０を覆うように配設され、頭部６１２は図１４に示すように、駆動シャフト６２０、６２２の上に配設されている。頭部６１２の内部には、第１駆動シャフト６２０の自由端側に装着される第１傘歯車６４２と、それ自体が支持部６７６に包含される駆動軸６４６に配設される第２傘歯車６４４とが設けられている。支持部６７６は、第２駆動シャフト６２２のネジ状端部６９１にネジ止めされている。従って、第２駆動シャフト６２２は第１クラッチプレート６８２と支持部６７６との間で長手方向に固定されている。

歯ブラシ６１０の動作を説明するために、図１５を最初に参照すると、第１ブラッシング動作はクラッチ６８０が係合することにより作用する。この動作モードにおいて、モータ６３０は第１駆動シャフト６２０を駆動し、これによりクラッチ６８０を駆動し、外側駆動シャフト６２２が同期して回転する。これは、細長いスロット６９０内にグラブスクリュー６９６を配設し、スリーブ６８６を第２駆動シャフト６２２に回転可能に固定するが、グラブスクリュー６９６は細長いスロット６９０内を上下にスライドすることができるので、圧縮ばね６９５の作用に抗して、第２駆動シャフト６２２に対しスリーブ６８６を長手方向に移動させることができる。圧縮バネ６９５はスリーブ６８６を押圧し、特に第１クラッチプレート６８２に対して第２クラッチプレート６８４を押圧して、クラッチ６８０を係合状態に維持することができる。駆動シャフト６２０、６２２が一体になって回転するので、駆動軸６４６を支持する支持部６７６と第１駆動シャフト６２０上に配設された第１傘歯車６４２とが同時に回転する。この結果、ブラシ頭部６１２は第１および第２駆動シャフト６２０、６２２の長手方向軸に対応する軸周りに回転し、第１ブラッシング動作を生み出す。第１傘歯車６４２を支持部６７６と共に同じ速度で回転させることにより、軸６４６周りの第２傘歯車６４４の回転を阻止する。第１傘歯車６４２が固定されると、支持部６７６の回転は固定された第１傘歯車６４２周りに第２傘歯車６４４を引き付け、これにより第２傘歯車６４４を軸６４６周りに回転させる。従って、第１および第２ブラッシング動作が互いに独立してなされる。

図１４を参照すると、クラッチ６８０を切り離すため、スリーブ６８６はバネ６９５の作用に抗してクラッチプレート６８０から引き離される。好適な保持手段（図示せず）が、スリーブ６８６をクラッチプレート６８２との係合から切り離した状態に保持するために設けられる。これらの保持手段は任意の好適な形態からなり、例えばスリーブ６８６の外装面で作用する戻り止め球（図示せず）であってもよく、またはその他の好適な機能的均等物であってもよい。前記保持手段は、歯ブラシ６１０の外装から手動で取り外されることが好ましいが、取り外すために電気的手段を採用し得ることを理解すべきである。同様に、スリーブ６８６を係合位置と切り離し位置との間をスライドするように操作可能なスイッチ/レバーなど（図示せず）が、歯ブラシ６１０の外側から利用できることが好ましいが、電気的均等物も採用し得る。

一旦、クラッチ６８０が切り離されると、モータ６３０は第１駆動シャフト６２０だけを駆動し、これにより第１傘歯車６４２を駆動する一方で、支持部６７６は固定されたままに保持される。これにより、第２傘歯車６４４を駆動し、次に使用するにあたり駆動軸６４６のいずれかの一端に配設された２つの半球形状頭部（図示せず）を駆動軸６４６の長手方向軸に対応する軸周りに回転させる。この半球形状頭部の同時回転により、第２ブラッシング動作が引き起こされ、その方向は実質的に第１ブラッシング動作の方向と垂直である。

第１および第２ブラッシング動作は実質的に互いに直交する一方、常にその状態に留まり、ユーザの歯に関してこれらのブラッシング動作を的確に方向付けることが望まれると理解すべきである。第１ブラッシング動作によりユーザは常に、第１および第２駆動シャフト６２０、６２２の長手方向軸に対応する軸周りのブラシ頭部６１２の指向性回転を知るであろう。前記第１および第２駆動シャフト６２０、６２２の長手方向軸に対応する軸は、参照ポイントとして使用される歯ブラシのハンドルまたはシャフト部の内側に設けられている。しかし、第２ブラッシング動作を起動しても、第２ブラッシング動作中に半球形状頭部が回転する駆動軸６４６の角度方向は、駆動軸６４６がブラシ頭部６１２の内側に設けられているためユーザに明らかにならない。例えば、第２ブラッシング動作を利用するとき、特に前歯の前面または背面を磨くとき、駆動軸６４６は実質的にユーザの歯の表面に平行であることが望まれる。このように、一度クラッチ６８０が切り離され第２ブラッシング動作が起動されると、駆動軸６４６が予め決められた位置にあるのを保証することが好ましい。このため、歯ブラシ６１０は、傾斜端部６９３と切欠き部６９４とにより部分的に規定される位置決め手段が設けられている。位置決め手段は更にピン６９７を備え、このピン６９７は使用中、第１および第２駆動シャフト６２０、６２２が収容される歯ブラシ６１０の外側本体またはケーシング（図示せず）の内部表面に固定されている。ピン６９７は、クラッチ６８０が係合位置にあるとき、スリーブ６８６の傾斜端部６９３の僅か上方に位置している。スリーブ６８６がクラッチプレート６８２から引き離され係合が外れた位置にあるとき、傾斜端部６９３はピン６９７と接触し、これら２つはカムと従動部のように作用することを理解されるべきである。これにより、スリーブ６８６は強制的にピン６９７の回りに回転し、第２駆動シャフト６２２、支持部６７６、駆動軸６４６を回転させる結果となる。スリーブ６８６は結局、切欠き部６９４がピン６９７に一致し、嵌合するまで回転する。これは、クラッチ６８０が十分に引き離された位置に対応し、前述の保持手段（図示せず）により前記位置に保持される。ピン６９７が歯ブラシ６１０の外側に固定され、一度クラッチ６８０が十分に引き離されると、第２駆動シャフト６２２の初期位置に関わらず、クラッチ６８０が最初に係合位置から切り離された位置まで移動するとき、スリーブ６８６および、これに連結する駆動軸６４６の最終位置は常に同じである。これにより、第２ブラッシング動作が生じる方向を示す参照点をユーザに提供し、第２ブラッシング動作の方向をユーザの歯に対して求められるように方向付けることができる。前記参照位置を示すため簡単なしるしなどを歯ブラシ本体の外側に設け、または前記しるしを歯ブラシの特定の位置、例えばハンドルまたはスイッチ（図示せず）に対して方向付けることができる。

必要であれば、同様のまたは機能的に均等な位置決め手段をここで説明した発明のその他の実施形態と共に採用してもよいことを理解すべきである。

図１７および図１８を参照すると、全体的に７１０で示される本発明の第７実施形態による歯ブラシの一部が示されている。この第７実施形態では、同じ構成部材は同じ参照番号が付与され、特記しない限り、同じ機能を果たす。

図１７には、歯ブラシ７１０の一部だけが示されており、支持スリーブ７２４内に収容された駆動シャフト７２０、７２２の形態を有する頭部７１２および駆動手段が示されているが、支持スリーブ７２４は示されていない。ブラシ頭部７１２は、表面に整列する毛部７２８が設けられた第１および第２半球形状頭部７１４、７１６を備えている。第１駆動シャフト７２０は第２駆動シャフト７２２内に同軸に配設されており、第２駆動シャフト７２２はそれ自体が支持スリーブ７２４内に同軸に配設されている。環状支持部７７６が第２駆動シャフト７２２の自由端から延びており、半球形状頭部７１４、７１６の縁部の形状および寸法に一致し、前記環状支持部７７６に対向して使用中に半球形状頭部７１４、７１６の縁部が係合し、および環状支持部７７６に接して回転することができる。

第１傘歯車７４２が第１駆動シャフト７２０の自由端に設けられる一方で、噛合する第２傘歯車７４４が駆動軸７４６に設けられており、半球形状頭部７１４、７１６は前記駆動軸７４６のいずれか一方の自由端に設けられている。このように、第１駆動シャフト７２０独自の回転は、駆動軸７４６の長手方向軸に対応する第１軸周りの半球形状頭部７１４、７１６の回転を生み出し、環状支持部７７６は軸受または軸受筒として作用することで第１ブラッシング動作を創出する。同様に、第２駆動シャフト７２２の独立した回転は、支持部７７６の回転を生み出し、これにより、半球形状頭部７１４、７１６は、第１および第２駆動シャフト７２０、７２２の長手方向軸に対応する第２軸周りに同時回転することで第２ブラッシング動作を創出する。前記実施形態と異なり、環状支持部７７６が半球形状頭部７１４、７１６の間のチャネルを閉じ、これにより外部の物質が頭部７１２の内部に侵入するのを防止することができる。

歯ブラシ１０、１１０、２１０、３１０、５１０、６１０、７１０の動作は、任意の好適な手段により制御することができる。前記歯ブラシは、４つまたは８つの点を有するトグルスイッチにより十分に手動で制御することができる。歯ブラシ１０、１１０、２１０、３１０、５１０、６１０、７１０はまた、自動および手動を組み合わせた制御機器を備えることにより半自動で制御することができる。

手動４方向スイッチは、口内の全ての位置にある歯茎を直接、磨くのに便利である。これはまた、舌だけをブラシがけするのにも使いやすい。以下に、特定の面および方向内にブラシ頭部を回転させるための例示となるスイッチ動作の手本の表を示す。
スイッチ 方向 面
北 時計回り 垂直
南 反時計回り 垂直
東 時計回り 水平
西 反時計回り 水平

手動８方向スイッチは、手動４方向スイッチと同じ制御を提供し、更にブラシ動作の改良された方法を再現することができる。以下の表に、特定の面および方向内にブラシ頭部を同時回転させるための例示となるスイッチ動作の手本を示す。
スイッチ ブラシの回転動作
北西 垂直面内に時計方向および水平面内に反時計方向
北東 垂直面内に時計方向および水平面内に時計方向
南西 垂直面内に反時計方向および水平面内に時計方向
南東 垂直面内に反時計方向および水平面内に時計方向

重力スイッチを前述の位置決め手段として使用することができ、垂直面内での回転方向が自動的に選択されることを確保する。これにより、機器が上側および下側にある前歯の背面を清掃するため適切に方向付けされるときに、ブラシ頭部が自動的に適切な方向に回転することで。上側および下側にある前歯の背面のブラシがけを促進する。

手動または自動の切り替えはユーザが選択することができる。例えば、切り替え装置を使用することで、自動モードを選択し手動トグルスイッチを無効にすることができる。ユーザはそのとき、水平面内でブラシ頭部の時計方向または反時計方向だけを手動で制御することができる。これにより、操作者にとって歯ブラシ１０、１１０、２１０、３１０、５１０、６１０、７１０の使用を簡単化することができる。

歯ブラシ１０、１１０、２１０、３１０、５１０、６１０、７１０のブラッシング動作はまた、完全な自動制御にすることもできる。例えば、一連のブラッシング動作を歯ブラシ１０、１１０、２１０、３１０、５１０、６１０、７１０内のメモリチップに保存することができ、ブラシがけを開始する前にユーザが一連のブラッシング動作を自動選択または手動選択することができる。例えば、子供の歯、歯茎および舌、または大人の歯、歯茎および舌をブラシがけするために、一連のブラッシング動作を予め決めておくことができる。

駆動構造は任意の適切な機械的配置であればよく、それにより、必要特性および、必ずしもここで説明していないことを提供する点を理解すべきである。

歯ブラシは人、動物または他の生き物の歯、歯茎または口のその他の部分を清掃するために使用されてもよいことを理解すべきである。歯ブラシは、必要特性を備えたその他の表面を清掃するために採用されることもまた理解すべきである。

垂直面はブラシ軸の長手方向軸が貫通する面であり、水平面は前記垂直面に垂直に位置している。垂直面および水平面は、実質的に互いに垂直であり、歯ブラシ頭部が回転するその他の面であってもよいことを理解すべきである。

頭部の駆動は、例えば、複数の形態をもつ油圧配置を採用するなど任意の好適な手段によって達成されることを理解すべきである。更に、歯ブラシ本体を頭部に連結するスリーブは、柔軟性のある、または変形可能な継ぎ手により達成されてもよく、これにより頭部は歯ブラシ本体に対してある角度だけ傾けられる。

１０ 歯ブラシ
１２ ブラシ頭部
１４ 第１半球形状頭部
１６ 第２半球形状頭部
２０ 駆動軸
２８ 毛部
１１０ 歯ブラシ
１１２ 球形状頭部
１２４ スリーブ
１２８ 毛部
１４２ 第１傘歯車
１４４ 第２傘歯車
２１０ 歯ブラシ
２１２ 球形状頭部
２１４ 第１頭部
２１６ 第２頭部
２２０ 第１駆動シャフト
２２２ 第２駆動シャフト
２５６ 円形カム突起部
３１０ ブラシ
３１２ ブラシ頭部
３１４ 第１頭部
３１６ 第２頭部
３５６ カム突起部
３５８ カム突起部
４４２ 第１傘歯車
４４４ 第２傘歯車
４４６ クランクシャフト
５４６ 駆動軸
６１０ 歯ブラシ
６１２ ブラシ頭部
６２０ 第１駆動シャフト
６２２ 第２駆動シャフト
６４６ 駆動軸
６８２ 第１クラッチプレート
６８４ 第２クラッチプレート
７１０ 歯ブラシ
７１２ 頭部
７１４ 第１半球形状頭部
７１６ 第２半球形状頭部
７２０ 第１駆動シャフト
７２２ 第２駆動シャフト
７４２ 第１傘歯車
７４４ 第２傘歯車
７４６ 駆動軸

Claims (23)

1. ブラシ頭部と、該ブラシ頭部に少なくとも第１および第２独立ブラッシング動作を付与するように構成された駆動手段とを備え、
   前記頭部は実質的に球形状であることを特徴とする歯ブラシ。
2. 前記頭部は２つの実質的に半球形状の部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の歯ブラシ。
3. 前記頭部は前記第１ブラッシング動作中に第１軸周りに回転可能であり、第２ブラッシング動作中に第２軸周りに独立に回転可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の歯ブラシ。
4. 前記第１軸および第２軸は実質的に垂直であることを特徴とする請求項３に記載の歯ブラシ。
5. 前記第１軸および第２軸は前記頭部の中心を貫通することを特徴とする請求項３または４に記載の歯ブラシ。
6. 前記頭部は、前記第１軸および/または第２軸周りを所定の方向に、連続的に回転可能であることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の歯ブラシ。
7. 前記頭部は、外方に向かって延びる整列した毛部を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の歯ブラシ。
8. 前記第１および第２半球形状部材上、または前記部材間の接合部近傍の前記毛部は、前記接合部を実質的に被覆する保護カバーを創出するために１点に集まるように方向付けられていることを特徴とする請求項２に従属する請求項７に記載の歯ブラシ。
9. 前記第１および第２半球形状部材上、または前記部材間の接合部近傍の前記毛部は、前記接合部を実質的に被覆する保護カバーを創出するために１点に集まるように方向付けられていることを特徴とする請求項２にそれぞれ従属する請求項３から６のいずれかに従属する請求項７に記載の歯ブラシ。
10. 前記駆動手段は、前記頭部に１以上のブラッシング動作を付与するように配設された少なくとも１つの駆動シャフトを備えたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の歯ブラシ。
11. 前記少なくとも１つの駆動シャフトは、往復運動するように配設されて、前記頭部に第１ブラッシング動作を付与し、また、実質的に前記駆動シャフトの長手方向軸周りに回転して、前記頭部に第２ブラッシング動作を付与するように配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の歯ブラシ。
12. 前記駆動手段は、少なくとも前記１つの駆動シャフトの往復運動を、第１軸周りの頭部の回転動作に変換する手段を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の歯ブラシ。
13. 前記変換手段はクランクシャフトからなることを特徴とする請求項１１に記載の歯ブラシ。
14. 前記変換手段は、前記頭部に連結する少なくとも１つのカムと、前記駆動シャフトに連結する対応する従動子とからなることを特徴とする請求項１１に記載の歯ブラシ。
15. 前記従動子は前記カムを囲繞する軸受筒からなることを特徴とする請求項１４に記載の歯ブラシ。
16. 前記駆動手段は第１および第２駆動シャフトを備え、前記第１駆動シャフトは前記頭部に第１ブラッシング動作を付与するように配設され、前記第２駆動シャフトは前記頭部に第２ブラッシング動作を付与するように配設されたことを特徴とする請求項１０に記載の歯ブラシ。
17. 前記第１および第２駆動シャフトは同心であることを特徴とする請求項１６に記載の歯ブラシ。
18. 前記駆動手段は、前記第１および第２駆動シャフトを駆動するように配設された少なくとも１つのモータを備えたことを特徴とする請求項１６または１７に記載の歯ブラシ。
19. 前記駆動手段は、係合状態と非係合状態との間を移動可能なクラッチを備え、前記係合状態では前記第１および第２駆動シャフトの同時回転を可能にし、前記非係合状態では前記第１駆動シャフトを独立に回転可能にすることを特徴とする請求項１６から１８のいずれかに記載の歯ブラシ。
20. 前記クラッチが切り離されたときに、予め決められた方向に前記第２駆動シャフトを停止させる手段を備えたことを特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載の歯ブラシ。
21. 前記駆動手段は、前記頭部内に配置された一対の傘歯車と、前記第１駆動シャフトに固定された第１傘歯車と、前記第１傘歯車と噛合し、また前記一対の半球形状頭部が配設された駆動軸上に設けられた第２傘歯車とを備えたことを特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載の歯ブラシ。
22. 前記第２駆動シャフトは、前記駆動軸を支持する支持部と連結することを特徴とする請求項２１に記載の歯ブラシ。
23. 前記第２駆動シャフトは、前記頭部を保持する支持部と連結することを特徴とする請求項２１に記載の歯ブラシ。

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