JP6310572B2 - 電動歯ブラシ及び電動歯ブラシ用の一体型充電コイルボビン - Google Patents

Description

この出願は、次の出願の利益又は優先権を主張し且つそれらの出願との関係を記載する。この出願は、参照によりその全てが本書に援用される、２０１４年４月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／９８０２３０号の優先権を主張する。

この発明の態様は、大まかには、モータ駆動の電動歯ブラシに関する。より具体的には、本発明は、より優れた耐久性と、歯ブラシのハンドルを通じてユーザに伝わる振動の規制を促進する歯ブラシの特徴に関する。

電動歯ブラシは、一般的によく知られており、また、様々なデザイン及び物理的配置を含む。多くの電動歯ブラシは、回転型の動きを有する。いくつかのものは、３６０度の電機子の回転を可能にする能力を有するが、そのデザイン配置のため、特定の可動域、すなわち、３６０度のうちの選択されたアーチ部分に限定された振動運動をもたらす。より適切なブラッシング効果を提供するためである。それらの回転運動装置のいくつかは機械的に駆動される一方、他の装置は、ブラシヘッド構造等の可動質量とハンドルに取り付けられるバネを伴う共振システムである。共振システムでは、ブラシヘッドは、そのシステムの固有振動数に比較的近い振動数で駆動される。

共振歯ブラシを実現するための多くの方法がある。共振電動歯ブラシは、同一出願人による米国特許第５１８９７５１号に記載されたもののような揺動電機子を有するモータを用いてもよい。より最近の共振歯ブラシのデザインは、同一出願人による米国特許第７６２７９２２号に記載されたもののような、固定ノードバネによって分離されたブラシヘッド端部と電機子端部を用いた駆動を伴う。前者のタイプは、歯ブラシのハウジングを通じてその装置の振動のほとんどをユーザに伝える電機子を用いる。後者のデザインは、近共振振動数で動作させ、機械子の回転から１８０度だけ位相がずれてブラシヘッドが回転することで振動及び衝撃を緩和しようとしている。それ故に、駆動アセンブリは、ハウジングから振動的に実質的に隔絶されている。

これらのデザインのそれぞれは、動的パラメータの限られた組み合わせを通じて、歯を最適に磨くために見出された。最適な組み合わせは、ブラシヘッドの振動数と運動振幅の三角形領域として米国特許第５３７８１５３号に記載されている。振幅は、更に、ブラシヘッドのサイズとシャフト回転の大きさによって決定されている。米国特許第７０６７９４５号は、そのパラメータを歯ブラシシャフトの角回転の大きさとして説明する。その大きさは、そこでは、そのブラシヘッドの形状で約１１度となることが述べられている。

より最近では、共振歯ブラシは、浮動ロータ駆動システムを有する。このデザインの例は、同一出願人による米国特許第７８７６００３号に記載されている。そのようなシステムにおけるモータは、回転モータと同様に配置され得るが、シャフトがその軸の回りで（すなわち回転振動で）且つオプション的にその軸に沿って（すなわち軸方向振動で）振動するように駆動される。このタイプのデザインにおける“バネ”は、ステータにおける永久磁石アセンブリであり、駆動信号がないときは中立磁石位置にロータの極を引き戻す。

米国仮特許出願第６１／９８０２３０号明細書 米国特許第５１８９７５１号明細書 米国特許第７６２７９２２号明細書 米国特許第５３７８１５３号明細書 米国特許第７０６７９４５号明細書 米国特許第７８７６００３号明細書

米国特許第７８７６００３号に記載されたデザインの共振歯ブラシではいくつかの問題が生じている。第１に、プラスチック射出成形部品がフレームで普通に使用されている。これらのフレーム部品は、内部の機能部品（すなわち、バッテリ、充電コイル、プリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）、駆動システム、シール等）を一緒に保持するために必要である。既存のフレームは、別々の機能を備えた複数の射出成形部品で構成されている。また、共振駆動システムは、駆動システム、ＰＣＢＡ、バッテリ、及び充電コイルを１つのプラスチック射出成形部品と一緒に保持するために、そのような複数の部品で構成されるフレームを用いる。また、そのシステムは、水の侵入を防止すべく、駆動シャフトをハウジングに対してシールするためのシール座部を創出するために、追加的な部品を用いる。そのようなデザインは、共振駆動システムを用いる商品に限られず、面シール及び半径方向シールの双方のためのシール面を必要とする他のハンドヘルドの個人用装置ばかりでなく、他の往復運動式若しくはスイープ運動式の電動歯ブラシと共にも使用されている。それ故に、より安価で且つより効率的なシステムで、可動部品の隔絶を通じて振動及び音を低減させる必要がある。

浮動ロータのデザインで生じる別の問題はコギングの問題である。コギングは、１つの永久磁石アライメントから隣接する永久磁石へのロータ極の滑りである。この滑りは、衝撃又は適用された機械的力のような外部からのストレスの結果として起こり得る。滑りの結果は、望ましくない回転位置、望ましくない軸方向位置、又はその双方における、シャフト及び関連の従動ブラシヘッドの望ましくない安定位置である。

発生する更に別の問題は、既存のフレームデザインが高価すぎることである。フレームと一緒になるモジュール式の部品を創出することによってコストを低減させる必要がある。各部品は複数の複雑な機能を有する。特に望まれているのは、軸方向の衝撃を吸収することで装置の耐久性を向上させる低コスト部品でできたシステムである。軸方向の衝撃は、例えば、歯ブラシがそのシャフトの端部を下にして落とされた場合に起こり得る。これらの特徴の二次的な望ましい結果は、より低い材料費及び組立費である。

本発明は、従来技術の欠陥に対して解決策を提供する。本発明の一実施例では、電動歯ブラシが説明されている。電動歯ブラシは、近位端で開口する細長いハウジング、ハウジング内に配置されたフレーム、再充電可能なバッテリ、及び、バッテリと電気的につながる充電制御回路を含む。また、電動歯ブラシは、ハウジング近位端に配置された充電コイルボビンを含み、充電コイルボビンは、更に、フレームと弾性接触して配置される。充電コイルボビンは、歯ブラシアセンブリにおける許容誤差の相殺ばかりでなく、歯ブラシの長手軸に沿った軸方向の衝撃を吸収する働きをする。組み込まれたデザイン特徴は、複雑な機能が１つの部品に収容されるのを可能にし、フレームデザイン内で場所を取る公差及び落下緩和特徴を要求するのではなく、フレーム内でのより独創的な空間を確保できる。このデザインは、最低限の体積と最大限の強度を有するように配置される。

本発明の別の実施例は、電動歯ブラシのための単一の充電コイルボビンに関連する。そのボビンは、中心軸を有するボビンボディ、ボビンボディの近位端に配置されるコイル巻き面、第１及び第２の電動歯ブラシ接続タブ、並びに、第１及び第２の端部を有するブリッジバネで構成され、ブリッジバネは、ボビンボディの遠位端から間隔を空けて且つ中心軸を横切るように配置される。ボビンデザインは、離れたところでその面にコイルが巻かれるのを可能にし、電動歯ブラシのより簡単な組み立てを可能にし、且つ、組み立てられた装置のために追加的な機械的衝撃保護を提供する。

本発明の別の実施例は、電動歯ブラシの組立方法に関連する。その方法は、近位端で開口する細長いハウジング、フレーム、モータ、再充電可能バッテリ、制御回路、及び、ブリッジバネを有する充電コイルボビンを提供するステップ、モータ、バッテリ及び制御回路をフレームに組み付けるステップ、並びに、フレームと弾性接触させて充電コイルボビンを配置するステップを含む。そのフレームは、充電コイルボビンにおける接続タブ又はスロットがハウジングにおける接続スロット又はタブとかみ合うまで、細長いハウジングの近位端に挿入される。ブリッジバネは、フレームとハウジングの間の許容間隔距離を緩和するのに十分な距離にわたって弾性接触をもたらし、また、それに続く機械的衝撃保護をその装置にもたらす。

本発明の一実施例に従った、衝撃及び振動を緩和するシステムを含む、電動歯ブラシアセンブリを示す。 本発明の別の態様に従った、電動歯ブラシアセンブリの等価バネ質量図を示す。 本発明の別の実施例に従った、電動歯ブラシにおける共振モータの弾性モータマウントを示す。 本発明の別の実施例に従った、電動歯ブラシにおける共振モータの弾性モータマウントを示す。 本発明の別の実施例に従った、電動歯ブラシにおける共振モータの弾性モータマウントを示す。 本発明の別の実施例に従った、電動歯ブラシにおける多機能充電コイルボビンを示す。 本発明の別の実施例に従った、電動歯ブラシにおける多機能充電コイルボビンを示す。 本発明の別の実施例に従った、電動歯ブラシにおける多機能充電コイルボビンを示す。 本発明の更に別の実施例に従った、電動歯ブラシの組立方法における一連のステップを示す。

ここで図を見ると、図１は、本発明の一実施例に従った、機械的衝撃を和らげ且つ振動を減衰させるシステムを含む電動歯ブラシ１０のアセンブリを示す。

電動歯ブラシ１０のほとんどの構成要素は、人の手になじむように好適にサイズが決められた細長いハウジング２０内に収容されている。望ましくは硬質で軽量のプラスチックであるハウジング２０は、衝撃及び水の侵入から内部の構成要素を保護し且つ密封する。ハウジング２０は、遠位端、すなわちシャフト遠位端６３を示す端部における開口と、近位端、すなわちエンドキャップ１２０を示す端部における開口とを含む。

ハウジング２０内に配置されているのはフレーム４０である。フレーム４０は、残りのシステム構成要素のほとんどを保持するように構成され、それら構成要素のそれぞれは、以下でより詳細に説明される。また、フレーム４０は、軽量硬質プラスチック又は軽量半硬質プラスチックで構成されていてもよい。

フレーム４０は、ハウジング２０の長手軸に沿ったハウジング２０の内壁に沿って、対応するスロットと結合する１又は複数のフレームレール４２と共に配置されている。レール４２は、組み立ての際のハウジング近位端へのフレーム４０の簡単な挿入を可能にする。フレーム４０の遠位端及び近位端は、それぞれ、ハウジング２０の遠位端及び近位端に対応する。

フレーム４０の遠位端内に入れ子になっているのはモータ５０である。モータ５０は、望ましくは、永久磁場によってモータ５０内で軸方向に回転可能に浮いた状態になっている浮動シャフト６０を有する共振モータである。その磁場は、望ましくは、モータハウジング内に配置された永久磁石で作られる。モータシャフトの遠位端６３は、フレーム４０及びハウジング２０の遠位端を通って延びるように配置されている。遠位端６３は、ブラシヘッド又は他の器具を受け入れるように形作られている。

モータシャフト６０は、また、フレームの近位端に向かってモータケースを通って延びるように配置される。シャフトの近位端６１は、望ましくは、シャフト歯止め（pawl）６２を含み、その機能は、以下でより詳細に説明される。

モータ５０は、モータマウント７０と頂部緩衝器４４の２つの構成要素によってフレーム４０内に保持されている。好適にはエラストマー材料で構成される弾力性のあるモータマウント７０は、モータ５０とフレーム４０との間でモータの近位端のところに配置されている。より詳細に説明されるように、モータマウント７０は、電動歯ブラシ１０が組み立てられるときに、シャフト近位端６１から軸方向に距離“ｄ”だけ間隔を空けるように配置される。モータマウント７０は、“Ｆ”で示されるシャフト遠位端６３に掛かる力によって引き起こされるような、装置内での軸方向の衝撃に対する保護をもたらす。動作中、モータ５０は、ハウジング２０に振動を伝える傾向を有する。振動は、シャフトが振動（oscillate）するときのシャフト回転方向におけるものの場合もあり、或いは、シャフトがその軸方向に沿って変位するときの軸方向におけるものの場合もある。これらの振動は、減衰或いは緩和されない限りは、ハウジングを通じてユーザの手に伝えられる。

モータの遠位端とフレーム４０の遠位端との間で圧縮されるのは、頂部緩衝器４４である。頂部緩衝器４４は、好適には、モータからの振動を減衰させるのに適した且つ外部の衝撃から内部構成要素を保護するのに適した弾力性のあるエラストマー材料で構成される。

また、マウント７０及び頂部緩衝器４４は協働してモータとハウジングとの間の回転共振振動を減衰させる。

遠位端でフレーム４０とハウジング２０との間で圧縮されるのは、シャフトシール３２である。また、シャフトシール３２は、実質的にシャフト６０を取り囲む。シャフトシール３２の主な機能は、シャフト６０及びハウジング２０の遠位端に沿って水が侵入するのを防止することである。しかしながら、シャフトシール３２は、モータからの共振振動を含む振動を減衰させるという二次的な機能を果たしてもよい。

また、図１は、ハウジングの近位端の近くでフレーム４０内に配置された１又は複数の再充電可能なバッテリ８０を示す。フレーム４０に搭載され得る制御回路板１００は、図２及び図５に示されている。

バッテリ８０の近くに配置されているのは、多機能充電コイルボビン９０である。ボビン９０は、再充電可能なバッテリ８０の誘導充電を促進する導電巻線を受ける。また、ボビン９０は、例えば図４Ａ〜図４Ｃで示される、例えばブリッジバネ９８のような特徴を有する。以下で説明されるブリッジバネ９８は、軸方向の衝撃を和らげ且つ組み立ての際の公差緩和をもたらす。ボビン９０によって適用される力は、図１において概略的に“Ｆ１”として示されている。また、ボビン９０は、フレーム４０がハウジング２０から実質的に振動的に分離されるようにハウジング２０内にフレーム４０を保持するように構成される。

充電コイルボビン９０は、フレーム４０の近位端と弾性接触して存在するように配置される。図１に示されるように、且つ、図４Ａ〜図４Ｃに関連して以下でより詳細に説明されるように、ボビン９０は、その保護機能／公差機能を果たすために、最大圧縮寸法“Ｃ”まで圧縮されてもよい。また、図４Ａ〜図４Ｃでより詳細に示されるように、ボビン９０は、更に、ボビン９０がハウジング２０の遠位端に対してフレーム４０及び／又はシャフトシール３２を圧縮して付勢するように、タブ及びスロット又は同等のものを用いてハウジング２０の近位端の内側壁にかみ合わされる。

エンドキャップ１２０は、衝撃及び水の侵入から内部構成要素を保護するために、ハウジング２０の近位端に配置される。

図１のアセンブリは直線状のものとして示されているが、いくつかの実施例は、選択された角度だけハウジングの長手軸から離れて位置付けられた駆動シャフトを含んでいてもよく、それは、口内でのブラシヘッドの最適な配置を可能にする。

図２は、図１に示されるアセンブリに相当する等価バネ質量系３１０を示す。等価系３１０は、アセンブリの利点を更に説明するために提示される。質量要素は、次のように示される。ハウジング質量３２０は、ハウジング２０を含むが、ユーザの手も含み得る。フレーム質量３４０は、その内部弾性力を説明するために、フレーム遠位端３４０ａ、中間部３４０ｂ及びフレーム近位端３４０ｃの３つの部品で示されている。制御回路１００及びバッテリ８０が示されているが、等価バネ質量系に特有のものではない。モータ質量３５０は、モータ５０に対応する。充電フレーム質量３９０は、充電コイルボビン９０に対応する。

バネ等価物は次のように示される。頂部緩衝器の回転減衰及び軸方向弾性は、頂部緩衝器バネ３４４で示されている。モータマウント７０は、モータ３５０の近位端で第１マウントアームバネ３７７及び第２マウントアームバネ３７８を有するものとして示されている。また、バネ３７７／３７８は、モータ３５０とフレーム３４０との間で回転減衰及び軸方向弾力性をもたらす。

シャフトシールバネ３３２は、フレーム３４０とハウジング３２０との間でモータからの／モータへの追加的な回転減衰及び軸方向弾性をもたらす。また、フレームレールバネ３４２は、エラストマーのモータマウントとフレームレールとの間のフレーム構造における固有の弾力性、及び、複数のエラストマーの制振材料を含み得るフレームレール取付構造自身内からの固有の弾力性により、フレーム近位端３４０ｃとハウジング３２０との間で複数の回転減衰及び軸方向弾性をもたらす。

回転減衰及び軸方向弾性は、ブリッジバネ等価物３９８によって、フレーム近位端３４０ｃと充電フレーム質量３９０との間にもたらされる。ブリッジバネ等価物３９８は、例えば、充電コイルボビン９０のブリッジバネ９８の部分に対応する。最後に、充電フレーム３９０とハウジング３２０との間の接続構造は、ハウジング接続バネ３９５、３９６でのバネ機能をもたらす。図２で見て取れるように、モータ質量３５０によって引き起こされた振動は、頂部緩衝器３４４及びモータマウントアーム３７７、３７８のところでフレームから隔絶され得る。二次的に、そのフレームからの振動は、第１ハウジング接続バネ３９５及び第２ハウジング接続バネ３９６のところでボビン９０を通じて隔絶され得るばかりでなく、シャフトシールバネ３３２、ブリッジバネ等価物３９８及びフレームレールバネ等価物３４２のところでユーザの手から隔絶され得る。

別のバネ等価物である、モータ質量３５０とハウジング質量３２０との間のモータマウントバネ３７０は、図１に示されるように、モータマウント７０に対して距離“ｄ”よりも大きくモータシャフトが変位させられた場合、軸方向の衝撃保護を提供する。モータマウントバネ３７０は、モータマウント７０に配置された、以下でより詳細に説明される、底部緩衝器７１に対応する。この軸力の条件下で、モータマウントバネ３７０及びブリッジバネ等価物３９８は、浮動シャフト近位端からの更なる軸方向の衝撃を吸収するために協調する。

外力Ｆの代替ソースは、ユーザがブラシヘッドをシャフト遠位端６３に取り付けている状況で適用され得る。そのような適用された力は、モータ５０を通じて浮動シャフトを変位させ、さらには、ハウジング２０を通じてフレーム４０を変位させる傾向を有する。この状況において、底部緩衝器等価物３７０及びブリッジバネ等価物３９８は、その適用された軸力に抵抗するために協調する。この場合における、間隔を空けられた距離“ｄ”と最大圧縮距離“Ｃ”との合計は、ブラシヘッドをシャフトに取り付けるために必要な等価バネ圧縮距離よりも小さいべきである。これは、モータ５０内の極故障（pole failure）を引き起こすことなくブラシヘッドが取り付けられるのを可能にする。

ここで図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃを見ると、電動歯ブラシにおける共振モータ５０のための弾性モータマウント７０の具体的な実施例が示されている。モータマウント７０は、具体的には、回転変位又はシャフト軸に沿った変位の何れかにおける関連するシャフト６０の最大変位を制限するように配置された特徴を有することによって特徴付けられている。また、モータマウント７０は、モータ５０とフレーム又はハウジング２０の何れかの側面との間の圧縮配置となるように配置される。

図３Ａに示される実施例は、底部緩衝器７１と第１マウントアーム７５及び第２マウントアーム７６とを有する弾性モータマウント７０である。底部緩衝器７１は、シャフト近位端６１と間隔を空けて向かい合う方向付けで配置されている軸方向停止面７２を更に含む。底部緩衝器７１は、図３Ｂに示すように、シャフト近位端６１の軸方向変位を制限するように機能し、且つ、緩衝器７１を突くシャフト近位端６１からのエネルギを吸収するように機能する。

マウントアーム７５、７６は、モータ５０とフレーム４０の側面との間の圧縮配置で配置されている。マウントアーム７５、７６のそれぞれは、マウント７０とフレーム４０との間に配置される少なくとも１つの圧縮面７７、７８を含む。少なくとも１つの圧縮面７７、７８は、モータ５０の近位端の一部を受けるように形作られる。

便宜的に、底部緩衝器７１は中心軸及び外面を有し、中心軸は、大まかには、停止面７２の中心に垂直に且つその中心を通るように位置合わせされる。図３Ａ及び図３Ｂに示される図示された実施例では、第１マウントアーム７５及び第２マウントアーム７６は、その外面の外側に配置され、且つ、中心軸に沿った方向に外面から離れて延びる。マウントアームは、第１コギング停止面７３及び第２コギング停止面７４とマウントタブ７９、８１とを更に含む。追加的なマウントタブ８２が、底部緩衝器７１に含まれていてもよい。モータマウント７０における少なくとも１つのマウントタブ７９、８１、８２は、マウント７０及びモータ５０がフレーム４０内で回転するのを防止するため、フレーム４０における対応するスロットと係合し得る。図に示すように、結果として得られる弾性モータマウント７０は、全体的にＵ字形状であり、且つ、ゴム又はプラスチック等のエラストマー材料でできた単一部品である。

最初に、軸方向停止面７２は、図１に示されるように、シャフト近位端から距離“ｄ”だけ間隔を空けて配置される。この配置は、過度の摩擦損失無しに、通常の歯ブラシ動作のための自由回転及び軸方向振動を可能にする。しかしながら、軸方向の衝撃又は過度の力の下で、底部緩衝器７１とシャフト近位端６１は接触し、軸方向におけるシャフト６０の更なる変位に対抗する。そのような変位は、歯ブラシを落とすことによって、或いは、ブラシヘッドをそのシャフト遠位端６３に押し付ける際の過度の力によって引き起こされ得る。後者の場合、その間隔を空けられた距離は、ブラシヘッドをシャフトに受け入れる動作によって引き起こされる変位よりも小さいべきである。或いは、その間隔を空けられた距離“ｄ”は、軸方向の極すべりを防止するために、軸方向の磁気的安定位置からの極すべり距離よりも小さいべきである。或いは、その間隔を空けられた距離“ｄ”は、モータの損傷を防止するために、シャフト６０上の極要素とモータの後端ケース面との間の距離よりも小さいべきである。

マウントタブ７９、８１及び８２は、動作中、フレーム４０内の弾性モータマウント７０の回転を防止する。フレーム４０又はハウジング２０における対応するスロットはタブ７９、８１を受け入れる。その係合が回転変位を防止できるようにするためである。図３の実施例では、タブ７９、８１は、マウントアーム７５、７６の圧縮面７７、７８のほぼ反対側に配置されている。タブ８２は、底部緩衝器７１の基部のところに位置付けられている。

弾性モータマウント７０は、シャフト軸からある半径方向距離のところに配置されているコギング停止面７３、７４を含む。コギング停止部７３、７４は、シャフトの過回転を防止するために、過度の力の状況でシャフト近位端６１に配置されたシャフト歯止め６２と相互に作用する。シャフトの回転変位を制限することによって、コギング停止部７３、７４は、シャフト極が次のステータ磁石位置までスキップするところの恒常的なコギング回転変位をも防止する。

図３Ｂ及び図３Ｃの断面図に示されるように、コギング停止部７３、７４は、シャフト歯止め６２からのある角変位のところに配置されている。１１度の総変位までのような通常の共振動作の際には、停止部７３、７４と歯止め６２との接触が発生しない。しかしながら、それら停止部は、例えば、電気器具のシャフトの強制的なねじれによって引き起こされる何れかの方向におけるθ／２のリミットを超える追加的な角運動を防止する。

図４Ａは、本発明の一実施例に従った多機能充電コイルボビン９０を示す。ボビン９０は、この実施例では全体的に中空円筒形状であるボビンボディ９１を含む。説明目的のため、ボビンボディ９１は、ハウジング２０の長手軸にほぼ一致する中心軸を有する。コイル巻き面９２は、ボビン９０の近位端のところに配置されている。コイル巻き面９２は、再充電可能なバッテリ８０の誘導充電を可能にするのに十分な導線の巻かれたものを受け入れるように配置される。具体的なコイル巻き面は、様々なワイヤ径及びタイプを受け入れるために、サイズが変更され得る。この例で充電制御回路の機能を果たす制御回路１００を介してバッテリ８０と電気的にやり取りするように巻線が配置されていることは図示されていない。ボビンボディ９１は、弾力性のある配置での構造的完全性をもたらす。そのため、丈夫で且つ弾力性のある材料で構成されるべきである。望ましくは低コストで且つ単一体であり、その材料は、プラスチック、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）等の成形可能な丈夫で且つ弾力性のある材料となり得る。

ボビン９０は、第１ハウジング接続タブ９５及び第２ハウジング接続タブ９６を更に含む。タブ９５、９６は、図４Ｂに示されるように、ハウジング２０の近位端の内部表面における対応するスロット２２、２３に固定的にかみ合わされるように配置される。或いは、図示されていないが、本発明の範囲内に留まりながら、各要素におけるスロットとタブは置き換えられてもよい。

ボビンボディ９１の遠位端から間隔を空け且つその中心軸を横切るように配置されているのは、ブリッジバネ９８である。ブリッジバネ９８は、望ましくは、図示されているようにアーチ形状であるが、そのアーチの頂部の中心は、ボディ９１の頂部から間隔を空けて配置されている。その配置は、図１の寸法“Ｃ”で例示されている、アーチとボディの間の最大圧縮運動距離を可能にする。概して、ブリッジバネ９８は、ハウジング２０及びフレーム４０の遠位端から生じる軸方向の衝撃を吸収するようにサイズが決められる。

ブリッジバネ９８の各端部は、第１ハウジング接続アーム９３及び第２ハウジング接続アーム９４のそれぞれによってボディ９１に柔軟に接続されている。ハウジング接続アーム９３、９４のそれぞれは、ボディ９１の側部に、望ましくは、ブリッジバネ９８のほぼ反対側のボディ端部の近くで接続されていてもよい。図４Ａに示されるように、アーム９３、９４のそれぞれは、ボディ９１から間隔を空けた関係で、且つ、ボディの中心軸にほぼ平行に配置されていてもよい。この配置は、追加的な可撓性及び動作中のブリッジバネ９８の移動を可能にする。

また、タブ９５、９６は、望ましくは、図４Ａに示されるように、ブリッジバネ９８の各端部で接続アーム９３、９４のそれぞれに接続される。ボビン９０のハウジング２０内への簡単でスライド可能な挿入と組み付けを促進するために、接続タブ９５、９６のそれぞれは、中心軸に対して鋭角を形成するように折り重ねられて配置され、且つ、ボビンボディ９１の近位端に向けて方向づけられる。

また、ボビン９０は、ボディ９１内に配置される１又は複数のフレーム接続スロット９７を含む。フレーム接続スロット９７は、圧縮可能な係合において、フレーム４０における対応するボビン接続タブ４６を受け入れるように配置されている。充電コイルボビン９０は、圧縮圧力及びフレームボビン接続タブ４６によってフレーム４０の近位端と弾性接触して存在するように配置されている。

図４Ｂは、コイルがどのようにしてハウジング２０及びフレーム４０と実装可能に作用し合うかを含め、多機能充電コイルボビン９０の別の図について説明する。ボビン９０は、フレームボビン接続タブ４６とフレーム接続スロット９７との係合によってフレーム４０に接続されるものとして示されている。図示されたように接続されると、ブリッジバネ９８は、フレーム４０と弾性圧縮接触して配置される。スロット９７と対応するボビン接続タブ４６と間の接続は、フレーム４０からボビンボディ９１及びスロット９７を遠ざけるように押すブリッジバネ９８からの弾性圧縮によって維持される。

図４Ｃに示されるように、ハウジング２０は、近位端の内部表面における対応するスロット２２、２３を更に含む。それらスロットは、ボビン９０がハウジング２０内に完全に挿入されたときに、タブ９５、９６としっかりと結合するように配置されている。

ボディに関するブリッジバネ９８とタブ９５、９６の配置によって、ブリッジバネ９８の圧縮撓みが、近位方向及び外側方向における、すなわちハウジング２０の内部表面に向かう、タブ９５、９６に作用する反動力を含むことが図４Ｃで見て取れる。その効果は有益である。装置における軸方向の衝撃の際に、タブ９５、９６が、より力強く、ハウジング内に押し込まれるためである。それ故に、ボビン９０は、ハウジングから外れる可能性が低い。

フレーム４０、ハウジング２０及びシャフトシール３２のそれぞれの形状によってブリッジバネ９８の圧縮距離“Ｃ”がいくらか影響されることが図１及び図４Ｂで見て取れる。それ故に、ブリッジバネ９８は、これらの構成要素間及びこれらの構成要素内の小さな許容誤差を緩和するように機能する。また、ハウジング２０内でのフレーム４０に関する“フロート”としての機能を果たすことによって、ブリッジバネ９８は、ブラシヘッドの挿入に起因するモータシャフト６０に作用する押圧も緩和する。ブリッジバネ９８は、図１に示されるような最大度“Ｃ”まで圧縮されるまでは、これらの機能を果たすことができる。

ここで図５を見ると、電動歯ブラシの組立方法２００が表されている。そして、特に、組み合わされた構成要素の利点を目立たせている。組み立ては、サブコンポーネントをフレーム４０に挿入するステップ及び取り付けるステップで開始される。バッテリ８０は、ステップ２１０で挿入される。コイルボビン９０は、ステップ２２０でフレーム４０の近位端に取り付けられる。ここでは、複数の部品がブリッジバネ９８によって弾性的に接触保持される。プリント回路基板アセンブリ上の制御回路１００は、フレーム４０に設置される。その後、コイルボビン９０の巻線が制御回路１００に電気的に接続される。バッテリ８０も制御回路１００に接続される。フレーム４０の組み立ては、ステップ２４０で、モータ５０をフレーム４０の遠位端に搭載し、且つ、そのモータを制御回路１００に接続することによって完了する。ステップ２５０では、シャフトシール３２が、フレーム４０の遠位端の上で且つモータシャフト６０の回りに設置される。フレームの組み立ての各ステップで、モータマウント７０及び緩衝器４４は、他の防振材料と一緒に、サブコンポーネントに先だって或いはサブコンポーネントと共に設置され得る。

その後、ステップ２６０で、両端が開いたハウジング２０が提供され、フレーム４０とサブコンポーネントとの内部アセンブリがハウジング２０の近位端に挿入される。フレーム４０は、挿入の際、ハウジング２０内にあるレール上をスライドしてもよい。挿入は、充電コイルボビンにおける接続タブ又はスロットが、ハウジングにおける対応するスロット又はタブにはめ込まれ且つかみ合わされたときに完了する。ステップ２６０の完了時に、ボビンブリッジバネ９８は、シャフトシール３２をハウジング２０の遠位端に対して付勢するために、ハウジング２０の近位端とフレーム４０の近位端との間で弾性接触をもたらす。また、弾性接触がそのアセンブリにおける許容誤差に関する緩和をもたらすことも見て取れる。

組み立ては、エンドキャップ１２０がハウジング２０の近位端にスナップ式に留められたときに完了する。

この組立方法によってもたらされる有利点は、コストの削減を含む。その方法は、組み立てラインとは別のところで複数の部品が大量生産され、そして、必要なときだけ取り付けられるという理由でコストを削減する。例えば、コイルボビン９０は、装置の組み立てとは別のところで、且つ、装置の組み立てに先だって導電性コイルで巻かれ得る。そして、必要なときだけ組み立て場所に持ち込まれ得る。

本書で記載された本発明の予期される範囲は、様々な変更にも関連する。特にモータマウント７０及びコイルボビン９０の形状に対する小さな変更は、その形状が上述の機能及び有利点を満足させる限り、特許請求の範囲内に入る。

１０ 電動歯ブラシ
２０ ハウジング
２２ 第１ハウジングボビンスロット
２３ 第２ハウジングボビンスロット
３０ 内部アセンブリ
３２ シャフトシール
４０ フレーム
４２ フレームレール
４４ 頂部エラストマー
５０ モータ
６０ シャフト遠位端
６１ シャフト近位端
６２ シャフト歯止め
７０ モータマウント
７１ 底部緩衝器
７２ 軸方向停止面
７３ 第１コギング停止面
７４ 第２コギング停止面
７５ 第１マウントアーム
７６ 第２マウントアーム
７７ 第１圧縮面
７８ 第２圧縮面
７９ 第１マウントタブ
８０ バッテリ
８１ 第２マウントタブ
８２ 第３マウントタブ
９０ 充電コイルボビン
９１ ボビンボディ
９２ コイル巻き面
９３ 第１ハウジング接続アーム
９４ 第２ハウジング接続アーム
９５ 第１ハウジング接続タブ
９６ 第２ハウジング接続タブ
９７ フレーム接続スロット
９８ ブリッジバネ
１００ 制御回路
１１０ シャフトシール
１２０ エンドキャップ
２００ 電動歯ブラシの組立方法
２１０ バッテリを挿入するステップ
２２０ コイルボビンを取り付けるステップ
２３０ 制御回路を設置するステップ
２４０ モータを搭載するステップ
２５０ シャフトシールを取り付けるステップ
２６０ 内部アセンブリをハウジング内に挿入するステップ
２７０ エンドキャップを設置するステップ
３１０ 等価バネ質量系
３２０ ハウジング質量
３３２ シャフトシールバネ
３４０ フレーム質量
３４２ フレームレールバネ
３４４ 頂部エラストマーバネ
３５０ モータ質量
３７７ 第１マウントアームバネ
３７８ 第２マウントアームバネ
３９０ 充電フレーム質量
３９５ 第１ハウジング接続バネ
３９６ 第２ハウジング接続バネ
３９８ ブリッジバネ等価物

Claims (11)

1. 電動歯ブラシであって、
   近位端で開口する細長いハウジングと、
   前記ハウジング内に配置されるフレームと、
   再充電可能なバッテリと、
   前記バッテリと電気的につながる制御回路と、
   充電コイルボビンであって、２つの端部を有し且つ前記充電コイルボビンの遠位端にわたって前記遠位端から間隔を空けて配置されるブリッジバネを有する前記ハウジングの前記近位端に配置される充電コイルボビンと、を有し、
   前記ハウジング及び前記充電コイルボビンは、前記ハウジングの前記近位端の近くの内部表面にあるスロット又はタブと、前記充電コイルボビンに配置された対応するタブ又はスロットとによって固定的にかみ合わされ、
   前記充電コイルボビン及び前記ブリッジバネは、更に、前記フレームと弾性接触して配置され、且つ
   前記ブリッジバネは、前記細長いハウジングの遠位端から生じた軸方向の衝撃を吸収するようにサイズが決められている、
   電動歯ブラシ。
2. 前記タブ又は前記スロットは、前記ブリッジバネの撓みに応じて前記ハウジングの前記内部表面に向かって変位するように配置されている、
   請求項１の電動歯ブラシ。
3. 対応する前記タブ又は前記スロットは、前記充電コイルボビンの前記遠位端が前記ハウジングの前記近位端に挿入されたときに、前記ハウジングにおける前記スロット又は前記タブとのスライド可能な係合を可能にする折り重ねられた構成で配置されている、
   請求項１の電動歯ブラシ。
4. 前記充電コイルボビンは、前記充電コイルボビンの近位端に配置されたコイル巻き面を更に有する、
   請求項１の電動歯ブラシ。
5. 前記充電コイルボビンは、フレーム接続スロットを更に有し、
   前記フレームは、ボビン接続タブを更に有し、
   前記充電コイルボビンが前記フレームと弾性接触して配置されるときに、前記ボビン接続タブは、前記フレーム接続スロットとかみ合う、
   請求項１の電動歯ブラシ。
6. 前記フレーム接続スロットと前記ボビン接続タブは、ブリッジバネによって係合して保持され、且つ、
   前記ブリッジバネは、更に、前記フレームと前記ハウジングの間の公差緩和を柔軟に変えることができるようにされている、
   請求項５の電動歯ブラシ。
7. 電動歯ブラシ用の一体型充電コイルボビンであって、
   中心軸を有するボビンボディ、
   前記ボビンボディの近位端に配置されたコイル巻き面、
   第１ハウジング接続タブ及び第２ハウジング接続タブ、並びに、
   第１端及び第２端を有するブリッジバネ、を有し、
   前記ブリッジバネは、前記ボビンボディの遠位端から間隔を空けて且つ前記中心軸を横切るように配置され、
   前記ブリッジバネは、細長いハウジングの遠位端から生じた軸方向の衝撃を吸収するようにサイズが決められている、
   一体型充電コイルボビン。
8. 前記ブリッジバネの前記第１端及び前記第２端のそれぞれと前記ボビンボディとの間に配置される第１ハウジング接続アーム及び第２ハウジング接続アームを更に有する、
   請求項７の一体型充電コイルボビン。
9. 前記第１ハウジング接続アーム及び前記第２ハウジング接続アームは、前記ボビンボディから間隔を空けて前記中心軸にほぼ平行に配置される、
   請求項８の一体型充電コイルボビン。
10. 前記ボビンボディの前記遠位端に配置されたフレーム接続スロットを更に有する、
    請求項７の一体型充電コイルボビン。
11. 各ハウジング接続タブは、前記ブリッジバネの各端にそれぞれ配置され、且つ、前記ボビンボディの前記近位端に向かって折り重ねられた構成で配置される、
    請求項７の一体型充電コイルボビン。

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