JPWO2018199081A1

JPWO2018199081A1 - 電動歯ブラシ

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Publication number: JPWO2018199081A1
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Abstract

【課題】替えブラシ（３０）のヘッド部（３４）を前後方向に小型に構成して、口腔内におけるヘッド部（３４）の操作性を向上でき、しかもブラシヘッド（４０）と柄本体（３２）との摩擦抵抗とブラシヘッド（４０）の振動を減らして、ブラシヘッド（４０）の作動の安定性を向上するとともに消費電力を低減し得る電動歯ブラシ（１０）を提供する。【解決手段】替えブラシ（３０）の柄体（３１）の先端側部分の前面側にブラシヘッド（４０）を設け、ブラシヘッド（４０）の植毛台（４２）に後方へ突出して、柄体（３１）の支持壁部（３７）を貫通する嵌合軸部（４５）を設け、ブラシヘッド（４０）のブラシヘッド本体（４１）の回転中心にブラシヘッド本体（４１）の後面から前方へ延びる軸孔（４１ａ）を形成し、柄体（３１）に、軸孔（４１ａ）に装着されて、ブラシヘッド（４０）を回転自在に支持するヘッド支軸（４９）を設け、ヘッド支軸（４９）の前端部を植毛台（４２）の後面よりも前側に配置し、嵌合軸部（４５）の後部に駆動部（１３）からの動力を伝達する。

Description

本発明は、ブラシヘッドが往復回転運動するように構成された電動歯ブラシに関する。

電動歯ブラシとして、ブラシヘッドが往復直線運動するように構成されたスライド式の電動歯ブラシと、ブラシヘッドが往復回転運動するように構成された回転式の電動歯ブラシとが広く実用化されている。

回転式の電動歯ブラシとしては、出力軸の往復直線運動をブラシヘッドの往復回転運動に変換するヘッド側変換部を備えた電動歯ブラシ（例えば、特許文献１参照。）が広く実施されている。

特許文献１記載の電動歯ブラシでは、替えブラシの柄体の先端部にブラシヘッドを回転自在に支持するため、ブラシヘッドを回転自在に支持するヘッド支軸を柄体の上近傍部に前方へ向けて突出状に設けている。また、植毛台の後面に回転軸を後方へ突出状に設け、回転軸の後端部にブラシヘッドの抜け止めを兼ねる１対のクランクアームを設け、植毛台の後面側において柄体の先端部に支持壁部を形成し、該支持壁部にブラシヘッドの回転軸が挿通する貫通孔を形成するとともに、クランクアームが挿通する切欠部を形成し、クランクアームの前方への移動を支持壁部で受け止めることで、ブラシヘッドの脱落を防止するように構成されている。更に、ヘッド側変換部として、クランクアームの一方に凹部を形成し、該凹部にジョイントの先端の屈曲部を嵌合させて連結し、ジョイントの基端部を連結棒の先端部に傾動自在に連結し、駆動部の出力軸により連結棒を往復直線運動させることで、ジョイントを介してブラシヘッドを往復回転運動できるように構成されている。

また、特許文献２には、植毛台の回動中心における植毛孔を省略し、ヘッド支軸の前端部を毛束の後端よりも前方側に配置させることで、ブラシヘッドを前後方向に小型に構成した電動歯ブラシが記載されている。

特許第３９５７５７６号公報特開２００５−０２７７６２号公報

ところで、ブラシヘッドを回転自在に支持するヘッド支軸は、ブラシヘッドのガタを少なくするため、少なくとも一定の長さだけブラシヘッドに嵌合させる必要があるが、特許文献１記載の電動歯ブラシでは、ヘッド支軸の前端部を植毛台の後面よりも後方に配置していることから、ブラシヘッドの前後方向の厚さがどうしても大きくなり、植毛台に毛束を植設してなるブラシ部の口腔内における操作性が低下して、例えば大臼歯の裏側の清掃性が低下するという問題があった。

また、特許文献１記載の電動歯ブラシでは、ブラッシング時、ブラシ部に対して、その外周部に荷重が作用したり、ヘッド支軸と交差する方向に荷重が作用したりすると、ブラシヘッドはヘッド支軸の先端部を中心に傾動し、例えばクランクアームが支持壁部に摺接することになるが、このときの摩擦抵抗は、傾動中心がクランクアームと支持壁部との摺接面に接近するにしたがって大きくなる。一方、ヘッド支軸の前端部は、後方に配置させるにしたがって、ブラシヘッドが前後方向に大型になるので、過剰に後方へ配置させることができないことから、結局は、特許文献１記載の電動歯ブラシのように、摺接面よりも後方に配置させており、摩擦抵抗を十分に低減できないという問題があった。

また、特許文献１記載の電動歯ブラシでは、植毛台に設けた回転軸の後面に、半径方向外方側へ突出する抜け止めを兼ねる１対のクランクアームを設け、このクランクアームの後面にジョイントを連結して、駆動部の動力を伝達している関係上、ジョイントの厚さ分だけ、ヘッド部が前後方向に大型になるという問題がある。

一方、特許文献２記載の電動歯ブラシでは、ヘッド支軸の前端部を毛束の後端部よりも前方へ突出させているので、ヘッド支軸の長さを十分に確保しつつ、ブラシヘッドを厚さ方向に小型に構成できる。

しかし、特許文献２記載の電動歯ブラシにおいても、特許文献１記載の電動歯ブラシと同様に、植毛台に設けた回転軸の後面に、半径方向外方側へ突出する抜け止めを兼ねる１対のクランクアームを設け、このクランクアームの後面に駆動軸を連結している関係上、駆動軸の厚さ分だけ、ヘッド部が前後方向に大型になるという問題がある。

また、特許文献１、２記載の電動歯ブラシでは、駆動部の動力をクランクアームに伝達する関係上、ヘッド支軸の先端部と、ブラシヘッドに対する駆動部からの動力の作用点間の距離が、回転軸に対して動力を伝達する場合と比較して、クランクアームの厚さ分だけ大きくなる。このため、駆動部からの動力をブラシヘッドの回転運動に変換するときに、ヘッド支軸の先端部を中心としたモーメントが大きくなり、ブラシヘッドが揺動し易くなって、クランクアームの先端部が前後方向へ振動したり、クランクアームがその長さ方向を中心軸とした回転方向へ振動したりするという問題があり、ブラシヘッドの作動の安定性が低下するとともに、クランクアームと支持壁部との接触によって摩擦抵抗が増大して、消費電力が増大するという問題がある。

本発明の目的は、替えブラシの先端部に設けられるヘッド部を前後方向に小型に構成して、口腔内におけるヘッド部の操作性を向上でき、しかもブラシヘッドと柄本体との摩擦抵抗とブラシヘッドの振動を減らして、ブラシヘッドの作動の安定性を向上するとともに消費電力を低減し得る電動歯ブラシを提供することである。

本発明は、以下の発明を包含する。
１）本体ケースに内装した駆動部と、該本体ケースから上方へ延びる替えブラシと、前記替えブラシの柄体の先端側部分の前面側に設けたブラシヘッドと、前記ブラシヘッドが往復回転運動するように、前記駆動部の動力を前記ブラシヘッドに伝達する動力伝達部とを備えた電動歯ブラシにおいて、前記ブラシヘッドは、複数の植毛孔が設けられた植毛台と、前記植毛台から後方へ突出して、前記柄体における前記植毛台の後面側に設けた支持壁部を貫通する嵌合軸部とを有するブラシヘッド本体を備え、前記ブラシヘッド本体の回転中心に前記ブラシヘッド本体の後面から前方へ延びる軸孔が形成され、前記柄体に、前記軸孔に装着されて、前記ブラシヘッドを回転自在に支持するヘッド支軸が設けられ、前記ヘッド支軸の前端部が前記植毛台の後面よりも前側に配置され、前記嵌合軸部の後部に前記動力伝達部が連結されている、ことを特徴とする電動歯ブラシ。なお、本明細書において、往復回転運動とは、ブラシヘッドが正転方向に一定角度だけ回転した後、逆転方向に同じ角度だけ回転するという回転運動を繰り返して行う運動を意味する。

この電動歯ブラシでは、柄体に設けたヘッド支軸がブラシヘッドの軸孔に装着されて、ブラシヘッドがヘッド支軸に回転自在に支持されるが、ヘッド支軸の前端部は植毛台の後面よりも前側に配置されているので、ブラシヘッドに対するヘッド支軸の嵌合長さを十分に確保しつつ、ブラシヘッドを前後方向に小型に構成して、替えブラシの先端部に設けられるヘッド部を前後方向に小型に構成して、口腔内におけるヘッド部の操作性を向上でき、例えば大臼歯の裏側の清掃性を向上できる。また、ブラシヘッドに対するブラッシング荷重の作用の仕方によっては、ブラシヘッドがヘッド支軸の前端部を中心に傾動し、ブラシヘッドが柄本体の適所に当接することで、ブラシヘッドに作用する荷重の一部が受け止められる。しかし、本発明ではヘッド支軸の前端部位置が特許文献１記載のヘッド支軸の前端部よりも前側に配置されるので、柄本体に対するブラシヘッドの接触角を、特許文献１記載の電動歯ブラシよりも小さくできるので、その分摩擦抵抗を低減できる。また、嵌合軸部の後部に動力伝達部が連結されるので、特許文献２のようにクランクアームに動力を伝達する場合と比較して、ヘッド支軸の先端部と、ブラシヘッドに対する駆動部からの動力の作用点間の距離を短くできる。このため、動力伝達部からの動力によりブラシヘッドを往復回転運動させるときにおける、ブラシヘッドに作用するヘッド支軸の先端部を中心としたモーメントを小さくして、該モーメントによるブラシヘッドの振動を小さくでき、ブラシヘッドの作動の安定性を向上できる。

２）前記ヘッド支軸の前端部が前記植毛孔の奥端部よりも前側に配置され、前記植毛台の回転中心に植毛孔が形成されていない前記１）に記載の電動歯ブラシ。このように構成することで、ブラシヘッドに対するヘッド支軸の嵌合長さを十分に確保しつつ、ブラシヘッドを前後方向により一層小型に構成できるとともに、ヘッド支軸を中心にブラシヘッドが微小傾動したときにおける、ブラシヘッドと柄本体間の摩擦抵抗を少なくできる。

３）前記植毛台と前記支持壁部間の隙間が０．２ｍｍ〜１．０ｍｍに設定されている前記１）又は２）に記載の電動歯ブラシ。植毛台と支持壁部間の隙間は、抜け止め片よりも大径の植毛台が支持壁部に接触することによる摩擦抵抗の増大を防止するため、０．２ｍｍ以上に設定することが好ましく、植毛台と支持壁部間に唇や舌や口腔粘膜が挟まれないように、１．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。

４）前記植毛台の厚さが２ｍｍ〜４ｍｍに設定されている前記１）〜３）のいずれかに記載の電動歯ブラシ。植毛台の厚さは、十分な強度剛性が得られるように、２ｍｍ以上に設定することが好ましく、またブラシヘッドの厚さを極力薄く設定して、口腔内におけるブラシ部の操作性が向上するように、４ｍｍ以下に設定することが好ましい。

５）前記植毛台の前面から前記ヘッド支軸の前端部までの距離が０．２ｍｍ〜３．９ｍｍに設定されている前記１）〜４）のいずれかに記載の電動歯ブラシ。植毛台の前面からヘッド支軸の前端部までの距離は、ヘッド支軸の突き抜けに対する植毛台の強度を十分に確保するため、０．２ｍｍ以上に設定することが好ましく、ブラシヘッドの厚さを薄くして、口腔内におけるブラシ部の操作性を向上するため、３．９ｍｍ以下が好ましい。

６）前記柄体は、先端側後部に開口部を有する柄本体と、前記開口部を閉塞するように前記柄本体に取り付けられた蓋部材とを備え、前記ヘッド支軸が前記蓋部材に立設固定されている前記１）〜５）のいずれかに記載の電動歯ブラシ。この場合には、予め蓋部材に固定したヘッド支軸を、蓋部材とともに柄本体に組み付けることができるので、ヘッド支軸のみを別途組み付ける場合と比較して、ヘッド支軸の組み付け作業の作業性を大幅に向上できる。

７）前記動力伝達部が、前記駆動部の出力軸の往復直線運動を、前記ブラシヘッドの往復回転運動に変換するヘッド側変換部を備えている前記１）〜６）のいずれかに記載の電動歯ブラシ。この場合には、ヘッド側変換部により、駆動部の出力軸の往復直線運動をブラシヘッドの往復回転運動に変換して、回転式の電動歯ブラシを実現できる。また、ヘッド側変換部を備えていない替えブラシを出力軸に取り付けることで、ブラシヘッドを往復直線運動させることもできるので、替えブラシの交換により回転式とスライド式とに切り替え可能な電動歯ブラシを実現できる。

８）前記ヘッド側変換部は、前記出力軸とともに往復直線運動可能な連結棒と、前記連結棒と前記ブラシヘッド本体間に配置されて、前記連結棒側の基部が前記柄体に回転自在に枢支された揺動レバーと、前記連結棒の往復直線運動を前記揺動レバーの往復回転運動に変換する第１変換部と、前記揺動レバーの往復回転運動を前記ブラシヘッド本体の往復回転運動に変換する第２変換部とを備えている前記７）に記載の電動歯ブラシ。このように構成すると、柄体に対して回転自在な揺動レバーを連結棒とブラシヘッド間に設けるので、ブラシヘッドの最大回転角度を従来の電動歯ブラシと同様に十分に確保しつつ、連結棒及び出力軸の往復直線運動のストロークを小さくできる。このため、ブラシヘッドの最大回転角度を十分に確保して、清掃性を十分に確保しつつ、連結棒及び出力軸の往復直線運動のストロークを小さくして、連結棒及び出力軸を往復直線運動させるための運動エネルギを少なくできるとともに、連結棒及び出力軸と柄体との摩擦エネルギを少なくして、電動歯ブラシの消費電力を低減できる。なお、揺動レバーを設けると、それを往復回転運動させるための運動エネルギが余分に発生する。しかし、該運動エネルギは、連結棒及び出力軸のストロークが短くなることによる運動エネルギ及び摩擦エネルギの減少よりも小さいことから、電動歯ブラシ全体としては消費電力を低減できることになる。

９）両端部が前記嵌合軸部から外方側へ突出して、前方への移動が前記支持壁部で受け止められて、前記ブラシヘッド本体を抜け止めする抜け止め片が、前記嵌合軸部の後端部に直径方向に設けられ、前記嵌合軸部の後部における、前記抜け止め片よりも前記柄本体の基部側に前記ヘッド側変換部が連結されている前記７）又は８）に記載の電動歯ブラシ。この場合には、抜け止め片の両端部が支持壁部に対して後方より当接することで、ブラシヘッドが柄本体に対して抜け止めされることになる。また、ヘッド支軸の前端部を中心にブラシヘッドが微小傾動した際には、抜け止め片の両端部が支持壁部の後面に当接して、支持壁部の後面上を摺動することで、ブラシヘッドを傾動させようとする荷重が受け止められる。本発明ではヘッド支軸の前端部位置が特許文献１記載のヘッド支軸の前端部よりも前側に配置されるので、支持壁部の後面に対する抜け止め片の接触方向のなす角度が、ヘッド支軸の前端部を植毛台の後面位置に配置させた場合の角度よりも小さくなり、その分摩擦抵抗が小さくなって、消費電力を節減できることになる。また、嵌合軸部の後部における、抜け止め片よりも柄本体の基部側にヘッド側変換部が連結されているので、抜け止め片にヘッド側変換部を連結する場合と比較して、ヘッド側変換部における、嵌合軸部との連結部分の厚さ分だけ、ヘッド部を前後方向に小型に構成することができる。更に、抜け止め片の厚さ分だけ、ヘッド支軸の先端部と、ブラシヘッドに対する駆動部からの動力の作用点間の距離を短くできるので、動力伝達部からの動力によりブラシヘッドを往復回転運動させるときにおける、ブラシヘッドに作用するヘッド支軸の先端部を中心としたモーメントを小さくして、該モーメントによるブラシヘッドの振動を小さくでき、ブラシヘッドの作動の安定性を向上できる。更にまた、ブラシヘッドの振動が小さくなるので、抜け止め片と支持壁部との接触を少なくできるとともに、両者の接触による摩擦抵抗を少なくして、消費電力を低減できる。

１０）前記ヘッド側変換部は、基部が前記柄体に回転自在に枢支され、先端部が前記嵌合軸部の後部における、前記抜け止め片よりも前記柄本体の基部側に連結された揺動レバーを備えている前記９）に記載の電動歯ブラシ。このように構成することで、ブラシヘッドの往復回転運動の回転角度を十分に確保できる。

１１）前記嵌合軸部の後部における、前記抜け止め片よりも前記柄本体の基部側に、半径方向へ延びる溝部からなるガイド部が設けられ、前記揺動レバーの先端部に前記ガイド部に移動自在に嵌合する連結ピンが設けられている前記１０）に記載の電動歯ブラシ。

本発明に係る電動歯ブラシによれば、ヘッド支軸の前端部を植毛台の後面よりも前側に配置しているので、替えブラシの先端部に設けられるヘッド部を前後方向に小型に構成できるとともに、ブラッシング時におけるブラシヘッドと柄本体との摩擦抵抗を極力低減できる。また、嵌合軸部の後部に動力伝達部を連結しているので、替えブラシの先端部に設けられるヘッド部を前後方向に小型に構成できるとともに、ブラシヘッドの往復回転運動時における振動を少なくできる。このように、ヘッド部を前後方向に小型に構成できるので口腔内におけるヘッド部の操作性を向上でき、例えば大臼歯の裏側の清掃性を向上できる。また、ブラシヘッドと柄本体との摩擦抵抗とブラシヘッドの振動を低減できるので、ブラシヘッドの作動の安定性を向上できるとともに消費電力を低減できる。

電動歯ブラシの斜視図替えブラシを取り外した状態での電動歯ブラシの斜視図電動歯ブラシの駆動部の説明図替えブラシの分解斜視図替えブラシの正面図図６（Ａ）は蓋部材の正面図、図６（Ｂ）は蓋部材を取り外した状態での柄本体の背面図図５のVII-VII線断面図図５のVIII-VIII線断面図図５のIX-IX線断面図及びその要部拡大図図１０（Ａ）はブラシヘッドと揺動レバーと連結棒の連結状態での斜視図、図１０（Ｂ）はブラシヘッドと揺動レバーと連結棒の分解斜視図図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）はそれぞれヘッド側変換部の作動説明図距離Ｌ１と分力Ｆｖとの関係を示すグラフ消費電力の測定方法の説明図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、ブラシヘッド側を上側にし、毛束の植設側を前側にして、電動歯ブラシを縦向姿勢に配置した状態を基準に、上下方向及び前後左右方向を定義して説明する。

図１、図２に示すように、電動歯ブラシ１０は、持ち手を兼ねる本体装置１１と、本体装置１１に着脱自在に取り付けた替えブラシ３０とを備えている。

≪本体装置≫
本体装置１１は、図１〜図３に示すように、手で把持可能な本体ケース１２と、本体ケース１２の上部に内装した駆動部１３と、本体ケース１２の下部に内装した一次電池又は二次電池からなる電池１４とを備えている。電池１４として、一次電池を用いる場合には、電池１４を本体ケース１２に対して交換可能に内装することになり、また二次電池を用いる場合には、本体ケース１２の下端部内に誘導コイルを内装し、本体装置１１を充電器にセットすることで、無接点で誘導コイルに誘導電流を発生させて、電池を充電できるように構成することもできる。

＜駆動部＞
駆動部１３は、図３に示すように、ガイド部材１５に沿って上下方向に移動自在に設けた出力軸１６と、出力軸１６の下方に設けたモータ１７と、出力軸１６とモータ１７間に配置されて、モータ１７の回転軸１８の回転運動を出力軸１６の上下方向の往復直線運動に変換する本体側変換部２０とを備えている。

＜本体側変換部＞
本体側変換部２０について説明すると、モータ１７の回転軸１８には駆動ギヤ２１が固定され、回転軸１８の上方には回転軸１８と直交方向のギヤ支軸２２が設けられ、ギヤ支軸２２には駆動ギヤ２１に噛合するリングギヤ２３が支持されている。リングギヤ２３にはギヤ支軸２２の中心から一定の偏心距離Ｅだけ偏心させた位置に中心を有するカム軸２４が突出状に形成され、出力軸１６の下端部にはカム軸２４が内嵌する長穴２５ａを有する従動部材２５が固定されている。そして、モータ１７の回転軸１８が回転すると、駆動ギヤ２１を介してリングギヤ２３が回転し、カム軸２４が従動部材２５の長穴２５ａ内においてギヤ支軸２２を中心として偏心回転し、カム軸２４の回転時における上下方向の成分のみが従動部材２５に伝達されて、カム軸２４の中心とギヤ支軸２２の中心間の偏心距離Ｅの２倍のストロークで、出力軸１６が、図３に矢印Ａで示すように、上下方向に往復直線運動することになる。

なお、本体装置１１としては、出力軸１６を往復直線運動し得るものであれば、任意の構成のものを採用することができる。例えば駆動部１３として、コイルと永久磁石とを有するリニアアクチュエータを備えさせ、コイルに交番電流を流すことで、出力軸１６を往復直線運動可能に構成したリニア式の駆動部を有するものを採用することもできる。

≪替えブラシ≫
替えブラシ３０は、図１、図２、図４に示すように、本体ケース１２から上方へ延びる柄体３１と、柄体３１の先端部に設けたブラシヘッド４０と、駆動部１３の出力軸１６の往復直線運動を、ブラシヘッド４０の往復回転運動に変換するヘッド側変換部５０とを備えている。なお、動力伝達部は、本体側変換部２０とヘッド側変換部５０などから構成されている。

＜柄体＞
柄体３１について説明すると、図４〜図７に示すように、柄体３１は、上部の後面側（先端側後部）に開口部３３を設けた中空筒状の柄本体３２と、柄本体３２の開口部３３を閉塞するように柄本体３２に着脱可能に取り付けた蓋部材７０とを備え、柄本体３２及び蓋部材７０は合成樹脂材料を用いた成形品で構成されている。

替えブラシ３０は、図４、図６、図７に示すように、柄本体３２に対してヘッド側変換部５０及びブラシヘッド４０を組み付けた状態で、蓋部材７０の下端部に設けられた１対の係止片７１を柄本体３２内に斜めに挿入し、その後蓋部材７０の下端部を中心として、蓋部材７０を柄本体３２側へ回動させて、第１フック７３を第１係止部７２に、また第３フック７８を第３係止部７７に、更に第２フック７６を第２係止部７５にそれぞれ係合させるとともに、あいじゃくり部７９を相互に嵌合させて組み立てられている。

図２に示すように、柄本体３２の下端部には内嵌筒部３２ａが形成され、本体ケース１２の上端部にはカバー筒３５が設けられ、柄体３１は、内嵌筒部３２ａをカバー筒３５に内嵌固定することで、本体ケース１２に着脱自在で且つ出力軸１６の軸方向に相対移動不能に取付けられている。

＜ブラシヘッド＞
ブラシヘッド４０は、図１０に示すように、柄体３１の先端部に回転自在に設けたブラシヘッド本体４１と、ブラシヘッド本体４１の植毛台４２に植設された複数の毛束４３からなるブラシ部４４とを備えている。

ブラシ部４４は、合成樹脂製の複数本のフィラメントを束ねてなる毛束４３を、植毛台４２に形成した複数個の植毛孔４２ａに植設固定した周知の構成のものである。なお、毛束４３は、図面では１つの塊として描写したが、実際には複数本のフィラメントを束ねて構成されている。

ブラシヘッド本体４１は、円板状の植毛台４２と、植毛台４２の後面中央部に後方へ突出状に設けた嵌合軸部４５と、嵌合軸部４５の後面に後方へ突出状に略直径方向に設けた抜け止め片４６と、抜け止め片４６と略直交する嵌合軸部４５の半径方向に形成した溝部からなる第２ガイド部４７とを備え、合成樹脂材料を用いた一体成形品で構成されている。

柄体３１に対するブラシヘッド本体４１の取付構造について説明すると、図４〜図９に示すように、柄本体３２の先端部にはブラシヘッド本体４１の後面側に配置されるヘッド支持部３２ｂが設けられ、ヘッド支持部３２ｂの前面側には植毛台４２の略厚さ分だけ後方へ段落ちした位置に支持壁部３７が形成されている。支持壁部３７の中央部には嵌合軸部４５が遊嵌状に挿通する貫通孔３７ａが形成されるとともに、貫通孔３７ａから上下方向に延びる１対の切欠部３７ｂが形成されている。抜け止め片４６の両端部には嵌合軸部４５の半径方向外方側へ突出する抜け止め部４６ａが形成され、ブラシヘッド本体４１は、１対の抜け止め部４６ａを１対の切欠部３７ｂに挿通させるとともに、貫通孔３７ａに嵌合軸部４５を遊嵌状に装着した状態で、ブラシヘッド本体４１を約９０°回転させることで、一定角度の範囲内において、抜け止め部４６ａの前方への移動が支持壁部３７により規制されて、柄本体３２に対して往復回転自在に抜け止めされている。

蓋部材７０の上部には軸受部７０ａが前方へ突出状に設けられ、軸受部７０ａには前方へ延びる金属製のヘッド支軸４９が固着され、ブラシヘッド本体４１にはヘッド支軸４９が内嵌する軸孔４１ａが形成され、ブラシヘッド本体４１はヘッド支軸４９に回転自在に枢支されている。ブラシヘッド本体４１は、抜け止め片４６が支持壁部３７と軸受部７０ａ間に一定のクリアランスをあけて保持されることで、ヘッド支軸４９の軸方向にほとんど移動しないように柄体３１に組み付けられている。なお、ブラシヘッド本体４１の取付構造としては、ブラシヘッド本体４１を柄体３１に対して往復回転運動可能に保持できる構成であれば、上述した以外の取付構造を採用することもできる。

図８、図９に示すように、植毛台４２のうちの軸孔４１ａの形成位置における植毛孔４２ａは省略され、ヘッド支軸４９の前端部は、植毛台４２の後面よりも前側、より好ましくは植毛孔４２ａの奥端部よりも前側、更に好ましくはヘッド支軸４９の前端部が植毛台４２を突き抜けない範囲で、極力前側に配設されている。このように、植毛台４２の後面からヘッド支軸４９の前端部までの距離Ｌ１をできるだけ長く設定することで、ブラシヘッド本体４１に対するヘッド支軸４９の挿入深さＬ２を十分に確保しつつ、替えブラシ３０の先端側部分を構成する、毛束４３を除いたヘッド部３４の厚さＢＴを薄くして、大臼歯の裏側の清掃性を向上できるように構成されている。

また、このようにヘッド支軸４９の前端部を植毛台４２の後面よりも前側に配置させると、植毛台４２の後面よりも後側に配置させる場合と比較して、ブラシヘッド４０に対して斜め後方へのブラッシング圧が作用したときにおける、ブラシヘッド本体４１と柄本体３２との接触による摩擦抵抗を低減できる。つまり、ブラシヘッド４０に対して斜め後方へのブラッシング圧が作用すると、ブラシヘッド４０はヘッド支軸４９の前端部を中心として傾動し、ブラシヘッド４０に作用する斜め後方への荷重が軸受部７０ａで受け止められるとともに、一方の抜け止め部４６ａの前面が支持壁部３７の後面に接触し、このときの接触圧に応じてブラシヘッド４０の傾動を止めようとする摩擦抵抗が発生する。しかし、ヘッド支軸４９の前端部を植毛台４２の後面よりも前側に配置すると、ブラシヘッド４０が、例えば図９に仮想線で示すように、植毛台４２の外周部に力Ｆが作用して、ブラシヘッド４０が揺動した場合には、支持壁部３７の後面に対する抜け止め部４６ａの接触方向のなす角度θ１が、ヘッド支軸４９の前端部を植毛台４２の後面位置に配置させた場合の角度θ２よりも小さくなり、ブラシヘッド４０を傾動させようとする力Ｆ１の分力Ｆｒ，Ｆｖのうちの、支持壁部３７の後面を押し操作する方向の分力Ｆｖが小さくなって、その分摩擦抵抗が小さくなることで、消費電力を節減できることになる。

ここで、植毛台４２の厚さＬ３は、十分な強度剛性が得られるように、２ｍｍ以上に設定することが好ましく、またヘッド部３４の厚さＢＴを極力小さく設定して、口腔内におけるヘッド部３４の操作性が向上するように、４ｍｍ以下に設定することが好ましい。

植毛台４２の後面からヘッド支軸４９の前端部までの距離Ｌ１は、極力長く設定することが好ましいが、長くし過ぎると植毛台４２を貫通してしまうので、植毛台４２の前面からヘッド支軸４９の前端部までの距離Ｌ３−Ｌ１が、０．２ｍｍ以上、３．９ｍｍ以下となるように設定することが好ましい。このように、距離Ｌ３−Ｌ１を設定することで、ヘッド支軸４９の突き抜けに対する植毛台の強度を十分に確保しつつ、ヘッド部３４の厚さを薄くして、口腔内におけるヘッド部３４の操作性を向上できる。

植毛台４２と支持壁部３７間の無負荷状態での最大隙間Ｇ１は、抜け止め片４６よりも大径の植毛台４２が支持壁部３７に接触することによる摩擦抵抗の増大を防止するため、０．２ｍｍ以上に設定することが好ましく、植毛台４２と支持壁部３７間に唇や舌や口腔粘膜が挟まれないように、１．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。

抜け止め片４６と支持壁部３７間の無負荷状態での最大隙間Ｇ２は、最大隙間Ｇ１よりも小さく設定され、通常のブラッシング操作時に、ブラシヘッド４０に対して例えば斜め後方への荷重が作用して、ヘッド支軸４９の先端部を中心としてブラシヘッド４０が傾動したときに、抜け止め片４６の一方の抜け止め部４６ａが植毛台４２よりも先に支持壁部３７に当接して、ヘッド支軸４９の先端部を中心としたブラシヘッド４０の傾動方向への荷重を受け止めることができるように構成されている。このように構成することで、抜け止め片４６よりも大径の植毛台４２が、支持壁部３７に接触することによる摩擦抵抗の増大を防止できるように構成されている。

＜ヘッド側変換部＞
ヘッド側変換部５０は、図４、図６〜図１１に示すように、出力軸１６とともに往復直線運動可能な連結棒５１と、連結棒５１とブラシヘッド本体４１間に配置されて、連結棒５１側の基部が柄体３１に回転自在に枢支された揺動レバー５２と、連結棒５１の往復直線運動を揺動レバー５２の往復回転運動に変換する第１変換部５３と、揺動レバー５２の往復回転運動をブラシヘッド本体４１の往復回転運動に変換する第２変換部５４とを備えている。

（連結棒）
連結棒５１について説明すると、柄体３１内には柄体３１の下端部から上端側へ延びる連結棒５１が上下移動自在に内装され、連結棒５１の下端部には出力軸１６を着脱可能に外嵌する嵌合筒部５５が形成されている。嵌合筒部５５の下半部は、上下方向に延びる１対のスリット５６により半筒状の分割筒５５ａに分割構成され、分割筒５５ａの内面の下端近傍部には内側へ突出する係合突部５７が形成され、嵌合筒部５５には分割筒５５ａを相互に接近する方向へ付勢可能なコイルバネ５９が外装され、出力軸１６の上端部を嵌合筒部５５に内嵌させると、分割筒５５ａの素材の弾性及びコイルバネ５９の付勢力により係合突部５７が出力軸１６に形成した係合溝１６ａに係合して、連結棒５１が出力軸１６に対して軸方向に相対移動不能に連結されるように構成されている。

（揺動レバー）
柄本体３２の前壁部における植毛台４２よりもやや下側の右部には後方へ延びるレバー支軸６０が固定され、蓋部材７０にはレバー支軸６０の後端部を保持する軸受部７０ｂが設けられている。レバー支軸６０は蓋部材７０と柄本体３２の前壁部間に架設状に固定され、レバー支軸６０の途中部には上方へ延びる揺動レバー５２がその基部において回転自在に枢支されている。

（第１変換部）
第１変換部５３について説明すると、揺動レバー５２の基部には側方へ延びる連結部５２ａが設けられ、連結部５２ａの基端部には左右方向に細長い長穴からなる第１ガイド部６１が形成されている。

連結棒５１の上端部には左側へオフセットしたオフセット部５８が形成され、オフセット部５８の端部には第１ガイド部６１に回転自在で且つ第１ガイド部６１に沿って移動自在に嵌合する第１連結ピン６２が固定され、連結棒５１が上下方向に往復直線運動することで、揺動レバー５２がレバー支軸６０を中心に往復回転運動するように構成されている。

（第２変換部）
第２変換部５４について説明すると、嵌合軸部４５には半径方向の下方側へ延びて下端部を開口させた溝部からなる第２ガイド部４７が形成され、揺動レバー５２の先端部には第２ガイド部４７に回転自在で且つ第２ガイド部４７に沿って移動自在に嵌合する第２連結ピン６３が前方へ突出状に固定され、揺動レバー５２がレバー支軸６０を中心として往復回転運動することで、ブラシヘッド４０がヘッド支軸４９を中心に往復回転運動するように構成されている。

ヘッド支軸４９とレバー支軸６０と第１連結ピン６２と第２連結ピン６３とは平行に配置されている。ただし、任意の組み合わせで角度を付けて配置することも可能である。

ヘッド支軸４９を中心としたブラシヘッド４０の最大回転角度θ３は、任意に設定可能であるが、大きすぎるとヘッド側変換部５０の構成が複雑になり、小さすぎると清掃性が低下するので、４０°〜８５°の範囲内に設定することが望ましく、４５°〜８０°の範囲内に設定することが更に望ましい。

この電動歯ブラシ１０では、連結棒５１が、図１１（Ａ）に示す上限位置から、図１１（Ｂ）に示す中間位置を経て、図１１（Ｃ）に示す下限位置まで、矢印Ａ１の方向へ下降すると、第１変換部５３の第１連結ピン６２と第１ガイド部６１とを介して、揺動レバー５２がレバー支軸６０を中心に矢印Ｂ１の方向へ回動し、第２変換部５４の第２連結ピン６３と第２ガイド部４７とを介して、ブラシヘッド４０がヘッド支軸４９を中心に矢印Ｃ１の方向へ回転し、図１１（Ｃ）に示す位置まで揺動レバー５２及びブラシヘッド４０が回転する。一方、連結棒５１が、図１１（Ｃ）に示す下限位置から、図１１（Ｂ）に示す中間位置を経て、図１１（Ａ）に示す上限位置まで、矢印Ａ２の方向へ上昇すると、第１変換部５３の第１連結ピン６２と第１ガイド部６１とを介して、揺動レバー５２がレバー支軸６０を中心に矢印Ｂ２の方向へ回動し、第２変換部５４の第２連結ピン６３と第２ガイド部４７とを介して、ブラシヘッド４０がヘッド支軸４９を中心に矢印Ｃ２の方向へ回転し、図１１（Ａ）に示す位置まで揺動レバー５２及びブラシヘッド４０が回転する。このため、連結棒５１が上下方向に往復直線運動すると、揺動レバー５２がレバー支軸６０を中心に左右方向に一定角度だけ往復回転運動するとともに、ブラシヘッド４０がヘッド支軸４９を中心として一定角度だけ往復回転運動することになる。このように、揺動レバー５２を用いたヘッド側変換部５０により、連結棒５１の往復直線運動をブラシヘッド４０の往復回転運動に変換するので、ブラシヘッド４０の最大回転角度θ３を従来の電動歯ブラシと同様に十分に確保しつつ、連結棒５１及び出力軸１６の往復直線運動のストロークＳを小さくできる。

このため、ブラシヘッド４０の最大回転角度θ３を十分に確保して、清掃性を十分に確保しつつ、連結棒５１及び出力軸１６の往復直線運動のストロークＳを小さくして、連結棒５１及び出力軸１６を往復直線運動させるための運動エネルギを少なくできるとともに、連結棒５１及び出力軸１６と柄本体３２との摩擦エネルギを少なくして、電動歯ブラシ１０の消費電力を低減できる。

また、ヘッド側変換部５０を備えていない周知の替えブラシ３０を出力軸１６に取付けることで、ブラシヘッド４０を出力軸１６とともに往復直線運動させることもでき、替えブラシ３０の交換により回転式とスライド式とに切り替え可能な電動歯ブラシ１０を構成できる。

更に、嵌合軸部４５に溝部からなる第２ガイド部４７を形成し、この第２ガイド部４７に第２連結ピン６３を嵌合させているので、揺動レバー５２の先端部と抜け止め部４６ａとをブラシヘッド４０の軸方向の同じ位置に配置させることが可能となり、しかもヘッド支軸４９の先端部を植毛台４２の後面よりも前側に配置させているので、ヘッド部３４の厚さＢＴを、例えば特許文献１記載のような構成のヘッド部よりも、１ｍｍ〜４ｍｍだけ前後方向に薄肉に構成することができる。そして、このようにヘッド部３４の厚さＢＴを薄くできるので、口腔内におけるヘッド部３４の操作性を向上して、例えば大臼歯の裏側の清掃性を向上できる。

更にまた、ヘッド支軸４９の先端部を植毛台４２の後面よりも前側に配置させているので、ブラッシング時にブラシヘッド４０に対して例えば斜め後方への荷重が作用して、ヘッド支軸４９の先端部を中心にブラシヘッド４０が傾動した場合でも、支持壁部３７と抜け止め部４６ａとの摩擦抵抗を少なくできるので、電動歯ブラシ１０の消費電力を低減できる。

また、揺動レバー５２と嵌合軸部４５との連結部としての第２ガイド部４７と第２連結ピン６３との嵌合部が、抜け止め片４６の厚さ分だけ、ヘッド支軸４９の先端側に接近配置されるので、ヘッド支軸４９を中心としたブラシヘッド４０に対する動力伝達時のモーメントを小さくして、作動時におけるブラシヘッド４０の振動を少なくでき、抜け止め片４６と支持壁部３７との接触を少なくできるとともに、両者の接触による摩擦抵抗を少なくして消費電力を低減できる。

このようにこの電動歯ブラシ１０では、ヘッド部３４を前後方向に小型に構成できるので口腔内におけるヘッド部３４の操作性を向上でき、例えば大臼歯の裏側の清掃性を向上できる。また、ブラシヘッド４０と柄本体３２との摩擦抵抗とブラシヘッド４０の振動を低減できるので、ブラシヘッド４０の作動の安定性を向上できるとともに消費電力を低減できる。

ただし、本体装置１１としては、出力軸１６を往復直線運動するように構成したものだけでなく、出力軸１６を回転運動、往復回転運動または揺動運動するように構成したものを採用することも可能である。また、ヘッド側変換部５０としては、ヘッド支軸４９の先端部の位置を植毛台４２の後面よりも前側に配置したものであれば、出力軸１６の往復直線運動、回転運動、往復回転運動又は揺動運動などの運動を、ヘッド支軸４９を中心としたブラシヘッド４０の往復回転運動に変換し得る、任意の構成のものを採用することができる。

次に、ヘッド支軸４９を植毛台４２の後面よりも前方へ突出させた替えブラシ３０の評価試験について説明する。

先ず、図９に示すように、植毛台４２の外周部に力Ｆが作用したときにおける、植毛台４２の後面からヘッド支軸４９の先端部までの距離Ｌ１と、抜け止め部４６ａが支持壁部３７を押す力Ｆ１のうちの、半径方向外方側への分力Ｆｒとの関係についての理論値を演算して求めた。その結果を図１２に示す。なお、分力Ｆｖは、ヘッド支軸４９の先端部が植毛台４２の後面に配置されたときの分力ＦｖをＦｖ＝０とし、ヘッド支軸４９の先端部が植毛台４２の前面に配置されたときの分力ＦｖをＦｖ＝１として求めた。

図１２から、距離Ｌ１が増大すると、分力Ｆｒが大きくなって、それに応じて支持壁部３７の後面を垂直に押す分力Ｆｖが小さくなり、摩擦抵抗が小さくなって、消費電力を節減できることが分かる。

次に、図１２に示すように、電動歯ブラシ１０のブラシ部４４が、上皿秤８０の上皿８１に対して４５°の角度を付けて当接するように、電動歯ブラシ１０を上皿秤８０の上側に配置させ、電動歯ブラシ１０を駆動させるとともに下降させて、１００ｇの荷重でブラシ部４４を上皿８１に対して押し付けたときと、１５０ｇの荷重でブラシ部４４を上皿８１に対して押し付けたときと、２００ｇの荷重でブラシ部４４を上皿８１に対して押し付けたときの、それぞれについて電動歯ブラシ１０の消費電流を測定した。その結果を表１に示す。

表１から、距離Ｌ１が大きくなるにしたがって消費電力が小さくなる傾向を示すことが分かる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。

１０電動歯ブラシ
１１本体装置
１２本体ケース
１３駆動部
１４電池
１５ガイド部材
１６出力軸
１６ａ係合溝
１７モータ
１８回転軸
２０本体側変換部
２１駆動ギヤ
２２ギヤ支軸
２３リングギヤ
２４カム軸
２５従動部材
２５ａ長穴
３０替えブラシ
３１柄体
３２柄本体
３２ａ内嵌筒部
３２ｂヘッド支持部
３３開口部
３４ヘッド部
３５カバー筒
３７支持壁部
３７ａ貫通孔
３７ｂ切欠部
４０ブラシヘッド
４１ブラシヘッド本体
４１ａ軸孔
４２植毛台
４２ａ植毛孔
４３毛束
４４ブラシ部
４５嵌合軸部
４６抜け止め片
４６ａ抜け止め部
４７第２ガイド部
４９ヘッド支軸
５０ヘッド側変換部
５１連結棒
５２揺動レバー
５２ａ連結部
５３第１変換部
５４第２変換部
５５嵌合筒部
５５ａ分割筒
５６スリット
５７係合突部
５８オフセット部
５９コイルバネ
６０レバー支軸
６１第１ガイド部
６２第１連結ピン
６３第２連結ピン
７０蓋部材
７０ａ軸受部
７０ｂ軸受部
７１係止片
７２第１係止部
７２ｂ操作面
７３第１フック
７３ａフック部
７３ｂ操作面
７４水抜き孔
７５第２係止部
７６第２フック
７７第３係止部
７８第３フック
７９あいじゃくり部
８０上皿秤
８１上皿

Claims

本体ケースに内装した駆動部と、該本体ケースから上方へ延びる替えブラシと、前記替えブラシの柄体の先端側部分の前面側に設けたブラシヘッドと、前記ブラシヘッドが往復回転運動するように、前記駆動部の動力を前記ブラシヘッドに伝達する動力伝達部とを備えた電動歯ブラシにおいて、
前記ブラシヘッドは、複数の植毛孔が設けられた植毛台と、前記植毛台から後方へ突出して、前記柄体における前記植毛台の後面側に設けた支持壁部を貫通する嵌合軸部とを有するブラシヘッド本体を備え、
前記ブラシヘッド本体の回転中心に前記ブラシヘッド本体の後面から前方へ延びる軸孔が形成され、
前記柄体に、前記軸孔に装着されて、前記ブラシヘッドを回転自在に支持するヘッド支軸が設けられ、
前記ヘッド支軸の前端部が前記植毛台の後面よりも前側に配置され、
前記嵌合軸部の後部に前記動力伝達部が連結されている、
ことを特徴とする電動歯ブラシ。
前記ヘッド支軸の前端部が前記植毛孔の奥端部よりも前側に配置され、前記植毛台の回転中心に植毛孔が形成されていない請求項１記載の電動歯ブラシ。
前記植毛台と前記支持壁部間の隙間が０．２ｍｍ〜１．０ｍｍに設定されている請求項１又は２記載の電動歯ブラシ。
前記植毛台の厚さが２ｍｍ〜４ｍｍに設定されている請求項１〜３のいずれか１項記載の電動歯ブラシ。
前記植毛台の前面から前記ヘッド支軸の前端部までの距離が０．２ｍｍ〜３．９ｍｍに設定されている請求項１〜４のいずれか１項記載の電動歯ブラシ。
前記柄体は、先端側後部に開口部を有する柄本体と、前記開口部を閉塞するように前記柄本体に取り付けられた蓋部材とを備え、前記ヘッド支軸が前記蓋部材に立設固定されている請求項１〜５のいずれか１項記載の電動歯ブラシ。
前記動力伝達部が、前記駆動部の出力軸の往復直線運動を、前記ブラシヘッドの往復回転運動に変換するヘッド側変換部を備えている請求項１〜６のいずれか１項記載の電動歯ブラシ。
前記ヘッド側変換部は、前記出力軸とともに往復直線運動可能な連結棒と、前記連結棒と前記ブラシヘッド本体間に配置されて、前記連結棒側の基部が前記柄体に回転自在に枢支された揺動レバーと、前記連結棒の往復直線運動を前記揺動レバーの往復回転運動に変換する第１変換部と、前記揺動レバーの往復回転運動を前記ブラシヘッド本体の往復回転運動に変換する第２変換部とを備えている請求項７記載の電動歯ブラシ。
両端部が前記嵌合軸部から外方側へ突出して、前方への移動が前記支持壁部で受け止められて、前記ブラシヘッド本体を抜け止めする抜け止め片が、前記嵌合軸部の後端部に直径方向に設けられ、前記嵌合軸部の後部における、前記抜け止め片よりも前記柄本体の基部側に前記ヘッド側変換部が連結されている請求項７又は８記載の電動歯ブラシ。
前記ヘッド側変換部は、基部が前記柄体に回転自在に枢支され、先端部が前記嵌合軸部の後部における、前記抜け止め片よりも前記柄本体の基部側に連結された揺動レバーを備えている請求項９記載の電動歯ブラシ。
前記嵌合軸部の後部における、前記抜け止め片よりも前記柄本体の基部側に、半径方向へ延びる溝部からなるガイド部が設けられ、前記揺動レバーの先端部に前記ガイド部に移動自在に嵌合する連結ピンが設けられている請求項１０記載の電動歯ブラシ。