KR100484822B1 - 전동칫솔 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전동칫솔은 칫솔모가 식모된 칫솔대가 공진력을 이용하여 고속으로 왕복 회전력을 발생시키는 회전 공진형 모터와 회전축을 통해 직접 연결되기 때문에 구조가 간단하여 휴대 및 사용하기 좋도록 소형화할 수 있다.

Description

전동칫솔{The electric motor toothbrush}

본 발명은 전동칫솔에 관한 것으로서, 특히 칫솔대가 회전 공진형 모터에 직접 연결되어 사용시 칫솔대가 일정 각도 내에서 왕복 회전되는 전동칫솔에 관한 것이다.

일반적으로 칫솔은 세균막인 프라그가 치아에 쌓여 충치, 치석, 잇몸 질환, 치은염을 발생시키는 것을 막기위해 치아를 세척하는 세면도구로서, 요즘은 올바른 치아 세척 및 편의 등의 목적을 도모하기 위해 칫솔모에 전동기를 장착한 전동칫솔이 개발되어 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전동칫솔의 사시도이다.

종래 기술에 따른 전동칫솔은 일측단이 개구되고 스위치(2)가 장착된 본체 하우징(4)과, 상기 본체 하우징(4)의 내부에 장착되어 상기 스위치(2)의 작동에 따라 전원 공급부(6)로부터 전원이 인가되면 구동력을 발생시키는 모터(8)와, 상기 모터(8)의 구동력을 왕복 회전력으로 변환시키는 변환장치(10)와, 상기 변환장치(10)에 연결되고 단부에 상기 본체 하우징(2)의 개구된 부위(2a)를 통해 외부로 돌출된 칫솔모(12a)가 식모된 칫솔대(12) 등으로 이루어진다.

상기 변환장치(10)는 보통 모터(8)의 구동력이 한 방향으로만 고속으로 발생되므로 기어와 크랭크 샤프트, 캠 등으로 이루어져 상기 칫솔모(12a)가 일정 각도 범위 내에서 고속으로 왕복 회전될 수 있도록 상기 모터(8)의 구동력을 변환시킨다.

이와 같은 전동칫솔은 스위치(2)가 온(ON)작동되면 모터(8)에 전원이 인가되어 구동력이 발생되고, 이 모터(8)의 구동력이 변환장치(10)에 의해 왕복 회전력으로 변환된 후 칫솔대(12)에 전달되어 상기 칫솔대(12)가 축을 중심으로 일정 각도 내에서 왕복 회전되도록 한다.

따라서, 사용자가 본체 하우징(2)을 잡고 상기 칫솔모(12a)가 치아에 직접 닿게 한 후 전동칫솔을 작동시키면, 상기 칫솔모(12a)가 치아의 표면에서 고속으로 왕복 회전되면서 치아가 깨끗하게 닦아진다.

그러나, 종래 기술에 따른 전동칫솔은 칫솔모(12a)가 변환장치(10)를 통해 모터(8)의 구동력을 전달받기 때문에 구조가 복잡하여 제조비가 상승되고, 휴대를 위해 소형으로 제작하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 칫솔모가 일정각도 왕복 운동하는 모터 자체의 구동력을 직접 전달받도록 구성되어 그 구조가 간단한 전동칫솔을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전동칫솔은본체와; 칫솔모가 식모된 칫솔대와; 상기 칫솔대를 왕복 회전시킬 수 있도록 상기 본체에 내장되고 상기 칫솔대와 회전축으로 연결되어, 전원이 온(ON)되면 상기 칫솔대를 일방향으로 일정 각도 회전시키고, 전원이 오프(OFF)되면 공진력을 발생시키는 공진수단에 의해 상기 칫솔대를 반대로 회전시키는 회전 공진형 모터를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 본 발명에 따른 전동칫솔은 전동칫솔의 사용시 손잡이가 되는 본체(20)와, 상기 본체(20)와 대향되는 단부에 칫솔모(32a)가 식모된 헤드(32)가 결합된 칫솔대(30)와, 상기 칫솔대(30)와 회전축(41)으로 연결되고 상기 본체(20)의 내부에 장착되어 공진력을 이용하여 상기 칫솔대(30)를 일정 각도 내에서 고속으로 왕복 회전시키는 회전 공진형 모터(40)와, 상기 본체(20)의 내부에 장착되어 상기 회전 공진형 모터(40)에 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)와, 상기 본체(20)의 외측면에 장착되어 상기 회전 공진형 모터(40)에 인가되는 전원을 단속하는 스위치(22)를 포함하여 구성된다.

상기에서, 본체(20)는 상하방향으로 길게 형성되어 내부에 소정의 공간이 형성되고, 상단부(20a)가 점차적으로 직경이 좁아지도록 형성되며, 상측면에 상기 칫솔대(30)가 삽입되어 상기 회전축(41)과 결합될 수 있도록 개구홀(20b)이 형성되고, 하측면에 상기 전원 공급부에 외부 전원을 충전시키는 충전기(24)의 접속단자와 접속되는 접속단자(미도시)가 장착된다.

상기 칫솔대(30)는 상기 회전축(41)에 용이하게 착탈될 수 있도록 상기 본체(20)에 삽입되는 단부에 상기 회전축(41)의 단부에서 축방향으로 돌출되게 형성된 나사볼트(41a)가 축방향으로 나선 결합될 수 있도록 나사 홈(30a)이 형성된다. 따라서, 상기 칫솔대(30)는 그 구조가 수동식 칫솔과 비슷하기 때문에 비교적 저렴하므로 상기 칫솔대(30)를 교환함으로써 마모되거나 오염된 칫솔모(32a)를 교체할 수 있고, 하나의 전동칫솔을 여러명이 같이 사용할 수 있다.

그리고, 상기 칫솔대(30)의 헤드(32)는 원통형으로 형성되고, 상기 칫솔대(30) 측 일면에 형성된 끼움홀(미도시)을 통해 상기 칫솔대(30)에 축방향으로 끼움 결합되어 상기 칫솔대(30)와 함께 축을 중심으로 왕복 회전되며, 외주면 일측에 상기 칫솔모(32a)가 식모된다.

따라서, 본 발명의 전동칫솔은 사용자가 본체(20)를 잡고 상기 칫솔모(32a)가 치아의 표면에 닿도록 한 후, 상기 스위치(22)를 온(ON) 작동시키면 상기 칫솔모(32a)가 윗니/아랫니 방향으로 왕복 회동되면서 치아가 닦아지도록 한다.

한편, 도 6a 및 도 6b 에 도시된 바와 같이 칫솔대(52)의 단부에는 축방향으로 갈수록 직경이 점차적으로 넓어지도록 형성되어 외주면이 경사진 구동기어(54)가 축설되고, 상기 구동기어(54)의 일측에는 상기 구동기어(54)와 직교되는 방향으로 종동기어(56)가 치합되며, 상기 종동기어(56)의 중앙에는 칫솔모(58a)가 원형으로 식모된 헤드(58)가 연결축(57)을 통해 결합되어 있어, 상기 칫솔모(58a)가 윗니/아랫니 방향과 직교되는 방향을 중심으로 좌우 왕복 회전되기 때문에 치아가 더욱 효과적으로 닦아진다.

여기서, 상기 헤드(58)는 상기 칫솔대(52)의 외부를 감싸도록 형성되고, 본체(50)에 착탈 가능하게 축방향으로 슬라이드 결합된다.

한편, 상기 회전 공진형 모터(40)는 모터 하우징(미도시)과, 상기 모터 하우징의 내부에 고정되고 중앙에 소정의 공간이 형성된 고정자(42)와, 상기 회전축(41)이 일체로 회전되도록 축방향으로 축설되고 상기 고정자(42)의 중앙에 회전 가능하게 위치되어 상기 고정자(42)에 전원이 인가되면 상기 고정자(42)와의 사이에 발생되는 릴럭턴스 토크에 의해 회전되는 회전자(44)와, 상기 회전축(41)의 외주면에 권선되고 양단(46a,48a)이 각각 본체의 내벽에 고정되어 상기 회전축(41)이 왕복 회전될 수 있도록 탄성력을 이용하여 상기 회전축(41)과 공진되는 공진수단(46,48)를 포함하여 구성된다.

좀 더 자세히 설명하면, 상기 고정자(42)는 띠형으로 형성된 요크(42a)와, 상기 요크(42a)의 내주면에서 상기 회전자(44)를 향해 돌출된 복수개의 티스(42b, 42c)와 상기 티스(42b,42c)에 각각 권선되고 전원과 연결된 계자코일(42d, 42e)로 이루어진다.

여기서, 상기 티스(42b,42c)는 짝을 이루어 상기 회전자(44)를 중심으로 반경방향으로 서로 대칭되게 배치되고, 원주방향으로 이웃한 티스(42b,42c)와 상기 칫솔대의 왕복 회전각도만큼 이격되게 배치되며, 상기 계자 코일(42d, 42e)은 짝을 이루는 티스(42b,42c)가 동시에 여자되고 원주방향으로 이웃한 티스(42b,42c)끼리 일정한 위상차를 갖도록 짝을 이루는 티스(42b,42c)에 권선된 계자코일(42d,42e)끼리 서로 전기적으로 연결된다.

특히, 상기 티스(42b,42c)가 원주방향으로 이웃한 티스(42b,42c)와 교대로 여자되도록 상기 계자코일(42d,42e)에 인가되는 전원이 제어되고, 상기 계자코일(42d,42e)에 인가되는 전원이 타이머(미도시)에 의해 제어됨으로써 티스(42b,42c)가 원주방향으로 이웃한 티스(42b,42c)와 일정 시간차를 두고 교대로 여자될 수 있다.

상기 회전자(44)는 상기 회전축(41)이 축설된 요크(44a)와, 상기 원주방향으로 서로 이웃한 고정자(42)의 티스(42b,42c) 사이에서 왕복 회전되도록 상기 요크(44a)의 외주면에서 상기 고정자(42)를 향해 돌출 형성된 티스(44b)로 이루어진다.

상기 공진수단(46,48)는 상기 회전축(41)에 고정될 수 있도록 상기 회전축(41)의 외주면에 스파이럴형으로 권선되고, 양단(46a,48a)이 상기 회전축(41)에 대하여 반경방향으로 대향되게 위치되어 각각 본체에 볼트 결합된 토션 스프링으로서, 상기 회전축(41)이 정방향으로 회전될 때 압축되고 상기 회전축(41)이 역방향으로 회전될 때 인장되면서 비틀림 탄성력을 갖는 제1 토션 스프링(46)과, 상기 회전축(41)이 정방향으로 회전될 때 인장되고 상기 회전축(41)이 역방향으로 회전될 때 압착되면서 비틀림 탄성력을 갖는 제2 토션 스프링(48)으로 이루어진다.

따라서, 상기 공진수단(46,48)는 토션 스프링의 비틀림 탄성력을 이용하여 상기 회전축(41)과 기계적으로 공진되면서 상기 회전축(41)이 정방향 또는 역방향으로 일정 각도이상 회전되는 것을 제한함과 아울러 상기 회전축(41)이 회전방향과 반대방향으로 회전될 수 있도록 한다.

상기와 같은 회전 공진형 모터(40)는 도 5a와 같은 상태에서 상기 스위치(22)가 온(ON) 조작되어 전원 공급부로부터 상기 고정자(42)에 전원이 인가되면 먼저, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 회전자(44)의 티스(44b)에 대하여 반시계방향에 위치되어 짝을 이루는 고정자(42)의 티스(42b)가 여자되어 상기 회전자(44)가 일정각도 정방향으로 회전된다.

이 때, 상기 제1 토션 스프링(46)과 제2 토션 스프링(48)은 상기 회전자(44)의 정방향 회전각도만큼 압축 또는 인장되면서 탄성 복원력을 갖는다.

이후, 상기 회전자(44)의 티스(44b)에 대하여 시계방향에 위치되어 짝을 이루는 고정자(42)의 티스(42c)가 여자되면, 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 회전자(44)가 상기 제1, 제2 토션 스프링(46,.48)의 탄성 복원력과 릴럭턴스 토크에 의해 역방향으로 회전된다.

따라서, 본 발명의 회전 공진형 모터(40)는 원주방향으로 서로 이웃한 고정자(42)의 티스(42b,42c)가 교대로 여자됨에 따라 상기 회전자(44)가 릴럭턴스 토크와 상기 제1, 제2 토션 스프링(46,48)의 탄성 복원력에 의해 왕복 회전되고, 상기 회전축(41)이 상기 회전자(44)와 함께 왕복 회전되면서 상기 칫솔대(30)에 왕복 회전력이 전달된다.

그리고, 상기 회전 공진형 모터(40)는 상기 타이머에 의해 원주방향으로 서로 이웃한 고정자(42)의 티스(42b,42c)의 위상차가 제어됨으로써 상기 회전자(44)의 왕복 회전각도 및 속도가 조절될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 스위치(22)가 온(ON) 조작되면, 전원 공급부의 전원이 회전 공진형 모터(40)에 인가되어 회전축(41)이 일정 각도 내에서 고속으로 왕복 회전되면,치아에 닿아 있는 칫솔모(32a)가 왕복 구동되면서 치아가 깨끗하게 닦아지도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전동칫솔은 칫솔모가 식모된 칫솔대가 공진력을 이용하여 고속으로 왕복 회전력을 발생시키는 회전 공진형 모터와 회전축을 통해 직접 연결되기 때문에 구조가 간단하여 휴대 및 사용하기 좋도록 소형화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 칫솔대가 회전축에 착탈 가능하게 나선 결합되기 때문에 사용자가 용이하게 비교적 저렴한 칫솔대를 교체하여 사용할 수 있으므로 마모되거나 오염된 칫솔모를 교체할 수 있어 위생적으로 장시간 사용할 수 있고, 여러명이 사용할 수 있어 효율적인 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전동칫솔의 요부 구성이 도시된 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 전동칫솔의 사시도,

도 3은 도 2의 'A-A'방향 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 회전 공진형 모터의 요부 구성이 도시된 사시도,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 회전 공진형 모터의 구동 단계가 도시된 도면,

도 6a은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동칫솔의 사시도,

도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칫솔대가 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

20 : 본체 22 : 스위치

24 : 충전기 30 : 칫솔대

32 : 헤드 32a : 칫솔모

40 : 회전 공진형 모터 41 : 회전축

42 : 고정자 44 : 회전자

46, 48 : 공진수단

Claims (8)

1. 본체와;

   칫솔모가 식모된 칫솔대와;

   상기 칫솔대를 왕복 회전시킬 수 있도록 상기 본체에 내장되고 상기 칫솔대와 회전축으로 연결되어, 전원이 온(ON)되면 상기 칫솔대를 일방향으로 일정 각도 회전시키고, 전원이 오프(OFF)되면 공진력을 발생시키는 공진수단에 의해 상기 칫솔대를 반대로 회전시키는 회전 공진형 모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동칫솔.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 칫솔대는 단부에 상기 회전축의 단부에 돌출 형성된 나사 볼트가 축방향으로 나선 결합될 수 있도록 나사홈이 형성되어 상기 회전축에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 전동칫솔.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 칫솔대에는 칫솔모가 식모된 헤드가 상기 칫솔대와 일체로 회동되도록 축방향으로 결합되어 상기 칫솔모가 윗니/아랫니 방향으로 왕복 회동되는 것을 특징으로 하는 전동칫솔.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 칫솔대에는 구동기어가 축설되고, 상기 칫솔모가 식모된 헤드에는 상기 구동기어와 직교되는 방향으로 치합되는 종동기어가 축설되어 상기 칫솔모가 칫솔대와 직교되는 방향을 중심으로 왕복 회동되는 것을 특징으로 하는 전동칫솔.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전 공진형 모터는 고정자와; 상기 고정자에 전원이 인가되면 일방향으로 회전되고, 상기 회전축이 일체로 회전되도록 결합된 회전자와; 상기 회전축의 외주면에 권선되고 양단이 상기 본체의 내부에 각각 고정되어 상기 전원이 차단되면 공진력을 발생시킬 수 있도록, 탄성력에 의해 상기 회전축을 타방향으로 회전시키는 공진수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동칫솔.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 고정자는 상기 회전자를 향해 복수개의 티스가 돌출 형성되고, 상기 복수개의 티스에는 각각 계자 코일이 권선되며, 상기 계자코일에는 이웃한 계자코일에 흐르는 전류와 일정한 위상차를 갖는 전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 전동칫솔.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 계자코일에는 이웃한 계자코일과 교대로 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 전동칫솔.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 공진수단은, 회전시 비틀림 변형되는 비틀림 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 전동칫솔.