KR102020865B1 - 치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔 - Google Patents

치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔 Download PDF

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KR102020865B1 KR1020180111091A KR20180111091A KR102020865B1 KR 102020865 B1 KR102020865 B1 KR 102020865B1 KR 1020180111091 A KR1020180111091 A KR 1020180111091A KR 20180111091 A KR20180111091 A KR 20180111091A KR 102020865 B1 KR102020865 B1 KR 102020865B1
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Abstract

본 발명은 받침점 위치가변형 지렛대 장치와 크랭크장치를 결합함으로써 발현되는 운동 특성을 전동 칫솔에 응용한 치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔에 관한 것으로, 동력을 발생하는 모터와, 모터의 구동력을 전달하는 동력전달수단과, 동력전달수단에 결합되어 동작하는 칫솔모와, 모터와 동력전달수단을 내장하는 몸체로 구성하는 전동칫솔에 있어서, 정역방향으로 선택적으로 구동하는 정역모터로 구성한 것과; 상기 동력전달수단은 정역모터의 회전운동을 받침점의 작용위치를 가변적으로 변화시켜 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복운동과 동시에 전, 후진 운동하도록 동작변환지렛대를 구성한 것과; 상기 일정한 궤도를 그리며 좌우 왕복운동 하는 동력전달수단에 칫솔모를 구비한 칫솔대를 결합하여 칫솔모의 동작이 치아뿌리를 감싸고 있는 잇몸 측에서 치아 끝 방향으로만 닦아내도록 치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔을 구성하되, 여기서 정역모터(기어로된 통상적인 감속수단을 일체로 구비한 DC모터임)는 동력을 전달하는 동력전달축에 크랭크핀을 구성한 크랭크를 일체로 결합한 것과; 상기 동력전달수단은 한쪽 끝이 상기 크랭크핀에 결합 되어 힘점을 구성하며, 받침점이 가변하도록 구성하여 위치가 고정된 받침핀에 결합하며, 다른 쪽 끝의 작용점에 칫솔대를 일체로 결합하여, 칫솔대가 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복과 동시에 전, 후진 운동하도록 하는 동작변환지렛대로 구성한다.

Description

치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔{Electric power toothbrush wiping only in the direction of the tooth tip}
본 발명은 치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔에 관한 것으로, 상세하게는 받침점 위치가변형 지렛대 장치와 크랭크장치를 결합함으로써 발현되는 운동 특성을 전동칫솔에 응용한 치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔에 관한 것이다.
인류문명이 발전함에 따라 개인 건강의 오복이라 할 수 있는 치아를 관리하려는 욕망이 커져서 하루에도 몇 차례 양치를 하는 시대가 되었다.
여기에 더하여 양치를 보다 효율적으로 쉽게 하도록 하기 위한 연구와 장애인이나 노약자의 양치를 위하여 전동칫솔이 개발되어 점차 상품화 되고 있는 실정이다.
지금까지의 전동칫솔은 주로 칫솔모의 회전운동이나 왕복운동을 통해 치아를 닦는 것으로, 칫솔모와 손잡이부(구동부)가 일체형으로 되어 있어 칫솔모가 마모되었을 경우 해당 제품만을 구입해야 하는 불편함은 물론, 칫솔이 치아에 밀착된 상태에서 왕복운동을 함으로써 잇몸을 손상시키는 예가 허다하였다.
이에 지금까지 선 발명되어 실시되고 있는 전동칫솔에 관한 특허문헌을 살펴보면 다음과 같다.
특허출원 제10-2017-7036103호(2016.04.25)는 치아 세척 기구의 유체 전달 시스템으로, 유체 입구, 상기 유체 입구를 통해 작업 유체를 끌어오기 위한 펌프, 상기 펌프로부터 작업 유체를 받아들이기 위한 유압 어큐뮬레이터, 유체 출구를 가지는 노즐, 및 상기 어큐뮬레이터와 상기 노즐 사이에 위치되는 밸브를 포함한다 상기 밸브는 상기 어큐뮬레이터가 작업 유체 분출물을 상기 노즐로 전달할 수 있게 하는 개방 위치, 및 상기 펌프의 작용으로 상기 어큐뮬레이터가 보충될 수 있게 하는 폐쇄 위치를 가진다. 실용신안등록출원 제20-2003-0038892호(2003.12.12)는 손잡이 내에 건전지, 모터, 타이머, 방수스위치 등을 내장시켜 사용시 칫솔 손잡이의 방수스위치를 누르면 전동칫솔이 일정시간 동안 작동되도록 하여 이를 이상적인 시간동안 양치할 수 있도록 유도하는 역할을 하는 전동치솔에 관한 것으로, 사용자가 시계를 보지 않고도 충분한 양치 효과를 얻기 위해 요구되는 양치질 시간동안 양치질할 수 있게 하여 치아 건강을 위하여 좋은 습관을 갖도록 하는 장점이 있다 실용신안등록출원 제20-2004-0001685호(2004.01.20)는 칫솔몸통부의 일 측에는 칫솔대를 조립 및 분해 가능하게 결합하고, 칫솔의 몸통부에는 상기한 칫솔대를 수납할 수 있도록 구성한 것으로, 소모된 칫솔모를 교환할 수 있고, 만일 칫솔을 휴대할 경우 칫솔몸통부에 마련된 수납공간(수납부)에 넣어 위생적으로 휴대할 수 있도록 한 수납부를 구비하고 칫솔모를 교환하여 사용할 수 있도록 한 교환 및 휴대가능한 칫솔에 관한 것으로, 몸통부의 일측의 단부에 칫솔대 수납부를 마련하고, 타측단부에는 중공부를 형성하되 그 내부에 키홈이 형성되고, 그 외경에 길이방향으로 일정길이로 절결되어 소정의 텐션력을 지니도록 하고 외경에 체결부의 외경에 나사산이 마련된 체결부를 포함하는 칫솔 손잡이와; 상기 수납부를 개폐가능하게 결합되는 뚜껑과; 일측단부에는 칫솔모가 부착되어 있고, 타측에는 상기 체결부 속으로 삽입되어 상기 키홈에 맞물리는 키홈이 형성된 연장부를 구비하는 칫솔대와; 상기 연장부가 관통되고 상기 체결부의 나사산에 체결되어 체결부를 원주방향 내측으로 가압하는 체결구로 구성되어 칫솔모의 교환 및 휴대의 편리성을 동시에 제공함으로써 소모된 칫솔모의 교환할 수 있으므로 생활쓰레기의 발생을 줄일 수 있고, 또 칫솔구입에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 야외 혹은 출장시 칫솔의 휴대가 용이한 장점을 모두 제공한다 실용신안등록출원 제20-2009-0014339호(2009.11.04)는 시중에 판매되고 있는 일반칫솔을 장착 가능하게 한 전동칫솔에 관한 것으로, 건전지수납부와 스위치와 모터조립체와 칫솔을 칫솔수납부의 회전축에 대해서 좌우로 회전시키는 칫솔수납부와 칫솔을 칫솔수납부에 고정시킬 수 있는 칫솔고정부와 고정캡 및 하우징으로 구성된 것으로, 모터와 감속기어가 일체형으로 이루어진 모터조립체와 모터의 회전력에 의해 회전축에 대해서 45도 내외(40도~50도)에서 좌우로 왕복운동을 하는 칫솔수납부와 하우징과, 상단부는 칫솔수납부에 부착되어 원통 내부에서 칫솔 손잡이 앞뒷면(이하 칫솔모가 있는 쪽을 칫솔손잡이 앞면, 반대쪽을 칫솔손잡이 뒷면으로 한다)을 탄력적으로 고정할 수 있는 탄력 조임부와 칫솔손잡이 측면을 조여주는 클릭으로 구성된 칫솔고정부와, 칫솔고정부와 나사 결합 시 클릭를 조여주어 모든 일반칫솔을 장착 가능하게 하는 고정캡으로 구성되어 있어, 기존칫솔모가 한 세트로 제작된 전동칫솔과 달리 시중에서 판매되는 모든 일반칫솔을 장착하여 사용할 수 있어, 칫솔만 교환하면 반영구적으로 사용할 수 있으며, 전동 칫솔 하나로 온 가족이 자신의 칫솔로 바꿔 사용가능하므로 비용을 절감할 수 있고, 기존 전동칫솔과 달리 칫솔모의 회전운동이 아닌 칫솔수납부에 고정되어 있는 칫솔 자체의 좌우왕복운동(45도 내외(40~50도))을 통해 일반적인 양치를 구현함으로써 양치의 효과를 더 높일 수 있도록 한 것이다. 실용신안등록출원 제20-2011-0008833호(2011.10.04)는 휴대용으로 가지고 다닐 수 있는 휴대용 음파 진동 칫솔에 관한 것으로, 일방으로 개구되는 수용공간이 형성되는 덮개부; 상기 수용공간에 삽입되는 헤드부와, 상기 헤드부에 식재되는 칫솔모 및, 상기 헤드부와 이어지며 내측에 끼움공간을 구비하는 연장부를 구비하는 몸체부; 상기 끼움공간과 끼움결합하는 끼움결합부 및, 상기 끼움결합부와 이어지며 상기 수용공간에 삽입되는 삽입부를 구비하는 중간연결부; 상기 중간연결부와 결합되는 연성커버부; 상기 연성커버부와 탈착가능하도록 결합하는 손잡이부; 상기 끼움결합부의 내측공간에 삽입되는 진동모터; 상기 삽입부의 내측공간에 삽입되고, 상기 진동모터와 전기적으로 연결되며, 상기 진동모터에 전력을 공급하는 모터구동회로; 상기 연성커버부에 삽입되며, 상기 진동모터 및 상기 모터구동회로와 전기적으로 연결되는 모터용스위치; 상기 손잡이부의 내측공간에 삽입되는 배터리; 측부가 개구된 통체형상으로 형성되며, 내측 수용부에 상기 진동모터의 몸통부가 끼움결합되는 모터안착부; 상기 모터안착부의 하부와 일체형으로 연결되며, 내측에 상기 모터구동회로가 안착될 수 있는 공간을 제공하는 회로안착부; 상기 회로안착부의 하부와 일체형으로 형성되고, 상기 중간연결부와 상기 손잡이부 사이에 맞닿는 경계부돌출판이 형성되는 패킹안착부; 및 상기 패킹안착부의 하부에서 이어져 패킹안착부와 일체형으로 형성되며, 상기 배터리를 수용하는 배터리안착부;를 포함하고, 상기 모터용스위치는 상기 연성커버부의 내측에 배치된 상태에서 접점의 단락 여부가 결정되며, 상기 몸체부는 상기 중간연결부와 탈착가능하도록 형성되고, 상기 모터구동회로는 상기 진동모터를 일정 구동시간만 구동시키는 타이머기능이 더 구비되며, 상기 덮개부는 몸통면의 일부가 관통되어 형성되는 환기홀이 형성되고, 상기 패킹안착부는 상기 경계부돌출판의 상부에 형성되는 상부패킹홈과 상기 경계부돌출판의 하부에 형성되는 하부패킹홈이 더 형성되고, 상기 상부패킹홈에 삽입되며 상기 중간연결부의 내주연과 밀착되는 상부패킹; 및, 상기 하부패킹홈에 삽입되며 상기 중간연결부의 내주연과 밀착되는 하부패킹; 을 더 포함하는 휴대용 음파 진동 칫솔을 구성하여 몸체부가 중간 연결부와 탈락가능하게 결합되어 칫솔모의 마모시에 몸체부만으로 교체하여 사용할 수 있게 되므로 칫솔 구매 비용이 낮아지며, 본 고안은 덮개부를 구비하여 칫솔모를 덮게 되므로 휴대성이 향상되며, 덮개부에 환기홀이 형성되고 덮개부에 살균램프가 구비되므로 칫솔질 이후에 남아있는 물기가 용이하게 제거되어 세균이 번식되지 않는 환경을 조성하게 되며, 내부에 구동 소켓부를 설치하여 내부 구동회로 부품들이 안착될 영역을 마련하면서 상부패킹과 하부패킹이 접속될 공간을 제공하여 중간연결부와 손잡이부간에 방수 구조를 형성함으로써 물이 접촉하여도 내부 회로 기능이 누전되지 않는 생활방수기능을 구현하게 된다.
치아 건강을 위해서 필수적인 양치질을 행할 때, 가장 바람직한 방법으로는 칫솔로 윗니는 위에서 아래로만 쓸어내리고, 아랫니는 아래에서 위로만 쓸어올리는 방법이 권장되고 있다.
그러나, 이 방법은 손목에 많은 피로감을 주기 때문에 기피하고, 대개는 방향성 없이 좌우로, 임의의 형태로, 칫솔질을 하기 때문에, 치아뿌리를 감싸고 있는 잇몸이 파이는 등, 치아의 건강을 해치는 현상이 발생하게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하고자 칫솔이 치아 끝 방향으로 닦을 때는 치아에 밀착하여 닦아내고 피드백할 때는 치아로부터 떨어져서 원위치 동작한 다음, 다시 치아 끝 방향으로 닦도록 하여 양치로 인하여 잇몸의 손상을 방지하고 효과적인 양치질을 구현하도록 함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자, 동력을 발생하는 모터와, 모터의 구동력을 전달하는 동력전달수단과, 동력전달수단에 결합되어 동작하는 칫솔모를 구비한 칫솔대와 모터와 동력전달수단을 내장하는 몸체로 구성하는 전동칫솔에 있어서,
상기 모터는 정역방향으로 선택적으로 구동하고 감속기를 일체로 구성하는 정역모터로 구성한 것과; 상기 동력전달수단은 정역모터의 회전운동을 받침점의 위치를 가변적으로 변화시켜 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복운동과 동시에 전, 후진 운동하도록 동작변환지렛대를 구성한 것과; 상기 일정한 궤도를 그리며 좌우 왕복운동 하는 동력전달수단에 칫솔모를 구비한 칫솔대를 결합하여 칫솔모의 동작이 치아뿌리를 감싸고 있는 잇몸 측에서 치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔을 구성하되, 여기서 정역모터(기어로된 통상적인 감속수단을 일체로 구비한 DC모터임)동력을 전달하는 동력전달축에 크랭크핀을 구성한 크랭크를 일체로 결합한 것과; 상기 동력전달수단은 한쪽 끝이 상기 크랭크핀에 결합 되어 힘점을 구성하며, 받침점이 가변하도록 가이드장공을 구성하여 위치가 고정된 받침핀에 결합하며, 다른 쪽 끝의 작용점에 칫솔대를 일체로 결합하여, 칫솔대가 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복과 동시에 전, 후진 운동하도록 하는 동작변환지렛대로 구성하거나, 상기 동력전달수단을 양측에 서로 마주보도록 가이드레일을 구성한 가이드판을 위치가 고정된 받침핀에 좌우회동하도록 구성하고, 상기 가이드판의 가이드레일에 양측이 결합 되어 슬라이드 동작하면서 받침점이 가변하도록 동작변환지렛대를 구성하여 동작변환지렛대의 한쪽 끝단을 크랭크핀에 결합하여 힘점을 구성하며, 다른 쪽 끝의 작용점에 칫솔대를 일체로 결합하여, 칫솔대가 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복과 동시에 전, 후진 운동하도록 구성한다.
상기한 본 발명은 전동칫솔의 칫솔모가 윗니와 아랫니 모두에 대하여 치아의 뿌리 쪽에서부터 치아의 끝 방향으로만 닦아내는 칫솔질을 구현하기 때문에, 일반적인 칫솔을 사용하여 양치질을 하는 경우에 발생 되는 잇몸 파임 현상을 일으키지 않고, 어린이에서부터 노약자에 이르기까지 모든 사용자가 편리하게 사용하여 효과적인 양치질을 구현하도록 하여 국민 건강을 향상 시키는 신규한 발명이다.
도 1은 본 발명의 전체구성을 예시한 개략도.
도 2는 본 발명의 구성을 나타낸 분해도.
도 3은 본 발명의 요부인 동력전달수단의 부품 발췌 예시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 전체구성을 예시한 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 나타낸 분해도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 요부인 동력전달수단의 부품 발췌 예시도 .
도 7은 본 발명의 모터구동을 위한 회로구성 예시도.
도 8은 본 발명의 사용시 칫솔모의 동작상태 예시도.
본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
동력을 발생하는 모터와, 모터의 구동력을 전달하는 동력전달수단과, 동력전달수단에 결합되어 동작하는 칫솔모와, 모터와 동력전달수단을 내장하는 몸체로 구성하는 전동칫솔에 있어서,
상기 모터는 정역방향으로 선택적으로 구동하고 감속기(11)를 일체로 구성하는 정역모터(10)(기어로된 통상적인 감속수단을 일체로 구비한 DC모터임)로 구성한 것과;
동력전달수단은 일단이 정역모터(10)에 구성하는 크랭크핀(16)에 결합되고 받침핀(30)과 맞 닿는 받침점(M)의 작용위치가 가변적으로 변화되어 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복과 동시에 전, 후진 운동 하도록 동작변환지렛대(20)를 구성한 것과;
상기 일정한 궤도를 그리며 좌우 왕복운동 하는 동력전달수단의 동작변환지렛대(20)에 칫솔모(50)를 구비한 칫솔대(40)를 결합하여 칫솔모(50)의 동작이 치아뿌리를 감싸고 있는 잇몸 측에서 치아 끝 방향으로만 닦아내도록 전동칫솔을 구성한다.
이때, 상기 정역모터(10)(기어로된 통상적인 감속수단을 일체로 구비한 DC모터임)의 동력을 감속기(11)에서 감속한 회전축(12)의 구동력을 전달하는 동력전달축(13)에 크랭크핀(16)을 구성한 크랭크(15)를 일체로 결합한 것과;
상기 동력전달수단은 한쪽 끝이 상기 크랭크핀(16)에 결합 되어 힘점(25)을 구성하며, 받침점(M)이 가변하도록 가이드장공(21)을 구성하여 위치가 고정된 받침핀(30)에 결합하며, 다른 쪽 끝의 작용점에 칫솔대(40)를 일체로 결합하여, 칫솔대(40)가 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복과 동시에 전, 후진 운동하도록 하는 동작변환지렛대(20)로 구성한다.
본 발명의 다른 구성으로 동작변환지렛대(20)에 가이드장공(21)을 형성하는 대신, 받침핀(30)에 좌우 회동하는 가이드판(35)를 구성하고 상기 동작변환지렛대(20)가 가이드판(35)을 감싸도록 양측에 서로 마주보도록 가이드레일(22)을 구성하여 그 일 단을 크랭크(15)의 크랭크핀(16)에 연결하여 힘점(25)을 다른 측 작용점(27)에 칫솔대(40)를 일체로 구성하여 슬라이드 동작하도록 한 다음 상기 칫솔대(40)에 칫솔모(50)를 구성한 칫솔머리를 결합하거나, 상기 받침핀(30)에 양측에 서로 마주보도록 가이드레일을 구성한 가이드판(35)을 좌,우 회동하도록 구성하고, 상기 가이드판(35)의 가이드레일에 동작변환지렛대(20)를 양측이 결합 되어 슬라이드 동작하도록 구성하여 받침점(M)이 가변하도록 하면, 크랭크(15)의 크랭크핀(16)에 일단이 결합되어 힘점(25)을 구성한 동작변환지렛대(20)는 가이드판(35)의 가이드레일을 따라 받침점(M)이 가변하면서 칫솔대(40)가 장착된 작용점(27)이 상기와 동일한 운동을 하게 되어 그 효과는 동일하게 된다,
여기서 동작변환지렛대(20)가 설치되는 헤드(61)는 사용용도에 따라 손잡이몸체(60)의 선단에 구성하거나 하우징(63)에 보호파이프(62)를 구성하고 상기 보호보호파이프(62)내부로 동력전달축(13)을 길게 구성하여 그 선단에 헤드(61)를 구성하여 동작변환지렛대(20)를 설치할 수도 있다.
이때, 동력전달축(13)은 경우에 따라 와이어로 구성할 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 실시 상태를 설명하면 다음과 같다.
일반적인 지렛대(002) 원리는 아래의 그림 1에서와 같이 작용점(b1)과 받침점(003), 그리고 힘점(a1)을 갖춘 구조를 하고 있으며, 그 동작형태는, 힘점(a1)에 수직방향의 힘을 가할 때, 받침점(003)을 중심으로 하는 작용점(b1)이 호(A1,, A2)를 그리며, 다음과 같이 한정된 경로를 양방향으로 왕복운동을 하게 된다.
힘점의 진행방향 a1-a2-a1-a3-a1 => a1-a3-a1-a2-a1
작용점의 진행방향 b1-b2-b1-b3-b1=> b1-b3-b1-b2-b1
Figure 112018092479992-pat00001
그림(1): 일반지레의 힘점과 작용점의 운동궤적도.
a1 : 기준 힘점
a2, a3 : 가상 힘점
b1 : 기준 작용점
b2, b3 : 가상 작용점
Figure 112018092479992-pat00002
: 지렛대의 기준 중선
A1 : 힘점이 그리는 호
A2 : 작용점이 그리는 호
이에 반하여 본 발명인 받침점(M)의 위치가 가변하는 동작변환지렛대(20)는, 받침핀(30)을 기준으로 가이드장공(21)이 안내되어 받침점(M)이 크랭크(15)의 크랭크핀(16)이 회전하는 회전궤적 지름만큼 가변하게 된다.
따라서, 동작변환지렛대(20)는 전후로 직선운동 뿐만이 아니라 좌우로 원호를 그리는 좌,우 왕복운동을 한다.
이에 힘점(25)이 크랭크핀(16)의 회전궤적만큼 변화하는 것에 따라 작용점(27)의 위치도 가변하게 된다.
즉, 힘점(25)이 아래의 그림(2)의 C1과 같은 원운동을 하면, 작용점(27)은 C2와 같이 타원형과 유사한 곡선궤적을 그리며, 일방향으로 연속적인 궤도운동을 하게 된다.
이와 같은 받침점(M) 위치가변형 동작변환지렛대(20)의 힘점(25)과 작용점(27)의 운동궤적을 분석한 아래의 그림(2)을 통해서 볼 때, 작용점(B1)(27)이 그리는 궤적(C2)의 진행은, 일반지레의 경우와는 전혀 다르게, 같은 경로를 왕복하지 않고, 다음과 같은 경로로 일방향 연속적으로 운동하는 특성을 보인다.
힘점(25)의 진행방향 A1 → A2 → A3 → A4 =>A1 → A4 → A3 → A2
작용점(27)의 진행방향 B1 → B2 → B3 → B4 =>B1 → B4 → B3 → B2
Figure 112019085593015-pat00036
그림(2): 받침점 위치가변형 동작변환지렛대의 힘점과 작용점의 운동궤적 분석도
M : 받침점
O : 크랭크축 중심
Figure 112018092479992-pat00004
: 크랭크암의 길이(크랭크핀의 회전반경)
Figure 112018092479992-pat00005
: 지렛대의 기준선
Figure 112018092479992-pat00006
,
Figure 112018092479992-pat00007
: 지렛대의 기준선(
Figure 112018092479992-pat00008
)의 이동가상선
A1 : 힘점(25)
A2, A3, A4 : 힘점의 이동가상점
B1 : 작용점(27)
B2, B3, B4 : 작용점의 이동가상점
D : 궤도(C2)의 좌우폭
W : 궤도(C2)의 전후폭
Figure 112018092479992-pat00009
, : 받침점과 크랭크축 중심간의 거리(
Figure 112018092479992-pat00010
)
θ : 기준선(L 2 )과 가상선(
Figure 112018092479992-pat00011
,
Figure 112018092479992-pat00012
)의 최대이각
Figure 112018092479992-pat00013
: 최대이각(θ)일 때의 기준선(L 2 )과 가상작용점(B2 또는 B4)간의 거리
이러한 궤도의 모양과 크기(전후폭 D, 좌우폭 W)는 받침점(M)과 크랭크축(O)간의 거리(
Figure 112018092479992-pat00014
) 및 크랭크암의 길이(r)가 주요 변수로 작용하여 다음과 같이 결정된다. 최대이각(θ)일 때의 기준선(L 2 )과 지렛대의 가상선(
Figure 112018092479992-pat00015
), 그리고 반경(
Figure 112018092479992-pat00016
)이 이루는 직각삼각형 OMA2에서
Figure 112018092479992-pat00017
Figure 112018092479992-pat00018
Figure 112018092479992-pat00019
Figure 112018092479992-pat00020
Sinθ=
Figure 112018092479992-pat00021
=
Figure 112018092479992-pat00022
,
Figure 112018092479992-pat00023
=
Figure 112018092479992-pat00024
=
Figure 112018092479992-pat00025
,
∴ 궤적의 좌우 최대폭 W=
Figure 112018092479992-pat00026
궤적의 전후 최대폭 D=2
Figure 112018092479992-pat00027
이 된다.
일반적인 양치질에서 발생되는 문제점을 해결하기 위한 핵심과제는 칫솔모(50)의 운동패턴을 찾는 것이다.
이에 본 발명은 받침점(M)의 위치가 가변하는 동작변환지렛대(20)와 크랭크(15)의 크랭크핀(16)에 결합되어 구성하는 힘점(25)의 가변동작 특성을 응용하기 위해서는, 크랭크(15)의 크랭크핀(16)에 결합되어 힘점(25)을 구성하는 동작변환지렛대(20)에 받침점(M)이 가변할 수 있도록 가이드장공(21)을 형성하고, 상기 가드장공(21)에 손잡이몸체(60)에 결합하거나 기타 프레임에 결합 되어 위치가 고정된 받침핀(30)을 결합한 다음, 작용점(27)에 칫솔대(40)를 일체로 장착하여 상기 칫솔대(40)의 끝단에 끼워서 착, 탈 교체 가능하도록 칫솔모(50)를 결합 한다.
이와 같이 구성한 본 발명은 정역모터(10)의 구동으로 정역모터(10)의 동력을 전달하는 동력전달축(13)에 일체로 결합된 크랭크(15)가 회전하면서 크랭크(15)의 크랭크핀(16)에 결합하여 구성한 힘점(25)이 동력전달축(13)을 중심으로 회전하면서 힘점(25)이 크랭크핀(16)의 회전반경을 따라 원호상의 궤적으로 운동을 하면, 동작변환지렛대(20)는 가이드장공(21)이 받침핀(30)에 안내되어 받침점(M)이 가변하면서 동작하게 되고, 따라서, 칫솔대(40)가 장착된 작용점(27)이 최고 크랭크핀(16)이 동작하는 회전직경 만큼 전후 간격을 구성하며 타원형의 궤적을 그리면서 좌우 동작하게 된다.
따라서, 칫솔대(40)의 끝단에 결합한 칫솔모(50) 또한 양치를 할 때는 치아에 닿아서 원호상으로 닦아내고 피드백을 할 때는 최고 크랭크핀(16)의 회전직경 만큼 치아를 닦을 때보다 치아로부터 떨어져서 복귀 동작을 하게 된다.
즉, 힘점(25)에 해당하는 크랭크핀(16)에 정역모터(10)의 동력전달축(13)의 회전력이 전달됨으로써, 작용점(27)에 상당하는 칫솔대(40)와 칫솔대(40)에 결합한 칫솔모(50)는 타원형과 유사한 곡선 궤적(그림 2의 C2)을 따라서 궤도운동을 하게 된다.
1단계로 힘점(25)이 궤도(C1)의 전면부(A2-A1-A4)를 통과할 때, 작용점(27)은 궤도(C2)의 전면부(B2-B1-B4)를 통과하게 되며, 이 과정에서 칫솔모(50)가 치아 표면을 솔질하는 작용이 이루어지게 된다.
다음으로, 힘점(25)이 궤도(C1)의 후면부(A4-A3-A2)를 통과할 때, 작용점(27)은 궤도(C2)의 후면부(B4-B3-B2)를 통과하게 되며 이 과정에서 칫솔모(50)가 치아 표면에서 후퇴하여 1단계의 시작점으로 복귀하는 작용이 이루어지게 된다.
이와 같은 궤도운동은 정역모터(10)의 구동에 따른 힘점(25)의 회전 방향을 전환함에 따라서 운동 경로가 전환하게 되는데, 회전방향을 선택하는 스위치의 조작으로 아랫니와 윗니, 그리고 치아의 바깥쪽 면과 안쪽 면을 구분하여 어느 치아든지 동일한 패턴으로 치아의 뿌리 쪽에서 끝쪽으로 향하는 칫솔질을 행할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 구성으로 동작변환지렛대(20)에 가이드장공(21)을 형성하는 대신, 받침핀(30)에 좌우 회동하는 가이드판(35)를 구성하고 상기 동작변환지렛대(20)가 가이드판(35)을 감싸도록 양측에 서로 마주보도록 가이드레일(22)을 구성하여 그 일 단을 크랭크(15)의 크랭크핀(16)에 연결되어 힘점(25)을 다른 측 작용점(27)에 칫솔대(40)를 일체로 구성하여 슬라이드 동작하도록 한 다음 상기 칫솔대(40)에 칫솔모(50)를 구성한 칫솔머리 을 결합하거나, 상기 받침핀(30)에 양측에 서로 마주보도록 가이드레일을 구성한 가이드판(35)을 좌우회동하도록 구성하고, 상기 가이드판(35)의 가이드레일에 동작변환지렛대(20)를 양측이 결합 되어 슬라이드 동작하도록 구성하여 받침점(M)이 가변하도록 하면, 크랭크(15)의 크랭크핀(16)에 일단이 결합되어 힘점(25)을 구성한 동작변환지렛대(20)는 가이드판(35)의 가이드레일을 따라 받침점(M)이 가변하면서 칫솔대(40)가 장착된 작용점(27)이 상기와 동일한 운동을 하게 되어 그 효과는 동일하게 된다,
이때 상기 동작변환지렛대(20)와 가이드판(35)의 가이드레일은 도브테일 형으로 하여도 될 것인바, 서로 이탈하지 않고 미끄럼이 원할하면 어떤 구성이라도 무방하다 할 것이다.
이와 같은 본 발명은 칫솔대(40)를 길게하여 구성하거나 동력전달축(13)을 길게 구성하거나 와이어를 이용하여 동력을 전달하도록 구성하여 칫솔대(40)를 짧게 구성하여 본 발명의 크랭크(15)와 하여 동작변환지렛대(20)가 설치되는 헤드(61)가 구성이 입속으로 들어가거나 치아(101)와 가깝게 구성할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 구성으로 동작변환지렛대(20)의 작용점(27)에 기존의 범용 칫솔을 끼워서 고정하는 소켓(도시하지 않음)을 구성하여 시중에 유통되는 범용 칫솔을 상기 소켓에 끼워서 결합하여 사용하더라도 그 표와는 동일 할 것이다.
그리고, 제어부는 정역모터(10)의 구동과 방향전환을 선택적으로 할 수 있도록 두 개의 스위치(65)를 인터록회로를 통하여 설치하고, 손잡이몸체(60)의 좌우에 1쌍을 설치하였다.
그리고, 전원부는 DC 전원용 전지와 충전부로 구성되어 있다.
10: 정역모터 11: 감속기 12: 회전축
13: 동력전달축 15: 크랭크 16: 크랭크핀
20: 동작변환지렛대 21: 가이드장공 22: 가이드레일
25: 힘점 27: 작용점
30: 받침핀 35: 가이드판 40: 칫솔대
50: 칫솔모 60: 손잡이몸체 61: 헤드
62: 보호파이프 63: 하우징 65: 스위치

Claims (3)

  1. 동력을 발생하는 모터와, 모터의 구동력을 전달하는 동력전달수단과, 동력전달수단에 결합되어 동작하는 칫솔모와, 모터와 동력전달수단을 내장하는 몸체로 구성하는 전동칫솔에 있어서,
    상기 모터는 정역방향으로 선택적으로 구동하는 정역모터(10)로 구성한 것과;
    동력전달수단은 일단이 정역모터(10)에 구성하는 크랭크핀(16)에 결합되고 받침핀(30)과 맞 닿는 받침점(M)의 작용위치가 가변적으로 변화되어 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복과 동시에 전, 후진 운동 하도록 동작변환지렛대(20)를 구성한 것과;
    상기 일정한 궤도를 그리며 좌우 왕복운동 하는 동력전달수단의 동작변환지렛대(20)에 칫솔모(50)를 구비한 칫솔대(40)를 결합하여 칫솔모(50)의 동작이 치아뿌리를 감싸고 있는 잇몸 측에서 치아 끝 방향으로만 닦아내도록 구성한 것을 특징으로 하는 치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정역모터(10)의 동력을 전달하는 동력전달축(13)에 크랭크핀(16)을 구성한 크랭크(15)를 일체로 결합한 것과;
    상기 동력전달수단은 한쪽 끝이 상기 크랭크핀(16)에 결합 되어 힘점(25)을 구성하며, 받침점(M)이 가변하도록 가이드장공(21)을 구성하여 위치가 고정된 받침핀(30)에 결합하며, 다른 쪽 끝의 작용점에 칫솔대(40)를 일체로 결합하여, 칫솔대(40)가 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복과 동시에 전, 후진운동 함으로써 칫솔모(50)가 일방향으로 닦는 운동을 하도록 하는 동작변환지렛대(20)로 구성함을 특징으로 하는 치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달수단은, 받침핀(30)에 좌우 회동하는 가이드판(35)를 구성하고 상기 동작변환지렛대(20)가 가이드판(35)을 감싸도록 양측에 서로 마주보도록 가이드레일(22)을 구성하여 그 일 단을 크랭크(15)의 크랭크핀(16)에 연결하여 힘점(25)을 구성하며, 다른 측 작용점(27)에 칫솔대(40)를 일체로 구성하여 슬라이드 동작하도록 한 다음, 상기 칫솔대(40)에 칫솔모(50)를 구성한 칫솔머리를 결합하여 칫솔대(40)가 일정한 궤도를 그리며 좌, 우로 왕복과 동시에 전, 후진운동 함으로써 칫솔모(50)가 일방향으로 닦는 운동을 하도록 구성함을 특징으로 하는 치아 끝 방향으로만 닦아내는 전동칫솔.
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