KR102399902B1 - 유체 커넥터를 갖는 구강 세척 장치 - Google Patents

Abstract

편심 구동 샤프트를 갖는 모터, 모터에 작동 가능하게 연결된 출력 샤프트 및 편심 구동 샤프트와 출력 샤프트 사이에 결합된 동력 전달 조립체를 갖는 브러싱 장치. 동력 전달 장치는 편심 구동 샤프트의 회전을 출력 샤프트의 진동 운동으로 변환시킨다. 동력 전달 장치는 출력 샤프트가 제1 방향으로 회전하는 동안 에너지를 흡수하고, 제2 방향으로 회전하는 동안 에너지를 출력 샤프트에 재인가하는 하나 이상의 보존 특징부를 포함한다.

Description

유체 커넥터를 갖는 구강 세척 장치{Oral Cleansing Device with Fluid Connector}

본 출원은 2015년 7월 8일자로 출원된 “세척용 칫솔(irrigating toothbrush)”이라는 제목의 미국의 가출원 제62 / 190,094 호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.

본 발명은 구강 건강 제품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 칫솔 및 구강 세척 브러싱(brushing) 장치에 관한 것이다.

음파 칫솔 기술의 최첨단 기술은 전자기 구동기와 센터링 리턴 스프링(centering return spring)을 이용하여 진동 운동을 직접 생성함으로써 진동 칫솔 출력 운동을 생성하는 구동 시스템을 중심으로 한다. 이러한 전자기 시스템에는 지속적인 입력 회전 또는 구동기가 관여하지 않으며 그러한 전자기 시스템은 비교적 높은 생산 비용을 갖는다.

현재에도 지속적으로 회전하는 입력 드라이버로부터 진동 출력 브러시 운동을 제공하는 많은 칫솔이 있다. 일반적으로 이러한 기계적 구동 칫솔은 전자 구동기를 사용하는 칫솔에 비해 제조비용이 적게 든다. 그러나, 이러한 회전 시스템은 모두 진동 기능을 더 낮은 속도에서 수행한다.

현재의 구강용 세척 장치는 전용의 고유한 핸들과 세척용 팁을 사용하여 펄싱 워터 제트 스트림(pulsing water jet stream)을 제공하는 독립형 유닛이다. 하나의 유닛에서 세척 기능과 함께 칫솔 기능을 제공하는 "콤보”장치로 알려진 장치가 있다. 이러한 장치는 구강세척 베이스 유닛을 기본으로 하며 핸들 및 팁을 갖고, 베이스 유닛을 확대하며, 확대된 베이스 유닛에 별도의 칫솔 핸들을 추가한다. 세척 및 칫솔 기능을 각각 제공하기 위해 두 개의 핸들이 필요하다.

본 명세서에서 인용된 모든 참고문헌 및 모든 설명 또는 논의를 포함하여 명세서의 배경기술 섹션에 포함된 정보는 단지 기술적 참고 목적을 위한 것이며 청구 범위에서 정의된 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주 되어서는 안 된다.

한 실시예에서, 편심 구동 샤프트를 갖는 모터, 모터에 작동 가능하게 연결된 출력 샤프트(output shaft), 그리고 편심 구동 샤프트와 출력 샤프트 사이에 결합된 동력 전달 조립체(power train assembly)를 포함하는 브러싱 장치가 개시된다. 동력 전달 조립체는 편심 구동 샤프트의 회전을 출력 샤프트의 진동 운동으로 변환시킨다. 일부 실시예에서, 동력 전달 조립체는 출력 샤프트가 진동하는 동안 출력 샤프트에 에너지를 흡수하고 재공급하는 하나 이상의 보존 특징부를 포함한다.

다른 실시예에서, 칫솔이 개시된다. 칫솔은 섀시 조립체 및 출력 샤프트를 포함하며, 이 출력 샤프트는 브러시 헤드에 연결되도록 구성되고 섀시 조립체의 일부분을 통해 적어도 부분적으로 연장된다. 칫솔은 또한, 동력 전달 조립체 및 유체 커넥터를 포함하고, 동력 전달 조립체는 출력 샤프트에 작동 가능하게 연결되고 출력 샤프트를 진동시키도록 구성되며, 유체 커넥터는 섀시 조립체에 작동 가능하게 연결되고 동력 전달 조립체를 통해 출력 샤프트에 유체 결합된다. 유체 커넥터는 사용자에 의해 이동될 때 또는 섀시 조립체의 움직임으로 인해 섀시 조립체에 대해 360도 회전한다.

이 요약은 하기 발명의 설명에서 더 자세히 설명되는 개념의 단순화된 형태를 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구대상의 주요 특징이나 필수적인 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구범위를 제한하려는 의도로 사용되지도 않는다. 특허 청구범위에서 정의된 바와 같은 본 발명의 특징, 세부사항, 유용성, 이점에 대한 보다 폭넓은 설명은 본 발명의 다양한 실시예에 대한 다음의 설명에서 제공되고 첨부 도면에 도시된다.

도 1a는 세척용 칫솔의 등각도이다.
도 1b는 도 1a의 세척용 칫솔의 부분 분해 등각도이다.
도 1c는 도 1a의 세척용 칫솔의 부분 분해 배면 등각도이다.
도 2a는 도 1a의 세척용 칫솔의 2A-2A 선을 따라 취한 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 하부단면의 확대도이다.
도 2c는 도 2a의 상부단면의 확대도이다.
도 3a는 세척용 칫솔 핸들의 분해도다.
도 3b는 세척용 칫솔 핸들의 측면도이다.
도 3c는 도 3b의 세척용 칫솔 핸들의 3C-3C선을 따라 취한 단면도이다.
도 4a는 도 1a의 세척용 칫솔 핸들용 섀시 조립체의 배면도다.
도 4b는 도 1a의 세척용 칫솔용 섀시 조립체의 분해도다.
도 5a는 도 1a의 세척용 칫솔용 단부 캡 조립체의 상부 분해 등각도다.
도 5b는 도 1a의 세척용 칫솔용 단부 캡 조립체의 하부 분해 등각도다.
도 5c는 도 5a의 단부 캡 조립체의 상부 등각도다.
도 5d는 도 5a의 단부 캡 조립체의 배면도다.
도 5e는 도 5a의 단부 캡 조립체의 도 5d의 5E-5E선을 따라 취한 단면도이다.
도 6a는 도 1의 세척용 칫솔을 위한 제거 가능한 유체 커넥터의 상부 등각도다.
도 6b는 도 6a의 제거 가능한 유체 커넥터의 배면도다.
도 6c는 도 6b의 6C-6C선을 따라 취한 도 6a의 유체 커넥터의 단면도이다.
도 6d는 도 6a의 유체 커넥터의 분해도다.
도 7a는 도 1a의 세척용 칫솔의 동력 전달 조립체의 상부 등각도다.
도 7b는 도 1a의 세척용 칫솔의 동력 전달 조립체의 상부 분해 등각도다.
도 8a는 도 7a의 동력 전달 조립체의 정면도이다.
도 8b는 도 7a의 동력 전달 조립체의 측면도이다.
도 8c는 도 7a의 동력 전달 조립체의 평면도이다.
도 8d는 도 8a의 8D-8D선을 따라 취한 도 7a의 동력 전달 조립체의 단면도이다.
도 9a는 도 7a의 동력 전달 조립체용 로커 암의 배면 등각도다.
도 9b는 도 9a의 로커 암의 평면도이다.
도 9c는 도 9b의 9C-9C선을 따라 취한 도 9a의 로커 암의 단면도이다.
도 10a는 전방 평면에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는 도 7a의 동력 전달 조립체의 측면이다.
도 10b는 도 10a의 10B-10B선을 따라 취한 전방 평면에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는 도 7a의 동력 전달 조립체의 단면도이다.
도 10c는 측면 평면에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는 도 7a의 동력 전달 조립체의 정면도이다.
도 10d는 도 10c의 10D-10D선을 따라 취한 측면 평면에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는 도 7a의 동력 전달 조립체의 단면도이다.
도 10e는 전방 및 측면 평면 모두에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는 도 7a의 동력 전달 조립체의 정면도이다.
도 10f는 전방 및 측면 평면 모두에서 오정렬 된 출력 샤프트 축을 도시하는 도 7a의 동력 전달 조립체의 측면도이다.
도 11a는 도 1a의 세척용 칫솔 브러시 헤드의 전방 저면 등각도다.
도 11b는 도 11a의 브러시 헤드의 상부 배면 등각도다.
도 11c는 도 11a의 브러시 헤드의 저면도이다.
도 11d는 도 11c의 11D-11D선을 따라 취한 도 11a의 브러시 헤드의 단면도이다.
도 12a는 도 11a의 브러시 헤드의 전방 하부 분해도다.
도 12b는 도 11a의 브러시 헤드의 상부 배면 분해도다.
도 13a는 도 1a의 세척용 칫솔의 단부 캡 조립체에 연결된 유체 커넥터의 측면도이다.
도 13b는 도 13a의 단부 캡 조립체에 연결된 유체 커넥터의 배면도다.
도 13c는 도 13a의 13C-13C선을 따라 취한, 도 13a의 단부 캡 조립체에 연결된 유체 커넥터의 단면도로서, 유체 커넥터 래치가 래치 위치(latched position)에 있는 것을 도시한다.
도 13d는 도 13a의 단부 캡 조립체에 연결된 유체 커넥터의 단면도로서, 도 13c와 유사하게 유체 커넥터 래치가 래치 해제된 위치(unlatched position)에 있는 것을 도시한다.
도 14a는 도 13b의 14A-14A선을 따라 취한 도 13a의 단부 캡 조립체에 연결된 유체 커넥터의 단면도이다.
도 14b는 도 13a의 14B-14B선을 따라 취한 도 13a의 단부 캡 조립체에 연결된 유체 커넥터의 단면도이다.
도 15a는 도 7b의 동력 전달 조립체의 선택 구성 요소(select component)의 정면도로서, 편심부 장착 이전의 배향을 도시한다.
도 15b는 15B-15B선을 따라 취한 도 7b의 동력 전달 조립체의 선택 구성 요소의 단면도이다.
도 15c는 도 7b의 동력 전달 조립체의 선택 구성 요소의 정면도로서, 설치 후 작동 위치로 회전하기 전의 편심부의 방향을 도시한다.
도 15d는 15D-15D선을 따라 취한 도 7b의 동력 전달 조립체의 선택 구성 요소의 단면도이다.
도 16a는 제1 위치의 동력 전달 조립체를 도시하는, 도 3b의 16-16선을 따라 취한 세척용 칫솔의 단면도이다.
도 16b는 제2 위치의 동력 전달 조립체를 도시하는, 도 16a와 유사한 세척용 칫솔의 단면도이다.
도 17은 세척용 칫솔과 베이스 유닛을 포함하는 세척 시스템의 측면 등각도다.
도 18a는 원-피스(one piece) 편심 구성 요소를 포함하는 모터 및 편심 조립체의 상부 등각도다.
도 18b는 도 18a의 모터 및 편심 조립체의 분해도다.
도 19a는 투-피스(two piece) 편심 구성 요소를 포함하는 모터 및 편심 조립체의 상부 등각도다.
도 19b는 도 19a의 모터 및 편심 조립체의 분해도다.
도 20a는 제2 예시의 세척용 칫솔의 등각도다.
도 20b는 도 20a의 세척용 칫솔의 배면도다.
도 21은 도 20a의 세척용 칫솔의 분해도다.
도 22a는 도 20a의 세척용 칫솔의 전면 섀시의 정면도이다.
도 22b는 도 22a의 전면 섀시의 배면도다.
도 23a는 도 20a의 세척용 칫솔의 후면 섀시의 정면도이다.
도 23b는 도 20a의 세척용 칫솔의 후면 섀시의 배면도다.
도 24a는 도 20a의 세척용 칫솔용 단부 캡 조립체의 등각도다.
도 24b는 도 24a의 단부 캡 조립체의 좌측면도이다.
도 25a는 도 20a의 세척용 칫솔용 유체 커넥터의 배면 등각도다.
도 25b는 도 25a의 25B-25B선을 따라 취한 도 25a의 유체 커넥터의 단면도이다.
도 26a는 도 20a의 세척용 칫솔용 동력 전달 조립체의 등각도다.
도 26b는 도 26a의 동력 전달 조립체의 분해도다.
도 27a는 도 7a의 동력 전달 조립체의 정면도이다.
도 27b는 도 7a의 동력 전달 조립체의 측면도이다.
도 27c는 도 26a의 동력 전달 조립체의 평면도이다.
도 27d는 도 27a의 27D-27D선을 따라 취해진 도 26a의 동력 전달 조립체의 단면도이다.
도 28a는 도 26a의 동력 전달 조립체용 로커 암의 배면 등각도다.
도 28b는 도 9a의 로커 암의 평면도이다.
도 28c는 도 28b의 28C-28C선을 따라 취한 도 28b의 로커 암의 단면도이다.
도 29a는 전방 평면에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는 도 26a의 동력 전달 조립체의 측면도이다.
도 29b는 전방 평면에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는, 도 29a의 29B-29B선을 따라 취한도 26a의 동력 전달 조립체의 단면도이다.
도 29c는 측면 평면에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는, 도 26a의 동력 전달 조립체의 정면도이다.
도 29d는 측면 평면에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는, 도 29c의 29D-29D선을 따라 취한도 26a의 동력 전달 조립체의 단면도이다.
도 29e는 전방 및 측면 평면 모두에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는, 도 26a의 동력 전달 조립체의 정면도이다.
도 29f는 전방 및 측면 평면 모두에서 오정렬된 출력 샤프트 축을 도시하는 도 26a의 동력 전달 조립체의 측면도이다.
도 30a는 도 26b의 동력 전달 조립체의 선택 구성 요소의 정면도로서, 편심부 장착 이전의 배향을 도시한다.
도 30b는 30B-30B선을 따라 취해진, 도 7b의 동력 전달 조립체의 선택 구성 요소의 단면도이다.
도 30c는 도 26b의 동력 전달 조립체의 선택 요소의 정면도로서, 설치 후 및 작동 위치로 회전하기 전의 편심부의 배향을 도시한다.
도 30d는 30D-30D선을 따라 취해진, 도 7b의 동력 전달 조립체의 선택 구성 요소의 단면도이다.
도 31a는 도 20a의 세척용 칫솔의 단면도로서, 제1 위치에 있는 동력 전달계를 도시한다.
도 31b는 도 20a의 세척용 칫솔의 단면도로서, 제2 위치에 있는 동력 전달계를 도시한다.

본 발명은 대체로 세척용 전자구동 칫솔에 관한 것이다. 브러싱 장치는 유체의 유로를 제공할 뿐만 아니라, 진동 칫솔을 구동하여 사용자가 자신의 입을 세척하거나 치아를 닦을 수 있게 한다. 본 시스템은 일정한 회전 운동을 진동 회전 운동으로 변환시키는 동력 전달 장치를 제공한다. 동력 전달 장치는 또한 회전 운동량을 흡수하고 반대방향으로 운동량을 되돌려주고 운동경로의 끝에서 회전 운동량을 역전시킴으로써 모터를 구동하는 데 필요한 전력을 줄이는 역할을 하는 보존 특징부를 포함함으로써 에너지를 보존하는 데 도움이 된다. 전력의 감소는 시스템의 배터리 충전 당 사이클 수를 증가시키고, 보존 부재(conservation member) 또한 동력 전달 장치의 구성요소에 가해지는 스트레스를 줄여 시스템의 작동 수명을 연장시킨다.

한 실시예에서 보존 특징부는, 압축함으로써 운동량을 흡수하고 팽창함으로써 그 운동량을 동력 전달 구성요소에 다시 전달하도록 하는 O-링(O-rings) 또는 기타 고무 요소(rubber element)와 같은 압축성 범퍼를 포함하는 스핀들을 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 보존 특징부는 동력 전달 장치에 작동 가능하게 연결되고 내부 하우징 또는 섀시에 고정되는 가요성 날개(flexible wing)이다. 이 실시예에서 가요성 날개는, 출력 샤프트가 제1 방향으로 회전함에 따라 에너지를 흡수하고 제2 방향으로 회전함에 따라 원래의 형상으로 복귀됨으로써 변형된다. 이러한 방식으로 비임 또는 리프 스프링(beams or leaf springs)으로써 기능할 수 있는 가요성 날개는 시스템의 효율을 증가시키고 브러시 헤드를 구동하는데 필요한 전력을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 날개는 운동량을 흡수하기 위해 제1 방향으로 편향되고, 운동량을 출력 샤프트에 제2 방향으로 재인가하기 위해 직선으로 또는 원래의 모양으로 돌아간다. 출력 샤프트가 진동됨에 따라, 제1 방향 및 제2 방향은 원호를 따를 수 있고, 날개는 두 개의 방향의 시작/끝 또는 전체 경로를 따라 운동량을 재인가/흡수할 것이다. 또한, 일부 실시예에서 보존 특징부는 에너지를 동시에 반대 방향으로 흡수 또는 재인가하기 위해, 출력 샤프트의 반대편에 배치될 수 있다.

일부 실시예에서, 보존 특징부는 말단에 접근함에 따라 하나 또는 두 방향으로 테이퍼링 되는 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 보존 특징부가 날개인 실시예에서, 날개는 제1 단부로부터 제2 단부까지 두께가(예를 들어, Y축을 따라) 테이퍼링되고, 또한 제1 단부로부터 제2 단부까지 폭(예를 들어, Z축을 따라)이 변할 수 있다. 두 방향으로의 변화는 날개에 응력이 집중되는 것을 줄이고 하중을 고르게 분산시키는 데 도움이 된다. 이들 실시예에서, 날개는 응력을 흡수하고 분배하는 비임으로서의 기능을 할 수 있고, 하중은 길이를 따라 고르게 가해진다.

보존 특징부가 가요성 날개를 포함하는 실시예에서, 날개의 말단부는, 섀시 구성 요소들 사이 또는 일체형 섀시에 의해 형성된 갭 내에 끼워 질 수 있다. 예를 들어, 전방 섀시 및 제2 섀시는 서로 연결되어 출력 샤프트의 반대 편에 위치한 두 개의 대향 슬롯을 형성 할 수 있다. 이 예에서, 각 날개의 말단부는 슬롯 내에 수용되어 조여진다. 그러나 슬롯은 날개가 슬롯 내에서 약간 움직일 수 있도록 구성된다. 다시 말하면, 슬롯은 날개가 (회전보다는)강제로 변형되도록 날개를 조이면서도 날개가 부서지거나 부러질 정도로 날개를 과도하게 수축시키지 않는 추가 공간을 제공할 뿐만 아니라, 제조 및 조립이 용이하도록 “슬롭(slop)”을 제공한다. 슬롯의 크기, 슬롯을 형성하는 에지(edge) 사이의 갭의 크기, 날개의 말단부는 원하는 대로 변경될 수 있고, 날개의 모양이 변함에 따라 슬롯의 크기 및 형상이 상응하게 변경될 수 있다.

시스템은 또한 브러시 헤드면 상의 가요성 노즐을 통해 세척용 카운터 탑 유닛(irrigating countertop unit)에 유체 연결된 동력 전달 장치의 구동 샤프트로부터 사용자의 입으로 유체를 전달하는 유체 경로를 포함하는, 제거 가능한 브러시 헤드를 포함할 수 있다. 각 사용자가 특정 브러시 헤드를 사용할 수 있으므로, 제거 가능한 브러시 헤드는 여러 사용자가 시스템을 사용할 수 있게 한다.

상기 시스템은 또한 칫솔을 저장기 및 펌핑 소스(pumping source)에 유체 연결되는 제거 가능한 물 연결부를 칫솔의 기부에 포함한다. 물 연결부 또는 유체 커넥터는, 저장기와 장치 사이의 호스가 움직여 호스가 엉키지 않고 세척 브러싱 장치를 사용할 수 있도록 하기 위해, 360도 회전하도록 구성될 수 있다. 제거 가능한 물 연결부는 또한 호스가 제거될 때 닫히는 밸브를 포함하여 세척용 수조유닛의 물이 새어 나가지 않도록 한다. 제거 가능한 물 연결부는 또한 칫솔이 시스템의 나머지 부분과 별도로 사용될 수 있게 한다 (예를 들면, 사용자가 이동중일 때).

일부 실시예에서 세척 브러싱 장치는 연속적으로 회전하는 입력 구동기(예를 들면, 직류 또는 교류 모터)를 사용할 수 있으며, 이것은 밸런싱된(balanced) 동력 전달 조립체를 작동시켜, 입력 구동기의 연속적인 회전을 원하는 진동 출력 운동으로 변경시키며, 이는 부착된 칫솔 헤드를 음속으로 구동시킨다.

입력 구동 운동을 위한 직류 구동 모터의 사용은, 현재의 전자기 음파 칫솔 시스템보다 세척 브러싱 시스템의 생산 비용을 낮출 수 있고, 상대적으로 저렴한 성형 플라스틱 구성품을 사용할 수 있게 한다.

본 명세서에 개시된 세척용 브러싱 시스템은, 기계적 진동 및 소음 수준이 매우 낮은 진동, 음파 칫솔 출력 운동을 제공하는 지속적으로 회전하는 입력 구동 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 여기에 개시된 예시적인 시스템은 감소된 제조비용으로 음파 칫솔 시스템을 제공한다.

칫솔의 일부 실시예는 치과용 세척 베이스 유닛(dental irrigating base unit)에 부착되도록 구성될 수 있다. 이들 실시예에서, 칫솔은 상기 베이스 유닛으로부터의 유체 튜브외의 연결을 위한 유체 입구를 포함한다. 유체 흐름 도관은 음파칫솔의 핸들을 통해, 그리고 진동 구동 운동 메커니즘(oscillation drive motion mechanism)의 일부를 통해 제공된다. 유체 흐름 도관은, 브러시 헤드 상의 칫솔모 내에 장착된, 세척기 노즐을 갖는 교체 가능한 브러시 팁을 통해 빠져나간다. 브러시 팁이 핸들의 출력 샤프트에 부착될 때, 브러시 팁의 내부 물 경로는 출력 샤프트를 통해 유체 흐름 도관의 출구와 함께 밀봉된다. 이는 칫솔모 사이에 위치한 워트 제트 노즐까지 파워 핸들을 통해 연속적이고 밀봉된 수로를 제공한다.

펄스식 워터 제트(pulsed water jet)를 생성하는 외부의 치과용 세척 베이스 시스템이 호스를 통해 입구 포트에 부착된다. 활성화 되면, 이 워터 제트 생성 시스템은, 핸들과 브러시 팁을 통과하여 칫솔 헤드의 칫솔모 패턴 내의 노즐로부터 빠져나오는, 맥동하거나 일정한 물줄기를 제공한다. 이 워터 제트는 표준 독립형 워터 플로서(water flosser)의 워터플로싱(water flossing) 효과를 제공하기 위해 잇몸 라인을 따라서 이루어질 수 있다. 베이스 유닛은, 칫솔의 장점과 함께 세척용 브러싱 장치를 제공하기 위해서, 베이스 유닛의 저장기에서 연결 호스, 음파 칫솔의 유체 통로를 통해, 브러시 헤드의 세척용 팁 밖으로 물 또는 다른 유체를 펌핑한다.

본 명세서에 개시된 파지형 장치는, 훨씬 더 콤팩트하고, 효율적이고, 덜 비싼 “조합된” 칫솔/물 세척 유닛을 제공한다. 단지 하나의 파지형 장치만 있으면, 두 번째 핸들을 수용할 필요가 없으므로 상당한 공간이 절약되고 공간 활용도가 더 효율적일 수 있다. 또한, 단일 핸들은 결합 시스템이 더욱 경제적일 수 있는 가능성을 제공한다. 또한 탈착식 물 공급원은, 파워 핸들이 여행이나 브러시 기능의 휴대성이 필요할 때 칫솔로써 구애받지 않고 기능할 수 있게 한다. 단일 핸들은 칫솔 기능과 워터 제트 기능 양쪽을 제어할 수 있다. 또한, 단일의 교체 가능한 칫솔 헤드는, 두가지 기능을 각각 제공하기 위해 별도의 전용 부착 장치 없이도 물 분사 기능을 위한 방향성 노즐과 브러시 기능 모두를 제공한다.

도면을 참조함으로, 이제 도시된 세척용 칫솔에 대해 더 상세히 논의될 것이다. 도 1a는 세척용 칫솔의 등각도를 도시한다. 도 1b는 유체 커넥터 및 브러시 헤드가 제거된 세척용 칫솔의 등각도를 도시한다. 도 1c는 유체 커넥터 및 브러시 헤드가 제거된 세척용 칫솔의 배면 등각도다. 도 1a 내지 도 2를 참조하면, 세척용 칫솔(100)은 파지용 장치의 형태일 수 있고, 브러시 조립체(104) 및 그것에 제거 가능하게 연결된 유체 커넥터(110)를 갖는 핸들(102)을 포함한다. 브러시 조립체(104)의 제거 가능성은, 사용자가 원하는대로 브러시 조립체(104)를 교체 할 수 있게 하고, 다중의 사용자가 동일한 세척용 칫솔(100)을 위생적으로 사용할 수 있게 한다. 브러시 조립체(104)는 복수의 칫솔모(106)를 포함하고, 장치(100)가 세척모드를 포함하는 실시예에서는 노즐(108)이 브러시 조립체(104)에 연결되고 칫솔모(106) 내에 내장된다.

또한, 세척 브러싱 장치(100)는 세척용 칫솔(100)의 다양한 기능 및/또는 모드를 선택적으로 활성화 및 비활성화하는 하나 이상의 제어 버튼(114)을 포함한다. 제어 버튼(114)은 핸들(102) 또는 사용자를 위한 임의의 다른 편리한 위치에 연결될 수 있다. 도 16을 참조하여 이하에서 논의되는 바와 같이, 제어 버튼(114)은 브러시 조립체(104)의 진동을 활성화하는 것과 같이 세척 브러싱 장치(100)의 브러시 기능을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 베이스 유닛과 연통함으로 수압 및 펄스 길이와 같은 세척기능도 제어할 수 있다. 제어 버튼(114)의 수 및 기능 제어는 시스템의 원하는 기능에 따라 변경될 수 있다.

핸들(102)은 기부 단부(230)와 브러시 단부(232) 사이에 연장되는 하우징(118)에 의해 형성된다. 하우징(118)은 일반적으로 사용자의 손에 인체공학적으로 들어맞는 원통형일 수 있지만, 임의의 다른 바람직한 인체 공학적 형상으로 형성될 수 있다. 원통형 형상은 브러시 단부(232)에서 하우징(118) 길이의 약 1/3만큼이 브러시 단부(232)의 방향으로 테이퍼링 된다. 페이스 플레이트(face plate)(234)는, 별도의 플레이트 또는 하우징(118)상에서 오버몰딩된 표면으로, 제어 버튼(114) 주위로 연장되는 영역에서 하우징(118) 상에 지지될 수 있다. 하우징(118)은 세척 브러싱 장치(100)의 작동 모드 또는 상태를 표시하기 위해, 예컨대 하나 이상의 발광 다이오드와 같은 하나 이상의 상태 표시기(236a 내지 236e)를 노출시킬 수 있다. 예시적인 모드는 저속, 고속 또는 워터 플로서(water flosser) 모드이다. 예시적인 상태 표시는 배터리부족, 충전 및 완전 충전된 배터리이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 세척용 칫솔(100)은 세척기능을 포함 할 수 있으며, 이들 실시예에서는 핸들(102)을 유체 공급원에 연결하기 위한 유체 커넥터(110)를 포함한다. 통상적으로, 유체 커넥터(110)는, 호스(112)를 통해 노즐(108)로 유체를 펌핑하기 위한 저장기 및/또는 펌핑 시스템과 유체 연통하는 호스(112)를 포함한다. 호스(112)에 유체 연결 될 수 있는 펌핑 시스템의 예시는 2010년 6월 25일자로 출원된 “치과용 워터 제트 펌프(Pump for Dental Water Jet)”라는 제목의 미국 특허 제 8,641,649호에 개시되어 있다. 그러나 다른 실시예에서, 호스(112)는 수도꼭지 또는 제이-파이프(J-pipe)와 같은 가압 물 공급원에 직접 연결될 수 있다. 유체 커넥터(110)는 핸들(102)로부터 제거 가능하여 장치(100)가 유체 공급원 없이 사용할 수 있게 하고(예를 들면, 브러시 전용 모드), 보다 용이한 보관 및 이동을 가능하게 한다. 또한 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 유체 커넥터(110)는 핸들(102)에 대해 회전하도록 구성되어있다.

도 1c 및 도 3을 참조하면, 핸들(102)은 핸들 하우징 조립체(103), 섀시 조립체(105), 래치 버튼(231) 및 리테이너(233)를 포함한다. 일반적으로, 리테이너(233)는 섀시 조립체(105)를 핸들 하우징 조립체(103) 내부에 유지시킨다. 래치 버튼(231)은 유체 커넥터(110)를 해체하도록 유체 커넥터 래치(156)를 작동시킨다.

도 2a 내지 도 2c 및 도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 섀시 조립체(105)는 동력 전달 조립체(130), 회로기판 조립체(134), 배터리 조립체(136), 단부 캡 조립체(132), 전면 섀시(122), 후면 섀시(124), 유체 튜브(142), 부츠 씨일(138)(boot seal) 및 각종 부속품, 체결구 및 다양한 부품을 함께 고정시키는 것을 돕는 다른 커넥터를 포함한다. 일반적으로, 배터리 조립체(136)는 섀시 조립체(105)의 내부 구성 요소를 지지하기 위한 섀시(122, 124) 및 유체 커넥터(110)로부터 노즐(108)까지의 유체 경로를 제공하는 튜브(142)와 함께 동력 전달 조립체(130)에 연결되어 있는 브러시 조립체(104)를 진동시키기 위해, 동력 전달 조립체(130)를 작동시키는 회로기판 조립체(134)에 전원을 공급한다. 동력 전달 조립체(130)는 하나 이상의 보존 특징부를 포함한다. 보존 특징부는 동력 전달 조립체에 작동 가능하게 연결되거나 동력 전달 조립체의 일부를 형성한다. 세척용 칫솔(100)의 다양한 구성 요소 각각은 이하에서 차례대로 설명될 것이다.

단부 캡 조립체(132)는 세척용 칫솔 장치(100)의 하단부를 형성하고, 장치(100)를 유체 커넥터(110)에 유체 연결하며 또한 배터리 조립체(136)의 충전 장치로서 작용한다. 도 5a 및 도 5b는 단부 캡 조립체(132)의 분해도이다. 도 5c 및 도 5d는 단부 캡 조립체(132)의 다양한 도면을 도시한다. 도 5e는 도 5d의 5E-5E선을 따라 취해진 단부 캡 조립체(132)의 단면도이다. 도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 단부 캡 조립체(132)는 상부 단부 캡(148), 하부 단부 캡(150), 충전 조립체(191), 충전 조립체 캡슐(155), 유체 커넥터 래치(156), 및 캡 밸브 조립체(190)를 포함한다.

보빈(152)(bobbin) 및 코어(154)(core)는 자계에 반응함으로 전류를 유도하여 배터리 조립체(136)를 충전하는 전자석을 형성하도록 구성된다. 예를 들어, 구리 와이어와 같은 충전 코일(153)이 유도 충전 조립체를 생성하기 위해 보빈(152) 및 코어(154) 둘레에 감겨 있을 수 있다. 다른 충전 조립체들도 사용할 수 있고, 유도 조립체는 단지 하나의 예시 일 뿐이다.

상부 단부 캡(148)은 일반적으로, 상단부에 외벽(194)에 의해 형성된 상부 공동(172)을 포함하는 원통형 부재이다. 외벽(194)은 환형 홈(176)뿐만 아니라 관통 형성된 하나 이상의 고정 개구부(180a, 180b, 180c)(securing aperture)를 포함할 수 있다. 밸브 벽(182)이, 상부 공동(172) 내에 위치 된 밸브 공동(168)을 형성하기 위해, 상부 단부 캡(148)의 바닥면(192)으로부터 상향 연장된다. 예를 들어, 밸브 공동(168)은 상부 공동(172) 내에 내재된 원통형 공동이 될 수 있다.

하나 이상의 리브(170)가, 밸브 벽(182)의 내면을 따라 형성되어 있고, 밸브 벽(182) 길이부를 따라 또는 그 일부분을 따라 연장되는 하나 이상의 종방향 리브로서 형성 될 수 있다. 외벽에 형성된 슬롯(173)을 포함하는 튜브 커넥터(174)가 상부 단부 캡(148)의 바닥면(192)으로부터 하향 연장된다. 튜브 커넥터(174)는 대체로 원통형 돌출부일 수 있고, 튜브 커넥터(174)를 통해 유체 통로를 형성할 수 있다. 튜브 커넥터(174)의 유체 통로는 밸브 공동(168)에 유체 연결된다. 예를 들어, 튜브 커넥터(174)는 밸브 공동(168)에서 바닥면(192)의 반대편에 위치될 수 있으며, 밸브 공동(168)과 튜브 커넥터(174)가 유체 연결되도록 개구가 바닥면(192)을 통해 형성될 수 있다.

하부 단부 캡(150)은 상부 단부 캡(148)과 다소 유사하고, 대체로 원통형 부재일 수 있으며 피팅 공동(184) 및 보빈 공동(186)을 형성한다. 두 개의 공동(184, 186)은 분할 벽(196)에 의해 분리되어 있다. 분할 벽(196)은 피팅 공동(184)으로부터 유체가 보빈 공동(186)(충전구성요소를 포함) 내로 진입하는 것을 방지하는 것을 돕는다. 피팅 공동(184)의 상단부는 두 측면에서 평면(238a, 238b)들에 의해 둘러 싸여 있을 수 있고, 각각의 평면(238a, 238b)은 그로부터 상향 연장되는 페그(200a, 200b)를 포함한다.

도 5c 및 도 5d를 참조하면, 하부 단부 캡(150)은 또한 그 외부 표면 상에 형성된 래치 결합 벽(latch engagement wall)(201)을 포함 할 수 있다. 래치 결합 벽(201)은 피팅 공동(184)을 형성하는 하부 단부 캡(150)의 바깥쪽의 일부 주위로 만곡되는 비교적 매끄러운 표면으로 형성될 수 있다. 래치 결합 벽(201) 아래에서, 두 개의 암 격실(202)(arm compartment)이 외벽의 일부분(198)에 의해 분리되는 외부 확장 플랜지(199a, 199b)에 의해 형성된다.

다시 도 5a를 참조하면, 래치(156)는 유체 커넥터(110)를 단부 캡 조립체(132)에 선택적으로 고정하는 데 사용된다. 예를 들어, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 하우징(118)의 외부에서 접근 가능한 래치 버튼(231)은 사용자가 래치(156)를 작동시킬 수 있게 한다. 다시 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 래치(156)는 래치 본체(240)에 연결된 두 개의 래치 암(166a, 166b)을 포함한다. 래치 암(166a, 166b)의 말단 단부는 암(166a, 166b)의 단부의 중심을 통해 형성된 개구와 경사진 결합 단부를 포함할 수 있다. 래치 암(166a, 166b)은 양 방향으로 내측 연장되는 웨지 형태(wedge shaped)의 리프 스프링(242a, 242b)이 포함하며, 첫번째 리프 스프링(242a)이 래치 본체(240)의 상단부에 가깝게 위치하고 있고 두번째 리프 스프링(242b)이 측면 몸체의 하단부에 더 가깝게 위치한다. 리프 스프링(242a, 242b)은 래치(156)에 유연성을 제공하고, 구부러지도록 구성된다. 한 구성에서, 테일 섹션(242a, 242b)은 래치 결합 벽(201)과 접하기 위해 래치 암들(166a, 166b) 사이에서 래치 본체(240)로부터 안쪽으로 만곡된다.

도 5a, 도 5b 및 도 5e를 참조하면, 단부 캡 조립체(132)용 밸브 조립체(190)는 밸브 캡(162), 포핏 스프링(160) 및 포핏(158)을 포함한다. 밸브 캡(162)은, 캡(162)의 제1 단부를 향해 상부 표면에 형성된 연결 니플(164) 및 캡(162)의 제2 단부를 향해 하부 표면에 형성된 스프링 포스트(244)를 포함하고, 니플(164) 및 스프링 포스트(244)는 서로 오프셋(offset) 되고 캡(162)의 반대쪽 면에 형성된다. 니플(164)은 중공형이고 유체 통로를 형성하는 반면, 스프링 포스트(244)는 단단한 중실형일 수 있다. 스프링(160)은 스프링 포스트(244) 주위를 감싸고 포핏(158)의 상단부와 맞물린다.

이제 유체 커넥터(110)에 대해 더 상세히 설명될 것이다. 도 6a 내지 도 6c는 유체 커넥터(110)의 다양한 도면을 도시한다. 도 6d는 유체 커넥터(110)의 분해도다. 유체 커넥터(110)는 유체 공급원(예를 들어, 저장기를 갖는 치과용 세척 베이스 유닛 등)에 유체 연결되는 호스(112)와 튜브(142)를 유체 연결한다. 도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 유체 커넥터(110)는 피팅(206)(fitting), 호스(112), 튜브 칼라(210)(tube collar), 밀봉 부재(226), 피팅 상부 캡(228), 하부 캡 조립체(208), 그리고 밸브 조립체(204)를 포함한다. 하부 캡 조립체는 하부 캡(214), 핀(216) 및 리테이너(218)를 포함한다. 밸브 조립체(204)는 스프링 베어링(220), 스프링(212), 포핏(222) 및 포핏 캡(224)을 포함한다.

핀(216)은 후술하는 바와 같이, 베이스 유닛 상의 유체 커넥터(110)를 지지하기 위해 베이스 유닛에 자기(magnetic) 인력을 제공하는데 사용된다. 핀(216)은 예를 들어 강철, 철, 니켈 등을 포함하는 자기 특성을 갖는 어떠한 유형의 재료도 될 수 있다.

피팅(206)은 내부에 형성된 공동(245) 안에 밸브 조립체(204)를 수납하고 고정하는 하우징을 형성한다. 피팅(206)은 L자형으로 되어 있을 수 있고, 이를 관통하는 유체 통로(246)를 형성한다. 피팅 하부 캡 조립체(208)는 유체 경로(245)의 하부 단부 내에 끼워 맞춰 져서 피팅(206)의 하단부를 밀봉한다. 하부 캡 조립체(208)는 피팅(206)에 유체 밀봉(fluid tight seal)되도록 음파 용접(sonically welded)되거나 다른 방식으로 접착될 수 있다. 하부 캡(214)은 핀(216)을 수용하는, 내부에 형성된 핀 공동(248)을 포함할 수 있다. 리테이너(218)는 핀 공동(248)을 유체 밀봉시키도록, 하부 캡(214)에 음파 용접되거나 그렇지 않으면 접착 될 수 있다. 피팅 상부 캡(228)은 그 외벽에 환형 홈(227)을 포함하고, 피팅(206)의 상단부에 연결된다. 또한, 상부 캡(228)은 밀봉 부재(226)(예를 들면 U-컵)가 안착되는 내부 환형 오목 부(229)를 형성할 수 있다. 튜브 칼라(210)는 피팅(206)에 호스(112)를 고정하기 위해 피팅(206)의 외부 표면 둘레에 끼워지고, 호스(112) 위에 끼워지는 U-형 클립 브래킷(211) 및 튜브 클램프(213) 를 포함할 수 있다.

이제 동력 전달 조립체(130)에 대해 더 상세히 설명 될 것이다. 도 7a 내지 도 8d는 동력 전달 조립체(130)의 다양한 도면을 도시한다. 동력 전달 조립체(130)는 출력 샤프트(116)에 동력을 공급하고 브러시 조립체(104)의 출력운동을 형성한다. 동력 전달 조립체(130)는 모터(250), 장착 플레이트(252), 편심부(260), 로커 암(262), 범퍼(264a, 264b), 출력 샤프트(116) 및 하나 이상의 슬리브 베어링(268, 270)(sleeve bearing)을 포함한다. 이 실시예에서, 로커 암(262) 및/또는 범퍼(264a, 264b)는 함께 보존 특징부를 형성할 수 있다. 그러나, 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 다른 실시예에서 로커 암(262)은 단독으로 또는 다른 요소와 조합하여 장치에 대한 보존 특징부를 형성할 수 있다. 또한, 동력 전달 조립체(130)는 하나 이상의 체결구(254a, 254b) 및 O-링 씨일(280) 및 씨일 리테이너(266)를 포함할 수 있다.

모터(250)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 어떠한 종류의 장치도 될 수 있다. 일부 실시예에서, 모터(250)는 직류모터일 수 있다. 모터(250)는 일체형의 편심부(258)를 갖는 구동 샤프트(256)를 포함한다. 즉, 단일 구동 샤프트(256)는 두개의 분리된 종축으로서, 모터(250)의 대략 중앙 영역과 정렬된 제1 축 및 제1 축으로부터 오프셋(offset)된 제2 축을 포함한다.

다른 예들에서 편심부(258)는 다른 방식으로 형성될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 도 18a 및 도 18b는 편심부가 구동 샤프트와 일체형으로 형성되어 있는 것이 아니라, 편심부가 연결되어 있는 구동샤프트(652)를 포함하는 모터(650)의 다양한 도면을 도시한다. 도 18a 및 도 18b를 참조하면, 이 예시에서 편심부(654)는 기부(656) 및 기부(656)의 상부 표면으로부터 연장되는 포스트(post)(658)를 포함한다. 편심부(654)는 구동 샤프트(652)에 연결되고, 포스트(658)는 모터(650)의 출력 샤프트를 형성하고 모터(650)의 출력 축에 대해 편심된다. 또 다른 예로서, 도 19a 및 도 19b는 투-피스(two-piece) 편심부(654)를 포함하는 모터(650)의 예를 도시한다. 이 예에서, 기부(656)는 구동 샤프트(652) 둘레에 수용되고, 포스트(658)는 기부(656)에 형성된 개구 또는 공동 내에 수용되며 모터(650)의 출력 샤프트를 형성하기 위해 기부(656)로부터 연장된다. 그러나, 모터가 절곡부 또는 편심부를 갖는 일체형 구동 샤프트를 포함하는 실시예에서, 장치를 위한 구성 요소의 수는 감소될 수 있고, 제조 비용을 감소시키고, 제품의 복잡성을 감소시키며, 신뢰성을 증가시킬 수 있다.

다시 도 7a 내지 도 8d를 참조하면, 동력 전달 조립체(130)의 편심부(260)는 구동 샤프트(256)에 연결되고 구동샤프트(256)를 수용하기 위한 구동 샤프트 개구(276)를 포함한다. 편심부(260)는 디스크형 부재일 수 있고, 구동 샤프트 개구(276)는 편심부(260)의 중심으로부터 오프셋되어 있다. 일 예시로, 구동 샤프트 개구(276)는 편심부(260)의 외측 경계 가장자리에 인접한다. 편심부(260)는 구형 외부 표면(261)을 가질 수 있다.

슬리브 베어링(268, 270)은 출력 샤프트(116)의 일부분 주위에 수용되도록 구성된다. 슬리브 베어링(268, 270)은 출력 샤프트(116)의 완충을 돕고 출력 샤프트(116)가 진동할 때 발생하는 섀시(122, 124)와의 마찰을 감소시킨다. 슬리브 베어링(268, 270)은 섀시 내의 대응하는 장착부에 수용되도록 구성되는 구형 외부 장착 표면(269, 271)을 가질 수 있다. 베어링(268, 270)은 슬리브 베어링으로 설명되었지만, 다른 실시예에서는 볼 베어링과 같은 다른 유형의 완충 요소가 사용될 수 있다.

로커 암(262)은 출력 샤프트(116)의 진동 운동을 형성하고, 동력 전달 장치 및 브러시의 에너지 보존을 돕는다. 도 9a 및 도 9b는 로커 암(262)의 다양한 도면을 도시한다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 로커 암(262)은 본체(290)의 우측 및 좌측 각각으로부터 측면으로 외향 연장되는 두개의 스핀들(spindle)(272a, 272b) 또는 암을 포함하는 본체(290)를 포함한다. 두 개의 스핀들(272a, 272b)은 서로 축 방향으로 정렬되어 있고, 말단부 상의 외부 표면 내에 압축성 요소 일 수 있는 O-링 또는 기타 고무 요소와 같은 범퍼 요소(264a, 264b)를 수용하기 위한 환형 홈(292a, 292b)을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스핀들(272a, 272b)은 가요성(flexible)일 수 있고 에너지를 보존하기 위해 하우징 또는 섀시의 측벽 또는 내부 표면과 결합 할 수 있다. 다른 실시예에서 스핀들(272a, 272b)은, 로커 암(262)에 에너지를 흡수하고 재공급하기 위해 내부 면에 대해 변형하는, 고무 O-링과 같은 부가적인 변형 가능 부재를 포함할 수 있다. 로커 암 및 스핀들의 다른 예시가 도 26a 내지 도 26d에 도시되어 있다.

로커 암(262)은 또한, 본체(290)에서 하향 연장되는 유체 커넥터(294)를 포함한다. 유체 커넥터(294)는 유체 튜브에 연결되도록 구성되어 있고, 암 또는 수 커넥터를 포함할 수 있으며 일 실시예에서는 도 9a에 도시된 바브(barb)를 포함한다. 하우징의 구성과 세척용 칫솔(100)의 크기에 따라, 유체 커넥터(294)는 본체(290)에 대해 다양한 각도로 배열될 수 있다. 예를 들어 9a에 도시된 바와 같이, 유체 커넥터(294)는 스핀들(272a, 272b)에 대해 직각으로 배열되기 보다는, 본체(290)에 대해 일정 각도로 하향 연장될 수 있다. 그러나 다른 실시예에서, 유체 커넥터(294)는 달리 배열될 수 있다.

계속해서 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 원통형 외벽(300)은 본체(290)의 상단부로부터 하향 연장된다. 외벽(300)은 본체(290)의 상단부에 형성된 샤프트 공동(288)을 형성한다. 샤프트 공동(288)는 본체(290)를 관통하여 형성된 유체 통로를 통해 유체 커넥터(294)와 유체 연통한다. 샤프트 공동(288)의 직경은 출력 샤프트(116) 및 다른 구성 요소를 유지하는 것을 돕기 위해 변경될 수 있다. 예를 들어, 로커 암(262)은 내부 면으로부터 샤프트 공동(288)으로 연장되는 로킹부(locking feature)(296)를 포함할 수 있고, 로킹부(296)로부터 외벽(300)의 상단부에 더 가깝게 배열된 내부 면으로부터 샤프트 공동(288)으로 연장되는 환형 선반(298)을 선택적으로 포함한다. 샤프트 공동(288)은 씨일(280)과 접촉하는 내부 면을 포함한다. 씨일 리테이너(266)는 씨일(280)을 샤프트 공동(288) 내에 고정하는 것을 돕고 씨일(280)의 외측 부분을 지지한다. 다른 구성에서, 씨일 리테이너(266)는 일체형(one-piece) 디자인으로 출력 샤프트(116)에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 로커 암(262)은 추가적인 밀봉 요소 없이 방수 씨일(watertight seal)을 형성하도록 출력 샤프트(116) 상에 오버 몰딩될 수 있다. 다른 기능 및 구성도 고려된다.

로커 암(262)은 또한 본체(290)의 전방 표면으로부터 연장되는 캠 팔로워(cam follower)(284)를 포함한다. 캠 팔로워(284)는 편심 공동(286)을 형성하는 중공 브래킷 구조이다. 도 7b 및 도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 편심 공동(286)은 편심부(260)의 외부면(261)을 수용하기 위한 소킷(287)을 가질 수 있다. 편심부(260)의 외부 표면이 구형인 실시예에서, 소킷(287)은 대응하여 구형으로 형성될 수 있다. 캠 팔로워(284)의 소킷(287)은, 도 10a 내지 도 10f에 도시된 바와 같이 모터 구동 샤프트(256)의 축과 출력 샤프트(116)의 축이 두 평면 중 하나에서 또는 양 평면에서 동시에 각도 오정렬되도록 편심부(260)의 축이 회전하는 것을 허용한다. 모터 구동 샤프트(256)의 축과 출력 샤프트(116)의 축 사이에서 허용되는 각도 오정렬로 인해, 섀시(122, 124)가 구부러지는 핸들(102)에 대한 충격이 있을 때 모터(250)가 출력 샤프트(116)에 대해 이동할 수 있어서 동력 전달 조립체(130)가 손상을 덜 받게 한다. 또한, 모터 구동 샤프트(256)와 출력 샤프트(116)의 평행 장착이 요구되지 않기 때문에, 덜 정밀한 모터 장착 공차가 사용될 수 있다. 또한, 모터(250)의 위치는 출력 샤프트(116)의 원하는 배향을 유지하면서 다른 구성 요소를 위한 공간을 최적화하기 위해 핸들(102) 내에서 각을 이룰 수 있다.

세척용 칫솔 장치(100)에는 다양한 팁이 사용될 수 있다. 세척용 칫솔장치와 함께 사용할 수 있는 브러시 팁의 일례는, 2014년 3월 17일자로 출원된 “기계식 음파칫솔과 워터 플로서(Mechanically-driven, Sonic toothbrush and Water Flosser)”라는 제목의 미국 특허 공보 제2014/0259474호에 개시되어 있으며, 그 내용 전체가 본 명세서에 참고로 인용된다. 또 다른 예시로, 도 11a 내지 도 12b는 팁의 한 예시를 다양한 도면에서 도시하고 있다. 도 11a 내지 도 12b를 참조하면, 브러시 조립체(104)는 브러시 헤드(320)를 갖는 팁 샤프트(308)를 포함한다. 팁 샤프트(308)는 브러시 헤드(320)에 관통하는 팁 유체 통로(322)를 형성한다. 브러시 헤드(320)는 복수의 칫솔모 다발(106)이 제 위치에 삽입되고 고정될 수 있는 복수의 오목 부(recess)들로 구성된 칫솔모 기부(324)를 형성한다. 또한, 브러시 헤드(320)는 칫솔모 다발(106)에 의해 둘러싸인 영역에서 칫솔모 기부(324)에 개방되는 노즐 개구(107)를 형성한다. 트림 링(316)이 팁 샤프트(308)의 기부(340)에 부착되어, 장치(100)의 다수 사용자가 핸들(102)의 부착물로써 그들의 개인 브러시 조립체(104)를 쉽게 식별할 수 있게 한다. 예를 들어, 트림 링(316)은 여러 사용자의 브러시를 식별하기 위해 다양한 색이 될 수 있다. 팁 샤프트(308)의 기부(340)는 유지 홈(326)(retention groove)을 갖는 오목 부를 형성할 수 있다. 착색된 트림 링(316)의 내부 벽은 브러시 조립체(104)의 기부 둘레에 착색된 트림 링(316)을 유지하기 위해 유지 홈(326) 내로 스냅 끼움될 수 있는 여러 개의 유지 멈춤쇠(retention detent)(328)를 형성할 수 있다.

탄성중합체의 제트 노즐(108)이 노즐 개구(107) 내에 위치되고, 칫솔모 다발(106)과 대략 동일한 거리만큼 칫솔모 기부(324)에 직각으로 연장된다. 노즐(108)은 유체 루멘(fluid lumen)을 형성하며, 대체로 원뿔형이고, 기부로부터 팁까지 직경이 테이퍼링 된다. 공동(330)이 브러시 헤드(320)의 후방에 형성되어 노즐 개구로의 접근을 제공하고, 노즐 개구와 팁 유체 통로(322) 사이에 유체의 유동 연결을 제공한다. 공동(330)은 공동(330)을 형성하는 측벽들 내로 스냅 끼움되는 브러시 헤드 플러그(304)로 둘러싸이며, 브러시 헤드(320)에 유체 밀봉을 제공하기 위해 초음파 용접되거나 접착된다.

원통의 오목한 밴드(334)가 노즐(108)의 측벽에 형성되고, 따라서 기부는 볼록한 밴드(336)로 보이게 된다. 오목한 밴드(334)의 외경은 대체로 노즐 개구의 직경과 일치하지만, 오목한 밴드(334)의 외경은 노즐 개구의 직경보다 크다. 노즐(108)이 브러시 헤드(320)의 후면의 공동(330)으로부터 노즐 개구에 삽입 될 때, 오목한 밴드(334)는 노즐 개구(107) 내에 안착되고, 볼록한 밴드(336)는 칫솔모 기부(324)의 뒤쪽에 닿아서, 압력 하에서 노즐(108)이 노즐 개구를 통해 밀려 나가는 것을 방지한다. 또한, 노즐 인서트(306)(예를 들어, 후면 플랜지가 있는 황동 튜브)는 노즐(108) 기부에 삽입되어 노즐(108)이 고압의 물에 의해 휘거나 붕괴되는 것을 방지할 수 있고, 치아와 접촉됨으로써 노즐 개구로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

리테이너(310)가 팁 샤프트(308)의 기부 단부(340)로부터 팁 유체 통로(322) 내로 삽입되고 영구적으로 부착될 수 있다. 도시된 예시에서, 리테이너(310)는 대체로 개방된 측벽을 갖는 절두체로서 형성될 수 있다. 상부 링(350)이, 한쪽의 정렬 리브(354) 그리고 그것에 측방향 대향하는 서포트 리브(356)에 의해 더 큰 직경의 하부 링(352)와 결합된다. 상부 링(350)은 배출 개구(358)를 형성한다.

U-컵과 같은 밀봉 요소(312)가 팁 샤프트(308)의 팁 유체통로(322) 내로 리테이너(310) 다음에 삽입되고, 단부 캡(314)에 의해 리테이너(310)에 대해 제자리에 유지될 수 있다. 이 도시된 예시에서, 단부 캡(314)은 브러시 헤드(320)를 향해 연장되어가며 감소하는 직경을 갖는 일련의 적층된 실린더로 형성되어 있다. 단부 캡(314)은 브러시 조립체(104)가 핸들(102) 상에 배치될 때 출력 샤프트(116)가 통과하는 루멘(360)을 형성한다. 리테이너 포스트(362a 내지 362d)는 단부 캡(314)의 하단부의 측벽으로부터 외측으로 연장된다. 단부 캡(314)이 팁 샤프트(308)의 루멘(338) 내로 삽입 될 때, 기부 단부(340)는 편향되고 변형되어 단부 캡(314)의 리테이너 포스트(362a 내지 362d)를 설치할 수 있게 한다. 단부 캡(314)의 정렬 슬롯(364)은 팁 샤프트(308)의 루멘(338) 내부의 정렬 리브(332) 상에 포개어져, 팁 샤프트(308)의 리테이너 개구들(361a 내지 361d)에 대해 단부 캡(314)의 리테이너 포스트들(362a 내지 362d)을 확실하게 정렬시킨다.

클립 슬롯(366a 내지 366d)이 또한 단부 캡(314)의 측벽에 형성된다. 클립 슬롯(366a 내지 366d)은 단부 캡(314)을 통해 횡방향으로 연장된다. 클립 슬롯(366a 내지 366d)은 출력 샤프트(116)를 브러시 조립체(104)에 고정시키기 위해 스프링 리테이너 클립(318)을 내부에 유지시키도록 구성된다. 스프링 리테이너 클립(318)은 서로 마주보고 클립 아치(370)에서 결합되는 한 쌍의 클립 암(368a, 368b)을 갖도록 단단한 와이어로 형성될 수 있다. 클립 암(368a, 368b)의 자유 단부는 서로 반대 방향으로 개방되는 역방향 굴곡을 각각 형성한다. 리테이너 클립(318)이 클립 슬롯(366a 내지 366d)에 설치될 때, 클립 아치(370)는 단부 캡(314) 외부로 연장되고, 클립 암(368a, 368b)의 중간 섹션은 전방 벽의 클립 슬롯(366a 내지 366d) 내에 유지되며 클립 암(368a, 368b)의 자유단부는 단부 캡(314) 외부로 노출된다.

세척 및 칫솔 장치의 조립

이제 세척용 칫솔 장치(100)의 조립에 대해 설명할 것이다. 하기의 논의는 조립의 순서를 개략적으로 설명하지만, 다른 많은 조립순서와 제조 기술 및 순서가 예상되며 이하의 설명은 단지 예시적인 것으로 의도된다는 것을 유의해야 한다.

도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 제거 가능한 유체 커넥터(110)의 조립을 위해, 하부 캡 조립체(208)는 강철 핀(216)을 하부 끼움 캡(214)의 핀 공동(248) 내로 삽입함으로써 조립된다. 그 다음, 리테이너(218)가 하부 끼움 캡(214)의 상단부에 위치되고, 슬롯(380)이 피팅 하부 캡(214)의 상단부 상의 너브(382) 주위에 끼워질 때 제 위치에 고정된다. 밸브 조립체(204)는 포핏 캡(224)을 포핏(222)의 상단부 상에 가압함으로써 조립된다. 다음으로 스프링(212)의 상단부가 포핏(222)의 하부 섹션 일부 위로 슬리브 결합된다. 그 다음, 스프링(212)의 하부가 스프링 베어링(220)의 일부 위로 슬리브 결합되어, 베어링(220)과 포핏(222) 사이에 스프링이 걸쳐지도록 한다. 스프링 베어링(220)이 리테이너(218)의 상부에 안착되고, 리테이너(218)의 기둥(384)이 스프링 베어링(220)에 의해 형성된 공동 내로 연장되어 리테이너(218)에 스프링 베어링(220)을 고정시킨다. 밸브 조립체(204) 및 하부 캡 조립체(208)가 그 후 피팅(206)의 공동(245) 내에 삽입되고, 유체 밀봉을 형성하기 위해 하부 캡(214)은 피팅(206)에 음파 용접 또는 기타 접합방법으로 고정된다. 밀봉 요소(226)는 피팅 상부 캡(228) 내에 수용되고, 유체 밀봉을 형성하기 위해 피팅 상부 캡(228)은 피팅(206)의 상단부에 음파 용접 또는 기타 접합방법으로 고정된다. 호스(112)는 피팅(206)의 측벽으로부터 연장되는 바브(386)에 수용되고, 튜브 칼라(210)는 호스(112) 위로 활주되어 튜브 클램프(213)의 위치에서 호스(112)에 대한 마찰 끼워 맞춤(friction fit)이 형성된다. U-형 클립 브래킷(211)의 암은 상술한 피팅(206)의 외부 표면 둘레의 홈 또는 오목부와 같은 피팅(206)의 외부 표면 주위에 스냅 결합된다.

이제 단부 캡 조립체(132)의 조립에 대해 설명할 것이다. 도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 도선이 보빈(152)에 다수 회 감겨 전도성 충전 코일(153)을 형성한 다음, 코어(154)의 중간 섹션이 두개의 상향 돌출 된 보빈(152) 사이에 있도록 코어(154)가 보빈(152) 위에 위치한다. 그리고 코어(154)의 외부 섹션은 보빈(152)의 두 개의 외측 가장자리의 외부에 위치하여, 보빈(152)의 외부 표면을 감싸는 전도성 충전 코일(153)이 코어(154)의 두 외부 섹션의 사이에 위치되게 한다. 그 다음, 충전 조립체(191)가 하부 단부 캡(150)의 보빈 공동(186)에 수용되고, 방수 캡슐을 형성하기 위해 접착제 또는 포팅 재료(potting material)(155)로 충전 조립체(191)를 침지(submersing) 또는 캡슐화(encapsulating)함으로써 고정된다. 기계적 체결구 또는 접착제를 사용하는 비캡슐화 방법이 또한 사용 될 수 있지만, 캡슐화하는 방법이, 핸들(102)이 충격 받거나 누수 되는 경우에 충전 조립체(191)의 구성요소에 대한 보다 더 나은 보호를 제공한다.

도 5a 내지 도 5e를 계속해서 참조하면, 래치(156)는 하부 단부 캡(150)과 연결되고, 각각의 래치 암(166a, 166b)의 개구가 평면(238a, 238b) 상의 페그(200a, 200b) 둘레에 수용되고, 그리고 래치 본체(240)와 리프 스프링(242a, 242b)은 래치 결합 벽(201)의 외부 표면과 만난다.

래치(156)가 하부 단부 캡(150)에 연결된 후, 보빈 공동(186)과 상부 단부 캡(148) 사이를 유체 밀봉하기 위해 상부 단부 캡(148)은 음파 용접 또는 기타 접합 방법에 의해 하부 단부 캡(150)에 연결된다. 특히, 튜브 커넥터(174)는 하부 단부 캡(150)의 피팅 공동(184)과 정렬되고, 래치 개구(203a, 203b)는 하부 단부 캡(150)의 페그(200a, 200b) 위에 위치된다. 이러한 방식으로, 상부 단부 캡(148)은 하부 단부 캡(150)의 상단부에 안착된다. 상부 단부 캡(148)이 하부 단부 캡(150)에 연결되기 전 또는 후에, 밸브 조립체(190)는 상부 단부 캡(148) 내로 삽입된다. 특히 포핏(158)은 상부 단부 캡(148)의 밸브 공동(168)에 위치되고, 스프링(160)은 하나 이상의 리브(170) 사이에 있는 포핏(158)의 상단부에 안착된다. 캡(162)은, 그 후 스프링(160)이 스프링 포스트(244)를 감싸도록 스프링 포스트(244)가 스프링(160)의 중심에 수용되는 상태로 스프링(160)에 연결된다. 캡(162)은 음파 용접 또는 기타 접합 방법으로 밸브 벽(182)의 상부 에지에 안착되어 유체 밀봉을 형성한다.

조립된 제거 가능한 유체 커넥터(110) 및 단부 캡 조립체(132)는 하기에 설명되는 바와 같이, 세척용 칫솔(100)을 베이스 유닛과 유체 연결하도록 서로 연결될 수 있다. 도 13a 내지 도 14d는 단부 캡 조립체(132)에 연결된 유체 커넥터(110)의 다양한 도면을 도시한다. 도 14c 및 도 14d를 참조하면, 제거 가능한 유체 커넥터(110)의 상단부, 특히 피팅 상부 캡(228) 및 피팅(206)의 상단부는 하부 단부 캡(150)의 피팅 공동(184) 내로 삽입된다. 유체 커넥터(110)가 단부 캡 조립체(132) 내로 삽입되고 가압된 유체가 단부 캡 조립체 내로 흐르기 전에, 포핏(158)은 튜브 커넥터(174)의 출구를 밀봉하여 이전의 사용으로부터 장치(100) 내에 남아있는 유체가 튜브 커넥터(174)를 통해 장치(100) 밖으로 새는 것을 방지한다.

유체 커넥터(110)가 단부 캡 조립체 내로 삽입됨에 따라, 상부 단부 캡(148)의 튜브 커넥터(174)는 피팅 상부 캡(228)의 중심에 삽입되고 포핏 캡(224)을 가압하도록 피팅(206) 내로 연장된다. 튜브 커넥터(174)의 힘은 스프링(212)을 압축하여 포핏 캡(224)과 포핏(222)을 스프링 베어링(220) 및 리테이너(218)를 향해 아래쪽으로 이동시킨다. 이 구성에서 포핏 캡(224) 및 포핏(222)은, 튜브 커넥터(174)의 외벽에 형성된 슬롯(173)을 통해 포핏 캡(224)과 포핏(222) 주위, 그리고 튜브 커넥터(174)의 내부 유동 경로로 유체가 흐르도록 피팅(206)의 상단부로부터 아래 방향으로 압축된다.

도 13c, 도13d 및 도 14d를 참조하면, 유체 커넥터(110)가 초기에 단부 캡 조립체(132) 내로 삽입될 때, 래치(156)의 래치 암(166a, 166b)은 외측으로 가압되어 페그(200a, 200b) 위로 미끄러진다. 유체 커넥터(110)를 삽입하기 위해, 사용자는 하우징 상의 래치 버튼(231)을 누를 필요가 없고, 피팅 상부 캡의 경사진 구성으로 인해 피팅 커넥터(110)는 단부 캡 조립체(132)에 바로 삽입될 수 있으며 래치(156)는 피팅(110)에 자동으로 끼워질 것이다. 특히, 사용자가 유체 커넥터(110)를 계속해서 피팅 공동(184)에 삽입하려고 할 때, 리프 스프링(242a, 242b)은 변형되어 래치 암(166a, 166b)이 이러한 방식으로 바깥쪽으로 움직이는 것을 허용한다.

유체 커넥터(110)가 제 위치에 있게 되면, 리프 스프링(242a, 242b)이 원래 구성으로 돌아가서 래치 암(166a, 166b)이 안쪽으로 이동하여 피팅 상부 캡(228)의 환형홈(227)과 결합시켜 유체 커넥터(110)를 단부 캡 조립체(132)에 고정시킨다. 환형 홈(227)이 피팅 상부 캡(228)의 전체 외측 둘레 주위로 연장되기 때문에, 래치 암(166a, 166b)은 피팅 상부 캡(228)과 결합을 유지할 수 있으면서도 유체 커넥터(110)가 회전하는 것을 허용한다. 다시 말해, 유체 커넥터(110)가 회전함에 따라 래치 암(166a, 166b)은 홈(227)을 따라 이동하여, 계속해서 유체 커넥터(110)가 단부 캡 조립체(132)에 고정되도록 하면서 유체 커넥터(110)가 회전하는 것을 허용한다. 이는 유체 커넥터(110) 및 호스(112)가 핸들(102)에 대해 회전 할 수 있게 하여 사용자가 장치(100)를 사용할 때 호스(112)가 사용자의 진로 밖으로 움직일 수 있게 하고, 호스(112)가 덜 엉키게 한다.

유사하게, 단부 캡 조립체(132)로부터 유체 커넥터(110)를 해제하기 위해, 사용자는 하우징(118)에 연결되어 있는 버튼(231)을 눌러 래치 본체(240)를 압축하여, 리프 스프링(242a, 242b)를 압축케 하고 변형시켜 래치 암(166a, 166b)이 바깥측으로 피봇하여 피팅 상부 캡(228)의 홈(227)로부터 분리되어 유체 커넥터(110)가 제거하는 것을 허용한다.

이제 동력 전달 조립체(130)에 대해 논의될 것이다. 도 7a 내지 도 9c를 참조하면, O-링 씨일(280) 및 씨일 리테이너(266)는 출력 샤프트(116)의 하단부 상의 샤프트(281) 주위에 수용된다. O-링 씨일(280) 및 씨일 리테이너(266)를 포함하는 출력 샤프트(116)의 말단부는 로커 암(262)의 샤프트 공동(288) 내로 수용된다. 도 8d를 참조하면, 일단 출력 샤프트(116)가 샤프트 공동(288) 내로 삽입되면, 출력 샤프트(116)의 종방향 길이부에 걸쳐 형성된 유체 통로(115)는 로커 암(262)의 유체 커넥터(294)에 유체 연결된다.

출력 샤프트(116)는 로커 암(262)의 로킹부(296)와 정렬되어 있는 로킹 홈, 평면 등과 같은(혹은 이와 유사한 것) 로킹부, 키(key) 또는 표면을 포함함으로써, 출력 샤프트(116)가 로커 암(262)에 대해 상대 이동하는 것을 방지하여 출력 샤프트(116)가 로커 암(262)과 함께 이동하게 한다. 슬리브 베어링(268, 270)은 출력 샤프트(116)의 길이부에 걸쳐 별개의 위치에 수용된다. 슬리브 베어링(268, 270)의 위치는 구성, 크기, 모터 속도, 하우징 구성 및 다른 디자인 구성에 따라 달라질 수 있다.

도 7a 내지 도 9c 및 도 15a 내지 도 15e를 참조하면, 편심부(260)는 편심 축(297)이 로커 암(262)의 캠 팔로워 축(299)과 직각이 되도록 위치한다. 편심부(260)는 로커 암(262)의 편심 공동(286)에 삽입되어, 편심부(260)에 가해진 설치력(installation force)이 캠 팔로워 구조체(284)를 긴 타원형으로 변형시켜 편심부(260)의 장착을 허용한다. 편심 축(297)이 캠 팔로워 축(299)과 동일 선상에 있도록 편심부(260)가 회전한다. 장착 판(252)은 체결구(254a, 254b)에 의해 모터(250)에 고정된다. 구동 샤프트(256)의 편심부(258)는 편심부(260)의 개구(276)에 삽입된다. 각각의 범퍼(264a, 264b)는 로커 암(262)의 스핀들(272a, 272b) 상의 홈(292a, 292b)에 수용된다.

도 2a 내지 도 2c 및 도 4b를 참조하면, 동력 전달 조립체(130)가 연결되면 배터리 조립체(136)와 모터(250)가 회로기판 조립체(134)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 모터(250)의 프롱(prong)(274)은 와이어 또는 접촉을 통해 회로기판 조립체(134)에 연결될 수 있고, 유사하게 배터리 조립체(136)상의 접점들은 와이어를 통해 회로기판 조립체(134)에 연결될 수 있다.

그 다음, 전면 섀시(122)와 후면 섀시(124)는 배터리 조립체(136) 및 동력 전달 조립체(130) 주위로 연결된다. 각각의 섀시(122, 124)는 배터리 조립체(136) 및 동력 전달 조립체(130)의 각 구성 요소를 위해 특별히 설계된 구획을 포함한다. 예를 들어, 전면 섀시(122) 및 후면 섀시(124)는 함께 로커 암 공동을 형성해, 로커 암(262)이 진동 할 수 있게 하지만 범퍼(264a, 264b)가 섀시(122, 124)의 표면에 맞닿아 힘을 가하는 표면을 제공한다. 다른 예로서, 전면 및 후면 섀시(122, 124) 각각은, 전면 및 후면 섀시(122, 124)에 대해 원하는 위치에 동력 전달 조립체(130)를 고정하기 위한 장착 판(252)의 일부를 수용하는 슬롯을 포함할 수 있다. 전면 섀시(122)와 후면 섀시(124)는 체결구(126a 내지 126g) 및 상응하는 너트(128a 내지 128g)를 통해 서로 연결될 수 있다.

도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5e 및 도 8b를 참조하면, 전면 섀시(122)와 후면 섀시(124)가 서로 고정된 후에, O-링 씨일(146)은 하부 단부 캡(150)의 환형 홈(176)에 설치된다. 배터리 유지 스프링(133)은 그 후 상단 캡(148)의 스프링 로케이팅 리브(spring locating rib)(197) 둘레에 끼워진다. 단부 캡 조립체(132)는 연결된 섀시(122, 124)의 하부 섹션에 끼워져서 전면 섀시(122)의 프롱(181)과 후면 섀시(124)의 프롱들(183a, 183b)이 단부 캡 조립체(132)의 고정 개구(180a 내지 180c)들에 결합되게 한다. 칼라(144a, 144b)는 튜브(142) 상에서 활주한다. 튜브(142)는 그 후 로커 암(262)의 유체 커넥터(294)에 연결된다. 구체적으로, 튜브(142)의 제1 단부는 유체 커넥터(294) 상에 압입 끼워맞춤 되고 칼라(144b)는 유체 커넥터(294) 및 튜브(142) 주위에 고정되어 튜브(142)를 로커 암(262)에 고정시킨다. 튜브(142)의 제2 단부는 단부 캡 조립체(132)의 캡(162)의 니플(164) 상에 삽입된다. 칼라(144a)는 튜브(142)를 캡(162)에 고정시키기 위해 니플(164) 및 튜브(142) 주위에 수용된다. 이러한 방식으로, 튜브(142)는 밸브 조립체(190) 및 유체 커넥터(110)를 로커 암(262) 및 출력 샤프트(116)에 유체 연결시킨다. 그 후, 부츠 링(140)은 부츠(138)의 환형 홈에 끼워진다. 부츠(138)는 출력 샤프트(116) 상을 활주하여, 연결된 섀시(122, 124)의 상단부에 끼워짐으로써 부츠 링(140)이 부츠(138)의 상단부를 출력 샤프트(116)에 클램핑하여 방수 밀봉부를 형성하게 한다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 핸들(102)은 리테이너(233)를 하부 단부 캡(150)의 2개의 암 격실(202) 내로 활주시킴으로써 조립된다. 래치 버튼(231)은 핸들 하우징 조립체(103)의 개구(119) 내로 끼워진다. 그 다음, 핸들 하우징 조립체(103)에 여유공간을 제공하도록 리테이너 너브(235a, 235b)를 내측으로 압축시키면서, 핸들 하우징 조립체(103)는 섀시 조립체(105) 위에 수용된다. 리테이너 너브(235a, 235b)가 보유 포켓(121a, 121b)으로 들어가 외측으로 튀어나오고, 출력 샤프트(116)가 핸들 하우징 조립체(103) 외부로 연장되는 유일한 구성요소가 되도록 섀시 조립체(105)는 핸들 하우징 조립체(103) 내부에 끼워진다. 리테이너(233)의 리테이너 너브(235a, 235b)는 다양한 내부 구성 요소를 핸들 하우징 조립체(103) 내의 원하는 위치에 고정하는 것을 돕고, 세척 및 브러싱 장치(100)의 작동 중에 구성 요소의 이동을 방지하는 것을 돕는다. 섀시 조립체(105)의 부츠 씨일(135) 및 O-링 씨일(146)은 핸들 하우징 조립체(103)의 내부 벽에 의해 압축되어 핸들(102)의 내부 구성 요소를 위한 상부 방수 씨일 및 하부 방수 씨일을 제공한다.

일단 장치(100)가 조립되면, 브러시 조립체(104)는 출력 샤프트(116)에 연결될 수 있다. 사용자는 브러시 조립체(104)를 출력 샤프트(116) 상에 위치시키고 출력 샤프트(116)의 정렬 플랫(351)(도 1b 참조)이 리테이너(310)의 키형(keyed) 표면과 정합할 때까지 브러시 조립체(104)를 회전시킨다. 그 다음, 사용자는 스프링 리테이너 클립(318)의 횡방향 암(368a, 368b)이 클립 오목부(353) 내에 안착할 때까지 (도 1b 참조), 브러시 조립체(104)를 출력 샤프트(116) 상에 가압한다. 출력 샤프트(116)의 직경은 클립 오목부(353)에 인접한 경사진 가장자리를 따라 증가한다. 스프링 리테이너 클립(318)의 클립 암(368a, 368b)은 이 경사진 가장자리를 따라 외측 횡방향으로 팽창하고, 이 경사진 가장자리를 지나갈 때 클립 암(368a, 368b)은 내측 횡방향으로 수축하여 클립 오목부(353)에 끼워진다. 통상적으로 클립 암(368a, 368b)이 클립 오목부(353) 내에 놓일 때, 사용자가 브러시 조립체(104)가 핸들(102)에 고정되었음을 알도록 “클릭”소리가 사용자에게 들린다. 스프링 리테이너 클립(318)을 형성하는 와이어의 치수(gauge), 재료 강도 및 탄성은 출력 샤프트(116) 상에 브러시 조립체(104)가 워터 제트 기능의 작동 압력 하에서 유지되는 것을 보장하도록, 그리고 칫솔모(106)의 예상 수명과 동등하거나 더 큰 적절한 횟수로 브러시 조립체(104)의 결합 및 분리가 일어나는 동안 신뢰성 있게 팽창하도록 특별히 선택된다.

브러시 조립체(104)를 출력 샤프트(116)으로부터 분리하기 위해, 사용자는 클립 암(368a, 368b)에 의한 힘을 극복하기 위해 충분한 힘으로 핸들(102)로부터 브러시 조립체(104)를 잡아 당겨서 암을 변형시키고 클립 오목부(353) 밖으로 활주시켜 브러시 조립체(104)가 제거되는 것을 허용한다.

세척용 브러싱 장치의 작동

세척기능을 가진 세척용 칫솔 장치(100)를 작동시키기 위해, 사용자는 우선 유체 커넥터(110)의 밸브 조립체 개방을 위하여 상기 설명한 방법으로 피팅(206)을 단부 캡 조립체(132)에 삽입함으로써 유체 커넥터(110)를 핸들(102)에 (연결되어 있지 않은 경우) 연결한다. 그 다음, 사용자는 저장기로부터 호스(112)로 유체를 펌핑하기 위해 카운터 탑(countertop) 또는 구강세척 베이스 유닛에 연결된 펌핑 조립체를 작동시킨다. 도 2a 내지 도 2b 및 도 14a 내지 도 14b를 참조하면, 유체는 호스(112)로부터 피팅(206) 내로 흐르고, 피팅 하부 캡(214 주위), 포핏(222) 및 포핏 캡(224) 주위를 지나 단부 캡 조립체(312)의 튜브 커넥터(174)로 흘러 들어간다. 유체력은 포핏 스프링(160)에 의해 가해지는 편향력(biasing force)을 극복하여 밸브 조립체(190) 내의 포핏(158)을 밀어서 유체가 튜브 커넥터(174)를 빠져 나와 밸브 공동(168)에 들어갈 수 있게 한다.

계속해서 도 2a 내지 도 2b 및 도 14a 내지 도 14b를 참조하면, 유체는 포핏(158) 둘레로 그리고 캡(162)의 니플(164) 내로 흐른다. 도 2a 내지 도 2b 및 도 4a를 참조하면, 유체는 캡(162)의 니플(164)로부터 튜브(142) 내로 흐른다. 유체는 튜브(142)를 통해 로커 암(262)의 유체 커넥터(294) 내로 흐른다. 유체 커넥터(294)로부터, 유체는 개구 샤프트 공동(288)을 통해 출력 샤프트(116)의 유체 통로(115) 내로 흐른다. 도 2a 내지 도 2b, 도 11d 및 도 12b를 참조하면, 유체는 통로(115)를 통해 흐르고 개구(358) 및 리테이너(310)의 측벽 개구를 통해 빠져 나와 팁 샤프트(308)의 유체 통로(322)로 들어간다. 유체 통로(322)로부터, 유체는 브러시 조립체(104)의 단부 내로 그리고 노즐(108) 내로 흘러 사용자의 입으로 배출된다.

도 1a 및 도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 세척하는 동안 또는 후에 브러시 기능을 활성화하기 위해 사용자는 브러시 기능을 활성화하기 위해 예를 들면 온/오프 스위치와 같은 제어 버튼(114) 중 하나를 선택한다. 특히, 온/오프 제어 버튼이 선택되면 회로 기판 조립체(134) 상의 접점이 활성화되고, 배터리 조립체(136)로부터의 전력이 모터(250)에 제공되어 구동 샤프트(256)를 회전시킨다.

도 16a 및 도 16b는 도 3b의 라인 16을 따라 취한 세척 브러싱 장치(100)의 단면도를 도시한다. 도 16a는 제1 위치에서 동력 전달 조립체(130)를 도시하고, 도 16b는 제2 위치에서 동력 전달 조립체(130)를 도시한다. 구동 샤프트(256)가 회전함에 따라, 출력 샤프트(116)의 구속 장착으로 인해 구동 샤프트(256)에 연결된 편심부(258)가 회전하고, 이는 캠 팔로워(284)의 편심 공동(286) 내부에서 편심부(260)의 축을 중심으로 편심부(260)에 진동 회전 운동을 생성한다. 이는 그에 따라 캠 팔로워(284)가 출력 샤프트(116)의 축을 중심으로 진동 회전 운동으로 움직이도록 한다. 또한, 전면 섀시(122) 및 후면 섀시(124)의 구속으로 인해, 로커 암(262)의 운동이 제한된다. 구체적으로, 캠 팔로워(284)가 편심부(260)와 함께 이동함에 따라, 로커 암(262)이 회전하여 스핀들(272a, 272b)이 전후로 이동하게 된다. 도 16a를 참조하면, 제1 스핀들(272a)이 제1 방향(D1)으로 이동함에 따라, 제2 스핀들(272b)은 반대 방향인 제2 방향(D2)으로 이동한다. 다시 말하면, 로커 암(262)은 전면 및 후면 섀시(122, 124)에 의해 형성된 공동 내에서, 구동 샤프트(256)의 편심부(258)의 연속적인 회전 운동 및 베어링(268, 270)의 출력 샤프트(116)에 대한 장착 제약에 의한 움직임의 정도로 전후방으로 요동한다.

도 16a를 참조하면, 스핀들(272a, 272b)이 각각의 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 회전운동의 끝에 도달 할 때, 범퍼(264a, 264b)는 전면 섀시(122)의 범퍼 표면(430a)과 후면 섀시(124)의 범퍼 표면(432b)과 각각 결합 및 압축되어 회전 운동량을 흡수한다. 도 16b를 참조하면, 로커 암(262)이 계속해서 이동함에 따라 스핀들(272a, 272b)은 그 회전 방향을 반전하기 시작하고 범퍼(264a, 264b)가 팽창하여 스핀들(272a, 272b)에 운동량을 되돌려 준다. 이러한 방식으로, 범퍼(264a, 264b)는 운동 경로의 끝에서 회전 운동량을 반전시킴으로써 모터(250)를 작동시키는 데 필요한 전력을 감소시키고, 모터(250)가 작동될 수 있는 배터리 충전 당 사이클 수를 증가시킨다. 또한, 범퍼(264a, 264b)는 동력 전달 장치(130)의 구성요소와 같은, 장치(100)의 구성 요소에 가해지는 응력을 감소시켜 장치(100)의 수명을 더 연장시키는 것을 돕는다. 스핀들(272a, 272b) 자체가 변형 가능한 부재(예를 들어, 가요성 재료로 만들어지는]를 형성하는 실시예에서, 에너지를 흡수하고 재공급하기 위하여 스핀들(272a, 272b)의 단부는 전면 섀시(122) 및 후면 섀시(124)의 내부 표면과 직접 결합할 수 있다. 이러한 경우, O-링 또는 다른 변형가능재료는 생략될 수 있다.

로커 암(262)이 진동함에 따라, 전면 섀시(122) 및 후면 섀시(124)에 의해 구속된 운동으로, 이에 연결된 출력 샤프트(116)는 로커 암(262)과 함께 진동한다. 베어링(268, 270)은 섀시(122, 124) 내에서 회전할 때 출력 샤프트(116)를 완충하여, 핸들(102)을 들고 있는 사용자에게 진동이 전달되는 것을 감소시킨다. 출력 샤프트(116)의 진동은, 단부 캡(314) 및 리테이너(310)에 의해 그에 연결된 브러시 조립체(104)도 진동하도록 한다. 전체 브러시 조립체(104)가 진동하고 유체가 출력 샤프트(116)를 통해 흐르기 때문에, 브러시 기구는 세척 작업과 동시에 사용될 수 있다. 그러나 브러싱 및 세척 기능이 동시에 사용될 수는 있지만, 이러한 각 기능은 서로 독립적으로 사용될 수도 있다.

브러시 조립체(104)가 진동할 때, 사용자는 칫솔모(106)를 치아, 잇몸 등 입 안 표면에 놓을 수 있다. 사용자가 세척용 칫솔(100)을 움직이면서 입 안의 다른 위치로 이동 시킬 때, 호스(112)가 엉키거나 핸들(102)로부터 부주의하게 빠지지 않도록 하기 위해 유체 커넥터(110)는 회전할 수 있다. 유체 커넥터(110)의 연결 특징으로 인해, 전술 한 바와 같이, 유체 커넥터(110)는 360도 회전할 수 있다. 또한, 단부 캡 조립체(132)가 유체 커넥터(110)가 제거될 때 튜브 커넥터(174)를 밀봉하는 밀봉 밸브를 포함하기 때문에, 세척용 칫솔(100)은 베이스 유닛에 유체 연결 없이 사용할 수 있다. (즉, 브러싱 전용 모드일 때, 동일한 장치로 다양한 사용을 가능케 하고 사용자가 시스템의 핸들(102) 부분만을 가지고 이동할 수 있게 한다.)

베이스 유닛과의 통신

전술한 바와 같이, 세척용 칫솔(100)은 저장기 및 베이스 유닛과 유체 연통할 수 있다. 도 17은 세척용 칫솔(100)과 베이스 유닛(501)을 포함하는 세척 시스템(500)의 등각도를 도시한다. 상기 베이스 유닛(501)은 구강 세척용 카운터 탑 유닛일 수 있으며, 저장기(502), 펌핑 시스템(도시되지 않음)을 수용하는 기부(504) 및 하나 이상의 기부 제어부(506)를 포함한다. 또한, 베이스 유닛(501)은 장치(100) 상의 대응 통신 모듈(510)과 통신하기 위한 통신 모듈(512)을 포함한다. 일 실시예에서, 통신 모듈들(510, 512)은 무선 신호를 송신 및 수신하는 블루투스, WiFi, 지그비(ZigBee) 등과 같은 단거리 통신 프로토콜을 사용하는 무선 통신 모듈일 수 있다. 예를 들어, 사용자는 베이스 유닛(501)의 펌핑 시스템에 의해 출력된 유압을 변경하고 그리고/또는 세척기능을 활성 또는 비활성화하기 위해 장치(100) 상의 하나 이상의 제어 버튼(114)을 활성화 할 수 있다. 이 예에서, 장치(100) 상의 통신 모듈(510)은 압력 제어 신호를 통신 모듈(512)로 송신하고, 통신 모듈은 신호를 펌핑 시스템에 제공한다. 이러한 방식으로, 사용자는 압력을 동적으로 조절하고, 시스템(500)을 선택적으로 켜고 끄고, 그리고/또는 마사지 모드 등을 활성화시키는 것과 같은 시스템(500)의 다른 특징을 제어할 수 있다.

다른 실시예에서, 세척용 브러싱 장치(100)는 유선 연결과 같은 방식으로 베이스 유닛(501)과 통신할 수 있다. 예를 들어 호스(112)는, 호스(112)에 연결되거나 내장되어 두 장치 사이를 연결하는 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 경우에 통신 와이어는 호스(112) 내의 유체로부터 차폐될 수 있다.

대체 실시예

세척용 칫솔의 다른 예들이 이제 논의될 것이다. 이하의 논의에서, 실시예 사이의 동일한 요소들은 동일한 번호를 갖는다. 또한, 임의의 특정 실시예와 관련하여 설명된 임의의 특징은 다른 임의의 실시예와 함께 사용될 수 있다.

도 20a 내지 도 21은 세척용 칫솔의 다른 실시예의 다양한 도면을 특정한 특징부는 숨겨진 채로 도시한다. 도 20a 내지 도 21을 참조하면, 이 실시예에서, 세척용 칫솔(700)은 세척용 칫솔(100)과 실질적으로 유사할 수 있지만, 개조된 동력 전달 조립체(730)와 단부 캡 조립체(732) 및 유체 커넥터를 포함할 수 있다. 또한, 동력 전달 조립체(730)의 변경으로 인해, 제1 실시예와 비교하여 전면 섀시(702) 및 후면 섀시(704)(또는 제1 섀시 및 제2 섀시)를 포함하는 섀시 조립체(705)가 변경될 수 있다. 이들 각각의 구성 요소에 대해 하기에 차례로 설명될 것이다.

도 22a 및 도 22b를 참조하면, 전면 섀시(또는 제1 섀시)(702)는 동력 전달 조립체(730)를 위한 지지대(scaffold)를 수용하고 형성하는 내부 구조를 형성하도록 구성된다. 전면 섀시(702)는 외부 표면(716) 및 내부 표면(726)을 포함하며, 내부 표면(726)은 후술하는 바와 같이 후면 섀시(704)와 정합하도록 구성된다. 전면 섀시(702)의 상단부(720)는 부츠 씨일 또는 O-링과 같은 밀봉 부재를 수용하기 위한 하나 이상의 홈을 선택적으로 포함하는 원통형 외부 표면을 형성한다. 전면 섀시(702)는 또한 내부에 형성된 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다. 이들 개구는 동력 전달 조립체(730)의 다양한 구성 요소(예를 들어, 구동 조립체, 모터 및/또는 배터리)를 수용하도록 구성된다. 또한, 개구는 중공형이어서 장치(700)의 전체 중량을 감소시킨다. 일부 실시예에서, 전면 섀시(702)는 바닥 공동으로 연장되는 두 개의 브래킷(722a, 722b)을 포함할 수 있다. 브래킷(722a, 722b)은 배터리(또는 다른 구성 요소)를 전면 섀시(702)에 고정된 내부 구성 요소에 대해 원하는 위치에 고정하는데 사용될 수 있다. 샤프트 채널(724)은 후면 표면의 전면 섀시(702)의 중심부를 통해 형성될 수 있다. 샤프트 채널(724)은 구동 샤프트 또는 출력 샤프트(116) 주위에 수용될 수 있는 베어링 또는 다른 특징부를 수용하기 위해 그 길이를 따라 폭이 변할 수 있다.

도 22b를 참조하면, 동력 전달 공동(728)은 상단부(720)를 향해 내부 면(726) 상에 형성된다. 동력 전달 공동(728)은 후면을 포함하고 내부 면(726)으로부터 오목하게 들어가 있다(즉 외부 면(716)을 향해 외측으로 연결된다). 동력 전달 공동(728)은 보존 특징부(예를 들어, 로커 암)와 같은 동력 전달 조립체(730)의 구성 요소를 수용하고 지지하도록 구성된다.

제1 결합면(734a) 및 제2 결합면(734b)이 동력 전달 공동(728)의 양쪽 측면 가장자리 상에 형성된다. 두 결합면(734a, 734b)은 내부 면(726) 아래에 오목하게 들어가 있지만, 동력 전달 공동(728)보다는 솟아 있다. 일부 실시예에서, 두 결합면(734a, 734b)은 동력 전달 공동(728)의 길이부의 일부분에 걸쳐 종방향으로 연장되는 평평한 표면으로 형성되고, 오목부의 깊이는 그 길이부에 걸쳐 변할 수 있다. 후술될 바와 같이, 결합면(734a, 734b)의 오목한 깊이는 동력 전달 조립체(730)의 날개를 수용하기 위한 슬롯의 폭을 부분적으로 형성한다. 두 개의 각진 벽(736a, 736b)은 결합면(734a, 734b)과 동력 전달 공동(728)의 측벽 사이에서 일정 각도로 연장된다.

전면 섀시(702)의 하단부는, 도 1a의 세척용 칫솔(100)에 대해 설명된 것과 유사한 방식으로, 단부 캡 조립체(732)에 연결되도록 구성된 프롱 또는 너브와 같은 하나 이상의 유지 특징부(781)를 포함할 수 있다. 유지 특징부(781)들은 전면 새시(702)의 외부 표면 주위에 이격되어 있을 수 있다.

도 22a 및 도 22b를 계속 참조하면, 전면 섀시(702)는, 세척용 칫솔(100)의 전면 섀시(122)와 후면 섀시(124)가 서로 연결된 것과 유사한 방법으로 전면 섀시(702)를 후면 섀시(704)에 고정시키기 위한 체결구를 수용하는데 사용되는 복수의 체결구 개구(718a 내지 718g)를 포함할 수 있다.

도 23a 및 도 23b를 참조하면, 후면 섀시(704)는 전면(702) 섀시와 다소 유사할 수 있으며, 전면 섀시(702)와 연결되도록 구성된다. 후면 섀시(704)는 외부 표면(742) 및 내부 표면(744)을 포함한다. 상단부(740)는 전면 새시(702)의 상단부(720)와 유사한 형상을 포함하고, 샤프트 채널(724)을 형성하도록 전면 섀시(702)와 정합되는 구성을 가진다. 전면 섀시(702)와 유사하게, 후면 섀시(704)는 전면 섀시(702)의 대응 체결구 개구(718a 내지 718g)와 정렬되도록 위치되는 복수의 체결구 개구(738a 내지 738g)를 포함하여 두 섀시(702, 704)가 체결구에 의해 서로 고정되도록 한다.

복수의 유지 특징부(783a, 783b)가 후면 섀시(704)의 하단에 형성될 수 있고, 전면 섀시(702) 상의 유지 특징부(781)와 유사하다. 이들 유지 특징부(783a, 783b)는 단부 캡 조립체(732)에 연결되고 단부 캡 조립체(732)를 섀시(704)에 고정시키도록 구성된다.

후면 섀시(704)는 그 전면 벽을 관통하여 형성된 액세스 개구(746)를 갖는 동력 전달 공동(745)을 형성할 수 있다. 동력 전달 공동(745)은 동력 전달 조립체(730)의 다양 구성 요소를 수용 및 지지하도록 구성되고, 액세스 개구(746)는 유체 튜브(142)가 동력 전달 조립체(730)에 연결되고 브러시 팁에 유체 연결되도록 한다. 일부 실시예에서, 버팀대(748)(brace)가 액세스 개구(746)의 폭을 가로질러 연장되어 동력 전달 공동(745) 내에 수용된 동력 전달 구성 요소를 지지하면서도, 유체 튜브가 후면 섀시(704)를 통해 삽입되어서 동력 전달 조립체(730)에 연결되는 것을 허용한다. 버팀대(748)의 위치 및 크기는 원하는대로 변경할 수 있다.

도 23b를 참조하면, 전면 섀시(702)와 유사하게, 후면 섀시(704)는 동력 전달 공동(745)의 종방향 가장자리 상에 위치된 두 개의 결합면 벽(735a, 735b)을 포함할 수 있다. 결합 벽(735a, 735b)은 내부 면(744)으로부터 오목하게 들어가 있고, 결합 벽(735a, 735b)의 상단부는 하단부와 비교해서 내부 면(744)에 더 가깝도록 테이퍼형으로 오목할 수 있다. 결합 벽(735a, 735b)의 오목부 깊이는, 보존 특징부(이하에서 설명 될)가 수용되어 보존 특징부의 움직임의 정도를 결정하는 슬롯을 부분적으로 형성한다. 이와 같이, 오목부의 깊이는 원하는 대로 변경될 수 있다.

각진 벽(737a, 737b)은 결합 벽(735a, 735b)의 내부 모서리를 동력 전달 공동(745)의 측벽 모서리에 연결한다. 각진 벽(737a, 737b)의 경사는 보존 특징부의 크기와 구성에 따라 변경될 수 있다.

이제 단부 캡 조립체(732)에 대해 설명될 것이다. 도 24a 및 도 24b는 단부 캡 조립체(732)의 다양한 도면을 도시한다. 단부 캡 조립체(732)는 실질적으로 단부 캡 조립체(132)와 유사할 수 있으며, 전술한 바와 유사한 방식으로 섀시(702, 704) 및 유체 커넥터에 연결된다. 도 24a 및 도 24b를 참조하면, 이 예의 단부 캡 조립체(732)는 리테이너(752)를 위한 상이한 구성을 포함한다. 리테이너(752)는 단부 캡 조립체(732)를 세척 브러시(700)의 외부 하우징(103)에 연결한다. 일 실시예에서, 리테이너(752)는 리테이너(752)의 메인 섹션으로부터 우선 직각으로 그 다음으로는 메인 섹션에 평행하게 연장되는 두개의 암(754a, 754b)을 포함하고, 암(754a, 754b)들은 하부 단부 캡(750)의 외부 표면을 둘러싼다. 이러한 방식으로, 유체 커넥터 래치(156)의 하부 모서리가 하부 단부 캡(750) 주위에 끼워지고, 리테이너(752)의 간섭 없이 단부 캡(750)에 대해 이동할 수 있게 하는 딥(dip)이 리테이너(752) 내에 형성된다.

각각의 암(754a, 754b)은 암(754a, 754b)의 말단부로부터 외측으로 연장되는 리테이너 너브(756a, 756b)를 포함한다. 리테이너 너브(756a, 756b)는 암(754a, 754b)의 외부 표면에 평행한 평면으로 전환되는 상부 경사면을 포함할 수 있다. 너브(756a, 756b)는 도 3c에 도시된 리테이너 너브(235a, 235b)와 유사하게 하우징의 내부와 결합하도록 구성된다.

도 24b를 참조하면, 리테이너(752)는 또한 너브(756a, 756b) 아래에서 암(754a, 754b)으로부터 아래로 연장되는 포스트(758a, 758b)를 포함한다. 포스트(758a, 758b)는 하부 단부 캡(750)의 선반(760)에 형성되는 수용 브래킷(receiving bracket)에 연결된다. 포스트(758a, 758b)는 암(754a, 754b)이 하부 단부 캡에 대해 회전할 수 있게 하고, 리테이너(752)가 하우징(103)과 결합 및 해제 될 때 암(754a, 754b)을 위한 회전 축을 형성한다. 리테이너(233)와 같은 예시에서는, 포스트는 리테이너보다는 하부 단부 캡(150) 상에 형성될 수 있지만, 기능은 유사하다.

리테이너(752)에 대한 변경으로, 하부 단부 캡(750)은 하부 단부 캡(150)과 다소 상이하다. 특히, 리테이너(752)의 포스트(758a, 758b)를 수용하기 위한 브래킷을 형성하기 위한 절결부를 형성하는 선반(760)이 하부 단부 캡(750)의 양 측에 형성된다. 따라서, 리테이너(752)는 하부 단부 캡(150)에서와 같이 암 격실(202)에 수용되기보다, 리테이너(752)는 선반(760)의 상부 표면 상에 위치되고 포스트는 선반(760)에 의해 형성된 절결부 내로 삽입된다.

일부 실시예에서, 짧은 높이를 갖는 개조된 유체 커넥터(766)가 세척용 칫솔에 연결될 수 있다. 도 25a 및 도 25b는 세척 브러시에 연결되는 유체 커넥터(766)의 다른 예를 다양한 도면으로 도시한다. 도 25a 및 도 25b를 참조하면, 유체 커넥터(766)는 유체 커넥터(110)와 실질적으로 유사할 수 있지만, 유체 커넥터(766)의 높이를 감소시킬 수 있는 대안적인 밸브 조립체를 포함한다. 감소된 높이는 세척용 칫솔(700)이 베이스 유닛에 보다 쉽게 연결될 수 있게 하며, 수직으로 위치될 수 있게 한다. 유체 커넥터(766)는, 유체 커넥터(110)의 피팅(206)과 유사하지만 더 짧은 전체 높이를 갖는 피팅(768)을 포함할 수 있다. 피팅(768)은 튜브 커넥터(770)를 포함한다.

도 25b를 참조하면, 유체 커넥터(766)의 밸브 조립체는 유체 커넥터(110)의 밸브 조립체와 비슷하지만, 개조된 포핏(776), 핀(774) 및 하부 캡(772)을 포함한다. 포핏(776)은 헤드 부분 및 헤드 부분의 외측 경계로부터 하향 연장되는 슬리브(778)를 포함한다. 슬리브(778)는 원통형일 수 있고, 밸브 조립체용 스프링(212)을 수용하는 공동을 형성한다. 스프링(212)은 포핏(776)의 헤드 부분의 중앙으로부터 하향 연장되는 포스트(775) 상에 자리한다. 포핏(776)은 유체 커넥터(110)의 포핏(222)과 유사하게 작동하지만 스프링(212)을 적어도 부분적으로 감싸는 슬리브(778)를 포함한다. 이 외피는 포핏이 사용 중에 꼬이거나 묶이지 않도록 포핏(776)에 추가적인 강도를 제공한다.

계속해서 도 25b를 참조하면, 유체 커넥터(766)는 또한, 유체 커넥터(110)의 핀(216)과 비교하여 감소된 높이를 갖는, 자기요소일 수 있는 핀(774)을 포함할 수 있다. 특히, 이 예에서, 핀(774)은 핀(216)의 긴 원통형 형상에 비해 원형 디스크의 형상을 가질 수 있다. 핀(774)의 넓어진 폭은, 유체 커넥터(766)를 베이스 유닛에 연결하기 위한 자력을 길쭉한 핀(216)과 유사한 자력으로 제공하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 핀(774)의 자력은 증가 또는 감소된 자력을 발휘하도록 구성 될 수 있다.

이제 세척용 칫솔(700)을 위한 동력 전달 조립체(730)에 대해 상세히 설명될 것이다. 도 26a 내지 도 27d는 동력 전달 조립체(730)를 도시한다. 동력 전달 조립체(730)는 실질적으로 동력 전달 조립체(130)와 유사할 수 있다. 그러나 동력 전달 조립체(730)는 일체형으로 형성된 보존 구성 또는 특징부를 포함할 수 있고, 감소된 폭의 모터 브래킷을 포함할 수 있다. 특히, 동력 전달 조립체(730)용 로커 암(780)은 로커 암의 본체와 일체로 형성된 날개(782a, 782b) 또는 스핀들을 포함할 수 있다. 날개는 형태가 변형되고 다시 원래의 형상으로 돌아오도록 구성되어 있으며, 따라서 변형 가능한 요소(예를 들어, O-링) 또는 로커 암(262)은 생략될 수 있다. 로커 암(780)에 대해서는 이하에서 상세히 논의될 것이다.

모터 브래킷(783)에 관하여, 본 실시예에서, 브래킷은 세척용 칫솔(700)을 위한 더 얇은 하우징(103)을 허용하도록 축소된 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 모터 브래킷(783)은 모터(250)의 폭보다 작은 폭을 갖는, 대체로 직사각형의 본체를 형성한다. 또한, 브래킷(783)의 양 단부로부터 연장되는 탭(tab)을 형성하도록 브래킷(783)은 양 단부에서 테이퍼링된다. 탭은 모터 브래킷(252)과 유사한 방식으로 모터 및 브래킷(783)을 전면 섀시(702) 및 후면 섀시(704)의 내부에 고정하지만, 다른 실시예와 비교하여 하우징이 감소된 폭을 갖도록 한다.

도 28a 내지 도 28c를 참조하여, 로커 암(780)에 대해 상세히 설명할 것이다. 로커 암(780)은 로커 암(262)과 실질적으로 유사하고, 충분히 유연하여 변형하는 스핀들 또는 날개를 포함함으로, 별도의 변형 가능한 부재[O-링(264a, 264b)]가 제거된다. 로커 암(780)은 두 개의 날개(782a, 782b)를 포함하는 본체(790), 또는 본체(790)의 우측 및 좌측 각각으로부터 측방향 외측으로 연장되는 암을 포함한다. 두 개의 날개(782a, 782b)는 서로 축 방향으로 정렬되고, 도 28a 및 도 28b에 도시된 바와 같이 본체(790)의 외측으로 연장됨에 따라 양 방향으로 폭과 두께가 테이퍼링 된다. 이러한 방식으로, 각각의 날개(782a, 782b)의 말단부는 날개(782a, 782b)의 연결된 단부와 비교하여 폭과 두께가 좁다. 이러한 이중 테이퍼링은 날개(782a, 782b)에 응력을 균등하게 분배하여 날개(782a, 782b)에 응력이 집중되는 것을 감소시킨다. 다른 실시예에서는, 단지 하나의 축을 따라 [예를 들어 폭(Y축) 또는 두께(Z축)] 테이퍼링 될 수 있지만, 도 28a 및 도 28b에서는 두 축을 따라 테이퍼링됨에 유의해야 한다.

로커 암(780)은 또한 본체(790)로부터 하향 연장되는 유체 커넥터(794)를 포함한다. 유체 커넥터(794)는 유체 튜브에 연결되도록 구성되고, 수형 커넥터 또는 암형 커넥터를 포함할 수 있으며, 일 실시예에서는 도 28a에 도시된 바브(barb)를 포함한다. 하우징의 구성 및 세척용 칫솔(700)의 크기에 따라, 유체 커넥터(794)는 본체(790)에 대해 다양한 각도로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 28a에 도시된 바와 같이, 유체 커넥터(794)는 날개(782a, 782b)에 대해 직각으로 배열되기보다는 본체(790)에 대해 일정 각도로 하향 연장 될 수 있다. 그러나 다른 실시예에서, 유체 커넥터(794)는 달리 배열 될 수 있다.

계속해서 도 28a 및 도 28b를 참조하면, 원통형 외벽(800)은 본체(790)의 상단부로부터 상향 연장된다. 외부벽(800)은 본체(790)의 상단부에 형성된 샤프트 공동(788)을 형성한다. 샤프트 공동(788)은 본체(790)를 관통하여 형성된 유체 통로를 통해 유체 커넥터(794)와 유체 연통한다. 샤프트 공동(788)의 직경은 출력 샤프트(116) 및 다른 구성 요소를 유지하는 것을 돕기 위해 변경될 수 있다. 예를 들어, 로커 암(780)은 내부 표면으로부터 샤프트 공동(788) 내로 연장되는 로킹부(796)를 포함할 수 있고, 로킹부(796)로부터 외벽(800) 상단부에 더 근접하여 배치 된, 내부 표면으로부터 샤프트 공동(788) 내로 연장되는 환형 선반(798)을 선택적으로 포함한다. 샤프트 공동(788)은 씨일(280)과 접촉하는 내부 면을 포함한다. 씨일 리테이너(266)는 씨일(280)을 샤프트 공동(788) 내에 고정하는 것을 돕고 씨일(280)의 외측 부분을 지지한다. 다른 구성에서, 씨일 리테이너(266)는 일체형 설계로 출력 샤프트(116)에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 로커 암(780)은 추가적인 밀봉 요소 없이 방수 밀봉을 형성하도록 출력 샤프트(116) 상에 오버 몰딩 될 수 있다. 다른 기능 및 구성도 고려된다.

로커 암(780)은 또한 본체(790)의 전면으로부터 연장되는 캠 팔로워(784)를 포함한다. 캠 팔로워(784)는 편심 공동(786)을 형성하는 중공 브래킷 구조이다. 도 28c를 참조하면, 편심 공동(786)은 편심부(260)의 외부 면(261)을 수용하기 위한 소킷(787)을 가질 수 있다. 편심부(260)의 외부 표면이 구형인 실시예에서, 소킷(787)은 이에 대응하여 구형으로 형성될 수 있다. 도 29a 내지 도 29f에 도시된 바와 같이, 캠 팔로워(784)의 소킷(787)은 모터 구동 샤프트(256)의 축과 출력 샤프트(116)의 축이 두 평면 중 한 평면 또는 양 평면에서 동시에 각도 오정렬될 수 있도록 편심부의 축(260)이 회전할 수 있게 한다. 모터 구동 샤프트(256)의 축과 출력 샤프트(116)의 축 사이에 허용된 각도 오정렬로 인해, 핸들(102)이 섀시(702, 704)를 구부리게 하는 충격을 받았을 때, 모터(250)는 출력 샤프트(116)에 대해 움직일 수 있고 동력 전달 조립체(730)가 손상을 덜 받을 수 있게 한다. 또한, 모터 구동 샤프트(256)와 출력 샤프트(116)의 평행 장착이 요구되지 않기 때문에, 덜 정밀한 모터 장착 공차가 사용될 수 있다. 또한, 모터(250)의 위치는 출력 샤프트(116)의 원하는 배향을 유지하면서 다른 구성 요소를 위한 공간을 최적화하기 위해 핸들(102)에서 각을 이룰 수 있다. 세척용 칫솔(700)의 로커 암(780)은 로커 암(262)과 동일한 방식으로 출력 샤프트(116) 및 편심부(260)에 연결된다.(도 30a 내지 도 30e 참조)

도 21 및 도 22b를 참조하면, 섀시(702, 704) 내에 로커 암(780)을 조립하기 위해, 로커 암(780)은 동력 전달 공동(728) 내에 위치되고 날개(782a, 782b)는 전면 섀시(702)의 결합면(734a, 734b)과 정렬된다. 후면 섀시(704)는 결합면(735a, 735b)이 결합면(734a, 734b)과 정렬된 상태로 전면 섀시(704)에 연결된다. 도 31a를 참조하면, 결합면(734a, 734b, 735a, 735b)의 정렬은 전면 섀시(702)와 후면 섀시(704) 사이의 슬롯(804)을 형성한다. 날개(782a, 782b)의 말단부는 이 슬롯(804) 내에 위치된다. 일부 실시예에서, 섀시(702, 704)에 대한 날개(782a, 782b)의 움직임을 방지하기 위해, 슬롯(804)은 날개(782a, 782b)의 두께와 실질적으로 일치하는 폭을 가질 수 있다. 도 31a 및 도 31b에 도시된 것과 같은 실시예에서, 슬롯(804)은 날개(782a, 782b)의 폭보다 약간 크므로, 날개(782a, 782b)의 큰 움직임을 여전히 억제하면서도 날개의 파손을 방지하고 조립을 용이하게 한다. 이러한 구성에서, 로커 암(780)의 날개(782a, 782b)는 출력 샤프트(116)의 반대편 상의 섀시(702, 704)에 끼워지거나 구속된다. 그러나, 슬롯(804)의 폭은 원하는대로 변경될 수 있다.

이제 세척용 칫솔(700)의 동력 전달 조립체(730)의 작동에 대해 더 상세히 논의될 것이다. 도 31a는 제1 위치에서 출력 샤프트(116) 및 로커 암(780)을 도시하고, 도 31b는 제2 위치에서 출력 샤프트(116) 및 로커 암(780)을 도시한다. 도 31a를 참조하면, 모터(250)가 구동 샤프트(256)를 회전시킬 때, 편심부(260)는 로커 암(780) 내에서 회전하여, 로커 암(780)의 캠 팔로워(784)가 R1방향으로 회전하게 한다. 이는 출력 샤프트(116) 및 날개(782a, 782b)가 회전의 원호(R1)를 따라 선회하게 한다. 회전 원호(R1)의 끝에서, 제1 날개(782a)의 말단부는 전면 섀시(702)의 제1 결합면(734a)과 결합하고, 회전 방향(R1)으로 더 이상 운동하는 것이 방지된다. 이는 로커 암(780)이 계속해서 회전함에 따라 날개(782a)가 편향되거나 변형되게 한다. 동시에, 제2 날개(782b)는 후면 섀시(704)의 결합면(735b)과 맞물려 반대 방향으로 변형된다. 날개(782a, 782b)의 유연성은 전단(shearing) 또는 파괴 없이 변형될 수 있게 한다. 이 변형은 모터로부터의 운동량을 흡수한다.

도 31b를 참조하면, 모터가 구동 샤프트(256)를 계속해서 회전시킬 때, 편심부(260)의 운동은 로커 암(780)에 의해 구속받고, 로커 암(780)은 제2 회전 방향(R2)으로 회전된다. 이러한 방향의 변화는 출력 샤프트(112)가 제2 회전 원호를 따라 R2 방향으로 회전하게 한다. 이러한 방향 변경의 시작시, 날개들(782a, 782b) 각각은 원래 형태로 탄성적으로 복귀하고, 로커 암(780)을 통해 출력 샤프트(116)로 다시 운동량을 제공하여 드래그(drag)를 감소시키고 동력 전달 조립체(730)의 효율을 향상시킨다. 로커 암(780)이 제2 회전 원호(R2)의 단부를 향해 계속 회전 할 때, 날개(782a, 782b)의 말단 단부는 대향 결합면과 결합한다. 예를 들어, 날개(782a)는 후면 섀시(704)의 결합면(735a)과 결합하고, 날개(782b)는 전면 섀시(702)의 결합면(734b)과 결합한다. 결합되어 있는 동안, 날개(782a, 782b)는 추가 회전이 방지되고 에너지를 흡수함에 따라 변형되기 시작한다. 로커 암(780)이 선회하여 제1 방향(R1)으로 다시 회전할 때, 날개(782a, 782b)는 전술한 바와 같이 흡수된 에너지를 로커 암(780)에 인가한다. 날개의 배향 및 출력 샤프트의 양쪽 상의 위치 때문에, 날개는 실질적으로 동시에 출력 샤프트에 힘을 제공한다.

날개(782a, 782b)의 두께 뿐만 아니라 슬롯(804)의 폭에 따라, 날개(782a, 782b)는 회전 원호의 단부에서만 로커 암(780)에 에너지를 제공하거나 흡수하도록 구성될 수 있다. 그러나 다른 실시예에서, 날개는 특정 회전 방향의 전체를 따라 에너지를 가하도록 구성될 수 있다.

결론

상기의 설명은 듀얼 기능 장치로써 설명되었지만, 일부 실시예에서 동력 전달 장치의 특징부 및 핸들(102)의 다른 구성 요소는 독립형 브러싱 장치로서 통합될 수 있다. 다시 말해서, 세척용 기능이 개시되었지만, 칫솔은 세척기능 없이도 사용될 수 있다. 이들 실시예에서, 유체 경로를 포함하는 구성 요소는 생략되거나 수정 될 수 있다. 예를 들어, 출력 샤프트는 중공이 아닌 중실이 될 수 있다.

모든 방향성 언급은(예 : 근위, 원위, 상부, 하부, 상향, 하향, 왼쪽, 오른쪽, 가로, 세로, 앞, 뒤, 상단, 하단, 수직, 수평, 방사형, 축 방향, 시계방향, 반시계방향) 본 발명의 독자의 이해를 돕기 위해 식별 목적으로만 사용되며, 본 발명의 위치, 방향 또는 사용에 대한 제한을 위함이 아니다. 연결에 대한 언급은(예 : 부착, 결부, 연결 및 결합) 광범위하게 해석되어야 하며 달리 명시되지 않는 한 요소 집합간 또는 요소의 상대적 이동간에 중간 부재가 포함될 수 있다. 따라서, 연결에 대한 언급은, 두 요소가 직접적으로 연결되어 있고 서로 고정되어 있는 관계에 있다는 뜻을 반드시 내포하지는 않습니다. 예시적인 도면은 설명의 목적일 뿐이며, 첨부된 도면에 반영된 치수, 위치, 순서 및 상대적 크기는 다를 수 있다.

상시 명세서, 예시 및 데이터는 청구항에서 정의 된 본 발명의 예시적인 실시예의 구조 및 사용에 대한 완전한 설명을 제공한다. 청구된 발명의 다양한 실시예는 특정 정도로 설명되었거나 하나 이상의 개별적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 청구된 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않는 선에서 본 발명의 개시된 실시예에 많은 변형을 할 수 있다. 따라서, 다른 실시예들이 고려되어진다. 상기의 설명에 포함되고 첨부된 도면에 도시된 모든 사항은, 특정 실시예에 대한 예시적인 설명으로 해석되어야 하며, 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 세부 사항 또는 구조의 변경은 다음 청구 범위에서 정의 된 본 발명의 기본 요소를 벗어나지 않는 선에서 이루어질 수 있다.

Claims (20)

1. 칫솔 핸들이며,
   하우징과,
   브러시 헤드에 연결되도록 구성된 출력 샤프트와,
   출력 샤프트에 작동 가능하게 연결되고 출력 샤프트를 진동시키도록 구성된 동력 전달 조립체와,
   하우징에 제거 가능하게 연결되고 저장기와 유체 연통하는 유체 커넥터로서, 유체 커넥터가 하우징에 결합될 때 유체 커넥터는 출력 샤프트를 저장기에 유체 연결하며 360도 회전 가능한, 유체 커넥터와,
   래칭된 구성 및 래칭 해제된 구성을 갖는 하우징에 결합된 래치로서, 래칭된 구성에서 래치는 유체 커넥터와 결합하여 유체 커넥터를 하우징에 연결하고, 래칭 해제된 구성에서 래치는 유체 커넥터와 결합 해제되어 하우징으로부터 유체 커넥터를 분리하는, 래치를 포함하는, 칫솔 핸들.
2. 제1항에 있어서,
   래치는,
   하우징의 외측으로부터 작동 가능한 버튼과,
   래치 본체와,
   래치 본체에 연결된 제1 래치 암 및 제2 래치 암으로서, 래칭된 구성에서 제1 래치 암 및 제2 래치 암은 유체 커넥터와 결합하고, 래칭 해제된 구성에서 제1 래치 암 및 제2 래치 암은 유체 커넥터와 결합 해제되는, 제1 래치 암 및 제2 래치 암을 포함하는, 칫솔 핸들.
3. 제2항에 있어서,
   제1 래치 암 및 제2 래치 암 모두는 경사진 결합 단부를 포함하고, 유체 커넥터가 하우징 내로 삽입됨에 따라, 경사진 결합 단부는 제1 래치 암 및 제2 래치 암이 유체 커넥터로부터 멀어지게 외측으로 이동하게 하는, 칫솔 핸들.
4. 제2항에 있어서,
   래치는 래치 본체에 결합된 하나 이상의 리프 스프링을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 리프 스프링은 래치가 래칭된 구성으로부터 래칭 해제된 구성으로 전환됨에 따라 구부러지는, 칫솔 핸들.
5. 제2항에 있어서,
   하우징 내에 위치된 단부 캡을 더 포함하고,
   단부 캡은,
   결합 벽과,
   제1 페그와,
   제2 페그를 포함하고,
   래치 본체는 결합 벽에 대해 접하고,
   제1 래치 암은 제 1 페그에 연결되고,
   제2 래치 암은 제 2 페그에 연결되는, 칫솔 핸들.
6. 제5항에 있어서,
   단부 캡은 피팅 공동을 더 형성하고, 유체 커넥터는 피팅 공동 내에 위치될 수 있는, 칫솔 핸들.
7. 제5항에 있어서,
   단부 캡에 연결된 밸브 조립체를 더 포함하고,
   유체 커넥터가 하우징에 연결될 때 유체 압력은 밸브 조립체를 개방시켜 저장기로부터 출력 샤프트로 유체가 유동하게 허용하는, 칫솔 핸들.
8. 제1항에 있어서,
   래치는 유체 커넥터의 홈부 내에서 유체 커넥터와 결합하고, 상기 홈부는 유체 커넥터의 외부 표면 주위로 연장되는, 칫솔 핸들.
9. 제1항에 있어서,
   유체 커넥터는 저장기를 지지하는 베이스 유닛에 유체 커넥터를 고정시키는 것을 돕는 자기 핀(magnetic pin)을 더 포함하는, 칫솔 핸들.
10. 구강 세척 장치이며,
    저장기를 포함하는 베이스 유닛과,
    저장기와 선택적으로 유체 연통하는 핸들과,
    베이스 유닛과 핸들에 작동 가능하게 연결된 유체 커넥터를 포함하고,
    유체 커넥터는 360도 회전 가능하고, 핸들을 저장기에 유체 연결하며, 유체 커넥터는 유체 커넥터가 베이스 유닛에 연결되는 것을 돕기 위해 자력을 가하는 자기 핀을 포함하는, 구강 세척 장치.
11. 제10항에 있어서,
    유체 커넥터는 밸브 조립체를 더 포함하고, 유체 커넥터가 핸들로부터 분리될 때 밸브 조립체는 유체 커넥터의 커넥터 출구를 밀봉하는, 구강 세척 장치.
12. 제11항에 있어서,
    밸브 조립체는,
    포핏과,
    포핏에 작동 가능하게 결합되고 포핏을 커넥터 출구를 향해 편향시키도록 구성된 스프링을 포함하는, 구강 세척 장치.
13. 제12항에 있어서,
    포핏은 스프링을 적어도 부분적으로 둘러싸는 슬리브를 더 포함하는, 구강 세척 장치.
14. 제12항에 있어서,
    핸들은,
    핸들의 제1 단부에 해제 가능하게 결합된 팁과,
    팁에 유체 연결된 튜브 커넥터를 더 포함하고,
    유체 커넥터가 핸들에 연결될 때 튜브 커넥터는 포핏과 결합하여 스프링을 압축하고 커넥터 출구를 개방하여 팁과 저장기를 유체 연결시키는, 구강 세척 장치.
15. 제10항에 있어서,
    자기 핀은 원형 디스크이고, 유체 커넥터의 바닥면을 형성하는 바닥 캡에 결합되는, 구강 세척 장치.
16. 제10항에 있어서,
    핸들은 래칭된 구성 및 래칭 해제된 구성을 갖는 래치를 더 포함하고, 래칭된 구성에서 래치는 유체 커넥터와 결합하여 유체 커넥터를 핸들에 연결하고, 래칭 해제된 구성에서 래치는 유체 커넥터와 결합 해제되어 핸들로부터 유체 커넥터를 분리하는, 구강 세척 장치.
17. 제10항에 있어서,
    핸들은,
    유체 커넥터가 핸들에 연결될 때 제1 단부에 결합되고 유체 커넥터와 유체 연통하는 브러시 헤드와,
    브러시 헤드에 연결되고 브러시 헤드를 진동시키도록 구성된 동력 전달 조립체를 더 포함하는, 구강 세척 장치.
18. 유체 커넥터를 구강 세척 핸들에 해제 가능하게 결합시키는 방법이며,
    구강 세척 핸들 내에 형성된 수용 공동 내로 유체 커넥터를 삽입하는 단계와,
    유체 커넥터로부터 멀어지게 래치 암을 피봇시키기 위해 구강 세척 핸들 내에서 래치 암의 경사진 단부와 유체 커넥터를 결합시키는 단계와,
    스프링력에 의해 래치 암의 경사진 단부를 유체 커넥터를 향해 피봇시켜 유체 커넥터의 홈과 결합시키고 유체 커넥터를 수용 공동 내에 고정시키는 단계를 포함하고,
    유체 커넥터는 구강 세척 핸들에 대해 360도 회전 가능한, 방법.
19. 제18항에 있어서,
    스프링력은 래치 암에 결합된 한 쌍의 리프 스프링에 의해 가해지는, 방법.
20. 제18항에 있어서,
    스프링력에 대하여 작용하여 래치 암의 경사진 단부를 유체 커넥터로부터 멀어지게 피봇시키는 버튼을 작동시키는 단계와,
    수용 공동으로부터 유체 커넥터를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.

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