KR102401906B1 - 전동 칫솔 - Google Patents

Abstract

전동 칫솔은 결합 장치를 통해 손잡이에 연결가능한 리필품을 포함한다. 손잡이는 구동 기구를 갖고, 리필품은 브러시 헤드 및 브러시 헤드를 구동하기 위해 브러시 헤드에 기능적으로 연결된 운동 전달기를 갖는다. 손잡이는 자유 단부로 종료되는 결합 스템을 갖고, 결합 스템은 스템으로부터 연장되는 결합 핀을 포함한다. 리필품은 손잡이의 결합 스템을 수용하기 위한 내부 공간을 한정하는 리필품 벽들에 의해 형성되는 대체로 관형인 부분을 포함한다. 결합 장치는 리필품의 내부 공간 내에서 리필품 벽들에 인접하게 배치된 한 쌍의 상호 대향하고 탄성적으로 변형가능한 외팔보형 아암들을 포함한다. 외팔보형 아암들 각각은 손잡이와 리필품 사이의 확실하고 맞물림 해제가능한 연결을 위해 스템의 결합 핀과 맞물리기 위한 결합 표면으로 종료된다.

Description

전동 칫솔

본 발명은 전동 칫솔에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칫솔의 손잡이와 부착부 또는 리필품(refill) 사이의 결합 설비에 관한 것이며, 기능성 브러시 헤드를 갖는 리필품은 브러시 헤드를 구동하기 위한 구동 샤프트를 포함하는 칫솔 손잡이에 연결된다.

전동 칫솔은 일반적으로 "리필품"으로도 알려진 제거가능하고 교환가능한 부착 브러시를 가져, 공통 손잡이가 다수의 가족 구성원에 의해 사용될 수 있도록 하며, 각각의 가족 구성원은 별개의 개인 리필품을 갖는다. 또한, 브러시 헤드가 마모되고/되거나 달리 교체될 필요가 있을 때, 오직 리필품만 - 손잡이를 포함한 전체 전동 칫솔이 아님 - 이 교체될 필요가 있다.

칫솔질 동안, 브러시의 작동 동안에 리필품과 손잡이 사이의 결합에 의해 다양한 힘이 전달되어야 한다. 이들 힘은 특히 리필품 및/또는 손잡이에 작용하는 세정력, 구동력, 축방향 힘 및 반경방향 힘을 포함한다. 손잡이에 대한 리필품의 결합은 일반적으로, 반경방향 힘이 손잡이 내에서 흡수되거나 소산되면서 축방향 힘이 구동 샤프트 내에서 흡수되거나 소산되는 방식으로 달성된다. 이러한 목적을 위해, 리필품의 관형 연결편이 일반적으로 칫솔의 결합 스템(coupling stem) 또는 목부(neck) 상으로 가압되며, 리필품의 브러시 튜브 내에 제공된 구동 샤프트는 손잡이의 결합 스템의 단부로부터 돌출하는 구동 샤프트에 결합된다.

그러한 시스템의 일례가 유럽 특허 제0500537 B1호에 기술되어 있으며, 이에 따르면 손잡이 목부, 및 대응하는 상보적인 방식으로 관형 연결편에는 반경방향 힘이 더 잘 흡수될 수 있게 하도록 원형 형상으로부터 벗어나는 단면이 제공된다. 축방향 힘의 전달을 가능하게 하기 위해, 브러시 튜브 내의 구동 샤프트는 손잡이 상의 구동 샤프트 상으로 가압되고 래칭(latching) 연결부에 의해 그곳에서 고정될 수 있다.

국제 출원 공개 WO 00/76420A1호는 축방향 고정 및 또한 회전에 대항한 고정이 손잡이 목부에서 달성될 것을 제안한다. 이들 목적을 위해, 톱니형 고무 립(lip)이 부착 브러시의 관형 연결편에 제공되고, 이 립은 손잡이 목부 상으로 가압될 수 있으며, 그 형상은 원형 형상으로부터 벗어난다. 게다가, 손잡이 목부의 외측 원주 표면 위에서 가압될 수 있고 그곳에서 래칭될 수 있는 래칭 설부(tongue)가 관형 연결편 상에 제공되는데,

이는 축방향으로의 뽑힘에 대항한 추가의 고정을 달성하도록 의도된다. 그러나, 이러한 래칭 장치에 의해 달성되는 추가의 축방향 고정은, 예를 들어 치약 잔류물 등에 의해, 손잡이 목부의 외측 원주가 더럽게 되는 것으로 인해 제한된다. 게다가, 칫솔의 목부는 때때로 손가락들로 파지되며, 이는 래칭 연결부 상의 외부 압력으로 인한 의도하지 않은 맞물림 해제를 야기할 수 있다.

미국 특허 제6,836,917호는 칫솔의 목부 상에 L-형상의 홈을 갖는 전동 칫솔을 제안하는데, 부착 브러시의 푸시-온(push-on) 연결편 상에 제공된 핀(pin)이 이러한 홈 내로 이동하여, 베이어닛(bayonet) 커플링의 스타일로 부착 브러시를 가압하고 회전시킴으로써 부착 브러시가 고정될 수 있도록 한다. 게다가, 구동 샤프트들의 맞물림이 준비된다. 그러나, 반경방향 힘들은 이들 힘이 손잡이에 대한 (말하자면) 올바른 회전 방향으로 인가된다면 베이어닛 커플링의 의도하지 않은 맞물림 해제를 야기하여서, 추가의 고정 수단이 필요하게 할 수 있다.

독일 특허 출원 공개 제10209320Al호는 칫솔 헤드만이 손잡이에 교환가능하게 래칭될 수 있는 전동 칫솔을 개시하는데,

즉 칫솔 헤드는 칫솔 헤드를 구동하기 위한 구동 샤프트를 갖지 않는다. 대신에, 손잡이 상의 구동 샤프트가 칫솔 헤드 내로 나사체결되어야 하는데, 이는 때때로 문제를 제기할 수 있고 구동 샤프트의 특정 구동 이동을 필요로 한다.

미국 특허 제8,671,492호는 전동 칫솔용 부착부를 개시하며, 연결편은 손잡이의 목부의 내부로 이동하도록 그리고 손잡이의 목부에 대한 부착부의 맞물림 해제가능 연결을 생성하도록 배열되는 적어도 하나의 내부 래칭 요소를 갖는다. 내부 래칭 요소는 연결편의 내부 원통형 표면에 대해, 내부 래칭 요소의 직경에 관하여, 반경방향 내향으로 오프셋된다. 내부 래칭 요소의 외부와 내부 원통형 표면 사이의 간극은 손잡이의 목부의 벽이 간극 내로 이동되게 한다.

미국 특허 출원 공개 제2014/0130274A1호는 적절한 정렬을 보장하고 손잡이에 대한 리필품 헤드의 로딩 및 언로딩을 단순화하는, 칫솔 손잡이에 리필품 헤드를 결합시키기 위한 구조체를 개시한다. 일 실시예에서, 리필품 헤드는 공동(cavity)을 형성하는 관형 슬리브, 및 공동 내에 견부(shoulder)를 형성하는 제1 및 제2 상부 캠 표면들을 포함한다. 제1 및 제2 상부 캠 표면들은 구강 케어 도구 손잡이 상의 제1 및 제2 보스(boss)들과의 상호작용을 통해 부적절한 회전 배향으로의 구강 케어 도구 손잡이 상으로의 리필품 헤드의 로딩을 방지하는 상이한 구성들의 제1 및 제2 축방향 슬롯들에 의해 분리된다.

미국 특허 출원 공개 제2014/0341636A1호(유럽 특허 출원 공개 제2913026A1호)는 리필품 헤드 및 이를 포함하는 구강 케어 도구를 개시하며, 리필품 헤드는 구강 케어 도구의 종축을 따라 손잡이의 스템으로부터 리필품 헤드를 인출함으로써 손잡이의 스템으로부터 결합 해제될 수 있는데, 이는 리필품 헤드 상의 로킹 부재(locking member)들이 스템 상의 맞물림 리브(rib)로부터 맞물림 해제되게 한다. 로킹 부재들 및 맞물림 리브는 구강 케어 도구의 종축과 정렬되거나 이에 대해 경사질 수 있다. 스템의 일부분이 리필품 헤드의 일부분을 통해 보일 수 있어 리필품 헤드와 손잡이 사이의 적절한 연결을 강화할 수 있다.

리필품을 전동 칫솔의 손잡이에 결합시키는 다양한 기술 및 방법을 개시하는 다른 참고 문헌은 하기를 포함한다: 미국 특허 제4,017,934호; 독일 특허 출원 공개 제2527130A1호; 독일 특허 출원 공개 제2633848A1호; 미국 특허 제6,952,855호; 미국 특허 제3,400,417호; 및 미국 특허 제9,237,943호.

본 발명은 더욱 개선된 전동 칫솔, 개선된 리필품, 개선된 손잡이, 및 그러한 전동 칫솔을 위한 개선된 손잡이-리필품 결합 기구를 제공하며, 리필품을 단단히 그리고 손잡이 상에 가능한 한 유격(play)이 거의 없이 유지하고 손잡이와 리필품 사이의 맞물림 및 맞물림 해제를 포함한 용이한 결합을 여전히 허용하는 작동-용이(easy-to-operate) 결합이 리필품과 손잡이 사이에 형성된다.

일 태양에서, 본 발명은 손잡이 및 결합 장치를 통해 손잡이에 부착되도록 구조화되고 구성된 리필품을 포함하며 종방향 또는 종축을 갖는 전동 칫솔에 관한 것이다. 손잡이는 구동 기구를 갖고, 리필품은 브러시 헤드 및 브러시 헤드를 구동하기 위해 브러시 헤드에 기능적으로 연결된 운동 전달기(motion transmitter)를 갖는다. 손잡이는, 종축에 평행한 방향으로 연장되고 자유 단부로 종료되는 외부 벽들을 갖는 결합 스템을 추가로 포함하고, 결합 스템은 종축에 평행하지 않은 방향으로 결합 스템으로부터 연장되는 결합 핀을 갖는다. 리필품은 리필품이 손잡이에 부착될 때 손잡이의 결합 스템을 내부에 수용하도록 구조화되고 구성되는 내부 공간을 한정하는 리필품 벽들에 의해 형성되는 대체로 관형인 부분을 갖는다. 결합 장치는 리필품의 내부 공간 내에서 리필품 벽들에 인접하게 배치된 한 쌍의 상호 대향하는 외팔보형 아암(cantilevered arm)들을 포함하고, 아암들 각각은 결합 핀과 맞물려서 결합 핀과 확실하고 맞물림 해제가능하게 연결되도록 구조화되고 구성된 결합 표면으로 종료된다.

다른 태양에서, 본 발명은 종축을 갖는 전동 칫솔용 리필품에 관한 것이다. 전동 칫솔의 손잡이에 부착되도록 구조화되고 구성된 리필품은 가동(movable) 브러시 헤드를 가지며, 손잡이의 결합 스템을 내부에 수용하도록 구조화되고 구성된 내부 공간을 한정하는 리필품 벽들에 의해 형성된 대체로 관형인 구조체를 포함한다. 리필품은 브러시 헤드에 기능적으로 연결되어 브러시 헤드를 구동하기 위한 운동 전달기를 포함한다. 리필품은 리필품의 내부 공간 내에서 리필품 벽들에 인접하게 배치된 한 쌍의 상호 대향하는 외팔보형 아암들을 포함하는 결합 장치를 포함하며, 아암들 각각은 손잡이의 결합 스템으로부터 연장되는 결합 핀과 맞물려서 결합 핀과 확실하고 맞물림 해제가능하게 연결되도록 구조화되고 구성된 결합 표면으로 종료된다.

또 다른 태양에서, 본 발명은 종축을 갖고 손잡이 및 교체가능 리필품을 포함하는 전동 칫솔을 위한 결합 기구에 관한 것이다. 결합 기구는 서로 맞물림으로써 손잡이와 리필품 사이에 확실한 연결을 제공하도록 구조화되고 구성된 손잡이 결합 부분 및 리필품 결합 부분을 포함한다. 손잡이 결합 부분은 종축 내에서 손잡이의 일 단부에 배치되는 결합 스템, 및 종축에 평행하지 않은 방향으로 스템으로부터 돌출되는 핀을 포함하며, 결합 스템은 그의 자유 단부에서 종료되는 외측 벽들을 갖는다. 리필품 결합 부분은, 리필품 벽들 및 손잡이 결합 부분의 결합 스템을 내부에 수용하도록 구조화되고 구성된 리필품 벽들 사이의 내부 공간을 갖는 대체로 관형인 구조체, 및 내부 공간 내에 배치된 한 쌍의 상호 대향하는 외팔보형 아암들을 포함하고, 아암들 각각은 손잡이 결합 부분의 결합 핀과 맞물려서 손잡이 결합 부분의 결합 핀과 확실하고 맞물림 해제가능하게 연결되도록 구조화되고 구성된 결합 표면으로 종료된다.

일 실시예에서, 결합 핀은 종축에 실질적으로 수직인 방향 및/또는 결합 스템의 외측 벽들에 실질적으로 수직인 방향으로 연장된다. 결합 스템은 유리하게는, 종축 내에 배향되고 제1(하부) 단부 및 제1 단부에 대향하는 제2(상부) 단부를 갖는 리브를 포함할 수 있다. 리브는 핀에 인접하게 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 핀은 리브의 제1 단부와 제2 단부 사이에 또는 그 중간에 배치된다. 리필품은, 리필품이 손잡이에 축방향으로 부착될 때 손잡이에 대한 리필품의 축방향 이동을 제한하기 위해, 결합 스템의 리브의 상부 단부와 맞물리도록 구조화되고 구성되는 홈을 포함할 수 있다.

2개의 상호 대향하는 외팔보형 아암들 각각은 결합 표면으로 종료된다. 보다 구체적으로, 제1 외팔보형 아암은 제1 결합 표면으로 종료되고, 제2 외팔보형 아암은 제2 결합 표면으로 종료된다. 제1 결합 표면은 제2 결합 표면에 대향하여 대면한다. 제1 및 제2 결합 표면들은 리필품이 손잡이에 부착될 때 결합 핀을 그의 대향 측부들에서 동시에 수용하도록 구조화되고 구성된다. 결합 표면들 각각은 활주 부분 및 활주 부분에 인접한 클램프 부분을 포함한다. 제1 및 제2 결합 표면들의 상호 대향하는 활주 부분들 사이의 거리는 약 0.4 mm 내지 약 5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4.5 mm, 약 0.6 mm 내지 약 3 mm, 및 구체적으로 약 1 mm 내지 약 2 mm일 수 있다. 핀의 직경(또는 핀이 원통형이 아닌 경우 활주 부분들에 직교하는 등가 치수)은 약 0.8 mm 내지 약 6 mm, 약 1 mm 내지 약 5 mm, 및 약 2 mm 내지 약 4 mm일 수 있다. 핀은, 예컨대 둥근형, 난형, 직사각형, 사다리꼴, 직사각형, 오각형, 육각형, 및 임의의 다른 적합한 다각형 형상 또는 이들의 임의의 부분을 포함하는 형상을 비롯한 임의의 적합한 형상의 단면을 가질 수 있다.

결합 표면들은, 리필품이 손잡이에 축방향으로 부착될 때, 즉 리필품이 손잡이 및 그 상에 배열된 핀에 대해 축방향으로 이동될 때, 결합 핀과 활주가능하게 그리고 탄성적으로 맞물리도록 구조화되고 구성된다. 부착 동안에, 결합 표면들의 상호 대향하는 활주 부분들은 핀과 탄성 접촉 상태로 하향으로 활주한다. 핀이 클램프 부분에 도달한 때, 핀은 클램프 부분 내부에서 결합 표면들과의 스냅 끼워맞춤(snap fit) 상태로 끌어당겨진다. 2개의 결합 표면들 사이의 공간 내로의 핀의 진입을 용이하게 하기 위해, 활주 부분들 각각은 모따기부(chamfer)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 결합 표면들의 활주 부분들은 종축에 실질적으로 평행하게(그리고 따라서 서로 평행하게) 배열될 수 있다. 대안적으로, 활주 부분들 중 적어도 하나는 종축에 대해 경사질 수 있다. 활주 부분들 사이의 끼인각은 약 0.1도 내지 약 20도, 약 1도 내지 약 15도, 약 1.5도 내지 약 10도, 및 구체적으로 약 2도 내지 약 3도일 수 있다. 일 실시예에서, 활주 부분들 각각은, 상호 대향하는 활주 표면들 사이의 공간이 상향으로, 즉 모따기부로부터 클램프 부분까지 증가하도록 종축에 대해 대칭으로 경사진다. 그러한 구성은, 핀이 활주 표면들을 따라 활주함에 따라 외팔보형 아암들의 탄성 및 핀 상에 작용하는 결합 표면들의 연관된 압력으로 인해, 결합 표면들의 클램프 부분 내로 핀을 끌어당기는 것을 용이하게 한다.

리필품이 손잡이에 부착될 때, 외팔보형 아암들의 상호 대향하는 2개의 결합 표면들 사이에 존재하는 공간 또는 간극은 - 핀이 결합 표면들의 대향하는 활주 부분들을 따라 활주함에 따라 - 탄성적으로 확장된다. 이것이 발생할 때, 외팔보형 아암들의 탄성(또는 신축) 변형 또는 이동은 반경방향-굽힘 탄성 변형, 즉 칫솔의 종축으로부터 멀어지는 아암들의 탄성 이동; 축방향-굽힘 탄성 변형, 즉 칫솔의 종축을 따른 아암들의 탄성 이동; 토션-비틀림 탄성 변형, 즉 외팔보형 아암의 탄성 토크 이동으로서, 결합 표면이 아암의 "힌지(hinge)" 또는 "뿌리부(root)"(이로부터 아암이 연장됨)에 인접한 아암의 부분에 대해 회전하는, 상기 탄성 토크 이동; 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.

손잡이에 대한 리필품의 반복된 부착 및 손잡이로부터의 리필품의 반복된 분리로 인해, 특히 치약 슬러리와 같은 연마 재료를 포함하는 환경에서, 핀과 결합 표면들의 계면에서 불가피한 마모가 있다. 따라서, 예컨대 강철, 세라믹, 강화 플라스틱과 같은 경질 표면을 갖는 재료뿐만 아니라 경질 표면 코팅된 재료로 제조된 핀(이는 손잡이의 일부임)을 갖는 것이 유리하다. 결합 표면(이는 리필품의 일부임)들은 플라스틱으로 제조될 수 있다. 그러한 배열은 유리하게는 손잡이 및 리필품의 각자의 예상 수명에 걸친 기능의 요건을 충족시킨다.

핀은 임의의 적합한 형상, 예컨대 원통형 또는 프리즘형을 가질 수 있지만, 원통형 형상이 바람직하다. 이에 대응하여, 결합 표면들의 클램프 부분들은 또한 원형 또는 반원형 형상을 갖도록 프로파일링될(profiled) 수 있으며, 핀의 직경은 클램프 부분의 등가 직경과 실질적으로 동일하다. 그러한 배열에서, 클램프 부분의 전체 표면은 결합 핀의 측부 표면과 접촉한다. 예시적인 일 실시예에서, 제1 및 제2 결합 표면들 각각의 클램프 부분은 클램프 부분의 실질적으로 전체 표면이 결합 핀의 측부 표면과 접촉하도록 결합 핀의 측부 표면에 맞닿도록 구조화되고 구성된다. 다시 말하면, 핀 및 클램프 부분들의 각자의 표면들은, 결합 표면들 각각의 사실상 전체 클램프 부분(또는 그의 대부분, 즉 관련 표면의 약 50% 초과임)이 핀의 대응하는 표면과 접촉하도록 구조화되고 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 핀은 원통형일 수 있지만, 결합 표면은 비-원통형, 예컨대 난형 또는 다각형일 수 있다. 후자의 경우에, 클램프 부분의 접촉 표면들은 원통형 핀과 부분적으로만 맞닿을 것이다. 클램프 표면들을 포함한 결합 표면들은, 리필품이 손잡이에 부착될 때 인가될 필요가 있는 삽입력 및 추출력에 영향을 미치고/미치거나 제어하도록 구성될 수 있다.

리필품 및 결합 기구는, 리필품의 관형 부분 내부에 배치되고 리필품의 관형 부분에 끼워맞춤-가압되는 결합 삽입체(coupling insert)를 포함하도록 구조화될 수 있다. 삽입체는 상부 섹션, 하부 섹션, 및 상부 섹션과 하부 섹션 사이의 중간 섹션을 포함하는 전방 부분을 갖고, 하부 섹션은 제1 반원형 공간에 의해 중간 섹션으로부터 분리되고, 중간 섹션은 제2 반원형 공간에 의해 상부 섹션으로부터 분리된다. 하부 섹션은 종축에 실질적으로 수직인 방향으로 연장되고 내측 주연부 및 외측 주연부를 포함하는 환상 플랜지를 포함할 수 있다. 리필품이 손잡이에 부착될 때, 환상 플랜지는 손잡이에 인접하게 위치될 수 있다. 플랜지의 내측 주연부는 유리하게는, 리필품이 손잡이에 부착될 때 결합 스템의 리브를 위한 공간을 제공하도록 구조화되고 구성된 리세스(recess)를 포함할 수 있다.

중간 섹션은 전술된 한 쌍의 상호 대향하는 외팔보형 아암을 포함한다. 외팔보형 아암들은, 전술된 바와 같이, 하부 섹션 및 상부 섹션에 대해 탄성적으로 이동할 수 있도록 위치된다. 상부 섹션은, 리필품이 손잡이에 축방향으로 부착될 때 손잡이에 대한 리필품의 축방향 이동을 제한하기 위해, 결합 스템으로부터 종방향으로 연장되는 리브의 상부 단부와 맞물리기 위한 전술된 홈을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 결합 스템의 외측 벽들과 리필품 벽들은 조합되어 복수의 억지-끼워맞춤 세그먼트(press-fit segment)를 형성하며, 이들의 대향 면들은 리필품이 손잡이에 부착될 때 서로 마찰식으로 맞물린다. 억지-끼워맞춤 영역들은 임의의 적합한 위치에, 예컨대 결합 스템의 자유 단부에 인접하게 그리고/또는 결합 스템의 자유 단부에 대향하는 단부에 인접하게 제공될 수 있다. 억지-끼워맞춤 영역들 각각은 적어도 2개의 억지-끼워맞춤 세그먼트, 즉 마찰 접촉점들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 억지-끼워맞춤 세그먼트는 결합 스템의 자유 단부에 인접한 3개의 억지-끼워맞춤 세그먼트 및 결합 스템의 자유 단부에 대향하는 단부에 인접한 적어도 3개의 억지-끼워맞춤 세그먼트를 포함한다.

일 실시예에서, 결합 삽입체는 종축에 실질적으로 평행한 대체적인 방향으로 직립하여 연장되고 자유 단부를 갖는 적어도 하나의 공차-보상 스프링(tolerance-compensation spring)을 포함한다. 공차-보상 스프링은, 리필품이 손잡이에 부착될 때, 그의 자유 단부에 인접한 공차-보상 스프링의 적어도 일부분이 삽입체를 결합 스템의 표면에 대항하여 탄성적으로 편의시킴으로써 이들 사이에 마찰 연결부를 제공하도록 구조화되고 구성될 수 있다.

추가의 실시예에서, 외팔보형 아암들 각각은 만곡 부분 및 만곡 부분과 일체로 형성된 수직 휜(fin)을 포함할 수 있으며, 휜은 전술된 결합 표면을 포함한다. 만곡 부분은 원주 방향으로 측정된 곡률 길이, 곡률 길이에 대체로 수직인 방향으로 측정된 곡률 높이, 및 곡률 높이에 대체로 수직인 방향으로 측정된 곡률 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 곡률 길이는 곡률 높이보다 크고, 곡률 높이는 곡률 두께보다 크다. 일 실시예에서, 수직 휜은 곡률 높이보다 큰 휜 높이를 갖는다. 곡률 길이는 약 4 mm 내지 약 10 mm, 약 4.5 mm 내지 약 9 mm, 및 약 5 mm 내지 약 8 mm일 수 있다. 곡률 높이는 약 2 mm 내지 약 8 mm, 약 2.5 mm 내지 약 6.5 mm, 및 약 3 내지 약 5 mm일 수 있다. 곡률 두께는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.8 mm, 및 약 0.9 mm 내지 약 1.6 mm일 수 있다. 휜 높이는 약 3 mm 내지 약 12 mm, 약 5 mm 내지 약 10 mm, 및 약 6 mm 내지 약 9 mm일 수 있다.

칫솔 및 리필품의 일 실시예에서, 리필품은 제1 자기 결합 요소로 종료되는 운동 전달기를 가질 수 있는 반면, 손잡이의 구동 기구는 제2 자기 결합 요소로 종료된다. 이어서, 제1 자기 결합 요소 및 제2 자기 결합 요소는 리필품이 손잡이에 부착될 때 자기 결합 요소들 사이에 확실한 자기 연결을 형성하도록 구조화되고 구성될 수 있어, 손잡이의 구동 기구의 이동이 리필품의 운동 전달기로 전달되도록 한다. 그러한 자기 결합 요소들은 영구 자석 또는 자석들 및/또는 자화가능 요소 또는 요소들을 포함할 수 있다.

손잡이의 구동 기구는 실질적으로 종축(A)을 따른 선형 진동 이동을 위해 설계될 수 있는 반면, 브러시 헤드는 종축(A)에 실질적으로 수직으로 연장되는 회전축을 중심으로 하는 회전 진동 운동을 위해 설계될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 브러시 헤드는 종축(A)에 실질적으로 평행하게 연장되는 축을 중심으로 하는 측방향 진동 운동, 또는 예컨대 당업계에 알려진 바와 같은, 선형 진동 이동, 진동 작동, 및/또는 다른 이동 패턴과 같은 임의의 다른 유형의 이동으로 이동하도록 설계될 수 있다.

도면에 제시된 실시예들은 본질적으로 개략적이고 예시적인 것이며, 청구범위에 의해 한정되는 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 예시적인 실시예의 이하의 상세한 설명은 이하의 도면과 관련하여 읽혀질 때 더 잘 이해될 수 있으며, 도면에서 동일한 구조체는 동일한 도면 부호로 지시된다.
도 1은 전동 칫솔의 일 실시예의 개략 부등각도(axonometric view).
도 2는 도 1에 도시된 칫솔의 리필품의 개략 부등각도.
도 3은 도 1에 도시된 칫솔의 손잡이의 개략 부등각도.
도 4는 본 발명의 결합 장치의 일 실시예의 개략 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 결합 장치의 일 실시예의 개략 부등각도.
도 6은 도 4의 결합 장치의 일부로서 도시된 결합 삽입체의 개략 부등각도.
도 7은 운동 전달기를 손잡이의 대응하는 자기 요소에 연결하기 위한 자기 요소를 갖는 운동 전달기를 도시하는, 본 발명의 결합 장치를 포함하는 칫솔의 일부분의 개략 정면도.
도 8은 도 6에 도시된 결합 삽입체의 일 실시예의 확대 개략 정면도.
도 8a는 도 8에 도시된 결합 삽입체의, 선 8A-8A를 따라 취해진 개략 단면도.
도 9는 도 4에 도시된 결합 장치의 일 실시예의 확대 개략 정면도.
도 9a는 결합 장치의 다른 실시예의 확대 부분도.
도 10은 스템을 손잡이에 연결하기 위한 억지-끼워맞춤 세그먼트들을 도시하는, 결합 장치의 일 실시예의 개략 부등각도.
도 11은 스템을 손잡이에 연결하기 위한 억지-끼워맞춤 세그먼트들을 도시하는, 결합 장치의 일 실시예의 다른 개략 부등각도.
도 12는 운동 전달기 및 자기 결합 요소를 도시하는, 외측 쉘 없는 리필품의 일 실시예 및 손잡이의 일부분의 개략도.
도 13은 공차-보상 스프링을 갖는 결합 삽입체의 일 실시예의 개략 부등각도.
도 14는 손잡이의 결합 스템에 탄성적으로 맞닿는 공차-보상 스프링을 갖는 결합 삽입체를 포함하는 결합 장치의 일 실시예의 개략 측단면도.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전동 칫솔(10)은 종축 또는 종방향(A)을 갖는 손잡이(20) 및 리필품(30)을 포함한다. 도 1의 실시예에서, 리필품(30)의 종축(A)은 손잡이(20)의 종축과 일치하지만, 당업자는 일부 실시예(여기에 도시되지 않음)에서 리필품이 손잡이에 대해 약간 경사지도록 설계될 수 있고, 이러한 경우에 리필품의 종축이 손잡이의 종축과 일치하지 않거나 그에 평행하지 않을 수 있음을 인식할 것이다. 그러한 경사진 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.

리필품(30)은 결합 장치(100)(도 4 내지 도 7)를 통해 손잡이(20)에 부착되도록 구조화되고 구성된다. 손잡이(20)는 내부에 구동 기구(도시되지 않음)를 갖고, 리필품(30)은 브러시 헤드(31) 및 브러시 헤드(31)를 구동하기 위해 브러시 헤드(31)에 기능적으로 연결된 운동 전달기(32)(도 8)를 갖는다. 손잡이(20)는 종축(A)으로 연장되고 자유 단부(220)로 종료되는 외측 벽(210)들을 갖는 결합 스템(200)을 추가로 포함한다. 결합 스템(200)은 종축(A)에 평행하지 않은 방향으로 결합 스템으로부터 연장되는 결합 핀(230)을 갖는다. 바람직하게는, 결합 핀(230)은 결합 벽(210)으로부터 대략 직각으로 또는 종축(A)에 대해 실질적으로 수직으로 연장된다.

결합 스템(200)은 스템(200)으로부터 외향으로(또는 반경방향으로) 돌출되고 종축(A)에 대체로 평행한 방향으로 종방향으로 배향된 결합 리브(240)를 유리하게 포함할 수 있다. 리브(240)는 제1(도면에서, 하부) 단부(241) 및 제1 단부(241)에 대향하는 제2(상부) 단부(242)를 갖는다. 리브(240)는 핀(230)에 인접하게 배치될 수 있다. 도 4 및 도 5의 실시예에서, 결합 핀(230)은 리브(240)의 제1 단부(241)와 제2 단부(242) 사이에 또는 그 중간에 배치된다. 리브(240) 및 결합 핀(230)은 스템(200)으로부터 동일한 정도로 외향으로 돌출되도록 구성될 수 있는데, 즉 리브(240)의 최외측 외측 표면은 결합 핀(230)의 최외측 외측 표면(자유 단부)과 동일 평면 상에 있을 수 있다. 대안적으로, 결합 핀(230)은 결합 스템(200)으로부터 리브(240)가 연장되는 것보다 더 큰 정도로 돌출될 수 있으며, 이 경우에 결합 핀(230)의 일부분이 리브(240)의 최외측 외측 표면을 넘어 연장된다(도 4, 도 5).

리필품(30)은 리필품(30)이 손잡이(20)에 축방향으로 부착될 때 손잡이(20)에 대한 리필품(30)의 이동(축방향 및/또는 반경방향)을 제한하기 위해 리브(240)의 제2 단부(242)와 맞물리도록 구조화되고 구성된 홈(128)을 포함할 수 있다. 홈(128)은 유리하게는 리브(240)의 제2 단부(242)의 크기 및 형상과 부합하도록 크기 설정되고 형상화될 수 있다. 도 4 및 도 5의 실시예에서, 리브(240)의 제2 단부(242)는 볼록한, 대체로 반원형인 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으며, 홈(128)은 대응하는 오목한, 대체로 반원형인 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 리브(240) 및 홈(128)의 다른 상호 대응하는 형상들이 본 발명에 의해 고려된다. 또한, 리브(240)의 제2 단부(242)는 접선 방식으로 전이할 수 있거나 전이할 필요가 없을 수 있는 다른 적합한 구성들을 가질 수 있다.

리필품(30)은 리필품 벽(34)들에 의해 형성되는 대체로 관형인 부분(33)을 갖는다. 관형 부분(33)은, 예컨대 대체로 원통형인 형상, 대체로 원추형인 형상, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한, 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "대체로 원통형인" 및 "대체로 원추형인"은 엄격하게 원통형이고 원추형인 형상과, 엄격하게 원통형인 형상 및 엄격하게 원추형인 형상으로부터 벗어난 형상을 기술한다. 그러한 "대체로 원통형인" 및 "대체로 원추형인" 관형 부분(33)의 예는, 제한 없이, 일 방향으로 기다랗게 됨으로써 원형으로 벗어난 단면 형상, 예컨대 타원형, 난형 등을 갖는 관형 부분(33)을 포함한다. 관형 부분은 또한 다른 적합한 형상, 예컨대 다각형, 직사각형 등 또는 대체로 원통형/원추형인 형상 및 대체로 다각형인 형상의 조합을 가질 수 있다. 관형 부분(33) 내부에, 리필품의 벽(34)들에 의해 한정되고, 리필품(30)이 손잡이(20)에 부착될 때 손잡이(20)의 결합 스템(200)을 내부에 수용하도록 구조화되고 구성된 내부 공간이 있다. 결합 장치(100)는 리필품(30)의 내부 공간에서 리필품 벽(34)들에 인접하게, 그리고 보다 구체적으로 리필품 벽(34)들의 내부 표면들에 인접하게 배치된 한 쌍의 상호 대향하는 외팔보형 아암(150)을 포함한다. 외팔보형 아암(150)은 만곡되며 대체로 원형이거나 반원형인 것으로 기술될 수 있는데, 이는 종축(A)에 실질적으로 수직인 평면에서 취해진 아암(150)의 단면 형상이 원형인 부분들을 포함할 수 있거나 이상적인 원형 형상으로부터 벗어난 - 예컨대 타원형, 난형 등의 형상의 일부분을 포함하도록, 전술된 대체로 원통형이고 대체로 원추형인 관형 부분(33)의 벗어남과 유사하게, 즉 일 방향으로 기다랗게 되는 것에 의해 - 부분들을 포함할 수 있음을 의미한다.

한 쌍의 만곡된 외팔보형 아암(150)은 제1 아암(150a) 및 제1 아암(150a)에 대향하는 제2 아암(150b)을 포함한다. 외팔보형 아암(150)들 각각은 그의 고정 단부(또는 "뿌리부")(151)(151a, 151b)를 갖고, 자유 단부(152)(152a, 152b)로 종료된다. 자유 단부(152)는 결합 스템(200)의 결합 핀(230)과 맞물려서 그와 확실하고 맞물림 해제가능하게 연결되도록 구조화되고 구성된 결합 표면(153)(153a, 153b)을 포함한다. 본 발명의 결합 기구에서, 결합 핀(230)은 손잡이 결합 부분을 형성하고, 결합 장치(100)는 리필품 결합 부분을 형성한다.

제1 외팔보형 아암(150a)은 제1 결합 표면(153a)으로 종료되고, 제2 외팔보형 아암(150b)은 제2 결합 표면(153b)으로 종료된다. 제1 결합 표면(153a)은 제2 결합 표면(153b)에 대향하여 대면한다. 제1 및 제2 결합 표면(153a, 153b)들은 리필품(30)이 손잡이(20)에 부착될 때 결합 핀(230)을 그의 대향 측부들에서 동시에 수용하도록 구조화되고 구성된다.

제1 및 제2 결합 표면(153a, 153b)들 각각은 활주 부분(154)(154a, 154b) 및 활주 부분(154)에 인접한 클램프 부분(155)(155a, 155b)을 포함한다. 각각 제1 및 제2 결합 표면(153a, 153b)들의 상호 대향하는 제1 활주 부분(154a)과 제2 활주 부분(154b) 사이의 거리는 약 0.4 mm 내지 약 5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4.5 mm, 및 약 0.6 mm 내지 약 3 mm일 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 2개의 상호 대향하는 제1 활주 부분(154a)과 제2 활주 부분(154b) 사이의 거리는 약 1 mm 내지 약 2 mm이다. 이러한 거리는, 결합 장치(100)를 내부에 갖는 리필품(30)이 손잡이(20)에 부착되지 않을 때, 즉 결합 장치(100)가 본 명세서에 기술된 바와 같은 탄성 변형을 겪지 않을 때, 도 8에 도시된 바와 같이 최대 거리(D1) 및 최소 거리(D2)의 평균으로서 측정될 수 있다.

결합 핀(230)이 대체로 원통형인 실시예에서, 핀(230)의 직경(또는 핀이 원통형이 아닌 경우 활주 부분들에 직교하는 등가 치수)은 약 0.8 mm 내지 약 6 mm, 약 1 mm 내지 약 5 mm, 및 약 2 mm 내지 약 4 mm일 수 있다. 각각 결합 표면(153a, 153b)들의 상호 대향하는 클램프 부분(155a, 155b)들은 형상 및 크기에 있어서 결합 핀(230)의 외측 표면과 유리하게 부합할 수 있다.

결합 표면(153)들은, 리필품(30)이 손잡이(20)에 축방향으로 부착될 때, 즉 상부에 배열된 결합 핀(230)을 갖는 결합 스템(200) 및 손잡이(20)에 대해 리필품(30)이 축방향으로 이동되고 있을 때, 결합 핀(230)과 활주가능하게 - 그리고 외팔보형 아암(153)들의 탄성에 의해 탄성적으로 - 맞물리도록 구조화되고 구성된다. 축방향 부착 동안에, 결합 핀(230)은 핀(230)이 상향으로 활주함에 따라 핀의 대향 측부들에서 결합 표면(153)들의 상호 대향하는 활주 부분(154)들과, 활주 부분(154)들과의 탄성 접촉으로 접촉한다. 핀(230)이 클램프 부분(155)에 도달한 때, 핀(230)은 클램프 부분(155a, 155b)들과의 스냅 끼워맞춤 상태로 끌어당겨진다. 핀(230)을 상호 대향하는 결합 표면(153)들에 대해 편리하게 위치시키고 2개의 결합 표면(153)들 사이의 공간 내로의 핀의 진입을 용이하게 하기 위해, 활주 부분(154)들 각각은 모따기부(156)를 포함할 수 있다. 모따기부(156)의 표면과 활주 부분(154) 사이에 형성된 각도(α2)는, 예컨대 약 100도 내지 170도, 약 110도 내지 약 160도, 및 약 120 내지 약 150도일 수 있다.

활주 부분(154)들 중 적어도 하나는 종축(A)에 대해 경사질 수 있다. 도 4 및 도 8에 도시된 실시예들에서, 둘 모두의 활주 부분(154)들은 상호 대향하는 활주 표면(154)들 사이의 공간이 상향으로 증가하도록, 즉 제1 활주 부분(154a)과 제2 활주 부분(154b) 사이의 공간이 모따기부(156)로부터 클램프 부분(155)으로의 방향으로 증가하도록, 종축(A)에 대해 대칭으로 경사진다. 그러한 구성은, 핀(230)이 활주 부분(154)들을 따라 클램프 부분(155)을 향해 활주함에 따라 외팔보형 아암(150)의 탄성 및 결합 핀(230)에 작용하는 결합 표면(153)들의 연관된 압력으로 인해, 결합 표면(153)들의 클램프 부분(155) 내로 핀(230)을 끌어당기는 것을 용이하게 한다. 외팔보형 아암(150)들의 2개의 대향하는 활주 부분(154a, 154b)들 사이에 형성된 끼인각(α1)은 약 0.1도 내지 약 20도, 약 1도 내지 약 15도, 및 약 1.5도 내지 약 10도일 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 각도(α1)는 약 2도 내지 약 3도이다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 결합 표면(153)들의 활주 부분(154)들은 종축(A)에 실질적으로 평행하게, 따라서 서로에 대해 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다(도 9, 2개의 활주 부분(154a, 154b)들 사이의 거리(D3)를 도시함).

활주 부분(154)들이 종축(A)에 대해 반대로 경사진 대안적인 실시예(도시되지 않음)로서, 2개의 활주 표면(154a, 154b)들 사이의 공간이 상향으로 감소하는, 즉 제1 활주 부분(154a)과 제2 활주 부분(154b) 사이의 공간이 모따기부(156)로부터 클램프 부분(155)으로의 방향으로 감소하는, 상기 대안적인 실시예가 또한 본 발명에서 고려된다.

도 9a는 결합 핀(230)을 클램핑하는 2개의 만곡 부분(160a, 160b)을 갖는 클램핑 장치의 일 실시예를 도시한다. 이미 논의된 바와 같이, 만곡 부분(160a, 160b)들은 각각 모따기부(156) 및 활주 부분(154)을 갖지만, 만곡 부분(160a, 160b)들은 사다리꼴 절결부들에 의해 형성되는 클램프 부분(155a, 155b)들을 가져, 클램프 부분(155a, 155b)들 각각이 상이한 부품들에서의 공차들과 무관하게 2개의 클램핑 지점들에서 결합 핀(230)을 항상 클램핑하도록 한다.

리필품(30)이 손잡이에 부착될 때, 외팔보형 아암(150)들의 상호 대향하는 2개의 결합 표면(153)들 사이에 존재하는 공간 또는 간극은 - 결합 핀(230)이 결합 표면(153)들의 대향하는 활주 부분(154)들을 따라 활주함에 따라 - 탄성적으로 확장된다. 이것이 발생할 때, 외팔보형 아암(150)들의 탄성(또는 신축) 변형 또는 이동은 반경방향-굽힘 탄성 변형, 즉 칫솔의 종축으로부터 멀어지는 아암(150)들의 탄성 이동; 축방향-굽힘 탄성 변형, 즉 칫솔의 종축을 따른 아암(150)들의 탄성 이동; 토션-비틀림 탄성 변형, 즉 외팔보형 아암(150)의 탄성 토크 이동으로서, 결합 표면(153)이 아암의 고정 단부 또는 "뿌리부"(이로부터 아암(150)이 연장됨)에 대해 회전하는, 상기 탄성 토크 이동; 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.

손잡이(20)에 대한 그리고 손잡이로부터의 리필품(30)의 반복된 부착 및 분리로 인해, 특히 치약 슬러리와 같은 연마 재료를 포함할 가능성이 있는 환경에서, 결합 핀(230)과 결합 표면(153)들의 계면에서 불가피한 마모가 있다. 따라서, 강철 또는 다른 경질-표면의 마모-탄성 재료(예컨대, 강철, 세라믹, 표면-강화된 플라스틱, 및 다양한 적합한 표면-코팅된 재료)로 제조된 결합 핀(230)(이는 손잡이(20)의 일부임), 및 플라스틱으로 제조된 결합 표면(153)(이는 리필품(30)의 일부임)을 갖는 것이 유리하다. 그러한 배열은 유리하게는 손잡이(20) 및 리필품(30)의 각자의 예상 수명과 기능의 요건을 충족시킨다.

제1 및 제2 결합 표면(153)들 각각의 클램프 부분(155)은, 리필품(30)이 손잡이(20)에 부착될 때 클램프 부분(155)의 실질적으로 전체 표면이 결합 핀(230)의 측부 표면과 접촉하도록 결합 핀(230)의 측부 표면에 맞닿도록 구조화되고 구성될 수 있다. 다시 말하면, 핀(230) 및 클램프 부분(155)들의 각자의 표면들은, 제1 및 제2 결합 표면(153a, 153b)들 각각의 사실상 전체 클램프 부분(155)이 핀(230)의 대응하는 표면과 접촉하여, 리필품(30)이 손잡이(20)에 부착될 때 손잡이(20)와 리필품(30) 사이에 확실한 맞물림을 제공하도록 크기 설정되고 형상화될 수 있다.

핀(230)은 임의의 적합한 형상, 예컨대 원통형, 프리즘형, 원추형 등을 가질 수 있지만, 원통형 또는 원추형 형상이 바람직할 수 있다. 이에 대응하여, 결합 표면(153)들의 클램프 부분(155)들은 또한 원형 또는 반원형 형상을 갖도록 프로파일링될 수 있으며, 핀(230)의 직경은 클램프 부분(155)의 등가 직경과 실질적으로 동일하다. 그러한 배열에서, 클램프 부분(155)의 전체 표면은 전술된 바와 같이 결합 핀(230)의 측부 표면과 접촉할 것이다. 결합 핀(230)과 접촉하는 2개의 상호 대향하는 결합 표면(153)이 이들 사이에 공간을 가질 수 있고 따라서 완벽한 원을 포함하지 않을 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "등가 직경"은 그들의 각자의 곡률의 반경에 기초한 클램프 부분(155)의 가상 또는 이론적 직경을 지칭한다.

리필품(30) 및 결합 기구(100)는, 리필품(30)의 관형 부분(33) 내부에 배치되고 예컨대 복수의 억지-끼워맞춤 세그먼트(111)를 이용함으로써 리필품의 관형 부분에 끼워맞춤-가압되는 결합 삽입체(110)를 포함하도록 구조화될 수 있다. 삽입체의 외측 표면으로부터의 돌출부(111)들을 포함하는 그러한 억지-끼워맞춤 세그먼트들의 하나의 예시적인 실시예가 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 추가 실시예에서, 돌출부(111)들은 대응하는 세그먼트들, 예컨대 리필품(30)의 관형 부분(33)의 내측에 배치된 대응하는 함몰부(도시되지 않음)들을 가질 수 있다. 억지-끼워맞춤 세그먼트들은 관형 부분(33)과 삽입체(110) 사이의 계면 주연부 둘레에서 서로 등거리로, 예를 들어 60도로 분포될 수 있다.

도 9 및 도 8a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 삽입체(110)는 하부 섹션(121), 상부 섹션(123), 및 하부 섹션(121)과 상부 섹션(123) 중간의 중간 섹션(122)을 포함하는 전방 세그먼트(120)를 가질 수 있다. 하부 섹션(121)은 제1 반원형 공간(124)에 의해 중간 섹션(122)으로부터 분리되고, 중간 섹션(122)은 제2 반원형 공간(125)에 의해 상부 섹션(123)으로부터 분리된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 삽입체(110)의 전방 세그먼트(120)는 제1 아암(150a)의 제1 단부(151a)로부터 제2 아암(150b)의 제1 단부(151b)까지, 외팔보형 아암(150a, 150b) 둘 모두를 전체적으로 포함하는 삽입체의 반원형 부분이다. 도 8a의 평면도에서, 전방 세그먼트(120)는 삽입체(110)의 평면도에서 종축(A)에 평행한 2개의 평면(PA, PB)들 사이에 형성된 끼인각(α3)에 의해 윤곽이 나타내어지는데, 이 각도는 약 70도 내지 약 200도, 약 80도 내지 약 190도, 및 약 90도 내지 약 180도일 수 있다.

결합 삽입체(110)의 하부 섹션(121)은 종축(A)에 실질적으로 수직인 방향으로 연장되고 내측 주연부(126a) 및 외측 주연부(126b)를 포함하는 환상 플랜지(126)를 포함할 수 있다. 결합 삽입체(110)가 내부에 통합된 리필품(30)이 손잡이(20)에 확실하게 부착될 때, 환상 플랜지(126)는 손잡이(20)에 인접하게 위치될 수 있다(도 4). 플랜지(126)는 유리하게는, 그의 내측 주연부(126a)에 인접하여, 리필품(30)이 손잡이(20)에 축방향으로 부착될 때 결합 스템(200)의 핀(230)과 리브(240)를 위한 공간을 제공하도록 크기 설정되고 형상화된 리세스(127)를 포함할 수 있다.

중간 섹션(122)은 전술된 한 쌍의 상호 대향하는 외팔보형 아암(150)을 포함한다. 외팔보형 아암(150)들은, 전술된 바와 같이, 결합 삽입체(110)의 하부 섹션(121) 및 상부 섹션(123)에 대해 탄성적으로 이동할 수 있도록 위치된다. 상부 섹션(123)은, 리필품(30)이 손잡이(20)에 축방향으로 부착될 때 손잡이(20)에 대한 리필품(30)의 반경방향 및/또는 축방향 이동을 제한하기 위해, 결합 스템(200)으로부터 외향으로 돌출하고 종방향으로 연장되는 리브(240)의 상부 단부(242)와 맞물리기 위한 전술된 홈(128)을 포함할 수 있다.

리필품(30)과 손잡이(20) 사이의 확실한 연결을 보장하기 위해, 결합 스템(200)의 외측 벽(210)들과 리필품 벽들은 조합되어 복수의 억지-끼워맞춤 세그먼트(250)를 형성하도록 구성될 수 있으며, 외부 벽(210)들과 리필품 벽들의 각자의 대향 면들은 리필품(30)이 손잡이(20)에 부착될 때 서로 마찰식으로 맞물린다. 리필품(30) 및 스템(200)을 마찰식으로 일체화하는 억지-끼워맞춤 세그먼트(250)들이, 예컨대 결합 스템(200)의 자유 단부(220)에 인접하게 그리고/또는 결합 스템(200)의 자유 단부(220)에 대향하는 단부에 인접하게, 임의의 적합한 위치에 제공될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 예컨대 복수의 억지-끼워맞춤 세그먼트(250)는 결합 스템(200)의 자유 단부(220)에 인접하게 적어도 3개의 (상부) 억지-끼워맞춤 세그먼트(251, 252, 253)를 포함할 수 있다. 복수의 억지-끼워맞춤 세그먼트(250)는 결합 스템(200)의 자유 단부(220)에 대향하는 단부에 인접하게 적어도 3개의 (하부) 억지-끼워맞춤 세그먼트(254, 255, 256)를 추가로 포함할 수 있다. (하부) 억지-끼워맞춤 세그먼트(254, 255, 256)들은 유리하게는, 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같이, 결합 삽입체의 하부 섹션(121)의 플랜지(126)의 내측 주연부(126a)의 부분들을 포함할 수 있다.

도 13 및 도 14에 개략적으로 도시된 다른 실시예에서, 결합 삽입체(110)는 종축(A)에 실질적으로 평행한 대체적인 방향으로 직립하여 연장되는 공차-보상 스프링(170)을 포함한다. 공차-보상 스프링(170)은 유리하게는 결합 삽입체의 일체형 부품으로서 형성(예컨대, 성형)될 수 있다. 공차-보상 스프링(170)은 자유 단부 및 내측 표면(171)을 갖는다. 공차-보상 스프링(170)은, 리필품(30)이 손잡이(20)에 부착될 때 공차-보상 스프링의 내측 표면(171)의 적어도 상부 부분(즉, 공차-보상 스프링(170)의 자유 단부에 인접한 내측 표면의 부분)이 결합 스템(200)의 인접 표면에 탄성적으로 맞닿음으로써, 이들 사이에 마찰 끼워맞춤-가압 연결을 제공하도록 구조화되고 구성된다. 단일 공차-보상 스프링(170)이 본 명세서에 예시되어 있지만, 이러한 또는 유사한 구성의 2개 이상의 공차-보상 스프링을 포함하는 실시예들이 본 발명에 의해 고려된다.

추가의 실시예에서, 외팔보형 아암(150)들 각각은 만곡 부분(160) 및 만곡 부분(160)과 일체로 형성된 휜을 포함할 수 있다. 휜은 대체로 수직으로 배향될 수 있다. 휜은 전술된 결합 표면(153)을 포함한다. 만곡 부분(160)은 원주 방향으로 측정된 곡률 길이(L), 곡률 길이(L)에 대체로 수직인 방향으로 만곡 부분(160)의 최고(가장 높은) 부분에서 측정된 곡률 높이(H), 및 곡률 높이(H)에 대체로 수직인 방향으로 측정된 곡률 두께(W)를 갖고, 곡률 길이는 곡률 높이(H)보다 크고, 곡률 높이(H)는 곡률 두께(W)보다 크다. 유리한 물리적 특성을 갖는, 외팔보형 아암(150)의 소정의 플라스틱 재료, 예컨대 폴리옥시메틸렌(POM) 또는 강화된 POM을 고려할 때, 이들 치수 L, W 및 H는 외팔보형 아암(150)들의 탄성 변형을 용이하게 하도록 조심스럽게 선택될 수 있다. 전술된 바와 같이, 그러한 변형은 반경방향-굽힘 탄성 변형, 즉 종축(A)으로부터 멀어지는 아암(150)들의 외향 탄성 "비굽힘" 이동; 축방향-굽힘 탄성 변형, 즉 실질적으로 종축(A)을 따른 아암(150)들의 탄성 이동(즉, 상하 이동); 토션-비틀림 탄성 변형, 즉 외팔보형 아암(150)들의 탄성 토크 이동으로서, 아암(155)이 연장되어 나오는 아암의 고정 단부 또는 "뿌리부"(151)에 대해 결합 표면(153)이 회전하는, 상기 탄성 토크 이동; 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.

수직 휜은 휜 높이(H1)를 갖는다. 몇몇 도면에 도시된 바와 같이, 휜 높이(H1)는 곡률 높이(H)보다 클 수 있다(그러나, 반드시 그러할 필요는 없음). 하나의 예시적인 비제한적 실시예에서, 곡률 길이는 약 4 mm 내지 약 10 mm, 약 4.5 mm 내지 약 9 mm, 및 약 5 mm 내지 약 8 mm일 수 있다. 곡률 높이는 약 2 mm 내지 약 8 mm, 약 2.5 mm 내지 약 6.5 mm, 및 약 3 내지 약 5 mm일 수 있다. 곡률 두께는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.8 mm, 및 약 0.9 mm 내지 약 1.6 mm일 수 있다. 휜 높이는 약 3 mm 내지 약 12 mm, 약 5 mm 내지 약 10 mm, 및 약 6 mm 내지 약 9 mm일 수 있다.

리필품(30)은 내부에 운동 전달기(300)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 운동 전달기(300)는 제1 자기 결합 요소(310)로 종료되는 반면, 손잡이(20)의 구동 기구는 제2 자기 결합 요소(410)로 종료된다(도 7). 이어서, 제1 자기 결합 요소(310) 및 제2 자기 결합 요소(410)는 리필품(30)이 손잡이(20)에 부착될 때 자기 결합 요소들 사이에 확실한 자기 연결을 형성하도록 구조화되고 구성될 수 있어, 손잡이의 구동 기구의 이동이 리필품의 운동 전달기(300)로 효과적으로 전달되도록 한다. 그러한 자기 결합 요소들은, 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된, 통상적으로 양도된 미국 특허 제8,631,532호에 기술된 바와 같이, 영구 자석 또는 자석들 및/또는 자화가능 요소 또는 요소들을 포함할 수 있다.

손잡이(20)의 구동 기구는 실질적으로 종축(A)을 따른 선형 진동 이동을 위해 구조화되고 구성될 수 있는 반면, 브러시 헤드(31)는 종축(A)에 실질적으로 수직으로 연장되는 회전축(X)을 중심으로 하는 회전 진동 운동, 종축(A)에 실질적으로 평행하게 연장되는 축을 중심으로 하는 측방향 진동 운동, 또는 당업계에 알려진 바와 같은, 선형 진동 이동 또는 진동 작동, 및 다른 이동 패턴을 포함한 임의의 다른 유형의 이동을 위해 구조화되고 구성될 수 있다.

특정 실시예가 본 명세서에 예시되고 기술되었지만, 다양한 다른 변경과 수정이 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 태양이 본 명세서에 기술되었지만, 그러한 태양이 조합되어 이용될 필요는 없다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 첨부된 청구범위에 포함하도록 의도된다.

본 명세서에 사용될 수 있는 바와 같은 용어 "실질적으로", "본질적으로", "약", "대략" 등은, 당업자가 쉽게 인식할 바와 같이, 임의의 정량적 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 내재하는 정도의 불확실성을 나타낸다. 이러한 용어는 또한, 쟁점이 되는 주제의 기본적 기능의 변화를 야기함이 없이, 정량 표현이 언급된 기준으로부터 달라질 수 있는 정도를 나타낸다. 또한, 본 명세서에 개시된 치수 및 값은, 용어 "실질적으로", "본질적으로", "약", "대략" 등이 선행되든 그렇지 않든 간에, 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 명시되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 열거된 값과, 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 둘 모두를 의미하도록 의도된다. 예를 들어, "5 mm" 및 "70도"로 개시된 값들은 각각 "약 5 mm" 및 "약 70도"를 의미하도록 의도된다.

임의의 상호 참조되거나 관련된 특허 또는 출원, 및 이러한 출원이 우선권을 주장하거나 그의 이익을 청구하는 임의의 특허 출원 또는 특허를 포함하는, 본 명세서에 인용된 모든 문헌의 개시 내용은 그로써 명확히 배제되거나 달리 제한되지 않는 한 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 임의의 문헌의 인용은 그것이 본 명세서에 개시된 또는 청구된 임의의 발명에 대한 종래 기술인 것으로, 또는 그것이 단독으로 또는 임의의 다른 참고 문헌 또는 참고 문헌들과의 임의의 조합으로 임의의 그러한 발명을 교시하거나 제안하거나 개시하는 것으로 인정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 본 명세서에 포함된 문헌에서의 동일하거나 유사한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우, 이러한 문헌에서 그 용어에 부여되거나 그에 의해 문맥상 암시되는 의미 또는 정의가 우선할 것이다.

Claims (14)

1. 손잡이, 및 결합 장치를 통해 상기 손잡이에 부착되도록 구조화되고 구성되며 종축을 갖는 리필품(refill)을 포함하는 전동 칫솔로서,
   상기 손잡이는 구동 기구를 갖고, 상기 리필품은 브러시 헤드 및 상기 브러시 헤드를 구동하기 위해 상기 브러시 헤드에 기능적으로 연결된 운동 전달기(motion transmitter)를 가지며,
   상기 손잡이는, 상기 종축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되고 자유 단부로 종료되는 외부 벽들을 갖는 결합 스템(coupling stem)을 포함하고, 상기 결합 스템은 상기 종축에 평행하지 않은 방향으로 상기 결합 스템으로부터 연장되는 결합 핀을 추가로 가지며,
   상기 리필품은 상기 리필품이 상기 손잡이에 부착될 때 상기 손잡이의 결합 스템을 내부에 수용하도록 구조화되고 구성되는 내부 공간을 사이에 한정하는 리필품 벽들에 의해 형성되는 관형인 부분을 포함하고,
   상기 결합 장치는 상기 리필품의 내부 공간 내에서 상기 리필품 벽들에 인접하게 배치된 한 쌍의 상호 대향하는 외팔보형 아암(cantilevered arm)들을 포함하며, 상기 외팔보형 아암들 각각은 상기 결합 스템의 결합 핀(pin)과 맞물려서 상기 결합 스템의 결합 핀과 확실하고 맞물림 해제가능하게 연결되도록 구조화되고 구성된 결합 표면으로 종료되고 탄성적으로 변형가능하고,
   상기 한 쌍의 상호 대향하는 외팔보형 아암들은 제1 결합 표면으로 종료되는 제1 외팔보 아암, 및 상기 제1 결합 표면에 대향하여 대면하는 제2 결합 표면으로 종료되는 제2 외팔보형 아암을 포함하고, 상기 제1 및 제2 결합 표면들은 상기 리필품이 상기 손잡이에 부착될 때 상기 결합 핀을 상기 제1 및 제2 결합 표면들의 대향 측부들에서 동시에 수용하도록 구조화되고 구성되는, 전동 칫솔.
2. 제1항에 있어서, 상기 결합 핀은 상기 종축에 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는, 전동 칫솔.
3. 제1항에 있어서, 상기 손잡이의 결합 스템은 상기 결합 스템으로부터 돌출되고 상기 결합 핀에 인접한 리브(rib)를 포함하고, 상기 리브는 하부 단부, 상기 하부 단부에 대향하는 상부 단부, 및 상기 하부 단부와 상기 상부 단부 사이의 리브 길이를 가지며, 상기 리브는 상기 종축에 실질적으로 평행하게 길이방향으로 배향되는, 전동 칫솔.
4. 제3항에 있어서, 상기 결합 핀은 상기 리브의 하부 단부와 상부 단부 중간에 배치되는, 전동 칫솔.
5. 삭제
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 결합 표면 및 상기 제2 결합 표면은 상기 리필품이 상기 손잡이에 축방향으로 부착될 때 상기 결합 핀과 활주가능하게 그리고 탄성적으로 맞물리도록 구조화되고 구성되는, 전동 칫솔.
7. 제3항에 있어서, 상기 리필품은, 상기 리필품이 상기 손잡이에 축방향으로 부착될 때, 상기 결합 스템의 리브의 상부 단부와 맞물림으로써 상기 손잡이에 대한 상기 리필품의 축방향 이동을 제한하도록 구조화되고 구성되는 홈을 포함하는, 전동 칫솔.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합 장치는 상부 섹션, 하부 섹션, 및 상기 상부 섹션과 상기 하부 섹션 사이의 중간 섹션을 포함하는 전방 세그먼트를 갖는 결합 삽입체(coupling insert)를 포함하며, 상기 하부 섹션은 제1 공간에 의해 상기 중간 섹션으로부터 분리되고, 상기 중간 섹션은 제2 공간에 의해 상기 상부 섹션으로부터 분리되며, 상기 하부 섹션은 상기 리필품이 상기 손잡이에 부착될 때 상기 손잡이에 인접하고, 상기 중간 섹션은 상기 한 쌍의 상호 대향하는 외팔보형 아암들을 포함하며, 상기 상부 섹션은 상기 리필품이 상기 손잡이에 축방향으로 부착될 때, 상기 손잡이의 결합 스템으로부터 종방향으로 연장되는 리브의 상부 단부와 맞물림으로써 상기 손잡이에 대한 상기 리필품의 축방향 이동을 제한하도록 구조화되고 구성되는 홈을 포함하는, 전동 칫솔.
9. 제8항에 있어서, 상기 상호 대향하는 외팔보형 아암들은 상기 결합 삽입체의 하부 섹션 및 상부 섹션에 대해 탄성적으로 이동하도록 구조화되고 구성되는, 전동 칫솔.
10. 제8항에 있어서, 상기 결합 삽입체는 상기 종축의 방향으로 외향으로 연장되는 적어도 하나의 공차-보상 스프링(tolerance-compensation spring)을 포함하며, 상기 공차-보상 스프링은 자유 단부를 가지며, 상기 리필품이 상기 손잡이에 부착될 때 상기 자유 단부에 인접한 상기 공차-보상 스프링의 적어도 일부분이 상기 결합 삽입체를 상기 결합 스템에 대항하여 탄성적으로 편의시킴으로써 상기 결합 삽입체와 상기 결합 스템 사이에 마찰 억지-끼워맞춤 접촉을 제공하도록 구조화되고 구성되는, 전동 칫솔.
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합 스템의 외측 벽들과 상기 리필품 벽들은 조합되어, 복수의 억지-끼워맞춤 세그먼트(press-fit segment)들을 형성하며, 대향 면들은 상기 리필품이 상기 손잡이에 부착될 때 서로 마찰식으로 맞물리는, 전동 칫솔.
12. 제11항에 있어서, 상기 억지-끼워맞춤 부분들은 상기 결합 스템의 자유 단부에 인접한 제1 억지-끼워맞춤 영역 내에 그리고 상기 결합 스템의 자유 단부에 대향하는 단부에 인접한 제2 억지-끼워맞춤 영역 내에 제공되고, 상기 제1 및 제2 억지-끼워맞춤 영역들 각각은 복수의 억지-끼워맞춤 세그먼트들을 포함하는, 전동 칫솔.
13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리필품의 운동 전달기는 제1 결합 요소로 종료되고, 상기 손잡이의 구동 기구는 제2 결합 요소로 종료되며, 상기 제1 결합 요소 및 상기 제2 결합 요소는 상기 리필품이 상기 손잡이에 부착될 때 이들 사이에 작동 연결을 형성하도록 구조화되고 구성되는, 전동 칫솔.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 결합 요소는 제1 자기 결합 요소를 포함하고, 상기 제2 결합 요소는 제2 자기 결합 요소를 포함하며, 상기 제1 자기 결합 요소 및 상기 제2 자기 결합 요소는 상기 리필품이 상기 손잡이에 부착될 때 이들 사이에 자기 연결을 형성하도록 구조화되고 구성되는, 전동 칫솔.

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