KR19990044511A - 전동 칫솔 - Google Patents

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힐핑거 페터
슈바르쯔-하르트만 아르민
헤르조크 카를
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킨터 바우츠, 볼프강 포르벡
브라운 게엠베하
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Abstract

본 발명은 손잡이부(2)와 브러시 부착부(3)를 구비하는 전동 칫솔(1)에 관한 것이다. 상기 손잡이부(2)는 손잡이부(2)로 부터 돌출된 샤프트(20)에 결합되는 전동기(8)를 수용한다. 상기 브러시 부착부(3)는 손잡이부(2)에 결합될 수 있다. 샤프트(20)에 결합될 수 있고 수많은 칫솔모(4)가 돌출되는 칫솔모 헤드(26)는 손잡이부(2)에 장착된다. 작동 상태에서, 칫솔모 헤드(26)는 회전 운동(49) 및 왕복 운동(50)을 수행하며, 상기 왕복 운동(50)의 진동수는 회전 운동(49)의 진동수 보다 바람직하게는 훨씬 크다. 왕복 운동(50)은 치아 표면으로 부터 플라그를 분리하는 칫솔모(4)의 쑤시기 운동을 제공하며, 회전 운동(49)은 치아 표면으로부터 분리된 플라그를 제거하는 역할을 한다.

Description

전동 칫솔
이러한 형태의 전동 칫솔은 국제 특허 출원 공개 제WO 94/12121 A1호 공보에 개시되어 있다. 이러한 칫솔에 있어서, 브러시 부착부는 교번 방식으로 구동될 수 있는 회전 브러시 샤프트를 합체한다. 칫솔모 헤드는 브러시 부착부에 선회 가능하게 장착되며, 브러시 샤프트의 회전축선과 칫솔모 헤드의 회전축선은 서로에 대해 거의 직각으로 연장한다. 국제 특허 출원 공개 제WO 94/12121 A1호 공보의 도 9의 실시예는 종방향 로드와 크로스 핀(cross pin)으로 구성되는 T형 어댑터를 특징으로 한다. 종방향 로드는 브러시 샤프트의 회전축선과 거의 평행하지만 그 회전축선보다 길게 브러시 샤프트내의 보어에 안착된다. 크로스 핀은 칫솔모 헤드의 회전축선과 거의 평행하지만 그 회전축선 보다 길게 칫솔모 헤드내의 보어에 안착된다. 종방향 로드는 보어내에서 회전 가능하게 장착되며 브러시 샤프트의 회전축선 방향으로 이동 가능하다. 크로스 핀은 보어 내에서 회전 가능하게 장착되지만, 보어 내에서 칫솔모 헤드의 회전축선 방향으로의 이동은 방지된다. 회전축선을 중심으로 브러시 샤프트의 회전 방향을 교번하면 칫솔모 헤드가 회전축선을 중심으로 교번적인 회전 운동을 하게된다. 그러나, 보어내에서 크로스 핀이 이동 불가능하게 배치되기 때문에, 칫솔모 헤드는 왕복 방식으로 이동한다. 이러한 왕복 운동은 칫솔모 헤드의 회전축선과 평행한 방향으로 발생한다. 칫솔모 헤드의 교번 회전 운동의 진동수는 칫솔모 헤드의 왕복 운동의 진동수와 동일하다.
칫솔모 헤드의 왕복 운동은 칫솔모가 사용자의 치아 표면으로부터 플라그를 분리하는 것을 가능하게 하는 이쑤시개(poke and pick)처럼 작용하게 한다. 칫솔모 헤드의 교번 회전 운동은 칫솔모가 쑤시기 운동에 의하여 치아 표면으로부터 분리된 플라그(plaque)를 제거할 수 있는 와이퍼와 같이 작동하게 한다. 사용자 치아를 깨끗이 하기 위하여 이러한 운동의 결합이 제공된다.
그러나, 이러한 종래의 공지된 구조는 비교적 복잡하며, 칫솔모 헤드의 행정 운동을 발생시키는 기계 요소가 칫솔모 헤드의 바로 아래에 위치되는 추가적인 고려를 필요로 한다. 양치질 하는 동안, 상기 브러시 부착부는 치약, 침 및 물 등에 의하여 침투되며, 기계적으로 이동되는 부품을 비교적 급속하게 마모시키는 것은 특히 연마 입자를 갖는 치약이다. 게다가, 전체 브러시 부착부착부가 아니라 칫솔모 헤드만이 부가적인 왕복 운동을 수행하는데, 어떤 사용자는 이것을 불쾌하게 생각한다. 결국, 이러한 공지된 전동 칫솔의 특별한 구조적 배열은 칫솔모 헤드의 왕복 운동의 진동수에 대하여 칫솔모 헤드의 교번 회전 운동의 진동수를 엄격하게 결부짓는 것을 필요로 한다. 예컨대, 그것은 교번 회전 운동의 진동수를 일정하게 유지하면서 치아 표면에 대하여 칫솔모가 보다 효과적으로 쑤실 수 있도록 간단한 기계 수단으로 칫솔모 헤드의 행정 진동수를 더욱 증가시키는 것을 불가능하게 한다. 칫솔모 헤드의 두 운동을 단계적으로 짜맞추는 식으로 엄격하게 결부지으면 사용자가 귀찮게 생각하는 방식으로 칫솔모 헤드가 진동하게 되며, 이것은 칫솔모의 자유단을 치아 표면에 정확하게 위치시키는 것을 어렵게 만든다.
본 발명은 전동기를 수용하는 손잡이부와, 상기 전동기에 연결되어 이 전동기에 의해 구동되는 샤프트를 구비하고, 이 샤프트는 칫솔모 헤드가 설치된 브러시 부착부에 결합되고, 축선을 중심으로 회전하여 칫솔모 헤드를 진동 운동시키거나 연속적으로 회전 운동을 발생시킬 수 있는 전동 칫솔에 관한 것이다.
도 1은 제1 실시예를 도시하는 전동 칫솔의 개략 종단면도.
도 2는 도 1의 A-A면을 따라서 취한 도 1의 전동 칫솔의 개략 횡단면도.
도 3은 도 1의 B-B면을 따라서 취한 도 1의 전동 칫솔의 개략 횡단면도.
도 4는 제2 실시예를 도시하는 전동 칫솔의 개략 종단면도.
도 5는 제3 실시예를 도시하는 전동 칫솔의 개략 종단면도.
본 발명의 목적은 치아 세척을 더욱 향상시키는 서두에 언급한 형태의 전동 칫솔을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 손잡이부에 연결된 브러시 부착부가 축선과 거의 평행한 방향으로 진동 선회 또는 행정 운동, 또는 이와 유사한 운동을 수행함으로써 본질적으로 달성된다.
이러한 방법에 의하면, 샤프트 전체가 손잡이부 내에서 칫솔모 헤드의 행정 운동을 발생시키는데 필요한 선회, 행정 및 이와 유사한 운동 성분을 수행하게 되므로, 선회 또는 행정 운동을 발생시키는 역할을 하는 구성 요소를 더 이상 브러시 부착부 자체내에 위치시킬 필요가 없다. 일반적으로 손잡이부는 치약, 습기 및 기타의 침입에 대하여 기밀하게 밀봉되므로써, 손잡이부 내부에 위치하는 기계 부품의 급격한 마모를 방지한다. 또한, 샤프트위에서 체결된 전체 브러시 부착부 또는 샤프트는 대다수의 사용자가 유쾌하게 간주하는 이러한 선회 또는 행정 운동을 하게 설치된다. 결국, 샤프트의 선회, 진동 및 이와 유사한 운동의 진동수를 자유롭게 선택하는 것이 가능하므로 칫솔모 헤드의 행정 또는 선회 진동수에 대하여 교번 회전 운동의 진동수를 엄격하게 결부지을 필요가 없다.
본 발명의 특히 바람직한 제1 실시예에 있어서, 브러시 부착부는 샤프트의 종방향으로 연장하는 축선과 거의 직각을 이루는 방향으로 연장하는 축선을 중심으로 선회 또는 행정 운동, 또는 이와 유사한 운동을 수행한다. 특히, 브러시 부착부는 요람(rocker)과 같은 방식 또는 그와 유사한 방식으로 상기 축선을 중심으로 선회할 수 있도록 손잡이부에 장착될 수 있다. 본원 명세서의 내용중에서, 선회(swivel)라는 용어는 예컨대 브러시 및/또는 샤프트가 선회축선을 중심으로 전체 길이에 걸쳐 운동하는 것으로 이해될 수 있으며, 행정(stroke)이라는 용어는 브러시 부착부 및/또는 샤프트 또는 샤프트의 단부 섹션이 운동하는 것을 일컫는다. 예컨대, 브러시 부착부 및/또는 샤프트는 전체적으로 요람식으로 선회하는 반면에, 요람의 단부 지점, 특히 긴 레버 암의 경우의 운동은 행정 운동의 형태로서 간주될 수 있다. 치아 세정의 향상을 위하여, 칫솔모가 일종의 쑤시기 운동을 수행하는 것이 매우 중요한 것으로, 상기 쑤시기 운동은 칫솔모가 종방향 축선 방향으로, 즉 칫솔모 헤드가 종방향 축선 또는 회전축선 방향으로 운동하는 것을 의미하며, 상기 쑤시기 운동은 브러시 부착부 및/또는 샤프트의 자유단의 행정 운동에 의하여 발생된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 선회축선을 중심으로 브러시 부착부 및/또는 샤프트가 선회 운동을 수행하도록 선회축선을 손잡이부에 배열하는 것이 매우 바람직한 것으로 판명되었다. 이것은 칫솔모 헤드의 칫솔모가 칫솔모 헤드의 회전축선을 중심으로 회전 운동을 하고, 축선의 종방향으로 행정 운동을 하게 설치될 수 있는 간단한 설계 방법이다.
선회 또는 행정 운동의 진동수를 회전 운동의 진동수 보다 높은 수준, 바람직하게는 약 2~3배 만큼 크게 하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.
회전 운동의 운동 방향과 선회 또는 행정 운동의 운동 방향은 서로 거의 직각으로 배향되는 것이 바람직하다.
특히 칫솔모 헤드, 말하자면 칫솔모 끝단의 선회 또는 행정 운동의 진폭은 약 ±0.02㎜ 내지 약 ±0.2㎜ 사이의 범위, 바람직하게는 ±0.05㎜이다.
바람직한 실시예에 있어서, 회전 운동의 진동수는 약 60 내지 약 70, 바람직하게는 65㎐이고, 반면에 선회 또는 행정 운동의 진동수는 약 120 내지 210㎐, 바람직하게는 약 165㎐이다.
회전 운동과 선회 또는 행정 운동의 고유 진동수는 여러 번의 진동 사이클, 특히 4번 이상의 진동 사이클 후에 헤테로다인 진동의 위상의 일치가 발생되도록 서로와 관련하여 선택되는 것이 바람직하다. 칫솔모 헤드의 두가지 운동의 진동수가 상이하게 주어지면, 합성 운동의 곡선은 매우 불규칙한 기울기를 갖는다. 이러한 불규칙한 곡선은 두 운동 각각의 여러 사이클 후에 반복된다. 종래 기술에 따르면, 행정 운동은 교번 회전 운동보다 2배 큰 진동수를 가지며, 이에 따라 불규칙한 곡선은 진동 사이클의 주기로 반복된다. 칫솔모 헤드의 운동에 있어서 불규칙한 운동 곡선과 부수적인 불안정성이 빈번히 발생하면, 칫솔의 사용자가 치아에 대하여 칫솔모의 자유단을 명확하고 확고하게 압착하거나 또는 칫솔모를 치아 표면에 정확하게 위치시키는 것이 항상 용이하지는 않다. 그러나, 동일한 오차를 상쇄한 후에 비율이 2개의 바람직하게 큰 소수(prime number) 또는 소수의 곱(prime number products)을 나타내도록 선회 또는 행정 운동의 진동수에 대한 회전 운동의 진동수 비가 선택된다면, 칫솔모 헤드의 전체적인 운동의 곡선의 불규칙성은 거의 일어나지 않는다. 이러한 불규칙성이 덜 일어날수록, 칫솔모 헤드의 운동은 더욱 부드러워지며 칫솔모의 자유단을 사용자의 치아상에 정확하게 위치시키는 것은 더욱 용이해진다. 상기 진동수 비에 대한 각각의 소수의 몫은 예컨대, 23/9, 13/5, 27/10, 28/11, 34/13, 171/65 일 수도 있다. 이러한 상태가 주어진다면, 두 진동수로부터의 몫과 이로 인한 두 진동수의 상호 관계는 중요하지 않게 변하며, 반면에 위상의 일치는 다양한 여러 개의 진동 또는 진동 사이클, 즉 9, 5, 10, 11, 13, 65 에 의하여 발생된다. 진동 사이클의 수가 커질수록, 칫솔모 헤드의 합성 운동은 보다 부드럽고 보다 규칙적으로 된다.
대체로, 행정 운동과 회전 운동의 이러한 진동수 차이는 사용자의 치아에 대해 세척 효과를 현저하게 향상시키는 것으로 판명되었다. 이것은, 한편으로 칫솔모 헤드의 행정 운동의 보다 큰 진동수가 칫솔모의 이쑤시개 운동을 강하게 하여, 사용자의 치아 표면으로부터 플라그를 현저히 향상되게 분리시킨다는 사실에 기인한다. 다른 한편으로, 닦기 운동은 같은 진동수에서는 발생하지 않으며, 치아 표면에 대한 칫솔모의 너무 빠른 닦음은 방지된다. 그 대신에, 분리된 플라그를 치아 표면으로 부터 완전히 제거하고, 실제로는 추가적인 플라그를 분리하는 것을 돕는 닦기 운동은 보다 낮은 진동수에서 발생한다. 따라서, 칫솔모 헤드의 행정 운동의 보다 높은 진동수는 사용자의 치아 표면으로부터 플라그를 분리하는 이로운 효과를 가지는 반면에, 칫솔모 헤드의 회전 운동의 보다 낮은 진동수는 보다 많은 플라그를 분리하는 것 이외에도, 닦기에 의하여 분리된 플라그를 완전히 제거하는 것을 확실하게 한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 있어서, 회전 운동과 행정 운동의 진동수의 비는 유한값이거나, 또는 주기 분수 또는 비주기 분수이다. 이 범위 내에서 회전 운동과 행정 운동의 진동비를 자유롭게 선택하는 것이 가능하다. 예컨대, 회전 운동에 대해 소정의 진동수가 주어진다면, 적절한 진동수의 비를 선택함으로써 행정 운동에 대하여 높은 진동수를 바람직한 값으로 정하는 것은 간단한 문제다.
본 발명의 바람직한 다른 특징에 있어서, 회전 운동과 행정 운동의 진동수는 서로 독립적이다. 적절한 구조의 수단에 의하여, 회전 운동의 진동수와 행정 운동의 진동수는 전적으로 서로 독립적이고 각각 바람직한 값으로 자유롭게 정해질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 칫솔모 헤드의 회전 운동과 행정 운동은 전동기에 의하여 발생된다. 단지 하나의 전동기가 사용된다. 회전 운동과 행정 운동에 대한 각각의 서로 다른 진동수는 예컨대, 기어 시스템 또는 이와 유사한 장치의 도움으로 전동기에 의하여 발생될 수 있다. 그 경우에 있어서, 행정 운동의 진동수에 대한 회전 운동의 진동수의 비는 기어 비에 의하여 결정된다. 그러나, 기어 시스템 없이도 이러한 진동수를 발생시키는 것이 또한 가능하다. 이것은 예컨대, 행정 운동과 진동수가 낮은 회전 운동 사이에 삽입되는 예컨대, 커플링 또는 이와 유사한 장치에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 회전 운동은 전동기에 의하여 발생되며, 반면에 행정 운동은 다른 독립 구동 수단에 의하여 발생된다. 따라서, 회전 운동과 행정 운동은 서로 독립적인 구동 수단에 의하여 각각 작동된다. 이것은 회전 운동의 진동수와 행정 운동의 진동수를 완전히 서로 독립적으로 적절한 값으로 정하는 것을 용이하게 한다. 같은 특징에 의하여, 회전 운동과 행정 운동의 진동수의 비는 바람직한 값으로 또한 정해질 수 있다.
추가된 전동기, 또는 전자기 발진기, 또는 압전 작동기에 의하여 행정 운동을 발생시키는 것이 특히 바람직하다. 회전 운동이 전동기에 의하여 발생되는 반면에, 행정 운동은 제2 구동 시스템, 바람직하게는 제2 전동기에 의하여 발생된다. 그 경우에 있어서, 2개의 전동기를 적절하게 제어함으로써 회전 운동의 진동수와 행정 운동의 진동수를 서로 독립적으로 선택할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 칫솔모 헤드의 행정 운동은 칫솔모에 작용하는 하중이 특정 레벨을 초과하면 정지될 수 있다. 전술한 바와 같이, 칫솔모 헤드의 행정 운동은 치아 표면으로부터 플라그를 분리하는 역할을 하는 칫솔모의 쑤시기 효과를 생성한다. 본 발명에 따르면, 행정 운동의 보다 높은 진동수는 그 쑤시기 효과를 강하게 한다. 많은 전동 칫솔 사용자들이 치아 표면에 대하여 너무 큰 힘으로 칫솔모의 단부를 누르는 경향이 종종 있다는 것이 주지되어 있다. 이것은 칫솔모의 쑤시기 작용을 강하게 하는 반면에, 치아 표면 또는 잇몸에 작용하는 초과 하중은 손상을 일으킬 수 있다는 것이 또한 주지되어 있다. 이러한 손상을 방지하기 위하여, 칫솔모에 작용하는 힘이 소정 레벨을 넘어서자 마자 행정 운동은 정지된다. 이에 따라, 가능한 손상은 확실하게 방지된다. 또한, 행정 운동의 정지는 사용자가 치아 표면에 대하여 너무 큰 압력으로 누르고 있다는 사실을 촉각 또는 청각으로 사용자에게 경고한다. 이것은 사용자가 치아 표면상에서 진동 형태의 칫솔모의 쑤시기 운동을 느끼며, 쑤시기 작용의 차단은 사용자에게 쑤시기 작용이 정지되었다는 것을 사용자에게 알린다는 사실에 기인한다. 행정 운동의 이러한 정지 특성은 사용자를 위하여 특히 바람직한 안전과 경고 기능을 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 행정 운동은 사용자에 의하여 정지될 수 있다. 따라서, 사용자는 칫솔모 헤드의 행정 운동과 이로 인한 칫솔모의 쑤시기 작용을 언제든지 자유롭게 작동하거나 정지시킨다. 예컨대, 사용자가 단순히 그의 잇몸을 마사지하기를 원하는 경우에 쑤시기 작용은 불쾌할 수 있으므로, 이것은 유용할 수도 있다. 이 특성은 사용자가 일시적으로 쑤시기 작용을 중지할 수 있게 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 회전 운동은 칫솔모 헤드의 칫솔모에 거의 평행한 축선을 중심으로 하는 교번 운동이다. 이것은 분리된 플라그를 특히 효과적으로 제거할 수 있게 하며 다른 플라그가 치아 표면으로부터 분리되는 것을 또한 돕는 칫솔모의 특히 양호한 닦음 운동을 발생시킨다는 것이 판명되었다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 칫솔모 헤드의 행정 운동은 칫솔모에 거의 평행하게 배향된다. 사용자가 칫솔모를 거의 수직하게 치아 표면에 놓을 때, 이것은 칫솔모의 쑤시기 작용이 균일하고 거의 수직하게 치아에 작용하게 한다. 이것은 칫솔모의 쑤시기 작용이 특히 양호하고 효과적이게 할 수 있다. 그것은 플라그의 분리와 이로 인하여 치아 표면을 깨끗하게 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 샤프트 및/또는 손잡이부에 결합된 브러시 부착부는 로커 암의 축선에 거의 수직하게 선회하도록 손잡이부내에 장착되는 로커 암과 일체부를 구성한다. 로커 암이 선회할 때, 브러시 부착부의 자유단에 장착된 칫솔모 헤드는 왕복 운동을 수행한다. 샤프트에 대한 로커 암의 축선의 거의 수직적인 배열은 칫솔모 헤드의 행정 운동이 거의 또는 전적으로 칫솔모의 방향이 되게 한다. 게다가, 칫솔모와 로커 암 축선사이의 거리를 적절히 선택함으로써 칫솔모 헤드의 행정 운동은 칫솔모가 뻗어있는 방향에 거의 평행하게 될 수 있다. 이것은 칫솔모의 전술한 효과적인 쑤시기 작용을 발생시키며, 그로 인해 치아 표면은 보다 깨끗하게 닦인다. 샤프트와 브러시 부착부를 로커 암의 부품으로서 배열함으로써, 간단하고 저렴하게 칫솔모 헤드의 바람직한 행정 운동을 달성하는 가능성이 특히 편리하게 제공된다.
본 발명의 바람직한 다른 특성에 있어서, 전동기는 진동을 일으키는 수단에 결합되는데, 상기 수단은 브러시 부착부에 대향하는 로커 암으로부터 돌출되는 캔티레버에 작용한다. 이로 인해 로커 암은 진동된다, 말하자면 축선을 중심으로 로커 암의 매우 빠른 선회 운동을 하도록 설치된다. 그 결과, 브러시 부착부의 자유단에 있는 칫솔모 헤드는 매우 빠른 왕복 운동을 수행한다. 사용자가 칫솔모 헤드의 칫솔모를 치아 표면에 대었을 때, 칫솔모 헤드의 이 행정 운동은 플라그를 치아 표면으로부터 분리시키는 칫솔모의 전술한 쑤시기 작용을 초래한다. 이로 인해 로커 암과 전술한 진동 효과는 특히 간단하고 실용적으로 칫솔모의 쑤시기 작용을 발생시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 진동은 전동기의 모터 샤프트에 장착되고 로커 암의 캔티레버를 지지하는 편심 부재에 의하여 발생된다. 이에 따라, 모터 샤프트상의 편심 부재는 진동을 발생시키며, 편심 부재가 캔티레버를 지지하므로, 진동은 로커 암에 전달된다. 이것은 로커 암이 진동 운동을 하고, 그로 인해 칫솔모의 쑤시기 작용을 생성하는 매우 간단한 방법을 제공한다. 그것은 매우 적은 구성 요소를 필요로 하며, 이것은 제조하기 저렴하다는 추가적 효과를 갖는다. 또한, 편심 부재의 구성은 진동의 모드와 강도를 선택하기 쉬운 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 다른 특징에 있어서, 캔티레버에는 전술한 편심 부재를 지지하는 미끄럼 슈우 또는 로울러가 제공된다. 그러므로 캔티레버상에서의 편심 부재의 마찰은 감소 또는 완전히 제거된다. 이로 인해 전술한 진동은 마모없이 발생되며, 이것은 주어진 일상의 작동에 매우 유용하다.
다른 실시예에 있어서, 볼 베어링 등을 이동시키는 편심 슬리브 등이 모터 샤프트 상에 장착되는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 방법은 편심 부재 제조의 용이함 및 간단함을 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 편심 부재는 베어링, 특히 모터 샤프트상에 장착된 편심 내측 마찰면을 구비하는 볼 베어링의 형태로 제공된다. 로커 암의 캔티레버는 볼 베어링의 외측 마찰면을 지지한다. 이러한 볼 베어링을 사용함으로써 모터 샤프트와 캔티레버 사이의 마찰손실은 방지된다. 따라서 진동은 어떠한 마모도 없이 발생한다. 내측 베어링 마찰면의 편심도는 진동의 모드 및 강도를 간단하게 선택할 수 있게 한다. 이것은 로커 암을 진동시키고 칫솔모의 쑤시기 작용을 발생시키는 특히 강하고 튼튼한 수단이다.
볼 베어링의 외측 마찰면을 지지하는 로울러를 구비하는 캔티레버를 제공하는 것이 또한 가능하다. 이것은 마찰을 감소시킨다. 이 경우에 있어서, 볼 베어링의 외측 마찰면이 똑같이 편심될 수 있다. 이것은 두 편심 운동, 즉 볼 베어링의 내측 마찰면과 외측 마찰면의 편심 운동의 중첩을 발생시킨다. 이러한 방식으로, 로커 암의 진동과 이로 인한 칫솔모의 쑤시기 작용의 추가적인 조절이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 진동 발생 요소는 캔티레버에 장착되고 모터 샤프트를 지지하는 편심 로울러이다. 이러한 구성에 있어서, 편심 부재는 캔티레버의 부분이다. 모터 샤프트는 어떠한 구성 요소도 지지하지 않는다. 편심 로울러는 이러한 식으로 발생되는 로커 암의 진동과 칫솔모의 쑤시기 작용을 일으키는 모터 샤프트만을 지지한다. 이 구성은 간단하고 저렴하게 제조할 수 있는 매우 적은 부수적인 부품을 필요로 한다. 모터 샤프트와 편심 로울러사이의 마찰은 작아서 이 구성은 매일 사용하기에 알맞게 어떤 마모도 거의 방지된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 캔티레버를 모터 샤프트의 편심 부재에 대하여 압박하거나 또는 캔티레버의 편심 부재를 모터 샤프트에 대하여 압박하는 스프링 요소, 특히 벤딩 스프링, 나선형 압축 스프링 등이 제공된다. 벤딩 스프링은 편심 부재가 항상 캔티레버를 지지하고 언제나 진동을 확실하게 하는 것을 보장한다. 벤딩 스프링을 선택함으로써 편심 부재가 캔티레버 또는 모터 샤프트를 각각 지지하는 압력이 결정된다. 이것은 모터 샤프트상에서 진동 시스템의 제동 효과와 이로 인한 하중을 최소화하는 것을 가능하게 한다. 대안으로서, 판 스프링 또는 나선형 스프링 등이 사용될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 다른 특징에 있어서, 칫솔모 헤드의 칫솔모에 작용하는 하중이 초과되었을 때, 캔티레버는 모터 샤프트상의 편심 부재로 부터 들어올려지고, 캔티레버의 편심 부재는 모터 샤프트로 부터 들어올려진다. 스프링 하중을 적절하게 선택함으로써 스프링이 모터 샤프트상의 편심 부재에 대하여 캔티레버를 압박하거나 또는 모터 샤프트에 대하여 캔티레버상의 편심 부재를 압박하는 압력을 선택할 수 있다. 압력 레벨이 초과되었을 때, 캔티레버가 편심 부재로 부터 들어올려지거나 또는 편심 부재가 모터 샤프트로 부터 들어올려진다. 그 결과, 로커 암은 더 이상 진동하지 않고 칫솔모 헤드는 왕복 운동을 멈춘다. 전술한 바와 같이, 이것은 칫솔모에 의하여 치아 표면에 가해지는 초과 압력에 의하여 안전 및 경보 기능으로 구성된다. 스프링은 매우 단순하고 저렴하지만 여전히 확실하고 효과적으로 전술한 안전 및 경보 기능을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 로커 암에는 브러시 부착부에 근접한 측면에서 튜브가 제공되며, 상기 튜브는 샤프트를 유지하고 가요성 수단에 의하여 손잡이부로부터 뻗어있다. 손잡이부로부터 돌출된 튜브의 부분은 브러시 부착부를 수용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 기동된 작동 상태에서 로커 암은 칫솔모 헤드의 왕복 운동을 유발하는 진동 운동을 하도록 설치된다. 손잡이부로부터 돌출된 튜브부가 이 행정 운동을 방해하는 것을 방지하기 위하여, 튜브는 가요성으로 손잡이부에 연결된다. 이것은 로커 암 진동의 방해받지 않는 전달 및 칫솔모 헤드의 방해받지 않는 왕복 운동을 가능하게 한다. 손잡이부로부터의 튜브의 가요성 연장부는 단순하고 효과적으로 행정 운동의 적절한 기능을 제공한다. 또 다른 장점으로서, 가요성 연결부는 먼지와 특히 물이 전동 칫솔의 내부로 침투하는 것을 방지한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 전동기의 모터 샤프트와 로커 암 조립체의 일부분인 샤프트는 4절 링크를 통하여 서로 연결된다. 전동기의 모터 샤프트는 연속 회전 모드로 회전한다. 4절 링크에 의하여, 모터 샤프트의 이러한 회전 운동은 로커 암을 형성하는 샤프트의 교번 회전 운동으로 변환된다. 그 결과, 이 샤프트에 결합된 칫솔모 헤드는 교번 방식으로 회전한다. 이 4절 링크는 전술한 회전 변환에 튼튼하고, 단순하고, 저렴한 방법을 제공한다. 이 4절 링크는 샤프트의 진동이 샤프트의 교번 회전에 영향을 끼치지 않는다는 장점을 또한 가진다. 특히, 4절 링크는 샤프트의 선회 운동을 소멸시키도록 샤프트의 선회 운동을 보정하며, 이에 따라 전동기의 모터 샤프트에 적극적으로 영향을 끼친다. 샤프트의 선회 운동에 대한 이러한 보정은 4절 링크의 각각의 구성 요소의 연결 조인트, 특히 서로에 관련한 구성 요소의 운전에 의하여 달성된다. 그러므로, 4절 링크에 의하여 발생된 교번 회전 운동은 진동 운동의 발생과 독립적이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 로커 암을 지지하고 손잡이부내에 수용되는 프레임이 제공된다. 이것은 로커 암에 의하여 발생된 진동이 손잡이부에 직접 전달되는 것을 방지한다. 이것은 전동 칫솔의 이용을 보다 즐겁게 만들며, 이로 인하여 사용자의 편안함에 있어서 바람직한 장점으로 구성된다. 이것은 전동 칫솔을 제조하는 동안 적절한 기능과 이로 인한 진동 작용을 위하여 간단하게 그리고 손잡이부 외측에서 로커 암을 검사하는 것을 또한 가능하게 한다. 유사하게, 수리 및/또는 수정은 외측에 있는 동안 지지하는 구성 요소 또는 프레임 상에서 용이하게 이루어 진다. 이것은 제조비와 전동 칫솔의 유지의 측면에서 실질적인 이익이다.
본 발명의 바람직한 다른 특징에 있어서, 전동기는 프레임상에 장착된다. 전술한 바와 같이, 이것은 전동 칫솔의 제조, 검사 및 유지를 실질적으로 용이하게 하며, 이로 인해 제조비에 있어서 이득이 되는 효과를 가진다.
다른 바람직한 특성에 있어서, 프레임은 가요성으로 손잡이부내에 유지된다. 이러한 방식으로, 프레임은 손잡이부내에서 가요성으로 지지된다. 그 결과, 로커 암에 의하여 발생된 진동은 프레임에서 손잡이부로 전달되지 않으며, 이것은 작동을 유쾌하게 하여 사용자에게 편안함을 더해준다.
이러한 배열에 있어서, 예컨대 축선에 관하여 선회할 수 있고 평형 커플링에 의하여 브러시 샤프트에 연결되도록 샤프트가 손잡이부 내에 장착되는 것은 바람직한 것으로 판명되었다. 이 경우에, 단지 로커 암만이 선회 또는 행정 운동 등을 수행하며, 반면에 샤프트는 단지 종방향 축선에 대하여만 선회 가능하다.
이러한 배열에 있어서 하나의 커플링 부재, 특히 손잡이부의 튜브가 선회축선에 대하여 선회하도록 손잡이부 내에 장착되는 것은 바람직한 것으로 판명되었다.
회전축선을 중심으로 칫솔모 헤드를 구동시키는 샤프트는 예컨대, 종방향 축을 중심으로 진동 또는 연속 회전 운동, 또는 선택적으로 종방향의 축 방향으로 왕복 운동을 수행할 수도 있다. 칫솔모 헤드의 선회 또는 행정 운동을 일으키는 수단은 칫솔모 헤드가 회전 운동을 하도록 독립적이다.
본 발명의 다른 특징, 장점 및 적용 가능성은 첨부 도면에 보다 상세하게 도시된 이하의 실시예로부터 명확해질 것이다. 이 항목에 있어서, 청구범위 및 후자의 전후 참조에 관계없이, 개별적으로든 합체되었든 간에 설명 및/또는 도시된 모든 특징은 본 발명의 주제를 구성한다.
도 1 내지 도 3은 사용자의 치아, 특히 치아 표면의 플라그를 제거하는데 알맞은 전동 칫솔(1)의 제1 실시예를 도시한다.
상기 전동 칫솔은 대체로 원통형의 긴 손잡이부(2)를 구비한다. 자체가 대체로 원통형의 긴 형태인 브러시 부착부(3)는 손잡이부(2)에 장착될 수 있다. 손잡이부(2)의 직경은 사용자가 손잡이부(2)에 의하여 전동 칫솔(1)을 그의 손에 확실하게 잡을 수 있도록 결정된다. 브러시 부착부(3)의 직경은 브러시 부착부(3)가 사용자의 입안으로 용이하게 들어가도록 손잡이부(2)의 직경 보다 작다.
브러시 부착부(3)의 자유단에서, 사용자의 치아를 양치하는 역할을 하는 다수의 칫솔모(4)가 칫솔모 헤드로부터 돌출되어 있다.
손잡이부(2)는 프레임(6)을 수용하는 하우징(5)을 구비한다. 하우징(5)의 거의 전 길이에 대하여 뻗어있는 상기 프레임(6)은 길고 부분적으로는 원통형이다. 브러시 부착부(3)와 마주하는 단부에서, 프레임(6)은 플라스틱 또는 고무, 또는 유사 물질로 구성된 쿠션(7)에 의하여 하우징(5)내의 공간에 탄성적으로 유지되어 있다.
전동기(8), 축전지(9) 및, 충전 코일(10)과 같은 추가 전기 구성 요소는 프레임(6)에 부착되어 있다. 이러한 구성 요소는 손잡이부(2)의 종방향으로 차례로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 축선(12)을 중심으로 선회할 수 있는 로커 암(11)도 또한 프레임(6)에 부착되어 있다. 상기 축선(12)을 갖는 로커 암(11)은 브러시 부착부(3)와 마주하는 손잡이부(2)의 섹션에 위치한다. 로커 암(11)의 일부분은 손잡이부(2)로 부터 돌출되어 있다.
상기 로커 암(11)은 튜브(13), 캔티레버(14) 및 2개의 지지 스템(15, 16)을 구비한다. 로커 암(11)의 튜브(13)는 브러시 부착부(3)와 마주하는 손잡이부(2)의 단부의 개구를 통하여 뻗어 있으며, 손잡이부(2)로부터 돌출되어 있다. 로커 암(11)의 튜브(18)가 손잡이부(2)로 부터 뻗어있는 플라스틱 또는 고무, 또는 이와 유사한 물질로 제조된 환형의 다이아프램(18)은 튜브(13)와 손잡이부(2)의 하우징(5)사이에 위치하며, 로커 암(11)의 튜브(18)는 손잡이부(2)로 부터 이 다이아프램(18)을 통하여 뻗어있다. 링 형상으로 다이아프램(18)을 둘러싸는 클램프(19)는 튜브(13)를 손잡이부(2)의 하우징(5)내에 유지한다.
적어도 손잡이부(2)로부터 뻗어있는 튜브(13)의 부분은 외측이 조형된 단면을 갖는다. 브러시 부착부(3)는 튜브(13)의 돌출부상에 장착된다. 적어도 손잡이부(2)와 마주하는 단부에서, 브러시 부착부(3)는 튜브의 외측 형상과 조화를 이루도록 내측이 조형된 단면을 갖는다. 조화된 형상은 브러시 부착부(3)가 손잡이부(2)상에서 단지 하나의 특정한 환형 위치에 장착될 수 있도록 형성된다. 예컨대, 형상은 별 형상, 또는 삼각형, 또는 이와 유사한 형태를 가질 수도 있다.
로커 암(11)의 튜브(13)상에 장착될 때, 브러시 부착부(3)는 로커 암(11)과 일체부가 된다.
일단부가 손잡이부(2)로부터 돌출된 튜브(13)의 자유단에서 선회할 수 있게 장착되고 타단부는 지지 스템(15)에 장착된 샤프트(20)는 로커 암(13)의 튜브(13)내에 위치한다. 샤프트(20)는 축선(21)을 나타내는 손잡이부(2)와 브러시 부착부(3)의 종방향으로 뻗어있다. 샤프트(20)는 로커 암 조립체(11)의 다른 구성 요소를 구성한다. 샤프트(20)가 튜브(13)로부터 돌출된 위치에서, 샤프트는 자유단에서 외측이 조형된 단면을 가진다.
로커 암(11)의 축선(12)과 샤프트(20)의 축선(21)은 서로 거의 직각으로 뻗어있다.
로커 암(11)의 튜브(13)는 브러시 부착부(3)에 수용된다. 브러시 부착부(3)는 브러시 샤프트(23)가 선회할 수 있게 장착되는 지지 튜브(22)를 구비한다. 브러시 부착부(3)가 장착될 때, 브러시 샤프트(23)는 축선(21)과 중심이 같으며, 손잡이부(2)와 마주하는 단부에서 구멍(24)을 가진다. 이 구멍(24)은 튜브(13)로부터 돌출된 샤프트(20)의 외측 형상에 상응하는 내측 형상을 갖는 단면을 가진다. 상기 조화된 형상은 샤프트(20)가 여러 환형 위치에서 상기 구멍(24)에 삽입될 수 있도록 형성된다. 예컨대, 상기 형상은 정방형일 수도 있다.
지지 튜브(22)의 자유단, 브러시 부착부(3)의 자유단은 칫솔모가 고정된 칫솔모 헤드(26)를 수용하는 리셉터클(25, receptacle)을 유지한다. 칫솔모 헤드(26)는 원반 형상이며 축선(27)을 중심으로 회전할 수 있도록 장착된다. 상기 축선(27)은 칫솔모 헤드(26)의 원반 중심을 통하여 뻗어있고, 칫솔모(4)는 칫솔모 헤드(26)로부터 멀리, 축선(27)에 거의 평행하게 뻗어있다.
칫솔모 헤드(26)의 축선(27)은 샤프트(20)의 축선(21)에 거의 수직으로, 그리고 로커 암(11)의 축선(12)에 거의 수직으로 뻗어있다.
2개의 베벨 기어 부분(28, 29)을 통하여, 축선(21)을 중심으로 하는 칫솔모 샤프트(23)의 교번 회전 운동은 축선(27)을 중심으로 하는 칫솔모 헤드(26)의 교번 회전 운동으로 변환될 수 있다.
브러시 샤프트(23)의 교번 회전 운동으로부터 칫솔모 헤드(26)의 교번 회전 운동으로의 상기 변환은 또한 다른 방법으로 얻어질 수 있다는 것을 주목해야 한다. 예컨대, 이러한 변환을 수행하는 것은 국제 특허 출원 공개 제WO 94/12121 A1호 공보에 설명된, 특히 공지된 명세서의 도 1 내지 도 7에 도시된 전술한 종래 기술에 따라서 가능하다. 어느 정도까지는 국제 특허 출원 공개 제WO 94/12121 A1호 공보에 게시된 발표 내용이 이 명세서에서 참조된다.
로커 암(11)과 전동기(8)사이에서, 손잡이부는 4절 링크(30)를 수용한다. 전동기(8)는 샤프트(2)의 축선(21)과 거의 평행하게 뻗어있는 모터 샤프트(31)를 구비하며 전동기(8)로부터 로커 암(11)의 방향으로 돌출되어 있다. 스퍼 기어(33)와 맞물리는 피니언(32)은 모터 샤프트(31)상에 회전 가능하게 설치되어 있다. 상기 스퍼 기어(33)는 모터 샤프트(31)에 거의 평해하게 뻗어있는 축선(34)을 중심으로 회전 가능하게 장착되어 있다. 전동기(8)에 장착된 지지 스템(36)내에서 이동된 장부(35, tenon)는 스퍼 기어(33)로 부터 축선(34)과 동심으로 뻗어있다.
장부(35)에 대향하는 스퍼 기어(33)의 측부상에서, 구동 크랭크(37)는 축선(34)과 거의 평행하지만 거리가 떨어져서 연장하도록 스퍼 기어(33)에 부착된다. 이 구동 크랭크(37)는 커넥터(38)와 장부(39)를 통하여 로커 암(11)의 지지 스템(16)에 또한 회전 가능하게 장착된다. 상기 장부(39)는 축선(34)과 동심으로 배열된다.
커넥팅 로드(40)는 구동 크랭크(37)상에 회전 가능하게 장착된다. 도 2에서 확실해지는 바와 같이, 커넥팅 로드(40)는 핀(41)에 의하여 피동 크랭크(42)에 장착된다. 튜브(13)와 지지 스템(15)사이에서, 피동 크랭크(42)는 상대 회전을 방지할 수 있도록 로커 암(11)의 샤프트(20)에 고정된다.
볼 베어링(43)은 전동기(8)의 모터 샤프트(31)상에 장착된다. 상기 볼 베어링(43)은 편심 내측 마찰면(44)과 동심 외측 마찰면(45)을 구비한다. 볼 베어링(43)이 모터 샤프트(31)상에 안착되는 것은 편심 내측 마찰면(44)이다. 동심 외측 마찰면(45)은 로커 암(11)의 캔티레버(14)의 자유단과 인접하게 결합한다.
특히 도 3에서 명확해지는 바와 같이, 프레임(6)에는 벤딩 스프링(48)의 자유단이 지지되는 구멍(46, 47)이 제공된다. 벤딩 스프링(48)이 볼 베어링(43)의 외측 마찰면(45)에 대하여 압박되도록, 벤딩 스프링(48)은 로커 암(11)의 캔티레버(14)상에서 지지되도록 위치된다. 벤딩 스프링(48)이 볼 베어링(43)에 대하여 캔티레버(14)를 압박하는 압력은 벤딩 스프링(48)의 스프링 상수의 함수이다.
도 1 내지 도 3의 전동 칫솔(1)이 작동될 때, 전동기(8)의 모터 샤프트(31)는 회전 운동을 하도록 설치된다. 4절 링크(3)에 의하여, 이러한 연속 회전은 축선(21)을 중심으로 하는 샤프트(20)의 교번 회전 운동으로 변환된다. 브러시 부착부(3)가 설치될 때, 이러한 교번 회전 운동은 베벨 기어 부분(28, 29)을 통하여 축선(27)을 중심으로 같은 교번 회전 운동(49)을 하는 칫솔모 헤드(26)에 전달된다.
칫솔모 헤드(26)는 특히 약 ±15˙내지 약 ±40˙사이의 회전 각 범위내에서 교번 회전 운동(49)을 한다. 그러므로 전체적인 왕복 거리는 약 30˙내지 약 80˙사이에 있을 수 있다. 바람직하게는, 회전각의 범위는 약 ±30˙이고, 그에 따라 전체적인 왕복 거리는 약 60˙이다. 그러나, 약 ±90 에 이르는 회전각이 전적으로 가능하다.
칫솔모 헤드(26)의 교번 회전 운동(49)의 진동수는 약 50㎐ 내지 약 80㎐ 사이에 있을 수 있다. 바람직하게는, 진동수는 약 63㎐이다.
전술한 바와 같이, 도 1 내지 도 3의 전동 칫솔(1)이 작동 모드에 있을 때, 전동기(8)의 모터 샤프트(31)는 연속식으로 회전한다. 편심 내측 마찰면(44) 때문에, 전체 볼 베어링(43)은 진동 운동을 한다. 따라서, 편심 내측 마찰면(44)은 진동을 발생시키는 역할을 한다. 벤딩 스프링(48)에 의하여 볼 베어링(43)의 외측 마찰면(45)에 대하여 압박되는 캔티레버(14)는 진동을 로커 암(11)으로 전달한다. 그 결과, 로커 암(11)은 축선(12)을 중심으로 진동 선회 운동을 한다.
전술한 바와 같이, 브러시 부착부(3)는, 장착될 때, 로커 암(11)과 일체부를 구성한다. 결과적으로, 브러시 부착부(3)는 칫솔모 헤드(26)와 함께 축선(12)을 중심으로 진동 선회 운동을 한다. 상기 축선(12)은 축선(27)에 거의 직각으로 배향되어 있으므로, 칫솔모 헤드(26)는 축선(27)과 거의 평행한 방향으로 왕복 운동(50)을 수행한다. 이러한 칫솔모(4)와 축선(27)의 대체적으로 평행한 정렬은 결국 칫솔모(4)가 뻗어있는 방향으로 칫솔모(4)가 쑤시기 운동을 하도록 한다.
칫솔모 헤드(26)의 왕복(50)의 왕복 거리는, 즉 칫솔모(4)의 쑤시기 운동의 왕복 거리는 약 ±0.02㎜ 내지 약 ±0.2㎜ 사이의 거리 이상일 수 있다. 그러므로, 총 왕복 거리는 약 0.04㎜ 내지 약 0.4㎜일 수 있다. 바람직하게는, 이러한 행정 운동(50)의 왕복 거리는 약 0.1㎜이다.
칫솔모 헤드(26)의 왕복 운동(50)의 진동수, 즉 칫솔모(4)의 쑤시기 작용의 진동수는 약 130㎐ 내지 약 200㎐ 사이일 수 있다. 바람직하게는, 이 진동수는 약 164㎐에 이른다.
왕복 운동(50)의 진동수는 교번 회전 운동(49)의 진동수 보다 훨씬 크다.
칫솔모 헤드(26)의 회전 운동(49) 및 행정 운동(50)은 모두 전동기(8)에 의하여 발생한다. 칫솔모 헤드(26)의 왕복 운동(50)의 진동수는 전동기(8)의 회전 진동수와 전적으로 일치한다. 그러나, 4절 링크(30)에 의하여 조절되는 칫솔모 헤드(26)의 교번 회전 운동(49)의 진동수는 전동기(8)의 회전 진동수에 의하여 정해진다. 따라서, 왕복 운동(50)에 대한 교번 회전 운동(49)의 진동비는 유한값이거나, 또는 주기 분수 또는 비주기 분수이다.
도 1 내지 도 3의 전동 칫솔(1)이 사용자의 치아를 닦기 위하여 작동될 때, 사용자는 칫솔모(4)를 그의 치아 표면에 댄다. 그 결과, 도 1에서 참조 부호 51로써 표시된 어느 정도의 하중이 칫솔모(4)에 작용한다.
전술한 바와 같이, 로커 암(11)의 캔티레버(14)는 벤딩 스프링(43)에 의하여 볼 베어링(43)의 외측 마찰면(45)에 대해 압박된다. 캔티레버(14)는 칫솔모 헤드(16)가 위치된 볼 베어링(43)의 그 측부에 대해 또한 지지된다. 사용자가 어느 정도를 초과하는 하중을 칫솔모 헤드(26)의 칫솔모(4)에 가한다면, 로커 암(11)의 캔티레버(14)는 벤딩 스프링(48)의 스프링 작용에 대항하여 볼 베어링(43)의 외측 마찰면(45)으로 부터 들어올려진다. 볼 베어링(43)에 의하여 발생된 진동은 로커 암(11)에 더 이상 전달되지 않으며, 결과적으로 칫솔모 헤드(26)와 칫솔모(4)에도 전달되지 않는다. 따라서, 하중(51)이 그 특정 레벨을 초과하면, 볼 베어링(43)으로부터 떨어져서 캔티레버(14)의 견인력은 칫솔모 헤드의 왕복 운동(50)과 칫솔모(4)의 쑤시기 작용을 정지시킬 것이다.
캔티레버(14)를 볼 베어링(43)으로부터 들어올리는 하중(51)의 구체적인 압력 정도는 벤딩 스프링(48)의 적절한 스프링 상수의 선택에 의하여 미리 정해질 수 있다. 스프링 상수가 크면 클수록, 벤딩 스프링(48)이 볼 베어링(43)에 대하여 캔티레버(14)를 압박하는 하중은 더욱 강해지며, 볼 베어링(43)으로부터 캔티레버(43)를 들어올리는데 필요한 하중의 특정 레벨은 더욱 커진다.
하중(51)의 구체적인 정도는 약 1.5 N 내지 약 4.0 N의 범위에 있을 수도 있다. 바람직하게는, 구체적인 하중(51) 정도는 약 2.0 N이다.
추가로 또는 대안으로서, 로커 암(11)의 캔티레버(14)를 볼 베어링(43)의 외측 마찰면(45)으로 부터 들어올리는 역할을 하는 기계 장치가 제공되는 것이 가능하다. 이러한 형태의 장치는, 사용자가 그의 치아 표면에 대하여 칫솔모(4)를 누르는 하중에 관계없이, 칫솔모 헤드(26)의 왕복 운동(50)을 정지 시키고, 그로 인해 칫솔모(4)의 쑤시기 작용을 정지시킨다. 예컨대, 이러한 장치는 사용자에 의하여 작동될 수 있고, 캔티레버(14)를 볼 베어링(43)으로부터 들어올릴 수 있게 하는 레버일 수도 있다. 이것은 사용자가 자의로 칫솔모 헤드(26)의 왕복 운동의 작동 및 정지를 선택할 수 있게 한다.
도 4는 구성과 기능이 도 1 내지 도 3의 전동 칫솔(1)과 매우 유사한 전동 칫솔의 제2 실시예를 도시한다. 유일한 차이점은 로커 암(11)의 진동을 발생시키는 방법이며, 도 4의 전동 칫솔에서는 편심 내측 마찰면을 갖는 볼 베어링에 의해 진동이 발생되지 않는다. 그러므로, 이하는 도 1 내지 도 3의 전동 칫솔(1)의 구성 요소와 다른 구성 요소만을 설명한다. 동일 구성 요소는 동일 참조 부호로 지정된다.
도 4의 전동 칫솔(52)에 있어서, 진동은 상대 회전을 방지하도록 전동기(8)의 모터 샤프트(31)에 고정된 편심 부재에 의하여 발생된다. 예컨대, 상기 편심 부재는 편심되도록 안착되거나 또는 편심 둘레를 나타내는 휠 또는 이와 유사한 요소의 형태일 수도 있다. 로커 암(11)의 캔티레버(14)의 자유단에는 모터 샤프트(31)에 거의 평행하게 연장하는 축선(55)을 중심으로 회전 가능하게 장착된 로울러(54)가 제공된다. 로울러(54)는 편심 부재(53)를 지지하며, 모터 샤프트(31)가 연속적으로 회전함에 따라서, 로울러(54)는 편심 부재(53)의 원주를 따라서 원주와 함께 회전한다. 그 결과, 전동 칫솔(52)이 작동 모드에 있을 때, 로커 암(11)은 그 위에서 회전하는 편심 부재(53) 및 로울러(54)에 의하여 진동된다. 전술한 바와 같이, 이 진동은 왕복 운동(50)을 발생시키는 칫솔모 헤드(26)에 전달된다.
로울러(54)의 변형예로서, 편심 부재(53)의 원주를 따라서 미끄러지는 미끄럼 슈우가 제공될 수도 있다.
다른 변형예는 볼 베어링에 결합되고, 볼 베어링(43)의 외측 마찰면의 둘레를 따라서 회전하는 도 4의 로울러(54)를 구비하는 도 1 내지 도 3에 도시된 볼 베어링(43)의 사용을 포함한다.
또 다른 변형예로서, 볼 베어링(43)의 외측 마찰면(45)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 동심이 아니고, 대신에 편심이다. 특히 로울러(54)와 결합될 때, 이것은 편심 내측 마찰면(44)으로부터 유도된 진동과 혼합된 진동을 발생시키며, 상기 진동은 편심 외측 마찰면(45)에 의하여 발생된다.
또 다른 변형예는 도 4에 도시된 바와 같이 캔티레버(14)상에 장착된 로울러(54) 대신에 편심 휠을 사용하는 것이다. 이것은 편심의 휠을 장착함으로써 또는 편심 원주를 제공함으로써 달성될 수도 있다. 이러한 경우에, 전동기(8)의 모터 샤프트(31)에 장착되는 어떤 다른 구성 요소를 휠에 설치할 필요가 없다. 편심 휠은 모터 샤프트(31)를 직접적으로 지지하며 모터 샤프트(31)가 회전함에 따라 모터 샤프트위에서 회전한다. 휠의 편심 형태 때문에, 로커 암(11)은 진동 운동을 하게 설치되며, 뒤이어 칫솔모 헤드(26)의 왕복 운동(50)을 생성하고 그와 함께 칫솔모의 쑤시기 작용을 생성한다.
도 5는 구조 개념과 기능의 관점에서 도 1 내지 도 3의 전동 칫솔(1)과 매우 유사한 전동 칫솔(54)의 제3 실시예를 도시한다. 유일한 차이점은 로커 암(11)의 캔티레버(14)의 위치이며, 도 5의 전동 칫솔(54)에 있어서 이 위치는 칫솔모 헤드(26)와 같은 측에 있지 않다. 그러므로, 이하는 도 1 내지 도 3의 전동 칫솔(1)의 구성 요소와 다른 구성 요소만을 설명한다. 동일 구성 요소는 동일 참조 부호로 지시된다.
도 5의 전동 칫솔(56)에 있어서, 로커 암(11)의 캔티레버(14)는 칫솔모 헤드(26)와 반대되는 측부상에 위치한 볼 베어링의 외측 마찰면(45)을 지지한다. 그 결과, 캔티레버(14)는 항상 벤딩 스프링(48)이 캔티레버를 볼 베어링(43)에 대하여 압착하는 상태에 있다.
심지어 칫솔모(4)에 작용하는 하중(51)은 볼 베어링(43)으로부터 캔티레버(14)를 들어올리지 않는다. 이러한 경우에, 벤딩 스프링(48)은 단지 편향 기능만을 한다. 칫솔모 헤드(26)의 왕복 운동(50)과, 그에 따른 칫솔모(4)의 쑤시기 작용은 사실상 어떤 하중(51)에도 관계없이 유지된다.
공간적인 이유로, 도 1 내지 도 3의 전동 칫솔(1)과 비교하여 도 5의 전동 칫솔(56)의 경우에 4절 링크(30)를 로커 암(11)의 다른 측부에 위치를 정하는 것이 필요하다.
다른 변형예로서, 진동과 더불어 칫솔모 헤드(26)의 왕복 운동(50)은 도 1 내지 도 5에 제공된 전동기(8)에 의하여 발생하는 것이 아니고, 독립 구동 시스템에 의하여 발생한다. 그 결과, 칫솔모 헤드(26)의 왕복 운동(50)의 진동수와 이에 따른 칫솔모(4)의 쑤시기 작용의 진동수는 칫솔모 헤드(26)의 교번 회전 운동(49)의 진동수와는 독립적이다. 행정 운동(50)을 위한 독립 구동 시스템은 제2 전동기 또는 전자기 발진기, 또는 압전 작동기일 수도 있다.

Claims (35)

  1. 전동기(8)를 수용하는 손잡이부(2)와, 상기 전동기(8)에 연결되어 이 전동기에 의해 구동되는 샤프트를 구비하며, 이 샤프트는 칫솔모 헤드(26)가 설치된 브러시 부착부에 결합되어 축선을 중심으로 회전함으로써 칫솔모 헤드(26)를 진동 운동시키거나 또는 연속적으로 회전 운동(49)을 발생시킬 수 있는 전동 칫솔(1)에 있어서, 손잡이부(2)에 결합된 상기 브러시 부착부(3)는 상기 축선(27)에 거의 평행한 방향으로 진동 회전 또는 행정 운동(50), 또는 이와 유사한 운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  2. 제1항에 있어서, 상기 브러시 부착부는 샤프트(20)의 종방향으로 연장되는 축선(21)에 거의 수직한 방향으로 연장되는 축선(12)을 중심으로 선회 또는 행정 운동(49), 또는 이와 유사한 운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  3. 제1항 내지 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 축선(12)은 손잡이부(2)에 배치되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 선회 또는 행정 운동(50)의 진동수는 회전 운동(49)의 진동수보다 약 2 내지 3배 큰 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 운동(49)의 방향과 선회 또는 행정 운동(50)의 방향은 서로 거의 직각으로 배향되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 선회 또는 행정 운동(50)의 진폭은 ±0.02㎜ 내지 ±0.2㎜ 사이의 범위 내에 있으며, 바람직하게는 약 ±0.05㎜인 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 운동(49)의 진동수는 약 60 내지 70㎐이며, 바람직하게는 약 65㎐이며, 선회 또는 행정 운동(50)의 진동수는 약 120 내지 210㎐이며, 바람직하게는 약 165㎐인 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 운동(49)의 진동수와 선회 또는 행정 운동(50)의 진동수는 여러 번의 진동 사이클, 특히 4번 이상의 진동 사이클 후에 헤테로다인 진동의 위상의 일치가 발생될 수 있을 정도로 서로에 비례하여 선택되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 회전 운동(49)과 행정 운동(50)의 진동수의 비는 유한값이거나, 또는 주기 분수 또는 비주기 분수인 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  10. 제1항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 회전 운동(49)과 행정 운동(50)의 진동수는 서로 독립적인 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 칫솔모 헤드(26)의 회전 운동(49) 및 행정 운동(50)은 직,간접적으로 전동기(8)에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  12. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 회전 운동(49)은 전동기(8)에 의하여 발생하고, 행정 운동(50)은 다른 독립 구동 수단에 의하여 발생하는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  13. 제1항 내지 제12항중 어느 한 항에 있어서, 행정 운동(50)은 부가적인 전동기, 또는 전자기 발진기, 또는 압전 작동기에 의하여 발생하는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  14. 제1항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서, 칫솔모 헤드(26)의 행정 운동(50)은 칫솔모(4)에 작용하는 하중(51)이 특정 레벨을 넘어서면 자동적으로 멈추는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  15. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 사용자가 개별적인 하중 레벨(51)의 셋팅을 선택할 수 있는 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  16. 제1항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 행정 운동(50)은 사용자에 의하여 정지될 수 있는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  17. 제1항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서, 회전 운동(49)은 칫솔모 헤드(26)의 칫솔모(4)와 거의 평행인 한 배향도를 축선(27)을 중심으로 발생시키는 진동 운동인 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  18. 제1항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 칫솔모 헤드(26)의 행정 운동(50)은 칫솔모(4)와 거의 평행하게 배향되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  19. 제1항 내지 제18항중 어느 한 항에 있어서, 샤프트(20) 및/또는 손잡이부(2)에 결합된 브러시 부착부(3)는 특히 축선(12)을 중심으로 축선(21)에 거의 수직하게 선회하도록 손잡이부(2)내부에 장착되는 로커 암(11)과 일체부가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  20. 제1항 내지 제19항중 어느 한 항에 있어서, 전동기(8)는 브러시 부착부(3)에 대향하는 로커 암(11)의 캔티레버(14)에 작용하는 진동 발생용 수단에 결합되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  21. 제1항 내지 제20항중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 발생용 수단은 전동기(8)의 모터 샤프트(31)위에 장착되고 로커 암(11)의 캔티레버(14)를 향하는 편심 부재(53)인 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  22. 제1항 내지 제21항중 어느 한 항에 있어서, 캔티레버(14)에는 상기 편심 부재(53)를 향하는 미끄럼 슈우(sliding shoe) 또는 로울러(54)가 제공되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  23. 제1항 내지 제22항중 어느 한 항에 있어서, 상기 편심 부재(53)에는 로울러(54) 또는 미끄럼 슈우에 의하여 캔티레버(14)를 향하는 하나 이상의 캠이 원통형으로 제공되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  24. 제1항 내지 제23항중 어느 한 항에 있어서, 볼 베어링(43) 등을 운송하는 편심 슬리브는 모터 샤프트(31)에 장착되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  25. 제1항 내지 제24항중 어느 한 항에 있어서, 상기 편심 부재(53)는 모터 샤프트(31)상에 장착된 특히 편심 내측 마찰면(44)을 갖는 감마(感摩) 베어링, 특히 볼 베어링의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  26. 제1항 내지 제25항중 어느 한 항에 있어서, 로커 암(11)의 캔티레버(14)를 모터 샤프트(20)의 방향, 특히 모터 샤프트(20)의 편심 부재(53)를 향하게 하는 스프링 요소, 특히 벤딩 스프링(48), 나선형 압축 스프링 등이 제공되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  27. 제1항 내지 제26항중 어느 한 항에 있어서, 칫솔모 헤드(26)의 칫솔모(4)에 작용하는 하중(51)이 한도를 넘을 때, 캔티레버(14)는 모터 샤프트(31)상의 편심 부재(53)로 부터 들어올려지는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  28. 제1항 내지 제27항중 어느 한 항에 있어서, 로커 암(11)에는 브러시 부착부(3)의 방향으로 연장하고 샤프트(20)가 배치되어 있고 가요성 수단, 특히 가요성 다이아프램, 가요성 벨로우스(bellows) 등으로 부터 연장하는 튜브가 제공되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  29. 제1항 내지 제28항중 어느 한 항에 있어서, 전동기(8)의 모터 샤프트(31)와, 로커 암 조립체(11)의 특별 부분인 샤프트(20)는 4절 링크(30)를 통하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  30. 제1항 내지 제29항중 어느 한 항에 있어서, 로커 암(11)을 지지하고 자체가 손잡이부(2)내에 수용되는 프레임이 제공되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  31. 제1항 내지 제30항중 어느 한 항에 있어서, 전동기(8)는 프레임(6)상에 장착되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  32. 제1항 내지 제31항중 어느 한 항에 있어서, 프레임(6)은 가요성으로 손잡이부(2)에 유지되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  33. 제1항 내지 제32항중 어느 한 항에 있어서, 샤프트(20)는 축선(12)에 대하여 선회하지 않도록 손잡이부(2)에 장착되고 평형 커플링에 의하여 브러시 샤프트(23)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  34. 제1항 내지 제33항중 어느 한 항에 있어서, 커플링 부재, 특히 손잡이부의 튜브(13)는 축선(12)에 대하여 선회할 수 있도록 손잡이부(2)에 장착되는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
  35. 제1항 내지 제34항중 어느 한 항에 있어서, 샤프트(20)는 축선(21)을 중심으로 진동 또는 연속적인 회전 운동, 또는 축선(21) 방향으로의 왕복 운동을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 전동 칫솔.
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