JPH0687811B2 - 電動歯ブラシ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電動歯ブラシに関す
る。特に往復運動する電動歯ブラシにおいて出力軸の支
持を滑らかに行い摩擦抵抗を減らしつつ、軸の安定性を
高揚する改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動歯ブラシは、先端のブラシが往復運
動するバス方式と、揺動運動するロ−リング方式があ
る。本発明はバス方式に関する。この方式の電動歯ブラ
シはモ−タの回転運動を減速しさらに往復運動に変化さ
せる機構を備える。往復運動する出力軸の先端にはブラ
シ軸を取り付けてある。出力軸は直線運動するのである
から、姿勢を保つために少なくとも２箇所で支持しなけ
ればならない。これは往復運動を許す支持でなければな
らない。出力軸は高速で往復するので支持部での摩擦が
小さいということが重要である。

【０００３】その反面、歯ブラシであるので軽量小型で
安価であることが望まれる。ボ−ルベヤリングを用いる
ころがり軸受は抵抗を減らすのに効果的であるが高価で
ある。もうひとつ出力軸は回転しないようにしなければ
ならない。これが軸周りに微小往復回転すると内部のク
ランク部材がハウジングの面に当たってカタカタと音を
発生するので騒音のもとになる。だから軸の回転を防止
するということも必要である。

【０００４】例えば特開平３−７３１０５号は、出力軸
の先端部をころがり軸受で、後端部をすべり軸受で支持
した構造を提案している。先端部には幾つにも分岐した
分肢を持つ筒体があり、これに縦方向に溝が穿たれ溝に
ボ−ルが収容されている。このボ−ルが出力軸を受け
る。ボ−ル自体が前後に動くのでここには滑り摩擦がな
い。後端部は、出力軸を運動させるクランク機構の一部
であるカムフォロワ自体の底面が滑り面となっている。

【０００５】カムフォロワというのは長穴を有し、ここ
に偏芯軸が挿入された部材である。往復運動の始まりの
部材であり、これ自体の底面をケ−スの壁面に滑らせて
滑り軸受としているのである。底面は広いので軸の回転
防止という機能もある。軸の回転の幅を狭くしないと、
軸の回転によりカムフォロワが滑り面に衝突し騒音を発
生する。これを防ぐ意味でも、底面での接触を密にする
必要があるものと思われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような軸受の構造
は次の欠点がある。先端のころがり軸受と後端の滑り軸
受の組み合わせであるが、後端の滑り軸受では、滑りに
よる摩擦抵抗が尚大きい。ために駆動源であるモ−タに
負担が掛かりどうしても往復運動の力が減殺される。わ
ずかな滑り抵抗であるが往復動の速度、周期が高いので
モ−タの負担が大きくなる。モ−タの負荷が大きいと、
電池の消耗が早くなる。また往復動の力が減退するため
に歯を擦る力も弱くなる。内部の摩擦抵抗が大きいと僅
かな外部力によって簡単に停止してしまう。

【０００７】さらに出力軸は回転してはいけないのであ
るが、これを抑制するのは後端の滑り軸受を兼ねるカム
フォロワだけである。これの底面が常時ケ−スの底面に
接触しているから、出力軸が回転しないのである。先端
のころがり軸受には回転を規制する作用はない。回転の
抑止力を上げようとすると、滑り軸受の部分の接触圧力
を増大させる必要がある。そうすると摩擦抵抗がさらに
増加するので好ましくない。またこの底面が横方向に狭
いので回転抑止の効果が薄い。このような難点を克服
し、軸受による摩擦抵抗の少ない電動歯ブラシを提供す
るのが本発明の目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電動歯ブラシ
は、ケ−スと、ケ−スに収容された電池と、ケ−スに収
容され電池によって駆動されるモ−タと、ケ−スに収容
されモ−タの回転を減速し往復運動に変換する減速変換
機構と、変換された往復運動を外部に出力する出力軸
と、出力軸の先端に取り付けられるブラシ体よりなり、
減速変換機構はハウジングと、モ−タの回転を減速する
フェ−スギヤと、出力軸の内端に取り付けられフェ−ス
ギヤによって往復動するクランクブロックとを含み、出
力軸の中間部は２段のころがり軸受で支持され、出力軸
の内端部に取り付けたクランクブロックは出力軸に関し
て対称の位置に弾性をもつ弾性ガイド片があり、弾性ガ
イド片はハウジング面に対して僅かな間隙を隔てて近接
しており、出力軸が傾いた時にのみ弾性ガイド片がハウ
ジング面に接触し出力軸の回転を防ぐようにしたことを
特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明においては、回転運動を往復運動に変換
するためのクランク機構において、出力軸は、前方にお
いては２段のころがり軸受で支持され、後半部では出力
軸を取り付けたクランクブロック両側の弾性ガイド片に
よって緩やかに支持される。弾性ガイド片は出力軸の回
転を防ぐ程度であり、常時滑り接触しているのではない
から滑り摩擦抵抗は僅かである。ころがり摩擦抵抗は滑
りに比べて小さいので全体として出力軸に加わる摩擦力
は少ない。

【００１０】さらに弾性があるので、対向面に衝突した
時の衝撃が軽く、衝撃音が小さい。従って騒音の発生を
効果的に防ぐことができる。このようにパワ−損失の低
減、騒音抑制の２重の効果がある。僅かな摩擦の相違で
あっても、高速で往復運動するのでパワ−損失はかなり
少なくなる。実際に電池の消耗が弾性ガイド片のない場
合に比較して２／３程度になり効果的である。またクラ
ンクブロックの底面全体が常時摩擦している場合は、出
力軸を指で押さえると簡単に出力軸が停止するが、本発
明のようにクランクブロックの底面が殆ど接触しないよ
うにした場合は指で出力軸を持ってもなかなか停止しな
い。出力軸の往復運動が強力だということである。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の実施例にかかる電動歯ブラシ
の縦断面図である。図２は図１のII−II断面図、図３は
III −III 断面図である。電動歯ブラシはブラシ体と機
械的部分を収容した本体１がある。ブラシ体はここでは
図示を略している。本体の機構部に特徴があるからであ
る。長い円筒形状のケ−ス２は例えばプラスチックで作
られる。ケ−ス２の前端には前キャップ３が、後端には
後ろキャップ４が取り付けられる。前キャップ３は、ケ
−ス２の前端にある段部６に端縁が嵌込まれることによ
って取り付けられる。

【００１２】ケ−ス２の内部には、電池７、モ−タ８、
減速変換機構９、出力軸１０等が収容される。電池７や
モ−タ８を正しい位置に置くために、円筒状の内収容筒
１１がケ−ス２の内壁に沿って設けられる。後ろキャッ
プ４と、ケ−ス２に固定される内収容筒１１はねじ部５
によって螺合している。内収容筒１１は後半部に電池７
を保持する。前半部ではモ−タ８を保持する。中間に隔
壁１２があり両者を隔離している。隔壁１２の中央には
通し穴１３があり電池の先端の正極がモ−タ後端の板バ
ネ１４に接触している。後ろキャップ４はバネ１５を有
しこれが電池７を前方へ押している。バネ１５にはリ−
ド１６が付いており前方のリ−ドスイッチ１７の一方の
端子に接続される。後ろキャップ４とケ−ス２の螺合部
にはシ−ルリング１８が介装される。

【００１３】ケ−ス２の前端にはハウジング１９が収容
される。これは前端が軸受になり、後方が減速変換機構
９を収容する空間となっている。ここにはモ−タ軸２０
に取り付けられたモ−タ歯車２１、フェ−スギヤ２２、
クランクブロック２３、出力軸１０などが収容される。
フェ−スギヤ２２は円盤状で周縁の歯は上方を向いてい
る。この上向きの歯がモ−タ歯車２１に噛合う。フェ−
スギヤ２２は中心に軸穴２３′を持つ。これに挿通され
た横軸２４によって、フェ−スギヤ２２はハウジング１
９に対して回転自在に支持される。

【００１４】フェ−スギヤ２２はモ−タ歯車２１の回転
を減速する。減速だけでなく回転の方向を直角に変える
機能がある。モ−タ軸２０は、長手方向を向いている
が、フェ−スギヤ２２の軸はこれにたいして直角をなし
ている。フェ−スギヤ２２のボス２６は筒状であるが偏
芯している。つまり軸穴２３′を含む筒部が偏芯して形
成される。この偏芯ボス２６はクランク動作を行わせる
ためである。

【００１５】クランクブロック２３は、本発明の中心的
な部材であるが、これは後半部が略長方形状の枠体にな
っており、ここに横方向に長い長円穴２５がある。長円
穴２５に前記のフェ−スギヤ２２の偏芯ボス２６が挿入
される。長円の短径ｂが前記の偏芯ボス２６の直径ｒよ
り僅かに広い。長円の長径ａが偏芯ボス２６の偏芯ｅと
直径ｒの和（ｒ＋ｅ）より僅かに大きい。このために長
円穴２５の中に挿通された偏芯ボス２６が長円穴２５の
中で回転できる。

【００１６】クランクブロック２３の長円穴２５は軸方
向には動くが回転しないように支持される。この状態
で、フェ−スギヤ２２の偏芯ボス２６が回転すると、ク
ランクブロック２３は前後に往復運動する。クランクブ
ロック２３は先端に筒状の把持穴２７を有する。これは
出力軸１０の後端を把持するものである。出力軸１０は
先端２８にブラシ（図示しない）を取り付けるものであ
る。

【００１７】出力軸１０は中間部で軸受２９によって直
線運動可能に支持される。この軸受２９はハウジング１
９の先端の筒部に形成されている。筒部の内壁には軸方
向に複数の長溝３０が形成される。長溝３０は前後の２
段に形成される。これらの長溝３０にはボ−ル３１が収
容される。ボ−ル３１は、外方ではハウジング１９の溝
壁に接触し、内方では出力軸１０に接触している。出力
軸が前後に動くとボ−ル３１が前後に移動する。転がり
接触であり滑りではないから摩擦抵抗が低い。ストロ−
クは短いが繰り返し周波数が高いので、少しの摩擦抵抗
の軽減であってもその効果は著しい。

【００１８】この実施例では、このころがり軸受は４つ
の長溝を前後に形成して合計８つの長溝３０を有しこれ
に８つのボ−ル３１を入れたものである。対称性から３
つ以上の長溝３０とボ−ル３１は不可欠である。この例
のように４つの長溝３０を前後に設けたものは軸受とし
て安定している。しかし軸受としては３つ以上の長溝３
０、ボ−ル３１があればよい。ころがり軸受が前後２段
にあるということは必要である。１段であると軸の傾き
を防ぐことができない。しかし２段にしても軸とボ−ル
の間には間隙があるからやはり軸が少しは傾く。またこ
ろがり軸受のみでは軸の回転を防ぐことができない。

【００１９】ゴムで作られた防水カバ−３２が出力軸１
０の半ばまでを覆う。これの後端はカバ−押さえ３３に
よってケ−ス２に固定される。防水カバ−３２の前端は
段部３４において出力軸１０の中間部に固定される。防
水カバ−３２は中間で褶曲したゴムであるから、出力軸
１０の往復運動を妨げない。

【００２０】モ−タ８を駆動停止するリ−ドスイッチ１
７はハウジング１９の頂壁と、ケ−ス２の間に固定され
る。リ−ドスイッチ１７の直ぐ外側のケ−ス２には窪み
が形成されここに、長方形の摺動枠３５が嵌込まれる。
摺動枠３５の内部には摺動溝３６がある。この中に略長
方形状のスイッチ片３７が前後方向摺動自在に設けられ
る。これは下部に永久磁石３８を内蔵している。これが
磁場の力によって直下にあるリ−ドスイッチ１７のリ−
ド片を吸引離隔して、リ−ドスイッチ１７を開閉する。

【００２１】さて本発明の特徴部を次に説明する。図５
と図６の斜視図がクランクブロック２３の構造を明瞭に
示している。クランクブロック２３は後半部に長円穴２
５を有する枠体４０を有する。この枠体４０の前に筒体
４１があり、ここに前記の把持穴２７が軸方向に存在す
る。枠体４０の底面には長方形の軸通し穴４２が開いて
いる。これはフェ−スギヤ２２の軸筒と横軸２４が挿通
する穴である。枠体４０の左右にＬ字型の弾性ガイド片
３９が形成される。これが重要である。弾性ガイド片３
９は枠体４０から派生する肩部４３、これに続き前方へ
曲がる腕部４４、これに続き上下に向く摺動ピン４５な
どを持つ。

【００２２】もちろんクランクブロック２３はプラスチ
ックで一体に成形されたもので各部が分離される訳では
ない。腕部４４が長く、肩部４３と腕部４４が交差して
おり、腕部４４と摺動ピン４５が交差するので、弾性ガ
イド片３９自体が極めて弾性に富む構造となっている。
直角に折れ曲がった構造となっているから摺動ピン４５
にかかる力は、腕部４４の上下の撓み、肩部の捩じれを
を引き起こすことによって緩和する。ともに弾性に富む
構造になっている。

【００２３】図２、図４等で分かるように、摺動ピン４
５はハウジング１９の内壁に近接している。両者の間に
平常時は僅かな隙間がある。しかし出力軸１０が傾くと
何方かの摺動ピン４５がハウジング１９の内壁に接触す
る。これ以上出力軸１０が傾かない。つまり、摺動ピン
４５は出力軸１０の回転を防ぐ。図４に示すように、ク
ランクブロック２３が前後に移動するとこれにつれて摺
動ピン４５がハウジング１９の内壁を擦ることになる。
これは滑り摩擦を伴い、滑り軸受けと等価のように見え
る。ところが必ずしもそうでない。

【００２４】常時摺動ピン４５が内壁に接触しているの
ではない。平常時は離れている。離れている時は当然す
べり摩擦による抵抗はない。またたとえ何方かの摺動ピ
ン４５が内壁に接触して摺動しても、弾性ガイド片３９
全体として弾性に富む構造であるから、これが反対方向
へ撓む。ために内壁との接触圧は小さくて摩擦損失が少
ない。さらに摺動ピンの先端が尖点となっているので接
触面積が狭く摩擦力が小さくなる。また接触時に生ずる
騒音も弱い。

【００２５】つまり接触の頻度が低く、圧力が低く、接
触面積も小さいので摩擦によるパワ−の損失が小さい。
そうでありながら、出力軸１０の傾きを防ぐガイドとし
ての機能は十分に果たされる。弾性ガイド片３９はクラ
ンクブロック２３の左右両側に突き出た形状であるか
ら、左右の揺動を抑制するのに効果的である。

【００２６】特開平３−７３１０５はクランクブロック
２３の底面４６の全体が、ハウジング１９の内壁に常時
接触しているような構造になっているから、滑り摩擦を
常時伴い、パワ−損失が大きい。しかも出力軸の左右の
揺動を規制する点ではあまり有効でない。接触領域の左
右の幅が狭いからである。

【００２７】

【発明の効果】本発明では、クランクブロック２３の両
側に弾性ガイド片３９を設けてこれがハウジング１９の
内壁に間欠的に接触するようにしている。弾性ガイド片
３９は出力軸１０の回転を防ぐ。もしも出力軸１０が回
転すると、接触面との衝突で騒音が発生するし、クラン
クブロック２３の長円穴２５と、フェ−スギヤ２２の偏
芯ボス２６の嵌合部に強い捩じれ力が発生し望ましいこ
とではない。

【００２８】本発明の弾性ガイド片３９はクランクブロ
ック２３の両側に離れて形成されモ−メントが大きいの
で出力軸の回転を抑制する効果が大きい。弾性があるの
で面に接触する時の衝撃が和らげられる。また弾性ガイ
ド片３９がハウジング１９に接触摺動することによる損
失が極めて小さい。接触面積が小さく、接触頻度が低
く、接触圧も小さいからである。たとえ僅かな効率の差
であっても、電動歯ブラシの場合は電池で駆動されるの
で電池の消耗を回避する上で極めて有効である。またモ
−タの駆動力も有効に使われるから歯磨きの効果を一層
高めることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動歯ブラシの本体部の全体の縦断面
図。

【図２】図１におけるＩ−Ｉ断面図。

【図３】図１におけるII−II断面図。

【図４】フェ−スギヤ、クランクブロック、ハウジング
のみの側面図。

【図５】クランクブロックの斜視図。

【図６】他方から見たクランクブロックの斜視図。

【符号の説明】

１ 本体 ２ ケ−ス ３ 前キャップ ４ 後ろキャップ ５ ねじ部 ７ 電池 ８ モ−タ ９ 減速変換機構 １０ 出力軸 １１ 内収容筒 １２ 隔壁 １４ 板バネ １５ バネ １７ リ−ドスイッチ １９ ハウジング ２０ モ−タ軸 ２１ モ−タ歯車 ２２ フェ−スギヤ ２３ クランクブロック ２３′軸穴 ２４ 横軸 ２５ 長円穴 ２６ 偏芯ボス ２７ 把持穴 ２９ 軸受 ３０ 長溝 ３１ ボ−ル ３２ 防水カバ− ３３ カバ−押さえ ３５ 摺動枠 ３６ 摺動溝 ３７ スイッチ片 ３８ 永久磁石 ３９ 弾性ガイド片 ４０ 枠体 ４１ 筒体 ４２ 軸通し穴 ４３ 肩部 ４４ 腕部 ４５ 摺動ピン ４６ 底面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケ−スと、ケ−スに収容された電池と、
   ケ−スに収容され電池によって駆動されるモ−タと、ケ
   −スに収容されモ−タの回転を減速し往復運動に変換す
   る減速変換機構と、変換された往復運動を外部に出力す
   る出力軸と、出力軸の先端に取り付けられるブラシ体よ
   りなり、減速変換機構はハウジングと、モ−タの回転を
   減速するフェ−スギヤと、出力軸の内端に取り付けられ
   フェ−スギヤによって往復運動するクランクブロックと
   を含み、出力軸の中間部は２段のころがり軸受で支持さ
   れ、出力軸の内端部に取り付けたクランクブロックは出
   力軸に関して対称の位置に弾性を有する弾性ガイド片が
   あり、弾性ガイド片はハウジング面に対して僅かな間隙
   を隔てて近接しており、出力軸が傾いた時にのみ弾性ガ
   イド片がハウジング面に接触し出力軸の回転を防ぐよう
   にしたことを特徴とする電動歯ブラシ。