JP2005312617A - 電動歯ブラシ器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 少ない部品点数で防水性の向上とがたつき音（動作音）の発生を防止する。
【解決手段】 駆動部（２２）を内蔵する本体部（１０）から上方へ向かって突出し駆動部（２２）によって加振される駆動軸（１６）に、歯ブラシ部（５０）を上方より着脱可能に取付け、本体部（１０）と歯ブラシ部（５０）との対向面間にシール部材（３８）を介装した電動歯ブラシ器具において、シール部材（３８）は、駆動軸（１６）に液密に固着される内側環状部（４０）と、本体部（１０）に液密に固着される外側環状部（４２）と、これら内側および外側の環状部（４０，４２）より上方にあって歯ブラシ部（５０）の下面に圧接される上面環状部（４４）とを備え、歯ブラシ部（５０）の装着状態で駆動軸（１６）に常時一定方向の予荷重を付与する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、電気モータなどの駆動動力源により歯ブラシ部を振動させる電動歯ブラシ器具に関するものである。

本体部から上方へ向かって突出する駆動軸を長さ方向（軸方向、上下方向）に往復動させ、この駆動軸の突出端に歯ブラシ部を上方から着脱可能に装着した電動歯ブラシ器具が公知である。

特許第２５２３３０４号 特開平４−３６４８０６ 特開平１１−２５３２３２

特許文献１には、本体部に収容した電動モータの回転を傘歯車機構によって減速し、偏心カムによって駆動軸を軸方向（上下方向）に往復振動させるようにした駆動機構が示されている。

特許文献２には、歯ブラシ部から垂れ落ちる水滴が駆動軸付近から本体部に侵入するのを防ぐために、本体部と駆動軸との間にシール部材（防水キャップ）を装着することが示されている。ここにシール部材は、一端を駆動軸に嵌合させ他端を本体側に取付け、歯ブラシ部の下部をこのシール部材の駆動軸に嵌合する一端（上端）よりも大形（大径）にしている。すなわち歯ブラシ部の外表面に伝わって垂れ落ちる水滴を、その下部の大形（大径）部分によってシール部材の端（上端）より外側に落とすことにより、防水効果を向上させるというものである。

なおこの特許文献２には、歯ブラシ部の下面（基端部）と防水キャップの軸嵌合部（一端、上端）とを軸方向に切れ目なく連ねることにより本体内への防水効果を向上できるとの記載がある（段落００２１，００２７）。

引用文献３には、軸方向に往復動する駆動軸を、その軸方向の一方側へ付勢するためのがたつき防止用のバネ体を設けることが示されている。このバネ体は、例えば略円錐形のコイルバネが好ましいことが示されている（段落０００６）。

特許文献２にはシール部材と歯ブラシ部とを切れ目なく連ねて防水性を向上させることが示されているが、ここには駆動軸に予荷重（プリロード）を付与することによって、駆動系の遊びによる騒音発生を防止することは示されていない。

特許文献３にはバネ体（７）によって駆動軸（５）に一方向に向かう予圧（予荷重）を与えることにより、がたつき音（動作音）の発生を抑えることが示されている（段落０００５，００１９等）。しかしこのバネ体（７）は防水パッキン（１３）とは別に装着したものであり、バネ体（７）は例えばコイルバネであることからもバネ体（７）に防水機能を持たせることは全く予想していない。このためバネ体と防水パッキンとを別々に使用しなければならず、部品点数が増え、構造が複雑になり、組立性も悪くなる。

また実際の製品では歯ブラシ部と駆動軸との間の遊びも生じ得るから、この遊びが生じた場合にはここからも騒音が発生するが、従来のものではこの騒音については考慮していなかった。

この発明は以上のような事情に鑑みなされたものであり、少ない部品点数で防水性の向上とがたつき音（動作音）の発生を防止することができる電動歯ブラシ器具を提供することを目的とする。

この発明によればこの目的は、駆動部を内蔵する本体部から上方へ向かって突出し前記駆動部によって加振される駆動軸に、歯ブラシ部を上方より着脱可能に取付け、前記本体部と歯ブラシ部との対向面間にシール部材を介装した電動歯ブラシ器具において、前記シール部材は、駆動軸に液密に固着される内側環状部と、本体部に液密に固着される外側環状部と、これら内側および外側の環状部より上方にあって歯ブラシ部の下面に圧接される上面環状部とを備え、歯ブラシ部の装着状態で駆動軸に常時一定方向の予荷重を付与することを特徴とする電動歯ブラシ器具（請求項１）、により達成される。

同じ目的は、駆動部を内蔵する本体部から上方へ向かって突出し前記駆動部によって加振される駆動軸に、歯ブラシ部を上方から着脱可能に取付け、前記本体部と歯ブラシ部との対向面間にシール部材を介装した電動歯ブラシ器具において、前記シール部材は、駆動軸に液密に固着される内側環状部と、本体部に液密に固着される外側環状部とを備え、前記歯ブラシ部の非装着状態で内側環状部と外側環状部との間の相対変位が駆動軸に付与する復元力ｆが、歯ブラシ部の装着状態で駆動軸に常時一定方向の予荷重を付与することを特徴とする電動歯ブラシ器具（請求項８）、によっても達成される。

請求項１の発明によれば、シール部材の内側環状部を駆動軸に固着し、外側環状部を本体側に固着し、上面環状部を歯ブラシ部の下面で押下するようにしたものであるから、歯ブラシ部を駆動軸に装着した状態では、シール部材の内側と外側の環状部間の相対変位と、上面環状部の変位とによる復元力によって合成される荷重（復元力Ｆ）が駆動軸に加わる。この合成した復元力Ｆが本体部を基準にして駆動軸に常に一定方向の予荷重を付与するようにしたものであるから、駆動軸の駆動系の遊びを規制してがたつきによる騒音発生を防止できる。

またシール部材の上面環状部に加わる押圧力は、歯ブラシ部と駆動軸との間の遊びによる騒音発生も確実に防ぐことができる。このため作動を著しく静かにすることができる。さらにシール部材だけで防水と駆動系の遊びおよび駆動軸と歯ブラシ部との遊びを吸収するという２つの効果を得るから、部品点数が少なくてすみ、構造が簡単になり、組立性も向上する。

請求項８の発明によれば、シール部材の内側環状部と外側環状部との相対変位により駆動軸に一定方向の予荷重を付与するので、駆動軸の駆動系の遊びを規制して、騒音発生を防止できる。また本体側の防水性も向上する。

駆動軸に加わる力を分析すれば、歯ブラシ部を装着しない状態（フリー状態）でシール部材が駆動軸に付与する復元力ｆと、歯ブラシ部を装着した状態で歯ブラシ部の下面（本体部との対向面）が上面環状部を押圧（押下）する押下力αが駆動軸に付与する復元力ｋα（シール部材の外側環状部を基準にして上面環状部を押下することにより内側環状部に発生する復元力である）とがあると考える。

ここに復元力ｆは、次のように発生するものである。すなわちシール部材を本体部に装着する時にその外側の環状部が本体部に固定される一方、内側の環状部が固定される駆動軸は駆動系によってその可動範囲が規制されている。このためシール部材は歯ブラシ部を装着しない状態でも本体部と駆動軸とで所定量変形されることになり、この変形による復元力ｆが発生する。

この時駆動軸に加わる全復元力すなわち全荷重Ｆは、Ｆ＝ｆ＋ｋαである。この発明ではこの全荷重Ｆが駆動軸の往復位置に関係なく常に一方向になるようにするものである（請求項２）。

シール部材は駆動軸に対して下向き（本体側へ向かう方向）の予荷重を付与するのが一般的であり（請求項３）、この場合は、歯ブラシ部先端を歯に向かって押付けた時などで歯ブラシ部に下向きの外部負荷が加わった時にも、駆動系の遊びによる悪影響（騒音増加など）が発生しない。しかしこの発明は上向き（歯ブラシ側へ向かう方向）の予荷重を付与することも可能である。

復元力ｆが下向き、荷重ｋαが上向きの場合には、｜ｆ｜＞｜ｋα｜とすることによって全荷重Ｆを下向きにすることができる（請求項４）。この場合は復元力ｆとｋαは方向が逆であるから全荷重Ｆを小さくすることができ、モータなどの駆動源の負荷を小さくするのに都合が良い。

復元力ｆと復元力ｋαとを共に下向きにする場合には、全荷重Ｆ＝ｆ＋ｋαが過大にならないようにするために、ｆ、ｋαの絶対値｜ｆ｜、｜ｋα｜は小さくすることが望ましい。この時｜ｋα｜を｜ｆ｜よりも小さくすれば、歯ブラシ部の着脱に伴うシール部材の変形量が少なくなり、シール部材の耐久性が向上する（請求項５）。また｜ｆ｜、｜ｋα｜が大きいと駆動軸のストローク量（往復距離）の増大に伴ってこれらの値の変化量が大きくなるから、駆動系の負荷が大きくなる。従ってこの場合はストローク量が小さいもの、例えばストローク量（ｍｍ）を小さくし往復振動数（ストローク数）（回／秒）を大きくしたものに適する。

復元力ｆが上向きの場合には、駆動軸に上向きの予荷重を付与することができる（請求項６）。この場合は歯ブラシ部に荷重Ｆより大きい下向きの外部負荷が加わった時に駆動系の遊びを吸収できないが、逆に上向きの大きい外部負荷が加わる時には遊びによる悪影響（騒音など）を受けず、歯ブラシ部を強い力で下向きに引き寄せることができる。

駆動軸はその軸方向に往復振動するものが一般的であるが（請求項７）、この発明は駆動軸が軸方向を中心にして往復回動するものや、シール部材の内側環状部付近を支点にして軸方向に直交する方向に揺動するものなどを含む。このような場合にもシール部材が駆動軸の軸方向に予荷重を付与すれば、駆動系の軸方向の遊びを抑制できるからである。

なおこの発明では駆動軸は本体部から上方へ突出し、歯ブラシ部を上方から着脱するものとしたが、本体部を上下逆にして駆動軸を本体部から下方へ突出させた場合は、上下関係が逆になるだけであって本質的に作用・効果が変わるものでもない。従って本発明はこのように上下を逆にしたものも包含するのは勿論である。

図１は本発明の一実施例の側面図、図２はその一部を拡大した断面図、図３はシール部材の作用説明図である。図１，２において符号１０は本体部であり、下部が僅かに折曲されて全体が略円柱状である。この本体部の中央付近には電気モータ１２が、下部には電池１４が収容されている。電池１４は乾電池などの一次電池であってもよいし、充電可能な二次電池であてもよい。

本体部１０内の上部には駆動軸１６が上下方向（本体部１０の中心軸方向）に往復動自在に保持されている。すなわちこの駆動軸１６は、左右割りの内ケース１８，１８の間に挟持されたリニア軸受２０に保持され、その上部は本体部１０の上方に突出している。駆動軸１６の下部は駆動部２２により上下方向に往復駆動される。

この駆動部２２は、電動モータ１２によって傘歯車２４，２６を介して回転する円柱状の偏心カム２８と、このカム２８に係合するカム従動体（カムフォロワ）３０とを備える。カム２８は駆動軸１６に直交する水平軸３２に保持されている。カム従動体３０は駆動軸１６の下端に固着されている。水平軸３２および電気モータ１２は前記内ケース１８，１８の間に保持されている。

このように電気モータ１２，駆動軸１６，駆動部２２を組込んだ内ケース１８，１８は互いに係合爪などにより結合された状態で本体部１０の外ケース３４内に下方から挿入され、図示しない係合爪で固定される。図１，２で３６はスイッチであり、電気モータ１２をオン・オフする。

なお内ケース１８，１８の上端外周にはシール部材３８が装着される。すなわちシール部材３８は内側環状部４０と外側環状部４２との間に上方へ環状かつ山状に膨出した上面環状部４４を設けたものであり、全体は合成ゴム、合成樹脂などで一体成形されている。内側環状部４０は断面円形の駆動軸１６に形成した環状溝４６に係合する。外側環状部４２は、本体部１０の内ケース１８，１８の上部外周に嵌合され、さらに内ケース１８，１８を外ケース３４に下から挿入する際に内ケース１８の外周段部１８Ａと外ケース３４の内周段部３４Ａとの間に挟持される。

５０は歯ブラシ部である。この歯ブラシ部５０は下方に向かって拡径する略内錐状であり、下部外周は本体部１０の外ケース３４の外周面に連続する。歯ブラシ部５０の上部には歯ブラシ５２が植設されている。この歯ブラシ部５０には、前記駆動軸１６が下方から嵌入され固定可能である。なお駆動軸１６の上端は扁平な板状部５４となっている。

ここに歯ブラシ部５０には、図３に示すように下方に開いた２つ割りの筒部５６が形成され、この筒部５６の半体５６Ａは放射状の複数のリブ５８によって固定される一方、他の半体５６Ｂが弾力性を持って半体５６Ａ方向に復帰する。この半体５６Ｂの周囲には半体５６Ｂとの間に間隙をもって放射状にリブ６０が形成されている。

この半体５６Ｂには筒部５６の内側に向かって係合突起６２が形成される一方、駆動軸１６にはこの突起６２が係入する環状溝６４が形成されている。また筒部５６の中の上部には駆動軸１６の扁平な板状部５４が係入し、歯ブラシ部５０の回動が規制される。このため歯ブラシ部５０の筒部５８に駆動軸１６を挿入すると、突起６２が溝６４に係合して歯ブラシ部５０が抜けるのが防止され、歯ブラシ部５０を強く上方へ引っ張れば突起６２が環状部６４から脱出し歯ブラシ部５０を抜き取ることができる。

次に図３に基づいてシール部材３８の作用を説明する。シール部材３８は内側環状部４０を駆動軸１６に固定しない自由状態では、図３に仮想線３８Ａで示す位置にある。このシール部材３８を駆動軸１６の環状溝４６に固定した時には、駆動軸１６の往復可動範囲は駆動部２２のカム２８およびカムフォロワ３０により制限されているので、例えば図２に示す駆動軸１６が下死点（最も下方へ移動した位置）にある時にはシール部材３８の内側環状部４０は図３に示すように下方へ引かれた最大変形位置に来る。この時内側環状部４０（図３のＡ点）には上向きの復元力ｆが発生する。

この復元力ｆは歯ブラシ部５０の着脱と関係なくシール部材３８の変形により生じるものである。歯ブラシ部５０を装着すると、歯ブラシ部５０の下面、実際にはリブ５８，６０の下端にシール部材３８の上面環状部４４（図３のＢ点）が当接し、筒部５６の半体５６Ｂの突起６２が駆動軸１６の環状溝６４に係合した時にはリブ５８，６０は上面環状部４４（Ｂ点）を押圧力αで押圧する。

この押圧力αは駆動軸１６に対しては環状溝４６と６４とを互いに引き離すように作用するが、この力には駆動軸１６を上下させる作用は無い。しかし押圧力αによるシール部材３８の変形により、本体部１０の固定位置（図３のＣ点）を基準にしてＡ点に上向き（または下向き）の復元力ｋαが発生する。ここにｋはシール部材３８の形状や材質などにより決まる定数である。従ってＡ点には復元力ｆとｋαの合力Ｆ＝ｆ＋ｋαが作用することになる。復元力ｋαは、シール部材３８を押し潰す力αに対する復元力であるから、通常上向きの復元力となる。

この実施例によれば合力Ｆは駆動軸１６に常に上向きの復元力すなわち予荷重を付与するから、駆動部２２の遊びによる駆動軸１６のガタツキを規制することができ、騒音の発生を防ぐことができる。またシール部材３８は内側環状部４０が駆動軸１６に密着すると共に、外側環状部４２が本体部１０に密着しているから、本体部１０の防水性を確保できる。さらに歯ブラシ部５０の装着により、歯ブラシ部５０と駆動軸１６との間に押圧力αの反力により常に引っ張り力が作用するから、歯ブラシ部５０と駆動軸１６との間のガタツキ、すなわち突起６２と環状溝６４との遊びも抑制でき、ここでの騒音発生も防ぐことができる。

図４は他の実施例を示す一部の拡大断面図である。この実施例では、シール部材３８ａの自由状態（仮想線位置）に対して内側環状部４０ａを引き上げた状態で駆動軸１６に固定した。このため復元力ｆは下向きとなる。復元力ｋαを上向きとすれば両復元力ｆとｋαは反対向きであるから、両者の差が合力Ｆとなる。

この場合は｜ｆ｜＞｜ｋα｜となるように設定すれば、駆動軸１６には常に下向きの復元力（予荷重）を付与することができる。このため歯ブラシ部５０を歯などに押し付けた時にはこの圧力は駆動軸１６に駆動系の遊びを抑制する向きに作用するから、使用時特に歯ブラシ部５０に大きな圧力が加わった時の騒音発生を防ぐことができる。なお図４では図３と同一部分に同一符号を付したからその説明は繰り返さない。

図５は他の実施例を示す一部拡大断面図である。この実施例では、シール部材３８ｂは図４の実施例と同様に復元力ｆは下向きであり、歯ブラシ部５０の下面（リブ５８，６０の下面、図３参照）に突部８０を設けて、この突部８０をシール部材３８ｂの上面に当接させたものである。

この実施例によればシール部材３８ｂの上面を平坦にしても突部８０が当たるので、歯ブラシ部５０のシール部材３８ｂに対する押圧力αの設定を高精度に管理することができる。すなわち図４のシール部材３８ａは上面が平坦なので歯ブラシ部５０との接触位置や接触面積の設定精度が悪くなり、押下力αの設定値が不正確になり易いが、この図５のシール部材３８ｂによればこのような不都合がなくなる。

図６は他の実施例を示す一部拡大断面図である。この実施例は、シール部材３８ｃの上面環状部４４を駆動軸１６に密着して上方へ起立するように形成した。従ってこの上面環状部４４ｃを、歯ブラシ部５０の筒部５６の下端に接触させることができる。筒部５６は軸方向のスリットで分割された２つ割りのものであるから、スリットの部分を除き上面環状部４４ｃは筒部５６の下端のほぼ全周で歯ブラシ部５０の下面に接触することになるから、駆動軸１６とシール部材３８ｃとの間の防水性が向上する。また上面環状部４４ｃと歯ブラシ部５０との接触面積が増えるのでシール部材３８ｃの上面の偏摩耗を防ぐことができ、シール部材３８ｃの耐久性を向上させることができる。

図７は他の実施例を示す一部拡大断面図である。この実施例は、シール部材３８ｄが歯ブラシ部５０に接触せず、内側環状部４０と外側環状部４２との復元力ｆのみにより駆動軸１６に予荷重を付与するものである。

すなわちシール部材３８ｄの内側環状部４０は自由状態（仮想線位置）に対して引き上げた状態で駆動軸１６に液密に固定した。このため駆動軸１６に加わる復元力ｆは下向きとなり、予荷重Ｆ（＝ｆ）も下向きである。この予荷重Ｆ（＝ｆ）は駆動軸１６の往復動に伴って変化するが、駆動軸１６の往復動範囲内では常に一定方向になるように設定する。従って駆動軸の駆動系の遊びを吸収して駆動系の騒音発生を防ぐことができる。

本発明の一実施例の側面図 同じく一部を拡大した断面図 シール部材の作用説明図 他の実施例であるシール部材の作用説明図 他の実施例であるシール部材の作用説明図 他の実施例であるシール部材の作用説明図 他の実施例であるシール部材の作用説明図

符号の説明

１０ 本体部
１２ モータ
１６ 駆動軸
２２ 駆動部
３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ シール部材
４０ 内側環状部
４２ 外側環状部
４４ 上面環状部
５０ 歯ブラシ部

Claims (8)

1. 駆動部を内蔵する本体部から上方へ向かって突出し前記駆動部によって加振される駆動軸に、歯ブラシ部を上方から着脱可能に取付け、前記本体部と歯ブラシ部との対向面間にシール部材を介装した電動歯ブラシ器具において、
   前記シール部材は、駆動軸に液密に固着される内側環状部と、本体部に液密に固着される外側環状部と、これら内側および外側の環状部より上方にあって歯ブラシ部の下面に圧接される上面環状部とを備え、歯ブラシ部の装着状態で駆動軸に常時一定方向の予荷重を付与することを特徴とする電動歯ブラシ器具。
2. シール部材は、歯ブラシ部の非装着状態で内側環状部と外側環状部との間の相対変位が駆動軸に付与する復元力ｆと、歯ブラシ部の装着状態で歯ブラシ部下面が上面環状部を押下する押下力αが駆動軸に付与する復元力ｋαとの和Ｆ＝ｆ＋ｋαが駆動軸に常時一定方向の予荷重を付与する請求項１の電動歯ブラシ器具。
3. シール部材は、駆動軸に常に下向きの予荷重を付与する請求項２の電動歯ブラシ器具。
4. 復元力ｆが下向きかつ復元力ｋαが上向きであり、式｜ｆ｜＞｜ｋα｜が成立するようにした請求項３の電動歯ブラシ器具。
5. 復元力ｆと復元力ｋαが共に下向きであり、復元力ｋαが復元力ｆに比べて小さい請求項３の電動歯ブラシ器具。
6. 復元力ｆが上向きであり、駆動軸に常に上向きの予荷重を付与する請求項２の電動歯ブラシ器具。
7. 駆動軸は軸方向に往復振動する請求項１〜６のいずれかの電動歯ブラシ。
8. 駆動部を内蔵する本体部から上方へ向かって突出し前記駆動部によって加振される駆動軸に、歯ブラシ部を上方から着脱可能に取付け、前記本体部と歯ブラシ部との対向面間にシール部材を介装した電動歯ブラシ器具において、
   前記シール部材は、駆動軸に液密に固着される内側環状部と、本体部に液密に固着される外側環状部とを備え、前記歯ブラシ部の非装着状態で内側環状部と外側環状部との間の相対変位が駆動軸に付与する復元力ｆが、歯ブラシ部の装着状態で駆動軸に常時一定方向の予荷重を付与することを特徴とする電動歯ブラシ器具。

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