JP2008178678A - 電動電子歯ブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向往復動または軸回りの往復回動を行うシャフトを通じたブラシ体への通電を安定して行う。
【解決手段】軸方向の往復動が自在に支持されているシャフト１１と、このシャフトに設けた可動子ブロックＭと、交番電流が印加されることで上記可動子ブロック及びシャフトに軸方向往復動を行わせる電磁ブロックＳとからなるリニア振動型のアクチュエータ２を備え、ブラシ体が連結される上記シャフトには、シャフトの軸方向往復動に追従する導電部材６の一端が接続され、他端が非往復動部分に接続された上記導電部材と上記シャフトとが上記ブラシ体への通電経路となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸方向の往復動または軸回りの往復回動をブラシ体が行う電動電子歯ブラシに関するものである。

電子歯ブラシと称されている歯ブラシがある。これは、口中に入れられる部分と、手に持つ部分との間に人体を通じて微弱電流を流すことで、電位傾斜を利用して歯垢の除去を図る歯ブラシである。

このような機能を電動歯ブラシに付加したものとして、特許文献１に示されたものがある。軸方向の往復駆動がなされるとともに先端にブラシ体が連結されるシャフトに対し、電源に接続されている端子板を接触させることで、シャフトを通じてブラシ体に給電している。

しかし、シャフトの往復動に伴ってシャフトと端子板とが摺接するものであるために、ブラシ体のブラシを歯に押し当てた時のシャフトの撓みやシャフトの軸方向往復動の際のブレなどが原因でシャフトと端子板との摺動接触部の電気的抵抗値が変化して、通電電流に大きなばらつきを生じさせるという問題を有している。
特許第２５６００２５号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、シャフトを通じたブラシ体への通電を安定して行うことができる電動電子歯ブラシとを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る電動電子歯ブラシは、軸方向の往復動が自在に支持されているシャフトと、このシャフトに設けた可動子ブロックと、交番電流が印加されることで上記可動子ブロック及びシャフトに軸方向往復動を行わせる電磁ブロックとからなるリニア振動型のアクチュエータを備え、ブラシ体が連結される上記シャフトには、シャフトの軸方向往復動に追従する導電部材の一端が接続されており、他端が非往復動部分に接続された上記導電部材と上記シャフトとが上記ブラシ体への通電経路となっていることに第１の特徴を有しており、軸回りの往復回動が自在に支持されているシャフトと、このシャフトに設けた可動子ブロックと、交番電流が印加されることで上記可動子ブロック及びシャフトに軸回りの往復回動を行わせる電磁ブロックとからなる往復回動型のアクチュエータを備え、ブラシ体が連結される上記シャフトには、シャフトの軸回りの往復回動に追従する導電部材の一端が接続されており、他端が非往復動部分に接続された上記導電部材と上記シャフトとが上記ブラシ体への通電経路となっていることに第２の特徴を有している。シャフトに接続された一端がシャフトの軸方向往復動または軸回りの往復回動に追従する導電部材を介してシャフトに通電するために、そして摺接することによる摩耗が生じる部分もないために、接続が不安定となることがない。

上記導電部材としては、シャフトの往復動方向又は往復回動方向に伸縮自在する弾性を備えたものを好適に用いることができる。シャフトの動きに対する追従性が良い上にシャフトが高速で動作する時もこれに追従することができ、導電部材が破壊するようなこともないために、信頼性を高めることができる。

また、シャフトの往復動方向又は往復回動方向に伸縮自在で且つ一端がシャフト外周面に密着固定された防水用ゴムも好適に用いることができる。

弾性を有する導電部材はコイル状乃至筒状であり、その中心軸がシャフトにほぼ一致していることが好ましい。導電部材の変形時に導電部材からシャフトにかかる力はシャフトの軸方向の力となり、シャフトの支持部材にかかることがないために、シャフトと支持部材との摩擦力や摩耗を軽減することができる。

本発明のアクチュエータは、シャフトと導電部材との間の電気的抵抗がシャフトに外力が加わっても変化することは殆どなく、安定した電流が流れるために歯垢除去効果が高いものである。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１は本発明に係る電動電子歯ブラシの一例を示しており、円筒状のハウジング１内にはリニア振動型のアクチュエータ２と電源としての電池１２とが納められ、ハウジング１の先端からは上記アクチュエータ２によって軸方向の往復駆動がなされるシャフト１１の先端部が突出して、この先端部にブラシ体５が着脱自在に連結されている。

図２〜図４に上記リニア振動型アクチュエータ２の詳細を示す。前記シャフト１の両端寄りの部分を夫々軸方向スライド自在に且つ軸回り回転自在に支持する軸受け４を夫々備えた一対の軸受け部２０，２０間には、磁性体で形成された円筒状のケース２１を配置しており、該ケースの内周にはコイル２５と一対の磁極２２，２２とを有する円筒状の電磁ブロックＳを納めてある。

前記シャフト１１は導電性材で形成されたもので、その中程には永久磁石２３とヨーク２４とからなる可動子ブロックＭが固定されている。そして、可動子ブロックＭは上記電磁ブロックＳの内周位置に配され、また可動子ブロックＳと上記軸受け部２０，２０との間には、夫々コイルばね２９，２９が配設される。これらコイルばね２９，２９は、可動子ブロック及びシャフト１１をばね振動系とするためのものである。

電磁ブロックＳにおけるコイル２５に電流を印加したならば、磁極２２と永久磁石２３及びヨーク２４との間に働く磁気吸引力や磁気反発力で、可動子ブロックＭ及びシャフト１１が軸方向に駆動され、コイル２５に逆方向電流を流したならば、可動子ブロックＭ及びシャフト１１が逆方向に駆動されることから、コイル２５への印加電流を交番電流とすることで、シャフト１１は軸方向の往復駆動がなされることになる。この時、上記ばね振動系の共振周波数となるように往復駆動することで、安定した往復駆動が得られる。

そしてこのリニア振動型のアクチュエータ２を前記ハウジング１内に組み込んで、シャフト１１の先端にブラシ体５を連結した時、ブラシ体５のブラシ５０が植毛された先端部までの通電路として、ここではアクチュエータ２のシャフト１１そのものを利用している。

ここにおいて、シャフト１１は軸方向往復動を行う上に軸回りの回転も自在となっていることから、シャフト１１の一端にコイルばね６の一端を連結固定するとともに、コイルばね６の他端をハウジング１内に配した導電プレート６０に連結している。電池１２に電気的に接続された導電プレート６０からコイルばね６を通じてシャフト１１へ通電しているものである。コイルばね６の上記一端は、シャフト１１に追従して往復動するものであり、また、シャフト１１に外力が働いてシャフト１１が傾くようなことがあっても、コイルばね６はシャフト１１に追従して電気的接続を安定した状態に保つ。特にコイルばね６はシャフト１１と同軸を中心軸とするものであるために、コイルばね６が伸縮する時にシャフト６にコイルばね６が負荷する力は、シャフト１１の軸方向に作用し、シャフト１１の支持部材である軸受け４に負担をかけるものではないために、シャフト１１の動きに追従する導電部材（コイルばね６）の存在がシャフト１１の軸方向往復動についての摩擦や摩耗を増大させてしまうようなことがない。

なお、コイルばね６は、シャフト１１の往復動領域において常に圧縮状態にある場合は、シャフト１１と導電プレート６０との間に介在させて一端をシャフト１１に、他端を導電プレート６０に接触させていてもよいが、一端をシャフト１１の外周に巻き付け固定し、他端を導電プレート６０、もしくは電池１２に接続されたリード線に固定したものの方が好ましい。

ブラシ体５はその内部にブラシ体５０につながる通電路が用意されてるもので、シャフト１１との接触面において上記通電路はシャフト１１に電気的に接続される。また、ハウジング１の外周面には上記電池１２の他極に接続された端子板１３が配設されており、ハウジング１を手に持って歯ブラシを使用する時、ブラシ５０と端子板１３と人体とで閉回路が構成される。

なお、リニア振動型アクチュエータ２として、ここでは軸方向の往復動だけをシャフト１に行わせるものを示したが、この他、軸回りの往復回転も行わせるものであってもよい。

図５に他例を示す。これはハウジング１先端のシャフト１１が突出する部分に配置することで、ハウジング１内を水密的にシールしている筒状の防水用ゴム７を導電性材で形成し、該防水ブーツ７を介してシャフト１１に通電するようにしたもので、筒状で且つシャフト１１の外周面の溝部分に一端を固定している防水ブーツ７は、その他端がハウジング１に固定されているとともに前記電池１２に電気的に接続されている。

この防水ブーツ７はシャフト１１の往復動に伴って伸縮してシャフト１１に連動して動くものであり、このために防水ブーツ７からシャフト１１への通電は常時安定した状態に保たれる。

図６以降に他の実施の形態の一例を示す。ここで示したアクチュエータ３はブラシ体５が連結されるシャフト１１に軸回りの小角度内の往復回動を与えるもので、電磁ブロックＳが内面に配された円筒状ケース２１内に、シャフト１１に装着した可動子ブロックＭを配置してある。

軸方向Ｂの両端部がケース２１の両端の軸受け部２０，２０にベアリング４，４を介して軸周り方向Ａに回転自在に支持されている上記シャフト１１に装着された可動子ブロックＭは、ヨーク３４と複数枚の平板状永久磁石３３とからなる。

シャフト１１に圧入固定されたヨーク３４は図８に示すように外周面に円弧部分と直線部分とが連続する辺がｎ個（例えば４個）設けられたものとなっている。なおｎは少なくとも１以上であればよい。そして上記の各辺の直線部分には底面が平坦なコ字状溝３４ａが設けられており、図９に示すように、各コ字状溝３４ａ内に平板状永久磁石３３を各々嵌め込むことで、平板状永久磁石３３の外面とヨーク３４の外面とが周方向に隣接配置された状態となり、この状態で各平板状永久磁石３３の外面がそれぞれ直線部分を形成し、平板状永久磁石３３間におけるヨーク３４の外面ａがそれぞれ円弧部分を形成している。

ここで、平板状永久磁石３３はその外面側と内面側とが異極となるように着磁されているとともに、各平板状永久磁石３３の外面が同極となるようにヨーク３４に取り付けられており、このために、ヨーク３４の上記円弧部分が他の磁極を形成することになる。

上記ヨーク３４の軸方向Ｂ両側には非磁性体からなる環状のばね受け部材３６がそれぞれ装着されている。ばね受け部材３６は後述するばね部材３９の端部を回り止め固定するものであり、図８に示すばね受け部材３６の片面に設けた複数の突起３６ａがヨーク３４のコ字状溝３４ａの長手方向の端部に挿入されることによって、ばね受け部材３６はヨーク３４に対して回り止め状態で装着される。

一方、ケース２１の内周面に配設固定された筒状の電磁ブロックＳは、磁路を励磁するためのコイル３５とこのコイル３５が巻回された巻線ボビン３０、巻線ボビン３０の軸方向Ｂ両側にそれぞれ配されたヨーク３１，３１とからなるもので、各ヨーク３１の内周面には、図９に示すように、ｎ個以下の磁極子３２（例えば、４個）が設けられており、ヨーク３１の磁極子３２間は切欠されている。なお磁極子３２の数は少なくとも１個以上であればよいが、出力を高める場合は磁極子３２の数を平板状永久磁石３３の数（４個）と同数まで増やすことが好ましい。

ここで、巻線ボビン３０の軸方向Ｂ一方側に位置するヨーク３１に設けた磁極子３２ａと、他方のヨーク３１に設けた磁極子３２ｂとは軸回り方向においてずらした位置に設けている。また本例では可動子ブロックＭの回転初期において、一方のヨーク３１の磁極子３２ａが平板状永久磁石３３の軸周り方向Ａの一端部とヨーク３４との一方の接点３８ａに対向して位置し、他方のヨーク３１の磁極子３２ｂが当該平板状永久磁石３３の軸周り方向Ａの他端部とヨーク３４との他方の接点３８ｂに対向して位置するように設定してある。これは、同一の平板状永久磁石３３に対する一方のヨーク３１の磁極子３２ａとのギャップ、他方のヨーク３１の磁極子３２ｂとのギャップを略同じとするためである。

今、図９に示す状態でコイル３５に一方向の電流を流すと、平板状永久磁石３３は一方のヨーク３１の磁極子３２ａから磁気反発力を受け、同時に他方の磁極子３２ｂから磁気吸引力を受けることで軸周りの一方向Ａ２に大きな力で回動し、コイル３５に他方向の電流を流すと当該平板状永久磁石３３は一方のヨーク３１の磁極子３２ａからは磁気吸引力を受け、同時に他方の磁極子３２ｂからは磁気反発力を受けることで軸周りの他方向Ａ１に大きな力で回動する。また、このものでは磁極子３２ａ，３２ｂとヨーク３４の外面との間でも可動子ブロックＭを回転させる磁気力が発生する。

ここにおいて、コイル３５に電流を流していないときには平板状永久磁石３３がヨーク３１に及ぼす磁力と後述するばね部材３９ａ，３９ｂ，３９ｃによる回転方向のばね力とが釣り合う位置で可動子ブロックＭが停止しており、コイル３５に一方向の電流を流すと一方のヨーク３１の磁極子３２ａがＮ極、他方のヨーク３１の磁極子３２ｂがＳ極となり、可動子ブロックＭは軸周りの一方向Ａ１（或いはＡ２）に回動し、コイル３５に他方向の電流を流すと一方のヨーク３１の磁極子３２ａがＳ極、他方のヨーク３１の磁極子３２ｂがＮ極となり、可動子ブロックＭは軸周りの他方向Ａ２（或いはＡ１）に回動する。従って、コイル３５に交番電流を流すことによって可動子ブロックＭ及びシャフト１１に軸周り方向Ａに小角度で往復回動させることができる。

次に上記ばね部材３９ａ，３９ｂ，３９ｃについて説明すると、ねじりコイルばねであるばね部材３９ａ，３９ｂ，３９ｃは、軸回りＡにおけるシャフト１１及び可動子ブロックＭの往復回動の動きをばね振動系とするもので、ばね振動系とするもので、ばね部材３９ａは一端が軸受け部材２０に回り止め固定され、他端が可動子ブロックＭに回り止め固定されている。ばね部材３９ｂは可動子ブロックＭに一端が回り止め固定され、他端が吸振錘３７の一端側に回り止め固定されている。更にばね部材３９ｃは一端を上記吸振錘３７の他端側に回り止め固定され、他端が軸受け部材２０に回り止め固定されている。その重心位置Ｇは可動子ブロックＭの回転軸線Ｄと同軸上に位置している上記吸振錘３７は、シャフト１１が中央に通されたもので、可動子ブロックＭが軸回りＡに回動する時、逆位相で回転するようにばね系を構成してある。また、これらばね部材３９ａ，３９ｂ，３９ｃは可動子ブロックＭの回転角度を許容範囲内に規制するものとしても機能している。

もっとも上記ばね部材３９のみで可動子ブロックＭの回転を規制する構造では、外部から可動子ブロックＭを軸周り方向Ａに許容範囲以上に回転させる力が加わったときには可動子ブロックＭが許容範囲を越えて回転する可能性があるために、ここでは図６に示すようにシャフト１１の一端を断面Ｄ字状をしたＤカット面１４ａとするとともに、軸受け部材２０にＤカット面１４ａに係合するストッパ面２０ａを設けることで、シャフト１１の回転角を規制している。

そして本例におけるシャフト１１への給電は、シャフト１１を中心とするねじりコイルばねであるばね部材３９ａを用いて行っている。ばね受け部材３６に設けた通電金具４５を介して一端がシャフト１１に接続されているるばね部材３９ａの他端を電池１２にリード線等を用いて接続している。ばね部材３９ａは、シャフト１１の軸回りＡの往復回動の際も、シャフト１１と一体に回動するばね受け部材３６に連結固定されてシャフト１１の回動に追従して、シャフト１１との間の電気的接続状態そのものが変化することはなく、また往復回動に伴って摺接する部分が存在するわけでもないために、安定した電気的接続状態が保たれる。

なお、このアクチュエータ３を備えた電動電子歯ブラシにおいても、前記実施例と同様に、筒状の防水用ゴム７を利用してシャフト１１に通電することができる。この時も、防水用ゴム７のシャフト１１側はシャフト１１の回動に追従するように連結固定しておくことで、高い電気的安定性を持たせることができる。

本発明の実施の形態の一例の断面図である。 同上の振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 同上の分解斜視図である。 同上のケース及び電磁ブロックを外した状態の斜視図である。 他の実施形態の一例の断面図である。 (a)は他例のアクチュエータの縦断面図、(b)は横断面図である。 同上の分解斜視図である。 同上のシャフトとヨークの斜視図である。 (a)は同上の部分縦断面図、(b)は横断面図である。 同上の電動電子歯ブラシの断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ アクチュエータ
５ ブラシ体
６ コイルばね
１１ シャフト

Claims (5)

1. 軸方向の往復動が自在に支持されているシャフトと、このシャフトに設けた可動子ブロックと、交番電流が印加されることで上記可動子ブロック及びシャフトに軸方向往復動を行わせる電磁ブロックとからなるリニア振動型のアクチュエータを備え、ブラシ体が連結される上記シャフトには、シャフトの軸方向往復動に追従する導電部材の一端が接続されており、他端が非往復動部分に接続された上記導電部材と上記シャフトとが上記ブラシ体への通電経路となっていることを特徴とする電動電子歯ブラシ。
2. 軸回りの往復回動が自在に支持されているシャフトと、このシャフトに設けた可動子ブロックと、交番電流が印加されることで上記可動子ブロック及びシャフトに軸回りの往復回動を行わせる電磁ブロックとからなる往復回動型のアクチュエータを備え、ブラシ体が連結される上記シャフトには、シャフトの軸回りの往復回動に追従する導電部材の一端が接続されており、他端が非往復動部分に接続された上記導電部材と上記シャフトとが上記ブラシ体への通電経路となっていることを特徴とする電動電子歯ブラシ。
3. 導電部材はシャフトの往復動方向又は往復回動方向に伸縮自在する弾性を備えたものであることを特徴とする請求項１または２記載の電動電子歯ブラシ。
4. 導電部材はシャフトの往復動方向又は往復回動方向に伸縮自在で且つ一端がシャフト外周面に密着固定された防水用ゴムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動電子歯ブラシ。
5. 弾性を有する導電部材はコイル状乃至筒状であり、その中心軸がシャフトにほぼ一致していることを特徴とする請求項３または４記載の電動電子歯ブラシ。

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