JP5820475B2 - 偏心重錘駆動パーソナルケア機器のための可撓性ドライブシャフト - Google Patents

Description

本発明は、広くは、歯ブラシなどのパーソナルケア機器に関し、より詳細には、偏心質量を用いる前記機器のための特定の駆動アセンブリに関する。

パーソナルケア機器においてワークピースを駆動する１つの方法は、直流駆動モータの動作に応答する可撓性ドライブシャフトの使用によるものであり、前記可撓性ドライブシャフトは、結合部材とも呼ばれ、前記可撓性ドライブシャフトの遠位端に偏心質量を持つ。偏心質量を持つ可撓性結合部材は、ブラシヘッドなどのワークピースの選択された動きを作り出すばね質量アセンブリを駆動するのに用いられる。可撓性結合部材は、一般に、細長く、断面が円形である。結合部材は、機器の動作中、駆動モータの回転により曲がり、駆動モータからばね質量アセンブリへトルクを伝えるので、曲げ応力とトルクストレスとの両方を経験する。

しかしながら、従来の円形断面結合部材では、結合部材の端部であって、一方の端部においてはモータドライブシャフトのためのアタッチメント素子に隣接し、他方の端部においては偏心アセンブリに対するアタッチメント素子に隣接する端部の近傍においてかなりの曲げ応力が経験される。この応力の集中は、結合部材の寿命をかなり縮める。結合部材の寿命を延ばす１つの試みは、破損の発生を防止するよう曲げ応力をより低いレベルに維持するために結合部材の長さを増加させることを含む。しかしながら、これは、機器の長さの増加をもらし、このことは、多くの市販アプリケーションにおいて、望ましくない。

従って、パーソナルケア機器のために、適正な寿命の間、前記機器の動作中の曲げ応力レベルに耐えることができ、同時に、商業上の望ましい限度内の機器の長さをもたらす、偏心器を含む結合部材を持つことが望ましい。

従って、前記パーソナルケア機器は、回転する出力シャフトを持つ直流モータと、可撓性結合部材であって、前記可撓性結合部材の近位端において前記ドライブシャフトに接続され、前記可撓性結合部材の遠位端に取り付けられる偏心質量を持つ可撓性結合部材と、ワークピースアセンブリであって、前記ワークピースアセンブリの遠位端にワークピースを含むワークピースアセンブリと、前記結合部材及び偏心質量によって駆動されるばねハブアセンブリであって、前記結合部材の回転運動を制約して前記ワークピースシャフトアセンブリの振動動作にするばねハブアセンブリとを有し、前記結合部材は、前記結合部材のアクティブ部(active region)において断面が楕円形であり、薄い寸法及びより広い寸法を持ち、前記機器の動作中の前記結合部材の曲げ方向に前記薄い寸法を持ち、それに垂直な前記より広い寸法を持つ。

本願明細書に開示されている結合部材を含むパーソナルケア機器、詳細には電動歯ブラシの主要構造部の分解斜視図である。 図１の機器のより詳細な分解図である。 本願明細書に開示されており、図１に示されている結合部材の或る斜視図である。 図１及び２の結合部材の別の斜視図である。 図１乃至３の結合部材の断面図である。 前記結合部材の0°回転における斜視図である。 前記結合部材の90°回転における上面図である。 前記結合部材の270°回転における上面図である。

図１は、パーソナルケア機器、詳細には電動歯ブラシの主要構造素子を示している。しかしながら、機器は、電動かみそり、マッサージ機、スクラバなどのような異なるパーソナルケア機器であってもよいことは理解されるべきである。電動歯ブラシ機器の使用は、説明の明瞭さのためである。なぜなら、それは、本願明細書で開示されている偏心構成を備える可撓性ドライブシャフトの主な用途であると期待されるからである。

１０で全体を示されている機器は、特定の機器に依存する選択された周波数で回転する出力シャフト１４を持つ直流モータ１２を含む。電動歯ブラシ機器のこの構成においては、適切な周波数は、250Hzであるが、これは、大きな範囲にわたって変えられ得る。図１の機器の一般的な動作においては、モータ１２の出力シャフトの回転は、１６で全体を指すV字形ばね及びブラシハブアセンブリを駆動するのに用いられ、これは、ユーザの歯を清潔にするためのブラシ部材ワークピース１９を含むブラシヘッドアセンブリ１８の掃除する動作、即ち、振動する動作をもたらす。

モータ１２は、機器のボディ（図示せず）内に配置されるモータマウントアセンブリ２０内に収容される。モータの出力シャフト１４と、V字形ばね／ブラシハブアセンブリ１６との間に延在するのが、可撓性結合部材２２であって、前記可撓性結合部材２２の、V字形ばね／ブラシハブアセンブリ１５に隣接する遠位端に偏心質量２４を備える可撓性結合部材２２である。適切な動作中、偏心質量２４は、偏心質量の慣性を利用してブラシヘッドアセンブリ１８の所望の振動動作を作り出すために十分に速い速度で回転しなければならない。V字形ばね／ブラシハブアセンブリ１６は、偏心質量の回転動作に対して、ブラシヘッドアセンブリの動作を制約して、選択された角度を通る所望の振動動作にする。

偏心質量２４の回転は、偏心質量が取り付けられる結合部材２２が可撓性であることを必要とする。なぜなら、モータ１２は、モータマウント内に固定され、V字形ばねアセンブリ及びブラシヘッドアセンブリ及びブラシ部材は動くからである。

図２は、図１の機器のより詳細な分解図を示している。それは、モータ１２及び結合部材２２を含む。結合部材２２の遠位端は、シャフト２３を含む偏心質量２４に取り付けられる。シャフト２３の外端部上にブッシング２５があり、前記ブッシング２５は、ブラシヘッドハブ部材２７に嵌まる。ブラシヘッドハブ部材２７は、ブラシヘッドアセンブリシャフト２９であって、前記ブラシヘッドアセンブリシャフト２９上にブラシヘッドアセンブリ１８を取り付けられるブラシヘッドアセンブリシャフト２９を駆動する。V字形ばねアセンブリ３１は、図２においては分解されて示されており、ばねフレーム３３と、V字形ばね３５と、２つのボルト／ナットの組み合わせ３９を用いてV字形ばねをフレームに固定するばねマウント３７とを含む。また、V字形ばねを、ばねマウント及びブラシヘッドハブ部材３７に固定するのは、２つのV字形ブロック／ナットの組み合わせ４１である。偏心動力伝達装置を備える同様のV字形ばね構成は、本発明の譲受人所有の同時係属仮出願シリアル番号61/261,402においても示されている。これによって、その出願の内容は、参照により本願明細書に盛り込まれる。

この構成においては、結合部材２２は、動作中、常に、同じ方向に曲がるだろう、即ち、同じ平面内で曲がるだろう。それは、曲がっていない状態と「S」字形との間で、或る方向にだけ（或る平面内にだけ）、前後に曲がるだろう。一般に、本構成においては、結合部材２２は、物品上のより高い応力が、回転する偏心質量の最も高い慣性モーメントの位置と一直線上にあるようにして曲がる。より詳細には、結合部材２２は、モータからのドライブシャフトに接続する接続部３０と、結合部材の反対側端部において偏心質量に接続する接続部３２とを含む。接続部３０及び３２の中間に、細長いアクティブ中間部３４がある。

図２及び３は、結合部材の接続部３０及び３２並びにアクティブ部３４と、それらの関係とをもっともはっきり示している。移行部とも呼ばれる接続部３０、３２は、それらがアクティブ部の長さを著しく縮めることのないように非常に短い。一般に、移行部は、一方の端部においてモータドライブシャフト１４を取り囲み、他方の端部において偏心質量シャフトを取り囲むのに十分に大きく、故に、結合部材２２には、各接続部３０、３２に挿入されるこれらのシャフトによる過度の応力がかかる部分がない。図３においては、図２に示されているような両端部から延在するシャフト部のない偏心質量２４が図示されている。

結合部材の端部上の偏心質量２４は、偏心質量の実際の偏心度に関連する曲げ応力をもたらす。或る実施例においては、質量は、0.845グラムであり、偏心質量の軸とモータシャフトの軸との間の距離は、約2mmである。

図３、４及び５を参照すれば、結合部材、とりわけ、アクティブ部の、接続部における端部上に結果として生じる曲げ応力を減らすために、結合部材のアクティブ部３４の高さ（断面寸法３８）は、結合部材の曲げ方向において減らされ、結合部材の、曲げ方向に垂直な幅（断面寸法４０）は、必要とされるトルク荷重伝達／搬送能力を保持するために増やされる。これは、接続部３０、３２の間に楕円形断面を持つアクティブ部３４をもたらす。この構成の成果は、結合部材上の、とりわけアクティブ部の２つの端部における曲げ応力の減少であり、それによる、モータとV字形ばねハブアセンブリとの間のトルク伝達能力に悪影響を及ぼさない結合部材の寿命の大幅な増大である。結合部材は、このようにして、機器の効率及び適切な動作を維持するために必要とされるトルク伝達能力を供給しながら、曲げ応力及びトルクストレス負荷の両方に対応するよう最適化される。

或る実施例においては、アクティブ部の、曲げ方向３８の厚さは、約0.75mmであり、アクティブ部の、垂直（非曲げ）方向４０の厚さは、約4.5乃至5mmであるだろう。上記の寸法が好ましいが、他の特定の寸法も用いられ得ることは理解されるべきである。

図６、７及び８は、モータの或る回転の間の駆動アセンブリの動作を示している。0°（図６）においては、結合部材２２は、曲げが無く、端部から端部までまっすぐであるだろう。90°（図７）においては、近位端４４が回転し、遠位端４６が、結合部材の近位端であるモータシャフトの軸中心線から遠くへ曲がるだろう。モータシャフトの180°回転においては、結合部材は、再度、曲げられていないまっすぐな構成になるだろう。図８に示されている270°においては、結合部材は、図７のものとは反対方向に曲がるだろう。示されている実施例においては、モータの中心線と、結合するモータの遠位端の中心線に対する結合部材の近位端における結合部材との間の距離は、90°及び270°におけるその最大変位のところで、各方向に約2mmであるだろう。この距離は、異なる構成の結合部材では、当然、変わり得る。この構成は、上記のように、ブラシヘッドシャフト及びワークピースの振動動作を、示されている特定の実施例においては11°乃至13°の範囲内であるが、より大きな角度にし得る角度にわたって、もたらす。

従って、動力伝達装置は、今まで通り、所望のワークピース動作のための必要とされる偏心運動ができるようにしながら、所望の長さで作成され得る。本願明細書に開示されている偏心構成を備えるドライブシャフトは、結合部材のより長い寿命と、所望のワークピース動作と、好まれる機器の長さとをもたらす。

説明の目的のために本発明の好ましい実施例を開示しているが、前記実施例においては、以下の請求項によって規定される本発明の精神から逸脱することなく、様々な変更、修正及び置き換えが取り入れられ得ることは、理解されるべきである。

Claims (9)

1. 回転する出力シャフトを持つ直流モータと、
   可撓性結合部材であって、前記可撓性結合部材の近位端において前記出力シャフトに接続され、前記可撓性結合部材の遠位端に取り付けられる偏心質量を持つ可撓性結合部材と、
   ワークピースアセンブリであって、前記ワークピースアセンブリの遠位端にワークピースを含むワークピースアセンブリと、
   前記結合部材及び偏心質量によって駆動されるばねハブアセンブリであって、前記結合部材の回転運動を制約して前記ワークピースシャフトアセンブリの振動動作にするばねハブアセンブリとを有するパーソナルケア機器であって、前記結合部材が、前記結合部材のアクティブ部において断面が楕円形であり、薄い寸法及びより広い寸法を持ち、前記機器の動作中の前記結合部材の曲げ方向に前記薄い寸法を持ち、それに垂直な前記より広い寸法を持つパーソナルケア機器。
2. 前記機器が電動歯ブラシである請求項１に記載の機器。
3. 前記直流モータの周波数が約250Hzである請求項１に記載の機器。
4. 前記可撓性結合部材がプラスチック材料である請求項１に記載の機器。
5. 前記偏心質量が、0.845グラムの質量を持ち、前記出力シャフトの中心線から約2mmの距離にある請求項１に記載の機器。
6. 前記結合部材が、前記結合部材の両端部に、各々、前記直流モータの前記出力シャフト及び前記偏心質量に接続するための２つの接続部を含み、前記２つの接続部の中間にアクティブ部を含み、前記アクティブ部が、前記アクティブ部の全長に沿って形状が楕円形である請求項１に記載の機器。
7. 前記結合部材の前記楕円形の形状が、前記アクティブ部の全体にわたって同じである請求項６に記載の機器。
8. 前記接続部が、各々、前記結合部材の端部において前記出力シャフトを取り囲み、他方の端部において前記偏心質量シャフトの少なくとも一部を取り囲むのに十分に長い請求項６に記載の機器。
9. 前記結合部材が、或る方向において約0.75mmの長さを持ち、前記方向に垂直な方向において約4.5乃至5mmの長さを持つ請求項６に記載の機器。

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