KR101060846B1 - 저소음 구동방식 전동칫솔 - Google Patents

Abstract

개시된 발명은 저소음 구동방식 전동칫솔에 관한 것으로서, 원판 캠을 이용하여 기계적인 마찰이나 진동이 발생되지 않고 간단하게 칫솔 헤드부에 구동력을 전달하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 칫솔대 손잡이부와 그에 연결되는 넥부, 및 상기 넥부를 통해 동력을 전달받아 식모부를 움직일 수 있게 한 칫솔 헤드부로 구성되고, 상기 칫솔 헤드부의 식모부에 동력을 전달하여 식모부의 운동이 이루어지게 하는 동력 전달용 샤프트를 구비한 전동칫솔에 있어서, 모터의 회전력에 의해 원운동하는 원판 캠을 이용하여 상기 동력 전달용 사프트의 회전운동 및 직선 왕복운동을 유발시키는 샤프트 구동부를 구비한 저소음 구동방식 전동칫솔을 제공하여, 칫솔 헤드부의 식모부에서 일어나는 직선 왕복 및 회전운동을 최소의 동력전달손실 및 저소음 방식으로 구현하고 또한 동력 전달시 발생되는 마찰 또는 진동에 의한 제품의 내구성에 대한 단점들을 모두 개선할 수 있게 한다.

전동칫솔, 저소음 구동, 원판캠, 샤프트구동부

Description

저소음 구동방식 전동칫솔{electric toothbrush having a low noise driving machine}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 저소음 구동장치가 적용된 전동칫솔의 사시도

도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 전동칫솔의 동력 전달 구조의 내부를 발췌하여 도시한 상세도

도 3a 내지 도 3c는 도 2의 원판 캠에 대한 사시도와 측단면도와 평면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 칫솔 헤드부 1a : 식모부

2 : 넥부 3 : 칫솔대 손잡이부

4 : 모터 구동축 5 : 원판 캠

5a : 안내홈 6 : 동력 전달용 샤프트

7 : 샤프트 지지대 8 : 운전 스위치

h1 : 최저부 높이 h2 : 최고부 높이

a : 원판 캠의 높이차

본 발명은 칫솔 헤드부가 직선 또는 회전운동할 수 있게 만든 전동칫솔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기계적인 마찰이나 진동이 발생되지 않는 간단한 구조의 원판 캠을 이용하여 칫솔 헤드부에 구동력을 전달할 수 있도록 함으로써 동력전달 손실을 최소로 하고 저소음 방식을 구현할 수 있는 전동칫솔 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 건강한 치아를 유지하기 위해서는 효과적인 프라그 제거와 잇몸병 예방이 중요하다. 효과적인 프라그 제거를 위해서는 입안 깊숙한 곳에 있는 어금니 뒤쪽까지 모든 치아에 칫솔이 도달하여 골고루 잇솔질을 행하여 주어야 하며 또한 잇몸병을 예방하기 위해서는 잇솔질시 적절한 잇몸 맛사지를 행하여 주거나 양치시 치아나 잇몸에 가해지는 무리한 힘을 감소시켜 주어 잇몸 손상을 방지하는 것이 중요하다.

그러나 종래 수동 칫솔의 대부분은 상기에서 언급한 효과적인 잇솔질이 되지 못할 뿐 아니라 잇솔질시 프라그를 제거하기 위해 치아나 잇몸에 무리한 힘을 가하게 되는 불합리한 점이 있었다.

그리하여 이와같은 종래의 칫솔 이외에 전기적인 구동장치를 사용하여 쉽게 잇솔질을 행할 수 있도록 전동칫솔이 개발되어 지고 있으며, 이러한 전동칫솔은 원래 잇솔질을 하는 것에 서투른 어린아이나 노약자가 보다 쉽게 양치질을 할 수 있도록 개발되어졌으나, 최근에는 전동칫솔의 뛰어난 효능이 점차 알려지게 되면서 그 사용이 특정인에 한정되지 않고 다양한 계층의 사람이 사용하고 있으며, 따라서 전동 칫솔의 개발이 지속적으로 이루어져 그 구조를 단순화 시키면서도 작동이 우수한 전동 칫솔들이 다수 개발되고 있는 실정이다.

종래의 일반적인 전동칫솔 구동장치는 모터의 회전력을 칫솔 헤드부의 상하 또는 좌우 회전 운동방식으로 전달하기 위해서 감속기어나 다양한 기계적인 동력 전달 시스템을 구비하고 있다.

그러나 이러한 구성의 종래 전동칫솔은 칫솔 헤드부를 상하 또는 좌우로 회전운동시키기 위해 캠, 샤프트 등과 더불어 다양한 기어들의 조합으로 이루어지는 복잡한 구조의 구동부가 필요하게 되며, 이러한 정밀 가공 부품들이 모터와 순차적으로 연결되어 있으므로 그 가공상의 어려움 뿐만 아니라 동력 전달시 마찰 및 진동에 의한 소음 발생이나 장시간 사용에 의한 내구성 문제 등 여러가지 단점들을 가지고 있고 또한 제품의 생산성에도 영향을 미쳐 가격면에 있어서도 불리한 점을 가지고 있었다.

따라서 본 발명은 기존 복잡한 구조의 동력전달방식을 채용한 전동칫솔이 갖는 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 기계적인 마찰이나 진동이 발생되지 않는 비교적 간단한 구조의 원판 캠을 이용하여 모터의 회전력을 칫솔 헤드부에 전달함으로써 칫솔 헤드부의 식모부에서 일어나는 직선 왕복 및 회전운동을 최소의 동력전달손실 및 저소음 방식으로 구현하고 또한 동력 전달시 발생되는 마찰 또는 진동에 의한 제품의 내구성에 대한 단점들을 모두 개선할 수 있는 저소음 구동방식 전동칫솔을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 칫솔대 손잡이부와 그에 연결되는 넥부, 및 상기 넥부를 통해 동력을 전달받아 식모부를 움직일 수 있게 한 칫솔 헤드부로 구성되고, 상기 칫솔 헤드부의 식모부에 동력을 전달하여 식모부의 운동이 이루어지게 하는 동력 전달용 샤프트를 구비한 전동칫솔에 있어서, 모터의 회전력에 의해 원운동하는 원판 캠을 이용하여 상기 동력 전달용 사프트의 회전운동 및 직선 왕복운동을 유발시키는 샤프트 구동부를 구비한 저소음 구동방식 전동칫솔을 제공한다.

상기 본 발명에 의한 저소음 구동방식 전동칫솔에서 상기 샤프트 구동부는, 동력을 발생시키는 모터와 일체로 회전하는 모터 구동축과, 상기 모터 구동축의 종단에 연결되어 그와 일체로 회전되면서 상기 모터의 회전운동에 대한 운동반경을 변화시키는 원판 캠과, 상기 원판 캠에 연결되어 상기 원판 캠의 회전운동에 의해 회전 및 직선 왕복운동하여 상기 모터의 동력을 상기 칫솔 헤드부에 전달하는 동력 전달용 사프트와, 상기 원판 캠의 양측에 연결되는 모터 구동축과 동력 전달용 샤프트를 각각 지지하는 샤프트 지지대로 구성할 수 있다.

상기 원판 캠은, 하나의 단면에 대해서 그 반대쪽의 단면이 기울기가 일정한 경사면을 갖는 원판으로 이루어지고, 그 원판의 최저부 높이와 최고부 높이를 각각 h1,h2라 할 때, 상기 최저부와 최고부를 잇는 직선에 대하여 그 양측이 대칭구조를 갖도록 그 단면을 형성하여 상기 원판의 한 단면에 연결된 동력 전달용 샤프트가 그 높이차(h2-h1)에 해당하는 길이만큼 상기 칫솔대의 길이방향으로 전,후진 왕복 운동이 가능하도록 구성할 수 있으며, 게다가 상기 원판의 경사면 가장자리에는 안내 홈을 형성하여 그 안내홈에 상기 동력 전달용 샤프트의 일측이 서로 맞물려서 회전운동을 하도록 구성할 수도 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 저소음 구동방식 전동칫솔의 사시도로서, 전기적인 구동장치에 의해 동력을 발생시키는 모터를 내장하고 외부 표면의 소정 위치에 상기 모터의 운전을 제어하기 위한 운전 스위치(8)를 구비하며 잇솔질시 사용자가 잡을 수 있도록 만들어진 칫솔대 손잡이부(3)와, 상기 칫솔대 손잡이부 및 칫솔 헤드부에 연결되고 그 내부에 동력 전달을 위한 샤프트를 내장하는 넥(neck)부(2), 및 플라스틱(PP, ABS, PETG 등)을 사용하여 만든 칫솔모판에 칫솔모가 식모되어 식모부(1a)를 구성하고 이러한 칫솔모판이 직선 왕복 또는 회전 운동가능하도록 만들어져 상기 넥부에 내장된 동력 전달용 샤프트를 통해 동력을 전달받아 상기 식모부(1a)를 움직일 수 있게 한 칫솔 헤드부(1)로 구성되는 본 발명에 의한 전동칫솔을 도시하고 있다. 상기 칫솔대 손잡이부(3)는 통상의 플라스틱(PP, ABS, PETG등)을 사용하여 단일 사출 성형 방법으로 만들수도 있으나 일반적인 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)고무, SEBS(Styrene Ethylene Butadiene Styrene)고무 및 실리콘 고무 등의 연질 탄성체를 사용하여 이중 사출 성형 방법으로 만들어 줌으로서 칫솔대 손잡이의 그립성을 증가시키도록 구성할 수도 있다.

그리고 상기 칫솔대 손잡이부(3)의 내부에는 모터의 회전력에 의해 원운동하 는 원판 캠을 이용하여 상기 동력 전달용 사프트의 회전운동 및 직선 왕복운동을 유발시키는 샤프트 구동부(도 2a 및 도 2b 참조)를 내장하여 구성한다. 상기 샤프트 구동부는 모터로 전기에너지를 공급하는 건전지 등이 장착되어진 동력 공급장치와, 칫솔 헤드부의 직선 왕복운동 또는 회전운동 등을 가능하게 하도록 동력을 전달하는 구동부로 이루어질 수 있다.

도 2a와 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 저소음 구동방식 전동칫솔 내부의 동력 전달 구조를 발췌하여 도시한 상세도로서, 도 2a는 동력 전달용 샤프트가 원판 캠 경사면의 최저부에 위치하여 도면상의 하부로 내려간 상태이고 도 2b는 동력 전달용 샤프트가 원판 캠 경사면의 최고부에 위치하여 도면상의 상부로 올라간 상태를 도시하고 있다.

상기 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 저소음 구동방식의 동력 전달구조는 동력을 발생시키는 모터에 일체로 연결되어 그 모터와 일체로 회전하는 모터 구동축(4)과, 상기 모터 구동축(4)의 종단에 연결되어 그와 일체로 회전되면서 상기 모터의 회전운동에 대한 운동반경을 변화시키는 원판 캠(5)과, 상기 원판 캠에 연결되어 상기 원판 캠의 회전운동에 의해 회전 및 직선 왕복운동하여 상기 모터의 동력을 상기 칫솔 헤드부(1)의 식모부(1a)에 전달하는 동력 전달용 사프트(6)와, 상기 원판 캠(5)의 양측에 각각 연결되는 모터 구동축(4)과 동력 전달용 샤프트(6)를 각각 지지 및 고정하는 샤프트 지지대(7)로 구성되는 샤프트 구동부를 예시하고 있다. 여기서 상기 원판 캠(5)은 하나의 단면(도면상의 하부에 위치하는 단면)에 대해서 그 반대쪽의 단면(도면상의 상부에 위치하는 단면)이 기울 기가 일정한 경사면을 갖는 원판으로 이루어진다.

도 3a 내지 도 3c는 각각 상기 도 2의 원판 캠에 대한 사시도와 측단면도와 평면도로서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 원판 캠(5)은 그 원판 측면의 최저부 높이와 최고부 높이를 각각 h1,h2라 할 때, 상기 최저부와 최고부를 잇는 직선에 대하여 그 양측이 대칭구조를 갖도록 그 단면을 형성하여 상기 원판의 한 단면에 연결된 동력 전달용 샤프트가 그 높이차(h2-h1)에 해당하는 길이(a)만큼 상기 칫솔대의 길이방향으로 전,후진 왕복할 수 있도록 구성한다. 이로써, 상기 원판 캠(5)의 경사면이 갖는 높이 차이(a)에 비례하여 상기 동력 전달용 샤프트의 직선 왕복운범위가 달라지도록 하며, 따라서 칫솔 헤드부(1)의 식모부(1a)에 대한 직선 왕복운동 및 회전 운동의 길이도 달라지게 구성된다. 또한 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 원판 캠(5)은 그 원판의 경사면 둘레 가장자리에 안내 홈(5a)을 형성하여 그 안내홈(5a)에 상기 동력 전달용 샤프트(6)의 일측이 서로 맞물려서 회전운동할 수 있도록 구성함으로써, 동력 전달용 샤프트(6)가 이탈하지 않고 서로 맞물려서 원활하게 원운동을 할 수 있도록 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 저소음 구동방식 전동칫솔의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 칫솔대 손잡이부(3)에 장착된 운전 스위치(8)를 조작하여 건전지 등을 이용하여 모터로 전기 에너지를 공급하는 전기장치를 작동시키게 되면 그와 동시에 모터의 회전이 개시되고, 이때 발생되는 모터의 회전력이 상기 모터와 일체로 직접 연결되어 있는 모터 구동축(4)을 통해 원판 캠(5)으로 전달된다.

이에 따라 상기 원판 캠(5)은 상기 모터의 회전운동에 따라 원운동을 하게 되며, 상기 원판 캠(5)의 경사면에 형성된 안내홈(5a)에 일단이 연결되어 있고 샤프트 지지대(7)에 의해 몸체가 지지 및 고정된 상기 동력 전달용 샤프트(6)가 상기 원판 캠의 원운동에 의해 직선 왕복운동 및 회전 운동을 하게 되면서 칫솔 헤드부(1)의 식모부(1a)가 칫솔대 길이방향으로 직선운동 및 회전운동을 할 수 있게 된다.

즉, 상기 원판 캠(5)의 경사면에 형성된 안내 홈(5a)에 안내되어 상기 동력 전달용 샤프트(6)의 단부가 상기 원판 캠의 원둘레 가장자리를 따라 원운동을 하게 되면서 동력 전달용 샤프트가 이탈하지 않고 서로 맞물려서 원활하게 원운동을 할 수 있게 되며, 동시에 원판의 경사면이 이루는 최저부와 최고부간의 높이차(h2-h1)만큼 직선운동이 일어나게 되어 상기 칫솔 헤드부(1)에 안착된 식모부(1a)가 회전운동과 동시에 상기 원판캠의 경사면에서 칫솔대 길이방향의 직선 왕복운동이 일어날 수 있게 함으로써, 비교적 간단한 구조의 동력 전달용 사프트 및 그 구동부를 통해 기계적인 동력 전달 손실을 최소화할 수 있게 되며 또한 소음이나 진동 현상을 감소시켜 저소음 구동장치를 구현할 수 있게 된다.

상기에서 언급한 본 발명의 저소음 구동방식 전동칫솔은 원형 캠의 경사면이 갖는 높이차, 원운동 반경, 안내 홈의 길이, 동력 전달용 샤프트의 길이, 모터의 회전수 등의 상호 관계에 따라 그 효과나 작동에 있어서 약간의 차이가 날 수는 있으나 본 발명의 구성 범위에 속한다고 볼 수 있다.

다음에서는 본 발명에 의해 만든 저소음 구동방식 전동칫솔과 기존의 전동칫 솔을 이용하여 사용성에 대한 소비자 평가와 소음에 대한 비교 평가 실험을 실시해 보았다.

<실시예 및 비교예>

본 발명의 구성에 나타난 원형 캠을 사용한 전동칫솔을 시험칫솔로 제작한 후 실시예로 하였으며, 기존의 기어 방식의 동력 전달 방식 전동칫솔을 비교예로 하여 실험을 실시하였다.

<실험예 1>: 소비자의 사용성에 대한 선호도 평가시험

실시예와 비교예로 사용된 칫솔의 사용성에 대한 평가를 다음과 같은 방법으로 평가하였다.

35명의 패널 리스트를 대상으로 상기 실험예와 비교예로 제조된 칫솔을 일정 기간(30일) 동안 사용하게 한 후 비교 패널 테스트를 통하여 사용성에 대한 선호도를 5점 비교법을 이용하여 그 평균값을 측정한 결과를 다음의 표 1과 같이 나타났다.

구분	실시예	비교예
양치시 사용감	4.2	3.3
소음이나 진동에 대한 만족도	3.9	3.4
전반적인 만족도	4.1	3.4

(단, 표 1의 평가 기준은 다음과 같음. 5 : 매우 양호, 4 : 양호, 3 : 보통, 2 : 불량, 1 : 매우 불량)

상기 표 1의 결과와 같이 실시예의 경우 비교예에 비하여 양치시 사용감, 소음이나 진동에 대한 만족도 등의 전반적인 만족도에 대한 선호도 면에서 훨씬 우수 한 것으로 나타났다.

<실험예 2> : 칫솔 사용시의 소음에 대한 비교 평가 시험

실시예와 비교예로 제조된 칫솔을 이용하여 잇솔질을 하였을 때 칫솔 사용성의 소음에 대한 평가를 다음과 같은 방법으로 비교 평가하였다.

소음 측정기를 이용하여 상기 실시예와 비교예의 전동칫솔을 외부와 차단된 공간에 놓아두고 작동시켰을 때 발생되는 소음을 각 20회씩 측정하여 그 평균값을 [dB]로 다음의 표 2에 나타내었다.

구분	실시예(dB)	비교예(dB)
작동시 발생소음	32 ±3	72 ±4

상기 표 2에 나타난 바와 같이 비교예의 전동칫솔은 72[dB]로 나타난 반면, 본 발명의 실시예로 제조된 전동칫솔은 32[dB]로 나타나 작동시 발생되는 소음이 훨씬 작은 것으로 나타났다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전동칫솔은 간단한 구조의 동력전달 구조를 형성함으로써, 기계적인 동력 전달 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 소음이나 진동 현상을 감소시켜 복잡한 구조를 개선할 수 있게 되며, 양치시 사용감, 소음이나 진동에 대한 만족도 등의 전반적인 만족도에 대한 선호도 뿐만 아니라, 전동칫솔의 가장 큰 단점중의 하나인 작동시 발생하는 소음에 있어서도 기존 전동칫솔보다 훨씬 더 우수한 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 칫솔대 손잡이부와 그에 연결되는 넥부, 및 상기 넥부를 통해 동력을 전달받아 식모부를 움직일 수 있게 한 칫솔 헤드부로 구성되고, 상기 칫솔 헤드부의 식모부에 동력을 전달하여 식모부의 운동이 이루어지게 하는 동력 전달용 샤프트를 구비한 전동칫솔에 있어서,

   모터의 회전력에 의해 원운동하는 원판 캠을 이용하여 상기 동력 전달용 사프트를 직선왕복운동시키는 샤프트 구동부를 구비하고,

   상기 샤프트 구동부는

   동력을 발생시키는 모터와 일체로 회전하는 모터 구동축;

   상기 모터 구동축의 종단에 연결되어 그와 일체로 회전하고, 경사면을 갖는 원판 캠; 및

   상기 원판 캠에 연결되어 직선 왕복운동하여 상기 모터의 동력을 상기 칫솔 헤드부에 전달하는 동력 전달용 사프트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저소음 구동방식 전동칫솔.
2. 제 1항에 있어서, 상기 샤프트 구동부는

   상기 원판 캠의 양측에 연결되는 모터 구동축과 동력 전달용 샤프트를 각각 지지하는 샤프트 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저소음 구동방식 전동칫솔.
3. 제 2항에 있어서, 상기 원판 캠은,

   상기 원판 캠은, 하나의 단면에 대해서 그 반대쪽의 단면이 기울기가 일정한 경사면을 갖는 원판으로 이루어지고, 그 원판의 최저부 높이와 최고부 높이를 각각 h1,h2라 할 때, 상기 최저부와 최고부를 잇는 직선에 대하여 그 양측이 대칭구조를 갖도록 그 단면을 형성하여 상기 원판의 한 단면에 연결된 동력 전달용 샤프트가 그 높이차(h2-h1)에 해당하는 길이만큼 칫솔대의 길이방향으로 전,후진 왕복운동이 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 저소음 구동방식 전동칫솔.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 원판 캠은,

   상기 원판의 경사면 가장자리에 안내 홈을 형성하고, 그 안내홈에 상기 동력 전달용 샤프트의 일측이 서로 맞물려서 회전운동을 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 저소음 구동방식 전동칫솔.

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