KR20210040419A - 모발 절단 기구 - Google Patents

Abstract

모발 절단 기구는 외부 절단 부재, 및 모발을 절단하기 위해 외부 절단 부재에 대해 회전가능하게 배열된 내부 절단 부재를 포함한다. 내부 절단 부재는 회전축(35)을 중심으로 회전가능하고 구동 장치에 의해 구동되도록 배열된 제1 스핀들 부분(26) 및 내부 절단 부재에 결합되도록 배열된 제2 스핀들 부분(30)을 갖는 구동 스핀들(24)에 의해 제1 결합 요소를 통해 구동되며, 제1 및 제2 스핀들 부분(26, 30)은 회전축(35)에 평행한 축방향으로 서로에 대해 변위가능하고; 제2 스핀들 부분(30)은 작동 동안 구동 스핀들(24, 24a)로부터 내부 절단 부재로 회전축(35)을 중심으로 한 구동 토크를 전달하기 위해 제1 결합 요소에 결합된 제2 결합 요소(34)를 포함하고; 제1 및 제2 스핀들 부분(26, 30) 중 하나는 맞닿음 요소(36)를 포함하고, 제1 및 제2 스핀들 부분(26, 30) 중 다른 것은 작동 동안 제1 스핀들 부분(26)으로부터 제2 스핀들 부분(30)으로 구동 토크를 전달하기 위해 맞닿음 요소(36)와 협력하도록 배열된 맞닿음 표면(38)을 포함하고; 맞닿음 표면(38)은 회전축(35)에 대한 접선 방향에 대해 각도 α로 배열되고, 맞닿음 요소(36) 및 맞닿음 표면(38)을 통한 제1 스핀들 부분(26)으로부터 제2 스핀들 부분(30)으로의 구동 토크의 전달이 회전축(35)에 평행하고 내부 절단 부재를 향해 지향된 성분을 갖는 힘이 제1 스핀들 부분(26)에 의해 제2 스핀들 부분(28)에 가해지게 하도록 0° < α < 90°이고, 제1 및 제2 결합 요소들은 그 성분을 제2 스핀들 부분(30)으로부터 제2 결합 요소(34)로 전달하도록 구성된다.

Description

모발 절단 기구

본 발명은 면도기 또는 모발 트리머(hair trimmer)로서 사용될 수 있는 모발 절단 장치에 관한 것이다.

회전식 전기 면도기는 일반적으로 구동 장치로부터 절단 시스템으로 회전 동력을 전달하기 위해 결합 스핀들(coupling spindle)들을 사용한다. 몇몇 이차적인 기능들이 있는 것 외에도, 이들 중 하나는 절단 요소에 축방향 힘을 가한다. 이것은 절단 요소가 면도 캡에 대해 유지되게 하는 폐쇄력이다. 너무 작은 폐쇄력은 절단 요소와 면도 캡 사이에 절단 간극이 발생할 수 있게 하며, 그 결과 불완전한 절단 및 모발 당김이 일어난다. 반면에, 폐쇄력을 증가시키는 것은 또한 마찰을 증가시키며, 이에 의해 소음, 마모, 에너지 손실, 및 이것의 결과로서, 단축된 배터리 수명이 야기된다. 결합 스핀들은 일반적으로 기능적으로 허용가능한 작동 윈도우 내에 유지되는 대략 일정한 축방향 힘(절단 사전-장력)을 가하도록 설계된다.

미국 제5,283,953호로부터, 헤드 프레임 상에 지지된 외측 전단 포일, 및 중심축을 갖고 외측 전단 포일과 모발 전단 맞물림 상태로 복수의 내측 날(blade)을 보유하는 내측 절단 유닛 홀더를 포함하는 회전식 구동 면도기가 알려져 있다. 내측 절단 유닛 홀더는 전기 모터의 회전 구동 샤프트에 작동가능하게 연결되어 그에 의해 구동되어 중심축을 중심으로 회전한다. 외측 전단 포일은 헤드 프레임에 대해 중심축의 방향으로 이동가능하게 유지되는 반면, 내측 절단 유닛 홀더는 회전 구동 샤프트에 대해 중심축을 따라 이동가능하여 그에 의해 부유식으로 지지된다. 외측 전단 포일은 중심축을 따라 연장되는 핀에 의해 내측 절단 유닛 홀더에 연결되며, 따라서 외측 전단 포일과 내측 절단 유닛 홀더가 회전 구동 샤프트뿐만 아니라 헤드 프레임에 대해 중심축을 따라 함께 이동가능하다. 따라서 접촉 압력 및 이에 따라 내측 날과 외측 전단 포일 사이의 폐쇄력은 헤드 프레임에 대한 외측 전단 포일의 상대 이동에 관계없이 실질적으로 일정한 수준으로 유지될 수 있다.

미국 제7,698,819 B1호로부터, 절단 유닛에, 절단 작동 동안 절단 유닛으로부터 전달되는 토크에 따라 폐쇄력을 적응시키기 위한 메커니즘이 통합된 회전식 면도 장치가 알려져 있다. 이를 달성하기 위해, 절단 유닛 내에, 구동 방향에 반대되는 방향에서 본 결합 부재를 향해 비스듬히 지향된 캐리어 상의 램프 표면(ramp surface)과 협력하는 캠이 배열되며, 따라서 캠이 경사진 램프 표면을 따라 안내된다. 이를 달성하기 위해, 구동 표면 및 그와 협력하는 피동 표면은 상호 대응하는 나선형 형상을 갖는다.

폐쇄력이 절단 유닛에 가해지는 토크에 따라 달라질 수 있기 때문에, 그러한 배열은 기본적으로 면도 성능을 개선하는 데 도움을 줄 수 있지만, 이러한 설계는 몇몇 결점의 문제가 있다.

협력하는 나선형 표면들을 갖는 자기-적응형 메커니즘이 절단 유닛 내에 수용되기 때문에, 그것은 모발 입자, 피부 박편, 및 피부 기름으로부터의 오염에 불가피하게 노출된다. 또한 그것은 매우 작은 공간에 한정된다. 오염은 축적될 수 있고, 세그먼트(segment)의 이동을 방해할 수 있고, 설계에서 의도되지 않았던 장소 또는 방향에서 기계적 접촉 및 힘의 전달을 야기할 수 있다. 이로 인해, 메커니즘이 꼼짝 못하게 되거나, 의도한 대로 작동하지 않을 수 있다. 오염이 증가함에 따라, 마찰이 증가할 수 있고 자기-적응형 특성을 손상시킬 수 있다. 작동하기 위해, 마찰로 인한 자기-로킹(self-locking)이 회피되어야 하지만, 이는 항상 보장되지는 않는다. 공지된 면도기에서 절단 유닛 날은 자기-적응형 메커니즘에 엄격하게 부착된다. 이것은 나선형 램프 상의 접촉력의 각도를 절단력의 각도에 의존하게 만드는데, 이는 실제로 매우 가변적이다. 변화하는 접촉력의 결과로서, 마찰력은 변화한다. 과도한 절단력은 제어되지 않는 자기-로킹에 기여할 수 있다.

공지된 절단 유닛에서 절단 유닛에 의해 캡에 가해지는 축방향 힘은 중심축으로부터 얼마간의 거리에 있는 나선형 램프 표면으로부터 직접 전달된다. 이론적으로, 접촉력은 3개의 램프 표면 사이에서 균등하게 분포되어야 하고, 결과적인 힘은 중심에 있어야 한다. 그러나 실제로는, 기하학적 구조가 결코 완벽하지 않기 때문에, 모든 표면들이 접촉을 유지하고 힘을 동시에 전달하지는 않을 것이다. 그 결과, 결과적인 축방향 힘의 위치는 편심이고 가변적일 것이다. 이것은 수염 절단 과정에서의 절단 유닛의 기계적 작동에 대한 제어, 및 절단 시스템의 수명에 악영향을 미칠 수 있다. 또한 개개의 램프 표면들 상의 접촉력이 변화하고, 이것에 의해 마찰력의 크기가 변화하여, 잠재적인 자기-로킹에 기여한다.

공지된 절단 유닛에서 램프 표면의 기하학적 구조 및 그의 반대-기하학적 구조에 있어서의 추가의 불규칙은 반경 방향의 기생 힘 성분을 야기할 것이다. 램프 표면은 절단 유닛의 강성 부분이기 때문에, 이들 반경방향 힘은 영역으로 전달될 것이며, 여기서 절단 유닛은 캡과 접촉한다. 또한 이것은 절단 유닛의 기계적 작동에 대한 제어, 수염 절단 과정, 및 절단 시스템의 수명에 악영향을 미칠 수 있다. 또한 공지된 절단 유닛에서 나선형 램프를 수용하는 세그먼트와 인터페이싱 기하학적 구조(interfacing geometry)는 설계에 의해 축방향으로 정렬되고 이 위치에 고정된다. 이것은 메커니즘이 마찰-유도 자기 구속 상황으로부터 회복할 가능성을 더 적게 만든다.

이를 고려하여, 절단 유닛에 가해지는 토크에 응답하여 가변 축방향 힘을 전달하는 면도기로서 또는 트리머로서 구성될 수 있는 개선된 모발 절단 기구를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 그것은 위에 언급된 결점들 중 일부를 적어도 극복할 것이다.

본 발명의 제1 태양에서 이러한 목적은 모발 절단 기구로서,

- 구동 시스템을 수용하는 지지 구조체;

- 지지 구조체에 의해 지지되고, 복수의 모발 진입 개구들을 갖는 외부 절단 부재 및 외부 절단 부재에 대해 회전가능한 내부 절단 부재를 포함하는 적어도 하나의 절단 유닛; 및

- 회전축을 중심으로 회전가능하고, 구동 시스템에 의해 구동되도록 배열된 제1 스핀들 부분 및 내부 절단 부재에 결합되도록 배열된 제2 스핀들 부분을 갖는 적어도 하나의 구동 스핀들로서, 제1 및 제2 스핀들 부분들은 회전축에 평행한 축방향으로 서로에 대해 변위가능한, 상기 적어도 하나의 구동 스핀들을 포함하며,

내부 절단 부재는 복수의 절단 요소들, 제1 결합 요소, 및 절단 요소들 및 제1 결합 요소를 보유하는 캐리어를 포함하고;

제2 스핀들 부분은 작동 동안 구동 스핀들로부터 내부 절단 부재로 회전축을 중심으로 한 구동 토크를 전달하기 위해 제1 결합 요소에 결합된 제2 결합 요소를 포함하고;

제1 및 제2 스핀들 부분들 중 하나는 맞닿음 요소(abutment element)를 포함하고, 제1 및 제2 스핀들 부분들 중 다른 것은 작동 동안 제1 스핀들 부분으로부터 제2 스핀들 부분으로 구동 토크를 전달하기 위해 맞닿음 요소와 협력하도록 배열된 맞닿음 표면을 포함하고;

맞닿음 표면은 회전축에 평행하게 연장되는 선에 대해 각도 α로 배열되고, 맞닿음 요소 및 맞닿음 표면을 통한 제1 스핀들 부분으로부터 제2 스핀들 부분으로의 구동 토크의 전달이 회전축에 평행하고 내부 절단 부재를 향해 지향된 성분을 갖는 힘이 제1 스핀들 부분에 의해 제2 스핀들 부분에 가해지게 하도록 0° < α < 90°이고, 제1 및 제2 결합 요소들은 상기 성분을 제2 스핀들 부분으로부터 내부 절단 부재로 전달하도록 구성되는, 모발 절단 기구에 의해 해결된다.

본 발명에 따르면 구동 스핀들(상기에 언급된 결합 스핀들에 대응함)은 구동 스핀들에 가해지는 토크에 응답하여 가변 축방향 힘을 전달하는 메커니즘을 포함한다. 이에 따라, 사용자의 순간 상황이 요구할 때, 폐쇄력은 절단 성능 또는 마모 및 에너지 손실을 최적화하도록 자동적으로 그리고 즉각적으로 적응된다.

그 메커니즘은, 부품들의 추가 없이, 기존 구동 스핀들의 기하학적 구조에 있어서의 간단한 수정에 의해 실현될 수 있다.

자기-적응형 메커니즘이 수염의 모발이 절단 및 수집되는 모발 챔버로부터 분리된 영역에 수용되기 때문에, 모발 입자, 피부 박편, 피부 기름 등으로부터의 오염에 관한 문제가 없다. 자기-적응형 메커니즘은, 예를 들어, 별개의 격실(compartment) 내에, 또는 절단 유닛의 밖에 배열될 수 있다. 그에 의해 메커니즘은 오염에 의해 영향을 받지 않는 상태로 유지된다.

모발 입자, 피부 박편, 및 피부 기름에 의한 추가의 오염이 자기-적응형 메커니즘의 마찰 특성에 영향을 미치지 않는다. 이에 따라 자기-로킹에 대한 가능성이 거의 없다.

전형적인 면도기에서 절단 유닛은 전형적으로 플라스틱 성형된 인서트(insert)를 갖는 금속 부분으로 이루어진다. 제조 동안 절단 유닛의 금속 날이 예리하게 되고, 연삭 입자가 방출된다. 이들 입자는 절단 유닛 플라스틱 인서트 상에 달라붙으며, 절단 유닛 내에 위치된 종래 기술의 메커니즘에서의 마찰 특성에 영향을 미칠 수 있다. 본 발명에 따르면, 스핀들 부분들이 개별적으로 제조되기 때문에, 메커니즘은 예리화 공정에 의해 영향을 받지 않을 것이다.

본 발명에 따르면 절단 유닛과 자기-적응형 메커니즘이 기계적으로 분리되고, 그에 의해 절단 유닛 날과 사용자의 안면 사이의 변화하는 접촉력이 마찰력의 변동으로 이어지는 것, 그리고 과도한 절단력이 제어되지 않는 자기-로킹으로 이어질 수 있는 것이 회피된다.

또한, 본 발명에 따르면 자기-적응형 메커니즘으로부터의 축방향 힘은 항상 절단 유닛의 대략적인 중심에 가해진다. 맞닿음 요소와 대응하는 비스듬한 맞닿음 표면 사이의 불규칙한 접촉은 절단 유닛 상에의 축방향 힘의 위치 선정에 영향을 미치지 않을 것이다.

자기-적응형 메커니즘으로부터 유래하는 어떠한 반경방향 힘도 절단 유닛으로 전달되지 않는다.

본 발명에 따르면, 게다가, 구동 스핀들에서, 세그먼트들의 축들은 엄격하게 정렬되는 것이 아니라, 그들이 회전하고 있는 동안 연속적인 운동으로 움직인다. 결과적으로, 맞닿음 요소와 관련 맞닿음 표면 사이의 연속적인 복잡한 운동이 발생할 것이고, 접촉 각도가 다수의 방향에서 연속적으로 변화할 것이다. 이것은 자기-구속의 발생을 지속 가능성이 없게 만든다. 관련 맞닿음 표면 위에서의 맞닿음 요소의 연속적인 복잡한 운동은 또한 마찰 특성에 영향을 미치고 자기-로킹에 기여할 수 있는 먼지를 문질러 없앨 것이다.

또한 본 발명에 따르면 구동 스핀들은 신축가능 특성(telescopic nature)을 갖는다. 이러한 특성은 면도기 설계와 조합되어 의의가 있으며, 여기서 캡-및-절단 유닛-시스템은 윤곽-추종 섹션(contour-following section)에 존재하는 반면, 구동 메커니즘은 정지 섹션에 존재한다. 이들 설계에서, 절단 유닛은 윤곽-추종 이동으로 수축되고 확장되는 신축가능 스핀들에 의해 구동된다. 본 발명에 따른 면도기에 의하면 사용 동안 윤곽-추종 이동이 발생할 것이고, 맞닿음 요소가 구동 스핀들의 연관된 비스듬한 맞닿음 표면과 함께 위아래로 이동할 것이다. 이에 의해, 자기-적응형 메커니즘의 작동에 영향을 미칠 수 있는 먼지가 연속적으로 문질러 제거된다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면 제1 및 제2 결합 요소들에 의해 형성되는 결합부는 토크를 전달하도록, 그리고 구동 스핀들의 축방향으로 힘을 전달하도록, 그러나 어떠한 다른 기계적 하중도 전달하지 않도록 구성될 수 있다.

이것은 전형적으로 본 명세서에 참고로 완전히 포함되는 미국 제2003/0019107 A1호로부터 알려진 바와 같은 결합부에 의해 달성될 수 있다. 따라서 맞닿음 표면 상의 접촉력은 절단력의 각도에 의존하지 않고, 그에 의해 마찰력에 있어서의 변동이 없다. 과도한 절단력에 의한 자기-로킹이 회피된다. 절단 유닛에 작용하는 힘 - 스핀들의 축방향으로가 아닌 - 은 자기-적응형 메커니즘으로 전달되지 않는다.

본 발명의 또 추가의 실시예에 따르면 제2 결합 요소는 제1 결합 요소에 해제가능하게 결합가능하다. 그 결과, 제2 스핀들 부분은 내부 절단 부재에 해제가능하게 결합가능하다. 이것은, 예를 들어 모발 절단 기구를 세정할 때, 모발 절단 기구의 분해를 용이하게 한다.

다른 예시적인 실시예에 따르면 맞닿음 표면은 회전축에 대해 나선형으로 연장된다.

맞닿음 표면의 나선형 배향은 회전축에 평행하고 내부 절단 부재를 향해 지향된 힘 성분을 얻기 위한 가장 확실한 설계이지만, 다른 구성이 가능하다.

본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면 맞닿음 요소는 보스(boss)를 포함한다.

다른 예시적인 실시예에 따르면 구동 스핀들은 내부 절단 부재를 향하는 방향으로 제1 스핀들 부분에 대해 제2 스핀들 부분을 편의시키도록 배열된 기계적 스프링을 포함한다.

스프링은 맞닿음 요소와 맞닿음 표면 사이의 상호작용으로부터 기인하는 폐쇄력에 대한 오프셋(offset)으로서 작용하는 추가의 축방향 힘을 제공한다. 이들 힘은 함께 절단 요소에 폐쇄력을 제공한다. 스프링은 스핀들의 연장 및 최소 폐쇄력을 보장한다.

다른 예시적인 실시예에 따르면 제1 스핀들 부분은 공동(cavity)을 포함하고, 제2 스핀들 부분은 상기 공동 내에 부분적으로 수용되고 축방향으로 제1 스핀들 부분에 대해 변위가능하도록 상기 공동에 의해 변위가능하게 안내된다.

이것은 간단한 설계로 이어진다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 기계적 스프링은 내부 절단 부재를 향해 지향된 편의력을 제2 스핀들 부분에 가하기 위해 공동 내에 배열된다.

이것은 간단하고 신뢰성 있는 설계 및 용이한 조립으로 이어진다.

맞닿음 표면이 배열되는 각도 α는 토크와 축방향 힘 사이의 비율을 설정하기 위한 설계 파라미터로서 사용될 수 있다. 축방향 힘의 오프셋은 봉입된 스프링의 특성에 의해 조정될 수 있다.

각도 α는 0°보다 크고 90°보다 작다. 바람직하게는, 각도는 α ≥ 3°, 바람직하게는 α ≥ 5°, 바람직하게는 α ≥ 20°이다.

반면에 각도 α는 바람직하게는 α ≤ 87°, 바람직하게는 α ≤ 85°, 바람직하게는 α ≤ 70°이다.

일 실시예에서 각도 α는 20° 내지 70°이다.

제1 스핀들 부분 또는 피동 부분과 제2 스핀들 부분 또는 구동 부분 사이의 마찰력은 지금까지 무시되었는데, 왜냐하면 그러한 마찰력은 서로에 대해 이동가능한 2개의 부분으로 이루어진 임의의 종류의 구동 스핀들에서 내재적인 것이기 때문이다. 각도 α는 절단 유닛에 의해 가해지는 압력하에서 제2 스핀들 부분에 대한 제1 스핀들 부분의 연속적인 이동이 존재하도록 동적 마찰력이 극복되도록 최소값을 가져야 한다. 마찰은 제1 스핀들과 제2 스핀들 부분 사이의 각도로 인해 동적이다. 임계 최소 각도 α는 sin (α) = 마찰 계수로부터 도출될 수 있다. 동적 마찰력을 극복하기 위한 최소 각도 α는 대략 3° 내지 8°인 것으로 추정된다.

다른 예시적인 실시예에 따르면 각도는 구동 스핀들의 축방향 연장부를 따라 변화한다. 윤곽-추종 메커니즘과 조합되어, 따라서 토크와 폐쇄력 사이의 관계가 이어서 면도 헤드의 위치에 의해 달라질 수 있다. 이를 위해 절단 유닛은 서스펜션 구조체(suspension structure)에 의해 지지 구조체에 대해 이동가능하게 현수되어, 서스펜션 구조체에 의해 허용되는 지지 구조체에 대한 절단 유닛의 운동의 결과로서, 제1 결합 요소가 축방향으로 변위되고 그에 의해 제1 및 제2 스핀들 부분들이 축방향으로 서로에 대해 변위되고, 맞닿음 표면의 각도 α는 축방향으로 변화한다.

다른 예시적인 실시예에 따르면 절단 유닛은 외부 절단 부재를 지지하기 위한 지지 부재를 포함하고, 서스펜션 구조체는 지지 부재를 지지 구조체에 피벗가능하게 연결하는 피벗 구조체를 포함한다.

본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 모발 절단 기구는 이전의 본 명세서에서의 모발 절단 기구의 실시예들 중 임의의 것에 관하여 기술된 바와 같은 적어도 2개의 절단 유닛들 및 적어도 2개의 구동 스핀들들을 포함하며, 적어도 2개의 구동 스핀들들 각각은 적어도 2개의 절단 유닛들 중 각자의 절단 유닛에 결합가능하도록 배열된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 모발 절단 기구는 모발 트리머로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 구동 스핀들에 의해 구동되는 절단 유닛은 유휴 상태(어떠한 모발도 절단하지 않음)로 가동 중일 때 감소된 폐쇄력으로 사용될 수 있다. 그에 의해, 과열이 방지될 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 기계적 스프링은 생략될 수 있다. 그 경우에, 구동 스핀들은 절단 시스템의 액슬(axle)에 영구적으로 부착된다. 이어서 토크-유도 메커니즘 단독에 의해 폐쇄력이 가해질 것이다. 작동 중 최소 토크 및 절단 시스템의 폐쇄를 보장하기 위해 얼마간의 최소 마찰이 제공되어야 한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 액추에이터(actuator)를 수용하는 메인 하우징(main housing)을 포함하고, 이전에 본 명세서에 기술된 바와 같은 모발 절단 기구를 추가로 포함하는 모발 절단 장치로서, 지지 구조체는 메인 하우징에 해제가능하게 결합되고, 액추에이터는 모발 절단 기구가 메인 하우징에 결합될 때 모발 절단 장치의 작동 동안 구동 시스템을 구동시키도록 배열되는, 모발 절단 장치가 개시된다.

본 발명의 바람직한 실시예가 종속 청구항에 한정된다. 청구범위는 주어진 순서로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 본 명세서에 개시된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 상이한 조합들로 또는 독립적으로 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명의 이들 및 다른 태양이 이하에 설명되는 실시예(들)로부터 명백하고 그것을 참조하여 설명될 것이다. 이하의 도면에서,
도 1은 면도기로서 구성된 본 발명에 따른 모발 절단 기구의 사시도.
도 2는 도 1에 따른 모발 절단 기구에 사용되는 구동 스핀들의 확대 사시도.
도 3은 종단면으로 도시된, 도 2의 구동 스핀들을 도시하는 도면.
도 4는 각자의 힘들이 설명된, 도 2에 따른 구동 스핀들의 다른 부분 단면도.
도 5는 각도 α 및 반경 r을 설명하기 위해 부분 단면으로 도시된, 도 2의 구동 스핀들을 도시하는 도면.
도 6은 도 2에 따른 구동 스핀들의 제2 스핀들 부분의 사시도.
도 7은 도 6에 따른 제2 스핀들 부분을 통한 단면을 도시하는 도면.
도 8은 변화하는 기울기 또는 각도를 갖는 구동 스핀들의 대안적인 실시예를 도시하는 도면.
도 9는 기부 위치에서 PCT/EP2018/051763호로부터 알려진 바와 같은 윤곽 추종 메커니즘을 포함하는 면도 유닛을 도시하는 도면.
도 10은 하향으로 기울어진 위치에 있는 도 9의 면도 유닛을 도시하는 도면.
도 11은 도 9의 면도 유닛의 단면을 도시하는 도면.
도 12는 도 11의 각자의 구동 스핀들을 교체하기 위한 본 발명에 따른 관련 구동 스핀들들 중 하나를 도시하는 도면.

도 1은 면도기로서 구성된 모발 절단 장치(10)의 상면 사시도를 도시한다. 모발 절단 장치(10)는 세장형(elongated) 메인 하우징(12), 및 메인 하우징(12)의 상부 단부에 배열된 면도 유닛(20)으로서 구성된 모발 절단 기구를 포함한다. 면도 유닛(20)은 어느 정도 삼각형 방식으로 배열된 3개의 절단 유닛(17)을 갖는 절단 헤드(14)를 포함한다.

메인 하우징(12) 내에, 구동 장치(16)가 수용된다(여기서는 매우 상세히 예시되지 않음). 구동 장치(16)는 이하의 도면을 참조하여 이하에서 설명될 적어도 하나의 구동 스핀들에 의해 면도 유닛(20)을 작동 및 가동시키도록 구성된다. 메인 하우징(12)에서, 조작자 제어 장치, 온-오프 스위치(21), 외부 설정 패드(23), 배터리, 전기 케이블을 위한 소켓 등과 같은, 모발 절단 장치(10)의 추가 구성요소들이 제공될 수 있다.

면도 유닛(20)은 전체로서 메인 하우징(12), 구동 장치(16), 전자 제어 장치 등을 포함하는 모발 절단 장치(10)로부터 제거될 수 있다. 모발 절단 기구 또는 면도 유닛(20)은 필요할 경우 교체될 수 있는 교체 부분이다.

이러한 배열이 기본적으로 당업계에 알려져 있고 본 발명의 일부를 이루지 않기 때문에, 그것은 본 명세서에서 더 상세히 설명되지 않을 것이다.

도 2에 따르면, 기구(10)는 구동 스핀들(24)을 포함한다. 구동 스핀들(24)은 구동 장치(16)의 회전 운동을 절단 유닛(17)으로 전달한다. 구동 스핀들(24)은 제1 부분(구동 부분)(26) 내에 그의 하부 단부가 수용된 원통형 구성의 제2 부분(피동 부분)(30)을 포함한다. 구동 스핀들(24)의 제1 부분은 구동 장치(16)의 대응하는 치형부(도시되지 않음)에 의해 구동될 외측 치형부(28)를 포함한다. 제2 부분(30)의 상부 단부에서, 전체로서 32로 지시된 결합부가 제공되며, 그로부터 절단 유닛(17)에 배열된 대응하는 공동(제1 결합 요소)과 협력하는, 둥근 측부를 갖는 어느 정도 삼각형 형상의 제2 결합 요소(34)만이 도시되어 있다.

그러한 결합부는 본 명세서에 참고로 완전히 포함되는 미국 제2003/0019107 A1호에 상세히 설명되어 있다. 이러한 유형의 결합은 토크를 전달하도록, 그리고 구동 스핀들(24)의 축방향으로만 힘을 전달하도록, 그러나 어떠한 다른 기계적 하중도 전달하지 않도록 구성된다.

구동 스핀들(24)은 구동 장치(16)에 의해 그의 회전축(35)을 중심으로 회전된다. 제1 부분(26)과 제2 부분(30)은 서로에 대해 축방향으로 변위가능하게 배열된다. 본 발명에 따르면 구동 스핀들(24)은 이하에 설명될 바와 같이 절단 유닛(17)에 자기-적응형 폐쇄력을 제공하도록 구성된다.

면도 유닛(20)이 수염 모발과 만날 때, 토크가 증가할 것이고, 폐쇄력이 또한 즉각적으로 증가할 것이다. 더 굵은 수염이라면, 토크는 더 증가할 것이고, 폐쇄력이 그에 따라 증가할 것이다. 이것은 더 굵은 수염에서의 절단 성능을 개선할 것임과 동시에 더 약한 수염에서의 불필요한 피부 자극이 회피된다. 면도기가 유휴 상태로 가동 중일 때, 토크가 감소할 것이고, 폐쇄력이 그에 따라 감소될 것이다. 그에 의해 마찰, 마모, 에너지 손실, 및 소음이 감소되고, 배터리 수명이 연장된다.

그러한 시스템에서 전달되는 각자의 힘들은 도 4 및 도 5에 따른 도면을 참조하여 나중에 설명된다.

도 3으로부터, 제1 부분(26)은 측벽(43)이 그로부터 연장되는 저부(40)를 포함하는 어느 정도 컵-유사 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 제2 부분(30)은 그의 하부 단부(44)에서 반경방향으로 연장되는 보스로서 구성된 복수의 맞닿음 요소(36)를 포함한다. 이들 맞닿음 요소 또는 보스(36)는 제1 부분(26) 상에 제공된 나선형 맞닿음 표면(38)과 협력하며, 여기서 보스(36)가 안내된다.

제1 부분(26)과 제2 부분(30)은, 그로부터 연장되는 맨드릴(mandrel)(48)에 의해 유지되어 저부(42)에 배열되고 제2 부분(30)의 원통형 공동(50) 내로 연장되는 나선형 스프링으로서 구성된 기계적 압축 스프링(46)에 의해 서로 이격되어 사전-응력을 받는다.

도 4에서, 모발 절단 동안 작용하는 힘들이 설명된다.

모발 절단 동안 절단 유닛(17)은 전달되는 토크 Tc를 결합 요소(34)를 통해 구동 스핀들(24)에 가한다. 또한 절단 유닛(17)과 피부 사이의 압력으로부터 기인하는 축방향 힘 F_c가 구동 스핀들(24)에 작용한다. 각자의 토크 Tc는 치형부(28)에 의해 전달되는 구동 장치(16)에 작용하는 토크 T_d와 동일하다. 맞닿음 표면(38) 또는 보스는 종축에 의해 한정되는 구동 스핀들(24)의 회전축(35)에 대해 각도 α로 배열된다.

각도 α는 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 각도 α가 한정되는 평면은 제1 스핀들 부분(30)의 원통 위에 "언래핑(unwrapping)" 또는 언와인딩(unwinding)함으로써 형성된다. 각도 α는 도 4에 도시된 맞닿음 표면(38)과 회전축(35)에 평행하게 연장되는 직선 사이의 각도이다.

맞닿음 요소(36) 또는 보스와 각자의 맞닿음 표면(38) 사이의 접촉 표면에서 토크 T_d가 제1 부분(26)으로부터 제2 부분(30)으로 전달된다.

토크 T_d가 구동 스핀들(24)에 가해질 때, 제1 부분(26)의 하부 세그먼트에 있는 맞닿음 표면(38)은 제2 부분(30)의 맞닿음 요소(36) 또는 보스에 회전력 F_d = T_d/r을 가할 것이다. 기울기(각도 α)의 결과로서 축방향 성분 F_i가 생성된다. 축방향 성분 F_i는 도 4에 도시된 각도 α, 구동력 F_d 및 결과적인 힘 F_n을 사용하여 계산될 수 있다.

하기의 관계들이 생긴다:

F_d = T_d/r

F_n = F_d/cos α

F_i = F_{n ·} sin α

F_i = F_{d ·} tan α

따라서 축방향 성분 F_i는 인가된 토크 T_d에 그리고 결과적인 회전력 F_d에 비례한다는 것을 알 수 있다.

맞닿음 요소(36) 및 대응하는 맞닿음 표면(38)의 구성은 자기-로킹이 없도록 선택된다.

스프링(46)은 추가의 축방향 힘 F_s를 가하고, F_i에 대한 오프셋으로서 작용한다. 이들 힘은 함께 절단 요소 또는 절단 헤드(14)에 폐쇄력 F_c를 제공한다:

F_c = F_i + F_s.

스프링(46)은 구동 스핀들(24)의 연장 및 최소 폐쇄력을 보장한다.

그 결과, 위에 나타내어진 바와 같이, 절단 시스템이 수염 모발과 만날 때, 토크 T_c가 증가할 것이고, 폐쇄력 F_c가 또한 즉각적으로 증가할 것이다. 더 굵은 수염이라면, 토크는 더 증가할 것이고, 폐쇄력이 그에 따라 증가할 것이다. 이것은 더 굵은 수염에서의 절단 성능을 개선할 것임과 동시에 더 약한 수염에서의 불필요한 피부 자극이 회피된다. 면도기가 유휴 상태로 가동 중일 때, 토크가 감소할 것이고, 폐쇄력 F_i가 그에 따라 감소될 것이다. 그에 의해, 마찰, 마모, 에너지 손실 및 소음이 감소되고, 배터리 수명이 연장된다.

비율과 토크 T_c 및 축방향 힘 F_i는 각도 α를 설정함으로써 조정될 수 있다. 축방향 힘 F_i에 대한 오프셋 F_s는 스프링(46)의 특성에 의해 조정될 수 있다.

제2 부분(30)과 제1 부분(26) 사이의 마찰력은 지금까지 무시되었는데, 왜냐하면 그러한 마찰력은 서로에 대해 이동가능한 2개의 부분으로 이루어진 임의의 종류의 구동 스핀들에서 내재적인 것이기 때문이다. 각도 α는 절단 유닛(17)에 의해 가해지는 압력하에서 제1 부분(26)에 대한 제2 부분(30)의 연속적인 이동이 존재하도록 동적 마찰력이 극복되도록 최소값을 가져야 한다. 마찰은 제1 부분(26)과 제2 부분(30) 사이의 각도로 인해 동적이다. 임계 최소 각도 α는 sin (α) = 마찰 계수로부터 도출될 수 있다. 동적 마찰력을 극복하기 위한 최소 각도 α는 대략 3° 내지 8°인 것으로 추정된다.

대안적인 실시예에서, 스프링(46)은 생략될 수 있다. 그 경우에, 구동 스핀들(24)은 절단 유닛(17)의 액슬에 영구적으로 부착된다. 이어서 토크-유도 메커니즘 단독에 의해 폐쇄력이 가해질 것이다. 작동 중 최소 토크 및 절단 시스템의 폐쇄를 보장하기 위해 얼마간의 최소 마찰이 제공되어야 한다.

다른 대안적인 실시예에서, 맞닿음 표면(38)의 기울기는 구동 스핀들의 연장 범위를 따라 변화한다. 그러한 상황이 도 8에 도시되어 있다. 구동 스핀들(24a)의 맞닿음 표면(38)의 기울기 또는 각도 α는 일정한 것이 아니라, 축방향으로 변화한다.

도 9 내지 도 11에, 본 명세서에 참고로 완전히 포함되는 PCT/EP2018/051763호(아직 공개되지 않음)로부터 알려진 바와 같은, 윤곽 추종 메커니즘을 포함하는 면도 유닛(20b)이 도시되어 있다.

면도 유닛(20b) 및 구동 스핀들(24b)을 제외하고는, 동일한 도면 부호가 대응하는 부분에 대해 사용된다.

면도 유닛(20b)은 2개의 절단 유닛(17)을 포함한다. 각각의 절단 유닛(17)은 복수의 모발 진입 개구(54)를 갖는 외부 절단 부재(18), 및 외부 절단 부재(18)에 대해 회전가능하게 배열된 내부 절단 부재(19)를 포함한다.

내부 절단 부재(19)는 복수의 절단 요소(52), 절단 요소(52)를 보유하는 캐리어(58), 및 구동 스핀들(24b)에 의해 내부 절단 부재(19)를 구동시키기 위해 제2 결합 요소(34)와 맞물리는 제1 결합 요소(56)를 포함한다.

각각의 절단 유닛(17)은 서스펜션 구조체(62)에 의해 지지 구조체(60)에 대해 이동가능하게 현수된다. 서스펜션 구조체(62)는 각각의 절단 유닛(17)에 대해 지지 부재(68)를 연결하는 피벗 구조체(66)를 포함하며, 그 지지 부재 상에서 절단 유닛(17)은 지지 구조체(60)에 대해 피벗가능하게 지지된다.

본 발명에 따르면 구동 스핀들(24b)은 도 8 또는 도 12에 도시된 바와 같은 변화하는 기울기를 갖는 구동 스핀들(24a)로 대체된다.

2개의 절단 유닛(17)이 그 상에서 지지되는 지지 구조체(60)는 일반적으로 중심 결합부(70)에 결합된 외부 구동 장치 또는 액추에이터를 통해 구동되며, 그 중심 결합부로부터 구동 운동이 각각의 절단 유닛(17)을 구동시키는 각각의 구동 스핀들(24a)로 전달된다.

도 9에서 면도 유닛(24b)은 제1 위치에 있는 상태로 도시되어 있는 반면, 도 10의 면도 유닛(24b)은 제2 위치에 있는 상태로 도시되며, 여기서 절단 유닛은 (사용자의 피부에 대한 가능한 접촉으로 인해) 하향으로 피벗되었다. 이에 따라 면도 헤드(20b)는 사용자의 피부를 따라 추종하는 윤곽을 허용한다.

면도 유닛(20b)은 내부 절단 부재(19)의 절단 요소(52)를 위한 캐리어(58)를 구동시키는 제1 결합 요소(56), 및 구동 스핀들(24a) 상에 제공된 제2 결합 요소(34)로 이루어진 결합부를 통해 구동 스핀들(24a)에 의해 구동된다.

면도 유닛(20b)이 지지 구조체(60)에 대해 피벗 운동을 수행할 때, 각각의 구동 스핀들(24a)에서 제1 결합 요소(56)가 축방향으로 변위되고 그에 의해 제1 및 제2 스핀들 부분(26, 30)이 축방향으로 서로에 대해 변위되며, 여기서 맞닿음 표면(38)(도 8 참조)의 각도 α는 축방향으로 변화한다.

도 10에 따른 하향으로 기울어진 위치에서 구동 스핀들(24a)은 단축되는데, 즉 구동 스핀들(24a)의 제2 부분(30)은 도 9에 도시된 면도 유닛(20b)의 들어올려진 위치에서보다 더 아래에 있다.

그의 상부 섹션에서의 구동 스핀들(24a)의 맞닿음 표면(38)의 기울기 또는 각도 α가 하부 섹션에서보다 크기 때문에, 토크와 폐쇄력 사이의 관계는 구동 스핀들(24a)에 대한 면도 유닛(20b)의 위치에 의해 달라진다.

본 발명이 도면 및 전술한 설명에 상세히 예시되고 기술되었지만, 그러한 예시 및 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 또는 전형적인 것으로 간주되어야 하며; 본 발명은 개시된 실시예로 제한되지 않는다. 개시된 실시예들에 대한 다른 변화들이 도면, 개시 내용, 및 첨부된 청구범위의 검토로부터, 청구된 발명을 실시하는 중에 당업자에 의해 이해되고 이루어질 수 있다.

청구범위에서, 단어 "포함하는"은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 단수 형태(부정 관사 "a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 단일 요소 또는 다른 유닛이 청구범위에 열거된 수개의 항목의 기능을 충족시킬 수 있다. 소정의 수단들이 서로 상이한 종속항들에 열거된다는 단순한 사실이, 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.

청구범위에서의 임의의 도면 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (13)

1. - 구동 시스템(64)을 수용하는 지지 구조체(60);
   - 상기 지지 구조체(60)에 의해 지지되고, 복수의 모발 진입 개구(54)들을 갖는 외부 절단 부재(18) 및 상기 외부 절단 부재(18)에 대해 회전가능한 내부 절단 부재(19)를 포함하는 적어도 하나의 절단 유닛(17); 및
   - 회전축(35)을 중심으로 회전가능하고, 상기 구동 시스템(64)에 의해 구동되도록 배열된 제1 스핀들 부분(26) 및 상기 내부 절단 부재(19)에 결합되도록 배열된 제2 스핀들 부분(30)을 갖는 적어도 하나의 구동 스핀들(24, 24a)로서, 상기 제1 및 제2 스핀들 부분(26, 30)들은 상기 회전축(35)에 평행한 축방향으로 서로에 대해 변위가능한, 상기 적어도 하나의 구동 스핀들(24, 24a)을 포함하며,
   상기 내부 절단 부재(19)는 복수의 절단 요소(52)들, 제1 결합 요소(56), 및 상기 절단 요소(52)들 및 상기 제1 결합 요소(56)를 운반하는 캐리어(58)를 포함하고,
   상기 제2 스핀들 부분(30)은 작동 동안 상기 구동 스핀들(24, 24a)로부터 상기 내부 절단 부재(19)로 상기 회전축(35)을 중심으로 한 구동 토크를 전달하기 위해 상기 제1 결합 요소(56)에 결합된 제2 결합 요소(34)를 포함하고,
   상기 제1 및 제2 스핀들 부분(26, 30)들 중 하나는 맞닿음 요소(abutment element)(36)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 스핀들 부분(26, 30)들 중 다른 것은 작동 동안 상기 제1 스핀들 부분(26)으로부터 상기 제2 스핀들 부분(30)으로 상기 구동 토크를 전달하기 위해 상기 맞닿음 요소(36)와 협력하도록 배열된 맞닿음 표면(38)을 포함하는, 모발 절단 기구(hair cutting appliance)에 있어서,
   상기 맞닿음 표면(38)은 상기 회전축(35)에 평행하게 연장되는 선에 대해 각도 α로 배열되고, 상기 맞닿음 요소(36) 및 상기 맞닿음 표면(38)을 통한 상기 제1 스핀들 부분(26)으로부터 상기 제2 스핀들 부분(30)으로의 상기 구동 토크의 전달이 상기 회전축(35)에 평행하고 상기 내부 절단 부재(19)를 향해 지향된 성분을 갖는 힘이 상기 제1 스핀들 부분(26)에 의해 상기 제2 스핀들 부분(28)에 가해지게 하도록 0° < α < 90°이고, 상기 제1 및 제2 결합 요소(56, 34)들은 상기 성분을 상기 제2 스핀들 부분(30)으로부터 상기 내부 절단 부재(19)로 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 맞닿음 표면(38)은 상기 회전축(35)에 대해 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 맞닿음 요소(36)는 보스(boss)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 스핀들(24, 24a)은 상기 내부 절단 부재(19)를 향하는 방향으로 상기 제1 스핀들 부분(26)에 대해 상기 제2 스핀들 부분(30)을 편의시키도록 배열된 기계적 스프링(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 스핀들 부분(26)은 공동(cavity)(50)을 포함하고, 상기 제2 스핀들 부분(30)은 상기 공동(50) 내에 부분적으로 수용되고 상기 축방향으로 상기 제1 스핀들 부분(26)에 대해 변위가능하도록 상기 공동(50)에 의해 변위가능하게 안내되는 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
6. 제5항에 있어서, 상기 기계적 스프링(46)은 상기 내부 절단 부재(19)를 향해 지향된 편의력을 상기 제2 스핀들 부분(30)에 가하기 위해 상기 공동(50) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각도(α)는 3° 이상, 바람직하게는 5° 이상, 바람직하게는 20° 이상인 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각도(α)는 87° 이하, 바람직하게는 85° 이하, 바람직하게는 70° 이하인 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절단 유닛(17)은 서스펜션 구조체(suspension structure)(62)에 의해 상기 지지 구조체(60)에 대해 이동가능하게 현수되어, 상기 서스펜션 구조체(62)에 의해 허용되는 상기 지지 구조체(60)에 대한 상기 절단 유닛(17)의 운동의 결과로서, 상기 제1 결합 요소(56)가 상기 축방향으로 변위되며, 이에 의해 상기 제1 및 제2 스핀들 부분(26, 30)들이 상기 축방향으로 서로에 대해 변위되고, 상기 맞닿음 표면(38)의 상기 각도(α)는 상기 축방향으로 변하는 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
10. 제9항에 있어서, 상기 절단 유닛(17)은 상기 외부 절단 부재(18)를 지지하기 위한 지지 부재(68)를 포함하고, 상기 서스펜션 구조체(62)는 상기 지지 부재(68)를 상기 지지 구조체(60)에 피벗가능하게 연결하는 피벗 구조체(66)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 절단 유닛(17)들 및 적어도 2개의 구동 스핀들(24, 24a)들을 추가로 특징으로 하며, 상기 적어도 2개의 구동 스핀들(24, 24a)들 각각은 상기 적어도 2개의 절단 유닛(17)들의 각각의 절단 유닛에 결합가능하도록 배열되는, 모발 절단 기구.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 결합 요소(34)는 상기 제1 결합 요소(56)에 해제가능하게 결합가능한 것을 특징으로 하는, 모발 절단 기구.
13. 액추에이터(actuator)(33)를 수용하는 메인 하우징(main housing)(12)을 포함하고, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 모발 절단 기구(20)를 추가로 포함하는 모발 절단 장치로서,
    상기 지지 구조체(60)는 상기 메인 하우징(12)에 해제가능하게 결합되고, 상기 액추에이터(33)는 상기 모발 절단 기구(20)가 상기 메인 하우징(12)에 결합될 때 상기 모발 절단 장치(10)의 작동 동안 상기 구동 시스템(64)을 구동시키도록 배열되는, 모발 절단 장치.

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