JP7109447B2 - 携帯型装置の駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、電動歯ブラシ、スクリュドライバ、研磨装置等の携帯型装置のための駆動システムに関し、特に、駆動システムの回転可能なヘッドに一定の制限値を超える負荷がかかった場合に、自動的に解除し、そのような負荷がかかった場合に駆動システム及び、何よりも駆動システムとヘッドとの間のギア装置への損傷を防止する駆動システムに関する。

携帯型駆動システムは、歯ブラシ、スクリュドライバ、研磨装置、研削盤等の様々な小さな電気器具装置で使用されている。携帯型駆動システムは、同時に又は独立して（特許ＥＰ２１４２１３８Ｂ１に概説されるように）のいずれかで、１を超える方向にヘッドのコンポーネントの動きを誘導してもよく、携帯型駆動システムは、可逆動作（時計回り及び反時計回りの動作）を行えてもよい。

駆動システムの携帯型の特質に起因して、システム内のコンポーネントは、可能な限り小さく、可能な限り軽い傾向にある。そのため、システム内のコグ又はギアの歯等のアイテムは、極めて小さいことが期待され、それに起因して強度が制限される。モータの能力も、携帯型駆動システムの使用目的に適するように選択され、例えば、歯ブラシに適した携帯型駆動システムは、スクリュドライバに適した携帯型駆動システムよりも動力が小さくてもよい。

もし、ヘッドの動きに対する障害（例えば、歯で歯ブラシを噛み締める又はスクリュの過度の締め付け）があるにも拘わらず、シャフトとヘッドとの間の駆動力の伝達が継続した場合、携帯型駆動システム内の個々のコンポーネント（コグの歯等）に損傷を引き起こしかねない。携帯型駆動システムは、多くの場合、実質的に閉鎖型システムであるため、小さなパーツの交換作業は、実用的でないかもしれず、内部コンポーネントの故障は、装置全体の寿命の終わりを示唆するものかもしれない。障害があるにも拘わらず、駆動力の伝達を長引かせることは、携帯型駆動システムに動力を供給するモータにも損傷を引き起こしかねない。

そのため、本発明の目的は、ヘッドの動きに対する障害が、結果的に閾値トルクの超過となる場合に、駆動システムコンポーネントへの損傷を回避するため、ヘッドに駆動力を伝達することを自動的に解除できるようにする解決手段を提供することである。

本発明の第１態様によれば、回転可能なヘッドと、ドライブシャフトと、前記ドライブシャフトから前記ヘッドに駆動力を伝達するように動作可能なカップリングと、を備え、前記カップリングは、前記ヘッドの閾値トルクが超過された場合に、前記ドライブシャフトと前記ヘッドとの間で前記駆動力の伝達を自動的に解除するように構成されている携帯型装置の駆動システムが提供される。

好適には、前記カップリングは、前記ドライブシャフトと作動可能に連携する少なくとも１つの駆動歯及び前記ヘッドと作動可能に連携して共働する従動歯を有するギアセットを有し、前記少なくとも１つの駆動歯は、前記駆動力の伝達の解除を容易にするために弾性的に変形可能である。

好適には、前記ヘッドは、中心軸によって接合されて対向する半体を有し、前記従動歯は、前記ヘッドの一方の半体に設けられている。

好適には、各半体は、端面を有し、一対の前記端面は、前記半体間で溝を画定するように互いに間隔を空けて対向し、前記従動歯は、前記半体の一方の前記端面に設けられている。

好適には、前記ギアセットは、ペグギアを有する。

好適には、前記少なくとも１つの駆動歯は、弾性的に変形可能な指状物を有する。

好適には、前記少なくとも１つの駆動歯は、対向する一対の弾性的に変形可能な指状物を有する。

好適には、前記一対の指状物は、一対の自由端が互いに隣接して位置するように折り畳まれた単一の長さの材料から形成されている。

好適には、前記指状物又は各指状物は、金属ワイヤを有する。

好適には、前記金属ワイヤは、直径が１ｍｍ未満、好適には、０．７ｍｍ未満、最も好適には、０．５ｍｍである。

好適には、前記少なくとも１つの駆動歯は、二対の対向する弾性的に変形可能な指状物を有し、前記二対は、オフセットしている。

好適には、前記従動歯は、前記ヘッドの前記半体の一方の前記端面から突出するペグを有する。

好適には、前記ドライブシャフトは、前記ヘッドに隣接する中空端を有し、前記中空端から前記少なくとも１つの駆動歯が突出している。

好適には、前記ドライブシャフトは、直径が５ｍｍ未満、好適には、４ｍｍ未満、最も好適には、２．５ｍｍ未満である

好適には、前記ヘッドは、実質的に球状である。

好適には、前記ヘッドは、前記ヘッドから外側に延びて配列されている剛毛を有する。

本発明の第２態様によれば、先行する請求項に記載の駆動システムを備える電動歯ブラシが提供される。

次に、本発明は、添付図面を参照して説明される。
本発明の実施形態による携帯型装置の駆動システムの概略図を示す。 図１に示される携帯型装置の駆動システムの端面図を示す。 図１及び図２に示される携帯型装置の駆動システムのドライブシャフト形成部の自由端の拡大図を示す。

次に、添付図面を参照すると、特に好適な実施形態では、電動歯ブラシ（不図示）に組み込まれる携帯型装置の駆動システム（概して１０として示される）が示されているが、以下の説明から、駆動システム１０は、１以上のドライブシャフト等を通して様々な駆動モードが与えられ得る他の機械化ツールに使用できることが理解されるであろう。

示される実施形態では、駆動システム１０は、実質的に球状であるが、任意の他の適切な形状であり得るヘッド１２を備え、ヘッド１２は、以下に説明されるようにドライブシャフト１４からヘッド１２に駆動力を伝達するカップリング１６の作用を通して、ヘッド１２の回転を生じさせるように動作可能なドライブシャフト１４の自由端に隣接して取り付けられる。

使用に際して、電動歯ブラシ又は他の機械化ツールは、ヘッド１２の回転を生じさせるためにドライブシャフト１４の高速回転を生じさせるよう調整された電気モータ（不図示）付きであることが望ましく、電気モータは、ドライブシャフト１４の対向する端部と作動可能に連携している。しかしながら、その他の適切な駆動源が、電気モータの代わりに使用されてもよいことが理解されるだろう。電動歯ブラシ（不図示）又は他の携帯型ツール若しくは装置は、任意の必要となるセンサ、制御回路等と共に電気モータ及び必要なバッテリ（不図示）が配置されるハンドル部を有することが望ましい。

示される実施形態では、ヘッド１２は、中心に延びている軸２２により互いに固定されている一対の半球、すなわち第１半球１８及び第２半球２０を有する。軸２２は、示される実施形態では、ヘッド１２の回転軸を画定する。各半球１８及び２０は、駆動システム１０が電動歯ブラシに組み込まれる際に、その表面に配列された剛毛２６を有する湾曲した外表面２４を有する。半球１８及び２０は、使用に際して半球１８と２０との間に溝３０を画定するように互いに対向して間隔を空けた関係性を持って設けられる平面的な端面２８をさらに有する。使用に際し、この溝３０は、ドライブシャフト１４の回りに同心円状に配置される中空軸（不図示）に固定されてもよい円周方向に延びているリング（不図示）によって外部から隔絶されていてもよく、リングはまた、半球１８及び２０のベアリング及び任意でドライブシャフト１４の縦軸と実質的に同軸の第２回転軸の回りにヘッド１２を回転させる手段として機能してもよい。

ドライブシャフト１４からヘッド１２に駆動力を伝達するためのカップリング１６は、ドライブシャフト１４の中空端３４から延びている駆動歯３２及びヘッド１２の第１半球１８のみの端面２８から突出する対応する従動歯３６を有するギアセットを有する。従動歯３６は、端面２８から片持ち突起をそれぞれ形成するペグ又はピンのような筒状ロッドであり、一方、駆動歯３２は、従動歯３６に対して直角に向けられて、ドライブシャフト１４の中空端３４に隣接する従動歯３６とかみ合うように位置付けられる細長い指状物である。この配置は、一般に一連のペグギア（pegged gears）と呼ばれる。単独の駆動歯が提供されることがあり得るものの、駆動システム１０は、図１及び図２に示されるように、少なくとも一対の駆動歯３２を備えることが望ましく、９０度でオフセットされたこのような二対も想定され、図３に示されている。各対向する一対の駆動歯３２は、弾性的に変形可能なワイヤ等の単一の長さの材料から形成され、対向する自由端が一対の駆動歯３２を形成するようにほぼ半分で折り畳まれることが望ましく、折り畳まれたワイヤ長の端部は、ドライブシャフト１４の中空端３４内に挿入され、適切に固定される。駆動歯３２は、寸法及び材料の選択の組み合わせによって弾性的に変形可能となるように調整され、適切な閾値力がそこにかかると、互いに向けて放射状に内方へ変形するように構成されている。一旦、力が取り除かれると、弾性的に変形可能な駆動歯３２は、その互いに間隔を空けた本来の構成に戻る。

このように、使用に際し、ドライブシャフト１４は、例えば、上記のような電気モータを用いてその縦軸回りに回転するため、その結果、溝３０内で駆動歯３２の回転を生じさせる。駆動歯３２が従動歯３６とかみ合うにつれて、これは軸２２により定義される回転軸回りのヘッド１２の回転となる。駆動歯３２及び従動歯３６の数は、ヘッド１２の適切な回転速度を提供するように選択されてもよい。しかしながら、万が一、ヘッド１２に外部の減速力がかかった場合、例えば、ユーザが歯でヘッド１２を噛み締めたり、ユーザの指でヘッド１２を挟んで握ったりした場合、駆動システム１０は、駆動システム１０の小さな動作コンポーネント、特に、駆動歯３２及び従動歯３６への損傷を防止するため、ドライブシャフト１４からヘッド１２への駆動力の伝達を解除するように設計されている。

このように、このようなヘッド１２への閾値トルクが超過された場合は、停止したヘッド１２にも拘わらずドライブシャフト１４が回転を継続できるように、駆動歯３２が停止した従動歯３６を通過してスリップできるようにするため、弾性的に変形可能な駆動歯３２は、かみ合っている従動歯３６と当接しつつ、内方へ変形し、それによって、これらコンポーネントへの損傷を回避する。この機能は、携帯型電動歯ブラシ等の内部で使用されるために適切に小さなサイズでなくてはならない、顕著に縮小された寸法のコンポーネントの利用を容易にする。例えば、これにより、ドライブシャフト１４は、直径が５ｍｍ未満、好適には、直径が２．５ｍｍ未満の領域内にあることができる。示される好適な実施形態では、駆動歯３２は、直径が０．５ｍｍである鋼鉄ワイヤから形成されているが、特に、駆動歯３２が、ドライブシャフト１４とヘッド１２との間で駆動力の伝達を解除するように変形する閾値トルクを調節するために、駆動歯３２及び従動歯３６の両者に対して選択されるサイズ、形状及び材料は、必要に応じて変えてもよいことが理解されるであろう。従動歯３６は、駆動歯３２と共に又はその代わりで弾性的に変形可能な材料から形成され得ることも理解されるであろう。

そのため、本発明の駆動システム１０は、その設計が、ヘッドの回転に対する外部障害が起こった場合に、小さく、相対的に繊細なギアへの損傷を防止する、小径のドライブシャフトからブラシヘッド等へ駆動力を伝達する手段を提供することが理解されるであろう。

Claims (13)

1. 回転可能なヘッドと、ドライブシャフトと、前記ドライブシャフトから前記回転可能なヘッドに駆動力を伝達するように動作可能なカップリングと、を備え、
   前記カップリングは、前記回転可能なヘッドの閾値トルクが超過された場合に、前記ドライブシャフトと前記回転可能なヘッドとの間で前記駆動力の伝達を自動的に解除するように構成され、
   前記カップリングは、前記ドライブシャフトと作動可能に連携する少なくとも１つの駆動歯及び前記回転可能なヘッドと作動可能に連携して共働する従動歯を有するギアセットを有し、
   前記少なくとも１つの駆動歯は、前記駆動力の伝達の解除を容易にするために弾性的に変形可能であり、
   前記少なくとも１つの駆動歯は、少なくとも１つの弾性的に変形可能な指状物を有し、
   前記少なくとも１つの弾性的に変形可能な指状物は、金属ワイヤを有する携帯型装置の駆動システム。
2. 請求項１に記載の駆動システムであって、
   前記回転可能なヘッドは、中心軸によって接合されて対向する半体を有し、
   前記従動歯は、前記回転可能なヘッドの前記対向する半体の一方の半体に設けられている駆動システム。
3. 請求項２に記載の駆動システムであって、
   前記対向する半体の各半体は、端面を有し、
   一対の前記端面は、前記対向する半体間で溝を画定するように互いに間隔を空けて対向し、
   前記従動歯は、前記半体の一方の前記端面に設けられている駆動システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動システムであって、
   前記少なくとも１つの弾性的に変形可能な指状物は、少なくとも１つの対向する一対の弾性的に変形可能な指状物を有する駆動システム。
5. 請求項４に記載の駆動システムであって、
   前記対向する一対の弾性的に変形可能な指状物は、一対の自由端が互いに隣接して位置するように折り畳まれた単一の長さの材料から形成されている駆動システム。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の駆動システムであって、
   前記金属ワイヤは、直径が１ｍｍ未満である駆動システム。
7. 請求項４に記載の駆動システムであって、
   前記少なくとも１つの対向する一対の弾性的に変形可能な指状物は、二対の対向する弾性的に変形可能な指状物を有する駆動システム。
8. 請求項３に記載の駆動システムであって、
   前記従動歯は、前記回転可能なヘッドの前記対向する半体の一方の前記端面から突出するペグを有する駆動システム。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の駆動システムであって、
   前記ドライブシャフトは、前記回転可能なヘッドに隣接する中空端を有し、前記中空端から前記少なくとも１つの駆動歯が突出している駆動システム。
10. 請求項９に記載の駆動システムであって、
    前記ドライブシャフトは、直径が５ｍｍ未満である駆動システム。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の駆動システムであって、
    前記回転可能なヘッドは、実質的に球状である駆動システム。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の駆動システムであって、
    前記回転可能なヘッドは、前記回転可能なヘッドから外側に延びて配列されている剛毛を有する駆動システム。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の駆動システムを備える電動歯ブラシ。

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