偏心ロッドの固定構造および振動発生装置
【課題】低い回転数のみならず、高い回転数で駆動させた場合であっても、振動により発生する音の大きさを小さくすることのできる偏心ロッドの固定構造および振動発生装置を提供する。
【解決手段】振動発生装置としての電動歯ブラシは、ケース１０、モータ２０、偏心ロッド３０Ａ、ステム４０、口腔衛生部材とを備えている。偏心ロッド３０Ａは、偏心分銅部３３と、モータ２０の駆動シャフト２１に接続されるロッド部３４とを有する。偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、ロッド部３４の第２中心軸３４ｔを偏心分銅部３３側に延長することにより規定される延長線３４ｓとの間の角度θは、偏心ロッド３０Ａの一端３１が軸受部４４に挿入されていない状態において、０°より大きく約１０°以下である。
【解決手段】振動発生装置としての電動歯ブラシは、ケース１０、モータ２０、偏心ロッド３０Ａ、ステム４０、口腔衛生部材とを備えている。偏心ロッド３０Ａは、偏心分銅部３３と、モータ２０の駆動シャフト２１に接続されるロッド部３４とを有する。偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、ロッド部３４の第２中心軸３４ｔを偏心分銅部３３側に延長することにより規定される延長線３４ｓとの間の角度θは、偏心ロッド３０Ａの一端３１が軸受部４４に挿入されていない状態において、０°より大きく約１０°以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏心ロッドの固定構造および振動発生装置に関し、特に、偏心ロッドの回転により振動を発生させる偏心ロッドの固定構造および振動発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８および図９を参照して、振動発生装置の一例として、電動歯ブラシ１について説明する。電動歯ブラシ１は、一般的な偏心ロッドの固定構造を採用している。なお、電動歯ブラシ１と同様な構成が、特開２００９−２４０１５５号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
主として図９を参照して、一般的な電動歯ブラシ１は、ケース１０、モータ２０、偏心ロッド３０、ステム４０、および口腔衛生部材５０を備えている。ケース１０は、筒状に形成されている。ケース１０は、電動歯ブラシ１の使用者により把持される。ケース１０の表面には、操作部１３が設けられている。
【０００４】
モータ２０は、ケース１０の一端１１寄りに内蔵されている。モータ２０は、駆動シャフト２１を有している。モータ２０は、駆動シャフト２１を回転させるために、ケース１０に内蔵された所定の電源（不図示）に接続されている。偏心ロッド３０は、略棒状に形成されている。偏心ロッド３０は、錘部３３ｂを有している。錘部３３ｂの重心位置は、偏心ロッド３０の中心軸３０ｔから外側（図９紙面下方側）にずれている。換言すると、錘部３３ｂは、偏心ロッド３０の中心軸３０ｔに対して偏心している。偏心ロッド３０の他端３２側は、駆動シャフト２１に接続されている。
【０００５】
ステム４０は、キャップ状に形成されている。ステム４０の一端４１側の内側には、軸受部４４が設けられている。軸受部４４には、偏心ロッド３０の一端３１が挿入される。ステム４０は、偏心ロッド３０を覆うようにしてケース１０側に装着される。口腔衛生部材５０は、筒状部５１と刷掃部５２とを有している。口腔衛生部材５０の筒状部５１が、ステム４０の外側に取り付けられる。
【０００６】
上記のように構成される電動歯ブラシ１の作用について説明する。使用者が操作部１３を操作して、モータ２０を駆動させる。モータ２０は、駆動シャフト２１を回転させる。偏心ロッド３０は、駆動シャフト２１から伝達される動力により、駆動シャフト２１と一体となって回転する。
【０００７】
錘部３３ｂが中心軸３０ｔ回りに回転することにより、中心軸３０ｔ周りに遠心力が発生する。当該遠心力は、ステム４０を振動させる。ステム４０の振動は、口腔衛生部材５０の筒状部５１を通じて刷掃部５２に伝達される。こうして、刷掃部５２が振動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２４０１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１０を参照して、電動歯ブラシ１のような偏心ロッドの固定構造および振動発生装置においては、ステム４０が偏心ロッド３０を挟んでケース１０側に取り付けられる。ステム４０がケース１０側に取り付けられることにより、ステム４０の軸受部４４と、モータ２０の駆動シャフト２１とを結ぶ基準軸４０ｔが規定される。
【００１０】
一方、電動歯ブラシ１のような偏心ロッドの固定構造および振動発生装置においては、偏心ロッド３０の全体としての中心軸３０ｔは、直線状に形成されている。ステム４０が偏心ロッド３０を挟んでケース１０に取り付けられることにより、偏心ロッド３０の中心軸３０ｔと、基準軸４０ｔとは略同一直線上に配置される（図１０下側参照）。
【００１１】
低い回転数で電動歯ブラシ１（モータ２０）を駆動させた場合、電動歯ブラシ１が振動することにより発生する音の大きさは小さい。しかしながら、比較的高い回転数（たとえば３００００ｓｐｍ（Strokes per minute）以上）で電動歯ブラシ１を駆動させた場合、電動歯ブラシ１が振動することにより発生する音の大きさは大きくなる。
【００１２】
本発明は、低い回転数のみならず、高い回転数で駆動させた場合であっても、振動により発生する音の大きさを小さくすることのできる偏心ロッドの固定構造および振動発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る偏心ロッドの固定構造は、振動発生装置に用いられる偏心ロッドの固定構造であって、駆動シャフトを有する回転駆動手段と、一端側に偏心分銅部と、他端側に上記駆動シャフトに接続されるロッド部とを有し、上記回転駆動手段から上記駆動シャフトを通して伝達される動力により回転する略棒状の偏心ロッドと、一端側の内側に軸受部を有し、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部に挿入されるとともに、上記偏心ロッドを覆うように配設される振動部と、を備え、上記偏心分銅部は、上記偏心分銅部の長手方向に沿って延びる第１中心軸を有し、上記ロッド部は、上記ロッド部の長手方向に沿って延びる第２中心軸を有し、上記第２中心軸を上記偏心分銅部側に延長することにより延長線が規定され、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部に挿入されていない状態において、上記偏心分銅部の上記第１中心軸と、上記延長線との間の角度は、０°より大きく約１０°以下であり、上記偏心ロッドは、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部に挿入されることにより、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部の内周面に対して常に付勢するように固定される。
【００１４】
上記発明に係る偏心ロッドの固定構造の他の形態においては、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部に挿入されていない状態において、上記偏心分銅部の上記第１中心軸と、上記延長線との間の角度は、約２．０°以上約５．０°以下である。
【００１５】
上記発明に係る偏心ロッドの固定構造の他の形態においては、上記ロッド部は、上記偏心分銅部を一端側に固定する略円柱状のロッドコネクタと、上記ロッドコネクタの他端側に取り付けられ、上記駆動シャフトに接続されるシャフト接続部とから一体的に構成され、上記ロッドコネクタの上記一端と上記ロッドコネクタの上記他端との間には、他の部分より相対的に直径の小さい略円柱状の括れ部が形成されている。
【００１６】
上記発明に係る偏心ロッドの固定構造の他の形態においては、上記ロッドコネクタの材料はポリアセタールである。
【００１７】
上記発明に係る偏心ロッドの固定構造の他の形態においては、上記偏心分銅部と上記ロッド部とは、一体成形されている。
【００１８】
本発明に係る振動発生装置においては、上記いずれかに記載の偏心ロッドの固定構造を備えている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低い回転数のみならず、高い回転数で駆動させた場合であっても、振動により発生する音の大きさを小さくすることのできる偏心ロッドの固定構造および振動発生装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１の電動歯ブラシの全体構成を示す断面図（一部側面図）である。
【図２】実施の形態１の電動歯ブラシに係る偏心ロッドを示す斜視図である。
【図３】実施の形態１の電動歯ブラシに係る、ケース、モータ、偏心ロッド、およびステムを示す断面図（組立図）である。
【図４】実施の形態２の電動歯ブラシに係る偏心ロッドを示す斜視図である。
【図５】実施の形態２の電動歯ブラシに係る、ケース、モータ、偏心ロッド、およびステムを示す断面図（組立図）である。
【図６】実施の形態２の電動歯ブラシに係る実験結果を概略的に示す第１図である。
【図７】実施の形態２の電動歯ブラシに係る実験結果を概略的に示す第２図である。
【図８】一般的な電動歯ブラシの全体構成を示す斜視図（組立図）である。
【図９】一般的な電動歯ブラシの全体構成を示す断面図（一部側面図）である。
【図１０】一般的な電動歯ブラシに係る、ケース、モータ、偏心ロッド、およびステムを示す断面図（組立図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下の各実施の形態においては、偏心ロッドの固定構造および振動発生装置の一例として、モータの回転により振動を発生させる電動歯ブラシに基づいて説明する。以下の各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。以下に説明する各実施の形態において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００２２】
［実施の形態１］
図１〜図３を参照して、本実施の形態における電動歯ブラシ１Ａについて説明する。
【００２３】
（構成）
図１を参照して、電動歯ブラシ１Ａは、ケース１０、モータ２０（回転駆動手段）、偏心ロッド３０Ａ、ステム４０（振動部）、および口腔衛生部材５０とを備えている。ケース１０、モータ２０、ステム４０、および口腔衛生部材５０は、上記の電動歯ブラシ１と同様に構成される。ステム４０の一端４１側の内側に設けられている軸受部４４は、ステム４０と一体的に構成されていてもよく、ステム４０とは別部品として構成されていてもよい。
【００２４】
ケース１０の材料は、たとえばＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile−Butadiene−Styrene共重合合成樹脂）である。ステム４０の材料は、たとえばポリカーボネートである。ステム４０の他端４２側に環状に設けられる固定部材４３の材料は、エラストマーにするとよい。口腔衛生部材５０の筒状部５１の材料は、たとえばポリプロピレンである。口腔衛生部材５０の刷掃部５２の材料は、たとえばナイロン（毛状）である。本実施の形態における口腔衛生部材５０はブラシ状の部材である。口腔衛生部材５０はマッサージ用のシリコン片群などであってもよい。
【００２５】
図２を参照して、偏心ロッド３０Ａは、略棒状に形成されている。偏心ロッド３０Ａは、一端３１側に偏心分銅部３３と、他端３２側にロッド部３４とを有している。
【００２６】
図３を参照して、偏心分銅部３３は、円柱状の挿入部３３ａと、断面略Ｃ字形状の錘部３３ｂと、接続部３３ｃとにより一体的に構成されている。偏心分銅部３３の材料は、たとえばりん青銅である。ステム４０が偏心ロッド３０Ａを挟んでケース１０側に取り付けられることにより、ステム４０の軸受部４４に、挿入部３３ａが挿入される（図３下側参照）。ケース１０の中に収納され、基板やモータ等を内蔵するインナーケースにステム４０を取り付けるようにしてもよい。
【００２７】
偏心分銅部３３の長手方向において、挿入部３３ａの中心軸および接続部３３ｃの中心軸は、略同一直線上に位置している。挿入部３３ａの中心軸および接続部３３ｃの中心軸は、偏心分銅部３３の長手方向に沿って延びる第１中心軸３３ｔを規定している。錘部３３ｂの重心位置は、第１中心軸３３ｔから外側（図３紙面上方側）にずれている。換言すると、錘部３３ｂは、第１中心軸３３ｔに対して偏心している。
【００２８】
ロッド部３４は、略円柱状の上部ロッドコネクタ３４ａと、略円柱状（断面略Ｈ形状）の下部ロッドコネクタ３４ｂと、シャフト接続部３４ｃとから構成されている。上部ロッドコネクタ３４ａ（一端３４ａａ側の部分を除く）と、下部ロッドコネクタ３４ｂと、シャフト接続部３４ｃとは、第２中心軸３４ｔ（詳細は後述する）を中心に、軸対称に形成されている。ここで言う軸対称とは、第２中心軸３４ｔに直交する断面形状が、第２中心軸３４ｔを中心に点対称であることを意味する。
【００２９】
上部ロッドコネクタ３４ａおよびシャフト接続部３４ｃの材料は、たとえばポリプロピレンである。下部ロッドコネクタ３４ｂの材料は、たとえばエラストマーまたは他の弾力性を有する部材を採用することができる。
【００３０】
上部ロッドコネクタ３４ａの一端３４ａａ側には、凹部３５が形成されている。偏心分銅部３３の接続部３３ｃは、凹部３５に嵌挿している。下部ロッドコネクタ３４ｂの一端３４ｂａ側には凹部３６が形成されている。上部ロッドコネクタ３４ａの他端３４ａｂは、凹部３６に嵌挿している。下部ロッドコネクタ３４ｂの他端３４ｂｂ側には凹部３８が形成されている。シャフト接続部３４ｃの一端３４ｃａは、凹部３８に嵌挿している。上部ロッドコネクタ３４ａとシャフト接続部３４ｃとを先に準備し、下部ロッドコネクタ３４ｂを成形するときに、上部ロッドコネクタ３４ａとシャフト接続部３４ｃと下部ロッドコネクタ３４ｂとを一体化するとよい。
【００３１】
下部ロッドコネクタ３４ｂの長手方向における略中央部には、括れ部３７が形成されている。括れ部３７は、全体として略円柱上に形成されている。括れ部３７の直径は、上部ロッドコネクタ３４ａの直径より小さくなっている。シャフト接続部３４ｃの他端３４ｃｂ側には、凹部３９が形成されている。モータ２０の駆動シャフト２１が凹部３９に嵌挿することにより、偏心ロッド３０Ａは駆動シャフト２１に接続される。
【００３２】
上部ロッドコネクタ３４ａの中心軸と、下部ロッドコネクタ３４ｂの中心軸と、シャフト接続部３４ｃの中心軸とは、略同一直線上に位置している。上部ロッドコネクタ３４ａの中心軸と、下部ロッドコネクタ３４ｂの中心軸と、シャフト接続部３４ｃの中心軸とは、ロッド部３４の長手方向に沿って延びる第２中心軸３４ｔを規定している。
【００３３】
第２中心軸３４ｔを偏心分銅部３３側に延長することにより、延長線３４ｓが規定される。偏心ロッド３０Ａの一端３１が軸受部４４に挿入されていない状態（偏心ロッド３０Ａの図３紙面上方側に示す状態）において、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、上記の延長線３４ｓとの間には、約２．０°以上約５．０°以下の角度θが形成されている。
【００３４】
換言すると、偏心分銅部３３は、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、ロッド部３４の第２中心軸３４ｔとの間の角度が、約１７５°以上約１７８°以下となるように、ロッド部３４に固定されている。
【００３５】
（作用・効果）
ステム４０は、偏心ロッド３０Ａを挟んでケース１０側に取り付けられる。軸受部４４に挿入部３３ａが挿入されるとき、偏心ロッド３０Ａの一端３１側は、矢印ＡＲ１（図３紙面上方側参照）に示す方向に起立する。
【００３６】
図１（または図３紙面下方側）を参照して、ステム４０がケース１０側に取り付けられる。偏心ロッド３０Ａの一端３１側には、矢印ＡＲ２に示す方向に変位しようとする復元力が発生する。当該復元力により、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して常に付勢している。換言すると、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に常に押し当てられている。
【００３７】
使用者が操作部１３を操作して、モータ２０を駆動させる。モータ２０は、駆動シャフト２１を回転させる。偏心ロッド３０Ａは、駆動シャフト２１から伝達される動力により、駆動シャフト２１と一体となって回転する。偏心ロッド３０Ａが回転するとき、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して摺動する。
【００３８】
電動歯ブラシ１Ａによれば、上記復元力が偏心ロッド３０Ａの一端３１側に作用している。偏心ロッド３０Ａは、挿入部３３ａの外周面と、軸受部４４の内周面との接触状態を確実に保った状態で回転することができる。モータ２０が駆動シャフト２１を高速で回転させた場合であっても、（冒頭に説明した電動歯ブラシ１に比べて、）挿入部３３ａの外周面と、軸受部４４の内周面との接触状態をより良好に保つことができる。換言すると、電動歯ブラシ１Ａによれば、挿入部３３ａの外周面と、軸受部４４の内周面とが接触する機会をより多く得ることができる。
【００３９】
挿入部３３ａの外周面と軸受部４４の内周面とが接触していると、偏心ロッド３０Ａの両端（一端３１および他端３２）がいわゆる固定端となる。偏心ロッド３０Ａは、安定して回転することが可能となる。
【００４０】
冒頭で説明した電動歯ブラシ１（図１０参照）においては、偏心ロッド３０の全体としての中心軸３０ｔが、直線状に形成されている。ステム４０が偏心ロッド３０を挟んでケース１０側に取り付けられたとしても、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して付勢していない（挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に押し当てられていない）。電動歯ブラシ１によると、モータ２０が駆動シャフト２１を高速で回転させた場合、挿入部３３ａの外周面と軸受部４４の内周面との接触状態を保つことができない。挿入部３３ａの外周面が、軸受部４４の内周面を叩くようなばたつき音が発生する。偏心ロッド３０は、安定して回転することができなくなる。結果として、偏心ロッド３０が振動することにより発生する音の大きさは、大きくなる。
【００４１】
本実施の形態における電動歯ブラシ１Ａにおいては、ステム４０が偏心ロッド３０Ａを挟んでケース１０に取り付けられたとき、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に常に押し当てられているため、偏心ロッド３０Ａは安定して回転することが可能となる。挿入部３３ａの外周面が、軸受部４４の内周面を叩くようなばたつき音が発生することを抑制することができる。結果として、偏心ロッド３０Ａが振動することにより発生する音の大きさを小さくすることが可能となる。
【００４２】
電動歯ブラシ１Ａにおいては、下部ロッドコネクタ３４ｂに、全体として略円柱上の括れ部３７が形成されている。括れ部３７の直径は、上部ロッドコネクタ３４ａの直径より小さくなっている。括れ部３７において、偏心ロッド３０Ａは曲がり易くなっている。
【００４３】
偏心ロッド３０Ａが回転することにより、過度な負荷が偏心ロッド３０Ａに作用した場合であっても、括れ部３７が曲がることによって上記負荷を軽減することができる。結果として、偏心ロッド３０Ａの耐用時間を長くすることが可能となる。上部ロッドコネクタ３４ａおよびシャフト接続部３４ｃの材料をポリプロピレンにし、且つ下部ロッドコネクタ３４ｂの材料をエラストマー（ポリプロピレンより柔らかい）にすることで、偏心ロッド３０Ａの耐用時間をより長くすることが可能となる。
【００４４】
［実施の形態２］
図４および図５を参照して、本実施の形態における電動歯ブラシについて説明する。本実施の形態における電動歯ブラシと、上述の実施の形態１における電動歯ブラシ１Ａとは、偏心ロッド３０Ｂにおいて相違し、その他については同様に構成される。
【００４５】
図４を参照して、偏心ロッド３０Ｂは、略棒状に形成されている。偏心ロッド３０Ｂは、一端３１側に偏心分銅部３３と、他端３２側にロッド部３４とを有している。
【００４６】
図５を参照して、偏心分銅部３３は、円柱状の挿入部３３ａと、断面略Ｃ字形状の錘部３３ｂと、接続部３３ｃとにより一体的に構成されている。偏心分銅部３３の材料は、たとえばりん青銅である。ステム４０が偏心ロッド３０Ｂを挟んでケース１０に取り付けられることにより、ステム４０の軸受部４４は、挿入部３３ａに挿入される（図５下側参照）。
【００４７】
偏心分銅部３３の長手方向において、挿入部３３ａの中心軸および接続部３３ｃの中心軸は、同一直線上に位置している。挿入部３３ａの中心軸および接続部３３ｃの中心軸は、偏心分銅部３３の長手方向に沿って延びる第１中心軸３３ｔを規定している。錘部３３ｂの重心位置は、第１中心軸３３ｔから外側（図５紙面上方側）にずれている。換言すると、錘部３３ｂは、第１中心軸３３ｔに対して偏心している。
【００４８】
ロッド部３４は、略円柱状のロッドコネクタ３４ｄと、シャフト接続部３４ｃとから構成されている。ロッドコネクタ３４ｄ（一端３１側の部分を除く）と、シャフト接続部３４ｃとは、第２中心軸３４ｔ（詳細は後述する）を中心に軸対称に形成されている。ロッドコネクタ３４ｄは、図５紙面右側に位置する括れ部３７（詳細は後述する）に至るまで、徐々にその直径が小さくなるように構成されているとよい。当該構成により、ロッドコネクタ３４ｄは、括れ部３７に至るまで、その直径が段階的に（階段状に）小さくなる場合に比べて、弾力性と耐久性とを向上させることが可能となる。
【００４９】
ロッドコネクタ３４ｄおよびシャフト接続部３４ｃの材料は、ポリアセタールであるとよい。ロッドコネクタ３４ｄとシャフト接続部３４ｃとは、一体成形されている。ロッドコネクタ３４ｄとシャフト接続部３４ｃとは、別部品として構成されていてもよい。
【００５０】
ロッドコネクタ３４ｄの一端３４ｄａ側には、凹部３５が形成されている。偏心分銅部３３の接続部３３ｃは、凹部３５に嵌挿している。ロッドコネクタ３４ｄとシャフト接続部３４ｃとを別部品として構成する（一体成形しない）場合、ロッドコネクタ３４ｄの他端側と、シャフト接続部３４ｃの一端側とが接合される。偏心分銅部３３とロッドコネクタ３４ｄとは、樹脂成形により、一体的に成形されているとよい。
【００５１】
ロッドコネクタ３４ｄの長手方向において、ロッドコネクタ３４ｄの略中央部の他端寄り（シャフト接続部３４ｃ寄り）の部分には、括れ部３７が形成されている。括れ部３７は、全体として略円柱上に形成されている。括れ部３７の直径は、ロッドコネクタ３４ｄの他の部分の直径より小さくなっている。シャフト接続部３４ｃの他端３４ｃｂ側には、凹部３９が形成されている。モータ２０の駆動シャフト２１が凹部３９に嵌挿することにより、偏心ロッド３０Ｂは駆動シャフト２１に接続される。
【００５２】
ロッドコネクタ３４ｄの中心軸と、シャフト接続部３４ｃの中心軸とは、略同一直線上に位置している。ロッドコネクタ３４ｄの中心軸と、シャフト接続部３４ｃの中心軸とは、ロッド部３４の長手方向に沿って延びる第２中心軸３４ｔを規定している。
【００５３】
第２中心軸３４ｔを偏心分銅部３３側に延長することにより、延長線３４ｓが規定される。偏心ロッド３０Ｂの一端３１が軸受部４４に挿入されていない状態（偏心ロッド３０Ｂの図５紙面上方側に示す状態）において、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、上記の延長線３４ｓとの間には、約２．０°以上約５．０°以下の角度θが形成されている。
【００５４】
換言すると、偏心分銅部３３は、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、ロッド部３４の第２中心軸３４ｔとの間の角度が、約１７５°以上約１７８°以下となるように、ロッド部３４に固定されている。
【００５５】
（作用・効果）
ステム４０は、偏心ロッド３０Ｂを挟んでケース１０側に取り付けられる。軸受部４４に挿入部３３ａが挿入されるとき、偏心ロッド３０Ｂの一端３１側は、矢印ＡＲ１（図５紙面上方側参照）に示す方向に起立する。
【００５６】
図５紙面下方側を参照して、ステム４０がケース１０に取り付けられる。偏心ロッド３０Ｂの一端３１側には、矢印ＡＲ２に示す方向に変位しようとする復元力が発生する。当該復元力により、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して常に付勢している。換言すると、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して常に押し当てられている。
【００５７】
本実施の形態における電動歯ブラシにおいては、上述の実施の形態１における電動歯ブラシ１Ａと同様に、偏心ロッド３０Ｂは安定して回転することが可能となる。結果として、偏心ロッド３０Ｂが振動することにより発生する音の大きさを小さくすることが可能となる。
【００５８】
本実施の形態における電動歯ブラシにおいては、ロッドコネクタ３４ｄに、全体として略円柱上の括れ部３７が形成されている。括れ部３７の直径は、ロッドコネクタ３４ｄの他の部分の直径より小さくなっている。括れ部３７において、偏心ロッド３０Ｂは曲がり易くなっている。
【００５９】
偏心ロッド３０Ｂが回転することにより、過度な負荷が偏心ロッド３０Ｂに作用した場合であっても、括れ部３７が曲がることによって上記負荷を軽減することができる。結果として、偏心ロッド３０Ｂの耐用時間を長くすることが可能となる。ロッドコネクタ３４ｄの材料をポリアセタールにすることで、偏心ロッド３０Ｂの耐用時間をより長くすることが可能となる。
【００６０】
本実施の形態における偏心ロッド３０Ｂのロッド部３４は、１つの部品として、ロッドコネクタ３４ｄおよびシャフト接続部３４ｃから構成されている（２つの部品として、ロッドコネクタ３４ｄおよびシャフト接続部３４ｃから構成されていてもよい）。一方、実施の形態１における偏心ロッド３０Ａのロッド部３４は、３つの部品（上部ロッドコネクタ３４ａ、下部ロッドコネクタ３４ｂおよびシャフト接続部３４ｃ）から構成されている。本実施の形態における電動歯ブラシによれば、部品点数および製造費用を削減することが可能となる。
【００６１】
ロッドコネクタ３４ｄと偏心分銅部３３とを一体的に成形する場合、偏心分銅部３３を所定の金型に載置し、樹脂成形によりロッドコネクタ３４ｄと一体化するとよい。この場合、偏心分銅部３３は同軸形状であればよいため、製造費を抑えることができ、製造すること自体も容易である。一方、ロッドコネクタ３４ｄと偏心分銅部３３とが一体成形でない場合、偏心分銅部３３をロッドコネクタ３４ｄに嵌挿する必要がある。この場合、ロッドコネクタ３４ｄ側に穴を設けるのはやや困難であり、偏心分銅部３３を非同軸形状に構成する必要がある。
【００６２】
［実施の形態２に係る実験結果］
図６および図７を参照して、実施の形態２に係る実験結果について説明する。実施の形態２の構成において、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔ（図５参照）と、延長線３４ｓとの間の角度θを変化させたときの、電動歯ブラシから発生する振動音の異音レベルＮの変化（図６参照）、および電動歯ブラシの消費電流ＩＣ（Ａ）の変化を測定した。ここで言う異音レベルとは、振動音の周波数および音圧などに基づいて算出される所定の値を意味する。
【００６３】
当該実験に使用した電動歯ブラシにおいて、偏心分銅部３３の全長は、約２３ｍｍである。ロッド部３４の全長は、約４５ｍｍである。偏心分銅部３３の材質は、りん青銅である。ロッド部３４の直径は、約３ｍｍである。ロッド部３４における括れ部３７の直径は、約１．５７ｍｍである。ロッド部３４の材質は、ポリアセタールである。偏心分銅部３３の挿入部３３ａの直径は、約１．９８ｍｍである。ステム４０の軸受部４４の内周面の直径は、約２．００ｍｍである。モータ２０の回転速度は、約３３０００ｓｐｍである。
【００６４】
図６を参照して、角度θが０°のとき、異音レベルＮは大きい。角度θを０°より大きくするにつれて、異音レベルＮは急峻に減少していることが読み取れる。角度θが約２．０°以上になると、異音レベルＮはほとんど減少しなくなった。角度θが約１０°より大きくすると、異音レベルＮは減少したままの状態を維持するが、偏心ロッドとステム（軸受部）とを組み込むことが困難となった。
【００６５】
図７を参照して、角度θが０°以上約５°以下のとき、消費電流ＩＣに変化はほとんど見られなかった。角度θが約５°より大きくなるにつれて、消費電流ＩＣは増加した。
【００６６】
以上のことから、角度θは、約２．０°以上約５．０°以下であるとよいことがわかる。より好適には、角度θは約３．０°以上約３．５°以下であるとよいことがわかっている。
【００６７】
なお、実施の形態１の構成においても同様の実験を行なったが、角度θは、約２．０°以上約５．０°以下であるとよいことがわかった。より好適には、角度θは、約３．０°以上約３．５°以下であるとよいことがわかっている。
【００６８】
以上、本発明に基づいた各実施の形態として、偏心ロッドの固定構造および振動発生装置について電動歯ブラシを一例に説明したが、今回開示された形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。たとえば、上記各実施の形態の電動歯ブラシにおいては、略直線状に形成される略円筒状のケースに基づいて説明したが、本発明はこれに限られない。上記ケースは、使用者がより把持しやすいように途中で一部屈折するように構成されていてもよい。
【００６９】
また、上記の各実施の形態においては、いわゆるブラシ交換型の電動歯ブラシの構成として、ステム４０を覆う口腔衛生部材５０の全体が交換可能な態様に基づいて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明においては、口腔衛生部材５０が筒状部５１を有していない構成（筒状部５１とステム４０とが一体化された構成）であって、刷掃部５２および刷掃部５２が植え込まれている台座部分付近のみが交換可能な態様にも適用されることが可能である。本発明においては、口腔衛生部材５０が筒状部５１を有していない構成であって、刷掃部５２が直接ステム４０に設けられている態様（刷掃部は交換不可能）にも適用されることが可能である。
【００７０】
また、本発明に基づく偏心ロッドの固定構造および振動発生装置は、電動歯ブラシに限らず、たとえば、バイブレータ機能付きの頭皮用ブラシ、歯科用電動施術器具、または電動工具などにも適用されることが可能である。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ 電動歯ブラシ、１０ ケース、１１，３１，３４ａａ，３４ｂａ，３４ｃａ，３４ｄａ，４１ 一端、１３ 操作部、２０ モータ、２１ 駆動シャフト、３０，３０Ａ，３０Ｂ 偏心ロッド、３０ｔ 中心軸、３２，３４ａｂ，３４ｂｂ，３４ｃｂ，４２ 他端、３３ 偏心分銅部、３３ａ 挿入部、３３ｂ 錘部、３３ｃ 接続部、３３ｔ 第１中心軸、３４ ロッド部、３４ａ 上部ロッドコネクタ、３４ｂ 下部ロッドコネクタ、３４ｃ シャフト接続部、３４ｄ ロッドコネクタ、３４ｓ 延長線、３４ｔ 第２中心軸、３５，３６，３８，３９ 凹部、３７ 括れ部、４０ ステム、４０ｔ 基準軸、４３ 固定部材、４４ 軸受部、５０ 口腔衛生部材、５１ 筒状部、５２ 刷掃部、ＡＲ１，ＡＲ２ 矢印、ＩＣ 消費電流、Ｎ 異音レベル、θ 角度。
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏心ロッドの固定構造および振動発生装置に関し、特に、偏心ロッドの回転により振動を発生させる偏心ロッドの固定構造および振動発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８および図９を参照して、振動発生装置の一例として、電動歯ブラシ１について説明する。電動歯ブラシ１は、一般的な偏心ロッドの固定構造を採用している。なお、電動歯ブラシ１と同様な構成が、特開２００９−２４０１５５号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
主として図９を参照して、一般的な電動歯ブラシ１は、ケース１０、モータ２０、偏心ロッド３０、ステム４０、および口腔衛生部材５０を備えている。ケース１０は、筒状に形成されている。ケース１０は、電動歯ブラシ１の使用者により把持される。ケース１０の表面には、操作部１３が設けられている。
【０００４】
モータ２０は、ケース１０の一端１１寄りに内蔵されている。モータ２０は、駆動シャフト２１を有している。モータ２０は、駆動シャフト２１を回転させるために、ケース１０に内蔵された所定の電源（不図示）に接続されている。偏心ロッド３０は、略棒状に形成されている。偏心ロッド３０は、錘部３３ｂを有している。錘部３３ｂの重心位置は、偏心ロッド３０の中心軸３０ｔから外側（図９紙面下方側）にずれている。換言すると、錘部３３ｂは、偏心ロッド３０の中心軸３０ｔに対して偏心している。偏心ロッド３０の他端３２側は、駆動シャフト２１に接続されている。
【０００５】
ステム４０は、キャップ状に形成されている。ステム４０の一端４１側の内側には、軸受部４４が設けられている。軸受部４４には、偏心ロッド３０の一端３１が挿入される。ステム４０は、偏心ロッド３０を覆うようにしてケース１０側に装着される。口腔衛生部材５０は、筒状部５１と刷掃部５２とを有している。口腔衛生部材５０の筒状部５１が、ステム４０の外側に取り付けられる。
【０００６】
上記のように構成される電動歯ブラシ１の作用について説明する。使用者が操作部１３を操作して、モータ２０を駆動させる。モータ２０は、駆動シャフト２１を回転させる。偏心ロッド３０は、駆動シャフト２１から伝達される動力により、駆動シャフト２１と一体となって回転する。
【０００７】
錘部３３ｂが中心軸３０ｔ回りに回転することにより、中心軸３０ｔ周りに遠心力が発生する。当該遠心力は、ステム４０を振動させる。ステム４０の振動は、口腔衛生部材５０の筒状部５１を通じて刷掃部５２に伝達される。こうして、刷掃部５２が振動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２４０１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１０を参照して、電動歯ブラシ１のような偏心ロッドの固定構造および振動発生装置においては、ステム４０が偏心ロッド３０を挟んでケース１０側に取り付けられる。ステム４０がケース１０側に取り付けられることにより、ステム４０の軸受部４４と、モータ２０の駆動シャフト２１とを結ぶ基準軸４０ｔが規定される。
【００１０】
一方、電動歯ブラシ１のような偏心ロッドの固定構造および振動発生装置においては、偏心ロッド３０の全体としての中心軸３０ｔは、直線状に形成されている。ステム４０が偏心ロッド３０を挟んでケース１０に取り付けられることにより、偏心ロッド３０の中心軸３０ｔと、基準軸４０ｔとは略同一直線上に配置される（図１０下側参照）。
【００１１】
低い回転数で電動歯ブラシ１（モータ２０）を駆動させた場合、電動歯ブラシ１が振動することにより発生する音の大きさは小さい。しかしながら、比較的高い回転数（たとえば３００００ｓｐｍ（Strokes per minute）以上）で電動歯ブラシ１を駆動させた場合、電動歯ブラシ１が振動することにより発生する音の大きさは大きくなる。
【００１２】
本発明は、低い回転数のみならず、高い回転数で駆動させた場合であっても、振動により発生する音の大きさを小さくすることのできる偏心ロッドの固定構造および振動発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る偏心ロッドの固定構造は、振動発生装置に用いられる偏心ロッドの固定構造であって、駆動シャフトを有する回転駆動手段と、一端側に偏心分銅部と、他端側に上記駆動シャフトに接続されるロッド部とを有し、上記回転駆動手段から上記駆動シャフトを通して伝達される動力により回転する略棒状の偏心ロッドと、一端側の内側に軸受部を有し、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部に挿入されるとともに、上記偏心ロッドを覆うように配設される振動部と、を備え、上記偏心分銅部は、上記偏心分銅部の長手方向に沿って延びる第１中心軸を有し、上記ロッド部は、上記ロッド部の長手方向に沿って延びる第２中心軸を有し、上記第２中心軸を上記偏心分銅部側に延長することにより延長線が規定され、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部に挿入されていない状態において、上記偏心分銅部の上記第１中心軸と、上記延長線との間の角度は、０°より大きく約１０°以下であり、上記偏心ロッドは、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部に挿入されることにより、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部の内周面に対して常に付勢するように固定される。
【００１４】
上記発明に係る偏心ロッドの固定構造の他の形態においては、上記偏心ロッドの上記一端が上記軸受部に挿入されていない状態において、上記偏心分銅部の上記第１中心軸と、上記延長線との間の角度は、約２．０°以上約５．０°以下である。
【００１５】
上記発明に係る偏心ロッドの固定構造の他の形態においては、上記ロッド部は、上記偏心分銅部を一端側に固定する略円柱状のロッドコネクタと、上記ロッドコネクタの他端側に取り付けられ、上記駆動シャフトに接続されるシャフト接続部とから一体的に構成され、上記ロッドコネクタの上記一端と上記ロッドコネクタの上記他端との間には、他の部分より相対的に直径の小さい略円柱状の括れ部が形成されている。
【００１６】
上記発明に係る偏心ロッドの固定構造の他の形態においては、上記ロッドコネクタの材料はポリアセタールである。
【００１７】
上記発明に係る偏心ロッドの固定構造の他の形態においては、上記偏心分銅部と上記ロッド部とは、一体成形されている。
【００１８】
本発明に係る振動発生装置においては、上記いずれかに記載の偏心ロッドの固定構造を備えている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低い回転数のみならず、高い回転数で駆動させた場合であっても、振動により発生する音の大きさを小さくすることのできる偏心ロッドの固定構造および振動発生装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１の電動歯ブラシの全体構成を示す断面図（一部側面図）である。
【図２】実施の形態１の電動歯ブラシに係る偏心ロッドを示す斜視図である。
【図３】実施の形態１の電動歯ブラシに係る、ケース、モータ、偏心ロッド、およびステムを示す断面図（組立図）である。
【図４】実施の形態２の電動歯ブラシに係る偏心ロッドを示す斜視図である。
【図５】実施の形態２の電動歯ブラシに係る、ケース、モータ、偏心ロッド、およびステムを示す断面図（組立図）である。
【図６】実施の形態２の電動歯ブラシに係る実験結果を概略的に示す第１図である。
【図７】実施の形態２の電動歯ブラシに係る実験結果を概略的に示す第２図である。
【図８】一般的な電動歯ブラシの全体構成を示す斜視図（組立図）である。
【図９】一般的な電動歯ブラシの全体構成を示す断面図（一部側面図）である。
【図１０】一般的な電動歯ブラシに係る、ケース、モータ、偏心ロッド、およびステムを示す断面図（組立図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下の各実施の形態においては、偏心ロッドの固定構造および振動発生装置の一例として、モータの回転により振動を発生させる電動歯ブラシに基づいて説明する。以下の各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。以下に説明する各実施の形態において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００２２】
［実施の形態１］
図１〜図３を参照して、本実施の形態における電動歯ブラシ１Ａについて説明する。
【００２３】
（構成）
図１を参照して、電動歯ブラシ１Ａは、ケース１０、モータ２０（回転駆動手段）、偏心ロッド３０Ａ、ステム４０（振動部）、および口腔衛生部材５０とを備えている。ケース１０、モータ２０、ステム４０、および口腔衛生部材５０は、上記の電動歯ブラシ１と同様に構成される。ステム４０の一端４１側の内側に設けられている軸受部４４は、ステム４０と一体的に構成されていてもよく、ステム４０とは別部品として構成されていてもよい。
【００２４】
ケース１０の材料は、たとえばＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile−Butadiene−Styrene共重合合成樹脂）である。ステム４０の材料は、たとえばポリカーボネートである。ステム４０の他端４２側に環状に設けられる固定部材４３の材料は、エラストマーにするとよい。口腔衛生部材５０の筒状部５１の材料は、たとえばポリプロピレンである。口腔衛生部材５０の刷掃部５２の材料は、たとえばナイロン（毛状）である。本実施の形態における口腔衛生部材５０はブラシ状の部材である。口腔衛生部材５０はマッサージ用のシリコン片群などであってもよい。
【００２５】
図２を参照して、偏心ロッド３０Ａは、略棒状に形成されている。偏心ロッド３０Ａは、一端３１側に偏心分銅部３３と、他端３２側にロッド部３４とを有している。
【００２６】
図３を参照して、偏心分銅部３３は、円柱状の挿入部３３ａと、断面略Ｃ字形状の錘部３３ｂと、接続部３３ｃとにより一体的に構成されている。偏心分銅部３３の材料は、たとえばりん青銅である。ステム４０が偏心ロッド３０Ａを挟んでケース１０側に取り付けられることにより、ステム４０の軸受部４４に、挿入部３３ａが挿入される（図３下側参照）。ケース１０の中に収納され、基板やモータ等を内蔵するインナーケースにステム４０を取り付けるようにしてもよい。
【００２７】
偏心分銅部３３の長手方向において、挿入部３３ａの中心軸および接続部３３ｃの中心軸は、略同一直線上に位置している。挿入部３３ａの中心軸および接続部３３ｃの中心軸は、偏心分銅部３３の長手方向に沿って延びる第１中心軸３３ｔを規定している。錘部３３ｂの重心位置は、第１中心軸３３ｔから外側（図３紙面上方側）にずれている。換言すると、錘部３３ｂは、第１中心軸３３ｔに対して偏心している。
【００２８】
ロッド部３４は、略円柱状の上部ロッドコネクタ３４ａと、略円柱状（断面略Ｈ形状）の下部ロッドコネクタ３４ｂと、シャフト接続部３４ｃとから構成されている。上部ロッドコネクタ３４ａ（一端３４ａａ側の部分を除く）と、下部ロッドコネクタ３４ｂと、シャフト接続部３４ｃとは、第２中心軸３４ｔ（詳細は後述する）を中心に、軸対称に形成されている。ここで言う軸対称とは、第２中心軸３４ｔに直交する断面形状が、第２中心軸３４ｔを中心に点対称であることを意味する。
【００２９】
上部ロッドコネクタ３４ａおよびシャフト接続部３４ｃの材料は、たとえばポリプロピレンである。下部ロッドコネクタ３４ｂの材料は、たとえばエラストマーまたは他の弾力性を有する部材を採用することができる。
【００３０】
上部ロッドコネクタ３４ａの一端３４ａａ側には、凹部３５が形成されている。偏心分銅部３３の接続部３３ｃは、凹部３５に嵌挿している。下部ロッドコネクタ３４ｂの一端３４ｂａ側には凹部３６が形成されている。上部ロッドコネクタ３４ａの他端３４ａｂは、凹部３６に嵌挿している。下部ロッドコネクタ３４ｂの他端３４ｂｂ側には凹部３８が形成されている。シャフト接続部３４ｃの一端３４ｃａは、凹部３８に嵌挿している。上部ロッドコネクタ３４ａとシャフト接続部３４ｃとを先に準備し、下部ロッドコネクタ３４ｂを成形するときに、上部ロッドコネクタ３４ａとシャフト接続部３４ｃと下部ロッドコネクタ３４ｂとを一体化するとよい。
【００３１】
下部ロッドコネクタ３４ｂの長手方向における略中央部には、括れ部３７が形成されている。括れ部３７は、全体として略円柱上に形成されている。括れ部３７の直径は、上部ロッドコネクタ３４ａの直径より小さくなっている。シャフト接続部３４ｃの他端３４ｃｂ側には、凹部３９が形成されている。モータ２０の駆動シャフト２１が凹部３９に嵌挿することにより、偏心ロッド３０Ａは駆動シャフト２１に接続される。
【００３２】
上部ロッドコネクタ３４ａの中心軸と、下部ロッドコネクタ３４ｂの中心軸と、シャフト接続部３４ｃの中心軸とは、略同一直線上に位置している。上部ロッドコネクタ３４ａの中心軸と、下部ロッドコネクタ３４ｂの中心軸と、シャフト接続部３４ｃの中心軸とは、ロッド部３４の長手方向に沿って延びる第２中心軸３４ｔを規定している。
【００３３】
第２中心軸３４ｔを偏心分銅部３３側に延長することにより、延長線３４ｓが規定される。偏心ロッド３０Ａの一端３１が軸受部４４に挿入されていない状態（偏心ロッド３０Ａの図３紙面上方側に示す状態）において、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、上記の延長線３４ｓとの間には、約２．０°以上約５．０°以下の角度θが形成されている。
【００３４】
換言すると、偏心分銅部３３は、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、ロッド部３４の第２中心軸３４ｔとの間の角度が、約１７５°以上約１７８°以下となるように、ロッド部３４に固定されている。
【００３５】
（作用・効果）
ステム４０は、偏心ロッド３０Ａを挟んでケース１０側に取り付けられる。軸受部４４に挿入部３３ａが挿入されるとき、偏心ロッド３０Ａの一端３１側は、矢印ＡＲ１（図３紙面上方側参照）に示す方向に起立する。
【００３６】
図１（または図３紙面下方側）を参照して、ステム４０がケース１０側に取り付けられる。偏心ロッド３０Ａの一端３１側には、矢印ＡＲ２に示す方向に変位しようとする復元力が発生する。当該復元力により、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して常に付勢している。換言すると、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に常に押し当てられている。
【００３７】
使用者が操作部１３を操作して、モータ２０を駆動させる。モータ２０は、駆動シャフト２１を回転させる。偏心ロッド３０Ａは、駆動シャフト２１から伝達される動力により、駆動シャフト２１と一体となって回転する。偏心ロッド３０Ａが回転するとき、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して摺動する。
【００３８】
電動歯ブラシ１Ａによれば、上記復元力が偏心ロッド３０Ａの一端３１側に作用している。偏心ロッド３０Ａは、挿入部３３ａの外周面と、軸受部４４の内周面との接触状態を確実に保った状態で回転することができる。モータ２０が駆動シャフト２１を高速で回転させた場合であっても、（冒頭に説明した電動歯ブラシ１に比べて、）挿入部３３ａの外周面と、軸受部４４の内周面との接触状態をより良好に保つことができる。換言すると、電動歯ブラシ１Ａによれば、挿入部３３ａの外周面と、軸受部４４の内周面とが接触する機会をより多く得ることができる。
【００３９】
挿入部３３ａの外周面と軸受部４４の内周面とが接触していると、偏心ロッド３０Ａの両端（一端３１および他端３２）がいわゆる固定端となる。偏心ロッド３０Ａは、安定して回転することが可能となる。
【００４０】
冒頭で説明した電動歯ブラシ１（図１０参照）においては、偏心ロッド３０の全体としての中心軸３０ｔが、直線状に形成されている。ステム４０が偏心ロッド３０を挟んでケース１０側に取り付けられたとしても、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して付勢していない（挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に押し当てられていない）。電動歯ブラシ１によると、モータ２０が駆動シャフト２１を高速で回転させた場合、挿入部３３ａの外周面と軸受部４４の内周面との接触状態を保つことができない。挿入部３３ａの外周面が、軸受部４４の内周面を叩くようなばたつき音が発生する。偏心ロッド３０は、安定して回転することができなくなる。結果として、偏心ロッド３０が振動することにより発生する音の大きさは、大きくなる。
【００４１】
本実施の形態における電動歯ブラシ１Ａにおいては、ステム４０が偏心ロッド３０Ａを挟んでケース１０に取り付けられたとき、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に常に押し当てられているため、偏心ロッド３０Ａは安定して回転することが可能となる。挿入部３３ａの外周面が、軸受部４４の内周面を叩くようなばたつき音が発生することを抑制することができる。結果として、偏心ロッド３０Ａが振動することにより発生する音の大きさを小さくすることが可能となる。
【００４２】
電動歯ブラシ１Ａにおいては、下部ロッドコネクタ３４ｂに、全体として略円柱上の括れ部３７が形成されている。括れ部３７の直径は、上部ロッドコネクタ３４ａの直径より小さくなっている。括れ部３７において、偏心ロッド３０Ａは曲がり易くなっている。
【００４３】
偏心ロッド３０Ａが回転することにより、過度な負荷が偏心ロッド３０Ａに作用した場合であっても、括れ部３７が曲がることによって上記負荷を軽減することができる。結果として、偏心ロッド３０Ａの耐用時間を長くすることが可能となる。上部ロッドコネクタ３４ａおよびシャフト接続部３４ｃの材料をポリプロピレンにし、且つ下部ロッドコネクタ３４ｂの材料をエラストマー（ポリプロピレンより柔らかい）にすることで、偏心ロッド３０Ａの耐用時間をより長くすることが可能となる。
【００４４】
［実施の形態２］
図４および図５を参照して、本実施の形態における電動歯ブラシについて説明する。本実施の形態における電動歯ブラシと、上述の実施の形態１における電動歯ブラシ１Ａとは、偏心ロッド３０Ｂにおいて相違し、その他については同様に構成される。
【００４５】
図４を参照して、偏心ロッド３０Ｂは、略棒状に形成されている。偏心ロッド３０Ｂは、一端３１側に偏心分銅部３３と、他端３２側にロッド部３４とを有している。
【００４６】
図５を参照して、偏心分銅部３３は、円柱状の挿入部３３ａと、断面略Ｃ字形状の錘部３３ｂと、接続部３３ｃとにより一体的に構成されている。偏心分銅部３３の材料は、たとえばりん青銅である。ステム４０が偏心ロッド３０Ｂを挟んでケース１０に取り付けられることにより、ステム４０の軸受部４４は、挿入部３３ａに挿入される（図５下側参照）。
【００４７】
偏心分銅部３３の長手方向において、挿入部３３ａの中心軸および接続部３３ｃの中心軸は、同一直線上に位置している。挿入部３３ａの中心軸および接続部３３ｃの中心軸は、偏心分銅部３３の長手方向に沿って延びる第１中心軸３３ｔを規定している。錘部３３ｂの重心位置は、第１中心軸３３ｔから外側（図５紙面上方側）にずれている。換言すると、錘部３３ｂは、第１中心軸３３ｔに対して偏心している。
【００４８】
ロッド部３４は、略円柱状のロッドコネクタ３４ｄと、シャフト接続部３４ｃとから構成されている。ロッドコネクタ３４ｄ（一端３１側の部分を除く）と、シャフト接続部３４ｃとは、第２中心軸３４ｔ（詳細は後述する）を中心に軸対称に形成されている。ロッドコネクタ３４ｄは、図５紙面右側に位置する括れ部３７（詳細は後述する）に至るまで、徐々にその直径が小さくなるように構成されているとよい。当該構成により、ロッドコネクタ３４ｄは、括れ部３７に至るまで、その直径が段階的に（階段状に）小さくなる場合に比べて、弾力性と耐久性とを向上させることが可能となる。
【００４９】
ロッドコネクタ３４ｄおよびシャフト接続部３４ｃの材料は、ポリアセタールであるとよい。ロッドコネクタ３４ｄとシャフト接続部３４ｃとは、一体成形されている。ロッドコネクタ３４ｄとシャフト接続部３４ｃとは、別部品として構成されていてもよい。
【００５０】
ロッドコネクタ３４ｄの一端３４ｄａ側には、凹部３５が形成されている。偏心分銅部３３の接続部３３ｃは、凹部３５に嵌挿している。ロッドコネクタ３４ｄとシャフト接続部３４ｃとを別部品として構成する（一体成形しない）場合、ロッドコネクタ３４ｄの他端側と、シャフト接続部３４ｃの一端側とが接合される。偏心分銅部３３とロッドコネクタ３４ｄとは、樹脂成形により、一体的に成形されているとよい。
【００５１】
ロッドコネクタ３４ｄの長手方向において、ロッドコネクタ３４ｄの略中央部の他端寄り（シャフト接続部３４ｃ寄り）の部分には、括れ部３７が形成されている。括れ部３７は、全体として略円柱上に形成されている。括れ部３７の直径は、ロッドコネクタ３４ｄの他の部分の直径より小さくなっている。シャフト接続部３４ｃの他端３４ｃｂ側には、凹部３９が形成されている。モータ２０の駆動シャフト２１が凹部３９に嵌挿することにより、偏心ロッド３０Ｂは駆動シャフト２１に接続される。
【００５２】
ロッドコネクタ３４ｄの中心軸と、シャフト接続部３４ｃの中心軸とは、略同一直線上に位置している。ロッドコネクタ３４ｄの中心軸と、シャフト接続部３４ｃの中心軸とは、ロッド部３４の長手方向に沿って延びる第２中心軸３４ｔを規定している。
【００５３】
第２中心軸３４ｔを偏心分銅部３３側に延長することにより、延長線３４ｓが規定される。偏心ロッド３０Ｂの一端３１が軸受部４４に挿入されていない状態（偏心ロッド３０Ｂの図５紙面上方側に示す状態）において、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、上記の延長線３４ｓとの間には、約２．０°以上約５．０°以下の角度θが形成されている。
【００５４】
換言すると、偏心分銅部３３は、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔと、ロッド部３４の第２中心軸３４ｔとの間の角度が、約１７５°以上約１７８°以下となるように、ロッド部３４に固定されている。
【００５５】
（作用・効果）
ステム４０は、偏心ロッド３０Ｂを挟んでケース１０側に取り付けられる。軸受部４４に挿入部３３ａが挿入されるとき、偏心ロッド３０Ｂの一端３１側は、矢印ＡＲ１（図５紙面上方側参照）に示す方向に起立する。
【００５６】
図５紙面下方側を参照して、ステム４０がケース１０に取り付けられる。偏心ロッド３０Ｂの一端３１側には、矢印ＡＲ２に示す方向に変位しようとする復元力が発生する。当該復元力により、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して常に付勢している。換言すると、挿入部３３ａの外周面は、軸受部４４の内周面に対して常に押し当てられている。
【００５７】
本実施の形態における電動歯ブラシにおいては、上述の実施の形態１における電動歯ブラシ１Ａと同様に、偏心ロッド３０Ｂは安定して回転することが可能となる。結果として、偏心ロッド３０Ｂが振動することにより発生する音の大きさを小さくすることが可能となる。
【００５８】
本実施の形態における電動歯ブラシにおいては、ロッドコネクタ３４ｄに、全体として略円柱上の括れ部３７が形成されている。括れ部３７の直径は、ロッドコネクタ３４ｄの他の部分の直径より小さくなっている。括れ部３７において、偏心ロッド３０Ｂは曲がり易くなっている。
【００５９】
偏心ロッド３０Ｂが回転することにより、過度な負荷が偏心ロッド３０Ｂに作用した場合であっても、括れ部３７が曲がることによって上記負荷を軽減することができる。結果として、偏心ロッド３０Ｂの耐用時間を長くすることが可能となる。ロッドコネクタ３４ｄの材料をポリアセタールにすることで、偏心ロッド３０Ｂの耐用時間をより長くすることが可能となる。
【００６０】
本実施の形態における偏心ロッド３０Ｂのロッド部３４は、１つの部品として、ロッドコネクタ３４ｄおよびシャフト接続部３４ｃから構成されている（２つの部品として、ロッドコネクタ３４ｄおよびシャフト接続部３４ｃから構成されていてもよい）。一方、実施の形態１における偏心ロッド３０Ａのロッド部３４は、３つの部品（上部ロッドコネクタ３４ａ、下部ロッドコネクタ３４ｂおよびシャフト接続部３４ｃ）から構成されている。本実施の形態における電動歯ブラシによれば、部品点数および製造費用を削減することが可能となる。
【００６１】
ロッドコネクタ３４ｄと偏心分銅部３３とを一体的に成形する場合、偏心分銅部３３を所定の金型に載置し、樹脂成形によりロッドコネクタ３４ｄと一体化するとよい。この場合、偏心分銅部３３は同軸形状であればよいため、製造費を抑えることができ、製造すること自体も容易である。一方、ロッドコネクタ３４ｄと偏心分銅部３３とが一体成形でない場合、偏心分銅部３３をロッドコネクタ３４ｄに嵌挿する必要がある。この場合、ロッドコネクタ３４ｄ側に穴を設けるのはやや困難であり、偏心分銅部３３を非同軸形状に構成する必要がある。
【００６２】
［実施の形態２に係る実験結果］
図６および図７を参照して、実施の形態２に係る実験結果について説明する。実施の形態２の構成において、偏心分銅部３３の第１中心軸３３ｔ（図５参照）と、延長線３４ｓとの間の角度θを変化させたときの、電動歯ブラシから発生する振動音の異音レベルＮの変化（図６参照）、および電動歯ブラシの消費電流ＩＣ（Ａ）の変化を測定した。ここで言う異音レベルとは、振動音の周波数および音圧などに基づいて算出される所定の値を意味する。
【００６３】
当該実験に使用した電動歯ブラシにおいて、偏心分銅部３３の全長は、約２３ｍｍである。ロッド部３４の全長は、約４５ｍｍである。偏心分銅部３３の材質は、りん青銅である。ロッド部３４の直径は、約３ｍｍである。ロッド部３４における括れ部３７の直径は、約１．５７ｍｍである。ロッド部３４の材質は、ポリアセタールである。偏心分銅部３３の挿入部３３ａの直径は、約１．９８ｍｍである。ステム４０の軸受部４４の内周面の直径は、約２．００ｍｍである。モータ２０の回転速度は、約３３０００ｓｐｍである。
【００６４】
図６を参照して、角度θが０°のとき、異音レベルＮは大きい。角度θを０°より大きくするにつれて、異音レベルＮは急峻に減少していることが読み取れる。角度θが約２．０°以上になると、異音レベルＮはほとんど減少しなくなった。角度θが約１０°より大きくすると、異音レベルＮは減少したままの状態を維持するが、偏心ロッドとステム（軸受部）とを組み込むことが困難となった。
【００６５】
図７を参照して、角度θが０°以上約５°以下のとき、消費電流ＩＣに変化はほとんど見られなかった。角度θが約５°より大きくなるにつれて、消費電流ＩＣは増加した。
【００６６】
以上のことから、角度θは、約２．０°以上約５．０°以下であるとよいことがわかる。より好適には、角度θは約３．０°以上約３．５°以下であるとよいことがわかっている。
【００６７】
なお、実施の形態１の構成においても同様の実験を行なったが、角度θは、約２．０°以上約５．０°以下であるとよいことがわかった。より好適には、角度θは、約３．０°以上約３．５°以下であるとよいことがわかっている。
【００６８】
以上、本発明に基づいた各実施の形態として、偏心ロッドの固定構造および振動発生装置について電動歯ブラシを一例に説明したが、今回開示された形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。たとえば、上記各実施の形態の電動歯ブラシにおいては、略直線状に形成される略円筒状のケースに基づいて説明したが、本発明はこれに限られない。上記ケースは、使用者がより把持しやすいように途中で一部屈折するように構成されていてもよい。
【００６９】
また、上記の各実施の形態においては、いわゆるブラシ交換型の電動歯ブラシの構成として、ステム４０を覆う口腔衛生部材５０の全体が交換可能な態様に基づいて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明においては、口腔衛生部材５０が筒状部５１を有していない構成（筒状部５１とステム４０とが一体化された構成）であって、刷掃部５２および刷掃部５２が植え込まれている台座部分付近のみが交換可能な態様にも適用されることが可能である。本発明においては、口腔衛生部材５０が筒状部５１を有していない構成であって、刷掃部５２が直接ステム４０に設けられている態様（刷掃部は交換不可能）にも適用されることが可能である。
【００７０】
また、本発明に基づく偏心ロッドの固定構造および振動発生装置は、電動歯ブラシに限らず、たとえば、バイブレータ機能付きの頭皮用ブラシ、歯科用電動施術器具、または電動工具などにも適用されることが可能である。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ 電動歯ブラシ、１０ ケース、１１，３１，３４ａａ，３４ｂａ，３４ｃａ，３４ｄａ，４１ 一端、１３ 操作部、２０ モータ、２１ 駆動シャフト、３０，３０Ａ，３０Ｂ 偏心ロッド、３０ｔ 中心軸、３２，３４ａｂ，３４ｂｂ，３４ｃｂ，４２ 他端、３３ 偏心分銅部、３３ａ 挿入部、３３ｂ 錘部、３３ｃ 接続部、３３ｔ 第１中心軸、３４ ロッド部、３４ａ 上部ロッドコネクタ、３４ｂ 下部ロッドコネクタ、３４ｃ シャフト接続部、３４ｄ ロッドコネクタ、３４ｓ 延長線、３４ｔ 第２中心軸、３５，３６，３８，３９ 凹部、３７ 括れ部、４０ ステム、４０ｔ 基準軸、４３ 固定部材、４４ 軸受部、５０ 口腔衛生部材、５１ 筒状部、５２ 刷掃部、ＡＲ１，ＡＲ２ 矢印、ＩＣ 消費電流、Ｎ 異音レベル、θ 角度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生装置に用いられる偏心ロッドの固定構造であって、
駆動シャフトを有する回転駆動手段と、
一端側に偏心分銅部と、他端側に前記駆動シャフトに接続されるロッド部とを有し、前記回転駆動手段から前記駆動シャフトを通して伝達される動力により回転する略棒状の偏心ロッドと、
一端側の内側に軸受部を有し、前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部に挿入されるとともに、前記偏心ロッドを覆うように配設される振動部と、
を備え、
前記偏心分銅部は、前記偏心分銅部の長手方向に沿って延びる第１中心軸を有し、
前記ロッド部は、前記ロッド部の長手方向に沿って延びる第２中心軸を有し、
前記第２中心軸を前記偏心分銅部側に延長することにより延長線が規定され、
前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部に挿入されていない状態において、前記偏心分銅部の前記第１中心軸と、前記延長線との間の角度は、０°より大きく約１０°以下であり、
前記偏心ロッドは、前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部に挿入されることにより、前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部の内周面に対して常に付勢するように固定される、
偏心ロッドの固定構造。
【請求項２】
前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部に挿入されていない状態において、前記偏心分銅部の前記第１中心軸と、前記延長線との間の角度は、約２．０°以上約５．０°以下である、
請求項１に記載の偏心ロッドの固定構造。
【請求項３】
前記ロッド部は、前記偏心分銅部を一端側に固定する略円柱状のロッドコネクタと、前記ロッドコネクタの他端側に取り付けられ、前記駆動シャフトに接続されるシャフト接続部とから一体的に構成され、
前記ロッドコネクタの前記一端と前記ロッドコネクタの前記他端との間には、他の部分より相対的に直径の小さい略円柱状の括れ部が形成されている、
請求項１または２に記載の偏心ロッドの固定構造。
【請求項４】
前記ロッドコネクタの材料はポリアセタールである、
請求項３に記載の偏心ロッドの固定構造。
【請求項５】
前記偏心分銅部と前記ロッド部とは、一体成形されている、
請求項１〜４のいずれかに記載の偏心ロッドの固定構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の偏心ロッドの固定構造を備えた振動発生装置。
【請求項１】
振動発生装置に用いられる偏心ロッドの固定構造であって、
駆動シャフトを有する回転駆動手段と、
一端側に偏心分銅部と、他端側に前記駆動シャフトに接続されるロッド部とを有し、前記回転駆動手段から前記駆動シャフトを通して伝達される動力により回転する略棒状の偏心ロッドと、
一端側の内側に軸受部を有し、前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部に挿入されるとともに、前記偏心ロッドを覆うように配設される振動部と、
を備え、
前記偏心分銅部は、前記偏心分銅部の長手方向に沿って延びる第１中心軸を有し、
前記ロッド部は、前記ロッド部の長手方向に沿って延びる第２中心軸を有し、
前記第２中心軸を前記偏心分銅部側に延長することにより延長線が規定され、
前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部に挿入されていない状態において、前記偏心分銅部の前記第１中心軸と、前記延長線との間の角度は、０°より大きく約１０°以下であり、
前記偏心ロッドは、前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部に挿入されることにより、前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部の内周面に対して常に付勢するように固定される、
偏心ロッドの固定構造。
【請求項２】
前記偏心ロッドの前記一端が前記軸受部に挿入されていない状態において、前記偏心分銅部の前記第１中心軸と、前記延長線との間の角度は、約２．０°以上約５．０°以下である、
請求項１に記載の偏心ロッドの固定構造。
【請求項３】
前記ロッド部は、前記偏心分銅部を一端側に固定する略円柱状のロッドコネクタと、前記ロッドコネクタの他端側に取り付けられ、前記駆動シャフトに接続されるシャフト接続部とから一体的に構成され、
前記ロッドコネクタの前記一端と前記ロッドコネクタの前記他端との間には、他の部分より相対的に直径の小さい略円柱状の括れ部が形成されている、
請求項１または２に記載の偏心ロッドの固定構造。
【請求項４】
前記ロッドコネクタの材料はポリアセタールである、
請求項３に記載の偏心ロッドの固定構造。
【請求項５】
前記偏心分銅部と前記ロッド部とは、一体成形されている、
請求項１〜４のいずれかに記載の偏心ロッドの固定構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の偏心ロッドの固定構造を備えた振動発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１７７２７７（Ｐ２０１１−１７７２７７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４３０６８（Ｐ２０１０−４３０６８）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【Ｆターム（参考）】
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