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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Zahnbürstenkopf mit einem elastischen
Borstenträger,
an dem eine Mehrzahl von Borstenbüscheln befestigt sind, wobei
der Borstenträger
von einem Borstenbeweger, der auf der Unterseite des Borstenträgers entlang
oszillierend bewegbar ist, verformbar ist.
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Bei
herkömmlichen
Zahnbürsten,
deren Borstenbüschel
fest in unflexiblen Borstenträgern beispielsweise
durch mechanische Halterungen oder Umspritzen mit Kunststoff eingebettet
sind, ist die Bewegungsfähigkeit
der Borstenbüschel
allein durch ihre material- und längenabhängige Flexibilität gegeben,
insofern als sie an ihrer Basis fest eingespannt sind. Die Biegung
der Borstenbüschel
erfolgt längs des
Büschels
in Abhängigkeit
der aufgebrachten Kräfte
beim Bürsten.
Die auf einem Borstenträger
gelagerten Borstenbüschel
können
nur synchron zueinander bewegt werden, indem der Borstenträger rotatorisch
oder translatorisch oszillierend bewegt wird. Relativbewegungen
zwischen den Borstenbüscheln können nur
dadurch erzeugt werden, dass mehrere Borstenträger vorgesehen werden.
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Aus
der US RE. 35,941 E ist eine elektrische Zahnbürste mit einem Bürstenkopf
bekannt, in dem mehrere Borstenbüschel
längs ihrer
Borstenlängsachse
verschiebbar befestigt sind. Durch eine Nockenwelle werden die Borstenbüschel oszillierend hin-
und herbewegt.
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Aus
der
US 4,633,542 ist
eine Zahnbürste mit
einem Bürstenkopf
bekannt, bei dem mehrere Borstenbüschel auf einer elastischen
Membran befesigt sind, die sich über
einen Hohlraum im Bürstenkopf
erstreckt. Jedes Borstenbüschel
kann sich unabhängig
von den anderen Borstenbüscheln
längs seiner
Borstenlängsachse
bewegen, wenn es beispielsweise gegen die Zähne gedrückt wird, da sich dann die
elastische Membran im Bereich des jeweiligen Borstenbüschels in
Richtung des Hohlraums ausbeult. Auf diese Weise kann sich zwar
die von allen Borstenenden gebildete Putzfläche an die Form der zu putzenden
Oberfläche
der Zähne
anpassen, jedoch können
die Enden der Borstenbüschel
nicht nennenswert tiefer in die Zahnzwischenräume eindringen als bei herkömmlichen
Zahnbürsten
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Es
wurde daher bereits vorgeschlagen, die Borstenbüschel nicht an einem starren
Borstenträger zu
befestigen, sondern an einem elastischen Borstenträger zu lagern
und mit einem auf der Unterseite, d. h. der den Borsten abgewandten
Seite des Borstenträgers
mit einem Borstenbeweger in Form eines Stößels auf den Borstenträger einzuwirken
und diesen zu verformen, so dass die daran gelagerten Borstenbüschel bewegt
werden. Die
US 5,435,032
A zeigt einen solchen Zahnbürstenkopf, bei dem im Inneren
des Bürstenkopfkörpers ein
Stößel in Zahnbürstenlängsrichtung
hin und her bewegt wird. Der an sich membranartig ausgebildete Borstenträger aus Silikonkautschuk
besitzt auf seiner Unterseite in das Innere der Bürste vorspringende
pfostenförmige
Vorsprünge,
die gleichzeitig die Lagerausnehmungen für die Borstenbüschel bilden.
Diese pfostenförmigen Vorsprünge werden
von dem oszillierenden Borstenbeweger quer zur Borstenbüschellängsrichtung
hin und her gedrückt,
so dass die darin befestigen Borstenbüschel entsprechende Wischbewegungen
ausführen.
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Diese
bekannte Zahnbürste
mit einem elastischen Borstenträger
ist jedoch im Bezug auf den Abrieb und Verschleiß nachteilig. Zudem ist die
erzielbare Kinematik der Borstenbüschelbewegung begrenzt. Es
lassen sich nur schwer Borstenbüschelbewegungen
erzielen, die ein Eindringen in Zahnzwischenräume und eine verbesserte interdentale
Reinigung bewirken würden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten
Zahnbürstenkopf
der eingangs genannten Art zu schaffen, der Nachteile des Standes
der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet.
Dabei soll eine verschleißfreie
Bewegung des Borstenträgers
erreicht werden, die eine verbesserte Reinigung der Zahnzwischenräume erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch einen Zahnbürstenkopf
gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Es
ist also vorgesehen, dass die Unterseite des Borstenträgers eine
kontinuierlich geformte Oberfläche,
insbesondere frei von Unstetigkeiten wie Vorsprüngen, bildet und dass der Borstenbeweger zumindest
eine in die Unterseite des Borstenträgers eindrückbare Erhebung besitzt. Die
von dem Borstenbeweger indizierte Hauptbewegung der Borsten erfolgt
vorteilhafterweise senkrecht zu der von dem Borstenträger definierten
Ebene im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Borstenbüschel, d.
h. die Borstenbüschel
werden in einer Stocherbewegung auf- und niedergefahren, so dass
sie besser in die Zahnzwischenräume
eindringen können.
Die stetig geformte Unterseite des Borstenträgers bewirkt dabei eine gleichmäßige Verformung
des Borstenträgers,
wobei kein Anstoßen
des Borstenbewegers an Ecken, Kanten und dergleichen erfolgt. Es
ist ein verschleißarmer,
abriebfreier Eingriff zwischen Borstenbeweger und Borstenträger möglich. Vorteilhafterweise
ist die Unterseite des Borstenträgers
und der Borstenbeweger derart ausgebildet, dass die erzeugte Verformung
des elastischen Borstenträgers
im wesentlichen senkrecht zu der von dem Borstenträger in unausgelenktem
Zustand definierten Ebene orientiert ist. Der Borstenträger wird
nicht quer zur Längsrichtung
der Borsten verformt.
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Die
Unterseite des Borstenträgers
muss nicht völlig
flach ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise wellenförmige Erhebungen
aufweisen, so dass beim Darüberfahren
des Borstenbewegers der Borstenträger in Richtung der Borstenbüschel angehoben wird.
Vorzugsweise ist die Unterseite des Borstenträgers jedoch frei von Vorsprüngen quer
zur Bewegungsrichtung des Borstenträgers bzw. parallel zur Längsmittelebene
der Bürste.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Unterseite des Borstenträgers im
wesentlichen eben ausgebildet. Die Verformung des Borstenträgers wird
durch eine oder mehrere Konvexitäten
des Borstenbewegers erzielt, die in die Unterseite des elastischen Borstenträgers eingedrückt werden.
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Um
einen nahezu völlig
verschleißfreien
Betrieb ohne Abrieb am elastischen Borstenträger zu erreichen, kann vorteilhafterweise
als Erhebung des Borstenbewegers ein Wälzkörper an dem Borstenbeweger
vorgesehen sein, der bei Bewegung des Borstenbewegers auf der Unterseite
des Borstenträgers abwälzt. Der
Wälzkörper, der
um eine Drehachse quer zur Bewegungsrichtung des Borstenbewegers an
diesem gelagert ist, kann verschieden geformt sein, um die gewünschte Bewegung
der Borstenbüschel
zu erzielen. Beispielsweise kann der Wälzkörper eine Kugel sein. Der Wälzkörper kann
jedoch auch eine Walze mit zylindrischer Kontur oder eine anders
geformte Formrolle sein. Es versteht sich, dass an dem Borstenbeweger
mehrere Wälzkörper vorgesehen
sein können.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu einem Wälzkörper kann
als Erhebung auch ein Gleitstück
vorgesehen sein, das bei Bewegung des Borstenbewegers auf der Unterseite
des Borstenträgers
abgleitet. Durch ein vorzugsweise starr am Borstenbeweger angeformtes
Gleitstück
können
der in die Unterseite des Borstenträgers einzudrückenden
Erhebung nahezu beliebige Konturen gegeben werden, insofern als
nicht auf Rotationssymmetrie um eine Wälzachse geachtet werden muss.
Zudem ergibt sich eine sehr kostengünstige und platzsparende Lösung.
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Der
Borstenbeweger kann grundsätzlich
auf verschiedene Weise bewegt werden, um die Verformung des elastischen
Borstenträgers
zu bewirken. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der
Borstenbeweger um eine bzw. entlang einer Bewegungsachse im wesentlichen
parallel zu der vom Borstenträger
definierten Borstenträgerebene
beweglich. Denkbar wäre
es, den Borstenbeweger nach Art einer Nockenwelle auszubilden und
um seine Längsachse
rotatorisch anzutreiben. Umlaufende Nocken, die sich zyklisch in
den Borstenträger
eindrücken,
können
die gewünschte
Stocherbewegung der Borstenbüschel
erzeugen. Denkbar wäre
es auch, den Borstenbeweger nach Art einer Wippe mit seinem unter
dem Borstenträger
liegenden Endabschnitt quer unter dem Borstenträger hin und her zu bewegen.
Vorzugsweise jedoch bildet der Borstenbeweger einen längsverschieblich
gelagerten Stößel und
wird in Zahnbürstenlängsrichtung
translatorisch oszillierend angetrieben. Der Borstenbeweger ist
dabei entlang seiner Längsachse
translatorisch verschieblich gelagert. Zweckmäßigerweise besitzt der Zahnbürstenkopf
einen hohlen Bürstenkopfträger, in
dessen Inneren der als Antriebsstößel ausgebildete Borstenbeweger
beweglich aufgenommen ist. Am Kopfstück des Bürstenkopfträgers ist der elastische Borstenträger befestigt,
so dass der Borstenbeweger auf dessen Unterseite einwirken kann.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Erhebung des
Borstenbewegers, die in die Unterseite des Borstenträgers gedrückt wird,
symmetrisch zu einer Längsmittelebene
des Zahnbürstenkopfes
bzw. einer dazu parallelen Ebene ausgebildet. Vorzugsweise besteht
jede der Erhebungen des Borstenbewegers zur Verformung des Borstenträgers aus
einer zur Unterseite des Borstenträgers vorspringenden Konvexität, die eine
zur Unterseite des Borstenträgers
etwa senkrechte Hauptachse besitzt. Hierdurch wird sichergestellt,
dass die Hauptrichtung der vom Borstenbeweger induzierten Bewegung
eine Stocherbewegung der Borstenbüschel ist.
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Der
elastische Borstenträger
kann hinsichtlich seiner Dicke unterschiedlich ausgebildet und an die
Beborstung angepasst sein. In Weiterbildung der Erfindung besitzt
der Borstenträger
zumindest im Eingriffsbereich des Borstenbewegers eine im wesentlichen
konstante Dicke.
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Es
versteht sich, dass der Borstenträger an seinem Rand, an dem
er am Korpus des Bürstenkopfträgers befestigt
ist, dicker ausgebildet sein kann bzw. einen geeignete Randwulst
oder dergleichen aufweisen kann, um in der gewünschten Weise befestigt werden
zu können.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
sowie Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen Zahnbürstenkopf
gemäß einer
ersten Ausführung
der Erfindung, bei der ein Borstenbeweger mit einem Wälzkörper zur
Verformung des Borstenträgers
vorgesehen ist,
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2 eine
ausschnittsweise Draufsicht auf den elastischen Borstenträger aus 1,
die dessen Befestigung am Bürstenkopfträger zeigt,
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3 einen
Längsschnitt
durch einen Zahnbürstenkopf
nach einer weiteren Ausführung
der Erfindung, bei der der Borstenbeweger mehrere, hintereinander
angeordnete Wälzkörper zur
Verformung des elastischen Borstenträgers besitzt,
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4 einen
Längsschnitt
durch einen Zahnbürstenkopf
nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung, bei der
der Borstenbeweger eine reliefartig geformte Formplatte zur Verformung des
elastischen Borstenträgers
aufweist
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5 verschieden
geformte Wälzkörper.
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Wie 1 zeigt,
umfasst der Zahnbürstenkopf 1 einen
hohlen Bürstenkopfträger 2 und
ein hohles Bürstenrohr 3 geht
in das Kopfstück 4 des
Bürstenkopfträgers 2 über, wobei
das Kopfstück 4 einen Hohlraum
begrenzt.
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An
dem Kopfstück 4 ist
ein elastischer Borstenträger 6 in
Form einer gummielastischen Membrane befestigt. Der Borstenträger 6 kann
an einem ringförmigen
Rahmen des Kopfstücks 4 angeschweißt oder
in anderer geeigneter Form befestigt sein. Der Borstenträger 6 kann
auch als Softkunststoff an das im übrigen aus einem Hartkunststoff
bespritzte Kopfstück 4 angespritzt
sein. Der Borstenträger 6 kann aus
verschiedenen flexiblen gummiartigen Materialien gefertigt sein.
Der Borstenträger
begrenzt zusammen mit dem Kopfstück 4 den
Hohlraum 5.
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Wie 1 zeigt,
trägt der
Borstenträger 6 ein Borstenfeld 7 bestehend
aus einer Vielzahl von Borstenbüscheln 8,
die in das flexible gummiartige Material des Borstenträgers 6 eingebettet
sind. Beispielsweise können
die Borstenbüschel 8 mit
dem Material des Borstenträgers 6 umspritzt
sein. Andere Befestigungsarten sind jedoch möglich.
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Durch
die Lagerung des Borstenfelds 7 an dem flexiblen Borstenträger 6 können die
Borstenbüschel 8 nicht
nur aufgrund ihrer eigenen Flexibilität nachgeben, sondern sich auch
aufgrund der Elastizität
des Borstenträgers 6 bewegen.
Einerseits kann diese Bewegung infolge der Putzreaktionskräfte, die auf
die Borsten wirken, erfolgen. Zum anderen ist zur aktiven Bewegung
der Borstenbüschelart
ein Borstenbeweger 9 vorgesehen, der als Stößel ausgebildet
und im Inneren des Bürstenkopfträgers 2 angeordnet
ist. Wie 1 zeigt, trägt der stangenförmige Borstenbeweger 9 an
seinem vorderen, dem Bürstenkopf
zugewandten Ende, eine Wälzkörper 10,
der um eine sich zur Bewegungsachse des Borstenbewegers quer erstreckende
Rotationsachse drehbar daran gelagert ist. Der Borstenbeweger 9 ist
in Längsrichtung
der Zahnbürste
parallel zu seiner eigene Längsachse
verschieblich gelagert. Er kann motorisch in an sich bekannter Weise
durch eine elektrischen Antrieb oszillierend angetrieben werden. Es
ist jedoch auch denkbar, bei Handbürsten die Bewegung des Borstenbewegers 9 manuell
oder über Gewichtselement
und die dadurch erzeugten Trägheitskräfte beim
Putzen zu bewirken. Beispielweise kann am Ende des Borstenbewegers 9 ein
Gewicht angebracht sein, das durch seine Massenträgheit eine
der Putzrichtung der Bürste
gegenläufige
Bewegung des Borstenbewegers 9 bewirkt.
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Der
Borstenbeweger 9 ist dabei senkrecht zur Ebene des Borstenträgers 6 abgestützt, so
dass der Wälzkörper 10 in
die Unterseite des Borstenträgers 6 drückt und
letzteren verformt (vgl. 1). Wird der Borstenbeweger 9 axial
hin und her bewegt, wälzt der
Wälzkörper 10 auf
der Unterseite des Borstenträgers 6 ab,
so dass die Ausbeulung des Borstenträgers 6 zum Borstenfeld
hin in Längsrichtung
der Zahnbürste
hin und her wandert. Hierdurch werden in einer wellenartigen Bewegung
nacheinander einzelne Borstenbüschel
hauptsächlich
zur Borstenbüschellängsrichtung
stochernd auf- und abbewegt. Zusätzlich
führen
die Borsten büschel
noch eine leichte Rotationsbewegung aus, wie der die Bewegung angebende
Pfeil 11 verdeutlicht. Die Stocherbewegung der Borstenbüschel ist
durch den Pfeil 12 angegeben.
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Wie 1 zeigt,
ist der Borstenträger 6 im unverformten
Zustand eben ausgebildet. Er besitzt eine gleichmäßige Dicke.
Insbesondere ist seine Unterseite frei von Vorsprüngen stetig
geformt und bildet in der gezeichneten Ausführung eine ebene Fläche.
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Durch
die von dem Wälzkörper 10 gebildete Erhebung
und die axiale Oszillationsbewegung des Borstenbewegers 9 in
Zahnbürstenlängsrichtung werden
also die Borstenbüschel 8 je
nach Ausführung
des Wälzkörpers 10 so
verschoben, dass sie sowohl einen größeren Putzwinkel als auch eine
axiale, stochernde Verschiebung erhalten und somit tiefer in Zahnzwischenräume eintauchen
können.
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Wie 3 zeigt,
kann der Borstenbeweger 9 nicht nur mit einem einzelnen
Wälzkörper 10 versehen
sein, sondern mehrere in Bewegungsrichtung des Borstenbewegers 9 hintereinander
angeordnete Wälzkörper 10 besitzen.
Dementsprechend wird der membranförmige Borstenträger 6 an
mehreren Punkten bzw. an mehreren Linien gleichzeitig verformt.
Es können
mehrere Borstenbüschel
an verschiedenen Stellen des Borstenfelds 7 gleichzeitig
ausgelenkt werden. Im übrigen
entspricht die Anordnung des Borstenbewegers 9 der aus
der vorhergehenden Figur.
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Wie 5 zeigt,
können
verschieden geformte Wälzkörper 10 Verwendung
finden, wobei grundsätzlich
an einem Borstenbeweger 9 mehrere gleich geformte Wälzkörper oder
auch mehrere verschieden geformte Wälzkörper vorgesehen sein können. In
der in 5 gezeichneten Ausführung sind zum Beispiel mehrere
Kugeln 13 als Wälzkörper auf einer
gemeinsamen, sich quer zur Zahnbürstenlängsrichtung
erstreckenden Wälzachse
angeordnet. Solche Kugelwalzen können
die Borstenbüschel
in verschiedene Richtungen bewegen.
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Des
weiteren sind nacheinander an dem Borstenbeweger 9 eine
Formrolle 14, sodann mehrere auf einer gemeinsamen Wälzachse
gelagerte, nebeneinander angeordnete Rollen 15 sowie schließlich eine
sich über
die gesamte Breite des Borstenfelds erstreckende Walze 16 vorgesehen.
Die Wälzkörper sind
allesamt jeweils um eine zur Borstenträgerebene parallele Querachse
drehbar an dem Antriebsstößel gelagert,
der den Borstenbeweger 9 bildet. Hierdurch können die
Wälzkörper bei
axialer Hin- und Herbewegung des Borstenbewegers 9 auf
der Unterseite des Borstenträgers 6 abwälzen und
die gewünschte
Bewegung der Borstenbüschel
durch Eindrücken
bzw. Ausbeulen des Borstenträgers 6 erzeugen.
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Wie 4 zeigt,
müssen
die Erhebungen des Borstenbewegers 9, die sich in die Unterseite des
Borstenträgers 6 eindrücken, keine
Wälzkörper sein,
sondern können
auch Gleitstücke
sein, die über die
Unterseite des Borstenträgers 6 gleiten.
Gemäß 4 besitzt
der Borstenbeweger 9 eine starre reliefartig geformte Formplatte 17 mit
mehreren zur Unterseite des Borstenträgers 6 hin vorspringenden
Erhebungen 18, die sich in die Unterseite des Borstenträgers 6 eindrücken und
diesen entsprechend verformen. Die Erhebungen 18 können verschieden
geformt sein, je nachdem was für
eine Borstenbewegung erreicht werden soll. Denkbar sind als Erhebungen
Kalotten, Noppen, Stifte oder dergleichen. Es können auch wellenförmige, sich
quer über
die Unterseite des Borstenträgers 6 erstreckende
Erhebungen ausgebildet sein.