DE19934805A1 - Zahnbürste mit Exzenterantrieb - Google Patents

Zahnbürste mit Exzenterantrieb

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Abstract

Zahnbürste mit einem Bürstenkopf (1, 100), welcher einen Borsten (22, 122) aufnehmenden Bürstenkörper (10, 110) aufweist, der um eine Rotationsachse drehbar gelagert und von einem Exzenterantrieb (50, 52) revisierend antreibbar ist, wobei der Bürstenkörper (10, 110) zusätzlich schwenkbar gelagert ist und zum Erzeugen einer der Rotationsbewegung überlagerten Schwenkbewegung ein Mitnehmerzapfen (52) des Exzenterantriebs (50) am Bürstenkörper (10, 110) in Umfangsrichtung (U) und in Axialrichtung (ax) wirkend im Eingriff ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnbürste mit einem Bürstenkopf gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Zahnbürsten sind in großer Zahl und in verschiede­ nen Ausführungsvarianten im Handel erhältlich. Sie sind mit einem in der Regel auswechselbaren Bürstenkopf versehen, wel­ cher einen die Borsten oder Borstenbüschel aufnehmenden, weitgehend rotationssymetrischen Bürstenkörper aufweist. Der Bürstenkörper ist in einem mit dem Gehäuse der Zahnbürste gekoppelten Gehäuseabschnitt um eine Rotationsachse drehbar gelagert und wird von einem Elektromotor angetrieben.
Eine weite Verbreitung haben in diesem Zusammenhang Exzenter­ antriebe gefunden, die den Bürstenkörper reversierend antrei­ ben. Der Bürstenkörper vollführt hierbei eine abwechselnd in beide Drehrichtungen weisende Rotationsbewegung mit einem Rotationswinkel, der beispielsweise 130° betragen kann.
Obwohl sich derartige Zahnbürsten in der Praxis bestens be­ währt haben, verlangen neuere Erkenntnisse in der Zahnpflege weitere Verbesserungen. Insbesondere wird die reine Rota­ tionsbewegung des Bürstenkörpers als nicht ausreichend emp­ funden, um eine zuverlässige Reinigung der Zahnoberflächen zu bewirken.
Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zahnbürste der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Reinigungswirkung gegenüber den bisher bekannten Zahnbürsten mit rotierendem Antrieb ermög­ licht.
Gelöst wird dieses Problem bei einer gattungsgemäßen Zahnbür­ ste mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.
Die Erfindung basiert auf der Idee, der reversierenden Rota­ tionsbewegung eine zusätzliche Schwenkbewegung zu überlagern. Hierdurch werden die vom Bürstenkörper aufgenommenen Borsten mit hoher Frequenz pulsierend in axialer Richtung gegen die Zahnoberfläche gedrückt. Es entsteht ein im wesentlichen senkrecht zur Zahnoberfläche wirkender Vibrationseffekt, der das Lösen von Verschmutzungen unterstützt, vergleichbar in etwa mit einer Ultraschallbehandlung.
Konkret wird dies dadurch erreicht, daß der Bürstenkörper nicht nur drehbar, sondern zusätzlich schwenkbar gelagert ist. Zum Erzeugen der der Rotationsbewegung überlagerten Schwenkbewegung ist ein Mitnehmerzapfen des Exzenterantriebs am Bürstenkörper im Eingriff und zwar in Umfangs- und Axial­ richtung wirkend.
Durch diese konstruktiv einfache Maßnahme gelingt es, den überlagerten Bewegungsablauf zu realisieren.
Eine erste bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, daß der Bürstenkörper eine mit der Drehbewegung umlaufende Kippbewe­ gung vollführt wird. Hierzu kann der Bürstenkörper an einem Lagerzapfen abgestüzt sein, welcher axial abstehend an einem Gehäuseabschnitt des Bürstenkopfs angebracht ist. Korrespon­ dierend hierzu besitzt der Bürstenkörper auf seiner den Bor­ sten abgewandten Stirnseite eine axial nach innen weisende, konusförmige Ausnehmung. Der Lagerzapfen stützt somit den Bürstenkörper in axialer Richtung ab. Die Konusform der Aus­ nehmung erlaubt die vom Exzenter erzeugte Schwenkbewegung, wobei der Konuswinkel wenigstens so groß bemessen werden muß, daß eine ungehinderte Schwenkbewegung vollzogen werden kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Lagezapfen die auftretenden Axialkräfte in jeder Winkelstellung des Bürsten­ körpers aufnehmen kann.
Eine besonders einfache Umsetzung des Bewegungsablaufs von der rotierenden Exzenterwelle auf den Bürstenkopf ergibt sich, wenn der Bürstenkörper eine radial nach innen weisende konusförmige Ausnehmung aufweist, in die der Mitnehmerzapfen der Exzenterwelle unmittelbar hineingeführt ist. In diesem Fall schneiden sich die Rotationsachsen des Bürstenkörpers und der Exzenterwelle orthogonal.
Eine zweite Ausführungsvariante sieht vor, die Schwenk- oder Kippbewegung des Bürstenkörpers nicht umlaufend, sondern um eine definierte Achse verlaufen zu lassen. Damit kann bei­ spielsweise eine oszilierende Linearbewegung mit der rever­ sierenden Rotationsbewegung kombiniert werden.
Bevorzugt ist im Bürstenkörper eine in axialer Richtung ver­ laufende Führungsnut vorhanden, in die der Mitnehmerzapfen der Exzenterwelle geführt ist. Die Schwenkbewegung wird nun dadurch erzeugt, daß der Mitnehmerzapfen die Führungsnut durchläuft und jeweils an ihrem Ende zur Anlage gelangt, wo­ durch der Bürstenkörper in axialer Richtung mitgenommen wird. Gegenüber der ersten Ausführungsvariante wird der Bürstenkör­ per lediglich während bestimmter Winkelsektoren des Umlaufs des Mitnehmerzapfens angelenkt. Die Längserstreckung der Füh­ rungsnut bestimmt somit die Auslenkung des Bürstenkörpers in axialer Richtung.
Die Führungsnut kann an direkt im Bereich der Umfangsfläche des Bürstenkörpers angeformt sein. Bevorzugt ist die Füh­ rungsnut jedoch Bestandteil eines Kulissensteins, der in den Bürstenkörper eingesetzt ist. Der Kulissenstein kann direkt oder mittels eines Trägers in eine axial verlaufende Ausneh­ mung im Bürstenkörper eingeschoben sein, wodurch sich die Montage vergleichsweise einfach und kostengünstig realisieren lässt. Der Kulissenstein hat gegenüber einer direkt einge­ brachten Nut den Vorteil, daß er im Falle eines Verschleißes auswechselbar ist. Insbesondere ist dadurch eine freizügige Materialwahl unabhängig vom Werkstoff des Bürstenkörpers mög­ lich, so daß eine optimale und auf das Verschleißverhalten abgestimmte Ausführung möglich ist.
Die Festlegung der vorstehend erwähnten Schwenk- oder Kipp­ achse erfolgt beispielsweise durch zwei an dem Gehäuse­ abschnitt des Bürstenkopfs angebrachte, radial abstehende Lagerzapfen. Diese greifen in korresponierende Lagernuten ein, die sich in Umfangsrichtung verlaufend am Bürstenkörper befinden. Aus herstellungstechnischen Gründen kann eine um­ laufende Lagernut vorgesehen sein, auch ist es möglich, le­ diglich in Umfangsrichtung begrenzte Lagernuten vorzusehen, die dem jeweiligen Lagerzapfen zugeordnet sind. Die Erstrec­ kung in Umfangsrichtung muß so groß gewählt sein, daß die Rotationsbewegung des Bürstenkörpers ungehindert vollzogen werden kann.
Obwohl die vorstehend beschriebenen Konzepte ganz allgemein für Zahnbürsten anwendbar sind, eignen sie sich ganz beson­ ders für sogenannte schnelllaufende Zahnbürsten, für deren Bezeichnung sich auch der Begriff Ultrosonic-Bürsten eta­ bliert hat. Bei derartigen Zahnbürsten rotiert die Exzenter­ welle mit einer Drehzahl im Bereich zwischen etwa 15.000 bis 25.000 Umdrehungen pro Minute. Bei derartig hohen Drehzahlen sind die Bauteile besonders hohen Belastungen ausgesetzt, die insbesondere auch durch die permanente Drehrichtungsumkehr des Bürstenkörpers bedingt sind. Es kommt deshalb darauf an, den Antrieb möglichst konstruktiv einfach zu halten, wie es durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen optimal gegeben ist.
Die Erfindung wird nachstehend nunmehr anhand des in den Fi­ guren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zei­ gen:
Fig. 1 Bürstenkopf gemäß einer ersten Ausführungsvariante im Axialschnitt, Bürstenkörper in einer ersten Stellung,
Fig. 2 Bürstenkopf gemäß Fig. 1, Bürstenkörper in einer zweiten Stellung,
Fig. 3 Bürstenkopf gemäß Fig. 1 in Draufsicht, Bürsten­ körper in einer dritten Stellung,
Fig. 4 Bürstenkopf gemäß einer zweiten Ausführungsvariante im Axialschnitt,
Fig. 5 Bürstenkopf gemäß Fig. 4, in Draufsicht.
Die erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Zahnbür­ ste ist durch die Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellt.
Ein Bürstenkopf 1 weist einen Bürstenkörper 10 auf, an dem stirnseitig ein mit Borsten 22 versehener Borstenträger 20 angebracht ist. Auf der den Borsten 22 abgewandten Stirnseite 12 ist eine in axialer Richtung ax verlaufende, nach innen weisende konusförmige Ausnehmung 14 eingearbeitet.
Korrespondierend hierzu ist an einem Gehäuseabschnitt 30 ein senkrecht abstehender Lagerzapfen 34 angebracht, der in die konusförmige Ausnehmung 14 eingreift. Der Borstenkörper 10 stützt sich somit axial am Lagerzapfen 34 ab.
Der Borstenkörper 10 weist weiterhin eine in radialer Rich­ tung r nach innen weisende konusförmige Ausnehmung 18 auf, in die ein Mitnehmerzapfen 52 einer Exzenterwelle 50 hineinge­ führt ist. Somit ergibt sich die nachstehend erläuterte Bewe­ gungskinematik des Bürstenkörpers 10.
Die Exzenterwelle 50 wird umlaufend rotierend von einem hier nicht näher dargestellten Antriebsmotor angetrieben. Der Ex­ zenterzapfen 52 beschreibt hierbei eine umlaufend kreisförmi­ ge Bewegung U, wodurch der Bürstenkörper 10 einerseits eine reversierende Rotationsbewegung R vollführt und gleichzeitig eine Kippbewegung in Bezug auf die gehäusefeste Achse G voll­ zieht. In der Fig. 1 dargestellten Position befindet sich der Exzenterzapfen 52 im linken Umkehrpunkt, wodurch der Bürsten­ körper 10 um den Kippwinkel K nach oben geschwenkt ist. Fig. 2 zeigt die entgegengesetzte Position, bei der der Bürsten­ körper 10 um den Kippwinkel K nach unten verschwenkt ist. Im Laufe einer vollständigen Umdrehung U der Exzenterwelle 50 vollzieht der Bürstenkörper 10 eine Schwenkbewegung, ausge­ hend von der in Fig. 1 dargestellten Position zu derjenigen gemäß Fig. 2, um schließlich wieder in die Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 zurückzukehren. Der gesamte Schwenkwinkel be­ trägt somit 2K.
Wie sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, ist die Schwenkbewe­ gung mit der Rotationsbewegung r zwangsgekoppelt, so daß der Bürstenkörper 10 stets um den Kippwinkel K gegenüber der ge­ häusefesten Achse G verschwenkt ist und somit eine Art Tau­ melbewegung ausführt.
Hiervon unterscheidet sich die Kinematic der zweiten Ausfüh­ rungsvariante, wie sie in den Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt ist. Wiederum ist ein Bürstenkopf 100 mit einem Bürstenkörper 110 vorhanden. Stirnseitig ist am Bürstenkörper 110 ein Bor­ stenträger 120 angebracht, der Borsten 122 aufnimmt. Gegen­ überliegend ist eine konusförmige axiale Ausnehmung 114 vor­ handen, über die der Bürstenkörper 110 an einem Lagerzapfen 34 abgesützt ist, welcher senkrecht abstehend an einem Gehäu­ seabschnitt 30 angebracht ist.
Weiterhin ist eine Exzenterwelle 50 mit einem Mitnehmerzapfen 52 vorhanden, die umlaufend rotierend antreibbar ist. Inso­ weit besteht Übereinstimmung mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsvariante.
Der Unterschied besteht nun darin, daß am Gehäuseabschnitt 30 zwei in radialer Richtung abstehende Lagerzapfen 38 vorhanden sind, die in eine auf der Umfangsfläche 116 umlaufende Lager­ nut 118 eingreifen.
Weiterhin ist am Bürstenkörper 110 eine Aufnahmeöffnung 124 vorgesehen, in die ein an einem Träger 134 befestiger Kulis­ senstein 130 eignesetzt ist. Der Kulissenstein 130 ist mit einer Führungsnut 132 versehen, in die der Mitnehmerzapfen 52 eingreift. Es ergibt sich somit folgender Bewegungsablauf:
Durch die Lagerzapfen 38 ist der Bürstenkörper 110 lediglich in der in Fig. 4 dargestellten Ebene um die gehäusefeste Ach­ se G schwenkbar, nicht jedoch in der durch Fig. 5 dargestell­ ten Schnittebene.
Der Bürstenkörper 110 wird bei einem vollen Umlauf U der Ex­ zenterwelle 50 ausgehend von der in Fig. 4 dargestellten, mit nach unten um den Kippwinkel K verschwenkten Position in eine hier nicht dargestellte, nach oben um den Kippwinkel K ver­ schwenkte Position gebracht, um schließlich wieder in die Ausgangspositon gemäß Fig. 4 zurückzukehren. Es findet also ausschließlich eine Schwenkbewegung um eine orthogonal zur Blattebene verlaufende Achse statt. Der Bürstenkörper 110 wird hierbei wechselweise durch das Anliegen des Mitnehmer­ zapfens 52 am jeweiligen Ende der Führungsnut 132 bewegt, so daß die Längserstreckung der Führungsnut 132 in Verbindung mit der Positionierung des Mitnehmerzapfens 52 in Bezug auf die Exzenterwelle 50 den maximal möglichen Verschiebeweg und damit den Kippwinkel K, vorgibt.
Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß durch konstruktiv ein­ fache Maßnahmen eine Kombination von Rotations- und Schwenk­ bewegung realisierbar ist, die ein optimales Putzergebnis ermöglicht.
Bezugszeichenliste
1
Bürstenkopf
10
Bürstenkörper
12
Stirnseite
14
axiale Ausnehmung
16
Umfangsfläche
15
radiale Ausnehmung
20
Borstenträger
22
Borsten
30
Gehäuseabschnitt
34
axialer Lagerzapfen
38
radialer Lagerzapfen
50
Exzenterwelle
52
Mitnehmerzapfen
100
Bürstenkopf
110
Bürstenkörper
112
Stirnseite
114
axiale Ausnehmung
116
Umfangsfläche
118
Lagernut
120
Borstenträger
122
Borsten
124
Aufnahmeöffnung
130
Kulissenstein
132
Führungsnut
134
Träger
ax axiale Richtung
r radiale Richtung
u Umfangsrichtung
K Kippwinkel
R Rotationsbewegung Bürstenkörper
U Rotationsbewegung Exzenterwelle

Claims (7)

1. Zahnbürste mit einem Bürstenkopf (1, 100), welcher einen Borsten (22, 122) aufnehmenden Bürstenkörper (10, 110) auf­ weist, der um eine Rotationsachse drehbar gelagert und von einem Exzenterantrieb (50, 52) reversierend antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenkörper (10, 110) zusätzlich schwenkbar gela­ gert ist, und daß zum Erzeugen einer der Rotationsbewegung (R) überlagerten Schwenkbewegung ein Mitnehmerzapfen (52) des Exzenterantriebs (50) mit dem Bürstenkörper (10, 110) in Um­ fangsrichtung (U) und in Axialrichtung (ax) wirkend im Ein­ griff ist.
2. Zahnbürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenkörper (10, 110) auf seiner den Borsten (22, 122) abgewandten Stirnseite (12, 112) eine axial nach innen weisende konusförmige Ausnehmung (14, 114) besitzt, die mit einem Lagerzapfen (34) zusammenwirkt, der axial abstehend an einem Gehäuseabschnitt (30) des Bürstenkopfes (1, 100) an­ gebracht ist.
3. Zahnbürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenkörper (10) eine radial nach innen weisende konusförmige Ausnehmung (18) aufweist, in die der Mitnehmer­ zapfen (52) hineingeführt ist.
4. Zahnbürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenkörper (110) eine in axialer Richtung (ax) verlaufende Führungsnut (132) aufweist, in der der Mitnehmer­ zapfen (52) geführt ist.
5. Zahnbürste nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (132) Bestandteil eines Kulissensteins (130) ist, der in den Bürstenkörper (110) eingesetzt ist.
6. Zahnbürste nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenkörper (110) zwei gegenüberliegend angeordne­ te, in Umfangsrichtung (U) verlaufende Lagernuten oder eine zumindest weitgehend umlaufende Lagernut (118) aufweist, die mit korrespondierenden Lagerzapfen (38) zusammenwirken, die radial abstehend an dem Gehäuseabschnitt (30) angebracht sind.
7. Zahnbürste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerzapfen (52) stirnseitig an einer Antriebs­ welle (50) angebracht ist, die mit einer Drehzahl im Bereich von 15.000 bis 25.000 Umdrehungen pro Minute antreibbar ist.
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