DE10044031A1 - Motorisch angetriebene Zahnbürste und Bürstenkopf hierfür - Google Patents
Motorisch angetriebene Zahnbürste und Bürstenkopf hierfürInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bürstenkopf für eine motorisch angetriebene Zahnbürste, deren Antrieb den Bürstenkopf rotatorisch oszillierend antreiben kann. Der Bürstenkopf besitzt eine Vielzahl von Borsten und einen Borstenträger, an dem die Borsten befestigt sind, wobei der Borstenträger im wesentlichen tellerförmig ausgebildet ist, eine Rotationsachse, um die er antreibbar ist, aufweist und Verbindungsmittel zur rotatorischen Ankopplung an den Antrieb der Zahnbürste besitzt. Erfindungsgemäß ist der Borstenträger in mehrere Borstenträgersegmente unterteilt, die relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Insbesondere sind diametral gegenüberliegende Borstensegmente vorgesehen, die um eine gemeinsame oder um separate Schwenkachsen schwenkbar sind, die in einer zur Rotationsachse des Bürstenkopfs senkrechten Ebene angeordnet ist bzw. sind.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnbürste mit einem motorischen Antrieb zur ro
tatorischen, translatorischen oder sonstigen Bewegung eines Bürstenkopfs. Die Erfindung
betrifft ferner einen Bürstenkopf für eine solche Zahnbürste mit einer Vielzahl von Borsten
und einem Borstenträger, an dem die Borsten befestigt sind, wobei der Borstenträger im
wesentlichen tellerförmig ausgebildet ist, eine Bewegungs- oder Rotationsachse, um die
er antreibbar ist, aufweist und Verbindungsmittel zur Ankopplung an den Antrieb der
Zahnbürste besitzt.
Bei einfachen Handzahnbürsten ohne motorischen Antrieb ist es bekannt, nicht nur den
Bürstenstiel, sondern auch den Bürstenkopf selbst mit den daran befestigten Borsten fle
xibel auszubilden, um eine bessere Anpassung der von den Borsten definierten Arbeits
fläche an die Zahnkonturen zu erreichen. Der Bürstenkopf ist in mehrere Segmente un
terteilt, die durch gummielastische Querstege miteinander verbunden sind, so daß sich
die Segmente zueinander verwinden können (vgl. zum Beispiel DE 198 31 412 A1,
WO 98/27846, WO 96/02165). Die Verwindbarkeit des Bürstenkopfes erlaubt es, daß sich die
im Ausgangszustand konkave Arbeitsfläche, die von den freien Enden der Borsten defi
niert wird, bei Druck an die Zähne in eine im wesentlichen ebene Arbeitsfläche verwan
delt.
Bei gattungsgemäßen Bürstenköpfen für motorisch angetriebene Zahnbürsten herrschen
jedoch starre Borstenträger in Form einer Scheibe vor, an denen die Borstenbüschel starr
befestigt sind. Im Gegensatz zu Handzahnbürsten führen derartige Bürstenköpfe eine
Rotationsbewegung, sei es kontinuierlich oder oszillatorisch, um eine zur Borstenträger
scheibe im wesentlichen senkrechte Rotationsachse aus. Zur verbesserten Anpassung
der Arbeitsfläche an die Zahnkontur und zur Verbesserung der Interdentalreinigung wurde
bei Bürstenköpfen motorisch angetriebener Zahnbürsten ein anderer Weg eingeschlagen.
So wurden zum Beispiel schräg gegen die Rotationsrichtung angestellte Borstenbüschel
vorgeschlagen, die in die Zahnzwischenräume eindringen sollten (vgl. zum Beispiel
EP 0765642). Es wurden auch drehbare Bürstenanordnungen mit parallel zur Rotationsachse
ausgerichteten Borstenbündeln vorgeschlagen, deren Borsten durch geeignete Längen
abmessung eine insgesamt etwa kegelförmige Arbeitsfläche bilden, die die Reinigung von
Zahnzwischenräumen erleichtern soll (vgl. US 5,862,559).
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Borstenbüschel relativ zueinander anzutreiben.
Die US 5,500,970 zeigt einen gattungsfremden Bürstenkopf für eine Zahnbürste, der
v-förmig angeordnete Arme mit daran befestigten Borstenbüscheln zeigt. Die aufeinander
zu gerichteten Borstenbüschel nehmen die Zähne zangenartig zwischen sich auf. Die Ar
me werden von einem entsprechenden Antrieb aufeinander zu und voneinander weg be
wegt, so daß die Borstenbüschel an den zwischen ihnen liegenden Zahnflanken entspre
chende Putzbewegungen ausführen. Die zangenartige Anordnung der Borstenbüschel
verhindert jedoch eine rotatorische Antriebsbewegung der Borsten. Dementsprechend ist
bei dieser bekannten Zahnbürste die Reinigung der Kauflächen der Zähne unbefriedi
gend.
Gattungsgemäße Bürstenköpfe für motorisch angetrieben Zahnbürsten mit einer rotatori
schen Antriebsbewegung haben daher nach wie vor Verbesserungsbedarf in der Aproxi
mal- und Interdentalreinigung. Insbesondere die umfassende Reinigung aller Zahnberei
che einschließlich der Molaren, Prämolaren und Schneidezähne ist verbesserungsfähig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Zahnbür
ste der eingangs genannten Art sowie einen verbesserten Bürstenkopf hierfür zu schaf
fen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise
weiterbilden. Insbesondere soll ein Bürstenkopf für motorisch angetriebene Zahnbürsten
mit rotatorischer Antriebsbewegung dahingehend verbessert werden, daß eine gründliche
Aproximal- und Interdentalreinigung erreicht wird.
Erfindungsgemäß schlägt die vorliegende Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe einen
Bürstenkopf gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Zahnbürste gemäß Patentanspruch 17
vor.
Der Bürstenkopf besitzt also einen in mehrere Segmente unterteilten Borstenträger, die
relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Im Gegensatz zu den bislang starren Bor
stenträgerscheiben kann hiermit eine bessere Anpassung der von den freien Borstenen
den definierten Arbeitsfläche an die Zahnkontur und eine bessere Reinigung aller Zahnbe
reiche, insbesondere im Aproximal- und Interdentalbereich erreicht werden. Zumindest ein
Borstenträgersegment besitzt neben der Rotationsachse für den gesamten Borstenträger
eine weitere Bewegungsachse, das heißt zumindest ein Borstenträgersegment ist relativ
zur Borstenträgerbasis beweglich gelagert.
Insbesondere besitzt der Borstenträger mehrere Borstenträgersegmente, die relativ zu
einander um zumindest eine Schwenkachse schwenkbar sind. Die Borstenträgerseg
mente sind also gemeinsam um die Rotationsachse des Bürstenkopfes drehbar. Zusätz
lich sind sie relativ zueinander schwenkbar. Die entsprechende Schwenkachse verläuft
vorzugsweise quer zur Bewegungs- oder Rotationsachse des Bürstenkopfes, bevorzugt
senkrecht zur Richtung der Rotationsachse.
In Weiterbildung der Erfindung sind Vorspannmittel, insbesondere eine Federeinrichtung
zur Vorspannung der Borstenträgersegmente relativ zueinander in eine Grundstellung
vorgesehen. Die beweglichen Borstenträgersegmente bzw. die daran befestigten Borsten
folgen selbständig und kraftabhängig der Gebißkontur. Hierdurch wird eine verbesserte
Reinigung erzielt. Zum anderen können die Borsten entgegen der Vorspannkraft zurück
weichen, um bei nicht angepaßter Andruckkraft Verletzungen insbesondere der Gingiva
zu vermeiden. Zudem erhalten die freien Borstenenden beim Wegkippen des jeweiligen
Börstenträgersegments eine Bewegungskomponente quer zur Rotationsrichtung, wodurch
die äußeren Filamente Zahnzwischenräume stärker erreichen und putzen können.
In vorteilhafter Weise ist keine Zwangsbewegung der Borstenträgersegmente relativ zu
einander vorgesehen. Die beweglichen Borstenträgersegmente können sich frei bzw. ent
gegen der Vorspannung zueinander bewegen, um sich besser der Gebißkontur anpassen
zu können. Dies ist die Umkehr dessen, was die US 5,500,970 vorschlägt. Während die
ser Stand der Technik eine freie Ausgleichsbewegung des gesamten Bürstenkopfes um
seine Rotationsachse zuläßt und die Borsten relativ zueinander antreibt, ist vorliegend
vorgesehen, daß der gesamte Bürstenkopf um seine Rotationsachse angetrieben wird
und die Borsten bzw. die Borstenträgersegmente relativ zueinander eine Ausgleichbewe
gung machen können.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Vorspannmittel und/oder die beweglichen Bor
stenträgersegmente derart ausgebildet, daß die beweglichen Borstenträgersegmente vom
Antrieb der Zahnbürste zu einer resonanten Schwingbewegung anregbar sind. Insbeson
dere sind die Vorspannmittel und die beweglichen Borstenträgersegmente derart auf die
Antriebsfrequenz des Zahnbürstenantriebs abgestimmt, daß eine Resonanzschwingung
entlang der zusätzlichen Bewegungsachse der Borstenträgersegmente entstehen kann.
Hierdurch wird eine doppelte Putzbewegung der freien Borstenenden erreicht, nämlich
zum einen die rotatorische Antriebsbewegung um die Rotationsachse und zum anderen
die hierzu senkrechte Bewegung in Folge der Eigenresonanz.
Die Bewegbarkeit der Borstenträgersegmente zueinander kann auf verschiedene Art und
Weise bewerkstelligt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist
der Borstenträger zwei diametral gegenüberliegende Schwenksegmente auf, die relativ
zueinander um eine gemeinsame Schwenkachse schwenkbar gelagert sind. Die beiden
Schwenksegmente sind über ein entsprechendes Segment mit der an den Zahnbürsten
antrieb ankoppelbaren Borstenträgerbasis verbunden und relativ zu dieser schwenkbar.
Die gemeinsame Schwenkachse ist insbesondere senkrecht zur Rotationsachse des Bür
stenträgers angeordnet. Hierdurch erhalten die mittig über der zentralen Schwenkachse
angeordneten Borsten beim Andrücken gegen die Zähne im Vergleich zu den äußeren
Borsten, die von der Schwenkachse beabstandet am Borstenträger festgelegt sind, eine
relativ hohe Steifigkeit beim Andrücken gegen die Zähne. Die äußeren Borsten, die von
der Schwenkachse beabstandet am Borstenträger befestigt sind, geben beim Andruck an
die Zähne durch Wegschwenken des Borstenträgersegments nach. Die zentrale, gemein
same Schwenkachse erlaubt eine kompakte Anordnung mit geringem Trägheitsmoment
und einen einfachen Aufbau des Bürstenkopfs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung kann der Borstenträger
zwei diametral gegenüberliegende Schwenksegmente aufweisen, die um zwei voneinan
der beabstandete, insbesondere parallele Schwenkachsen relativ zueinander schwenkbar
gelagert sind. Jedes Schwenksegment hat bei dieser Ausführung seine eigene Schwen
kachse, um die es relativ zur Borstenträgerbasis kippen kann. Die Schwenkachsen sind
vorzugsweise derart positioniert, daß bei Druck auf zentrale Borsten das Borstenfeld zu
sammenklappt und den Zahn v-förmig umschließt. Hierdurch können die weiter außen
angeordneten Borsten in die Interdentalräume eindringen. Wird der Andruck weiter er
höht, weichen die inneren Borsten nach außen aus und das Borstenfeld klappt auf, wo
durch der Widerstand der Borsten gegen den Zahn sinkt und die äußeren Borsten noch
tiefer in die Interdentalräume eindringen können. Bei Andruck auf einen Schneidezahn
erfolgt die Krafteinleitung hauptsächlich über die äußeren Borsten und das Borstenfeld
wird gegen die Vorspannung plangedrückt. Die beiden Schwenkachsen liegen jeweils
unter den auf dem Borstenträgersegment befestigten Borsten, insbesondere kann der
Abstand der Schwenkachsen von der Rotationsachse etwa einhalbmal bis einmal dem
Radius des Borstenträgers entsprechen.
Der Borstenträger kann ausschließlich beweglich gelagerte Borstenträgersegmente auf
weisen, so daß alle Borstenträgersegmente relativ zur Rotationsachse des Borstenträgers
beweglich sind. Nach einer anderen vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann der Bor
stenträger zumindest ein starres Borstenträgersegment aufweisen, das neben der Rotati
onsachse frei von weiteren Bewegungsachsen und starr mit der Borstenträgerbasis ver
bunden ist. Dieses starre Borstenträgersegment ist also lediglich um die Rotationsachse
drehbar. Insbesondere können zwei diametral gegenüberliegende Borstenträgersegmente
starr ausgebildet sein, die zwei gegenüberliegende Schwenksegmente zwischen sich
einfassen. Auf den beweglichen Schwenksegmenten können Borstenbüschel befestigt
sein, die gegenüber den auf den starren Segmenten befestigten Borsten vorstehen.
Durch die schwenkbare Lagerung können sie zurückgedrückt werden.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Borsten, die an den beweglichen Borstenträger
segmenten befestigt sind, in der vorgespannten Grundstellung dieser Borstenträgerseg
mente aufeinander zu geneigt. Beim Zurückschwenken der Borstenträgersegmente kön
nen die Borsten vorzugsweise in eine zur Rotationsachse des Bürstenkopfes parallele
Ausrichtung gebracht werden.
Die Borsten können in Weiterbildung der Erfindung derart angeordnet sein, daß sie mit ih
ren Längsachsen zur Rotationsachse bzw. zu einer die Rotationsachse enthaltenden Mit
telebene des Bürstenkopfs einen Winkel von weniger als 30 Grad, vorzugsweise weniger
als 15 Grad einschließen. Insbesondere können die auf den beweglichen Borstenträger
segmenten angeordneten Borsten in der vorgespannten Grundstellung des jeweiligen
Borstenträgersegments zur Rotationsachse bzw. zur genannten Mittelebene in einem
spitzen Winkel von vorzugsweise weniger als 15 Grad, insbesondere etwa zwischen 4
und 8 Grad geneigt sein.
Der Schwenkbereich der Borstenträgersegmente kann begrenzt ausgebildet sein. Gemäß
einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist es ausreichend, daß die Borsten der be
weglichen Borstenträgersegmente in einem Bereich von weniger als 15 Grad schwenkbar
sind.
In Weiterbildung der Erfindung können in einem radial außenliegenden Bereich des Bür
stenkopfs angeordnete Borsten eine höhere Borstensteifigkeit aufweisen als Borsten, die
in einem radial innenliegenden Bereich des Bürstenkopfs befestigt sind. Dies kann durch
verschiedene Parameter erreicht werden. Insbesondere können die außenliegenden Bor
sten im Vergleich zu den innenliegenden Borsten einen entsprechend anderen Biegemo
dul und/oder einen anderen Durchmesser besitzen. Die unterschiedliche Borstensteifigkeit
kann auch durch eine geeignete Materialauswahl, durch eine andere Feuchteaufnahme
und/oder durch eine geeignete Auswahl der Struktur der Borsten erreicht werden. So
können zum Beispiel außenliegende Borsten gerade ausgebildet sein, während die inne
ren gekrümmt sind. Es können auch Bifilamente vorgesehen sein.
Vorzugsweise können radial außenliegende Borsten mit ihren freien Enden die radial in
neren Borsten in Richtung der Rotationsachse überragen. Dies kann durch eine entspre
chende Kontur des Borstenträgers erreicht werden. Vorzugsweise jedoch kann dies durch
eine größere Länge der außenliegenden Borsten erreicht werden. Die von den freien En
den der Borsten definierte Arbeitsfläche kann nach außen hin gestuft ausgebildet sein.
Insgesamt ist die Arbeitsfläche in der vorgespannten Grundstellung der Borstenträger
segmente konkav ausgebildet.
Um die Auswechselbarkeit des Bürstenkopfs zu vereinfachen, ist in vorteilhafter Weise an
den Borstenträger ein zentrales schaftartiges Kupplungsstück zum Ankuppeln an den An
trieb der Zahnbürste vorgesehen. Das Kupplungsstück kann insbesondere einstückig an
die Borstenträgerbasis angeformt sein. Es ist vorzugsweise als Schnappverbindung aus
gebildet.
Besonders vorteilhaft wirkt der vorgeschlagene Bürstenkopf in Verbindung mit einer rotie
rend oszillierend und zusätzlich entlang der Rotationsachse translatorisch oszillierenden
Antriebsbewegung. Die Borsten werden dabei zum einen um die Rotationsachse hin- und
hergedreht und zum anderen in einer Stocherbewegung auf die Zähne zu und von diesen
weg bewegt. Hierdurch wird eine besonders effektive und umfassende Zahnreinigung be
wirkt und auch tiefere Interdentalräume erreicht. Durch die bewegliche Anordnung der
Borstenträgersegmente werden bei nicht angepaßter Andruckkraft Verletzungen des
Zahnfleischs verhindert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und zugehöri
ger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Bürstenkopfes mit um eine gemeinsame
Schwenkachse angelenkten Borstenträgersegmenten nach einer bevor
zugten Ausführung der Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die von den freien Enden der Borsten definierten Ar
beitsfläche des Bürstenkopfs aus Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Bürstenkopf der Fig. 1 und 2 entlang der Linie
A-A in Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt durch den Bürstenkopf der vorhergehenden Figuren entlang
der Linie B-B in Fig. 2,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Bürstenkopfs mit zwei um separate
Schwenkachsen schwenkbaren Borstenträgersegmenten gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung,
Fig. 6 einen Schnitt durch den Bürstenkopf aus Fig. 5 senkrecht zu den
Schwenkachsen der Borstenträgersegmente, wobei die Borstenträgerseg
mente in ihrer vorgespannten Grundstellung mit aufeinander zu geneigten
Borsten gezeigt sind,
Fig. 7 einen Schnitt durch den Bürstenkopf aus Fig. 5 quer zu den Schwenkach
sen, wobei die Borstenträgersegmente in einer aufgeklappten Stellung mit
zueinander parallel ausgerichteten Borsten gezeigt sind, und
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Bürstenkopfs mit zwei starren Borsten
trägersegmenten und zwei schwenkbar gelagerten Borstenträgersegmen
ten gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung.
Der Bürstenkopf 1 gemäß den Fig. 1 bis 4 besitzt einen im wesentlichen scheibenför
migen Borstenträger 2, der in zwei etwa halbmondförmige Borstenträgersegmente 3 und
4 unterteilt ist. Die Borstenträgersegmente 3 und 4 sind voneinander separat ausgebildet.
Wie insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen, sind die Borstenträgersegmente 3 und 4
entlang einer gemeinsamen Schwenkachse 5 miteinander gelenkig verbunden. Die bei
den Borstenträgersegmente 3 und 4 sitzen hierzu mit entsprechend geformten und mit
einander fluchtenden Lagerabschnitten 7 und 8 auf einem gemeinsamen Achsschaft 9,
der wiederum an einer Borstenträgerbasis 10 gelagert ist (vgl. Fig. 4).
Die Borstenträgerbasis 10 ist als schaftartiges Kupplungsstück ausgebildet, das an einen
nicht näher dargestellten Rotationsantrieb einer elektrischen Zahnbürste ankuppelbar,
insbesondere auf diesen aufsteckbar ist. Die Borstenträgerbasis 10 definiert die Rotati
onsachse 11 des Bürstenkopfs, die senkrecht zur Schwenkachse 5 der Borstenträger
segmente 3 und 4 sowie im wesentlichen senkrecht zur Stirnseite des Borstenträgers 2
steht, an der die Borsten 12 in Form von Büscheln verankert sind.
Die unter dem Borstenträger 2 liegende Schwenkachse 5 erlaubt nur eine begrenzte
Schwenkbewegung der Borstenträgersegmente 3 und 4. Wie Fig. 3 zeigt, ist die
Schwenkbewegung der Borstenträgersegmente 3 und 4 in beide Richtungen durch An
schläge 13 und 14 begrenzt. Der Anschlag 13 wird von den einander gegenüberliegenden
Stirnflächen der Borstenträgersegmente 3 und 4 selbst gebildet. Der Anschlag 14, der das
Auseinanderschwenken der beiden Borstenträgersegmente 3 und 4 begrenzt, wird von
der den Borstenträgersegmenten 3 und 4 gegenüberliegenden Stirnseite der Borstenträ
gerbasis 10 gebildet, an der die Borstenträgersegmente 3 und 4 mit ihrer Unterseite an
stehen, wenn sie ihre aufgeklappte Endstellung erreicht haben, in der die beiden Borsten
trägersegmente 3 und 4 eine ebene, flache Borstenscheibe bilden. Der Schwenkwinkel
16, um den die beiden Borstenträgersegmente 3 und 4 maximal zueinander verschwenkt
werden können, liegt zwischen 5 und 25, vorzugsweise zwischen 10 und 15 Grad. Gemäß
einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann jedes der Borstenträgersegmente 3
und 4 um etwa 4 bis 8 Grad relativ zu der Borstenträgerbasis 10 geschwenkt werden.
Den beiden Borstenträgersegmenten 3 und 4 ist eine Federeinrichtung 15 zugeordnet, die
als Vorspanneinrichtung wirkt und die beiden Borstenträgersegmente 3 und 4 in eine auf
einander zu geneigte Ausgangsstellung drückt. Die vorgespannte Ausgangsstellung ist in
Fig. 3 dargestellt. In der gezeigten Ausgangsstellung sind die Oberflächen der Borsten
trägersegmente 3 und 4, an denen die Borsten 12 verankert sind, in einem Winkel 16 von
12 Grad zueinander geneigt, das heißt die Oberflächen schließen einen Winkel von
168 Grad ein und die Borsten 12 sind in einem Winkel von 12 Grad zueinander geneigt.
Die Federeinrichtung 15 kann verschiedenartig ausgebildet sein und sich zum Beispiel
zwischen der Unterseite der Borstenträgersegmente 3 und 4 und der dieser zugewandten
Stirnseite der Borstenträgerbasis 10 abstützen. In der gezeigten Ausführung ist als Fe
dereinrichtung 15 eine um die Schwenkachse 5 bzw. den Achsschaft 9 gewickelte Schen
kelfeder vorgesehen (vgl. Fig. 4).
Vorzugsweise ist die Federeinrichtung 15 in ihrer Federcharakteristik so eingestellt, daß
die Borstenträgersegmente 3 und 4 durch den rotatorischen Bürstenantrieb um die Rota
tionsachse 11 in Eigenresonanz übergehen bzw. zumindest zu einer halbwegs resonanten
Schwenkbewegung angeregt werden.
Die Borsten 12 können an dem Borstenträger 2 in verschiedener Konfiguration und Aus
richtung angeordnet sein. Eine vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß die Borsten 12
im wesentlichen senkrecht aus der flachen Oberfläche der Borstenträgersegmente 3 und
4 heraustreten, so daß sie in der vorgespannten Ausgangsstellung der Borstenträger
segmente gemäß Fig. 3 aufeinander zu geneigt sind und bei aufgeklappter Stellung der
Borstenträgersegmente 3 und 4, in der diese eine flache Scheibe bilden, parallel zur Ro
tationsachse 11 angeordnet sind. Wie Fig. 2 zeigt, können innenliegende Borstenbü
schel zusätzlich nach innen aufeinander zu geneigt sein.
Vorzugsweise besitzen die radial weiter außen liegenden Borsten 15a eine höhere Bor
stensteifigkeit als radial weiter innen liegende Borsten 15i (vgl. Fig. 3). Dies kann zum
Beispiel durch Auswahl der Parameter Biegemodul, Durchmesser, Material und/oder Bor
stenstruktur gesteuert werden.
In vorteilhafter Weise sind darüber hinaus die außenliegenden Borsten 15a länger als die
innenliegenden Borsten 15i, das heißt die im Außenbereich befestigten Borsten 15a über
ragen mit ihren freien Enden in Richtung der Rotationsachse 11 die Borsten 15i im In
nenfeld der Bürste. Hierdurch erhält die von den freien Enden definierte Arbeitsfläche eine
abgestufte, konkave Ausbildung, durch die sich die freien Enden der Borsten an die ge
wölbten Zahnoberflächen anschmiegen und die außenliegenden härteren Borsten in
Zahnzwischenräume zur Interdentalreinigung eindringen können.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 5 bis 7 darge
stellt. Soweit die Bauteile des Bürstenkopfs denen der vorgehenden Ausführungsform
entsprechen, sind diese mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.
Der Bürstenkopf 10 besitzt wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung einen Borsten
träger 2, der in zwei Borstenträgersegmente 3 und 4 unterteilt ist, die zueinander
schwenkbar angeordnet sind. Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausführung je
doch sind die beiden Borstenträgersegmente 3 und 4 nicht um eine gemeinsame
Schwenkachse, sondern um zwei separate Schwenkachsen 17 und 18 schwenkbar, die
voneinander beabstandet und parallel angeordnet sind. Wie Fig. 6 zeigt, liegen die
Schwenkachsen 17 und 18 in einer zur Rotationsachse 11 des Bürstenkopfs 1 senkrech
ten Ebene. Der Abstand der Schwenkachsen 17 und 18 jeweils von der Rotationsachse
11 beträgt etwa drei Viertel des Radius r des am Borstenträger 2 befestigten Borstenfel
des (vgl. Fig. 7).
Der Borstenträger 2 besitzt wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung eine unter den
Borstenträgersegmenten 3 und 4 liegende Borstenträgerbasis 10, die zur Ausbildung der
separaten Schwenkachsen 17 und 18 sich stirnseitig zu den Borstenträgersegmenten 3
und 4 hin zu einer Trägerscheibe 19 erweitert. Die Borstenträgersegmente 3 und 4 sitzen
mit Lagerabschnitten 7 und 8 auf einem Achsschaft 9, der die Schwenkachse 5 definiert
und in einer entsprechenden Aussparung in der Trägerscheibe 19 der Borstenträgerbasis
10 angeordnet ist.
Die beiden Borstenträgersegmente 3 und 4 sind mittels zwei Federeinrichtungen 15, die
als Vorspannmittel wirken, in eine aufeinander zu geneigte Ausgangsstellung vorge
spannt, in der die Borsten 12 zu einer die Rotationsachse 11 enthaltenden Mittelebene hin
geneigt sind (vgl. Fig. 6).
Die Schwenkbarkeit der Borstenträgersegmente 3 und 4 ist begrenzt. In der gezeigten
Ausführungsform bildet die den Borstenträgersegmenten 3 und 4 zugewandte Stirnseite
der Trägerscheibe 19 Anschläge, an denen die Borstenträgersegmente 3 und 4 mit ihrer
Unterseite in den jeweils extremen Schwenkstellungen anstehen.
Durch die gezeigte Anordnung zweier separater Schwenkachsen läßt sich eine andere
Kinematik erreichen. Die beiden Schwenkachsen 17 und 18 sind derart zueinander posi
tioniert, daß durch Krafteinleitung auf die in der Mitte liegenden Borsten 12i bei leichtem
Andruck gegen einen Molaren das Borstenfeld zusammenklappt, das heißt die Borsten
trägersegmente 3 und 4 die in Fig. 6 gezeigte Stellung einnehmen und die Borsten 12
den Zahn v-förmig umschließen. Hierdurch können die äußeren Borsten 12a in die Inter
dentalräume eindringen. Wird der Andruck weiter erhöht, weichen die Borsten 12 nach
außen aus und das Borstenfeld klappt auf, wodurch der Widerstand der Borsten gegen
den Zahn sinkt und die äußeren Borsten 12a noch tiefer in die Interdentalräume eindrin
gen können. Bei Andruck auf einen Schneidezahn erfolgt die Krafteinleitung hauptsächlich
über die äußeren Borsten 12a, und das Borstenfeld wird gegen die Federvorspannung
plangedrückt. Die Borsten nehmen dann die in Fig. 7 gezeigte Konfiguration ein.
Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung bilden die freien Enden der Borsten 12 eine
stufenförmige, insgesamt konkave Arbeitsfläche 20. Die äußeren Borsten 12a überragen
mit ihren freien Enden in Richtung der Rotationsachse 11 die weiter innen angeordneten
Borsten 12i.
In der bereits beschriebenen Art und Weise besitzen die äußeren Borsten 12a vorzugs
weise eine höhere Borstensteifigkeit als die Borsten 12i im Innenfeld der Bürste.
Der maximale Schwenkwinkel bei der Ausführung gemäß den Fig. 5 bis 7 ist etwas
größer als bei der zuvor beschriebenen Ausführung. In der maximal zusammenge
schwenkten Stellung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, schließen die Borsten 12 zur die Rota
tionsachse 11 enthaltenden Mittelebene einen Winkel zwischen 10 und 25 Grad ein, vor
zugsweise beträgt der Winkel etwa 16 Grad. Wie Fig. 7 zeigt, können die Borstenträger
segmente 3 und 4 so weit voneinander weg geschwenkt werden, daß die Borsten 12 par
allel zur Rotationsachse 11 verlaufen. Gegebenenfalls können die Borstenträgersegmente
noch weiter auseinandergeschwenkt werden, so daß die Borsten 12 v-förmig auseinan
derlaufen.
In vorteilhafter Weise sind auch bei der Ausführung gemäß den Fig. 5 bis 7 die Fe
dereinrichtungen 15 in ihrer Federcharakteristik so eingestellt, daß die jeweiligen Bor
stenträgersegmente 3 und 4 durch den rotatorisch oszillierenden Bürstenantrieb in Eigen
resonanz übergehen bzw. zu einer zumindest halbwegs resonanten Schwenkbewegung
angeregt werden.
Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in der Fig. 8 dargestellt. Soweit die Kompo
nenten des darin gezeigten Bürstenkopfes mit denen der zuvor beschriebenen Ausfüh
rungen übereinstimmen, sind sie mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.
Wie bei der Ausführung gemäß den Fig. 1 bis 4 sind zwei diametral gegenüberliegen
de Borstenträgersegmente 3 und 4 um eine gemeinsame Schwenkachse schwenkbar
gelagert, die senkrecht zur Rotationsachse des Bürstenkopfs steht. Die beiden Borsten
trägersegmente 3 und 4 können jedoch auch wie bei der Ausführung gemäß den Fig.
5 bis 7 um zwei separate Schwenkachsen schwenkbar an der Borstenträgerbasis 10 an
gelenkt sein.
Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungen besteht der Borstenträger 2
nicht ausschließlich aus den beweglichen Borstenträgersegmenten 3 und 4. Zusätzlich zu
letzteren besitzt der Bürstenkopf 1 zwei starre Borstenträgersegmente 21 und 22, zwi
schen denen die beweglichen Borstenträgersegmente 3 und 4 angeordnet sind. Die star
ren Borstenträgersegmente 21 und 22 bilden zusammen mit den beweglichen Borstenträ
gersegmenten 3 und 4 den im wesentlichen scheibenförmigen Borstenträger 2.
Claims (18)
1. Bürstenkopf für eine Zahnbürste, die einen Antrieb zur insbesondere rotatorischen
Bewegung des Bürstenkopfs besitzt, mit einer Mehrzahl von Borsten (12) und einem
Borstenträger (2), an dem die Borsten (12) befestigt sind, wobei der Borstenträger (2)
im wesentlichen teller- oder scheibenförmig ausgebildet ist, eine Rotations- oder Be
wegungsachse (11), um die er antreibbar ist, aufweist und Verbindungsmittel (10) zur
Ankopplung an den Antrieb der Zahnbürste besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Borstenträger (2) in mehrere Borstenträgersegmente (3, 4, 21, 22) unterteilt ist, die
relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
2. Bürstenkopf nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Borstenträgersegmente
(3, 4) relativ zueinander um zumindest eine insbesondere quer zur Bewegungs- oder
Rotationsachse (11) verlaufende Schwenkachse (5, 17, 18) schwenkbar sind.
3. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Vorspannmittel (15),
insbesondere eine Federeinrichtung, zur Vorspannung der Borstenträgersegmente
(3, 4) relativ zueinander in eine Grundstellung vorgesehen sind.
4. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beweglichen Bor
stenträgersegmente (3, 4) frei von Antriebsmitteln relativ zueinander bewegbar oder
schwenkbar ausgebildet sind.
5. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorspannmittel
und/oder die beweglichen Borstenträgersegmente (3, 4) derart ausgebildet sind, daß
die beweglichen Borstenträgersegmente vom Antrieb der Zahnbürste zu einer reso
nanten Schwenkbewegung anregbar sind.
6. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Borstenträger (2)
zwei diametral gegenüberliegende Schwenksegmente (3, 4) aufweist, die relativ zu
einander um eine gemeinsame Schwenkachse (5) schwenkbar gelagert sind.
7. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Borstenträger (2)
zwei diametral gegenüberliegende Schwenksegmente (3, 4) aufweist, die um zwei
voneinander beabstandete vorzugsweise parallele Schwenkachsen (17, 18) relativ zu
einander schwenkbar gelagert sind.
8. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Borstenträger (2)
zumindest ein starr gelagertes Borstenträgersegment (21, 22) aufweist.
9. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beweglichen Bor
stenträgersegmente (3, 4) in eine aufeinander zu geneigte Stellung vorgespannt sind.
10. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Borsten (12) mit
ihren Längsachsen zur Rotationsachse (11) bzw. zu einer die Rotationsachse enthal
tenden Mittelebene einen Winkel von weniger als 30 Grad, vorzugsweise weniger als
15 Grad einschließen.
11. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die auf den bewegli
chen Borstenträgersegmenten (3, 4) angeordneten Borsten (12) in einer vorgespann
ten Grundstellung des jeweiligen Borstenträgersegments zur Rotationsachse (11)
bzw. zu einer die Rotationsachse enthaltenden Mittelebene in einem spitzen Winkel,
vorzugsweise von weniger als 15 Grad, insbesondere etwa zwischen 4 Grad und 8
Grad geneigt sind.
12. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Borsten (12) der
beweglichen Borstenträgersegmente (3, 4) in einem Bereich von weniger als 15 Grad
schwenkbar sind.
13. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Borsten (12a) in ei
nem radial außenliegenden Bereich eine höhere Borstensteifigkeit als Borsten (12i) in
einem radial innenliegenden Bereich aufweisen.
14. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Borsten (12a) in ei
nem radial außenliegenden Bereich mit ihren freien Enden in Richtung der Rotati
onsachse (11) Borsten (12i) in einem radial inneren Bereich überragen.
15. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Borsten (12) eine
im wesentlichen flache und/oder konkave Arbeitsfläche (20) bilden.
16. Bürstenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zentrales,
schaftartiges Kupplungsstück (10) zum Ankuppeln des Borstenträgers (2) an den An
trieb vorgesehen, insbesondere einstückig an eine Borstenträgerbasis (10) angeformt,
vorzugsweise als Schnappverbindung ausgebildet ist.
17. Zahnbürste mit einem motorischen Antrieb und einem Bürstenkopf (1) nach einem
der vorhergehenden Ansprüche.
18. Zahnbürste nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Antrieb rotatorisch
und/oder translatorisch oszillierend ausgebildet ist.
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