DE102004060781B4

DE102004060781B4 - Elektrische Zahnbürste

Info

Publication number: DE102004060781B4
Application number: DE200410060781
Authority: DE
Inventors: Herbert Valentin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2024-12-18
Also published as: DE102004060781A1

Abstract

Bei einer elektrischen Zahnbürste mit einem Handapparat mit einem eine zentrale Motorwelle enthaltenden Antriebsmotor, mit zwei jeweils mit dem Handapparat verbindbaren elastischen Halsteilen, deren dem Handapparat abgekehrte Endbereiche jeweils als borstentragende Kopfteile ausgebildet sind, und mit einer Antriebseinheit, durch die die beiden Kopfteile über eine sich drehende Motorwelle in einen zueinander phasenverschobenen Schwingungszustand senkrecht zur Kopfteillängsachse versetzbar sind, wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit eine im Wesentlichen gerade Antriebsstange aufweist, die im kopfteilseitigen Endbereich über zwei in axialer Richtung der Antriebsstange zueinander versetzt angeordneten Lagerverbindungen geführt ist, wobei jeweils eine Lagerverbindung mit jeweils einem elastischen Halsteil verbunden ist, und dass die Antriebsstange im handapparatseitigen Endbereich außeraxial mit der zentralen Motorwelle verbunden ist. DOLLAR A Aufgrund der Exzenterverbindung mit der Motorwelle sowie den Lagerverbindungen mit den elastischen Halsteilen führt die Antriebsstange im Betrieb eine Art Taumelbewegung aus, und zwar nicht um einen vorgegebenen feststehenden Lagerpunkt, sondern um einen virtuellen, sich dynamisch verschiebenden Punkt, der sich abhängig von der mechanischen Belastung der beiden Kopfteile und der Elastizität sowie der Federkraft der beiden elastischen Halsteile ergibt. Die beiden borstentragenden Kopfteile bewegen sich dabei im Gegentakt bzw. zueinander ...

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Zahnbürste, mit einem Handapparat mit einem eine zentrale Motorwelle enthaltenden Antriebsmotor, mit zwei jeweils mit dem Handapparat verbindbaren elastischen Halsteilen, deren dem Handapparat abgekehrte Endbereiche jeweils als borstentragende Kopfteile ausgebildet sind, und mit einer Antriebseinheit, durch die die beiden Kopfteile über die sich drehende Motorwelle in einen zueinander phasenverschobenen Schwingungszustand senkrecht zur Kopfteillängsachse versetzbar sind.

Eine elektrische Zahnbürste der eingangs genannten Art ist aus der auf den Anmelder zurückgehenden DE 103 07 952 B3 bekannt geworden. Durch die in dieser Druckschrift vorgeschlagene Aufteilung des borstentragenden Kopfes in zwei Kopfteile, die Verbindung dieser Kopfteile mit jeweils einem zugeordneten elastischen Halsteil und des im Betrieb erzeugten phasenverschobenen Schwingungszustandes der beiden Kopfteile lässt sich eine sehr gründliche Reinigung der Zähne erzielen. Durch die vorgeschlagene Ausbildung des Bürstenkopfes mit den phasenverschobenen und sich um die Mittelachse drehenden Borstenbasen ergeben sich beim Zähneputzen Stocherbewegungen, die die Borsten tief in Interdentalräume und Taschen führen. Dies führt zu einer gezielten gründlichen Reinigung gerade auch dieser kritischen Bereiche und damit auch zu einer entsprechenden Minderung der Gefahr von Zahnschäden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt bei der bekannt gewordenen Zahnbürste der Antrieb der beiden Kopfteile mittels einer zentralen Antriebswelle, die an dem dem Handapparat zugewandten Ende achsgerade mit einer zentralen Motorwelle verbunden ist. Kopfteilseitig ist die Antriebswelle dagegen im Endbereich doppelt gekröpft ausgebildet, wobei jeweils ein elastisches Halsteil im Bereich der Kröpfung und das andere außerhalb der Kröpfung über geeignete Lager mit der Antriebswelle verbunden ist.

Durch eine derartige Antriebseinheit lässt sich der angestrebte phasenverschobene Schwingungszustand der beiden Kopfteile der Zahnbürste auf einfache Weise äußerst wirkungsvoll realisieren. Als gewisser Nachteil hat es sich bisher jedoch auch erwiesen, dass nach längerer Benutzung der Zahnbürste es je nach Art des Lagermaterials in den Lagern zu einer Materialabnutzung kommen kann, insbesondere durch den Schmirgeleffekt von in die Lager eindringender Zahnpasta. Hierdurch kann sich ein gewisses Lagerspiel einstellen, wodurch unter anderem die Amplitude der erzeugten Borstenschwingungen und damit auch die Reinigungswirkung der Zahnbürste insgesamt beeinträchtigt werden kann.

Aus der AT 351 149 ist eine elektrische Zahnbürste bekannt geworden, bei der der borstentragende Bürstenansatz von außen steckbar mit einer Übertragungsstange verbunden ist. Diese reicht durch eine am Gehäusekopf kugelgelenkartig bewegbare Führung bis zu einem im Gehäuseinneren motorisch angetriebenen Exzenterlager. Im Betrieb beschreiben sowohl die gehäuseseitige Stange als auch der Bürstenansatz eine gemeinsame Taumelbewegung, wobei der Bürstenkopf eine relativ große Kreisbahn senkrecht zur Längsachse des Handteils ausführt. Da die Bursten auf die zu reinigenden Zähne ausgerichtet bleiben, ergibt sich eine kombinierte Wisch- und Stocherbewegung.

In nachteiliger Weise ist die bekannte Zahnbürste, die für einphasige Borstenbewegungen mit stochernden Bewegungskomponenten konstruiert wurde, mit Impedanzproblemen behaftet. Es fehlt eine ausreichende Masseträgheit als Bezug, gegen die die einphasige Schwingungskraft aufgebaut werden könnte. Das heißt, beim Andrücken der Bürste an die Zähne geht trotz laufenden Motors die Amplitude der Bürstenschwingung stark zurück und stattdessen vibriert der Handapparat in der Hand des Anwenders. Um trotzdem eine ausreichende Reinigungsbewegung zu erreichen müssen solche Bürsten schon konstruktiv eine recht hohe Amplitude vorgeben. Damit ergibt sich bei der Anwendung der Nachteil einer nicht kontrollierbaren Amplitude der Reinigungsschwingung und damit der Verletzungsgefahr für das Zahnfleisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer elektrischen Zahnbürste der eingangs genannten Art eine mechanische Antriebseinheit derart weiterzuentwickeln, dass sich auch nach längeren Anwendungszeiten eine Beeinträchtigung der Reinigungsleistung nicht einstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antriebseinheit eine im wesentlichen gerade Antriebsstange aufweist, die im kopfteilseitigen Endbereich über zwei in axialer Richtung der Antriebsstange zu einander versetzt angeordneten Lagerverbindungen geführt ist, wobei jeweils eine Lagerverbindung mit jeweils einem elastischen Halsteil verbunden ist, und dass die Antriebsstange im handapparatseitigen Endbereich außeraxial mit der zentralen Motorwelle verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Zahnbürste zeichnet sich, wie Versuche mit einem Prototypen gezeigt haben, durch eine sehr gute Reinigungswirkung aus, wobei beim Reinigen insbesondere auch die üblicherweise schwer zugänglichen Interdentalräume und Taschen bevorzugt erfasst werden.

Durch die Aufteilung des Bürstenkopfes in die beiden Kopfteile sowie die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebseinheit für die Kopfteile bewegen sich diese jeweils im Gegentakt bzw. zueinander phasenverschoben auf Kreisbahnen senkrecht zur Kopfteillängsachse. Aufgrund der sich dadurch beim Zähneputzen ergebenen Stocherbewegungen dringen die Borsten tief in die erwähnten Interdentalräume und Taschen ein und führen hier verweilend schnelle Reinigungsbewegungen aus.

Gemäß der Erfindung dreht sich die Antriebsstange in der Regel nicht um ihre eigene Längsachse. Sie führt eine Art Taumelbewegung aus, und zwar nicht um einen vorgegebenen feststehenden Lagerpunkt, sondern um einen virtuellen, sich dynamisch verschiebenden Punkt, der sich abhängig von der mechanischen Belastung der beiden Kopfteile und der Elastizität der Borstenbüschel zusammen mit der Federkraft der beiden Halsteile ergibt. Das bedeutet, dass bei zunehmender Belastung eines Kopfteiles sich dessen Schwingungsamplitude verringert. Gleichzeitig vergrößert sich die Schwingungsamplitude des weniger belasteten zweiten Kopfteiles. Es ergibt sich demnach der weitere Vorteil, dass bei der vorgeschlagenen Zahnbürste die Andruckkraft des Anwenders ohne einseitige Überlastung schonend auf den Zahnbereich verteilt werden kann.

Die erfindungsgemäße Zahnbürste zeichnet sich aufgrund der vorgeschlagenen Antriebseinheit durch eine geringe Verschleißanfalligkeit an den beiden Verbindungslagern zwischen Antriebsstange und den elastischen Halsteilen und auch durch eine niedrige Geräuschentwicklung aus, wobei sich diese Vorteile noch weiter verbessern lassen, wenn die Lager in Weiterbildung der Erfindung kugelgelenkartig ausgebildet werden und/oder zusätzlich ein dünnes elastisches Material spielfrei zur Antriebsstange in die jeweilige Lagerbuchse eingebracht wird.

Die vorgesehene außeraxiale Verbindung zwischen Motorwelle und Antriebsstange kann einfach und doch zweckmäßig durch ein Exzenterelement hergestellt werden, welches mittig auf das Motorwellenende aufgeflanscht und außeraxial mit dem Ende der Antriebsstange kraftschlüssig verbunden ist.

Dabei weist nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung das Exzenterelement zur Verbindung mit der Antriebsstange eine vorzugsweise in etwa trichterförmige Öffnung zum zielgerichteten Einstecken des Stangenendes auf. In dem exzentrischen Lager selbst ist dabei ein Federteil zum spielfreien Antrieb des Stangenendes vorgesehen. Zur Erleichterung des Einsteckens kann das Stangenende noch abgeschrägt oder gerundet sein.

Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung können die beiden elastischen Halsteile, z.B. über eine gemeinsame Steckverbindung, direkt mit dem Handapparat verbunden werden.

Die Bedienung bzw. Austauschbarkeit von Reinigungsteilen lässt sich zusätzlich verbessern, wenn die Enden der elastischen Halsteile zunächst in einen gemeinsamen starren Hals münden und dieser dann mit dem Handapparat abnehmbar verbunden wird. Der Hals selbst weist dabei eine durchgehende Aussparung für das mit der Motorwelle verbundene Exzenterelement auf.

Zweckmäßigerweise ist das Exzenterelement leicht lösbar auf das Motorwellenende aufgeflanscht. Dadurch kann bei Abnahme der aus elastischen Halsteilen, Hals und Antriebsstange bestehenden Reinigungseinheit das jeweilige Exzenterelement unabhängig von anderen Teilen gereinigt oder auch ausgetauscht werden. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, dass Exzenterelemente mit unterschiedlichen Abständen zwischen Mittelachse und den Anschlägen für das Antriebsstangenende eingesetzt werden können. Auf diese Weise kann vom Anwender gezielt Einfluss auf die Schwingungsintensität der beiden borstentragenden Kopfteile genommen werden.

Der gleiche Effekt lässt sich auch dann erreichen, wenn Exzenterelemente eingesetzt werden, welche nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mehrere d.h. in der Regel zwei Lagerstellen für die Antriebsstange mit jeweils unterschiedlichen Achsabständen aufweisen.

In einer modifizierten Form kann das Exzenterelement in dem Bürstenansatz drehbar gehalten und über eine Steckverbindung mit der Motorachse verbunden sein, so dass das Exzenterelement beim Wechseln des Bürstenansatzes nicht auf der Motorachse, sondern im Bürstenansatz verbleibt.

Weitere Erläuterungen der Erfindung sind den in den 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnbürste im Querschnitt. Im Einzelnen besteht die Zahnbürste aus einer Reinigungseinheit 1, die mit einem Handapparat 2 verbindbar ist. Innerhalb des Handapparates 2 ist der Antriebsmotor mit einer axialen Motorwelle 3 angeordnet. Die Reinigungseinheit 1 setzt sich aus zwei elastischen Halsteilen 4 und 5, welche in einen starr ausgebildeten Hals 6 münden, zusammen. Die vom Hals 6 abgewandten Endbereiche der elastischen Halsteile 4 und 5 sind als Kopfteile 7 und 8 ausgebildet und mit Borsten 9 bestückt. Zum Antrieb der Kopfteile 7 und 8 ist eine gerade Antriebsstange 10 vorgesehen, die in ihrem vom Hals 6 abgewandten Endbereich über axial versetzt angeordnete Lagerverbindungen 11 bzw. 12 kraftschlüssig mit den elastischen Halsteilen 5 bzw. 4 verbunden ist. Der Hals 6 der Reinigungseinheit 1 weist eine Aussparung 13 auf, welche zur Verbindung mit dem Handapparat 2 einen am Handapparat vorgesehenen Vorsprung 14 aufnehmen kann. Innerhalb des Vorsprunges 14 ist ein auf das Ende der Motorwelle 3 aufgeflanschtes Exzenterelement 15 vorgesehen. Für die Verbindung mit der Antriebsstange 10 weist das Exzenterelement 15 eine außeraxiale Öffnung 16 auf, in die das Ende der Antriebsstange 10 einsteckbar ist. Wie deutlicher aus der Detaildarstellung gemäß 2 hervorgeht, ist die Antriebsstange 10 zur Erleichterung der Führung an ihrem Ende abgerundet bzw. abgeschrägt ausgebildet. Zudem läuft die Öffnung 16 innerhalb des Exzenterelementes 15 in etwa trichterförmig 17 aus. Innerhalb der Öffnung 16 ist zweckmäßiger Weise ein hier nicht dargestelltes Federelement zum spielfreien Sitz der Antriebsstange vorgesehen. Dieses Detail sorgt für geringes Betriebsgeräusch. Statt eines Federelements kann auch der Querschnitt innerhalb der Öffnung 16 dreieckförmig gestaltet sein, so dass die Antriebsstange unter Berücksichtigung der Drehrichtung des Exzenterelementes durch die Motorkraft an zwei Flanken anliegend spielfrei betrieben wird. Aufgrund der Exzenterverbindung mit der Motorwelle 3 sowie den Lagerverbindungen mit den elastischen Halsteilen 4 und 5 fuhrt die Antriebsstange 10 im Betrieb eine Art Taumelbewegung aus, und zwar nicht um einen vorgegebenen feststehenden Lagerpunkt sondern um einen virtuellen sich dynamisch verschiebenden Punkt, der sich abhängig von der mechanischen Belastung der beiden Kopfeile und der Elastizität bzw. Federkraft der beiden elastischen Halsteile ergibt. Die beiden borstentragenden Kopfteile 7 und 8 bewegen sich dabei im Gegentakt bzw. zueinander phasenverschoben auf Kreisbahnen senkrecht zur Längsachse. Da sich die erzeugten Teilschwingungen gegenseitig kompensieren, bleibt der Handapparat im Betrieb nahezu schwingungsfrei.
Aufgrund der auf diese Weise erzeugten Stocherbewegung der Kopfteile können die Borsten tief in schwer zugängliche Interdentalräume und Taschen eindringen und dort schnelle Reinigungsbewegungen ausführen. Zudem erfolgt die Reinigung der Zähne relativ schonend, da bei zunehmender Belastung eines Kopfteiles sich dessen Schwingungsamplitude verringert. Gleichzeitig vergrößert sich die Schwingungsamplitude des weniger belasteten zweiten Kopfteiles. Die Andruckkraft des Anwenders kann auf dies Weise ohne einseitige Belastung schonend auf den Zahnbereich verteilt werden.
Da es während der Anwendung zum Kontakt der Kopfteile mit den Zähnen des Gegenkiefers kommen kann, sollten diese an den Kanten und auf den borstenabgewandten Seiten mit einem Elastomer beschichtet sein.
Bei entsprechend breiter Auslegung der Kopfteile können bei Kieferschluss die außen liegenden Zahnflächen von Ober- und Unterkiefer auch gleichzeitig geputzt werden.
Auch sollten die Borstenbüschel nicht zu dicht auf den Kopfteilen angeordnet sein, damit sie sich nicht gegenseitig den Zugang in Zahnzwischenräume blockieren. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung einer Reihe verlängerter Borsten am äußersten Ende der Kopfteile.
Die erfindungsgemäße elektrische Zahnbürste kann auch so gestaltet sein, dass die borstentragenden Kopfteile nicht in etwa in einer Ebene liegen, sondern entlang der Längsachse einen Winkel zueinander bilden.
Die Ausführungsform einer elektrischen Zahnbürste nach 3 unterscheidet sich von der nach 1 dadurch, dass zur Verbesserung der Elastizität die beiden elastischen Halsteile 4 und 5 im Einmündungsbereich 18 in den Hals 6 verjüngt ausgebildet sind. Der entstandene Zwischenraum 19 kann durch ein Elastomer als 2-Komponenten-Spritzguss geschlossen werden.

Claims

Elektrische Zahnbürste, mit einem Handapparat mit einem eine zentrale Motorwelle enthaltenden Antriebsmotor, mit zwei jeweils mit dem Handapparat verbindbaren elastischen Halsteilen, deren dem Handapparat abgekehrte Endbereiche jeweils als borstentragende Kopfteile ausgebildet sind, und mit einer Antriebseinheit, durch die die beiden Kopfteile über die sich drehende Motorwelle in einen zueinander phasenverschobenen Schwingungszustand senkrecht zur Kopfteillängsachse versetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1) eine im wesentlichen gerade Antriebsstange (10) aufweist, die im kopfteilseitigen Endbereich über zwei in axialer Richtung der Antriebsstange (10) zu einander versetzt angeordneten Lagerverbindungen (11, 12) geführt ist, wobei jeweils eine Lagerverbindung (11, 12) mit jeweils einem elastischen Halsteil (5 bzw. 4) verbunden ist, und dass die Antriebsstange (10) im handapparatseitigen Endbereich außeraxial mit der zentralen Motorwelle (3) verbunden ist.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerverbindungen (11, 12) zwischen der Antriebsstange (10) und den beiden elastischen Halsteilen (4, 5) kugelgelenkartig ausgebildet sind.
Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lagerverbindungen (11, 12) zwischen der Antriebsstange(10) und den jeweiligen Lagerbuchsen eine dünne Zwischenschicht aus einem elastischen Material spielfrei eingesetzt ist.
Elektrische Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die außeraxiale Verbindung zwischen Motorwelle (3) und Antriebsstange(10) mittels eines auf die Motorwelle (3) aufgeflanschten Exzenterelementes (15) hergestellt ist.
Elektrische Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Halsteile (4, 5) kraftschlüssig in einen gemeinsamen starr ausgebildeten Hals (6) münden, wobei der Hals (6) mit dem Handapparat (2) verbindbar ist und mittig eine Aussparung (13) für das mit der Motorwelle (3) verbundene Exzenterelement (15) aufweist.
Elektrische Zahnbürste nach einem der Ansprüche 4 oder bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterelement (15) außeraxial zur Motorwelle (3) versetzt eine Öffnung (16) zum geführten Einstecken der Antriebsstange (10) enthält.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (16) ein Federteil zum spielfreien Sitz des Antriebsstangenendes vorgesehen ist.
Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das exzenterseitige Ende der Antriebsstange (10) konisch abgeschrägt oder gerundet ist.
Elektrische Zahnbürste nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterelement (15) lösbar auf der Motorwelle (3) aufgesetzt ist.
Elektrische Zahnbürste nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Exzenterelement (15) mehrere per Wendeeinsatz wählbare Öffnungen (16) für die Antriebsstange (10) mit unterschiedlichen Abständen zur Mittelachse aufweist.
Elektrische Zahnbürste nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elastischen Halsteile (4, 5) oberhalb des Einmündungsbereichs in den Hals (6) verjüngt ausgebildet sind und der entstandene Zwischenraum durch ein Elastomer (19) geschlossen ist.
Elektrische Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die borstentragenden Kopfteile (7, 8) an den Kanten und auf der borstenabgewandten Seite mit einem Elastomer beschichtet sind.
Elektrische Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kopfteil (7, 8) am äußersten Ende mindestens eine Reihe verlängerter Borsten aufweist.