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Die
Erfindung betrifft eine Zahnbürste
mit einem Griffteil und einem Kopfteil, das einen Borstenbesatz
trägt,
wobei das Griffteil mit dem Kopfteil über ein Gelenk verbunden ist,
dem eine Federvorrichtung aus einem elastischen Kunststoff-Material
zugeordnet ist. Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer
entsprechenden Zahnbürste.
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Es
ist seit langem bekannt, dass es sinnvoll ist, den Stiel einer Zahnbürste so
elastisch auszubilden, dass der Borstenbesatz bei Verwendung der Zahnbürste eine
Relativbewegung zu dem vom Benutzer mit der Hand ergriffenen Griffabschnitt
ausführen
kann. Auf diese Weise kann der Borstenbesatz bei Aufbringung übermäßiger Putzkräfte unter
elastischer Verformung der Zahnbürste
ausweichen, so dass die Gefahr der Verletzung der Mundschleimhaut und
des Zahnfleisches verringert ist. Es ist bekannt, die elastische
Verformbarkeit der Zahnbürste
auf zwei unterschiedliche konstruktive Arten zu erreichen. Einerseits
wird der Stiel der Zahnbürste
als einstückiges
Bauteil aus Kunststoff ausgebildet, das in einem Übergangsbereich
zwischen dem hinteren Griffabschnitt und dem vorderen Kopfabschnitt
durch spezielle Querschnittsgestaltungen und/oder Materialkombinationen
ein geringeres Wiederstandsmoment und somit eine höhere Verformbarkeit
besitzt. Andererseits ist es bekannt, ein hinteres Griffteil und ein
vorderes Kopfteil der Zahnbürste
als eigenständige
Bauteile auszubilden und über
ein Gelenk miteinander zu verbinden. Die Erfindung bezieht sich
auf eine Zahnbürste
des letztgenannten Aufbaus.
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Eine
entsprechende Zahnbürste
ist beispielsweise aus der WO99/39610 A1 bekannt. Die dort beschriebenen
Zahnbürste
besitzt ein Griffteil, das an seinem vorderen, dem Borstenbesatz
zugewandten Ende einen J-förmigen
Hakenabschnitt aufweist. Ein Kopfteil weist an seinem hinteren,
dem Griffteil zugewandten Ende ebenfalls einen J-förmigen Hakenabschnitt
auf. Die beiden Hakenabschnitte greifen unter Bildung eines Spaltes
ineinander und der Spalt ist mit einem elastischem Kunststoff-Material
ausgefüllt.
Auf diese Weise ist es möglich,
dass das Kopfteil bei Gebrauch der Zahnbürste eine Schwenkung relativ
zu dem Griffteil ausführt,
wobei das elastische Kunststoff-Material verformt wird und die für die Rückstellung
des Kopfteils erforderlichen Reaktionskräfte erzeugt.
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Bei
der bekannten Zahnbürste
sind die Verformungseigenschaften des Kopfteils relativ zum Griffteil
wesentlich von der Dicke des Kunststoff-Materials und somit von
der Größe des Spaltes
zuwischen dem Kopfteil und dem Griffteil abhängig. Da die Größe des Spaltes
konstruktiv vorgegeben ist, lassen sich Zahnbürsten mit unterschiedlichen
Verformungseigenschaften nur durch Verwendung unterschiedlicher
elastischer Kunststoff-Materialien erzielen. Dies ist produktionstechnisch
nachteilig. Darüber
hinaus hat es sich ge zeigt, dass die bekannte Zahnbürste senkrecht
zu der gewünschten
Bewegungsrichtung des Kopfteils eine undefinierte Steifigkeit besitzt,
so dass es bei Benutzung der Zahnbürste zum Ausknicken kommen
kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnbürste der genannten Art zu schaffen,
mit der sich definierte Verformungseigenschaften bei Gebrauch erzielen
lassen. Darüber
hinaus soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dem sich eine entsprechende
Zahnbürste
in einfacher und kostengünstiger
Weise herstellen läst.
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Hinsichtlich
der Zahnbürste
wir die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Federvorrichtung von einer zumindest teilweisen äußeren Umhüllung des
Gelenkes gebildet ist, wobei die Umhüllung vorzugsweise aus einem thermoplastischen
Elastomer besteht.
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Gemäß der Erfindung
wird von der Grundüberlegung
ausgegangen, das elastische Kunststoff-Material, das die Federvorrichtung
bildet, nicht innerhalb des Gelenks anzuordnen, sondern in Form einer
zumindest teilweisen äußeren Umhüllung des Gelenkes
auf dessen Außenseite
anzuordnen. Auf diese Weise ist der Vorteil gegeben, dass das Gelenk in
seiner Formgebung und seinen Bewegungsmöglichkeiten optimal an die
gewünschten
Verformungsbewegungen des Kopfteils relativ zum Griffteil angepasst
werden kann.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das
Gelenk ein Kugelgelenk oder ein Scharniergelenk ist. Bei einem Kugelgelenk sitzt
ein kugelförmiger
Gelenkkörper
unter enger Passung in einer komplementär ausgestalteten Gelenkaufnahme,
so dass eine Schwenkbewegung des Kopfteils relativ zu dem Griffteil
in beliebige Richtung um 360° möglich ist.
Bei einem Scharniergelenk hingegen ist ein zylinderförmiger Gelenkkörper in
einer entsprechenden komplementären
Gelenkaufnahme vorgesehen, so dass eine Schwenkung des Kopfteils relativ
zu dem Griffteil nur in einer Richtung bzw. einer Ebene möglich ist.
Das Gelenk kann auch eine andere konstruktive Ausgestaltung, beispielsweise als
Sattelgelenk aufweisen.
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Die äußere Umhüllung läßt sich
in einfacher Weise auf das Gelenk aufbringen und insbesondere aufspritzen
und bestimmt die Verformungseigenschaften des Kopfteils relativ
zu dem Griffteil. Die bei Verformung der Zahnbürste in dem elastischen Kunststoff-Material
der Umhüllung
hervorgerufenen Reaktionskräfte
und somit die Federrate der Federvorrichtung lassen sich durch die
Formgebung und/oder die Dicke der Umhüllung und/oder über die Materialeigenschaften
und insbesondere die Shore-Härte
des Kunststoff-Materials in gewünschter Weise
festlegen.
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Wenn
das Gelenk eine Bewegung des Kopfteils relativ zu dem Griffteil
in nur einer vorgegebenen Ebene zuläßt, wie es beispielsweise bei
einem Scharniergelenk der Fall ist, ist es ausreichend, wenn die
Umhüllung
von zumindest zwei Sehnenteilen gebildet ist, die jeweils mit einem
Ende am Griffteil und am anderen Ende am Kopfteil befestigt sind.
Insbesondere sollten genau zwei Sehnenteile vorgesehen sein, die
auf denjenigen entgegengesetzten Seiten der Zahnbürste angeordnet
sind, in deren Richtung das Kopfteil ausweichen kann.
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In
besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Umhüllung
das Gelenk vollständig
umgibt und gegenüber
der Umgebung abkapselt. Auf diese Weise ist einerseits bei einem
Gelenk, dass eine Bewegung des Kopfteils relativ zu dem Griffteil
in mehreren Ebenen erlaubt, beispielsweise bei einem Kugelgelenk,
in alle Rich tungen eine ausreichende Federwirkung sichergestellt. Darüber hinaus
ist die vollständige
Umhüllung
des Gelenkes aus hygienischen Gründen
zu bevorzugen, da auf diese Weise zuverlässig ausgeschlossen ist, dass
Schmutz und/oder Bakterien in das Gelenk eintreten und sich dort
festsetzen können.
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Der
erfindungsgemäße Aufbau
einer Zahnbürste
ermöglicht
es, das Griffteil und das Kopfteil als separate Bauteile oder nacheinander
herzustellen. Dabei können
das Griffteil und das Kopfteil aus dem gleichen Material und insbesondere
aus dem gleichen Kunststoff bestehen. In Weiterbildung der Erfindung
ist jedoch vorgesehen, dass das Griffteil und das Kopfteil aus unterschiedlichen
Materialien bestehen. Dies kann aus Kostengründen sinnvoll sein, da nur
das Kopfteil bei Gebrauch der Zahnbürste in den Mund des Benutzers
eingeführt
wird und somit höheren
hygienischen Anforderungen als das Griffteil genügen muss. In bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kopfteil aus Kunststoff und
insbesondere aus Polypropylen besteht. Auch das Griffteil kann aus
Kunststoff und insbesondere aus Polystyrol oder ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere)
bestehen.
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Hinsichtlich
des Verfahrens kann die oben genannte Aufgabe auf unterschiedliche
Weise gelöst werden.
In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
dass das Griffteil und das Kopfteil als separate Bauteile hergestellt
und dann unter Bildung des Gelenkes miteinander verbunden und insbesondere
zusammengebaut werden. Anschließend
wird das Gelenk unter Bildung der Umhüllung mit einem elastischen
Kunststoff-Material und insbesondere einem thermoplastischem Elastomer
umspritzt. Das Griffteil und das Kopfteil sind vorzugsweise jeweils
als Kunststoff- Spritzgussteil
ausgebildet, die zusammengeführt
und in einer Spritzgussmaschine mit der Umhüllung umspritzt werden.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens wird zunächst ein
erstes Bauteil in Form des Griffteils oder des Kopfteils hergestellt.
An dieses erste Bauteil wird in einer Spritzgussmaschine dann das
andere dieser Bauteile, d.h. das Kopfteil oder das Griffteil, unter
Bildung des Gelenkes angespritzt. Dabei gehen die Materialien des
Griffteils und des Kopfteils aber keine stoffschlüssige Verbindung
ein, sondern stehen nur formschlüssig
miteinander in Verbindung, d.h. das Kopfteil bleibt relativ zu dem
Griffteil beweglich. Anschließend
wird das Gelenk unter Bildung der Umhüllung mit einem elastischen
Kunststoff-Material und insbesondere einem thermoplastischem Elastomer
zumindest teilweise und insbesondere vollständig umspritzt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Verfahrens ist vorgesehen,
dass das Griffteil, das Kopfteil und die Umhüllung in einem dreistufigen Spritzguss-Verfahren
in einem gemeinsamen Spritzgusswerkzeug hergestellt werden. Wenn
in einem ersten Schritt das Griffteil gespritzt wird, wird in dem zweiten
Schritt an das Griffteil das Kopfteil unter Beibehaltung der relativen
Beweglichkeit angespritzt. Alternativ kann in dem ersten Schritt
auch zunächst
das Kopfteil und in dem zweiten Schritt dann das Griffteil angespritzt
werden. Abschließend
wird in dem dritten Schritt die Umhüllung aufgespritzt, die die
Federvorrichtung bildet.
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In
allen Verfahrensausgestaltungen sollte die Umhüllung das Gelenk vollständig umgeben
und somit gegenüber
der Umgebung abkapseln.
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Weitere
Merkmale der Verfahren insbesondere hinsichtlich der zur Verwendung
kommenden Materialien sind aus der oben stehenden Beschreibung der
Zahnbürste
zu entnehmen.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgendenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Zahnbürste in Seitenansicht
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2 ein
Kopfteil als separates Bauteil,
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3 ein
Griffteil als separates Bauteil,
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4 das
Kopfteil und das Griffteil nach dem Zusammenfügen und
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5 eine
Zahnbürste
gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Zahnbürste 10,
die ein im wesentlichen stabförmiges
Griffteil 13 und ein stabförmiges Kopfteil 11 aufweist,
die in Längsrichtung
hintereinander liegend angeordnet und an den einander zugewandten
Enden unter Bildung eines Gelenks 14 miteinander verbunden
sind, wobei das Gelenk 14 gemäß 1 von einer
Umhüllung 19 umgeben
und vollständig
gegenüber
der Umgebung abgekapselt ist. An dem dem Griffteil 13 abgewandten
Ende des Kopfteils 11 ist in herkömmlicher Weise ein Borstenbesatz 12 vorgesehen.
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2 zeigt
das Kopfteil 11 als einzelnes Bauteil. Dabei ist ersichtlich,
dass an dem dem Griffteil 3 zugewandten, unteren Ende ein
kugelförmiger Gelenkkörper 15 angeformt
ist.
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3 zeigt
das Griffteil 13 als einzelnes Bauteil, das auf seinem
dem Kopfteil zugewandten oberen Ende eine Gelenkaufnahme 16 aufweist,
in die der Gelenkkörper 15 des
Kopfteils 11 eingreifen kann.
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Das
Kopfteil 11 wird vorzugsweise aus Kunststoff vorgefertigt
und mit einem Borstenbesatz 12 versehen. Unabhängig davon
wird das Griffteil 13 ebenfalls aus Kunststoff vorgefertigt.
Diese beiden Bauteile werden anschließend aneinander montiert, indem
der Gelenkkörper 15 in
die Gelenkaufnahme 16 eingesetzt wird, wo er vorzugsweise
in formschlüssiger
Weise insbesondere durch Rastkräfte
an einem Herausfallen gehindert ist. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt.
Wenn der Gelenkkörper 15 eine Kugel
ist, kann das Kopfteil 14 relativ zu dem Griffteil 13 in
alle Richtungen frei verschwenkt werden.
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Das
Gelenk 14 der in 4 dargestellten vormontierten
Zahnbürste
wird anschließend
in einem Spritzgusswerkzeug vollständig mit der Umhüllung 19 aus
einem thermoplastischem Elastomer umspritzt. Die Umhüllung 19 bildet
eine Feder 17, die bei einer Schwenkung des Kopfteils 11 relativ
zu dem Griffteil 13 bei Gebrauch der Zahnbürste Reaktionskräfte und
Rückstellmomente
erzeugt, durch die das Kopfteil 11 wieder in seine Ausgangsstellung
relativ zum Griffteil 13 zurückkehrt, wenn die Belastung nicht
mehr vorhanden ist.
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Bei
der dargestellten Verfahrensvariante wurden das Kopfteil 11 und
das Griffteil 13 unabhängig
voneinander hergestellt, dann aneinander montiert und im Bereich
des Gelenkes 14 mit der Umhüllung 19 umspritzt.
Alternativ ist es auch möglich,
zunächst
nur das Kopfteil 11 in einem ersten Verfahrensschritt herzustellen
und dann das Griffteil 13 in einer Spritzgussmaschine so
an das Kopfteil anzuspritzen, dass die beiden Teile formschlüssig miteinander
verbunden, jedoch relativ zueinander schwenkbar sind. Selbstverständlich läßt sich
auch zunächst
das Griffteil 13 herstellen, an das dann das Kopfteil 11 angespritzt
wird.
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In
einem dritten Verfahrensschritt wird dann im Bereich des Gelenkes 14 die
Umhüllung 19 angespritzt.
Alle drei Verfahrensschritte können
in der selben Spritzgussmaschine stattfinden.
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Bei
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist das Gelenk 14 als Kugelgelenk ausgebildet, so dass
das Kopfteil 11 relativ zum Griffteil 13 in viele
unterschiedliche Richtungen schwenken kann. Entsprechend ist das
Gelenk 14 vollständig
von der Umhüllung 19 umgeben,
um bei Schwenkung des Kopfteils 11 in eine beliebige Richtung
immer entsprechende Reaktionskräfte
in der Umhüllung 19 zu erzeugen. 5 zeigt
eine abgewandelte Ausgestaltung, bei der der Gelenkkörper 15 des
Gelenks 14 als Zylinderkörper ausgebildet ist, der in
einer komplementär
geformten Gelenkaufnahme 16 sitzt. Auf diese Weise kann
das Kopfteil nur um eine in Längsrichtung
des zylindrischen Gelenkkörpers 15 verlaufende Schwenkachse
A in nur einer vorbestimmten Ebene relativ zum Griffteil 13 geschwenkt
werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist es ausreichend, das Gelenk 14 nicht vollständig mit
der Umhüllung 19 zu
umgeben, sondern die Umhüllung 19 ist
durch zwei Sehnenteile 18a und 18b gebildet, die
auf entgegengesetzten Seiten der Zahnbürste 10 angeordnet
sind. Jedes Sehnenteil 18a, 18b ist mit seinem
einen Ende am Griffteil 13 und mit seinem anderen Ende
am Kopfteil 11 befestigt. Wenn das Kopfteil 11 relativ zum
Griffteil 13 um die Achse A geschwenkt wird, wird eines
der Sehnenteile 18a, 18b mit einer Zugkraft beaufschlagt,
während
das andere Sehnenteil entsprechend mit einer Druckkraft beaufschlagt
wird. Die Sehnenteile 18a und 18b erzeugen die
Reaktionskräfte,
die die federnden Verformungseigenschaften des Kopfteils bestimmen.
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Obwohl
bei den dargestellten Ausführungsbeispielen
bisher immer nur ein Gelenk vorgesehen ist, ist es in Weiterbildung
der Erfindung auch möglich,
die Zahnbürste
dreiteilig aufzubauen, wobei die drei Teile hintereinander liegend
angeordnet und über
zwei Gelenke zu einem Bürstenstiel
verbunden sind. In diesem Fall weist jedes Gelenk den oben genannten
Aufbau auf.