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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bürste, insbesondere
eine Zahnbürste, mit einem Griffstiel und einem Bürstenkopf,
der wenigstens ein mit dem Griffstiel verbundenes Borstenbündel
tragendes Segment und wenigstens ein beweglich hierzu gelagertes
Bürstenkopfsegment umfasst.
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Eine
gattungsgemäße Bürste ist beispielsweise
aus der
EP 1 240 846 bekannt.
Der vorbekannten Bürste liegt die Überlegung zugrunde,
dass spezielle Bürstenkopfsegmente, die Borstenbündel
tragen, aufgrund zunächst ungleichmäßiger
Beanspruchung der nutzungsseitigen Enden der Borstenbündel
beweglich an dem Griffstiel gelagert sein müssen, um bestmöglich
die zu reinigende Kontur zu überstreichen. Andererseits
soll die Bürste auch wenigstens ein Borstenbündel
tragendes Segment umfassen, dessen Ausrichtung gegenüber
dem Griffstiel vorzugsweise durch feste Verbindung mit dem Griffstiel
vorgegeben ist. Eine feste Verbindung in diesem Sinne bedeutet nicht,
dass das entsprechende Segment starr relativ zu dem Griffstiel gehalten
ist. Vielmehr beispielsweise kann durch Verjüngung des Griffstieles
oder insbesondere eines Bürstenhalses der mit verringertem
Querschnitt zwischen dem Griffstiel und dem Bürstenkopf
vorgesehen ist und darüber hinaus spezielle Gelenkbereiche
umfassen kann, eine verschwenkbare Anbindung dieses Segmentes an
den Griffstiel denkbar sein. Das vorerwähnte bewegliche
Bürstenkopfsegment ist aber regelmäßig über
ein Filmscharnier oder dergleichen, d. h. in erheblichem Maße
verschwenkbar relativ zu dem Griffstiel gehalten. Während
das vorerwähnte Segment in Grenzen elastisch an dem Griffstiel
befestigt sein kann, um einer übermäßigen
Druckbeanspruchung auszuweichen, folgt die bewegliche Anordnung
des Bürstenkopfsegmentes der Vorgabe, dass dieses bereits
bei relativ geringen ungleichmäßigen Belastungen
der hieran befestigten Borstenbündel bei der Reinigung
eine Ausgleichsbewegung durchführt, so dass die Borstenbündel
relativ gleichmäßig mit ihren nutzungsseitigen
Enden an der zu reinigenden Fläche anliegen.
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Die
bewegliche Lagerung von einzelnen Borstenbündeln oder zu
Gruppen zusammengefassten Borstenbündeln ist hinlänglich
bekannt und beispielsweise auch in der
EP 0 756 836 sowie
EP 1 134 004 beschrieben. Das beweglich
gelagerte Bürstenkopfsegment, welches zumindest ein Borstenbündel trägt,
hat regelmäßig die Möglichkeit, in gewissen Grenzen
relativ zu dem Griffstiel und/oder anderen Segmenten des Bürstenkopfes
verschwenkt zu werden. Vorbekannte Bürsten beschränken
aber die Beweglichkeit der Borstenbündel auf eine entsprechende
Verschwenkbewegung. Zwar offenbart der vorerwähnte Stand
der Technik auch Bürstenkopfsegmente, die wie Inseln ausgestaltet
sind und jeweils für sich ein Borstenbündel tragen,
wobei die Inseln durch dünne Verbindungsstege nach Art
einer Perlenkette aufgereiht sind, welche lediglich endseitig mit
dem Griffstiel oder einen diese Kette umgebenden und fest mit dem
Griffstiel verbundenen Rahmen verbunden sind. Somit können
die insbesondere im Bereich der Mitte vorgesehenen Segmente bei
Druckbeanspruchung aus der Ebene des Bürstenkopfes nach hinten
zurückweichen. Allerdings bleibt es bei einer gelenkigen
Verbindung der einzelnen Segmente miteinander bzw. mit dem Rahmen
oder dem Griffstiel.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Bürste
anzugeben, deren Borstenbündel sich in verbesserter Weise
an die Kontur der zu reinigenden Oberfläche anpassen. Dabei
soll insbesondere eine übermäßige, eher
punktuelle Druckbeanspruchung der zu reinigenden Oberfläche durch
die nutzungsseitigen Enden einzelner Borstenbündel vermieden
werden. Eine solche punktuelle Druckbeanspruchung ist insbesondere
bei Zahnbürsten nachteilig und kann zu einer Verletzung
der relativ empfindlichen Mundschleimhäute führen.
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Zur
Lösung des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung
eine Bürste mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen.
Diese unterscheidet sich dadurch von dem gattungsbildenden Stand
der Technik, dass das Bürstenkopfsegment an wenigstens
einem Ende derart frei beweglich gelagert ist, dass dieses Ende
in Folge einer Druckkraft gegen seine Borstenbündel aus
der Ebene des Bürstenkopfes zurückweichen kann.
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Gegenüber
dem vorbekannten Stand der Technik, bei dem lediglich eine gewisse
Verschwenkbewegung eines Bürstenkopfsegmentes relativ zu dem
Griffstiel bzw. einem mit dem Griffstiel verbundenen Segment oder
Rahmen möglich ist, kann das im Sinne der Erfindung frei
bewegliche Ende des Bürstenkopfsegmentes eine translatorische
Bewegung relativ zu dem Segment oder dem Griffstiel durchführen.
Beim Zurückweichen des Bürstenkopfsegmentes aus
der Ebene des Bürstenkopfes ergibt sich eine deutliche
Absetzbewegung des frei im Sinne der Erfindung gelagerten Endes.
Dieses wird aus der Ebene des Bürstenkopfes zurückgedrückt.
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Die
frei bewegliche Lagerung des Bürstenkopfsegmentes im Sinne
der vorliegenden Erfindung wird insbesondere dadurch verwirklicht,
dass dieses Ende mit einer Membran verbunden ist, die sich in der
Ebene des Bürstenkopfes erstreckt, üblicherweise
allerdings eine geringere Stärke hat als der Bürstenkopf
selber. Die Membran überbrückt üblicherweise
einen gewissen Abstand zwischen dem Bürstenkopfsegment
und dem fest mit dem Griffstiel verbundenen Segment oder eine Bürstenkopfbasis,
d. h. einem Element des Bürstenkopfes, welches fest mit dem
Griffstiel verbunden ist. Die Membran ist üblicherweise
aus einem weichelastischen Kunststoff gebildet, der sich im hohen
Maße elastisch verhält und dementsprechend ein
Zurückweichen des über die Membran angeschlossenen
Endes des Bürstenkopfes bei translatorischer Bewegung erlaubt.
Das in Folge der Druckkraft zurückgewichene Ende zeigt dementsprechend
einen deutlichen Versatz gegenüber der benachbarten Bürstenkopfbasis.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 2 erfolgt im Hinblick auf Fehlbeanspruchungen,
die insbesondere bei Bürsten, speziell Zahnbürsten
beobachtet werden können, deren Bürstenkopf über
ein oder mehrere Gelenke an dem Griffstiel befestigt ist. Aufgrund der
Kontur speziell der vorderen Zahnreihen und der Hebelgesetze ergibt
sich bei einer solchen Zahnbürste eine relativ geringe
Druckkraft zwischen distal, d. h. am freien Ende des Bürstenkopfes
vorgesehenen Borstenbündeln und der zu reinigenden Oberfläche, wohingegen
proximale Borstenbündel mit sehr hoher Druckkraft gegen
die zu reinigende Oberfläche anliegen. Denn die proximalen
Borstenbündel sind relativ nahe an einem am Bürstenhals
vorgesehenen Gelenk an dem Bürstenkopf befestigt. Des Weiteren
haben praktische Versuche gezeigt, dass ein Benutzer beim Bürsten
der Außenfläche der Zahnreihe eher die proximalen
Borstenbündel zum Einsatz bringt, so dass die distalen
Enden kaum oder gar nicht mit der zu reinigenden, konvex gekrümmten
Kontur der Zahnreihe in Berührung kommen.
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Im
Hinblick darauf schlägt die Weiterbildung nach Anspruch
2 vor, das Borstenbündel tragende Segment als distales
Segment an dem distalen Ende des Bürstenkopfes vorzusehen.
Das beweglich hierzu gelagerte Bürstenkopfsegment befindet
sich zwischen dem distalen Segment und dem Griffstiel und ist gelenkig
mit dem distalen Segment verbunden. Das gegenüberliegende,
proximale Ende des Bürstenkopfsegmentes ist frei beweglich
im Sinne der Erfindung gelagert, d. h. derart gelagert, dass das
Bürstenkopfsegment an diesem Ende in Folge der Druckkraft
aus der Ebene des Bürstenkopfes zurückweichen
kann. Das Bürstenkopfsegment kann daher eine übermäßige
Druckbeanspruchung der proximalen Borstenbündel dieses
Bürstenkopfsegmentes durch Zurückweichen des entsprechenden
Endes ausgleichen, so dass die an dem distalen Segment vorgesehenen
Borstenbündel und die im distalen Bereich des Bürstenkopfsegmentes
vorgesehenen Borstenbündel stärker in Wirkverbindung
mit der zu reinigenden Oberfläche gebracht werden.
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Die
Befestigung des distalen Segmentes mit dem Griffstiel erfolgt vorzugsweise über
Rahmenschenkel, die zwischen sich das Bürstekopfsegment aufnehmen
und mit dem Griffstiel verbunden sind. Die Verbindung zwischen dem
Griffstiel und den Rahmenschenkeln kann starr oder unter Zwischenschaltung
von einem oder mehreren Gelenken, insbesondere im Bereich des Bürstenhalses,
erfolgen. Dabei ist die Anordnung wenigstens eines Gelenkes, welches
eine Ausweichbewegung des Bürstenkopfes relativ zu der
zu reinigenden Oberfläche insgesamt ermöglicht,
zu bevorzugen. Die gelenkige Lagerung des Bürstenkopfsegmentes
relativ zu Teilen des Bürstenkopfes schafft insofern eine
Ausgleichsbewegung und kompensiert zumindest teilweise die Schrägstellung
des Bürstenkopfes in Folge einer Schwenkbewegung um ein
Gelenk im Bereich des Bürstenhalses.
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Die
gelenkige Lagerung des distalen Elementes erfolgt vorzugsweise über
wenigstens ein Filmscharnier, welches aus einer den Bürstenkopf und
den Griffstiel jedenfalls teilweise bildenden Grundkomponente gebildet
ist. Bei dieser Grundkomponente handelt es sich üblicherweise
um eine Hartkomponente, wie beispielsweise PP oder PE. Bei der Herstellung
der Bürste wird üblicherweise zunächst
diese Grundkomponente zur Ausbildung eines Grundkörpers
im Wege des Spritzgießens verarbeitet. Dabei erfolgt die
Herstellung in solcher Weise, dass zunächst vorzugsweise
sämtliche Elemente der Bürste durch die Grundkomponente
ausgebildet und jedenfalls über Filmscharniere oder Stege
miteinander verbunden sind, so dass der Grundkörper als
einheitliches Bauteil zunächst entformt und gehandhabt werden
kann. Später können Umspritzungen folgen.
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Im
Hinblick auf die gewünschte Kinematik des Bürstenkopfsegmentes
befindet sich das wenigstens eine Filmscharnier vorzugsweise im
Bereich der von den Borstenbündeln durchragten Oberseite des
Bürstenkopfes. Besonders bevorzugt bildet das Filmscharnier
die Oberfläche des Bürstenkopfes aus, was dahingehend
zu verstehen ist, dass die Oberfläche des Filmscharnieres
als Teil der Oberfläche des Bürstenkopfes und
danach flächenbündig mit dieser vorgesehen ist.
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Die
durch das Filmscharnier in dem Grundkörper ausgeformte
Ausnehmung kann in an sich bekannter Weise durch einen weichelastischen
Kunststoff ausgefüllt werden, der das Einnisten von Schmutz
oder Bakterien in diesem Bereich verhindert.
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Eine
verbesserte Anpassbarkeit des Bürstenkopfes an die zu reinigende
Oberfläche wird gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Erfindung dadurch geschaffen,
dass das distale Segment und das Bürstenkopfsegment gelenkig
an den distalen Enden der Rahmenschenkel gelagert sind. Danach hat
auch das distale Segment die Möglichkeit, durch Verschwenken
um die Rahmenschenkel eine eventuelle ungleichmäßige
Druckbeanspruchung der an dem distalen Segment vorgesehenen Borstenbündel
auszugleichen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das distale Segment und
das Bürstenkopfsegment über Filmscharniere miteinander
verbunden, die an der Oberfläche des Bürstenkopfes befindlich
sind und die zu der Unterseite des Bürstenkopfes einen
gemeinsamen Freiraum einschließen, der in Längsrichtung
des Bürstenkopfes von den stirnseitigen Rändern
von distalem Segment einerseits und Bürstenkopfsegment
andererseits begrenzt ist. Dieser Freiraum ist von einer weichelastischen Kunststoffkomponente
ausgefüllt. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung, bei welcher
die durch die jeweiligen Filmscharniere gebildeten Schwenkachsen vorzugsweise
parallel zueinander verlaufen, bewirkt das Zurückweichen
des Bürstenkopfsegmentes bei gleichzeitigem Verschwenken
um das zugeordnete Filmscharnier ein Verschwenken des distalen Segmentes,
welches zu einem Herausheben dieses Segmentes aus der Ebene des
Bürstenkopfes führt. Denn der stirnseitige Rand
des Bürstenkopfsegmentes unterhalb des zugehörigen
Filmscharnieres wird beim Zurückweichen des Bürstenkopfsegmentes
in Richtung auf das distale Segment verlagert. Die im Wesentlichen
imkompressible Kunststoffkomponente überträgt
diese Verlagerung auf das distale Segment, so dass dieses herausgehoben
wird. Die Kunststoffkomponente ist aber weichelastisch, so dass
die Verschwenkbewegung der beiden Segmente um die jeweiligen Filmscharniere
durch diese Kunststoffkomponente im Wesentlichen nicht behindert
wird.
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Bei
dieser bevorzugten Ausgestaltung sorgt ein von den disatalen Enden
der Rahmenschenkel jeweils nach innen von den Filmschamieren abragender
Grat, der in den Freiraum hineinragt, für eine gewisse
Stabilisierung der Filmscharniere. Der Grat erstreckt sich vorzugsweise über
die gesamte Breite der Filmscharniere, so dass diese im Wesentlichen lediglich
eine einachsige Schwenkbewegung erlauben.
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Vorzugsweise
umfasst das bzw. jedes Filmscharnier zwei in Breitenrichtung beabstandete
Filmscharniersegmente, die benachbart zu den Rahmenschenkeln vorgesehen
sind und zwischen sich ein weichelastisches Füllelement
einschließen, welches sich von der Oberseite bis zu der
Unterseite des Bürstenkopfes erstreckt. Bei dieser Ausgestaltung schaffen
die im Wesentlichen im Randbereich des Bürstenkopfes vorgesehenen
Filmscharniersegmente eine gute Führung der einachsigen
Schwenkbewegung, wohingegen das weichelastische Füllelement ein
hohes Maß an Verschwenkbarkeit erlaubt, da dieses die Grundkomponente
im Bereich der Schwenkachse ersetzt.
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Das
zuvor beschriebene Herausheben des distalen Segmentes in Folge eines
Zurückweichens des Bürstenkopfsegmentes kann durch
Einstellen der Hebelarme in besonderer Weise gestaltet werden. Vorzugsweise
hat hierzu das Bürstenkopfsegment quer zu der durch das
zugehörige Filmscharnier gebildeten Schwenkachse eine größere
Erstreckung als das distale Segment in einer Richtung quer zu der durch
das zugehörige Filmscharnier gebildeten Schwenkachse. Aufgrund
der Hebelgesetze führt eine Druckbeanspruchung insbesondere
der proximalen Borstenbündel des Bürstenkopfsegmentes
zu einer verstärkten Anpresskraft der nutzungsseitigen Enden
des distalen Segmentes. Als größere Erstreckung
im Sinne dieser Weiterbildung wird insbesondere eine mehr als doppelt
so große Erstreckung des Bürstenkopfsegmentes
angesehen.
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Wie
bereits vorstehend dargelegt, wird die translatorische Bewegung
des frei beweglich gelagerten Endes des Bürstenkopfsegmentes
vorzugsweise durch eine Membran ermöglicht, die sich in
der Ebene des Bürstenkopfes erstreckt und das Bürstenkopfsegment
mit der Bürstenkopfbasis verbindet. Diese Membran befindet
sich vorzugsweise im Bereich der Oberseite des Bürstenkopfes.
Besonders bevorzugt bildet die Membran die Oberfläche des Bürstenkopfes,
was bedeutet, dass die Oberfläche der Membran flächenbündig
mit der Oberfläche des Bürstenkopfes vorgesehen
ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
die Membran als Teil eines U-förmigen Verbindungssegmentes
aus einer weichelastischen Komponente gebildet. Die Membran erstreckt
sich hierbei zwischen einander gegenüberliegenden Schenkeln
des U-förmigen Verbindungssegmentes, die an den stirnseitigen
Enden des Bürstenkopfsegmentes bzw. der Bürstenkopfbasis
anliegen. Diese Schenkel können dabei direkt mit den entsprechenden
stirnseitigen Rändern von Bürstenkopfsegment bzw.
Bürstenkopfbasis verbunden sein.
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Vorzugsweise
weist indes das U-förmige Verbindungssegment wenigstens
einen Befestigungssteg auf, der von dem entsprechenden Schenkel
abgeht und an der Unterseite des Bürstenkopfes an dem Bürstenkopfschenkel
oder der Bürstenkopfbasis anliegt. Der entsprechende Befestigungssteg bildet
dabei vorzugsweise die Unterfläche des Bürstenkopfsegments
bzw. der Bürstenkopfbasis aus, d. h. liegt mit seiner Außenfläche
bündig zu der Unterfläche des Bürstenkopfes.
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Die
Beweglichkeit des Bürstenkopfsegmentes relativ zu der Bürstenkopfbasis
wird indes dadurch weiter erhöht, dass der mit dem Befestigungssteg
versehene Schenkel nicht fest mit dem stirnseitigen Rand des zugeordneten
Elementes (Bürstenkopfsegment oder Bürstenkopfbasis)
verbunden ist, sondern lediglich in seiner Ausgangslage an dem zugehörigen
stirnseitigen Rand von Bürstenkopfsegment bzw. Bürstenkopfbasis
anliegt, beim Zurückweichen des Bürstenkopfsegmentes
aber von diesem Rand abhebt. Dementsprechend bewirkt nicht nur die Verlagerung
der Membran sondern auch das Abheben des Schenkels von der zugeordneten
stirnseitigen Randfläche für eine translatorische
Beweglichkeit des Bürstenkopfsegmentes relativ zu der Bürstenkopfbasis.
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Weitere
bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Bürste sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Für
sich erfindungswesentlich ist auch ein Verfahren zur Herstellung
einer Bürste mit einem Borstenbündel tragenden
Bürstenkörper im Wege des Spritzgießens.
Bei dem Verfahren wird ein Grundkörper, der wenigstens
ein über ein Filmscharnier verbundenes Bürstenkopfsegment
umfasst, mittels Spritzgießen hergestellt. In einem nachfolgenden Spritzgießzyklus
wird dieser Grundkörper mit einem weichelastischen Kunststoff
umspritzt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Bürstenkopfsegment
vor dem Umspritzen gegenüber seiner beim Spritzgießen
des Grundkörpers eingestellten Lage durch Verschwenken
um das Filmscharnier verlagert. In dieser verlagerten Ausrichtung
wird das Bürstenkopfsegment dann umspritzt.
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Diese
Verfahrensführung erlaubt die Anordnung von zwei an sich
nicht verbundenen Bereichen des Grundkörper unmittelbar
nebeneinander. Denn bei der spritzgießtechnischen Herstellung
des Grundkörpers müssen ansonsten innerhalb der
Kavität Trennwände oder dergleichen eingezogen
werden, um unterschiedliche Bereiche des Grundkörpers herzustellen,
die nicht miteinander verbunden sind. So kann bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren vorzugsweise das Bürstenkopfsegment beim Spritzgießen
des Grundkörpers in einer aus der Ebene des Bürstenkopfes
verschwenkten Lage hergestellt werden und in einer in die Ebene
des Bürstenkopfes verlagerten Ausrichtung umspritzt werden. Bei
der Herstellung des Grundkörpers kann beispielsweise ein
Rand des Bürstenkopfsegmentes ausgeformt werden, der nach
Verlagerung des Bürstenkopfsegmentes in die Ebene des Bürstenkopfes unmittelbar
benachbart zu einer anderen Fläche des Bürstenkopfes,
ggf. sogar in Anlage mit dieser gebracht werden kann. Dabei macht
sich das erfindungsgemäße Verfahren vorzugs weise
weiterhin den Vorteil einer Herstellung eines Grundkörpers
zunutze, bei dem sämtliche aus der Grundkomponente gebildeten
Segmente der Bürste miteinander zu einer Einheit verbunden
sind, die leicht entformt und gehandhabt werden kann.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung.
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In
dieser zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf den vorderen Teil eines ersten als Zahnbürste
ausgebildeten Ausführungsbeispiels;
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2 eine
Schnittansicht entlang der Linie II-II gemäß 1 in
der Ausgangslage;
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3 die
in 2 dargestellte Schnittansicht bei der Benutzung
der Bürste;
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4 eine
schematische Seitendarstellung von Segmenten einer Zahnbürste
umfassend den in den 1 bis 3 verdeutlichten
vorderen Teil derselben;
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5 den
vorderen Bereich eines zweiten als Zahnbürste ausgebildeten
Ausführungsbeispiels;
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6 eine
Längsschnittansicht entlang der Linie VI-VI gemäß 5;
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7 die
in 6 dargestellte Schnittansicht bei der Benutzung
der Bürste und
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8 eine
schematische Seitendarstellung von Segmenten des Bürstenkopfes
des Ausführungsbeispiels nach den 5 bis 7 bei
als Hebelarme wiedergegebenen Flächen des Bürstenkopfes.
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Die 1 zeigt
die Draufsicht auf den vorderen Bereich einer Zahnbürste
mit einem nur teilweise dargestellten Griffstiel 1, einem
Bürstenkopf 2 und einem dazwischen vorgesehenen
Bürstenhals 3.
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Der
Bürstenkopf 2 hat eine jochförmig ausgebildete
Bürstenkopfbasis 4, die von dem Bürstenkopfhals 3 abgeht
und zu Rahmenschenkeln 5 überleitet, die an ihrem
distalen Ende ein distales Segment 6 tragen. Die zuvor
genannten Elemente mit dem Bezugzeichen 4 bis 6 sind
relativ starr, d. h. ohne Gelenk mit dem Bürstenhals 3 verbunden
und Teil eines Grundkörpers aus einer Hartkomponente. Das
distale Segment 6 hat mehrere Löcher 7,
die jeweils mit Borstenbündeln bestückt werden.
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Innerhalb
der Rahmenschenkel 5 und zwischen der Bürstenkopfbasis 4 und
dem distalen Segment 5 befindet sich ein mit Löchern 7 versehenes Bürstenkopfsegment 8,
welches mit seinem distalen Ende 9 über ein Filmscharnier 10 mit
dem distalen Segment 6 verbunden ist. Das dem distalen
Ende 9 gegenüberliegende proximale Ende 11 ist
nicht über die Hartkomponente an der Bürstenkopfbasis 4 angeschlossen.
Vielmehr ist dieses proximale Ende 11 zwar aus der den
Grundkörper bildenden Hartkomponente geformt, jedoch nicht
direkt mit dem Grundkörper verbunden.
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Das
Filmscharnier 10 ist in zwei im Randbereich des Bürstekopfsegmentes 8 vorgesehene
Filmscharniersegmente 12 ausgeformt. Zwischen diesen Filmscharniersegmenten 12 befindet
sich ein weichelastisches Füllelement 13. Diese
weichelastische Füllelement 13 erstreckt sich
von der in 1 ersichtlichen Oberseite des
Bürstenkopfes 2, die durch die Borstenbündel
durchsetzt wird, bis zu der Unterseite, die in 2 mit
Bezugszeichen 14 gekennzeichnet ist. Das Bezugszeichen 15 kennzeichnet
die Oberseite.
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Das
Bürstenkopfsegment 8 sowie die Filmscharniersegmente 12 werden
auf der Außenseite von einem Luftspalt begrenzt, der durchgehend
ausgeformt ist, d. h. als durchgehender Luftspalt 16 verwirklicht
wurde. Das proximale Ende des Luftspaltes 16 wird durch
eine Dichtkante 17 gesetzt, die durch die Berührung
des proximalen Endes 11 des Bürstenkopfsegmentes 8 mit
der Innenumfangsfläche der Bürstenkopfbasis 4 bzw.
der Rahmenschenkel 5 ausgeformt ist. Das proximale Ende 11 des
Bürstenkopfsegmentes 8 hat in der Draufsicht eine
konkave Ausgestaltung – in der Krümmung in etwa
korrespondierend zu der konkaven Kontur der Bürstenkopfbasis 4. Zwischen
diesen einander gegenüberliegenden Grenzflächen
befindet sich eine Membran 18 aus thermoplastischem Elastomer,
die in der aus 2 ersichtlichen Weise einerseits
mit dem Bürstenkopfsegment 8 und andererseits
mit der Bürstenkopfbasis 4 verbunden ist.
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Die
Membran 18 ist Teil eines U-förmigen Verbindungselementes 19,
welches in etwa rechtwinklig von der Membran 18 abgehende
Schenkel 20 umfasst. Der Schenkel mit dem Bezugszeichen 20.1 liegt
an dem stirnseitigen Rand des Bürstenkopfsegmentes 8 an;
der mit Bezugszeichen 20.2 gekennzeichnete Schenkel liegt
an dem stirnseitigen Rand der Bürstenkopfbasis 4 an.
Dieser Schenkel 20.2 hat an seinem Ende einen daran angeformten,
im Wesentlichen rechtwinklig davon abgehenden Befestigungssteg 21,
der an der Unterseite der Bürstenkopfbasis 4 mit
dieser befestigt ist. Die Unterseite des Befestigungssteges 21 liegt
bündig zu der Unterseite der Bürstenkopfbasis 4.
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Wie 2 weiterhin
erkennen lässt, ist ein unterhalb des Filmscharniersegmentes 12 ausgesparter
keilförmiger Freiraum 22 mit einem weichelastischen
Kunststoff ausgefüllt, der auch das weichelastische Füllelement 13 ausbildet.
Hierdurch ist auch im Bereich des Filmscharniers eine absatzfreie und
glatte Oberfläche auf der Unterseite 14 des Bürstenkopfes 2 ausgebildet.
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Bei
der Herstellung des in 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispiels wird zunächst der Grundkörper
mit der Grundkomponente spritzgegossen. Dabei werden der Griffstiel,
der Bürstenkopf, der Bürstenhals, die Bürstenkopfbasis,
die Rahmenschenkel sowie das distale Segment 6 als relativ
steife Elemente der Zahnbürste ausgeformt. Wie die Schnittansicht
gemäß 2 erkennen lässt, sind
im Bereich des Bürstenkopfes 2 die Bürstenkopfbasis 4, die
Rahmenschenkel 5 und das distale Segment 6 in etwa
mit der gleichen Dicke ausgeformt und relativ steif. Das Bürstenkopfsegment 8 hat
eine entsprechende Dicke, ist allerdings über die Filmscharniersegmente 12 gelenkig
gehalten. Danach wird in einem zweiten Spritzgusszyklus weichelastsicher Kunststoff,
in der Regel ein thermoplastisches Elastomer, an dem proximalen
und distalen Ende des Bürstenkopfsegmentes 8 angeordnet.
Dies erfolgt regelmäßig durch Umspritzen des Grundkörpers.
Vorliegend werden zwei Anspritzpunkte verwendet, um einerseits das
weichelastische Füllelement 13 und andererseits
das U-förmige Verbindungselement unabhängig voneinander
auszuformen.
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Die 2 und 3 zeigen
schematisch in den Löchern 7 gehaltene Borstenbündel 23,
die von dem distalen Segment 6 getragen werden, und in
den Löchern 7 gehaltene Borstenbündel 24,
die von dem Bürstenkopfsegment 8 abragen.
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Beim
Reinigen einer in 3 schematisch dargestellten
gekrümmten Kontur 26 ergibt sich eine Druckbeanspruchung
insbesondere der Borstenbündel 24 des Bürstenkopfsegementes 8,
dort speziell der proximalen Bereiche des entsprechenden Borstenfeldes.
Dementsprechend verschwenkt das Bürstenkopfsegment 8 um
das Filmscharnier 10. Das proximale Ende 11 wird
gegenüber der Oberseite der Bürstenkopfbasis 4 translatorisch
verlagert. Es ergibt sich ein Versatz, der in 3 mit
V gekennzeichnet ist, und zwar aufgrund der Verschwenkbewegung des
Bürstenkopfsegmentes 8 um das Filmscharnier 10.
Bei diesem Zurückweichen des proximalen Endes 11 wird
die Membran 18 teilweise gedehnt, insbesondere aber nach
hinten verlagert.
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Bei
Entlastung federt das Bürstenkopfsegment 8 in
die in 2 gezeigte Ausgangslage zurück.
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Das
Verformungsverhalten einer mit einem an sich bekannten Gelenk 25 im
Hals 3 versehenen Bürste ist schematisch in 4 wiedergegeben.
Der Griffstiel 1 zeigt keine nennenswerte Verformung. Aufgrund
der Druckbeanspruchung im Bereich des Bürstenkopfes 2 ergibt
sich indes durch die Verformung des Gelenkes 25 eine erhebliche
Neigung des Bürstenhalse 3 relativ zu der Längsachse
des Griffstieles 1. Das proximale Ende des Bürstenkopfsegmentes 8 weist
einen Versatz V gegenüber dem distalen Ende des Bürstenhalses 3 auf.
Dementsprechend erstreckt sich die Oberseite des Bürstenkopfsegmentes 8 im
Wesentlichen parallel zu der zu reinigenden Fläche, die
schematisch leicht konvex gekrümmt eingezeichnet und mit
Bezugszeichen 26 gekennzeichnet ist. Das distale Segment 6 erstreckt sich
aufgrund der relativ starren Befestigung desselben über
die Rahmenschenkel 5 im Wesentlichen parallel zu dem Bürstenhals 3.
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5 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel, welches eine relativ
hohe Ähnlichkeit zu dem in den 1 bis 4 verdeutlichten
Ausführungsbeispiel hat. Gleiche Bauteile und Elemente
sind mit gleichem Bezugszeichen versehen.
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Der
wesentliche Unterschied gegenüber dem zuvor diskutierten
Ausführungsbeispiel besteht darin, dass das distale Segment 6 ebenfalls über
ein Filmscharnier 27, gebildet durch zwei randseitige Filmscharniersegmente 28 gelenkig
an den Rahmenschenkeln 5 befestigt ist. Die Rahmenschenkel 5 sowie
die Bürstenkopfbasis 4 bilden dementsprechend im
Wesentlichen die einzigen relativ starr zu dem Griffstiel 1 bzw.
dem Bürstenhals 3 vorgesehenen Teil des Bürstenkopfes 2 aus.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ragt von dem distalen
Ende der Rahmenschenkel 5 ein Grat 29 nach innen
ab, der die Filmscharniersegmente 12 bzw. 28 überragt,
allerdings lediglich in etwa mit der halben Stärke der Rahmenschenkel
ausgebildet ist. Dieser Grat 29 erstreckt sich über
die gesamte Breite der Filmscharniersegmente 12 bzw. 28 und
bildet eine Art Festlager für das distale Segement 6 einerseits
und das Bürstenkopfsegment 8 andererseits. Der
gesamte unterhalb der Filmscharniere 10 bzw. 28 gebildete Freiraum 30 ist
mit einer weichelastischen Kunststoffkomponente 31 ausgefüllt.
Diese liegt an den stirnseitigen und mit Bezugszeichen 32 und 33 gekennzeichneten
Rändern des distalen Elementes 9 bzw. des Bürstenkopfsegmentes 8 an.
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Bei
einer Druckbeanspruchung der an dem Bürstenkopfsegment 8 angeordneten
Borstenbündel 24 weicht dieses Bürstenkopfsegment 8 mit
seinem proximalen Ende in der zuvor bereits beschriebenen Weise
aus (vgl. 7). Durch diese Bewegung, bei welcher
das Bürstenkopfsegment 8 um das Filmscharnier 10 verschwenkt
wird, verschwenkt auch der stirnseitige Rand 32 in Richtung
auf das distale Segment 6. Diese Bewegung wird über
die weichelastische Kunststoffkomponente 31 übertragen,
so dass das distale Element 9 angehoben wird. Die hierbei
wirkenden Kräfte und Momente sind der schematischen Darstellung
in 8 zu entnehmen, welche die wesentlichen Elemente
des Bürstenkopfes, nämlich das distale Segment 6,
das Bürstenkopfsegment 8 und das dazwischen liegende
Gelenk mit der Füllung aus weichelastischer Kunststoffkomponente 31 wiedergibt.
Bei einer insbesondere gegen die proximalen Bereiche der Beborstung
des Bürstenkopfsegmentes 8 wirkenden Kraft F ergibt
sich durch verminderten Hebelarm aufgrund des stirnseitigen Randes 32 eine
etwa doppelt so große Kraft 2F an diesem durch
den Rand 32 gebildeten Hebelarm. Die weichelastische Kunststoffkomponente 31 überträgt
diese Kraft, so dass sich eine gleich hohe Gegenkraft an dem gegenüberliegenden
stirnseitigen Rand 33 ergibt, mit welcher das distale Segment 6 gegen
die zu reinigende Oberfläche 26 gedrückt
wird.
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Es
ergibt sich dementsprechend eine im Wesentlichen unveränderte
Ausrichtung der Oberseiten 15 von distalem Element 9 und
Bürstenkopfsegment 8, wobei die Borstenbündel 24 zurückweichen
und die Borstenbündel 23 in Richtung auf die zu
reinigende Oberfläche 26 angehoben werden und
mit einer relativ hohen Druckkraft an dieser anliegen. Das mit den 5 bis 8 verdeutlichte
Ausführungsbeispiel eignet sich dementsprechend insbesondere
zur Vergleichmäßigung der Druckbeanspruchung bei
einer konvex geformten zu reinigenden Oberfläche 26.
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- 1
- Griffstiel
- 2
- Bürstenkopf
- 3
- Bürstenhals
- 4
- Bürstenkopfbasis
- 5
- Rahmenschenkel
- 6
- distales
Segment
- 7
- Loch
- 8
- Bürstenkopfsegment
- 9
- distales
Ende
- 10
- Filmascharnier
- 11
- proximales
Ende
- 12
- Filmscharniersegment
- 13
- weichelastisches
Füllelement
- 14
- Unterseite
- 15
- Oberseite
- 16
- Luftspalt
- 17
- Dichtkante
- 18
- Membran
- 19
- U-förmiges
Verbindungselement
- 20
- Schenkel
- 21
- Verbindungssteg
- 22
- Freiraum
- 23
- Borstenbündel
des distalen Segments
- 24
- Borstenbündel
des Bürstenkopfsegments
- 25
- Gelenk
- 26
- zu
reinigende Oberfläche
- 27
- Filmscharnier
- 28
- Filmscharniersegment
- 29
- Grat
- 30
- Freiraum
- 31
- weichelastische
Kunststoffkomponente
- 32
- stirnseitiger
Rand
- 33
- stirnseitiger
Rand
- V
- Versatz
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1240846 [0002]
- - EP 0756836 [0003]
- - EP 1134004 [0003]