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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnbürste mit einem auswechselbaren
Kopf und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
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Bekanntermaßen existieren
seit einiger Zeit nunmehr Zahnbürsten
mit einem auswechselbaren Kopf mit unterschiedlichen Formen und
Arten auf dem Markt, wobei die Zahnbürsten mit der Absicht entworfen
worden sind, ein Gerät
zur Mundhygiene und zur Zahnreinigung bereitzustellen, das vorteilhafte ökologische
und kostenbezogene Eigenschaften aufweist, da es das Auswechseln
von nur dem Abschnitt ermöglicht,
der Abnutzung unterliegt, wodurch es bei der Reduzierung von Wartungskosten
und der Auswirkung auf die Umwelt hilfreich ist.
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Gegenwärtig existieren
viele Zahnbürstenarten,
die demontiert werden können
und in denen der austauschbare Abschnitte entsprechend unterschiedliche
Formen und Größe aufweist,
die in einigen Fällen
mit dem Kopf und einem Halsabschnitt der Zahnbürste und in anderen Fällen mit
einem viel kleinerem Teil der Zahnbürste übereinstimmen. Je kleiner der
auswechselbare Abschnitt ist, desto größer sind die mit der Festigkeit
der Anordnung verbundenen Probleme, während je größer der austauschbare Abschnitt
ist, desto schwieriger ein vorteilhaftes Ergebnis hinsichtlich Kosteneffizienz
erzielbar ist.
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Die
folgende Beschreibung wird eine Zahnbürste betrachten, bei der der
austauschbare Abschnitt recht klein ist, d.h. mit dem Einsatz im
wesentlichen übereinstimmt,
an dem die Büschel
von Borsten, die zur Durchführung
der Bürsttätigkeit
vorgesehen sind, und aus genau diesem Grund den Abschnitt bildet,
der am stärksten
Abnutzung unterliegt und am zweckmäßigsten austauschbar ist.
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Ein
Gerät von
dieser Art ist zum Beispiel aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-870,440 im Namen
derselben Anmelder bekannt, bei dem der Kopf auf der Zahnbürste in
einer Querrichtung in Bezug auf seine Längsachse eingesetzt ist.
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Die
US-5,471,701 und WO98/01055 stellen weitere Ausführungsformen dar, in denen
der Kopf in einer parallelen Richtung in Bezug auf die Längsachse
der Zahnbürste
eingesetzt ist.
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Obwohl
ein auswechselbarer Kopf gemäß dem oben
erwähnten
Stand der Technik in vielerlei Hinsicht vorteilhaft ist, bringt
er gewisse Schwierigkeiten mit sich, die sich auf die Arbeitsweise
seines Montagesystems beziehen und noch immer nicht vollständig gelöst worden
sind.
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Während es
einerseits wünschenswert
ist, ein Montagesystem zu erhalten, das die größtmögliche Haltewirkung bieten
kann – um
die Möglichkeit
zu verhindern, daß der
mit Borsten versehene Einsatz aus seinem Sitz während der Verwendung der Zahnbürste, in
der Mundhöhle
gefährlich
landend, gerät – ist es
in der Tat andererseits wünschenswert,
daß die Eingreifkraft
nicht übermäßig sein
sollte, so daß es möglich ist,
eine manuelle Abtrennung des mit Borsten versehenen Kopfes von seinem
Sitz durchzuführen,
ohne zusätzliche
Werkzeuge verwenden zu müssen.
Diese zwei sich widersprechenden Anforderungen werden teilweise
durch Verwendung von sich gegenseitig eingreifenden Befestigungsmitteln
(Rippen und Nuten, Zapfen und Löcher,
etc.) erfüllt,
die, unter Ausnutzung der innewohnenden Verformbarkeit von Kunststoffmaterialien,
ermöglichen,
daß der mit
Borsten versehene Kopf in seinen Sitz einrastbar ist und umgekehrt
mit einer Trennbewegung durch einfache Verwendung von seinen Fingern
gelöst wird.
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Die
Montage- und Freisetztätigkeiten
sind jedoch nicht immer zweckmäßig und
leicht. Außerdem muß gemäß speziellen
Sicherheitsstandards, die in einigen Ländern Anwendung finden, das
Befestigungsmittel sicherer sein, um versehentliche Trennung des
mit Borsten versehenen Kopfes zu verhindern.
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Die
CH 83482 offenbart eine Bürste
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Es
ist auch zu beachten, daß in
all den Fällen,
in denen verlangt wird, daß eine
Verbindung zwischen verschiedenen gegenseitig wechselwirkenden oder
zusammenwirkenden Teilen, wie in den oben beschriebenen Beispielen,
gebildet wird, es notwendig ist, kleine Herstelltoleranzen sicherzustellen,
die häufig
nur unter Verwendung von genauen und teuren Formen eingehalten werden
können.
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Da
die verschiedenen Komponententeile der Zahnbürste separat hergestellt und
danach später montiert
werden, bestehen Probleme bezüglich
des Transports und Wiederherstellung der zahlreichen Teile, die
zusätzliche
Manipulatoren verlangen. Außerdem
müssen
die einzelnen Teile so gestaltet werden, daß sie vollständig getrennt
und montiert werden können,
was zu Beschränkungen
hinsichtlich der Gestaltung und/oder teuren Produktionsprozessen zum
Erhalten von komplexen Formen führt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die obengenannten
Probleme zu lösen.
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Insbesondere
soll eine Zahnbürste
mit einem auswechselbaren Kopf bereitgestellt werden, in den der
mit Borsten versehene Einsatz in seinen Sitz mit äußerster
Leichtigkeit eingesetzt werden kann und in dem Befestigungsmittel
vorhanden sind, die eine feste Verbindung sicherstellen und Lösen des
Einsatzes nur bei einer willkürlichen
und aktiven Tätigkeit
durch den Benutzer ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung
ist beabsichtigt, eine Zahnbürste
mit einem auswechselbaren Kopf bereitzustellen, in der eine eine
feste Verbindung sicherstellende elastische Wirkung von einer Masse
aus Elastomermaterial ausgeübt
wird, die während
des Prozesses des Formens der Zahnbürste leicht erhalten werden
kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt ist auch vorgesehen, ein Verfahren zur Herstellung
dieser Zahnbürste
bereitzustellen, das die innewohnenden Eigenschaften von zahlreichen
Materialien derart ausnutzt, daß eine
Zahnbürste
mit einer optimalen Funktionsfähigkeit
mittels eines einfachen, schnellen und kostengünstigen Produktionszyklus erhalten
wird.
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Diese
Aufgaben werden mittels einer Zahnbürste und eines Verfahrens gelöst, wie
sie im wesentlichen in den beigefügten Ansprüchen beschrieben sind.
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Weitere
charakteristische Eigenschaften und Vorteile der Zahnbürste und
des Verfahrens gemäß der Erfindung
werden jedoch anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung einiger
bevorzugter Ausführungsformen
sich klarer abzeichnen, die beispielhaft gebracht und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt
sind, in denen:
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1A, 1B und 1C jeweils
eine Seitenansicht, Draufsicht der Rückseite und Draufsicht der
Vorderseite einer Ausführungsform
der Zahnbürste
gemäß der Erfindung
sind;
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2 eine
Ansicht in einem größeren Maßstab des
Hals- und Kopfabschnitts der in 1C gezeigten
Zahnbürste
ist;
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3 eine
Längsschnittansicht
entlang der Linie II-II in 2 ist;
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3A eine
Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 3 ist;
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4 eine
Längsschnittansicht ähnlich derjenigen
von 3 im gelösten
Zustand des mit Borsten versehenen Kopfes ist;
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4A eine
Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 4 ist;
und
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5, 6 und 7 Ansichten ähnlich denjenigen
der jeweiligen 2, 3 und 4 einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind.
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Die
Konstruktion der Zahnbürste
gemäß der Erfindung
wird als erstes beschrieben, wobei danach ein bevorzugtes Verfahren
zur Herstellung derselben, das besonders vorteilhaft ist, dargestellt
wird.
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Eine
Zahnbürste
besteht in einer per se bekannten Art aus einem Griffkörper 1,
einem Verbindungshals 2 und einem Kopf 3. Der
Kopf 3 ist so konfiguriert, daß er ein Gehäuse 3a bildet,
in das ein mit Borsten versehener Einsatz oder ein Kopfstück 4 eingesetzt
werden kann. Das Kopfstück 4 ist
der Arbeitsteil der Zahnbürste,
der zur Durchführung
der Bürsttätigkeit
in der Mundhöhle
vorgesehen ist, und ist der Teil, der aufgrund größerer Abnutzung
am häufigsten ersetzt
werden muß.
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Eine
Vielzahl von Borsten S ist unter Verwendung irgendeiner bekannten
Technik, zum Beispiel mittels Verankerungsstücke oder unter Verwendung der
bekannten "in-moulding"-Technologie, in den Einsatz 4 eingebettet.
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Gemäß der Erfindung
kann das Kopfstück 4 genau,
aber mit einem minimalen Spiel, in das Gehäuse 3a eingesetzt
werden und ist es darin durch Haltemittel, die teilweise am Kopfstück und teilweise am
verbleibenden Abschnitt der Zahnbürste angeordnet sind, fest
fixiert.
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Die
Haltemittel umfassen einerseits eine Rastnase oder Rippe 4a,
die am vorderen Ende des Kopfstückes 4 ausgebildet
ist und in einen entsprechenden Sitz 3b im Kopf 3 eingesetzt
werden kann; andererseits ist das hintere Ende des Kopfstückes 4 mit
einer weiteren Rastnase oder Haken 4b versehen, die/der
mit einem Verriegelungsende 6 eines Gleiters 7 in
Eingriff gebracht werden kann.
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Der
Gleiter 7 ist zwischen zwei Positionen, d.h. einer verriegelten
Position und einer gelösten Position,
die in den 3 und 4 dargestellt
sind, verschiebbar. In der verriegelten Position steht das Ende 6 des
Gleiters 7 (3) mit der Rastnase 4b des
Kopfstückes
in Eingriff: Letzteres bleibt somit im Sitz 3a mittels
der Rastnasen 4a und 4b formschlüssig verriegelt,
die aufgrund deren Größe und Anordnung
keine Trennung des Kopfstückes,
sogar im Anschluß an
versehentliche Verformung des Kopfes 3, die sich anhand
von Druck der Finger oder während der
Bürsttätigkeit
ergibt, zulassen. In der gelösten Position
(4) ist der Gleiter 7, wie durch den Pfeil D
gekennzeichnet, nach hinten verschoben und gibt er somit die Rastnase 4b frei,
was Ausstoßen
des Kopfstückes 4 mittels
der Drehung (Pfeil R) um die Rastnase 4a ermöglicht.
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In
der gezeigten Ausführungsform
wird der Gleiter während
seiner Gleitbewegung im Hals 2 der Zahnbürste geführt und
kann er von der Außenseite mittels
eines Hebels oder Vorsprungs 7a mit einer einfachen Ziehtätigkeit,
die unter Verwendung eines Fingers durchgeführt wird, leicht betätigt werden.
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Der
Gleiter wird in seiner verriegelten Position mittels der Schubkraft,
die darauf von einem elastischen Mittel, wie zum Beispiel einer
Druckfeder oder einem Gummistopfen ausgeübt wird, aktiv gehalten.
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Das
untere Ende 7b des Gleiters ruht an einer Masse aus elastischem/gummiartigem
oder elastomerem Material G, das auf den Gleiter einen kontinuierlichen
Druck in der verriegelten Position ausübt. Somit ist zum Lösen des
Kopfstückes
vom Sitz 3a erforderlich, eine zwangsgesteuerte und willkürliche Wirkung
auf den Vorsprung 7a auszuüben, die die elastische Reaktion
der Masse G überwindet
und somit die aktive Sicherheit vor versehentlicher Trennung des
Kopfstückes
liefert, nach der lange gesucht worden ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform (5, 6 und 7)
ist die elastische Masse G' direkt
in Kontakt mit dem Vorsprung 7a angeordnet: In diesem Fall
weist die Masse G' von
elastischem Material die weitere Aufgabe des Schließens und
Lieferns einer Oberflächenbehandlung
für den
Gleitsitz 8 des Vorsprungs 7a auf. Zur vollständigen Ausnutzung
der elastischen Eigenschaften der Masse G' ist der Gleitsitz 8 breiter
als der entsprechende Sitz in der Ausführungsform gemäß den 2, 3 und 4.
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Der
Einrasthub des Gleiters auf der Rastnase 4b des Kopfstückes 4 reicht
aus, um einerseits perfekte Verriegelung selbst in dem Fall, in
dem das Gehäuse
oder der Hals der Zahnbürste
aufgrund des von einem Benutzer während des Gebrauchs ausgeübten Drucks
verformt wird, sicherzustellen und andererseits die korrekte Verformung
der elastischen Masse G oder G' zu
erzeugen derart, daß das
gewünschte
Maß von
elastischer Reaktion erhalten wird. Der Hub des Gleiters kann zum
Beispiel 1 mm betragen.
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Die
Länge und
Gestalt des Gleiters 7 kann in Abhängigkeit von der Konfiguration
des verwendeten Griffes 1 variiert werden, obwohl sie Sekundäraspekte
im Vergleich zur hier zum Ausdruck gebrachten Haupterfinderungsidee
bilden.
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Zur
Vermeidung des Bedarfs an übermäßig kleinen
Toleranzen während
der Herstellung des Kopfstückes
und des Gehäuses,
aber gleichzeitig zur Verhinderung des Auftretens von störendem Spiel und
zur Sicherstellung einer festen Sicherungswirkung umfaßt der Sitz 3a gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
einen zwischen dem Bogen des Gehäuses
und dem Kopfstück
angeordneten elastischen Puffer 9. Wenn sich das Kopfstück 4 in
seiner Arbeitsposition (3 und 6) befindet,
bleibt der Puffer 9 komprimiert und übt er somit eine entgegengesetzte
elastische Reaktion aus, die dazu neigt, das gesamte Spiel aufzunehmen
und die Kopplung zwischen dem Kopfstück selbst und seinem Gehäuse zu stabilisieren;
außerdem
wird die von dem Puffer 9 ausgeübte Reaktion auch teilweise
auf die Kopplung zwischen der Rastnase 4b und dem Arbeitsende 6 des
Gleitstückes 7 übertragen,
wodurch die Reibkraft lokal erhöht
wird und somit das Verriegelungssystem noch stabiler und sicherer
gemacht wird.
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Vorzugsweise
ist der elastische Puffer 9 in der Nähe des Arbeitsendes 6 des
Gleitstückes 7 angeordnet.
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Die
im komprimierten Puffer 9 angesammelte elastische Energie
erleichtert auch den Ausstoß (siehe
Pfeil R in 4) des Kopfstückes 4 aus
dem Gehäuse 3a,
sobald der Gleiter 7 von der Rastnase 4b gelöst ist.
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Außerdem weist
das Kopfstück 4 vorzugsweise
ein verlängertes
Preßstück 5 an
seinem in Richtung auf den Hals 2 der Zahnbürste gerichteten Ende
auf, das ohne Borsten S oder andere Reinigungseinrichtungen ist.
Dieses verlängerte
Preßstück 5 ist
insbesondere zweckmäßig zum
Greifen mit einem Finger und Ausüben
eines leichten Drucks auf das Kopfstück zum Einsetzen desselben
in sein Gehäuse
nach anfänglicher
Positionierung desselben mit Hilfe der Hinterschneidung 4a im
vorderen Sitz 3b des Kopfes 3.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung, auch in Bezug auf dasjenige, was weiter unten im
Zusammenhang mit dem Herstellverfahren beschrieben wird, umfaßt die Bürste einen
Rahmenkörper 100,
der aus im wesentlichen starrem Material (zum Beispiel Polypropylen)
hergestellt ist, und eine Füllung 200,
die aus im wesentlichen weichem und elastischem Material (zum Beispiel
Gummi oder Elastomermaterial) besteht. In diesem Fall bildet die
Füllung 200 auch
die elastische Masse G oder G' und
den Puffer 9; für
diesen Zweck weist der Rahmen 100 der Bürste Löcher 11 und 12 auf,
durch die die Füllung 200 jeweils
in das Gehäuse 3a,
um den Puffer 9 zu bilden, und in den Sitz 8 treten kann,
um die Masse G' zu
bilden.
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Wie
erwähnt,
kann die oben beschriebene Zahnbürstenstruktur
in der bestmöglichen
Weise mittels eines besonderen und originalen Herstellverfahrens
erhalten werden, das unten beschrieben wird.
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Während eines
ersten Schrittes wird der Verriegelungsgleiter 7 unter
Verwendung eines ersten Materials, zum Beispiel Nylon®, Polyamid,
Azetal- oder Polyazetalharze, geformt.
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Danach
wird der Gleiter in einer geeigneten Position, mittels Halteelemente
(wie zum Beispiel dünne
Zapfen) in einer nachfolgenden Form gehalten, in der ein Rahmenkörper 100,
der aus einem zweiten Material besteht, das physikalisch und/oder chemisch "in keiner Beziehung" zum ersten Material steht
oder damit "inkompatibel" ist, wie zum Beispiel Polypropylen,
geformt. In diesem Zusammenhang wird der Begriff "inkompatibel" verwendet, um zu
zeigen, daß das
zweite Material weder dazu neigen wird, an dem ersten Material während des
Formens des zweiten Elements auf dem ersten Element anzuhaften noch
damit zu verschmelzen: Dies stellt sicher, daß der Gleiter 7 nachfolgend
frei bleibt, um im Rahmenkörper 100 (im
gezeigten Fall im Hals 2) der Zahnbürste in einem Gleitsitz zu
gleiten, der sich selbst während
des Formprozesses bildet, ohne daß es notwendig ist, weitere
Glätt-
oder Oberflächenbehandlungsarbeiten
an dem Gleiter oder an dem Sitz selbst durchzuführen.
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Beispiele
für geeignete
Kombinationen zwischen erstem Material und zweitem Material lauten wie
folgt: Polyamid (PA) mit Polypropylen (PP), Polyethylen, Polystyron
(PS), SAN, ABS, Azetalharz (POM) und dergleichen, oder Polycarbonat
mit Polypropylen (PP), Polyethylen, Polystyren (PS), SAN, ABS, Azetalharz
(POM) und dergleichen.
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Alternativ
ist die Anordnung zwischen einer dünnen Schicht aus Trennsubstanz
vorgesehen, um zu verhindern, daß die zwei Komponenten aneinander
haften.
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Die
extreme Einfachheit und rationelle Art der vorgeschlagenen Lösung ermöglicht auch,
daß die
gesamte Bürste
mittels aufeinanderfolgender Spritzgießvorgänge erhalten wird, ohne daß die zahlreichen
Komponenten separat geformt und danach während eines zweiten Schrittes
montiert werden müssen.
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Dies
führt außerdem einerseits
zu einem kostengünstigen
und einfachen Herstellprozeß (die Produktionsmaschinen
sind entsprechend einfacher, ohne die Notwendigkeit der Wiederherstellung
oder erneuten Montage von zahlreichen Teilen während der Konstruktion) und
andererseits zu außergewöhnlichen
Kopplungstoleranzen, die effiziente und sichere Montage der zwei
oder mehr Zahnbürstenabschnitte
sicherstellen.
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Der
Rahmenkörper 100 bildet
den größten Teil
des Griffes 1, des Halses 2 und des Gehäuses 3, wobei
er durch seine Art den Strukturabschnitt der Zahnbürste bildet.
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Während eines
dritten Schrittes wird der vorangehend erhaltene grob fertiggestellte
Teil in eine dritte Form übergeben,
in die das Füllmaterial 200 eingespritzt
wird, wobei das Material unter anderem die elastische Masse G oder
G', mit der der
Gleiter 7 wechselwirkt, und möglicherweise auch den Puffer 9 bildet.
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Das
Füllmaterial
ist vorzugsweise ein gummiartiges oder elastomeres Material und
weist auch die Funktion der Vervollständigung und des Bereitstellens
einer Oberflächenbehandlung
für die
gesamte Zahnbürste
auf.
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Geeignete
Materialien sind zum Beispiel PTE-Elastomere, die mit den entsprechenden
ersten und zweiten Materialien, an denen sie haften müssen, kompatibel
sind.
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Es
wird betont, daß die
zahlreichen Formschritte in einer einzigen Mehrkomponentenformmaschine
oder in mehreren Formmaschinen, die in Abfolge in mehreren Stationen
angeordnet sind, zu denen die Zahnbürste mittels geeigneter Fördersysteme
transportiert wird, die keinen Teil der Inhalte der vorliegenden
Erfindung bilden.
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Wie
leicht verständlich
ist, lösen
die Zahnbürste
und das Verfahren gemäß der Erfindung
die in der Einleitung beschriebenen Aufgaben vollständig.
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Insbesondere
sorgt die Erfindung für
eine Zahnbürste
mit einem auswechselbaren Kopf, in der, trotz der kleinen Abmessungen
des austauschbaren Abschnitts, eine feste Montage gemeinsam mit
sicherer Verwendung erzielt werden. In der Tat muß der Benutzer
zum Erzielen des Lösens
des Kopfstückes
aus seinem Gehäuse
willkürlich
den Verriegelungsgleiter betätigen
und ist unter allen Bedingungen nicht denkbar, daß das Kopfstück versehentlich aufgrund
einfachen Verbiegens oder Verformens der Zahnbürste selbst gelöst wird.
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Außerdem stellt
die elastomere Masse durch Ausüben
einer wesentlichen elastischen Reaktion sicher, daß das Montagesystem
vor versehentlicher Demontage äußerst sicher
ist, und nimmt sie irgendein mögliches
Spiel auf, das andernfalls während
des Gebrauchs auftreten würde.
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Mit
dem bevorzugten Verfahren gemäß der Erfindung
ist es möglich,
eine komplexe Zahnbürste, wie
die Zahnbürste
gemäß der Erfindung,
auf eine wirtschaftliche Weise mittels einfacher aufeinanderfolgender
Co-Moulding-Vorgänge
herzustellen.
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Es
versteht sich jedoch, daß die
Erfindung nicht auf besondere Konfigurationen beschränkt ist, die
oben dargestellt sind und die nur nicht beschränkende Beispiel für den Schutzbereich
der Erfindung darstellen, sondern daß zahlreiche Varianten möglich sind,
die alle innerhalb des Könnens
eines Fachmanns auf dem Gebiet liegen, ohne dadurch aus dem Schutzbereich
der Erfindung zu gelangen.
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Insbesondere
sind die Haltemittel (die durch das Rastnase/Nut-Paar 3b, 4a und
Rastnase/Gleiter-Paar 4b, 7 dargestellt sind)
so gezeigt worden, daß sie
entgegengesetzt zueinander an den zwei Enden des Kopfes angeordnet
sind, aber ist denkbar, daß der
Gleiter entlang der Seitenwand des Kopfstückes gleiten kann, wobei er
letzteres seitlich zusammenwirkend mit einem weiteren Rastnase/Nut-Paar, das
auf der gegenüberliegenden
Seite angeordnet ist, verriegelt.
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Offensichtlich
können
die wirksamen Abschnitte der Sicherungselemente, wie zum Beispiel die
Rastnase oder die Rippen und die Nuten, breit gefächerte Formen
aufweisen, vorausgesetzt, daß sie
die oben beschriebene Funktion leisten. Zum Beispiel könnte das
Verriegelungsende des Gleiters in Form einer Gabel vorliegen, die,
falls notwendig, eine Breite aufweist, derart, daß sie die
zwei Seiten des Kopfstückes
umarmt.
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Schließlich können die
Lehren der Erfindung auch auf ein Gerät zur Mundhygiene erweitert
werden, in dem das Kopfstück
in Form eines Einsatzes vorliegt, der mit anderen Arbeitselementen
(zum Beispiel einem mit Gummi versehenen Kopfstück zum Massieren des Zahnfleisches)
versehen ist.