EP4147605A1 - Bürste für eine schallzahnbürste mit längsachsenschwingung - Google Patents

Bürste für eine schallzahnbürste mit längsachsenschwingung Download PDF

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Publication number
EP4147605A1
EP4147605A1 EP21196661.9A EP21196661A EP4147605A1 EP 4147605 A1 EP4147605 A1 EP 4147605A1 EP 21196661 A EP21196661 A EP 21196661A EP 4147605 A1 EP4147605 A1 EP 4147605A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brush
longitudinal axis
head
head part
geometric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21196661.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marco ZAVALLONI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CURADEN AG
Original Assignee
CURADEN AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CURADEN AG filed Critical CURADEN AG
Priority to EP21196661.9A priority Critical patent/EP4147605A1/de
Priority to PCT/EP2022/075566 priority patent/WO2023041602A1/de
Priority to CA3230017A priority patent/CA3230017A1/en
Publication of EP4147605A1 publication Critical patent/EP4147605A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B9/00—Arrangements of the bristles in the brush body
    • A46B9/02—Position or arrangement of bristles in relation to surface of the brush body, e.g. inclined, in rows, in groups
    • A46B9/04—Arranged like in or for toothbrushes

Definitions

  • the invention relates to a brush for a sonic toothbrush with longitudinal axis vibration with an elongate base body which has a base part with a drive adapter for non-rotatable coupling to a sonic toothbrush drive with longitudinal axis vibration, the drive adapter defining a geometric base part longitudinal axis of the brush.
  • the body further has a head portion having a head orientation axis and a bristle base in which a plurality of bristles are anchored, the bristles projecting substantially perpendicularly from the head orientation axis of the brush.
  • the base body has a neck part that has a narrower cross-section than the head part and foot part, which connects the foot part and head part.
  • the sonic toothbrushes are very convenient for the user and are also considered to be efficient because the electrically powered brush makes the movements much faster than you can do it by hand.
  • a sonic toothbrush which has an angled brush head. Because the sonic toothbrush is angled forward, the various parts of the teeth are more accessible.
  • the kink means that the filaments of the brushes oscillate with greater amplitude transversely to the longitudinal axis of the brush.
  • the preferred frequency of operation is 2000 to 8000 Hertz. However, the frequencies can also be higher, for example at 10 kHz, 50 kHz, or lower, for example at 200 Hz or 500 Hz.
  • an ultrasonic toothbrush which, in order to increase the resonance frequency, has two parallel channels running transversely to the longitudinal axis of the brush.
  • the frequency is increased in the forward-backward direction when the two channels are placed in the front. If the channels are provided on the left and right of the brush neck, the frequency increases in the lateral direction.
  • the object of the invention is to create a toothbrush for sonic toothbrushes that belongs to the technical field mentioned at the outset, which has a better cleaning effect that is gentle on the gums in particular.
  • a defined and controlled two-dimensional movement of the bristles should be generated.
  • the solution is defined by claim 1.
  • the main body of the brush has a kink angle such that the geometric longitudinal axis of the foot part and a geometric axis of orientation of the head part enclose an angle ⁇ (gamma) in the range of 8° to 15°.
  • the sonic toothbrush according to the invention basically generates an oscillation of the brush around the longitudinal axis, ie around the longitudinal axis of the foot part (which is defined here as the x-axis).
  • the bristles primarily perform a wiping movement transversely to the longitudinal axis (which is defined here as the y-axis).
  • a particular advantage of the brush according to the invention is that it has a certain elasticity due to the selected material parameters and therefore also oscillates in the direction of the longitudinal movement (x-axis) at the envisaged oscillation frequency.
  • a movement results which can be referred to as an "8" movement.
  • the bristles are moved synchronously in the x and y directions and follow a line in the shape of an "8". Such a movement is particularly advantageous in dental care in several respects.
  • the brush performs a small “nodding movement” in the direction of the bristles (defined here as the z-direction), because this drives the mixture of saliva and toothpaste "forward” into the interdental spaces. This is particularly important with single tuft toothbrushes that are specifically designed for better interdental cleaning.
  • the modulus of elasticity is preferably at least 2500 MPa, in particular at least 3000 MPa. This ensures a base body that is sufficiently strong to optimally transmit the vibrations along the longitudinal axis.
  • the modulus of elasticity can tend to be lower (e.g. 2000 MPa to 3000 MPa) than with large bending angles (e.g. at 15°).
  • Another special embodiment is characterized in that the modulus of elasticity of the supporting material (or the supporting materials) of the base body is in the range of 4000 MPa to 6000 MPa.
  • a modulus of elasticity in the range from 5000 MPa to 6000 MPa is advantageous.
  • the neck portion is arcuately curved in the longitudinal direction, thereby creating the angle between the longitudinal axis of the foot portion and the axis of orientation of the head portion.
  • footboard and headboard are linear in themselves. Only the neck part is curved. This has the advantage that the forces occurring during the vibration along the longitudinal axis are distributed over the neck part and are not concentrated at one point.
  • the neck part is a slim section of the base body between the head part and the foot part.
  • the foot part typically has the largest cross-section at the drive adapter (foot end) and the smallest cross-section at the transition to the neck part.
  • the head part is essentially defined by the fact that it forms the anchorage of the bristles.
  • the head part is preferably plate-shaped and the neck part is rod-shaped.
  • the head part is therefore wider in cross-section (i.e. in the plane perpendicular to the head part alignment axis) in one direction (e.g. y-direction) than in the other direction (e.g. z-direction).
  • the shape of the cross section can be, for example, rectangular, trapezoidal or oval.
  • the neck portion is circular, oval, square, hexagonal, octagonal, trapezoidal in cross-section, or a geometric approximation or modification of such a shape.
  • the cross-sectional shape does not have to be rotationally symmetrical.
  • the head part is at least twice as wide as the neck part.
  • the head portion is at most about 1.5 times as long as the neck portion. This can also be combined with the aforementioned embodiment.
  • the head part has approximately the same thickness as the neck part in a cross-section spanned by the longitudinal axis of the brush and the head alignment axis.
  • the head portion is between 2 and 3 times as wide and preferably between 0.5 and 1.5 times as long as the neck portion.
  • the neck part which is relatively slim compared to the head part, a particularly good vibration behavior is achieved and thus an optimal cleaning of the teeth is achieved.
  • the head part thus forms a kind of centrifugal mass and the neck part forms a kind of (slender) elastic rod.
  • the head part can also be less than twice as wide and more than 1.5 times as long as the neck part.
  • the head part has approximately the same thickness as the neck part in a cross section spanned by the longitudinal axis (x) and the head alignment axis. If the head part is plate-shaped, then the neck part is approximately the same thickness as the head part plate.
  • the head portion has a mass (i.e., inertial mass) greater than a mass of the neck portion, in particular the head portion has a mass preferably greater than 30%, more preferably greater than 50% greater than the mass of the neck portion .
  • This mass distribution can be achieved either through appropriate geometric dimensions or through different materials or through both.
  • the relatively large mass of the head part compared to the neck part has the effect that a nodding movement of the brush head can be optimized during operation of the toothbrush. Due to the greater mass, the momentum of the nodding movement can be increased, which means that the two-dimensional "8" movement can be intensified and, in turn, the spaces between the teeth can be reached better. This is particularly, but not only, of great advantage with the single-tufted variant or with interdental cleaning.
  • the head part can also have a mass which is less than 30% greater than the mass of the neck part; in particular, the masses of the head part and the neck part can also be approximately the same. For example, if the head is the same thickness as the neck, and if the neck is three times as long as the head and the head is three times as wide as the neck.
  • the foot part is preferably approximately the same length as the head part. This means that the foot section is large enough to ensure stable attachment to the sonic toothbrush drive (e.g. with a long adapter channel for a correspondingly long handheld pin). The vibration and thus the kinetic energy of the drive is efficiently transmitted to the head part via the neck part.
  • the foot part is shorter than the head part, in particular the foot part is about half as long as the head part. This creates more design freedom for the neck part. If, in such an embodiment, the drive adapter is also designed as a slim pin on the brush, which is inserted into an adapter channel in the handset, then the stable attachment to the sonic toothbrush drive is hidden.
  • the foot part can also be longer than the head part.
  • the neck portion has a transverse dimension which is no more than a quarter of a length of the neck portion.
  • the transverse dimension is to be understood as a diameter perpendicular to the geometric alignment axis or perpendicular to the longitudinal axis of the foot part.
  • the head part alignment axis is decisive and where the neck part connects to the foot part, the foot part longitudinal axis is decisive.
  • the neck part is deliberately kept slim so that the vibration behavior of the head part can be supported, in particular the vibration behavior in the plane (the "8" movement) and the pitching movement.
  • the transverse dimension can also be more than a quarter of a length of the neck part. This can be useful if, for example, a particularly flexible or elastic material is used for the neck part.
  • the base body preferably consists essentially in one piece of a load-bearing material. In this way, on the one hand, a particularly cost-effective production of the base body is achieved. On the other hand, a particularly optimal vibration behavior is also made possible because no border crossings of different materials disturb the vibration behavior, in particular a 2-dimensional or 3-dimensional vibration behavior in which such a border crossing is bent in different directions by the vibration pattern.
  • a one-piece base body made of a load-bearing material is also spoken of when the surface of the brush is coated or encased by a non-load-bearing material.
  • areas made of a material with increased roughness or surface grip can be provided on the foot part, so that the brush can be better removed from the drive pin with the fingers.
  • the basic body is essentially formed by two material parts connected by a material bond.
  • the foot part is molded from a different plastic than the neck and head of the brush, a very rigid plastic (with a high modulus of elasticity) can be used to ensure that the coupling to the drive pin on the handset optimally supports the movement of the drive the brush transmits.
  • the neck can be made sufficiently elastic with a less rigid material (modulus of elasticity of the material of the neck part is lower than modulus of elasticity of the foot part).
  • a further special type of embodiment is characterized in that the basic body is essentially formed by three integrally connected load-bearing material parts.
  • the base body can consist of two materially bonded material parts of different strengths in the longitudinal direction. It is also conceivable that the head part, neck part and foot part are each made of different materials. The requirements for the headboard are different from those for the footboard, which can be optimized with the choice of material.
  • a base body made of two or three materially bonded load-bearing materials is the result, for example, of modern plastic injection molding processes with two or three materials.
  • the base body with the two or three load-bearing material parts can also have non-load-bearing (e.g. soft) coating layers in order to achieve certain functions (e.g. protection when the back of the brush comes into contact with the teeth).
  • non-load-bearing e.g. soft
  • the head part preferably has a deflection of 10%-20% in relation to a length of the brush.
  • the deflection is understood to mean a ratio between the distance between a center (centre of gravity) of the head part and the longitudinal axis of the adapter, divided by the total length L (in the x-direction) of the base body.
  • the deflection can be viewed as "eccentricity of the head part with respect to the longitudinal axis of the adapter".
  • the deflection is decisive for the oscillation pattern: it was found that the "8" movement is particularly pronounced with a deflection of 10% - 20%.
  • the deflection can also be less than 10% or greater than 20%.
  • the deflection is preferably chosen in the range of 20% so that the "imbalance" of the head is not too small.
  • the deflection should be chosen in the range of 10%, because at higher frequencies the "imbalance" of the head could otherwise become too great.
  • the bristles project substantially perpendicularly to the axis of orientation of the head of the brush.
  • the angle between the longitudinal axis of the foot part and the direction of the bristles is then 90° minus the bending angle ⁇ (gamma).
  • ⁇ gamma
  • the bristles are anchored, for example, on the main surface of the plate-shaped head part.
  • the head part can also be rod-shaped, with the single tuft being anchored in a cylindrical recess (e.g. a blind hole).
  • the distance from the geometric buckling position to the end face of the foot part is preferably at least 50% of a length of the base body.
  • a particularly optimal range for the geometric kink position is thus defined in connection with the range of the E-modulus according to the invention, which according to the experiments leads to particularly advantageous 2-dimensional or 3-dimensional oscillation patterns. In this way, a particularly effective and also gentle tooth cleaning can be achieved.
  • the geometric buckling position is defined by an intersection between the geometric foot portion longitudinal axis and the geometric head portion orientation axis.
  • a kinked (or knee-like) change in direction of the base body does not necessarily have to be present at the geometric buckling position.
  • the geometric buckling position is preferably located within the base body.
  • the shape of the base body does not necessarily have to include an optically recognizable kink, but can, for example, be arcuate. In variants, the geometric buckling position can also be outside of the base body. Other variations are known to those skilled in the art.
  • the distance between the end face of the foot piece and the buckling position is measured along the foot piece longitudinal axis.
  • the total length of the base body is also measured along the longitudinal axis of the foot piece.
  • the geometric buckling position has a relatively large distance from the head part, in order to, in connection with the angle ⁇ (gamma) between the To achieve a particularly good vibration behavior for cleaning the teeth due to the geometric foot part longitudinal axis and the geometric head part alignment axis of 8° to 15°.
  • the larger the angle selected the greater the deflection of the head section from the longitudinal axis of the foot section (eccentricity). Also, the eccentricity increases as the buckling position is further away from the head portion.
  • the distance from the geometric kink position to the end surface of the foot part can also be less than 50% of a length of the base body, for example at least 35%.
  • a geometric foot part longitudinal axis and a geometric head part alignment axis preferably enclose an angle ⁇ (gamma) in the range of 10° to 14°.
  • this angle range is particularly advantageous, so that a particularly ideal vibration pattern can be achieved for tooth cleaning.
  • the vibration pattern, in particular the "8" movement is particularly advantageous, with which tooth cleaning with the brush can be carried out particularly gently.
  • the angular range has also proven to be particularly advantageous in connection with the deflection or eccentricity of the head part in relation to the total length of the brush between 10% and 20% and also led to particularly good cleaning results with optimum ergonomics.
  • the angle range of 10° - 14° in combination with a bending position halfway along the brush leads to good deflection (eccentricity) of the brush head. Good dynamics of the oscillation of the brush head in the sense of the desired "8" movement are thus achieved.
  • the neck portion has a reduced cross-section compared to the head portion. That is, the head portion is wider and/or thicker (viewed perpendicular to the head portion orientation axis) than the neck portion. This means that the neck part is mechanically less stiff than the head part (if the base body is made of one or more materials with approximately the same modulus of elasticity).
  • the distance (K) from the geometric buckling position to the end face of the foot part is at least 60% of the total length (L) of the base body.
  • the distance from the geometric buckling position to the end face of the foot part is at most 75% of the total length (L) of the base body.
  • L total length of the base body.
  • a sufficiently strong "8" movement can be achieved with the bending angle of 8° to 15° according to the invention with a great deal of design freedom with regard to the geometric dimensions of the neck part and head part.
  • a sonic toothbrush according to the invention with longitudinal axis vibration comprises a brush according to the invention and a handset with a brush coupling for detachably attaching the brush to the handset and with a drive which generates longitudinal axis vibrations on the brush coupling.
  • the drive can have, for example, a piezo drive, a magnetic drive and/or an electric rotary drive.
  • a piezo drive is particularly preferably used, in particular because of the simple structure, the particularly compact design and the precise controllability.
  • the drive is preferably designed to generate a longitudinal axis vibration frequency in the range from 150 Hz to 400 Hz. Since the brush creates a 2-dimensional or 3-dimensional movement pattern, the longitudinal axis oscillation frequency is set relatively low, so that more time is available to carry out several changes of direction per oscillation, eg in an "8" movement.
  • the longitudinal axis vibration frequency is advantageously not higher than 300 Hz. If the frequency is too high, the base body can no longer transmit the longitudinal axis vibration generated by the drive to the brush head Torsional movements occur which lead to the head, for example, only vibrating every second time.
  • the longitudinal axis vibration frequency can also be less than 150 Hz, e.g. 120 Hz.
  • the drive is preferably designed to generate a longitudinal axis vibration with an amplitude of no more than 3°, in particular in the range from 1° to 3°. This means that the foot part is periodically rotated (moved back and forth) around the longitudinal axis of the foot part. In variants, the amplitude can also be greater than 3°.
  • the figure 1 shows a schematic representation of a top view of a brush 10.
  • the brush 10 comprises a truncated cone-shaped foot part 11, a rod-shaped neck part 12, which adjoins the truncated cone-shaped foot part 11, and finally a plate-shaped head part 13, which adjoins the neck part 12.
  • the three parts form the main body of the brush.
  • the frustoconical foot portion 11 includes a drive adapter.
  • this is essentially formed by a channel-shaped receptacle 14, into which a pin of the handset of the sonic toothbrush can be inserted and locked (see below figure 4 ).
  • the brush 10 has a foot part longitudinal axis 20 which is aligned coaxially with the receptacle 14 or, when the sonic toothbrush is in operation, coaxially with the pin.
  • This longitudinal axis defines the x-axis of the xyz coordinate system used here.
  • the drive adapter defines the geometric longitudinal axis (x) of the base part of the brush.
  • the bristle field 17 of the head part 13 can also be seen, which in the present case has several (eg 20-40) tufts each with a large number (eg 100-200) of bristles.
  • the head part 13 is teardrop-shaped when viewed from the front. That is, its form expands - beginning with the transition to Neck part - successively to almost the upper end of the head part and ends there in a rounded final contour. In this form (with a given length of the bristle field in the x-direction) the center of gravity of the head part 13 is closer to the end of the brush. This can increase the eccentric effect at the given operating frequency and hence the "8" motion.
  • the main surface of the plate-shaped head part 13 extends essentially transversely to the x-axis in the y-direction.
  • the brush In addition to the "8", the brush also performs a small nodding movement with the head part 13 - this movement is directed essentially at right angles to the "8", ie essentially in the z-direction. In terms of a preferred embodiment, the bristles are thus moved in three dimensions (x, y, z).
  • the figure 2 12 shows a schematic representation of a side view of the brush 10.
  • the geometric axis of alignment of the head part 21 can also be seen.
  • the foot part longitudinal axis 20 and the head part alignment axis 21 are in a row.
  • Header alignment axis 21 is essentially the longitudinal axis of the headboard. The two axes intersect in the geometric bending position 22.
  • the geometric foot part longitudinal axis 20 and the geometric head part alignment axis 21 enclose an angle ⁇ (gamma) of 10°.
  • the geometric bending position 22 has a distance K from the end surface of the foot part 11 of 50% of the total length L of the brush 10 .
  • a brush 10 is created with which a particularly effective and gum-friendly cleaning of the teeth is possible.
  • the head part 13 is plate-shaped and the neck part 12 is rod-shaped.
  • the head part 13 and the neck part 12 have the same transverse dimension (ie the same thickness).
  • the head part 13 In the projection onto the xy plane (front view according to figure 1 ) the head part 13 is about three times as wide (y-direction) as the neck part 12.
  • the length (x-direction) of the head part is about one-third greater than the width (y-direction).
  • the neck part 11 is, for example, one third as wide and 1.5 times as long as the head part 13.
  • the neck part 12 is tapered compared to the head part 13 and the foot part 11 .
  • the neck part 12 is visible in at least one of the side views (here in the z-direction according to figure 1 considered) less wide than the head part 13.
  • the deflection is determined by the ratio of the distance A to the length L of the brush.
  • the distance A corresponds to the distance from the front center of the head part (which corresponds here to the center of the bristle field 17) to the longitudinal axis 20 of the foot part (see figure 2 ). In the present example, the deflection is 14%.
  • the bristles are arranged in several tufts and protrude perpendicularly from the main surface of the plate-shaped head part. In the present case, they are perpendicular to the y-direction and run in the x-z plane. In the present embodiment, the bristles are attached to the front of the head portion (or the front 27 of the brush), that is, they point slightly downward toward the adapter surface (y-z plane) of the base portion.
  • the figure 3 shows a schematic representation of a rear view of the brush 10 according to FIGS Figures 1 and 2 .
  • the base body has a different material on the back 26, which is soft and offers protection (protective layer, protective jacket) when the back of the brush comes into contact with the teeth.
  • This stuff is non-load-bearing and can therefore have a modulus of elasticity outside the modulus of elasticity range of 2000-6000 MPa according to the invention.
  • the supporting material can be seen on the front face 27 and makes up a substantial part of the cross-section of the body.
  • the figure 4 shows a schematic representation of a top view (z-direction) of a sonic toothbrush comprising the brush 10 and a handset 16 with a pin 15.
  • the brush 10 is attached to the pin 15 so that the brush is detachable, rotationally fixed and fixed axially.
  • the handset 16 rotates the pin 15 back and forth at a frequency of, for example, 180-270Hz with an amplitude of, for example, 2° (relative to a rest position) about the longitudinal axis of the pin 15 (which corresponds to the longitudinal axis of the handset 16).
  • the brush thus rotates back and forth about the longitudinal axis 20 of the foot part (x-axis).
  • the Figure 5a shows a schematic representation of a side view of a sonic toothbrush 10.
  • the sonic toothbrush 10 comprises a handset 16 and a brush 10.
  • the drive of the handset 16 is designed as a piezoelectric drive (not shown), which causes the brush 10 to oscillate about the x-axis 20 ( Longitudinal axis of the handset) generated.
  • the brush 10 performs a rotational oscillation about the x-axis 20 relative to the handle. Due to the deflection of the head part 13 according to the invention, an imbalance occurs which has a movement component in the Y-direction 24 and/or in the Z-direction 25 (see below, Figure 5b ) supports.
  • This effect is controlled by the suitably angled kink in the brush neck, the suitably selected modulus of elasticity and can be adjusted by further geometric design features of the brush (such as the kink angle position, deflection, mass distribution and other features according to the particular embodiments of the invention)).
  • the Figure 5b shows a schematic top view of a personal care appliance according to FIG Figure 5a .
  • the Z-direction 25 can be seen in this illustration. It runs essentially in the direction of the bristles.
  • the handset is significantly larger than the brush. This is the only way it can generate a longitudinal axis vibration (instead of an undefined or non-directional vibration movement, as is the case with known sonic toothbrushes.
  • the figure 6 12 shows an embodiment of the sonic toothbrush which comprises exactly one tuft 18 .
  • the tuft 18 is arranged at the rear with respect to the head part 13 .
  • the head part is tilted backwards.
  • the figure 7 shows a schematic representation of the "8" movement according to the invention.
  • the "8" movement has the form of an "8" flattened on one side, with an axis of symmetry (X-axis) running through the center 27 of the "8".
  • the two loops 28a, 28b of the "8" extend in the y-direction.
  • the invention is not limited to exactly this form of the "8" movement, the exact form of the movement ultimately depends on the parameters of the brush head and the vibration generated by the motor of the handset.
  • the figure 8 illustrates the amplitude of long-axis vibrational motion.
  • the x-axis is perpendicular to the plane of the drawing.
  • the plate-shaped head part 13 (shown without bristles) pivots about the angle ⁇ (alpha) about the x-axis.
  • the bristles extend in figure 8 in z-direction upwards).
  • the main component of the pivoting movement (and hence the bristle wiping movement) is in the y-direction.
  • the angle ⁇ (alpha) is preferably 2°.
  • the figure 9 shows a brush 10 with a plate-shaped oval head part 13.
  • the longitudinal axis of the oval shape runs essentially in the x-direction and the transverse axis in the y-direction.
  • the center of the head part 13 is further away from the upper end of the brush 10 than in the case of the teardrop-shaped head part according to FIG figure 1 .
  • figure 10 shows a brush with a kink angle ⁇ (gamma) of 14° and a distance K from the geometric kink position 22 to the end surface 29 of the foot part 11 of 75% based on the length L of the brush.
  • the foot part 11 tapers from the end surface 29 to the transition into the neck part 12.
  • the foot part 11 can be, for example, in the shape of a truncated cone or a truncated pyramid, with a longitudinal section having, for example, a concave profile.
  • the center of gravity of the foot part 11 is closer to the end surface 29 than in the case of a comparable foot part with straight profile lines.
  • the neck portion 12 is approximately half the length (L) of the brush in the illustrated embodiment. As the figure 10 As illustrated, the neck portion 12 need not necessarily have a constant cross section along its entire length. It may well have a changing contour.
  • the head part 13 is formed by the extension of the neck part 12 .
  • the head part 13 has essentially the same transverse dimensions (viewed in a section perpendicular to the head part alignment axis 21) as the neck part 12.
  • the bristle field 17 is placed on the side of the head part 13. The bristles thus protrude perpendicularly to the alignment axis 21 of the head part.
  • FIG 11 shows an embodiment in which the foot part 11 is essentially formed by a pin 30 as a drive adapter.
  • the neck part 12 is in the form of a rod and occupies, for example, 90% of the length of the brush.
  • the head part 13 is the part in which the bristle field 17, here in the form of a single tuft, is anchored.
  • the pin 30 is inserted into the handset in the x-direction for non-rotatable coupling to a sonic toothbrush drive with longitudinal axis vibration, the drive adapter defining the geometric foot part longitudinal axis (x) of the brush.
  • a brush according to 11 is, for example, made of a material with an E module of approx. 4600 MPa.
  • the brush 10 has an interdental brush for cleaning the interdental spaces instead of the bristle field 17 .
  • a brush for a sonic toothbrush drive is created which leads to a particularly advantageous movement of the head part for effective cleaning of the teeth that is gentle on the gums.

Abstract

Eine Bürste (10) für eine Schallzahnbürste mit Längsachsenschwingung hat einen länglichen Grundkörper, der einen Fussteil (11) mit einem Antriebsadapter (14) zum rotationsfesten Koppeln an einen Schallzahnbürstenantrieb mit Längsachsenschwingung hat, wobei der Antriebsadapter (14) eine geometrische Längsachse der Bürste definiert. Der Grundkörper hat weiter einen Kopfteil (13) mit einer Kopfteil-Ausrichtungsachse (21) und einen Borstenträger, in welchen eine Vielzahl von Borsten verankert ist, wobei die Borsten im Wesentlichen senkrecht von der Kopfteil-Ausrichtungsachse (21) der Bürste (10) weg ragen. Der Grundkörper hat ferner einen länglichen Halsteil (12), der Fussteil (11) und Kopfteil (13) verbindet. Der Grundkörper bildet dahingehend einen Knick-Winkel, dass die geometrische Fussteil-Längsachse (20) und eine geometrische Kopfteil-Ausrichtungsachse (21) einen Winkel γ (gamma) im Bereich von 8° bis 15° einschliessen. Der Grundkörper weist ein tragendes Material mit einem E-Modul von nicht mehr als 6000 MPa und nicht weniger als 2000 MPa auf. Eine Schallzahnbürste mit Längsachsenschwingung, umfasst eine Bürste (10) und einen Handapparat mit einer Bürstenkupplung zum lösbaren Befestigen der Bürste (10) am Handapparat, sowie einen Antrieb (16), der an der Bürstenkupplung eine Längsachsenschwingung erzeugt. Die Schallzahnbürste erzielt eine bessere, insbesondere für das Zahnfleisch schonende Reinigungswirkung. Insbesondere wird eine definierte und kontrollierte zweidimensionale Bewegung der Borsten erzeugt.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Bürste für eine Schallzahnbürste mit Längsachsenschwingung mit einem länglichen Grundkörper, der einen Fussteil hat mit einen Antriebsadapter zum rotationsfesten Koppeln an einen Schallzahnbürstenantrieb mit Längsachsenschwingung, wobei der Antriebsadapter eine geometrische Fussteil-Längsachse der Bürste definiert. Der Grundkörper hat weiter einen Kopfteil mit einer Kopfteil-Ausrichtungsachse und einen Borstenträger, in welchen eine Vielzahl von Borsten verankert ist, wobei die Borsten im Wesentlichen senkrecht von der Kopfteil-Ausrichtungsachse der Bürste weg ragen. Und schliesslich hat der Grundkörper einen im Vergleich zu Kopfteil und Fussteil querschnittsverjüngten Halsteil, der Fussteil und Kopfteil verbindet.
    • Stand der Technik
  • Es gibt unterschiedliche Arten von elektrisch angetriebenen Zahnbürsten.
  • Aus den Druckschriften DE 10 2016 011477 (Schiffer ), EP 2'454'967 A1 (Braun ), WO 2005 046508 A1 (Trisa ) und anderen ist das Prinzip des runden Bürstenkopfs bekannt, der um eine Achse parallel zu der Borstenrichtung rotieren kann und um diese Achse hin und her bewegt wird. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass der bewegte Teil (nämlich der runde Bürstenkopf) sehr klein ist. Es braucht nicht viel Antriebsenergie und auftretenden Kräfte (Drehmomente) sind tendenziell klein. Der Nachteil dieses Prinzips liegt darin, dass die Borstenbewegung abhängig ist von der Distanz zur Rotationsachse. Je näher die Borsten zur Achse des Bürstenkopfs sind, desto geringer ist die Hin- und Her-Bewegung. Das Bewegungsmuster ist also sehr inhomogen verteilt über das Borstenfeld.
  • Aus den Druckschriften JP H04-43127 (Kao ), US 2006 168744 A1 (Butler ), US 2012/0291212 (Montagnino ) und anderen ist das Prinzip der Pendelbewegung bekannt. Dabei pendelt die Bürste um eine Pendelachse, die senkrecht zum Handapparat (Antrieb) und zur aufgesetzten Bürste steht und die die Längserstreckungsachse von Handapparat und Bürste am Ort der Kopplung der Bürste an den Handapparat schneidet. Der Vorteil ist, dass die Bewegungsintensität über das ganze Borstenfeld homogen verteilt ist. Alle Borsten haben nämlich mehr oder weniger den gleichen Abstand von der Pendelachse. Der Nachteil besteht allerdings darin, dass relativ grosse Kräfte (Momente) auftreten, weil der Bürstenkopf mit seiner Masse relativ weit von der Pendelachse entfernt ist.
  • Aus den Druckschriften JP 2012-161368 (Sanion ), DE 299 13 406 U1 (Rowenta ), US 6,766,548 B1 (Rowenta ), WO 2005 046508 A1 (Trisa ), WO 2013/104020 A1 (Erskine ) und anderen ist das Prinzip der Gehäusevibration bekannt. Ein Antrieb im Handapparat oder im Bürstenhals erzeugt eine nicht näher definierte Vibration, die sich auf die Borsten überträgt. Der Vorteil dieser Konstruktion ist, dass man sich nicht mit den technischen Details der Bewegungsübertragung befassen muss. Der Nachteil ist aber, dass man das ganze Gehäuse vibrieren muss und dass entsprechend mehr Antriebsenergie benötigt wird, als wenn nur ein kleiner Teil in Vibration versetzt werden muss. Zudem darf die Vibration nicht zu stark sein, weil das den Komfort beim Halten des Handapparats beeinträchtigt. Schliesslich sind die effektiven Bewegungen der Borsten nicht bekannt und die Wirkung der Reinigung dieser Art von undefinierter und unkontrollierter Vibration ist alles andere als optimal.
  • Eine weiteres Prinzip ist aus den Druckschriften WO 2012-151259 A1 (Water Pik ), EP 2'548'531 B1 (Trisa) und anderen bekannt. Hier hat der Handapparat einen Kopplungsstift, der sich um die Längsachse hin und her dreht. Die auf den Kopplungsstift aufgesetzte Bürste hat einen geraden Hals und am Ende eine Borstenplatte, von der die Borsten quer zur Längsachse des Handapparats bzw. des Bürstenhalses stehen. Der Vorteil dieser Geometrie besteht darin, dass relativ geringe Kräfte (Momente) auftreten, weil die Masse (Hals, Borstenplatte) der Aufsatzbürste relativ nahe bei der Längsachse (Bewegungszentrum) ist. Auch ist die Bewegungsintensität relativ gleichmässig über das Borstenfeld verteilt. Der Nachteil dieses Prinzips ist jedoch, dass die Borsten nur eine eindimensionale Bewegung (hin und her) ausführen. Zum einen ist dadurch der Aufschäumeffekt für die Zahnpasta unbefriedigend und zum anderen fehlt der Vorteil der kreisenden und damit schonenden und gleichzeitig effizienten Bewegung, die von den Spezialisten im Zusammenhang mit der Handzahnbürste seit Jahrzehnten als vorteilhaft gelehrt wird.
  • Bei Handzahnbürsten ist bekannt, dass der Reinigungseffekt von der Härte der Borsten abhängt. Borsten unterschiedlicher Härte haben je nach Einsatzzweck unterschiedliche Reinigungswirkung und unterschiedliches Schädigungspotenzial. Diese Effekte sind in Fachkreisen bekannt und fliessen regelmässig auch in die Beratung der Patienten ein.
  • Die Schallzahnbürsten sind für den Benutzer sehr bequem und gelten auch als effizient, weil die elektrisch angetriebene Bürste die Bewegungen sehr viel schneller macht, als man es von Hand tun kann.
  • Bei den Schallzahnbürsten hat man sich bisher darauf gestützt, dass die Reinigung umso besser ist, je höher die Frequenz des Motors ist und je grösser die Reinigungsbewegung der Borsten ist.
  • Aus der WO 2017/050612 A1 (Curaden ) ist eine Schallzahnbürste bekannt, die einen abgewinkelten Bürstenkopf hat. Dadurch, dass die Schallzahnbürste nach vorn gewinkelt ist, sind die verschiedenen Stellen des Gebisses besser zugänglich. Zudem wird mit dem Knick erreicht, dass die Filamente der Bürsten mit grösserer Amplitude quer zur Bürstenlängsachse schwingen. Die bevorzugte Betriebsfrequenz ist bei 2000 bis 8000 Hertz. Die Frequenzen können aber auch höher zum Beispiel bei 10 kHz, 50kHz oder auch tiefer, zum Beispiel bei 200 Hz oder 500 Hz liegen.
  • Aus der US 2012/0291212 A1 ist eine Ultraschall-Zahnbürste bekannt, die zur Erhöhung der Resonanzfrequenz zwei parallele, quer zur Längsachse der Bürste verlaufende Kanäle hat. Die Frequenz wird in Vorwärts-Rückwärtsrichtung erhöht, wenn die beiden Kanäle an der Vorderseite platziert sind. Sind die Kanäle links und rechts am Bürstenhals vorgesehen, erhöht sich die Frequenz in seitlicher Richtung.
    • Nachteile:
  • Es fehlt nach wie vor an einem ausreichenden Verständnis des Reinigungsverhaltens von Schallzahnbürsten. Die Erkenntnisse, die man heute in Bezug auf die Reinigungswirkung von Handzahnbürsten hat, lassen sich nicht auf die hochdynamische Situation einer Schallzahnbürste übertragen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Zahnbürste für Schallzahnbürsten zu schaffen, welche eine bessere, insbesondere für das Zahnfleisch schonende Reinigungswirkung hat. Insbesondere soll eine definierte und kontrollierte zweidimensionale Bewegung der Borsten erzeugt werden.
  • Die Lösung wird durch den Anspruch 1 definiert. Der Grundkörper der Bürste hat dahingehend einen Knick-Winkel, dass die geometrische Fussteil-Längsachse und eine geometrische Kopfteil-Ausrichtungsachse einen Winkel γ (gamma) im Bereich von 8° bis 15° einschliessen. Als zweites wichtiges Merkmal kommt hinzu, dass der Grundkörper ein tragendes Material mit einem E-Modul von nicht mehr als 6000 MPa und nicht weniger als 2000 MPa aufweist (MPa = Megapascale).
  • Die Schallzahnbürste gemäss der Erfindung erzeugt grundsätzlich eine Schwingung der Bürste um die Längsachse, also um die Fussteil-Längsachse (die hier als x-Achse definiert wird). Die Borsten führen dadurch primär eine Wischbewegung quer zur genannten Längsachse aus (was hier als y-Achse definiert wird). Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Bürste liegt darin, dass sie aufgrund des gewählten Materialparameters eine gewisse Elastizität hat und deshalb bei der vorgesehenen Schwingungsfrequenz auch eine Schwingung in Richtung der Längsbewegung (x-Achse) ausführt. Es resultiert eine Bewegung, die als "8" Bewegung bezeichnet werden kann. Die Borsten werden synchron in x- und y- Richtung bewegt und folgen einer Linie in der Form einer "8". Eine solche Bewegung ist in mehrerer Hinsicht besonders vorteilhaft bei der Zahnpflege.
  • Die Kombination aus einem ausreichend grossen Knickwinkel von mindestens 8 und einem E-Modul, das ein ausreichendes (aber nicht zu grosses) Mass an Flexibilität zur Verfügung stellt, führt zu einer zweidimensionalen Bewegung des Kopfes. Diese Bewegung am verankerten Ende der Borsten steuert die Bewegung der Borsten an deren Reinigungsende (freies Ende der Borsten). Die obere Grenze des Knickwinkels und die untere Grenze des E-Moduls stellen sicher, dass der Bürstenkopf noch genügend stabil gehalten ist, so dass die unerwünschte "schlagende" Bewegung (in Längsrichtung der Borsten - also in Richtung z-Achse) nicht in zu hohem (schädlichem) Mass auftritt.
  • Es ist allerdings durchaus ein Vorteil der vorliegenden Bürstenkonstruktion, dass die Bürste eine kleine "Nickbewegung" in Richtung der Borsten (hier als z-Richtung definiert) durchführt, weil dadurch die Mischung aus Speichel und Zahnpasta quasi "vorwärts" in die Zahnzwischenräume getrieben wird. Dies ist insbesondere bei Einbüschel-Zahnbürsten von Bedeutung, die speziell für eine bessere Interdentalreinigung geeignet sind.
  • Die Erfindung geht im Übrigen von folgenden Grundmerkmalen aus:
    1. a) Die Bürste hat ein Fussteil, an welchem ein Adapter zum Handapparat, ein sogenannter Antriebsadapter ausgebildet ist. Der Adapter ist in geometrischer Hinsicht darauf ausgelegt, mit einem Kopplungsteil (z.B. Stift) des Schallzahnbürstenantriebs drehfest (aber auswechselbar) verbunden zu werden. Der Schallzahnbürstenantrieb erzeugt eine Längsachsenschwingung, die auf die Bürste zu übertragen ist. Der Antriebsadapter definiert eine geometrische Fussteil-Längsachse (x) der Bürste. Diese Längsachse ist im Normalfall die Richtung, in welcher man die Bürste auf den Handapparat aufstecken kann.
    2. b) Weiter hat die Bürste einen Kopfteil mit einem Borstenträger, in welchen eine Vielzahl von Borsten verankert ist (Borstenfeld). Der Kopfteil ist im Prinzip das obere Ende der Bürste (wohingegen der Fussteil das untere Ende bildet). Der Kopfteil definiert eine Kopfteil-Ausrichtungsachse. Die im Kopf verankerten Borsten ragen z.B. quer zur Kopfteil-Ausrichtungsachse weg. Typischerweise, aber nicht zwingend, stehen die Borsten senkrecht zur Kopfteil-Ausrichtungsachse.
    3. c) Zwischen Fussteil und Kopfteil hat der Grundkörper ein Halsteil. Der Halsteil verbindet also Fussteil und Kopfteil miteinander. Er ist im Vergleich zum Fussteil querschnittsverjüngt. Das heisst, wenn man den Fussteil im Querschnitt (bezogen auf die Fussteil-Längsachse) betrachtet, dann sind die Abmessungen in x- oder y-Richtung kleiner als beim Querschnitt des Halsteils (also quer zur Halsteil-Längsachse). Dabei ist querschnittsverjüngt auf die Querschnittsfläche zu beziehen. Es ist also nicht zwingend, dass die Abmessungen in x-Richtung und y-Richtung geringer sind.
  • Bevorzugt beträgt der E-Modul mindestens 2500 MPa, insbesondere mindestens 3000 MPa. Damit wird ein Grundkörper sichergestellt, welcher hinreichend fest ist, um die Längsachsen-Schwingungen optimal zu übertragen.
  • In gewissen Varianten der Erfindung (z.B. bei eher kleinen Knickwinkeln im Bereich von 8°) kann der E-Modul tendenziell niedriger sein (z.B. 2000 MPa bis 3000 MPa) als bei grossen Knickwinkeln (z.B. bei 15°).
  • Eine weitere besondere Ausführungsart zeichnet sich dadurch aus, dass der E-Modul des tragenden Materials (bzw. der tragenden Materialien) des Grundkörpers im Bereich von 4000 MPa bis 6000 MPa liegt.
  • Ist die Masse des Kopfteils relativ gross im Verhältnis zum Querschnitt des Halsteils, dann ist ein E-Modul im Bereich von 5000 MPa bis 6000 MPa von Vorteil.
  • Gemäss einer besonderen Ausführungsart ist der Halsteil in Längsrichtung bogenförmig gekrümmt und erzeugt dadurch den Winkel zwischen der Fussteil-Längsachse und der Kopfteil-Ausrichtungsachse. Mit anderen Worten: Fussteil und Kopfteil sind in sich geradlinig. Nur der Halsteil ist gekrümmt. Dies hat den Vorteil, dass sich die bei der Längsachsenschwingung auftretenden Kräfte auf den Halsteil verteilen und nicht konzentriert an einer Stelle auftreten.
  • Gemäss einer besonderen Ausführungsform ist der Halsteil ein schlanker Abschnitt des Grundkörpers zwischen Kopfteil und Fussteil. Der Fussteil hat typischerweise den grössten Querschnitt am Antriebsadapter (Fussende) und den kleinsten Querschnitt beim Übergang zum Halsteil.
  • Der Kopfteil ist im Wesentlichen dadurch definiert, dass er die Verankerung der Borsten bildet.
  • Bevorzugt ist der Kopfteil plattenförmig und der Halsteil ist stangenförmig. Der Kopfteil ist also im Querschnitt (also in der Ebene senkrecht zur der Kopfteil-Ausrichtungsachse) in der einen Richtung (z.B. y-Richtung) breiter als in der anderen Richtung (z.B. z-Richtung). Die Form des Querschnitts kann beispielsweise rechteckig, trapezförmig oder oval sein.
  • Der Halsteil ist z.B. im Querschnitt kreisrund, oval, viereckig, sechseckig, achteckig, trapezförmig oder eine geometrische Annäherung oder Abwandlung einer solchen Form. Die Querschnittsform muss nicht drehsymmetrisch sein.
  • Gemäss einer ersten besonderen Ausführungsform ist der Kopfteil mindestens etwa doppelt so breit wie der Halsteil.
  • Entsprechend einer zweiten besonderen Ausführungsform ist der Kopfteil höchstens etwa 1,5 mal so lang wie der Halsteil. Dies lässt sich auch kombinieren mit der zuvor genannten Ausführungsform.
  • Gemäss einer dritten besonderen Ausführungsform ist der Kopfteil in einem Querschnitt aufgespannt durch die Längsachse der Bürste und die Kopfausrichtungsachse etwa gleich dick wie der Halsteil.
  • Besonders bevorzugt ist der Kopfteil zwischen 2 und 3 mal so breit und vorzugsweise zwischen 0.5 und 1.5 mal so lang wie der Halsteil. Mit dem im Vergleich zum Kopfteil relativ schlanken Halsteil wird ein besonders gutes Schwingungsverhalten erreicht und damit eine optimale Reinigung der Zähne erreicht.
  • Der Kopfteil bildet gemäss der obigen Dimensionierung also eine Art Schwungmasse und der Halsteil eine Art (schlanker) elastischer Stab.
  • In Varianten kann der Kopfteil auch weniger als doppelt so breit und mehr als 1.5 mal so lang wie der Halsteil sein.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kopfteil in einem Querschnitt aufgespannt durch die Längsachse (x) und die Kopfausrichtungsachse etwa gleich dick wie der Halsteil. Ist der Kopfteil plattenförmig, dann ist also der Halsteil etwas gleich dick wie die Kopfteilplatte.
  • Bei einer besonderen Ausführungsart hat der Kopfteil eine Masse (d.h. Trägheitsmasse), die grösser als eine Masse des Halsteils ist, insbesondere hat der Kopfteil eine Masse, die vorzugsweise mehr als 30%, besonders bevorzugt mehr als 50% grösser ist als die Masse des Halsteils. Diese Massenverteilung lässt sich entweder durch entsprechende geometrische Abmessungen oder durch unterschiedliche Materialien oder durch beides erreichen.
  • Die relativ grosse Masse des Kopfteils im Vergleich zum Halsteil hat den Effekt, dass beim Betrieb der Zahnbürste eine nickende Bewegung des Bürstenkopfs optimiert werden kann. Durch die grössere Masse kann der Impuls der Nickbewegung vergrössert werden, womit die zweidimensionale "8"-Bewegung verstärkt werden kann und womit wiederum die Zahnzwischenräume besser erreicht werden können. Dies ist insbesondere, aber nicht nur, bei der Einbüschelvariante respektive bei der Interdentalreinigung von grossem Vorteil.
  • In einer Variante kann der Kopfteil auch eine Masse aufweisen, welche weniger als 30% grösser ist, als die Masse des Halsteils, insbesondere können die Massen des Kopfteils und des Halsteils auch ungefähr gleich sein. Dies z.B., wenn der Kopfteil gleich dick wie der Halsteil ist, und wenn der Halsteil dreimal so lang wie der Kopfteil ist und der Kopfteil dreimal so breit wier der Halsteil ist.
  • Vorzugsweise ist der Fussteil etwa gleich lang wie der Kopfteil. Damit ist der Fussteil ausreichend gross, um eine stabile Befestigung am Schallzahnbürstenantrieb zu erreichen (z.B. mit einem langen Adapterkanal für einen entsprechend langen Stift des Handapparats). Die Schwingung und damit die kinetische Energie des Antriebs wird effizient über das Halsteil an den Kopfteil übertragen werden.
  • Bei einer besonderen Ausführungsart ist der Fussteil kürzer als der Kopfteil, insbesondere ist der Fussteil etwa halb so lang wie der Kopfteil. Dadurch wird mehr Gestaltungsfreiraum für den Halsteil geschaffen. Wenn bei einer solchen Ausführungsart zudem der Antriebsadapter als schlanker Stift an der Bürste ausgebildet ist, der in einen AdapterKanal im Handapparat eingeführt wird, dann ist die stabile Befestigung am Schallzahnbürstenantrieb versteckt.
  • In Varianten kann der Fussteil auch länger als der Kopfteil sein.
  • Vorzugsweise hat der Halsteil eine Querabmessung, die nicht mehr als ein Viertel einer Länge des Halsteils ist. Unter der Querabmessung ist ein Durchmesser rechtwinklig zur geometrischen Ausrichtungsachse bzw. rechtwinklig zur Fussteil-Längsachse zu verstehen. Dort wo der Halsteil an den Kopfteil anschliesst, ist die Kopfteil-Ausrichtungsachse massgeblich und dort, wo der Halsteil an den Fussteil anschliesst, ist die Fussteil-Längsachse massgeblich. Der Halsteil wird damit bewusst schlank gehalten, so dass damit das Schwingungsverhalten des Kopfteils unterstützt werden kann, insbesondere das Schwingungsverhalten in der Ebene (die "8"-Bewegung) und die Nickbewegung.
  • In Varianten kann die Querabmessung auch mehr als ein Viertel einer Länge des Halsteils betragen. Dies kann dann sinnvoll sein, wenn zum Beispiel ein besonders flexibles respektive elastisches Material für den Halsteil verwendet wird.
  • Vorzugsweise besteht der Grundköper im Wesentlichen einteilig aus einem tragenden Material. Damit wird einerseits eine besonders kostengünstige Herstellung des Grundkörpers erreicht. Anderseits wird damit auch ein besonders optimales Schwingungsverhalten ermöglicht, da keine Grenzübergange von unterschiedlichen Materialien das Schwingungsverhalten stören, insbesondere ein 2-dimenionales respektive 3-dimensionales Schwingungsverhalten, bei welchem ein solcher Grenzübergang durch das Schwingungsbild in unterschiedlichen Richtungen gebogen wird.
  • Im Rahmen der Erfindung wird auch dann von einem einteiligen Grundkörper aus einem tragenden Material gesprochen, wenn die Oberfläche der Bürste durch ein nicht-tragendes Material beschichtet oder ummantelt ist. Zum Beispiel, können bei einem einteiligen Grundkörper an dem Fussteil Bereiche aus einem Material mit erhöhter Rauhigkeit oder Oberflächengriffigkeit vorgesehen sind, so dass die Bürste besser mit den Fingern vom Antriebsstift entfernt werden kann.
  • Gemäss einer besonderen Ausführungsform ist der Grundköper im Wesentlichen durch zwei stoffschlüssig verbundenen Materialteile gebildet. Wird beispielsweise der Fussteil aus einem anderen Kunststoff gespritzt als der Hals und der Kopf der Bürste, dann kann mit einem sehr steifen Kunststoff (mit einem hohen E-Modul) sichergestellt werden, dass die Kopplung zum Antriebsstift am Handapparat die Bewegung des Antriebs optimal auf die Bürste überträgt. Gleichwohl kann der Hals genügend elastisch gestaltet werden mit einem weniger steifen Material (E-Modul des Material des Halsteils ist niedriger als E-Modul des Fussteils).
  • Eine weitere besondere Ausführungsart zeichnet sich dadurch aus, dass der Grundköper im Wesentlichen durch drei stoffschlüssig verbundene tragende Materialteile gebildet ist. So kann der Grundkörper z.B. in Längsrichtung aus zwei stoffschlüssig verbundenen Materialteilen unterschiedlicher Festigkeit bestehen. Weiter ist es denkbar, dass Kopfteil, Halsteil und Fussteil je aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Die Anforderungen an den Kopfteil sind anders als die an den Fussteil, was mit der Materialwahl optimiert werden kann.
  • Ein Grundkörper aus zwei oder drei stoffschlüssig verbundenen tragenden Materialien ergibt sich z.B. durch moderne Kunststoff-Spritzgussverfahren mit zwei oder drei Materialien.
  • Auch am Grundkörper mit den zwei oder drei tragenden Materialteilen können noch nichttragende (z.B. weiche) Mantelschichten vorhanden sind, um bestimmte Funktionen (z.B. Schutz beim Kontakt der Bürstenrückseite mit den Zähnen) zu erreichen.
  • Vorzugsweise hat der Kopfteil eine Auslenkung von 10% - 20% bezogen auf eine Länge der Bürste. Unter der Auslenkung wird vorliegend ein Verhältnis zwischen der Distanz eines Zentrums (Schwerpunkt) des Kopfteils zur Adapter-Längsachse, geteilt durch die Gesamtlänge L (in x-Richtung) des Grundkörpers verstanden. Die Auslenkung kann man als "Exzentrizität des Kopfteils bezüglich der Adapterlängsachse" betrachten. Die Auslenkung ist beim Schwingungsbild massgebend: so wurde festgestellt, dass mit der Auslenkung von 10% - 20% die "8" Bewegung besonders ausgeprägt ausgeführt wird.
  • Die Auslenkung kann auch kleiner als 10% oder grösser als 20% sein kann. Bei Bürsten, die insgesamt eine geringe Länge haben, wird die Auslenkung vorzugsweise im Bereich von 20% gewählt, damit die "Unwucht" des Kopfes nicht zu klein wird. Bei Bürsten, die für hohe Betriebsfrequenzen (z.B. über 240 Hz) bestimmt sind, wird die Auslenkung eher im Bereich von 10% gewählt, weil bei höheren Frequenzen die "Unwucht" des Kopfes ansonsten zu gross werden könnte.
  • Gemäss einer besonderen Ausführungsart ragen die Borsten im Wesentlichen senkrecht von der Kopfteil-Ausrichtungsachse der Bürste weg. Der Winkel zwischen der Fussteil-Längsachse und der Borstenrichtung beträgt dann 90° minus Knickwinkel γ (gamma). Bei einem Knickwinkel von beispielsweise γ = 11° ergibt sich 90° - 1 1° = 79°.
  • Die Borsten sind z.B. auf der Hauptfläche des plattenförmig ausgebildeten Kopfteils verankert. Der Kopfteil kann bei einer Einbüschelbürste aber auch stangenförmig sein, wobei das einzige Büschel in einer zylindrischen Ausnehmung (z.B. einem Sackloch) verankert ist.
  • Der Abstand der geometrischen Knickposition zu der Endfläche des Fussteils beträgt vorzugsweise mindestens 50% einer Länge des Grundkörpers. Damit wird im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Bereich des E-Moduls ein besonders optimaler Bereich für die geometrische Knickposition definiert, welcher gemäss den Experimenten zu besonders vorteilhaften 2-dimensionalen respektive 3-dimensionalen Schwingungsbildern führt. Damit kann eine besonders effektive und auch schonende Zahnreinigung erreicht werden.
  • Die geometrische Knickposition wird durch einen Schnittpunkt zwischen der geometrischen Fussteil-Längsachse und der geometrischen Kopfteil-Ausrichtungsachse definiert. An der geometrischen Knickposition muss also nicht zwingend eine knickartige (oder knieartige) Richtungsänderung des Grundkörpers vorhanden sein. Vorzugsweise befindet sich die geometrische Knickposition innerhalb des Grundkörpers. Die Form des Grundkörpers muss nicht zwingend einen optisch erkennbaren Knick umfassen, sondern kann zum Beispiel bogenförmig ausgebildet sein. In Varianten kann weiter die geometrische Knickposition auch ausserhalb des Grundkörpers liegen. Dem Fachmann sind weitere Variationen bekannt.
  • Der Abstand zwischen der Endfläche des Fussteils und der Knickposition wird entlang der Fussteil-Längsachse gemessen. Ebenso wird die Gesamtlänge des Grundkörpers entlang der Fussteil-Längsachse gemessen.
  • Die geometrische Knickposition weist erfindungsgemäss einen relativ grossen Abstand vom Kopfteil auf, um im Zusammenhang mit dem Winkel γ (gamma) zwischen der geometrischen Fussteil-Längsachse und der geometrischen Kopfteil-Ausrichtungsachse von 8° bis 15° einen besonders gutes Schwingungsverhalten zur Reinigung der Zähne zu erreichen. Je grösser der Winkel gewählt wird, desto stärker wird die Auslenkung des Kopfteils von der Fussteil-Längsachse (Exzentrizität). Ebenso wird die Exzentrizität grösser, wenn die Knickposition weiter von dem Kopfteil entfernt wird. Es hat sich aber gezeigt, dass die beiden Parameter (Knickposition und Winkel) das Schwingungsverhalten nicht in demselben Masse und in derselben Art und Weise beeinflussen, so dass hinsichtlich der Reinigungswirkung z.B. ein vergrössern des Winkels nicht direkt durch einen kleineren Abstand zwischen der Knickposition und dem Kopfteil kompensiert werden kann, da das 2-dimensionale respektive 3-dimensionale Schwingungsbild des Kopfteils auf die beiden Parameter unterschiedlich reagiert.
  • In Varianten kann der Abstand der geometrischen Knickposition zu der Endfläche des Fussteils auch weniger als 50% einer Länge des Grundkörpers betragen z.B. mindestens 35%.
  • Bevorzugt schliessen eine geometrische Fussteil-Längsachse und eine geometrische Kopfteil-Ausrichtungsachse einen Winkel γ (gamma) im Bereich von 10° bis 14° ein. Dieser Winkelbereich hat sich bei Experimenten als besonders vorteilhaft erwiesen, so dass damit für die Zahnreinigung ein besonders ideales Schwingungsbild erreicht werden kann. Experimente haben gezeigt, dass damit das Schwingungsbild, insbesondere die "8" Bewegung besonders vorteilhaft ausgeprägt ist, womit die Zahnreinigung mit der Bürste besonders schonend durchgeführt werden kann. Der Winkelbereich hat sich weiter im Zusammenhang mit der Auslenkung bzw. Exzentrizität des Kopfteils bezogen auf die Gesamtlänge der Bürste zwischen 10% und 20% als besonders vorteilhaft erwiesen und ebenfalls zu besonders guten Reinigungsergebnissen bei optimaler Ergonomie geführt.
  • Der Winkelbereich von 10° - 14° in Kombination mit einer Knickposition auf halber Länge der Bürste führt zu einer guten Auslenkung (Exzentrizität) des Bürstenkopfs. Damit wird eine gute Eigendynamik der Schwingung des Bürstenkopfs im Sinn der gewünschten "8" Bewegung erreicht.
  • Bei einer besonderen Ausführungsart ist der Halsteil im Vergleich zum Kopfteil querschnittsverjüngt. Das heisst, dass der Kopfteil breiter und/oder dicker ist (senkrecht zur Kopfteil-Ausrichtungsachse betrachtet) als der Halsteil. Damit wird der Halsteil mechanisch weniger steif als der Kopfteil (sofern der Grundkörper aus einem oder mehreren Materialien mit ungefähr gleichem E-Modul gefertigt ist).
  • Bei einer weiteren Ausführungsart der Erfindung beträgt der Abstand (K) der geometrischen Knickposition zu der Endfläche des Fussteils mindestens 60% der Gesamtlänge (L) des Grund¬körpers.
  • Gemäss einer besonderen Ausführungsart beträgt der Abstand der geometrischen Knickposition zu der Endfläche des Fussteils höchstens 75% der Gesamtlänge (L) des Grund¬körpers. In diesem nach oben begrenzten Bereich lässt sich mit dem erfindungsgemässen Knickwinkel von 8° bis 15° mit grossem Gestaltungsfreiraum bezüglich der geometrischen Abmessungen von Halsteil und Kopfteil eine genügend starke "8"-Bewegung erreichen.
  • Eine erfindungsgemässe Schallzahnbürste mit Längsachsenschwingung umfasst eine erfindungsgemässe Bürste und einen Handapparat mit einer Bürstenkupplung zum lösbaren befestigen der Bürste am Handapparat und mit einem Antrieb, der an der Bürstenkupplung eine Längsachsenschwingung erzeugt. Der Antrieb kann zum Beispiel einen Piezoantrieb, einen Magnetantrieb und/oder einen elektro-Drehantrieb aufweisen. Besonders bevorzugt wird ein Piezoantrieb eingesetzt, insbesondere aufgrund des einfachen Aufbaus, der besonders kompakten Bauweise und der präzisen Steuerbarkeit.
  • Vorzugsweise ist der Antrieb ausgebildet, um eine Längsachsenschwingungs-Frequenz im Bereich von 150 Hz bis 400 Hz zu erzeugen. Da mit der Bürste ein 2-dimensionales respektive 3-dimensionales Bewegungsbild erzeugt wird, ist die Längsachsenschwingungs-Frequenz relativ tief angesetzt, so dass mehr Zeit für die Durchführung mehrerer Richtungsänderungen pro Schwingung, z.B. bei einer "8"-Bewegung" zur Verfügung steht. Die Längsachsenschwingungs-Frequenz ist mit Vorteil nicht höher als 300 Hz. Ist die Frequenz zu hoch, kann der Grundkörper die vom Antrieb erzeugte Längsachsenschwingung nicht mehr zum Bürstenkopf übertragen. Es kann zu internen Torsionsbewegungen kommen die dazu führen, dass der Kopf z.B. nur noch jede zweite Schwingung ausführt.
  • Die Längsachsenschwingungs-Frequenz kann auch kleiner als 150 Hz sein, z.B. 120 Hz.
  • Bevorzugt ist der Antrieb ausgebildet, um eine Längsachsenschwingung mit einer Amplitude von nicht mehr als 3°, insbesondere im Bereich von 1° bis 3° zu erzeugen. Das heisst, der Fussteil wird periodisch um die Fussteil-Längsachse rotiert (hin und her bewegt). In Varianten kann die Amplitude auch grösser als 3° sein.
  • Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Bürste;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer Seitenansicht der Bürste;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer Rückenansicht der Bürste;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Schallzahnbürste umfassend die Bürste;
    Fig. 5a, b
    eine schematische Seitenansicht und einer Draufsicht einer Schallzahnbürste;
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Schallzahnbürste mit genau einem Büschel;
    Fig. 7
    eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen "8"-Bewegung;
    Fig. 8
    eine schematische Darstellung der Winkelamplitude der Längsachsen-Schwingung;
    Fig. 9
    eine Ausführungsform mit einem ovalen Bürstenkopf;
    Fig. 10
    eine Ausführungsform einer Einbüschelbürste mit rückseitigem Borstenfeld;
    Fig. 11
    eine Ausführungsform einer Einbüschelbürste mit vorderseitigem Borstenfeld.
  • Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Bürste 10. Die Bürste 10 umfasst einen kegelstumpfförmigen Fussteil 11, einen stangenförmigen Halsteil 12, der sich dem kegelstumpfförmigen Fussteil 11 anschliesst, und schliesslich einen plattenförmigen Kopfteil 13, welcher sich an den Halsteil 12 anschliesst. Die drei Teile bilden den Grundkörper der Bürste.
  • Der kegelstumpfförmige Fussteil 11 umfasst einen Antriebsadapter. Dieser ist vorliegend im Wesentlichen durch eine kanalförmige Aufnahme 14 gebildet, in welche ein Stift des Handapparates der Schallzahnbürste einführbar und verrastbar ist (siehe unten zu Figur 4). Die Bürste 10 weist eine Fussteil-Längsachse 20 auf, welche koaxial zur Aufnahme 14 respektive im Betrieb der Schallzahnbürste koaxial zum Stift ausgerichtet ist. Diese Längsachse definiert die x-Achse des vorliegend benutzten x-y-z-Koordinatensystems. Mit anderen Worten: Der Antriebsadapter definiert die geometrische Fussteil-Längsachse (x) der Bürste.
  • In der Figur 1 ist weiter das Borstenfeld 17 des Kopfteils 13 ersichtlich, welches vorliegend mehrere (z.B. 20 - 40) Büschel mit jeweils einer Vielzahl (z.B. 100 - 200) an Borsten aufweist.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kopfteil 13 in der Frontansicht tropfenförmig. Das heisst, seine Form erweitert sich - beginnend beim Übergang zum Halsteil - sukzessive bis fast zum oberen Ende des Kopfteils und endet dort in einer rundlichen Endkontur. Bei dieser Form ist (bei gegebener Länge des Borstenfeldes in x-Richtung) der Schwerpunkt des Kopfteils 13 näher beim Ende der Bürste. Dies kann den exzentrischen Effekt bei der vorgegebenen Betriebsfrequenz und damit auch die "8"-Bewegung verstärken.
  • Die Hauptfläche des plattenförmigen Kopfteils 13 erstreckt sich im Wesentlichen quer x-Achse in y-Richtung.
  • Auf dem Borstenfeld 17 ist weiter mit dem Bezugszeichen 23 eine in y-Richtung liegende "8" dargestellt. Die "8" illustriert die Bewegung, welche aufgrund der gewählten Materialeigenschaft (E-Modul), des Winkels zwischen der geometrischen Fussteil-Längsachse 20 und der geometrischen Kopfteil-Ausrichtungsachse (siehe weiter unten) und der Knickposition im Betrieb in der Ebene ausgeführt wird.
  • Zusätzlich zu der "8" führt die Bürste auch noch eine kleine Nickbewegung mit dem Kopfteil 13 aus - diese Bewegung ist im Wesentlichen rechtwinklig zur "8" gerichtet, also im Wesentlichen in z-Richtung. Im Sinn einer bevorzugten Ausführungsform werden die Borsten somit in drei Dimensionen (x, y, z) bewegt.
  • Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht der Bürste 10. In dieser Figur ist neben der geometrischen Fussteil-Längsachse 20 auch die geometrische Kopfteil-Ausrichtungsachse 21 ersichtlich. In der Darstellung gemäss Figur 1 sind die Fussteil-Längsachse 20 und die Kopfteil-Ausrichtungsachse 21 hintereinander. Die Kopfteil-Ausrichtungsachse 21 ist im Wesentlichen die Längsachse des Kopfteils. Die beiden Achsen schneiden sich in der geometrischen Knickposition 22. In der vorliegenden Ausführungsform schliessen die geometrische Fussteil-Längsachse 20 und die geometrische Kopfteil-Ausrichtungsachse 21 einen Winkel γ (gamma) von 10° ein. Die geometrische Knickposition 22 weist vorliegend einen Abstand K zu der Endfläche des Fussteils 11 von 50% der Gesamtlänge L der Bürste 10 auf. In dieser Kombination des Winkels zur Knickposition 22 wird eine Bürste 10 geschaffen, mit welcher eine besonders effektive und zahnfleisch-schonende Reinigung der Zähne möglich ist.
  • Wie aus der Kombination der Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform der Kopfteil 13 plattenförmig und der Halsteil 12 stangenförmig. In der Projektion des Grundkörpers auf die x-z-Ebene haben der Kopfteil 13 und der Halsteil 12 die gleiche Querabmessung (also die gleiche Dicke). In der Projektion auf die x-y-Ebene (Frontansicht gemäss Figur 1) ist der Kopfteil 13 rund dreimal so breit (y-Richtung) wie der Halsteil 12. Die Länge (x-Richtung) des Kopfteils ist etwa ein Drittel grösser als die Breite (y-Richtung). Der Halsteil 11 ist z.B. ein Drittel so breit und 1,5 mal so lang wie der Kopfteil 13.
  • Der Halsteil 12 ist gegenüber dem Kopfteil 13 und dem Fussteil 11 verjüngt. Im vorliegenden Beispiel ist der Halsteil 12 in zumindest einer der Seitenansichten (hier in z-Richtung gemäss Figur 1 betrachtet) weniger breit als der Kopfteil 13.
  • Der Grundkörper der Bürste 10 hat im vorliegenden Beispiel als tragendes Material ein glasfaserverstärktes Polypropylen Borealis GB311U mit einem E-Modul von rund 3500 MPA (Tensile Strength at yield = 97 MPa; Elongation at Yield = 2.8%; E-Modul = Tensile Strength at Yield / Elongation at Yield).
  • Die Auslenkung ist durch das Verhältnis von Abstand A zu Länge L der Bürste bestimmt. Der Abstand A entspricht dem Abstand des frontseitigen Zentrums des Kopfteils (was hier dem Zentrum des Borstenfeldes 17 entspricht) zur Fussteil-Längsachse 20 (siehe Figur 2). Im vorliegenden Beispiel beträgt die Auslenkung 14%.
  • Die Borsten sind hier in mehreren Büscheln angeordnet und ragen senkrecht von der Hauptfläche des plattenförmigen Kopfteils weg. Im vorliegenden Fall stehen sie senkrecht zur y-Richtung und verlaufen in der x-z-Ebene. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Borsten an der Vorderseite des Kopfteils (bzw. der Vorderseite 27 der Bürste) angebracht, das heisst, sie zeigen leicht nach unten zur Adapterfläche (y-z Ebene) des Fussteils.
  • Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Rückenansicht der Bürste 10 gemäss den Figuren 1 und 2. Wie aus den Figuren erkennbar ist, hat der Grundkörper auf der Rückseite 26 ein anderes Material, welches weich ist und einen Schutz (Schutzschicht, Schutzmantel) beim Kontakt der Bürstenrückseite mit den Zähnen bietet. Dieses Material ist nicht-tragend und kann daher einen E-Modul ausserhalb des erfindungsgemässen E-Modul-Bereichs von 2000 - 6000 MPa haben. Das tragende Material ist auf der Vorderseite 27 ersichtlich und es macht einen wesentlichen Teil des Querschnitts des Grundkörpers aus.
  • Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht (z-Richtung) auf eine Schallzahnbürste umfassend die Bürste 10 und einen Handapparat 16 mit einem Stift 15. Die Bürste 10 ist auf den Stift 15 aufgesteckt, so dass die Bürste lösbar, rotationsfest und axial fixiert ist. Der Handapparat 16 dreht den Stift 15 hin und her mit einer Frequenz von z.B. 180 - 270Hz mit einer Amplitude von z.B. 2° (bezogen auf eine Ruhelage) um die Längsachse des Stifts 15 (welche der Längsachse des Handapparats 16 entspricht). Die Bürste dreht sich also hin und her um die Fussteil-Längsachse 20 (x-Achse).
  • Die Figur 5a zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Schallzahnbürste 10. Die Schallzahnbürste 10 umfasst einen Handapparat 16 und eine Bürste 10. Der Antrieb des Handapparats 16 ist als piezoelektrischer Antrieb (nicht dargestellt) ausgebildet, welcher eine Schwingung der Bürste 10 um die x-Achse 20 (Längsachse des Handapparats) erzeugt. Damit führt die Bürste 10 im Betrieb relativ zum Handgriff eine Rotationsschwingung um die x-Achse 20 aus. Aufgrund der erfindungsgemässen Auslenkung des Kopfteils 13 entsteht eine Unwucht, die eine Bewegungskomponente in der Y-Richtung 24 und/oder in die Z-Richtung 25 (siehe unten, Figur 5b) unterstützt. Dieser Effekt wird durch den geeignet gewinkelten Knick im Bürstenhals, den geeignet gewählten E-Modul gesteuert und kann durch weitere geometrische Gestaltungsmerkmale der Bürste (wie Knickwinkelposition, Auslenkung, Massenverteilung und andere Merkmale gemäss den besonderen Ausführungsarten der Erfindung) eingestellt werden).
  • Die Figur 5b zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Körperpflegegerät gemäss Figur 5a. In dieser Darstellung ist die Z-Richtung 25 ersichtlich. Sie verläuft im Wesentlichen in Richtung der Borsten. Wie aus der Figur erkennbar ist, ist der Handapparat deutlich grösser als die Bürste. Nur so kann er eine Längsachsenschwingung erzeugen (anstelle einer undefinierten bzw. ungerichteten Vibrationsbewegung, wie sie bei bekannten Schallzahnbürsten vorhanden ist.
  • Die Figur 6 zeigt eine Ausführungsform der Schallzahnbürste, welche genau einen Büschel 18 umfasst. Der Büschel 18 ist bezüglich des Kopfteils 13 rückseitig angeordnet. Der Kopfteil ist quasi nach hinten geneigt.
  • Die Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen "8"-Bewegung. Die "8"-Bewegung weist vorliegend die Form einen einseitig abgeflachten "8" auf, wobei durch Zentrum 27 der "8" eine Symmetrieachse (X-Achse) verläuft. Die beiden Schlaufen 28a, 28b der "8" erstrecken sich in y-Richtung. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf exakt diese Form der "8"-Bewegung, die exakte Form der Bewegung hängt schliesslich von den Parametern des Bürstenkopfs sowie der vom Motor des Handapparats erzeugten Schwingung ab.
  • Die Figur 8 veranschaulicht die Amplitude der Längsachsen-Schwingungsbewegung. Die x-Achse steht senkrecht zur Zeichenebene. Der plattenförmige Kopfteil 13 (ohne Borsten dargestellt) schwenkt um den Winkal α (alpha) um die x-Achse. (Die Borsten erstrecken sich in Figur 8 in z-Richtung nach oben). Die Hauptkomponente der Schwenkbewegung (und damit die Borsten-Wischbewegung) ist in y-Richtung. Der Winkel α (alpha) beträgt vorzugsweise 2°.
  • Die Figur 9 zeigt eine Bürste 10 mit einem plattenförmigen ovalen Kopfteil 13. Die Längsachse der ovalen Form verläuft im Wesentlichen in x-Richtung und die Querachse in y-Richtung. Das Zentrum des Kopfteils 13 ist hier weiter weg vom oberen Ende der Bürste 10 als bei dem tropfenförmigen Kopfteil gemäss Figur 1.
  • Figur 10 zeigt eine Bürste mit einem Knickwinkel γ (gamma) von 14° und einer Abstand K der geometrischen Knickposition 22 zu der Endfläche 29 des Fussteils 11 von 75% bezogen auf die Länge L der Bürste.
  • Der Fussteil 11 verjüngt sich von der Endfläche 29 ausgehend bis zum Übergang in den Halsteil 12. Der Fussteil 11 kann z.B. kegelstumpfförmig oder pyramidenstumpfförmig sein, wobei er im Längsschnitt ein z.B. konkaves Profil hat. Damit ist der Schwerpunkt des Fussteils 11 näher bei der Endfläche 29 als bei einem vergleichbaren Fussteil mit geraden Profillinien.
  • Der Halsteil 12 nimmt bei der dargestellten Ausführungsart etwa die halbe Länge (L) der Bürste ein. Wie die Figur 10 veranschaulicht, muss der Halsteil 12 nicht zwingend einen konstanten Querschnitt auf seiner gesamten Länge haben. Er kann durchaus eine sich verändernde Kontur haben.
  • Der Kopfteil 13 wird durch die Verlängerung des Halsteils 12 gebildet. Im vorliegenden Beispiel hat der Kopfteil 13 im Wesentlichen dieselben Querabmessungen (in einem Schnitt senkrecht zur Kopfteil-Ausrichtungsachse 21 betrachtet) wie der Halsteil 12. Das Borstenfeld 17 ist seitlich am Kopfteil 13 platziert. Die Borsten stehen also senkrecht zur Kopfteil-Ausrichtungsachse 21 ab.
  • Figur 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Fussteil 11 im Wesentlichen durch einen Stift 30 als Antriebsadapter gebildet ist. Der Halsteil 12 ist stangenförmig und nimmt z.B. 90% der Bürstenlänge ein. Der Kopfteil 13 ist der Teil, in dem das Borstenfeld 17, hier in Form eines einzigen Büschels, verankert ist. Der Stift 30 wird in x-Richtung in den Handapparat gesteckt zum rotationsfesten Koppeln an einen Schallzahnbürstenantrieb mit Längsachsenschwingung, wobei der Antriebsadapter die geometrische Fussteil-Längsachse (x) der Bürste definiert.
  • Eine Bürste gemäss Fig. 11 ist z.B. aus einem Material mit einem E-Modul von ca. 4600 MPa. Als Beispiel für ein solches Material wird LNP ULTEM® EXCP0096 Polyetherimide, 30% Carbon Fiber Reinforcement, 10% PTFE Lubricant genannt (Tensile Strength at Yeald = 163 MPa, Elongation at Yield = 3.5%, Tensil Strength / Elongantion = 4650 MPa).
    • Abwandlungen der Ausführungsbeispiele:
  • In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen weist die Bürste 10 anstatt des Borstenfelds 17 eine Interdentalbürste zur Reinigung der Zahnzwischenräume auf.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss eine Bürste für einen Schallzahnbürstenantrieb geschaffen wird, welche zu einer besonders vorteilhaften Bewegung des Kopfteils für eine effektive und Zahnfleisch-schonende Reinigung der Zähne führt.

Claims (18)

  1. Bürste (10) für eine Schallzahnbürste mit Längsachsenschwingung mit einem länglichen Grundkörper, der
    a) einen Fussteil (11) hat mit einen Antriebsadapter (14) zum rotationsfesten Koppeln an einen Schallzahnbürstenantrieb mit Längsachsenschwingung, wobei der Antriebsadapter (14) eine geometrische Fussteil-Längsachse (x) der Bürste definiert,
    b) einen Kopfteil (13) mit einer Kopfteil-Ausrichtungsachse (21) und einen Borstenträger hat, in welchen eine Vielzahl von Borsten verankert ist, ,
    c) und der einen im Vergleich zum Fussteil querschnittsverjüngten Halsteil (12) hat, der Fussteil (11) und Kopfteil (13) verbindet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    d) der Grundkörper dahingehend einen Knick-Winkel bildet, dass die geometrische Fussteil-Längsachse (20) und eine geometrische Kopfteil-Ausrichtungsachse (21) einen Winkel γ im Bereich von 8° bis 15° einschliessen, und
    e) dass der Grundkörper ein tragendes Material mit einem E-Modul von nicht mehr als 6000 MPa und nicht weniger als 2000 MPa aufweist.
  2. Bürste (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Modul mindestens 2500 MPa, insbesondere mindestens 3000 MPa beträgt.
  3. Bürste (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfteil (13) plattenförmig und der Halsteil (12) stangenförmig ist, wobei vorzugsweise
    a) der Kopfteil (13) mindestens etwa doppelt so breit wie der Halsteil (12) ist und/oder
    b) der Kopfteil (13) höchstens etwa 1,5 mal so lang wie der Halsteil (12) ist und/oder
    c) der Kopfteil (13) in einem Querschnitt aufgespannt durch die Längsachse (x) und die Kopfausrichtungsachse etwa gleich dick wie der Halsteil ist.
  4. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfteil (13) eine Masse hat, die grösser als eine Masse des Halsteils (12) ist, insbesondere der Kopfteil (13) eine Masse hat, die mindestens 30%, besonders bevorzugt mindestens 50% grösser als die Masse des Haltsteils ist.
  5. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fussteil (11) etwa gleich lang ist wie der Kopfteil (13).
  6. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Halsteil (12) eine Querabmessung hat, die nicht mehr als ein Viertel einer Länge des Halsteils (12) ist.
  7. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundköper im Wesentlichen einteilig aus einem tragenden Material besteht.
  8. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundköper im Wesentlichen durch zwei oder durch drei stoffschlüssig verbundene Materialteile gebildet ist.
  9. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfteil (13) eine Auslenkung (A) von 10% - 20% einer Länge (L) der Bürste (10) hat.
  10. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten im Wesentlichen senkrecht von der Kopfteil-Ausrichtungsachse (21) der Bürste (10) weg ragen.
  11. Bürste (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der geometrischen Knickposition (22) zu der Endfläche des Fussteils (11) mindenstens 50% einer Länge (L) des Grundkörpers beträgt.
  12. Bürste (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Fussteil-Längsachse (20) und die geometrische Kopfteil-Ausrichtungsachse (21) einen Winkel γ im Bereich von 10° bis 14° einschliessen.
  13. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Halsteil (12) im Vergleich zum Kopfteil querschnittsverjüngt ist.
  14. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (K) der geometrischen Knickposition (22) zu der Endfläche des Fussteils (11) mindestens 60% der Gesamtlänge (L) des Grundkörpers beträgt.
  15. Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der geometrischen Knickposition (22) zu der Endfläche des Fussteils (11) höchstens 75% der Gesamtlänge (L) des Grundkörpers beträgt.
  16. Schallzahnbürste mit Längsachsenschwingung, umfassend
    a) eine Bürste (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und
    b) einen Handapparat (16) mit einer Bürstenkupplung zum lösbaren befestigen der Bürste (10) am Handapparat (16) und mit einem Antrieb im Handapparat (16), der an der Bürstenkupplung eine Längsachsenschwingung erzeugt.
  17. Schallzahnbürste nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb im Handapparat (16) ausgebildet ist, um eine Längsachsenschwingungs-Frequenz im Bereich von 150 Hz bis 400 Hz zu erzeugen.
  18. Schallzahnbürste nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ausgebildet ist, um eine Längsachsenschwingung mit einer Amplitude (α) von maximal 3°, insbesondere von mindestens 1° und nicht mehr als 3° zu erzeugen.
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