WO2008138616A1 - Zahnbürstenaufsatzteil sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2008138616A1
WO2008138616A1 PCT/EP2008/003901 EP2008003901W WO2008138616A1 WO 2008138616 A1 WO2008138616 A1 WO 2008138616A1 EP 2008003901 W EP2008003901 W EP 2008003901W WO 2008138616 A1 WO2008138616 A1 WO 2008138616A1
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electronic component
body parts
toothbrush attachment
weld
toothbrush
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PCT/EP2008/003901
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Rudolf Majthan
Hans-Herbert Fuchs
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Braun Gmbh
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Publication date
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C17/00—Devices for cleaning, polishing, rinsing or drying teeth, teeth cavities or prostheses; Saliva removers; Dental appliances for receiving spittle
    • A61C17/16—Power-driven cleaning or polishing devices
    • A61C17/22—Power-driven cleaning or polishing devices with brushes, cushions, cups, or the like
    • A61C17/222—Brush body details, e.g. the shape thereof or connection to handle
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61C17/22—Power-driven cleaning or polishing devices with brushes, cushions, cups, or the like
    • A61C17/221—Control arrangements therefor
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • the present invention relates to a toothbrush attachment for an electric toothbrush, with a preferably tubular body part, to which an electronic component, for example a transponder module, is attached.
  • the invention further relates to a method for producing such a toothbrush attachment part and to a toothbrush with such a toothbrush attachment part.
  • toothbrush attachment parts electronic components, for example in the form of a transponder or other communication elements that can communicate inductively, capacitively, by radio or otherwise, in particular wirelessly with a control unit on the toothbrush handle.
  • the electronic component may provide an identification of the toothbrush attachment part which is requested by the control of the toothbrush handpiece part when the toothbrush attachment part is placed on or brought into the handpiece. Since such electronic components are usually sensitive, in particular transponder modules must be protected from moisture, the attachment of such electronic or communication modules to the toothbrush handle is not without problems, since the latter is kept under running water and other substances such as toothpaste and the like is suspended.
  • the present invention seeks to provide an improved toothbrush and in particular an improved toothbrush attachment of the type mentioned and an improved process for its preparation, avoid the disadvantages of the prior art and further develop the latter in an advantageous manner.
  • a simple to manufacture, permanent protection for the electronic module should be created without affecting its function.
  • either an extremely low failure rate of the protection or the moisture insulation of the electronic module should be guaranteed.
  • the electronic component is in a gap between Encapsulated two body parts of the toothbrush attachment part, which is closed by at least one of the two body parts cohesively interconnecting weld.
  • the electronic module undergoes no damage as a result of heat and the like when welding the body parts surrounding it with a suitable execution of the welding operation. In this case, comprehensive protection of the electronic component is ensured by the body parts covering it.
  • the electronic component can be fastened at different locations on the body of the toothbrush attachment part.
  • the electronic component is enclosed between a brush tube of the attachment and a profile ring attached thereto.
  • Said profile ring can be placed on the front side of the brush tube or pushed over the brush tube on this.
  • said profile ring is inserted with a male portion in said brush tube, wherein the electronic component is advantageously arranged in this case between the inserted into the brush tube portion of the profile ring and the brush tube section surrounding this section.
  • the at least one weld is placed on an inaccessible from the outside and / or invisible location, so that on the one hand the weld itself is protected from external influences and on the other hand, the visual appearance of the toothbrush attachment part is not affected from the outside.
  • the at least one weld can be formed as a hidden blind seam, which is covered between the body parts of these two body parts at least to all visible sides.
  • a completely inner weld can be provided which is covered on all sides by the body parts connected by the weld seam.
  • the weld can basically be produced in various ways.
  • the two body parts, between which the electronic component sits are joined together by friction welding.
  • the two body parts by defined mating surfaces, for example in the form of a projection or the like, sit on each other, so that upon appropriate relative movement of the two parts to each other creates a defined weld.
  • a friction welding offers a rotationally symmetrical design of the two body parts, which may be the case in the aforementioned arrangement of the electronic module between a brush tube section and an associated profile ring. With rotational symmetry metric training of the body parts, these can be interconnected by spin welding.
  • the two body parts, between which the electronic component sits are advantageously connected to one another in an integral manner by laser welding.
  • the laser welding if the body parts to be welded are not rotationally symmetrical, z. B. oval, rectangular, rectangular with radii, etc., are shaped or non-rotationally symmetrical weld seams are desired. This can be done with a low energy input, which brings no or only a slight heat load for the electronic component with it, even if the weld is placed in close proximity to the electronic module.
  • in this case can be welded in the laser transmission method to produce an internal, not visible from the outside weld.
  • the outer body part can be irradiated and the material melted only in a deeper layer, in particular the material at the joining surface of the two body parts.
  • the two body parts to be welded and / or different layers of a body part are formed differently with respect to their laser light absorbing effect.
  • an outer body part at least in the area intended for the welding, consist of a material that is weak in absorption for laser light, preferably a transparent material, although this material may nonetheless be colored or white to the human eye.
  • a plastic suitable for the respective laser light is selected.
  • an inner body part at least in the area provided for the welding, is absorbent with respect to laser light or has a coating absorbing laser light. Accordingly, in the laser beam welding, the laser beam can penetrate the external material transparent to the laser light without melting it, while the laser beam is then absorbed by the interior body part or a coating applied thereto so that corresponding heat is generated - A -
  • the laser light absorbing effect can be achieved by a suitable pigmentation of the material used, wherein plastic is also advantageously chosen here.
  • the electronic component is welded between two nested body parts, wherein the two body parts are connected by at least one annularly closed weld, which closes an annular space in which the electronic module is positioned closes.
  • two spaced-apart annular welds can be set, between which the electronic component to be protected is arranged.
  • the two welds can basically be provided at different locations depending on the contouring of the body parts sitting on top of each other.
  • the two body parts are welded together coat surface side.
  • the two annular welds extend along the abutting shell surfaces of the two body parts and connect an inner circumferential surface of a body part with an outer circumferential surface of the other body part.
  • the two annular welds may be advantageous if the two annular welds have approximately the same diameter. In particular, during spin welding, this results in approximately the same friction or relative speeds between the body parts to be welded and correspondingly approximately equal amounts of heat at the sections provided for the welding.
  • the two body parts, between which the electronic module sits, can be welded together in the immediate vicinity of the electronic component, i. the corresponding welds can run directly along the electronic component. As a result, larger, surrounding the electronics module gaps are avoided, i. The electronic module is welded in with minimal space requirements.
  • the weld between the body parts is advantageously formed moisture-proof.
  • the weld can also be gas-tight.
  • the welded connection between the body parts enclosing the electronic component is not the only connection between these two parts.
  • the two body parts can be additionally connected to each other by a preferably positive connection. This simplifies the one hand, the welding of the two components, since the positive connection holds the two body parts already in the desired position to each other when the welding is performed. On the other hand, the welding is relieved in terms of excessive mechanical forces.
  • the positive connection between the two body parts may be formed in different ways, for example, the two parts may be screwed together.
  • a latching connection can be provided between the two body parts. Accordingly, the two body parts with the interposed electronic component need only be locked together so that they can then be easily welded to achieve the desired dense encapsulation of the electronic module.
  • An extremely low failure rate of the protection or the moisture insulation of the electronic module results from the fact that the electronic module is previously encapsulated by means of a casting resin, wherein the electronic component is potted on a body part of the attachment part, i.
  • a casting resin Before joining, encase the electronic component with a casting resin to be cured, for example, by UV radiation, in order to surround the electronic component with a resin sheath.
  • a pre-treatment with plasma before the application of material is necessary, wherein the resin is cured by means of UV radiation.
  • the welding methods can be combined with the cast resin and the shrink tube method, such as casting and welding, shrinking Welding, or even only the welding process or the casting resin or the shrink tube process can be provided.
  • Fig. 1 a schematic side view of an electric toothbrush with a handle and a patch brush mounted thereon, and
  • FIG. 2 shows a detail of a longitudinal section through the brush tube and the profile ring of the brush attachment of the electric toothbrush of FIG. 1 inserted therein.
  • toothbrush 1 comprises a handpiece 2, in the housing 3 in a conventional manner, a drive motor, a control device with at least one on-off switch 4 and an energy storage are provided, for example in the form of a battery.
  • a toothbrush attachment 5 in the form of a brush attachment 6 is placed according to Figure 1, which comprises a brush tube 7 which carries a rotationally drivable bristle field 8, for example, and is connectable to the handpiece 2.
  • a brush tube 7 which carries a rotationally drivable bristle field 8, for example, and is connectable to the handpiece 2.
  • a known transformer which drives the bristle field 8 in terms of drive technology to the drive motor in the handpiece 2.
  • FIG. 2 shows, sits on the hand part 2 facing the end of the brush tube 7, a profile ring 9, the front side a piece far beyond the brush tube 7 and is inserted into the brush tube 7, see. FIG. 2.
  • the brush tube 7 as well as said profile ring 9 form two body parts, between which an electronic component 10 is arranged, which in the illustrated embodiment is a transponder module with a preferably coaxially arranged coil 11 and a chip or printed circuit board 12 connected thereto.
  • the electronic component 10 is disposed on a spaced from the front end of the brush tube 7 and the profile ring 9 section on the profile ring 9, which for this purpose in the illustrated embodiment on its outer circumferential surface 16 has a recess 17, in which the circuit board 12th is used, with the order of the profile ring. 9 extending coil 11 is connected.
  • the recess 17 may optionally be arranged axially offset to z. B. optionally a more optimized automatic contact between coil 11 and the circuit board 12 to achieve.
  • the profile ring 9 carrying the electronic component 10 is first placed on the brush tube 7 or inserted into the brush tube 7 and fastened in a form-fitting manner to the brush tube 7 by means of latching 15. As FIG. 2 shows, the electronic component 10 is seated in the intermediate space 18 between the lateral surfaces of the brush tube 7 and the profile ring 9.
  • the brush tube 7 and the profile ring 9 are then welded together, by means of two annular welds 13 and 14, which are axially spaced from each other and enclose the electronic module 10 between them.
  • the two welds 13 and 14 are provided immediately above or immediately below the electronic module 10.
  • the welds 13 (dashed lines) and 14 can advantageously be produced by spin welding, i. rotary friction welding, are generated.
  • spin welding i. rotary friction welding
  • the two body parts sit in the region of the welds 13 and 14 to be generated by corresponding mating surfaces, so that generated by rotational relative movement of the two parts to each other at defined sections corresponding frictional heat, the material is melted and the welding is effected.
  • this can be generated simultaneously in one operation by a correspondingly formed step geometry of the components sitting inrap, as shown in Figure 2, both seams.
  • the two components can sit on each other by heels or steps only in the region of the welds 13 and 14 to be produced in order to achieve a defined weld only at these points.
  • the two weld seams 13 and 14 can also be produced in the way of laser welding, in particular of the laser transmission welding, which is particularly advantageous if the brush tube 7 and the profile ring 9 have no rotationally symmetrical shapes.
  • this is the brush tube 7, which forms the outer sleeve in the illustrated embodiment, with respect to the laser light, which is used for welding, transparent, while it is colored or white to the human eye.
  • the internal component the is formed in the illustrated embodiment of the profile ring 9, equipped with respect to the laser light with absorbing properties, which can be achieved for example by color pigmentation or possibly a suitable absorber pigment.
  • the laser beam passes, as it were, through the brush tube 7 coming from the outside and is only absorbed upon impact with the inner profile ring 9 and converted into heat, thereby melting the material in the region of the joining or mating surfaces between the two components and causes the welding becomes.
  • the inventive welding of the electronic module 10 a very high process reliability is achieved and allows integration into a fully automatic assembly line. This short process times allow cost-effective production or assembly. Apart from this, the welded joint of the two body parts is characterized by high strength. At the same time it is achieved that the profile ring 9 and thus the electronic module 10 can not be dismantled.
  • a particular friction weld 13 or a laser weld 14 can optionally be provided at these locations.
  • a G manharz Mrs 20 is shown, which ensures additional protection or moisture isolation of the electronic component 10, wherein the electronic component 10 surrounded with a liquid sealing component, in particular by means of casting resin 20, or enclosed by a lacquer 20 or in the dipping process, preferred is sealed by means of a wax 20.
  • a heat-shrinkable tube covering 21 is provided, which ensures additional protection or moisture insulation of the electronic component 10.
  • the shrinking process of the shrink tube 21 is effected by targeted application of heat energy.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnbürstenaufsatzteil für eine elektrische Zahnbürste, mit einem vorzugsweise rohrförmigen Korpusteil, an dem ein Elektronikbaustein, beispielsweise ein Transponder, befestigt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zahnbürstenaufsatzteiles sowie eine Zahnbürste mit einem solchen Zahnbürstenaufsatzteil. Es wird vorgeschlagen, den zumindest einen Elektronikbaustein an dem Zahnbürstenaufsatzteil einzuschweißen. Erfindungsgemäß ist der Elektronikbaustein in einem Zwischenraum zwischen zwei Korpusteilen des Zahnbürstenaufsatzteiles eingekapselt, der durch zumindest eine die beiden Korpusteile stoffschlüssig miteinander verbindende Schweißnaht verschlossen ist. Dabei wird ein umfassender Schutz des Elektronikbausteins durch die ihn abdeckenden Korpusteile gewährleistet.

Description

Zahnbürstenaufsatzteil sowie Verfahren zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnbürstenaufsatzteil für eine elektrische Zahnbürste, mit einem vorzugsweise rohrförmigen Korpusteil, an dem ein Elektronikbaustein, beispielsweise ein Transpondermodul, befestigt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zahnbürstenaufsatzteiles sowie eine Zahnbürste mit einem solchen Zahnbürstenaufsatzteil.
Es ist bekannt, an Zahnbürstenaufsatzteilen Elektronikbausteine vorzusehen, beispielsweise in Form eines Transponders oder andere Kommunikationselemente, die induktiv, kapazitiv, per Funk oder in anderer Weise insbesondere drahtlos mit einer Steuerungseinheit am Zahnbürstenhandteil kommunizieren können. Beispielsweise kann der Elektronikbaustein eine Kennung des Zahnbürstenaufsatzteiles vorsehen, die von der Steuerung des Zahnbürs- tenhandteils abgefragt wird, wenn das Zahnbürstenaufsatzteil auf den Handteil aufgesetzt oder in dessen Nähe gebracht wird. Da derartige Elektronikbausteine in der Regel empfindlich sind, insbesondere Transpondermodule vor Feuchtigkeit geschützt werden müssen, ist die Befestigung derartiger Elektronik- bzw. Kommunikationsbausteine an dem Zahnbürstenhandteil nicht unproblematisch, da letzteres unter laufendes Wasser gehalten wird und auch weiteren Substanzen wie Zahnpasta und dergleichen ausgesetzt wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Zahnbürste und insbesondere einen verbesserten Zahnbürstenaufsatzteil der genannten Art sowie ein verbessertes Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Vorzugsweise soll ein einfach herzustellender, dauerhafter Schutz für den Elektronikbaustein geschaffen werden, ohne dessen Funktion zu beeinträchtigen. Außerdem soll wahlweise eine extrem geringe Ausfallrate des Schutzes bzw. der Feuchtigkeitsisolierung des Elektronikbausteins gewährleistet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zahnbürstenaufsatzteil gemäß Anspruch 1 , eine Zahnbürste gemäß Anspruch 16 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zahnbürstenaufsatzteils gemäß Anspruch 17 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird also vorgeschlagen, einen Elektronikbaustein am Zahnbürstenaufsatzteil einzuschweißen. Erfindungsgemäß ist der Elektronikbaustein in einem Zwischenraum zwischen zwei Korpusteilen des Zahnbürstenaufsatzteiles eingekapselt, der durch zumindest eine die beiden Korpusteile stoffschlüssig miteinander verbindende Schweißnaht verschlossen ist. Überraschenderweise erfährt der Elektronikbaustein beim Verschweißen der ihn umgebenden Korpusteile bei geeigneter Ausführung des Schweißvorgangs keine Beschädigung in Folge Hitzeeinwirkung und dergleichen. Dabei wird ein umfassender Schutz des Elektronikbausteins durch die ihn abdeckenden Korpusteile gewährleistet.
Grundsätzlich kann der Elektronikbaustein an verschiedenen Stellen an dem Korpus des Zahnbürstenaufsatzteiles befestigt sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Elektronikbaustein zwischen einem Bürstenrohr des Aufsatzteiles und einem daran befestigten Profilring eingeschlossen. Der genannte Profilring kann dabei stirnseitig auf das Bürstenrohr aufgesetzt oder über das Bürstenrohr auf dieses aufgeschoben sein. Vorteilhafterweise jedoch ist der genannte Profilring mit einem Einsteckabschnitt in das genannte Bürstenrohr eingeschoben, wobei der Elektronikbaustein in diesem Fall vorteilhafterweise zwischen dem in das Bürstenrohr eingeschobenen Abschnitt des Profilringes und dem diesen Abschnitt umgebenden Bürstenrohrabschnitt angeordnet ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Schweißnaht an einer von außen unzugänglichen und/oder unsichtbaren Stelle gesetzt, so dass einerseits die Schweißnaht selbst vor äußeren Einwirkungen geschützt ist und andererseits das optische Erscheinungsbild des Zahnbürstenaufsatzteiles von außen nicht beeinträchtigt ist. Insbesondere kann die zumindest eine Schweißnaht als verborgene Blindnaht ausgebildet sein, die zwischen den Korpusteilen liegend von diesen beiden Korpusteilen zumindest zu allen sichtbaren Seiten hin abgedeckt ist. Vorteilhafterweise kann eine vollständig innenliegende Schweißnaht vorgesehen sein, die von den durch die Schweißnaht verbundenen Korpusteilen zu allen Seiten hin abgedeckt ist.
Die Schweißnaht kann dabei grundsätzlich auf verschiedene Weise hergestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung können die beiden Korpusteile, zwischen denen der Elektronikbaustein sitzt, durch Reibschweißen miteinander verbunden werden. Hierzu können die beiden Korpusteile durch definierte Passflächen, beispielsweise in Form eines Vorsprungs oder dergleichen, aufeinander sitzen, so dass bei entsprechender Relativbewegung der beiden Teile zueinander eine definierte Schweißnaht entsteht. Insbesondere bietet sich ein Reibschweißen bei rotationssymmetrischer Ausbildung der beiden Korpusteile an, was bei der vorgenannten Anordnung des Elektronikbausteins zwischen einem Bürstenrohrabschnitt und einem damit verbundenen Profilring der Fall sein kann. Bei rotationssym- metrischer Ausbildung der Korpusteile können diese durch Rotationsschweißen miteinander verbunden werden.
Alternativ oder zusätzlich können die beiden Korpusteile, zwischen denen der Elektronikbaustein sitzt, in vorteilhafter Weise durch Laserschweißen miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Besonders von Vorteil ist das Laserschweißen, wenn die zu verschweißenden Korpusteile nicht rotationssymmetrisch, z. B. oval, rechteckig, rechteckig mit Radien etc., geformt sind bzw. nicht-rotationssymmetrische Schweißnahtverläufe gewünscht sind. Hierbei kann mit einem geringen Energieeintrag gearbeitet werden, der keine oder nur eine geringfügige Wärmebelastung für das Elektronikbauteil mit sich bringt, auch wenn die Schweißnaht in unmittelbarer Nähe zu dem Elektronikbaustein gesetzt wird. Insbesondere kann hierbei im Laser-Durchstrahlverfahren geschweißt werden, um eine innenliegende, von außen nicht sichtbare Schweißnaht zu erzeugen. Hierbei kann der außen liegende Korpusteil durchstrahlt werden und das Material erst in einer tiefer liegenden Schicht, insbesondere das Material an der Fügefläche der beiden Korpusteile aufgeschmolzen werden.
Um das Laser-Durchstrahlverschweißen der beiden Korpusteile zu erleichtern bzw. zu ermöglichen, kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die beiden zu verschweißenden Korpusteile und/oder verschiedene Schichten eines Korpusteils hinsichtlich ihrer Laserlicht absorbierenden Wirkung unterschiedlich ausgebildet sind. In Weiterbildung der Erfindung kann insbesondere ein außen liegender Korpusteil zumindest in dem für die Verschweißung bestimmten Bereich aus einem für Laserlicht absorptionsschwachen, vorzugsweise transparenten Werkstoff bestehen, wobei dieser Werkstoff nichtsdestotrotz vorteilhafterweise für das menschliche Auge farbig bzw. weiß sein kann. In Abhängigkeit des für das Laserstrahlschweißen verwendeten Lasers kommen hierfür unterschiedliche Materialien in Betracht, wobei vorteilhafterweise ein für das jeweilige Laserlicht geeigneter Kunststoff gewählt wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist andererseits vorteilhafterweise vorgesehen, dass ein innen liegender Korpusteil zumindest im Bereich, der für die Verschweißung vorgesehen ist, hinsichtlich Laserlicht absorbierend ausgebildet ist bzw. eine Laserlicht absorbierende Be- schichtung aufweist. Dementsprechend kann beim Laserstrahlschweißen der Laserstrahl das für das Laserlicht transparente äußere Material durchdringen, ohne dieses aufzuschmelzen, während der Laserstrahl dann von dem innenliegenden Korpusteil bzw. einer darauf aufgebrachten Beschichtung absorbiert wird, so dass entsprechende Wärme erzeugt - A -
und das Material zum Verschweißen aufgeschmolzen wird. Die das Laserlicht absorbierende Wirkung kann durch eine geeignete Pigmentierung des verwendeten Materials erreicht werden, wobei vorteilhafterweise auch hier Kunststoff gewählt wird.
Grundsätzlich sind hinsichtlich des Einschweißens des Elektronikbausteins verschiedene Nahtverläufe und verschiedene Anordnungen des Elektronikbausteins zwischen den Korpusteilen möglich. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird der Elektronikbaustein zwischen zwei ineinander steckenden Korpusteilen eingeschweißt, wobei die beiden Korpusteile durch zumindest eine ringförmig geschlossene Schweißnaht verbunden werden, die einen ringförmigen Zwischenraum, in dem der Elektronikbaustein positioniert ist, verschließt. Insbesondere können zwei voneinander beabstandete ringförmige Schweißnähte gesetzt werden, zwischen denen der zu schützende Elektronikbaustein angeordnet ist. Die beiden Schweißnähte können dabei grundsätzlich an verschiedener Stelle je nach Konturierung der aufeinandersitzenden Korpusteile vorgesehen sein. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden die beiden Korpusteile mantelflächenseitig miteinander verschweißt. Die beiden ringförmigen Schweißnähte verlaufen entlang den aufeinandersitzenden Mantelflächen der beiden Korpusteile und verbinden eine Innenmantelfläche des einen Korpusteils mit einer Außenmantelfläche des anderen Korpusteils.
Bei zwei axial voneinander beabstandeten, jeweils ringförmigen Schweißnähten kann es von Vorteil sein, wenn die beiden ringförmigen Schweißnähte etwa denselben Durchmesser aufweisen. Insbesondere beim Rotationsschweißen entstehen hierdurch an den für die Verschweißung vorgesehenen Abschnitten annähernd gleiche Reib- bzw. Relativgeschwindigkeiten zwischen den zu verschweißenden Korpusteilen und dementsprechend annähernd gleiche Wärmemengen.
Die beiden Korpusteile, zwischen denen der Elektronikbaustein sitzt, können in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Elektronikbaustein miteinander verschweißt werden, d.h. die entsprechenden Schweißnähte können unmittelbar an dem Elektronikbaustein entlang verlaufen. Hierdurch werden größere, den Elektronikbaustein umgebende Zwischenräume vermieden, d.h. der Elektronikbaustein wird mit minimalem Platzbedarf eingeschweißt.
Soweit der Elektronikbaustein vorrangig vor Feuchtigkeit zu schützen ist, ist die Schweißnaht zwischen den Korpusteilen vorteilhafterweise feuchtedicht ausgebildet. Um den Elektronikbaustein noch weitergehend zu schützen, kann die Schweißnaht auch gasdicht ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist die Schweißverbindung zwischen den den Elektronikbaustein einschließenden Korpusteilen nicht die einzige Verbindung zwischen diesen beiden Teilen. In Weiterbildung der Erfindung können die beiden Korpusteile zusätzlich durch eine vorzugsweise formschlüssige Verbindung miteinander verbunden werden. Dies vereinfacht einerseits das Verschweißen der beiden Bauteile, da die formschlüssige Verbindung die beiden Korpusteile bereits in der gewünschten Stellung zueinander hält, wenn die Verschweißung vorgenommen wird. Zum anderen wird die Verschweißung hinsichtlich übermäßiger mechanischer Kräfte entlastet. Die formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Korpusteilen kann hierbei auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein, beispielsweise können die beiden Teile miteinander verschraubt sein. In bevorzugter Ausführung der Erfindung kann zwischen den beiden Korpusteilen eine Rastverbindung vorgesehen sein. Dementsprechend brauchen die beiden Korpusteile mit dem dazwischen angeordneten Elektronikbaustein lediglich miteinander verrastet werden, so dass sie anschließend problemlos verschweißt werden können, um die gewünschte dichte Einkapselung des Elektronikbausteins zu erreichen.
Eine extrem geringe Ausfallrate des Schutzes bzw. der Feuchtigkeitsisolierung des Elektronikbausteins ergibt sich dadurch, dass der Elektronikbaustein mittels eines Gießharzes vorher zusätzlich umgössen ist, wobei der Elektronikbaustein an einem Korpusteil des Aufsatzteiles vergossen wird, d.h. vor dem Fügen den Elektronikbaustein mit einem beispielsweise durch UV-Strahlung auszuhärtenden Gießharz zu umgießen, um den Elektronikbaustein mit einer Harzummantelung zu umgeben. Gegebenenfalls ist eine Vorbehandlung mit Plasma vor dem Materialauftrag notwendig, wobei das Harz mittels UV-Strahlung gehärtet wird.
Eine andere Lösung für eine extrem geringe Ausfallrate des Schutzes bzw. der Feuchtigkeitsisolierung des Elektronikbausteins ergibt sich dadurch, dass der Elektronikbaustein zusammen mit dem Korpusteil mittels eines Schrumpfschlauches vorher zusätzlich umhüllt ist.
Durch die Kombination mehrerer Verfahren kommt es lediglich nur dann zu einem Ausfall des Elektronikbausteins, wenn z. B. ein fehlerhaft vergossener Elektronikbaustein mit einem schlecht geschweißten Baustein zusammentrifft, was extrem selten vorkommt und dadurch eine extrem geringe Ausfallrate gewährleistet ist.
Wahlweise können die Schweißverfahren mit dem Gießharz- und dem Schrumpfschlauchverfahren kombiniert werden, wie beispielsweise Vergießen und Verschweißen, Schrumpf- schlauchumhüllung mit Schweißen, oder auch nur das Schweißverfahren oder das Gießharz- oder das Schrumpfschlauchverfahren vorgesehen werden.
Diese und weitere Merkmale der Erfindung, die unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen für sich alleine oder in anderer Kombination oder Unterkombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden können, gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen hervor, anhand derer ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wird. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Seitenansicht einer elektrischen Zahnbürste mit einem Handteil und einer darauf aufgesetzten Aufsatzbürste, und
Fig. 2: einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch das Bürstenrohr und den darin eingesetzten Profilring der Aufsatzbürste der elektrischen Zahnbürste aus Fig. 1.
Die in Figur 1 gezeichnete Zahnbürste 1 umfaßt ein Handteil 2, in dessen Gehäuse 3 in an sich bekannter Weise ein Antriebsmotor, eine Steuervorrichtung mit zumindest einem Ein- und Ausschalter 4 sowie ein Energiespeicher beispielsweise in Form einer Batterie vorgesehen sind.
Auf das genannte Handteil 2 ist gemäß Figur 1 ein Zahnbürstenaufsatz 5 in Form einer Aufsatzbürste 6 aufgesetzt, die ein Bürstenrohr 7 umfaßt, das ein beispielsweise rotatorisch antreibbares Borstenfeld 8 trägt und mit dem Handteil 2 verbindbar ist. Im Inneren des Bürstenrohres 7 erstreckt sich ein an sich bekannter Übertrager, der das Borstenfeld 8 antriebstechnisch an den Antriebsmotor im Handteil 2 koppelt.
Wie Figur 2 zeigt, sitzt an dem dem Handteil 2 zugewandten Ende des Bürstenrohres 7 ein Profilring 9, der stirnseitig ein Stück weit über das Bürstenrohr 7 übersteht und in das Bürstenrohr 7 eingesetzt ist, vgl. Figur 2. Das Bürstenrohr 7 sowie der genannte Profilring 9 bilden dabei zwei Korpusteile, zwischen denen ein Elektronikbaustein 10 angeordnet ist, der in der gezeichneten Ausführungsform ein Transpondermodul mit einer vorzugsweise koaxial angeordneten Spule 11 und einem damit verbundenen Chip bzw. einer Leiterplatte 12 ist.
Wie Figur 2 näher zeigt, ist der Elektronikbaustein 10 an einem vom Stirnende des Bürstenrohres 7 bzw. des Profilrings 9 beabstandeten Abschnitt an dem Profilring 9 angeordnet, der hierzu in der gezeichneten Ausführungsform an seiner Außenmantelfläche 16 eine Ausnehmung 17 aufweist, in die die Leiterplatte 12 eingesetzt ist, die mit der um den Profilring 9 verlaufenden Spule 11 verbunden ist. Die Ausnehmung 17 kann wahlweise axial versetzt angeordnet sein, um z. B. gegebenenfalls eine optimiertere automatische Kontaktierung zwischen Spule 11 und der Leiterplatte 12 zu erzielen.
Der den Elektronikbaustein 10 tragende Profilring 9 wird dabei zunächst auf das Bürstenrohr 7 aufgesetzt bzw. in das Bürstenrohr 7 eingesetzt und an dem Bürstenrohr 7 mittels Verras- tung 15 formschlüssig befestigt. Wie Figur 2 zeigt, sitzt hierbei der Elektronikbaustein 10 in dem Zwischenraum 18 zwischen den Mantelflächen des Bürstenrohres 7 und des Profilrings 9.
Um den Elektronikbaustein 10 feuchte- und/oder gasdicht zu kapseln, werden sodann das Bürstenrohr 7 und der Profilring 9 miteinander verschweißt, und zwar mittels zweier ringförmiger Schweißnähte 13 und 14, die axial voneinander beabstandet sind und zwischen sich den Elektronikbaustein 10 einschließen. Gemäß Figur 2 sind die beiden Schweißnähte 13 und 14 unmittelbar oberhalb bzw. unmittelbar unterhalb des Elektronikbausteins 10 vorgesehen.
Die Schweißnähte 13 (gestrichelte Hilfslinien) und 14 können hierbei vorteilhafterweise durch Rotationsschweißen, d.h. rotatorisches Reibschweißen, erzeugt werden. Hierzu sitzen die beiden Korpusteile im Bereich der zu erzeugenden Schweißnähte 13 und 14 durch entsprechende Passflächen aufeinander, so dass durch rotatorische Relativbewegung der beiden Teile zueinander an definierten Abschnitten entsprechende Reibungswärme erzeugt, das Material aufgeschmolzen und die Verschweißung bewirkt wird. Vorteilhafterweise kann hierbei durch eine entsprechend ausgebildete Stufengeometrie der ineinandersitzenden Bauteile, wie sie Figur 2 zeigt, beide Nähte gleichzeitig in einem Arbeitsgang erzeugt werden. Beispielsweise können die beiden Bauteile durch Absätze bzw. Stufen nur im Bereich der zu erzeugenden Schweißnähte 13 und 14 aufeinander sitzen, um nur an diesen Stellen eine definierte Verschweißung zu erreichen.
Alternativ können die beiden Schweißnähte 13 und 14 (gestrichelte Hilfslinie) auch im Wege des Laserschweißens, insbesondere des Laser-Durchstrahlschweißens, erzeugt werden, was sich insbesondere dann anbietet, wenn das Bürstenrohr 7 und der Profilring 9 keine rotationssymmetrischen Formen besitzen. Vorteilhafterweise ist hierzu das Bürstenrohr 7, welches in der gezeichneten Ausführung die Außenhülse bildet, bezüglich des Laserlichtes, das zum Schweißen verwendet wird, transparent ausgebildet, während es gleichzeitig für das menschliche Auge farbig bzw. weiß ist. Andererseits ist das innenliegende Bauteil, das in der gezeichneten Ausführung von dem Profilring 9 gebildet wird, hinsichtlich des Laserlichts mit absorbierenden Eigenschaften ausgestattet, was beispielsweise durch Farbpig- mentierung oder ggf. ein geeignetes Absorberpigment erreicht werden kann. Hierdurch geht der Laserstrahl sozusagen durch das Bürstenrohr 7 von außen her kommend hindurch und wird erst bei Auftreffen auf den innenliegenden Profilring 9 absorbiert und in Wärme umgewandelt, wodurch im Bereich der Füge- bzw. Passflächen zwischen den beiden Bauteilen das Material aufgeschmolzen und die Verschweißung bewirkt wird.
Durch das erfindungsgemäße Einschweißen des Elektronikbausteins 10 wird eine sehr hohe Prozesssicherheit erreicht und eine Integration in eine vollautomatische Montagelinie ermöglicht. Dabei ermöglichen kurze Prozeßzeiten eine kostengünstige Fertigung bzw. Montage. Davon abgesehen zeichnet sich die Schweißverbindung der beiden Korpusteile durch eine hohe Festigkeit aus. Gleichzeitig wird erreicht, dass der Profilring 9 und damit der Elektronikbaustein 10 nicht demontiert werden kann.
Wie mit gestrichelten Hilfslinien angedeutet, kann wahlweise an diesen Stellen auch eine insbesondere Reibschweißnaht 13 oder eine Laserschweißnaht 14 vorgesehen werden.
Mit einer schematisch angedeuteten punktierten Linie ist eine Gießharzschicht 20 dargestellt, die einen zusätzlichen Schutz bzw. Feuchtigkeitsisolierung des Elektronikbauteils 10 gewährleistet, wobei der Elektronikbaustein 10 mit einer flüssigen Dichtkomponente, insbesondere mittels Gießharzes 20 umgössen, oder mittels eines Lacks 20 umschlossen oder im Tauchverfahren, bevorzugt mittels eines Wachses 20 abgedichtet wird.
Alternativ ist mit der schematisch angedeuteten punktierten Linie eine Schrumpfschlauchumhüllung 21 dargestellt, die einen zusätzlichen Schutz bzw. Feuchtigkeitsisolierung des Elektronikbauteils 10 gewährleistet. Der Schrumpfprozeß des Schrumpfschlauches 21 erfolgt durch gezielte Beaufschlagung von Wärmeenergie.

Claims

Patentansprüche
1. Zahnbürstenaufsatzteil für eine elektrische Zahnbürste (1), mit einem vorzugsweise rohrförmigen Korpusteil (7), an dem ein Elektronikbaustein (10), beispielsweise ein Transpondermodul, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronikbaustein (10) in einem Zwischenraum zwischen zwei Korpusteilen (7, 9) eingekapselt ist, der durch zumindest eine die beiden Korpusteile (7, 9) stoffschlüssig miteinander verbindende Schweißnaht (13, 14) verschlossen ist.
2. Zahnbürstenaufsatzteil nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die beiden Korpusteile (7, 9) von einem Bürstenrohr (7) und einem daran befestigten Profilring (9) gebildet sind.
3. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Schweißnaht (13, 14) als verborgene Blindnaht, die zwischen den Korpusteilen (7, 9) liegend von den beiden Korpusteilen (7, 9) zumindest zu allen sichtbaren und/oder von außen zugänglichen Seiten hin, vorzugsweise zu allen Seiten hin, abgedeckt ist, ausgebildet ist.
4. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenraum ringförmig ausgebildet ist und zwischen den ineinander steckenden zwei Korpusteilen (7, 9) vorgesehen ist, und wobei die zumindest eine Schweißnaht (13, 14) einen ringförmig geschlossenen Verlauf besitzt.
5. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Schweißnaht (13, 14) eine Innenmantelfläche (19) des einen Korpusteils (7) mit einer Außenmantelfläche (16) des anderen Korpusteils (9) verbindet.
6. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektronikbaustein (10) in einem ringförmigen Zwischenraum (18) zwischen den ineinander- steckenden Korpusteilen (7, 9) aufgenommen ist, der von zwei ringförmig umlaufenden, axial voneinander beabstandeten Schweißnähten verschlossen ist.
7. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein außen liegendes Korpusteil (7) zumindest im Bereich der zumindest einen Schweißnaht absorptionsschwach für Laserlicht, vorzugsweise laserlicht-transparent, ausgebildet ist.
8. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein innen liegendes Korpusteil (9) zumindest im Bereich der zumindest einen Schweißnaht (13, 14) Laserlicht absorbierend ausgebildet ist und/oder eine Laserlicht absorbierende Be- schichtung aufweist.
9. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Schweißnaht (13, 14) als Reibschweißnaht ausgebildet ist.
10. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zumindest eine Schweißnaht (13, 14) als Laserschweißnaht ausgebildet ist.
11. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenraum, in dem der Elektronikbaustein (10) aufgenommen ist, von der zumindest einen Schweißnaht (13, 14) gas- und/oder feuchtedicht verschlossen ist.
12. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Schweißnaht (13, 14) sich unmittelbar an dem Elektronikbaustein (10) vorbei und/oder in unmittelbarer Nachbarschaft des Elektronikbausteins (10) erstreckt.
13. Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden Korpusteile (7, 9) durch eine formschlüssige Verbindung, vorzugsweise eine Rastverbindung (15), miteinander verbunden sind.
14. Zahnbürstenaufsatzteil nach mind. Anspruch 1 , wobei der Elektronikbaustein (10) mittels eines Gießharzes (20) zusätzlich umgössen ist.
15. Zahnbürstenaufsatzteil nach mind. Anspruch 1 , wobei der Elektronikbaustein (10) mit dem inneren Korpusteil (9) mittels eines Schrumpfschlauches (21) zusätzlich geschützt ist, vorzugsweise gegen Feuchtigkeit.
16. Zahnbürste mit einem Zahnbürstenaufsatzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
17. Verfahren zur Herstellung eines Zahnbürstenaufsatzteils, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zumindest ein Elektronikbaustein (10) an einem Korpus- teil (7) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronikbaustein (10) zwischen zwei Korpusteilen (7, 9) positioniert wird, die aufeinander gefügt werden derart, dass der Elektronikbaustein (10) in einem Zwischenraum (18) zwischen den beiden Korpusteilen (7, 9) eingeschlossen ist, wobei die beiden Korpusteile (7, 9) durch zumindest eine Schweißnaht (13, 14) miteinander verschweißt werden, wodurch der Zwischenraum (18), in dem der Elektronikbaustein (10) aufgenommen ist, verschlossen wird.
18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die beiden Korpusteile (7, 9) durch Laserschweißen miteinander verschweißt werden.
19. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei durch Laser-Durchstrahl- Verschweißen eine innenliegende, verborgene Schweißnaht (13, 14) hergestellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die beiden Korpusteile (7, 9) miteinander reibverschweißt, vorzugsweise rotationsverschweißt werden.
21. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mehrere Schweißnähte (13, 14) gleichzeitig durch Reibschweißen erzeugt werden.
22. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Elektronikbaustein (10) in einem vorgelagerten Verfahrensschritt zusätzlich abgedichtet wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Elektronikbaustein 10 mit einer flüssigen Dichtkomponente, insbesondere mittels Gießharzes 20 umgössen, oder mittels eines Lacks 20 umschlossen oder im Tauchverfahren, bevorzugt mittels eines Wachses 20 abgedichtet wird.
24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Elektronikbaustein (10) mit dem inneren Korpusteil (9) mittels eines Schrumpfschlauches (21) dichtend überzogen wird.
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