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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnbürste mit einem
Reinigungselement, dass als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet
ist und das einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung im Kopfbereich der
Zahnbürste und einem Reinigungsabschnitt zur Zahnreinigung
aufweist.
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Eine
derartige Zahnbürste ist aus der
WO 02/38004 A1 bekannt.
Der Kopfbereich der Zahnbürste weist hierbei Borstenbüschel
und abwechselnd dazu Reinigungselemente auf, die aus einem Kunststoffspritzgussteil
ausgebildet sind. Die Reinigungselemente sind bevorzugt aus einem
thermoplastischen Elastomer ausgebildet und weisen eine über
die Längserstreckung bzgl. des Reinigungsabschnittes gleichmäßige
Querschnittsfläche auf.
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Aus
der
WO 03/055351
A1 ist ebenfalls eine Zahnbürste mit Reinigungselementen
bekannt, die aus einem Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sind. Die
Ausbildung von Reinigungselementen als Kunststoffspritzgussteile
statt aus Borsten führt in der Regel zu einer weniger zahn-
und zahnfleischschonenden Benutzung im Mundraum des Nutzers. Um
diesen Nachteil auszugleichen wird im Stand der Technik vorgeschlagen,
die Reinigungsabschnitte dieser Reinigungselemente in der Regel
aus einem thermoplastischen Elastomer auszubilden, um dadurch eine etwas
bessere Schonung, insbesondere des Zahnfleischrandes, zu erreichen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zahnbürste
der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine gute Schonung
des Zahnfleisches bietet, die neben der Zahnoberfläche
auch den Interdentalraum besonders gut reinigt und die kostengünstig
herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Zahnbürste mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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In
vorteilhafter Ausbildung der Zahnbürste ist im Bereich
des Reinigungsabschnittes des Reinigungselementes zumindest eine
Einbuchtung vorgesehen, so dass der Reinigungsabschnitt an dieser Stelle
eine erhöhte Biegeflexibilität aufweist. Soweit die
Materialparameter über die Längserstreckung des
Reinigungselementes konstant bleiben oder der Biegeflexibilität
nicht entgegenwirken, ist somit durch die Einbuchtung eine erhöhte
Biegeflexibilität ge genüber einem Abschnitt ohne
Einbuchtung gegeben. Die Einbuchtung gibt dabei vergleichbar einer
Sollknick- oder Sollbiegestelle eine geometrische Formgebung vor,
die zu einer bevorzugten Verbiegung des Reinigungselementes um die
Einbuchtung herum führt, wobei mit einer bevorzugten Verbiegung
auch eine erhöhte Verbiegung gegenüber benachbarten Abschnitten
ohne Einbuchtung bedeutet. Daneben gibt die Einbuchtung eine bestimmte
Biegerichtung vor, so dass relativ zur Anordnung des Reinigungselementes
im Zahnbürstenkopf und in Kenntnis des bevorzugten Benutzungsverhaltens
eines Nutzers der Zahnbürste eine optimierte Biegeflexibilität
des oberen Endabschnittes des Reinigungselementes gegeben ist. Bevorzugt
ist die Einbuchtung quer zur Zahnbürstenlängsachse
ausgebildet, so dass eine erhöhte Biegeflexibilität
durch die Einbuchtung etwa in Richtung der Längsachse der
Zahnbürste gegeben ist. Es hat sich gezeigt, dass die Einbuchtung
einerseits zu einer schonenderen Zahnreinigung durch das Reinigungselement
entlang der Zahnflanke und am Zahnfleischsaum führt und
anderseits eine bessere Interdentalreinigung gegeben ist, weil das
Reinigungselement durch die Einbuchtung im Reinigungsabschnitt sich
bei einem Entlangwischen an der äußeren Zahnflanke
zunächst leichter verbiegt und dem durch die Zahnflanke
gegebenen Vorsprung eine Flexibilität bietet und andererseits
bei Erreichen eines Interdentalraumes insbesondere der obere Endabschnitt
des Reinigungselementes durch die Einbuchtung wie durch eine Federkraft
in eine in der Regel längsgestreckte Neutralstellung zurückspringt,
so dass eine tiefe Interdentalreinigung ermöglicht ist. Die
aus dem Stand der Technik bekannte Verschwenkbarkeit des Reinigungselementes
um den Befestigungsabschnitt im Kopfbereich des Reinigungselementes
herum führt noch nicht im gewünschten Maße
zu diesem Effekt.
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In
vorteilhafter Weiterbildung sind am Reinigungsabschnitt des Reinigungselementes
mehrere Einbuchtungen vorgesehen, so dass der Reinigungsabschnitt
mit diesen Einbuchtungen eine erhöhte Biegeflexibilität
in zwei Richtungen aufweist. Die Einbuchtungen sind vorzugsweise
auf einander gegenüberliegenden Seiten des Reinigungsabschnittes
angeordnet, so dass die beiden bevorzugten Biegerichtungen in einer
Ebene liegen. Die Ebene der Biegerichtungen ist weiterhin bevorzugt
etwa parallel zur Längsachse der Zahnbürste bzw.
zur Längsachse des Zahnbürstenkopfes. Die Einbuchtungen
weisen alle Einbuchtungsachsen bzw. Biegeachsen um die Einbuchtung
herum auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse
des Zahnbürstenkopfes angeordnet sind. Somit ist eine ausgerichtet
auf das Nutzerverhalten optimierte Verbiegbarkeit des Reinigungsabschnittes
bereitgestellt und die Penetration in den Interdentalraum optimiert.
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In
vorteilhafter Weiterbildung weist der Reinigungsabschnitt einen
wellenförmigen Bereich auf. Somit sind mehrere Einbuchtungen
nacheinander auf beiden Seiten des Reinigungselementes bereitgestellt,
so dass die Biegeflexibilität weiter erhöht ist.
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Vorteilhaft
ist die zumindest eine Einbuchtung oder der wellenförmige
Bereich der Einbuchtungen zwischen dem oberen Ende, der Spitze des
Reinigungselementes und den darauf folgenden zwei Dritteln der Längserstreckung
des Reinigungsabschnittes angeordnet. Damit ist die Einbuchtung
oder der wellenförmige Bereich oder alle Einbuchtungen in
den oberen zwei Dritteln über die Längserstreckung
gesehen angeordnet. Bevorzugt ist zumindest eine Einbuchtung vorgesehen,
die in einem Abschnitt zwischen dem oberen Ende des Reinigungsabschnittes
und der Hälfte der Länge der Längserstreckung des
Reinigungsabschnittes angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, dass
dadurch einerseits eine gute Reinigungswirkung an der Zahnflanke
und andererseits eine gute Penetration in den Interdentalraum gegeben
ist.
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In
weiterer vorteilhafter Ausbildung ist die zumindest eine Einbuchtung
oder der wellenförmige Bereich vom oberen Ende nach einem
Zehntel, insbesondere nach drei Zwanzigstel oder nach einem Fünftel
oder im weiteren Verlauf weiter entfernt über die Längserstreckung
des Reinigungselementes gesehen angeordnet. Der vorangegangene Absatz
definierte somit einen bevorzugten maximalen Tiefpunkt der Einbuchtung
gesehen vom oberen Ende des Reinigungselementes aus und mit diesem
Absatz wird ein bevorzugter nächstliegender Ort zum oberen
Ende des Reinigungsabschnittes definiert.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist der Reinigungsabschnitt
eine Schmalseite und eine Breitseite auf, wobei die Einbuchtung
derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Biegeflexibilität über
die Breitseite erhöht ist. Dadurch wird die durch die Grundgeometrie
vorgegebene Verbiegbarkeit des Reinigungselementes mit einer breiteren
Breitseite und einer schmaleren Schmalseite durch die Einbuchtung
verstärkt, weil diese zur Erhöhung der Biegeflexibilität über
die ohnehin besser verbiegliche Seite der Breitseite erhöht
ist. In vorteilhafter Weiterbildung ist das Verhältnis
von Breitseite zu Schmalseite zwischen 2:1 und 20:1. Dabei kann
das Reinigungselement und insbesondere dessen Reinigungsabschnitt
in einem Fußbereich benachbart zum Befestigungsabschnitt
Breitseite zu Schmalseite Verhältnis von 2:1 bis 5:1 aufweisen
und im oberen Endbereich ein solches Verhältnis von 4:1
bis 20:1 aufweisen, so dass der Reinigungsabschnitt über
die Längserstreckung bis zum oberen Ende verjüngend ausgebildet
ist.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist das Reinigungselement aus nur einer
Kunststoffkomponente ausgebildet. Es ist also sowohl der Reinigungsabschnitt
als auch der Befestigungsabschnitt aus der gleichen Kunststoffkomponente
ausgebildet. Dies führt zu einer vereinfachten Herstellbarkeit.
Dieser Aspekt kann auch unabhängig von den anderen Aspekten
oder mit diesen in Kombination eine weitere Erfindung bilden.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Befestigungsabschnitt
und der Kopfbereich der Zahnbürste derart ausgebildet,
dass das Reinigungselement nur mit einer Kraft von > 8 Newton, insbesondere > 12 Newton, und insbesondere > 15 Newton aus dem
Kopfbereich lösbar ist. Beispielsweise ist der Befestigungsabschnitt
als eine Schnappverbindung ausgebildet, so dass das Reinigungselement
durch Einschnappen in den Kopfbereich der Zahnbürste montierbar
ist. Dabei ist dieser Befestigungsabschnitt bzw. die Schnappverbindung derart
ausgebildet, dass durch Anbringen einer Zugkraft am Reinigungselement
vom Zahnbürstenkopf weg, das Reinigungselement ab einer
bestimmten Schwellkraft – wie oben angegeben – lösbar
ist.
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Weitere
Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei
bilden sämtlichen beschriebenen und/oder bildlich dargestellten
Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand
der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen
oder deren Rückbeziehung.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Zahnbürste mit Reinigungselementen
nach der Erfindung,
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2 eine
Vorderansicht einer ersten Ausführungsform des Reinigungselementes
nach 1,
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3 eine
Seitenansicht des Reinigungselementes nach 2,
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4 eine
Längsschnittdarstellung entlang der Linie A-A in 2 der
ersten Ausführungsform des Reinigungselementes,
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5 eine
Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform eines Reinigungselementes
befestigt im Kopfbereich einer Zahnbürste,
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6 eine
Seitenansicht des Reinigungselementes nach 5,
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7 eine
Vorderansicht einer dritten Ausführungsform des Reinigungselementes
und
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8 eine
Seitenansicht des Reinigungselementes nach 7
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Zahnbürste mit einem
Kopfbereich 1 und einem Halsbereich 2. Der Griffbereich
ist in 1 nicht dargestellt und schließt sich,
wie aus dem Stand der Technik bekannt, an den Halsbereich 2 an.
Die Reinigungselemente 4, 14, 24 sind
prinzipiell in rein manuellen Zahnbürsten, in manuellen
Zahnbürsten mit elektrisch angetriebener Exzentermasse,
die das Zahnreinigungsfeld in Vibration versetzt, in Aufsteckzahnbürsten
für elektrische Zahnbürsten und in alle übrigen
Zahnreinigungseinrichtungen einsetzbar. Der Bürstenkopf 1 weist
nach 1 einen Zahnreinigungsbereich auf, der sowohl
Borstenbüschel 3 als auch einen Vielzahl von Reinigungselementen 4 aufweist.
Im vorliegenden Beispiel sind die Borstenbüschel 3 und
die Reinigungselemente 4 über die Längsachse
des Bürstenkopfes etwa versetzt zueinander angeordnet,
so dass vorliegend acht Reinigungselemente im Bürstenkopf
angeordnet sind. Die Reinigungselemente 4 sind in entsprechenden Durchbrüchen
des Kopfbereiches 1 über eine Rast- bzw. Schnappverbindung
befestigt. Eine anderweitige Befestigungsmöglichkeit beispielsweise
mit mechanischer Kaltverformung oder mit Wärmezufuhr wie
z. B. durch Verschweißen oder Heißverstemmen ist
ebenfalls möglich.
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Die 2 und 3 zeigen
ein Reinigungselement von zwei verschiedenen Seiten nach einer ersten
Ausführungsform der Erfindung. Das Reinigungselement ist
in unmontiertem Zustand ohne den Kopfbereich der Zahnbürste
dargestellt. Das Reinigungselement besteht vorzugsweise aus einer
einzigen Kunststoffkomponente, die insbesondere ein Silikonmaterial,
eine Kautschukmischung, ein Elastomer, ein Polypropylen oder ein
thermoplastisches Elastomer (TPE) ist. Bevorzugt ist das Reinigungselement
ausschließlich aus TPE nach dem Spritzgußverfahren
hergestellt. Auch eine Mischung eines Elastomer mit einem Hartkunststoff,
z. B. PP, kommt als Ausgangsmaterial in Frage. Die bevorzugte Shore
A-Härte, die durchgehend für das ganze Reinigungselement
gilt, beträgt zwischen 75 SHA und 90 SHA oder weist eine
Shore D-Härte von 30 SHD bis 60 SHD auf. Das Reinigungselement 4 weist
einen Reinigungsabschnitt A und einen Befestigungsabschnitt B auf.
Der Reinigungsabschnitt A ist als im Schnitt im Wesentlichen rechteckige
Finne ausgebildet. Der Reinigungsabschnitt A ist ferner derart ausgebildet,
dass er sich von einem unteren Endbereich benachbart zum Befestigungsabschnitt
B bis zu einem oberen Ende 6 hin in der Dicke verjüngt.
Die Verjüngung kann, wie hier dargestellt, erst ab der
Mitte des Abschnittes A beginnen. Der Reinigungsabschnitt A weist
einen wellenförmigen Bereich n auf, der nach beiden Seiten
je mit zwei Einbuchtungen 7 versehen ist, die in der Lage
relativ zur Längserstreckung versetzt zueinander sind.
Die Einbuchtungen 7 erstrecken sich über die gesamte
Breite der Finne des Reinigungsabschnittes, so dass bei einer Kraft einwirkend
auf das obere Ende 6 des Reinigungsabschnittes A eine erhöhte
Biegeflexibilität in den Richtungen 8 und 9 gegeben
ist. Da der wellenförmige Abschnitt n in der oberen Hälfte
des Reinigungsabschnittes A ausgebildet ist, verbiegt sich je nach
aufgebrachter Kraft während der Benutzung am oberen Ende 6 und
auf die Seitenflanken des Reinigungsabschnittes A zunächst
nur der obere Endbereich des Reinigungsabschnittes A. Alternativ
sind beispielsweise zwei einander auf gleicher Höhe der
Längserstreckung angeordnete Einbuchtungen möglich.
In weiterer alternativer Ausführung wird die erhöhte
Biegeflexibilität im Bereich des Reinigungsabschnittes
A mit Einbuchtungen mit anderen geometrischen Formen in Form von
Aussparungen, Ausklinkungen, Rillen u. a. oder mit weicheren Materialabschnitten
gegenüber den unmittelbar angrenzenden Materialien des
Reinigungsabschnittes A erreicht.
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Das
Reinigungselement 4 weist ferner den Befestigungsabschnitt
B auf, der mit einer Rast- bzw. Schnappeinrichtung 10 versehen
ist. Durch eine Aussparung 11 des Rast- bzw. Schnappabschnittes 10 kann
der Rastvorsprung 12 bei der Montage in die Durchbrüche 5 des
Kopfbereiches 1 durch Eindrücken leichter verformt
werden.
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4 zeigt
eine Schnittdarstellung des Reinigungselementes 4 entlang
der Linie A-A in 2. Wie in der 4 dargestellt,
ist in der Aussparung 11 der Schnappverbindung ein innerer
Wandabschnitt 13 vorgesehen, durch dessen Variation der
Wandstärke die Auszugskraft einstellbar ist, mit der das Reinigungselement 4 aus
dem Durchbruch 5 lösbar ist. Diese Auszugskraft
(entlang der Längsachse des Reinigungselementes in Richtung
des oberen Endes 6) liegt bevorzugt bei zumindest 10 N,
12 N oder 15 N.
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Die 5 und 6 zeigen
Vorder- und Seitenansichten des Reinigungselementes im eingeschnappten
Zustand eines Durchbruches 5 des Kopfbereiches 1.
Das Reinigungselement 14 der 5 und 6 korrespondiert
weitgehend zum Reinigungselement 4 nach der ersten Ausführungsform, mit
der z. B. Ausnahme, dass kein wellenförmiger Abschnitt
n im Reinigungsabschnitt A ausgebildet ist. Bezüglich des
Reinigungsabschnittes A geht aus den 5 und 6 besonders
gut hervor, dass der Reinigungsabschnitt A mit einer etwa unteren
Hälfte C benachbart zum Befestigungsabschnitt B mit gleich bleibender
Dicke und einem oberen Abschnitt D versehen ist, der sich in der
Stärke bis zum oberen Ende 6 verjüngt.
Alle dargestellten Ausführungsformen der Reinigungselemente
weisen entweder einen Reinigungsabschnitt A auf, der sich gleichmäßig über
die gesamte Länge des Reinigungsabschnittes A bis zum oberen
Ende 6 hin verjüngt, oder der eine Ausbildung
gemäß einem Abschnitt C und einen Abschnitt D
aufweist. Wie in den 5 und 6 dargestellt,
weist der Durchbruch 5 des Kopfbereiches 1 einen
sich zunächst von oben nach unten verengenden Abschnitt 17 und
einen sich anschließend erweiternden Abschnitt 18 auf.
Nachdem die Schnappnasen 12 die engste Stelle 19 des
Durchbruches 5 bei der Montage überwunden haben,
ist das Reinigungselement im Kopfbereich 1 befestigt. Die
vorgeschlagene Ausführung des Befestigungsbereiches B führt zu
einer lockeren Lagerung des Reinigungselementes im Durchbruch mit
Spiel, so dass sowohl eine translatorische Bewegung um die Distanz 16,
die wenigen Millimetern entspricht, in axialer Richtung des Reinigungselementes,
als auch eine Schwenkbewegung um die Schwenkwinkel 15 möglich
ist. Die Schwenkwinkel 15 betragen vorzugsweise zwischen ±10° und ±20°.
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Wie
aus einem Vergleich der 3 und 6 erkennbar
ist, kann die Schnappeinrichtung in der Seitenansicht nach 3 etwa
zylindrisch oder gemäß der Seitenansicht nach 6 mit
zweiten Schnappnasen 23 in einem zu den Schnappnasen 12 z.
B. um 90 Grad verdrehten Bereich versehen sein. Dies erhöht
die notwendige Auszugskraft, um die Reinigungselemente aus den Durchbrüchen
zu lösen. Auch die Verengung 19 in 5 und
die Verengung in der zweiten Richtung nach 6 im Durchbruch
führt zu einer schlechteren Lösbarkeit des Reinigungselementes.
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Da
die vorgeschlagenen Befestigungen des Reinigungselementes für
alle Ausführungsformen nach den 2 bis 8 möglich
und untereinander austauschbar sind, führt die grundsätzliche
Verschwenkbarkeit des Reinigungselementes um den Winkel 15 zu
einer ersten Ausweichbewegung und durch die Einbuchtungen 7 zu
einer weiteren Flexibilität des Reinigungsabschnittes während
dessen Entlanggleiten an den Zahnflanken und Eindringen in den Interdentalraum.
Die Verschwenkbarkeit 15 und die Verbiegbarkeit um die
Einbuchtung 7 sind zur selben Seite gegeben.
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Vorzugsweise
weist das Reinigungselement insbesondere nach der ersten Ausführungsform
nach den 2 bis 4 eine Verbiegbarkeit
(bei der der Befestigungsabschnitt B fest eingespannt ist und die Biegekraft
seitlich am oberen Ende aufgebracht wird) ab 30 mN bis 60 mN (bei
20°C) auf. Wenn diese seitliche Biegekraft in der Mitte
des Reinigungsabschnittes A ebenfalls an der Breitseite 22 aufgebracht
wird und die übrigen Parameter gleich bleiben, ist durch die
vorliegende Geometrie eine Mindestbiegekraft von 140 mN bis 200
mN, insbesondere von 150 mN bis 190 mN erforderlich, um die Finne über
eine aufgebrachte Kraft an der Mitte zu verbiegen.
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Die 7 und 8 zeigen
eine dritte Ausführungsform eines Reinigungselementes 24 in
zwei verschiedenen Seitenansichten. Das Reinigungselement 24 unterscheidet
sich von den anderen beiden Ausführungsformen im wesentlichen
dadurch, dass kein wellenförmiger Bereich n im Reinigungsabschnitt
A aber im sich verjüngenden Bereich D, der sich etwa über
die oberen Hälfte des Reinigungsabschnittes A erstreckt,
ein Reinigungskissen 20 ausgebildet ist. Das Reinigungskissen 20 kann
in der gleichen Komponente wie das gesamt Reinigungselement oder
in einem noch weicheren Elastomer gegenüber den übrigen
Abschnitten des Reinigungselementes ausgebildet sein.
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In
einer weiteren Variante der Reinigungselemente 4, 14 und 24 ist
der Befestigungsabschnitt B aus einem Hartkunststoff oder aus einer
Mischung eines Hartkunststoffes und eines Elastomers ausgebildet.
Der Reinigungsabschnitt A kann dann ebenfalls aus der gleichen Kunststoffkomponente
wie der Abschnitt B bestehen oder aus einem weicheren Material,
insbesondere einem Elastomer ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 02/38004
A1 [0002]
- - WO 03/055351 A1 [0003]