DE602004013187T2

DE602004013187T2 - Elektrische zahnbürste

Info

Publication number: DE602004013187T2
Application number: DE602004013187T
Authority: DE
Inventors: Douglas A. Strongsville GALL; John Geoffrey Loveland CHAN
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2024-12-18
Also published as: EP1694240A1; MXPA06006952A; CN100577121C; WO2005063144A1; US20050155167A1; JP4417388B2; CN1893890A; CA2550728C; ATE392193T1; RU2006119309A; DE602004013187D1; AU2004308376A1; EP1694240B1; BRPI0417211A; CA2550728A1; US7698771B2; RU2329008C2; JP2007514503A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Zahnbürsten, und spezieller betrifft die Erfindung das Gebiet elektrisch betriebener Zahnbürsten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die meisten bekannten elektrischen Zahnbürsten nutzen einen einzigen Borstenträger, der von einem Elektromotor, der in die Zahnbürste integriert ist, elektrisch betrieben oder anderweitig betrieben wird. Die Borstenträger in diesen Zahnbürsten durchlaufen eine Vielzahl von Bewegungen. Es sind zum Beispiel Borstenträger, die eine Drehbewegung durchlaufen, gut bekannt. Borstenträger, die sich auf lineare Weise innerhalb der Ebene der Bürste vor- und zurückbewegen, sind ebenfalls bekannt. Und Borstenträger, die sich auf lineare Weise senkrecht zur Ebene der Bürste bewegen, sind ebenfalls bekannt, wie in US-Patent Nr. 5,974,615 . Obwohl dies in gewisser Hinsicht zufrieden stellend ist, besteht noch eine Notwendigkeit nach einer verbesserten Gestaltung elektrisch betriebener Zahnbürsten.
Es sind zahlreiche Versuche unternommen worden, um die Gestaltung, Effizienz, Reinigungswirksamkeit, Einfachheit und/oder kommerzielle Lebensfähigkeit elektrischer Zahnbürsten zu verbessern. Ein Ansatz war die Bereitstellung mehrerer elektrisch betriebener Borstenträger. Die meisten Fachleute haben mehrere Sätze von Borsten entlang eines Endes einer Bürste gruppiert und einen Antriebsmechanismus für gleichzeitiges Drehen von jedem der Borstensätze zusammen integriert. Zu beispielhaften Gestaltungen gehören jene, die in US-Patenten Nr. 3,242,516 ; 4,156,620 ; 4,845,795 ; 5,088,145 ; 5,020,179 ; 4,827,550 ; und 4,545,087 offenbart sind.
Obwohl Borstenträger, die verschiedene Kombinationen von Bewegungen durchlaufen, im Stand der Technik offenbart worden sind, bleibt eine Notwendigkeit nach dem Bereitstellen einer elektrischen Zahnbürste mit einem oder mehreren Borstenträgern, die zusätzliche Bewegungskombinationen bereitstellt. Dokument WO 01 06 97 offenbart eine elektrische Zahnbürste, die alle Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 einschließt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt in einem ersten Gesichtspunkt eine elektrische Zahnbürste bereit, die einen länglichen Griff mit einem darin angeordneten Motor und einen Kopf mit einer Längsachse und einem beweglichen Borstenträger umfasst, wobei der Kopf während des Gebrauchs stationär ist. Das heißt, der Kopf ist im Bezug auf den Griff oder das Grundelement der Zahnbürste stationär. Die elektrische Zahnbürste umfasst auch einen Hals, der zwischen dem Griff und dem Kopf verläuft. Die Zahnbürste umfasst ferner eine Welle, die direkt mit dem beweglichen Borstenträger gekoppelt und wirkend mit dem Motor verbunden ist. Bewegung der Welle verursacht, dass der bewegliche Borstenträger um eine Achse generell senkrecht zur Längsachse des Kopfes oszilliert und sich zusätzlich entlang der Achse generell senkrecht zu der Längsachse des Kopfes hin- und herbewegt. Der bewegliche Borstenträger umfasst ferner eine Rampe, die auf einer Oberfläche der Unterseite des Trägers angeordnet ist. Außerdem ist innerhalb des inneren Abschnitts des Kopfes eine Strebe bereitgestellt. Die Strebe ist so positioniert und konfiguriert, dass die Rampe und die Strebe während des Betriebs der Zahnbürste gleitend ineinander greifen, was zu einer Hin- und Herbewegung des Borstenträgers führt.
Unter noch einem anderen Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung eine elektrische Zahnbürste bereit, die einen länglichen Griff mit einer Längsachse und einem darin angeordneten Motor umfasst. Die elektrische Zahnbürste umfasst auch einen beweglichen Kopf mit einer zweiten Längsachse und einem beweglichen Borstenträger. Der bewegliche Kopf ist relativ zu dem Griff beweglich. Die elek trische Zahnbürste umfasst ferner einen beweglichen Hals, der zwischen dem Griff und dem Kopf verläuft. Und die elektrische Zahnbürste umfasst eine Welle, die wirkend mit dem Motor und dem beweglichen Borstenträger gekoppelt ist. Die Welle greift wirkend in den beweglichen Hals ein, so dass die Bewegung der Welle verursacht, dass der bewegliche Borstenträger um eine Achse generell senkrecht zu der zweiten Längsachse des Kopfes oszilliert. Bewegung der Welle verursacht auch, dass sich der bewegliche Hals und der bewegliche Kopf in einer Richtung generell quer zur Längsachse des Griffes bewegen.
Unter noch einem anderen Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung eine elektrische Zahnbürste bereit, die einen länglichen Griff mit einer Längsachse und einem darin angeordneten Motor umfasst. Die elektrische Zahnbürste umfasst ferner einen beweglichen Kopf mit einer zweiten Längsachse und einem beweglichen Borstenträger, wobei der bewegliche Kopf relativ zu dem Griff beweglich ist. Die elektrische Zahnbürste umfasst ferner einen beweglichen Hals, der zwischen dem Griff und dem Kopf verläuft. Und die elektrische Zahnbürste umfasst eine Welle, die wirkend mit dem Motor und dem beweglichen Borstenträger gekoppelt ist. Die Welle greift wirkend in den beweglichen Hals ein, so dass der Motor der Welle nur eine einzige Bewegung verleiht, und wobei die Bewegung der Welle verursacht, dass der bewegliche Borstenträger um eine Achse generell senkrecht zu der zweiten Längsachse des Kopfes oszilliert. Außerdem verursacht Bewegung der Welle, dass sich der bewegliche Hals und der bewegliche Kopf in einer Richtung generell quer zu der Längsachse des Griffes bewegen.
Unter noch einem anderen Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung eine elektrische Zahnbürste bereit, die einen länglichen Griff mit einer Längsachse und einem darin angeordneten Motor umfasst. Die Zahnbürste umfasst ferner einen beweglichen Kopf mit einer zweiten Längsachse und einem beweglichen Borstenträger. Der bewegliche Kopf ist relativ zu dem Griff beweglich. Die Zahnbürste umfasst ferner einen beweglichen Hals, der zwischen dem Griff und dem Kopf verläuft. Und die elektrische Zahnbürste umfasst eine Welle, die wir kend mit dem Motor und dem beweglichen Borstenträger gekoppelt ist, wobei die Welle wirkend in den beweglichen Hals eingreift. Bewegung der Welle verursacht, dass der bewegliche Borstenträger um eine Achse generell senkrecht zu der zweiten Längsachse des Kopfes oszilliert. Außerdem verursacht Bewegung der Welle, dass sich der bewegliche Hals und der bewegliche Kopf in einer Richtung generell quer zur Längsachse des Griffes um einen Drehpunkt an einem Ende des Halses in der Nähe des Griffes bewegen.
Unter noch einem anderen Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung eine elektrische Zahnbürste bereit, die einen länglichen Griff mit einer Längsachse und einem darin angeordneten Motor umfasst. Die elektrische Zahnbürste umfasst ferner einen beweglichen Kopf mit einer zweiten Längsachse und einem beweglichen Borstenträger, wobei der bewegliche Kopf relativ zu dem Griff beweglich ist. Die elektrische Zahnbürste umfasst ferner einen beweglichen Hals, der zwischen dem Griff und dem Kopf verläuft. Und die elektrische Zahnbürste umfasst eine Welle, die wirkend mit dem Motor und dem beweglichen Borstenträger gekoppelt ist, so dass die Welle wiederholt in den beweglichen Hals eingreift und diesen freigibt. Bewegung der Welle verursacht, dass der bewegliche Borstenträger um eine Achse generell senkrecht zur zweiten Längsachse des Kopfes oszilliert, und wobei das wiederholte Eingreifen und Freigeben der Welle verursacht, dass sich der bewegliche Hals und der bewegliche Kopf in einer Richtung generell quer zur Längsachse des Griffes bewegen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Komponenten und Anordnungen von Komponenten und in verschiedenen Techniken, Verfahren oder Vorgehensweisen und Anordnungen von Schritten Gestalt annehmen. Die Zeichnungen, auf die verwiesen wird, dienen nur den Zwecken des Veranschaulichens bevorzugter Ausführungsformen, sie sind nicht unbedingt ein Maßstab und sollen nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend betrachtet werden.
Es wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich wird, worin:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnbürste, die verschiedene Ebenen und ihre Ausrichtung im Bezug auf die Zahnbürste veranschaulicht.
2 ist eine Teilexplosionsansicht eines Kopfabschnittes einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnbürste.
3 ist ein Seitenaufriss eines ersten Borstenträgers, der in der Zahnbürste der bevorzugten Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, verwendet wird.
4 ist eine Ansicht der Unterseite des ersten Borstenträgers, der in 3 dargestellt ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines teilweise zusammengefügten Kopfabschnittes der Zahnbürste der bevorzugten Ausführungsform.
6 ist eine Zusammenstellung von Ansichten des Kopfabschnittes der Zahnbürste der bevorzugten Ausführungsform, die die Verschiebung des ersten Borstenträgers während des Betriebs der Bürste zeigt.
7 ist eine Vorderansicht eines Kopfabschnittes einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnbürste.
8 ist eine Vorderansicht von noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnbürste.
9 ist eine Vorderansicht von noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnbürste.
10 ist eine Teilfragmentseitenansicht eines Kopfabschnittes einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Zahnbürste während einer ersten Laufrich tung einer sich hin- und herbewegenden Antriebswelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Teilfragmentseitenansicht der Zahnbürste, die in 10 abgebildet ist, während einer zweiten Laufrichtung der Antriebswelle.
12 ist eine detaillierte Teilquerschnittsansicht, die das Eingreifen zwischen der Antriebswelle und einem Führungselement, das in der in 10 abgebildeten Zahnbürste verwendet wird, veranschaulicht.
13 ist eine Teilfragmentseitenansicht der in 10 und 11 dargestellten Zahnbürste, die mit einem sekundären Stabilisierungselement versehen ist.
14 ist eine Teilfragmentseitenansicht von noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Zahnbürste, die eine Antriebswelle mit Orbitalbewegung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
15 ist eine Ansicht der Unterseite des Hals- und Kopfabschnitts der Zahnbürste, die in 14 abgebildet ist.
16 ist eine Ansicht der Unterseite des Kopf- und Halsabschnitts einer anderen Version der Zahnbürste, die in 14 abgebildet ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie zu erkennen ist, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf elektrische Zahnbürsten, einschließlich elektrischen Zahnbürsten mit austauschbaren Bürstenkopfenden, ersetzbaren Borstenträgern und elektrischen Zahnbürsten mit einem oder mehreren Borstenträgern. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine elektrische Zahnbürste mit zwei Borstenträgern, von denen jeder von einem Elektromotor, der innerhalb des Zahnbürstenkörpers integriert ist, angetrieben wird.
Speziell kann die vorliegende Erfindung zusammen mit elektrischen Zahnbürsten, Bürstenköpfen und Borstenträgern verwendet werden, die Wellen enthalten, die rotieren, oszillieren, Orbitalbewegungen durchlaufen oder sich hin- und herbewegen (sowie Kombinationen davon), um dem ersten und dem zweiten Borstenträger Bewegung zu verleihen. Außerdem kann die vorliegende Erfindung in Kombination mit elektrischen Zahnbürsten, Bürstenköpfen und Borstenträgern verwendet werden, wobei die Welle wirkend mit sowohl dem ersten als auch dem zweiten Borstenträger oder nur mit einem der Borstenträger verbunden ist. In dem letzteren Fall sind die Borstenträger selbst miteinander verbunden, so dass dem Borstenträger eine Bewegung verliehen wird, die nicht direkt mit der Welle gekoppelt ist.
Vor dem Beschreiben der Zahnbürsten der verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen ist es aufschlussreich, die verschiedenen hierin genannten Bewegungsarten zu definieren. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Winkelbewegung" auf jede winkelförmige Verschiebung. „Lineare Bewegung" ist eine Bewegung entlang einer geraden oder im Wesentlichen geraden Linie oder Richtung. „Primär lineare Bewegung" ist nachstehend beschrieben. „Krummlinige Bewegung" ist Bewegung, die weder ganz linear noch ganz winkelförmig ist, sondern eine Kombination der beiden ist (z. B. krummlinig). Diese Bewegungen können konstant oder periodisch sein. Konstante Bewegung bezieht sich auf Bewegung, die nicht die Richtung oder den Weg ändert (d. h. unidirektional ist). Periodische Bewegung bezieht sich auf Bewegung, die die Richtung oder den Weg umkehrt. Konstante Winkelbewegung (d. h. Bewegung, die durch 360 Grad oder mehr verläuft), die im Wesentlichen in der Form eines Kreises ist, wird als Drehbewegung bezeichnet. Periodische Winkelbewegung ist Bewegung, die durch weniger als 360 Grad verläuft und als oszillierende Bewegung bezeichnet wird. Krummlinige Bewegungen können auch entweder konstant (d. h. unidirektional) oder periodisch sein (d. h. die Richtung umkehren). Periodische lineare Bewegung wird als „Hin- und Herbewegung" bezeichnet. Orbitalbewegung ist generell eine Drehbewegung eines Körpers um einen Punkt, der sich vom Mittelpunkt des Körpers unterscheidet.
Die vorstehend beschriebenen Bewegungen können auch entlang einer oder mehrerer Achsen eines Borstenträgers erfolgen. Dementsprechend ist Bewegung hierin als entweder ein-, zwei- oder dreidimensionale Bewegung beschrieben, abhängig von der Anzahl der axialen Koordinaten, die erforderlich sind, um die Position eines Borstenträgers während seiner Bewegung zu beschreiben. Die Achsen X, Y und Z sind in 1 dargestellt. Eindimensionale Bewegung ist Bewegung, die von einer einzigen Koordinate (z. B. der X-, Y- oder Z-Koordinate) beschrieben werden kann. In der Regel kann nur lineare Bewegung eindimensional sein. Zum Beispiel periodische lineare Bewegung im Wesentlichen entlang nur der Y-Achse ist eindimensionale Bewegung (hierin als „pulsierende Bewegung" bezeichnet). Zweidimensionale Bewegung ist Bewegung von einem Borstenträger, die zwei Koordinaten (z. B. die X- und Y-Koordinaten) erfordert, um den Laufweg des Borstenträgers zu beschreiben. Winkelbewegung, die in einer einzigen Ebene auftritt, ist zweidimensionale Bewegung. Dreidimensionale Bewegung ist Bewegung von einem Borstenträger, die drei Koordinaten (z. B. die X-, Y- und Z-Koordinaten) erfordert, um den Laufweg des Borstenträgers zu beschreiben. Ein Beispiel für dreidimensionale Bewegung ist Bewegung von einem Borstenträger auf dem Laufweg einer Spirale.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Zahnbürste 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Zahnbürste 2 umfasst einen länglichen Körper 10 mit einem Griff 30, einem Kopf 50 und einem Hals 40, der zwischen dem Griff 30 und dem Kopf 50 verläuft. Es ist ein Schalter 20 entlang des Außenbereichs des Körpers 10 bereitgestellt oder verfügbar gemacht. Wie zu erkennen ist, betätigt der Schalter 20 einen Elektromotor, der innerhalb des Körpers 10 der Zahnbürste 2 enthalten ist. Der Motor (nicht dargestellt) und ein Antriebsmechanismus, wie hierin beschrieben (nicht dargestellt), stellen einen elektrischen Antrieb für einen oder mehrere Borstenträger, die in der Nähe eines distalen Endes der Zahnbürste angeordnet sind, bereit. Speziell umfasst die Zahnbürste 2 ferner einen ersten Borstenträger 60 und einen zweiten Borstenträger 70. Der erste Träger 60 befindet sich angrenzend an das distalste Ende 52 des Kopfes 50. Wie hierin ausführlicher beschrieben, durchlaufen der erste und der zweite Borstenträger bei Aktivierung des Antriebsmechanismus eine spezielle Kombination von Bewegungen. Die Bewegungen werden am besten mit Bezug auf die Achsen X, Y und Z und die Ebenen, die diese Achsen enthalten, beschrieben. Wie hierin genannt, werden diese Ebenen als X-Ebene, Y-Ebene oder Z-Ebene bezeichnet.
Die X-Achse wird hierin generell als die Längsachse bezeichnet und verläuft generell entlang einer längs oder in Längsrichtung verlaufenden Abmessung (wie in der Draufsicht der Zahnbürste zu sehen ist) des Zahnbürstenkopfes oder des Borstenträgers. Die Längsachse des Zahnbürstenkopfes oder des Borstenträgers kann mit der Längsachse des Zahnbürstenhalses und/oder -griffes zusammenfallen, obwohl sie das nicht muss, wie zum Beispiel wenn der Zahnbürstenkopf im Bezug auf entweder den Zahnbürstenhals oder -griff abgewinkelt ist. In bestimmten hierin beschriebenen Ausführungsformen können die Kopf- und/oder Halskomponente eine andere Längsachse haben als die Längsachse des Griffes. In diesem Fall kann die Längsachse des Griffes als erste Längsachse und die des Kopfes und/oder Halses als zweite Längsachse bezeichnet werden. Die Y-Achse ist quer zur X-Achse und unterteilt den Zahnbürstenkopf generell in eine linke und eine rechte Hälfte. Die Z-Achse ist senkrecht oder lotrecht zur X- und Y-Achse.
Die Ebene X enthält die X-Achse und wird hierin generell als die Ebene der Zahnbürste oder die Ebene des Zahnbürstenkopfes bezeichnet. Diese Ebene verläuft generell entlang der Längsabmessung der Zahnbürste oder des Zahnbürstenkopfes. Die Y-Ebene enthält die Y-Achse und verläuft durch die Zahnbürste und ist senkrecht zur X-Ebene. Entweder zweiteilt die Y-Ebene die Zahnbürste oder ist parallel zu einer Ebene, die das tut. Die Z-Ebene ist senkrecht zu sowohl der X-Ebene als auch zur Y-Ebene.
Außerdem ist es sinnvoll, die bei der Beschreibung der Zahnbürsten und Borstenträger der bevorzugten Ausführungsform verwendete Terminologie zu erläutern. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „vorwärts" bzw. „nach vorn" auf die Richtung vom Griff zum Kopf, während sich der Begriff „rückwärts" bzw. „nach hinten" auf die Richtung vom Kopf zum Griff bezieht. Eine Längsrichtung ist eine Richtung, die generell einer Längs- oder X-Achse entspricht, die aber nicht in derselben Ebene wie die Achse liegen muss. Zum Beispiel müssen die Längsachsen einer Welle und eines Borstenträgers nicht in derselben Ebene verlaufen, sondern verlaufen generell in derselben Richtung aus einer Draufsicht. Ähnlich können ein Hals und ein Kopf, die im Bezug aufeinander abgewinkelt sind, möglicherweise keine Längsachsen haben, die sich in derselben Ebene erstrecken, sondern haben Achsen, die in derselben generellen Längsrichtung einer Draufsicht verlaufen. Viele der elektrischen Zahnbürsten der bevorzugten Ausführungsform haben in der Regel einen länglichen Kopf mit einer Längsachse, die durch die längste Abmessung davon verläuft. Diese Achse verläuft in der Regel in derselben generellen Richtung wie die Längsachsen des Zahnbürstenhalses und/oder der Welle. Diese Achse wird generell als Längsachse der Zahnbürste bezeichnet. Bei dem Ausdruck „dieselbe generelle Richtung" ist eine winkelförmige Abweichung zwischen den Achsen vorgesehen. Verschiedene Verweise werden hierin auch auf die „Ebene der Zahnbürste" gemacht. Wie es sich versteht, ist dies generell die Ebene, innerhalb derer die Längsachse des Zahnbürstenkopfes verläuft.
Und wie hierin beschrieben, ist der erste Borstenträger der Borstenträger, der sich am distalsten Ende der Zahnbürste befindet. Der zweite Borstenträger ist der nächste Borstenträger, der entlang oder in der Nähe des ersten Borstenträger und dahinter angeordnet ist. Ein dritter Borstenträger ist in der Nähe des zweiten Borstenträgers und befindet sich hinter dem zweiten Borstenträger. Ein vierter Borstenträger ist hinter dem dritten und so weiter.
Generell umfassen die Zahnbürsten der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung einen länglichen hohlen Körper, der einen elektrisch betriebenen Motor und einen Antriebsmechanismus, der zum Antreiben von einem, zwei oder mehr beweglichen Borstenträgern verwendet wird, enthält. Der längliche hohle Körper enthält auch eine Innenkammer zum Enthalten eines oder mehrerer Akkus zum Betreiben des Motors. Und entlang des Außenbereichs des Körpers sind ein oder mehrere Schalter zum Aktivieren des Motors und des Antriebsmechanismus bereitgestellt. Wie zu erkennen ist, ist eine entfernbare Endkappe bereitgestellt, um die Innenkammer zu umschließen und einen Verschluss gegen externe Mittel für die Komponenten innerhalb des Zahnbürstenkörpers bereitzustellen. Wie hierin ausführlich beschrieben, umfassen Zahnbürsten der bevorzugten Ausführungsform einen, zwei oder mehr bewegliche Borstenträger. Jeder der Borstenträger durchläuft bestimmte Bewegungsarten, und die resultierenden Kombinationen von Bewegungen stellen einzigartige Reinigungswirksamkeit bereit.
Wie erwähnt, umfassen die elektrischen Zahnbürsten der bevorzugten Ausführungsform einen oder mehrere Borstenträger, die von einem Elektromotor und einem Antriebsmechanismus, die in die Zahnbürste integriert sind, angetrieben werden. Vorzugsweise nutzen diese Zahnbürsten zwei Borstenträger, von denen jeder eine Bewegung durchlauft, die sich von der Bewegung des anderen Borstenträgers unterscheidet.
2 veranschaulicht eine bevorzugte Anordnungskonfiguration zwischen einem ersten Borstenträger 60 und dem Kopf- und Halsabschnitt, d. h. 50 bzw. 40, der Zahnbürste 2 der bevorzugten Ausführungsform. Der erste Borstenträger 60 enthält eine Grundplatte 110 mit mehreren Borsten 114, die sich davon nach außen erstrecken. Innerhalb des inneren Abschnitts des Kopfes 50 ist ein manschettenförmiges Aufnahmestück 126 ausgebildet. Das manschettenförmige Aufnahmestück 126 ist vorzugsweise in der Form eines zylindrischen Vorsprungs, der eine innere Passoberfläche 128 bildet. Die Passoberfläche 128 ist so ausgelegt, dass sie eine Muffe 122 aufnimmt. Die Muffe 122 ist wiederum so bemessen, dass sie eine Achse 118, die innerhalb des Innenraums der Muffe 122 angeordnet ist, aufnimmt. Zwischen dem manschettenförmigen Aufnahmestück 126 und dem distalsten Ende 52 des Kopfabschnitts 50 verläuft vorzugsweise ein Führungselement oder eine Strebe 140. Das Führungselement 140 definiert eine Führungsoberfläche 142, die hierin ausführlicher beschrieben ist.
3 ist eine detaillierte Seitenansicht des ersten Borstenträgers 60. Entlang der Unterseite der Grundplatte des ersten Borstenträgers 110 verläuft ein Nockenelement 150 des ersten Borstenträgers Das Nockenelement 150 definiert eine Nockenqoberflache oder Rampe 152, die generell zwischen einer ersten Stelle 152a und einer zweiten Stelle 152b auf der Nockenoberfläche 152 verläuft. Von der Unterseite der Grundplatte 110 des ersten Borstenträgers verläuft auch ein Eingreifelement 156. Das Eingreifelement ist so ausgelegt, dass es sich an einer Antriebswelle, die hierin ausführlicher beschrieben ist, festhält oder anderweitig darin eingreift. Das Eingreifelement 156 kann in einer Reihe von anderen Formen als dem zylindrischen Vorsprung, der in den Darstellungen abgebildet ist, sein. Es ist bevorzugt, dass die Antriebswelle direkt mit dem Träger gekoppelt ist und am meisten bevorzugt durch direktes Koppeln mit dem Eingreifelement. Mit „direktem" Koppeln ist gemeint, dass die Welle während aller Phasen oder Erscheinungen von Bewegung der Antriebswelle mit dem Träger gekoppelt ist. Das Eingreifelement 156 kann auch als Anschlag dienen, der hierin auch ausführlicher beschrieben ist.
4 veranschaulicht die Unterseite der Grundplatte 110 des ersten Borstenträgers 60. Das Nockenelement 150 ist vorzugsweise in der Form eines bogenförmigen Elements, das sich um die Mitte der Grundplatte 110 erstreckt, an der sich die Achse 118 befindet. Die erste und die zweite Stelle 152a bzw. 152b der Rampenoberfläche 152 sind in 4 dargestellt. Ähnlich ist zu erkennen, dass sich das Eingreifelement 156 angrenzend an die erste Stelle 152a befindet.
5 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht einer Teilexplosionsansicht des Kopfabschnitts 50 und des Halsabschnitts 40 der Zahnbürste 2 der bevorzugten Aus führungsform. In dieser Ansicht ist der erste Borstenträger 60 so dargestellt, dass er durch die Achse 118, die innerhalb des Aufnahmestückes 126 aufgenommen ist, auf dem Kopf 50 befestigt und/oder drehbar darauf gestützt ist. Außerdem wird angemerkt, dass das Nockenelement 150 in die Führungsoberfläche 142 des Führungselements 140 eingreift. Speziell ist die Nockenoberfläche 152 (nicht dargestellt) in Kontakt mit der Führungsoberfläche 142.
6 veranschaulicht die jeweiligen Bewegungen, die der erste Borstenträger 60 während des Betriebs der Zahnbürste 2 der bevorzugten Ausführungsform durchläuft. Es ist zu erkennen, dass die Seitenaufrisse den Ansichten der Unterseite des Bürstenkopfes entsprechen. Es versteht sich, dass die Ansichten der Unterseite des Bürstenkopfes schematische Ansichten sind und die Unterseite der Trägergrundplatte 110, des Nockenelements 150 und des Führungselements oder der Strebe 140 abbilden, als ob die Unterseite des Kopfes 50 transparent wäre. Die linken Ansichten veranschaulichen die Zahnbürste während einer ersten Phase während ihres Betriebs, während die rechten Ansichten die Position der Bürstenkomponenten während einer zweiten Phase des Betriebs der Zahnbürste veranschaulichen. Speziell beinhaltet die Zahnbürste 2 der bevorzugten Ausführungsform eine Antriebswelle 90. Das distale Ende der Antriebswelle 90 ist mit dem Eingreifelement 156 gekoppelt. Zu Zwecken der Klarheit ist diese Kopplung nicht dargestellt. Vorzugsweise durchläuft die Antriebswelle 90 eine Hin- und Herbewegung während des Betriebs der Zahnbürste 2. Bei Bewegung der Antriebswelle 90 in der Richtung des Pfeils, der im unteren linken Schema dargestellt ist, d. h. in der Richtung von Pfeil J, wird die Grundplatte 110 des ersten Borstenträgers in der Richtung von Pfeil K gedreht. Diese Drehung um die Mitte oder die Achse 118 erlaubt Bewegung der Grundplatte 110 in der Richtung von Pfeil L, der im oberen linken Schema dargestellt ist. Bei Bewegung der Antriebswelle 90 in der Richtung von Pfeil M, der im unteren rechten Schema dargestellt ist wird die Grundplatte 110 in die Richtung von Pfeil N um die Achse 118 gedreht. Diese Drehbewegung zwingt den Träger 60 und speziell seine Grundplat te 110 in der Richtung von Pfeil O, der im oberen rechten Schema dargestellt, ist aus dem Kopf 50 heraus. Das Eingreifelement 156 kann als Anschlag dienen, um Überdrehung oder übermäßige Oszillation der Grundplatte 110 während des Betriebs zu verhindern. Das heißt, das Eingreifelement 156 kann dazu dienen, sicherzustellen, dass die Führungsoberfläche 142 in Kontakt mit der Nockenoberfläche 152 bleibt. Nach der Verschiebung des Trägers 60 nach außen um einen Abstand D in der Richtung von Pfeil O verursacht das Anlegen von Kraft an den Bürstenkopf durch den Benutzer während eines Putzvorgangs generell eine Verschiebung und Rückführung des Trägers 60 in der Richtung von Pfeil L. Die vorliegende Erfindung umfasst Ausführungsformen, bei denen eine Feder oder ein anderes Vorspannelement verwendet wird, um den Träger 60 in der Richtung von Pfeil L zu dem Bürstenkopf zurückzuführen oder das Zurückführen zu unterstützen.
Weiter bezugnehmend auf 3 und 4 ist zu erkennen, dass die Konfiguration, Form und Größe des Nockenelements 150 abhängig von dem Ausmaß der gewünschten pulsierenden Bewegung, der Frequenz und der Hublänge der Hin- und Herbewegung der Antriebswelle 90 und anderen Faktoren variieren kann. Zum Beispiel kann der Neigungswinkel der Rampenoberfläche 152, besonders zwischen den Stellen 152a und 152b, ein konstanter Winkel sein oder kann ein variierender Winkel im Bezug auf die Ebene X der Bürste sein. Es versteht sich, dass, wenn ein variierender Winkel oder eine andere nichtlineare Konfiguration für die Rampenoberfläche 152 verwendet wird, die pulsierenden Eigenschaften des Trägers 60 ohne weiteres geändert werden können. Außerdem bestimmt primär der Höhenunterschied zwischen den Stellen 152a und 152b, wie durch die Abmessung H, die in 3 abgebildet ist, dargestellt, die Abmessung D, die in 6 abgebildet ist. Generell kann diese Abmessung im Bereich von, als Untergrenze, ungefähr 0,1 mm, mehr bevorzugt ungefähr 0,5 mm, mehr bevorzugt ungefähr 0,75 mm, mehr bevorzugt ungefähr 1,0 mm, mehr bevorzugt ungefähr 1,5 mm, bis, als Ober grenze, ungefähr 5,0 mm, mehr bevorzugt ungefähr 4,0 mm, mehr bevorzugt ungefähr 3,0 mm und mehr bevorzugt ungefähr 2,5 mm liegen.
Die Zahnbürste der bevorzugten Ausführungsform kann eine beliebige Anzahl einer Kombination von Borstenträgern in weiterer Kombination mit Ansammlungen oder Gruppierungen statischer Borsten nutzen. Zum Beispiel zeigt 7 eine Ausführungsform einer anderen Zahnbürste 2a der bevorzugten Ausführungsform mit einem Kopf 50a und einem Hals 40a. Am distalsten Ende des Kopfes 50a ist ein erster Borstenträger 60a angeordnet. An anderen Stellen des Kopfes 50a sind mehrere statische Borsten 80a angeordnet.
8 veranschaulicht eine andere Zahnbürste 2b der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Zahnbürste 2b umfasst einen Kopf 50b und einen Hals 40b. Auf dem Kopf 50b sind ein erster Borstenträger 60b und ein zweiter Borstenträger 70b angeordnet.
9 stellt eine andere Zahnbürste 2c der bevorzugten Ausführungsform dar. Die Zahnbürste 2c beinhaltet einen Kopf 50c und einen Hals 40c. Am distalsten Ende des Kopfes 50c ist ein erster Borstenträger 60c angeordnet. Ein zweiter Borstenträger 70c ist entlang oder in der Nähe des ersten Borstenträger 60c angeordnet. Eine Anordnung statischer Borsten 80c befindet sich zwischen dem zweiten Borstenträger 70c und dem Hals 40c.
In jeder der Ausführungsformen, die in 7, 8 und 9 abgebildet sind, durchlauft der erste Borstenträger 60a, 60b und 60c vorzugsweise die gleiche Bewegungskombination wie hierin für den Borstenträger 60 der Zahnbürste 2 beschrieben. Das heißt, bei Betrieb der Zahnbürste 2a, 2b oder 2c durchlauft der Träger 60a, 60b oder 60c sowohl eine oszillierende Bewegung als auch eine pulsierende Bewegung.
Es ist zu erkennen, dass die zweiten Borstenträger, wie zum Beispiel Träger 70b und 70c oder jegliche der zusätzlichen Träger, wie ein dritter oder ein vierter Träger, jede Art von Bewegung durchlaufen können. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der zweite Borstenträger eine Seite-zu-Seite-Bewegung, d. h. innerhalb der Ebene X, durchläuft, und vorzugsweise ist diese Bewegung eine Hin- und Herbewegung. Alternativ ist es auch bevorzugt, dass der zweite Borstenträger eine Hin- und Herbewegung durchläuft, die generell parallel zur Längsachse des Kopfes und/oder zu der des Griffes der Zahnbürste ist. Die vorliegende Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, bei denen der zweite Borstenträger ähnlich pulsiert wie der erste Träger. Außerdem umfasst die vorliegende Erfindung Ausführungsformen, bei denen der zweite Träger eine oszillierende und pulsierende Bewegung durchläuft, während der erste Träger und/oder ein anderer Träger die gleiche Art von Bewegung durchlaufen. Wie bereits erwähnt, können jegliche der Träger jegliche Art von Bewegung durchlaufen, wie Winkelbewegung, lineare Bewegung, krummlinige Bewegung und Variationen dieser Bewegungsarten.
Die Zahnbürste der vorliegenden Erfindung beinhaltet auch Ausführungsformen, bei denen dem gesamten Kopf und/oder mindestens einem Teil des Halsabschnitts der Zahnbürste Bewegung verliehen wird. Dies ist ein Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen, bei denen nur ein oder mehrere Borstenträger, die sich auf dem Kopf befinden, während des Betriebs der Zahnbürste eine Bewegung durchlaufen. 10 veranschaulicht eine solche Zahnbürste 202 der bevorzugten Ausführungsform mit einem Kopf 250, einem Griff 230 und einem Hals 240, der dazwischen verläuft. Wie hierin ausführlicher beschrieben, ist ein flexibles Element 300 vorzugsweise zwischen dem Ende oder der Basis des Halses 240 und dem Griff 230 bereitgestellt. Auf dem Kopf 250 sind ein erster Borstenträger 260 und ein zweiter Borstenträger 270 angeordnet. Eine Antriebswelle 290 verläuft innerhalb des Halses 240 und durchläuft vorzugsweise eine Hin- und Herbewegung während des Betriebs der Bürste. Um den äußeren Umfang der Antriebswelle 290 ist Eingriffring 292 angeordnet. Der Eingriffring 292 befindet sich in einer solchen Position an der Antriebswelle 290, dass während des Betriebs der Zahnbürste und der Hin- und Herbewegung der Antriebswelle 290 der Ring 292 periodisch ein Führungsele ment 242 berührt und vorzugsweise in dieses eingreift. Das Führungselement 242 ist vorzugsweise so geformt, dass es sich von der Innenoberfläche des Halses 240 nach innen erstreckt. 10 veranschaulicht, dass während der Bewegung der Antriebswelle 290 in der Richtung von Pfeil S der Ring 292 periodisch das Führungselement 242 berührt und in dieses eingreift. Aufgrund der Konfiguration des Führungselements 242, das hierin ausführlicher beschrieben ist, werden der Hals 240 und der Kopf 250 in der Richtung von Pfeil T verschoben. Spezieller erfolgt die Verschiebung generell in einer Winkel- oder Schwenkbewegung um Punkt F.
11 veranschaulicht die Bewegung des Kopfes 250 und des Halses 240 während fortgeführten Betriebs der Bürste und Bewegung der Antriebswelle 290 in der Richtung von Pfeil U. Dieses Lösen zwischen dem Ring 292 und dem Führungselement 242 führt dazu, dass sich der Kopf in entgegengesetzter Richtung bewegt, wie in der Richtung von Pfeil V in 11 gezeigt ist.
12 ist eine detaillierte Teilquerschnittsansicht des Verhältnisses zwischen dem Ring 292 der Antriebswelle 290 und dem Führungselement 242, das von der Innenoberfläche des Halses 240 ausgeht. Vorzugsweise definiert das Führungselement 242 eine Führungsoberfläche 244. Es ist diese Führungsoberfläche 244, die einen Abschnitt des Rings 292 berührt und Verschiebung des Halses 240 während der Bewegung der Antriebswelle 290 entlang der Längsachse L verursacht. Die Führungsoberfläche 244 verläuft vorzugsweise in einen Winkel im Bezug auf die Längsachse L der Antriebswelle 290. Dieser Winkel wird als Winkel A bezeichnet, wie in 12 dargestellt. Der Winkel A kann jeder Winkel der Führungsoberfläche 244 sein, der infolge periodischen Ineinandergreifens mit dem Ring 292 während der Hin- und Herbewegung der Antriebswelle 290 dem Kopf der Zahnbürste Bewegung verleiht. Generell beträgt der Winkel A, als Untergrenze, von ungefähr 5°, mehr bevorzugt ungefähr 10°, mehr bevorzugt ungefähr 20°, mehr bevorzugt ungefähr 30° und mehr bevorzugt ungefähr 40°. Als Obergrenze beträgt Winkel A bis ungefähr 85°, mehr bevorzugt bis ungefähr 80°, mehr bevorzugt bis ungefähr 70°, mehr bevorzugt bis ungefähr 60° und mehr bevorzugt bis ungefähr 50°.
Es ist zu erkennen, dass der Ring 292, statt eine separate Komponente von der Antriebswelle 290 zu sein und somit darauf angebracht oder befestigt zu werden, einstückig mit der Antriebswelle 290 ausgebildet sein kann.
13 veranschaulicht eine Konfigurationsvariante der Zahnbürste 202 der bevorzugten Ausführungsform. In dieser alternativen Version ist ein zweites Element 246 innerhalb des Inneren des Halsabschnitts 240 bereitgestellt. Dieses sekundäre Element 246 stellt Unterstützung bereit und fördert die Ausrichtung der Antriebswelle 290 während der Hin- und Herbewegung der Antriebswelle 290.
Die Zahnbürsten der bevorzugten Ausführungsform können auch einen Antriebsmechanismus nutzen, bei dem die Antriebswelle 290 eine orbitalartige Bewegung statt einer Hin- und Herbewegung durchläuft. Zum Beispiel, wie in 14 und 15 dargestellt, dreht sich die Antriebswelle 290, während sie eine Orbitalbewegung durchläuft, um einen Mittelpunkt C, der in 15 dargestellt ist, generell entlang Weg P. Bezugnehmend auf 14 ist zu sehen, dass, wenn sich die Antriebswelle 290 auf diese Weise dreht, sie periodisch ein erstes orbitales Führungselement 245, das sich vom Inneren des Halses 240 erstreckt, berührt und vorzugsweise darin eingreift. Dieser Kontakt und Eingriff verschiebt den Halsabschnitt und den Kopfabschnitt, wie bereits beschrieben. Wenn die Antriebswelle 290 entlang ihres Weges P fortfährt und sich von dem Element 245 löst, kehren der Kopfabschnitt und der Halsabschnitt zu ihren vorherigen Positionen zurück. Unter einem bevorzugten Gesichtspunkt durchläuft die Antriebswelle 290 eine einzige Bewegung. Das heißt, wenn die Antriebswelle 290 eine Orbitalbewegung um den Mittelpunkt C durchläuft, durchläuft die Welle 290 keine andere Bewegung, wie eine lineare Verschiebung von einem oder beiden ihrer Enden oder keine Abweichung von den kreisförmigen Wegen, die aus der Orbitalbewegung resultieren.
Noch eine andere alternative Version ist in 16 abgebildet. In dieser alternativen Version werden mehrere Führungselemente bereitgestellt, wie das erste orbitale Führungselement 245 und ein zweites orbitales Führungselement 247.
Weiter bezugnehmend auf 10 und 11 ist zu erkennen, dass eine erste Laufrichtung des Bürstenkopfes 250 primär auf das Ineinandergreifen zwischen der Antriebswelle 290 oder eher ihrem Ring 292 und dem Führungselement 242 zurückzuführen ist. Die zweite Laufrichtung, d. h. generell in der entgegengesetzten Richtung zu der der ersten Richtung, ist primär auf das Lösen vorheriger Belastung des flexiblen Elements 300 zurückzuführen. Diese Eigenschaft wird hierin als Rückführung durch Vorspannung bezeichnet. Während der ersten Laufrichtung des Kopfes 250 und des Halses 240, wie in der Richtung von Pfeil T, der in 10 dargestellt ist, wird der Bereich 300b des Elements 300 komprimiert, und der gegenüberliegende Bereich 300a des Elements 300 wird unter Spannung gesetzt. Während der zweiten Laufrichtung des Bürstenkopfes 250 und des Halses 240, wie in der Richtung von Pfeil V, der in 11 dargestellt ist, bewegen sich der Kopf 250 und der Hals 240, wenn das flexible Element 300 zu seiner vorherigen Konfiguration zurückkehrt. Die Steifigkeit, Elastizität und der Grad und die Leichtigkeit (oder der Widerstand) der Verformung des flexiblen Elements 300 können wie gewünscht ausgewählt werden. Außerdem ist es vorgesehen, dass ein oder mehrere Bereiche des Elements 300, wie die Bereiche 300a und/oder 300b, mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften ausgestattet werden können, um gewünschte Aspekte der Bewegung während des Betriebs der Zahnbürste bereitzustellen.
Die vorherige Beschreibung gilt generell für eine Halskonfiguration, die ein einziges inneres Führungselement 242 nutzt. Vorzugsweise ist das Führungselement 242 innerhalb der gewünschten Bewegungsebene innerhalb derer sich der Kopf 250 und der Hals 240 bewegen, bereitgestellt. Zum Beispiel, wenn es gewünscht ist, dass der Kopf und der Hals generell innerhalb der Y-Ebene der Bürste schwenken oder sich bewegen, dann sollte das Führungselement 242 entlang ei nes Innenbereichs des Halses 240, wie in 10 und 11 dargestellt, in einem Bereich des Halses angeordnet sein, der sich während des Betriebs der Zahnbürste entweder am nächsten am Benutzer oder am weitesten vom Benutzer entfernt befindet.
Die Ausführungsform der Zahnbürste, die in 16 abgebildet ist, die zwei Führungselemente 245 und 247 nutzt, kann die Notwendigkeit nach einem flexiblen Element, das eine Rückführung durch Vorspannung für den Kopf und den Hals bereitstellt, beseitigen.
Außerdem kann eine Rückführung durch Vorspannung in einer Zahnbürste ohne die Gegenwart eines flexiblen Elements 300 bereitgestellt werden. Stattdessen kann die Rückf^ührung durch Vorspannung durch die Baumaterialien des Halses 240 und/oder des Kopfes 250 bereitgestellt werden.
Wie bei den alternativen Ausführungsformen, die in 7–9 dargestellt sind, die verschiedene Kombinationen und Anzahlen von Borstenträgern nutzen und wahlweise zusammen mit Borsten, die vom Kopf- und/oder Halsbereich ausgehen (als statische Borsten bezeichnet), können die Zahnbürsten, die in 10–16 abgebildet sind, auch verschiedene Kombinationen und verschiedene Anzahlen von Borstenträgern nutzen. Außerdem können die Zahnbürsten von 10–16 auch Borsten nutzen, die direkt vom Kopf- und/oder Halsbereich ausgehen. Solche Borsten wären nicht „statisch", wie dieser Begriff hierin verwendet wird, da bei Betrieb der Zahnbürste und Bewegung des Kopfes und des Halses die Borsten in Bewegung gebracht werden. Jedoch könnten die Borsten immer noch als „statisch" relativ zum Kopf und zum Hals betrachtet werden.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Einfachheit halber mit Borsten dargestellt worden sind, die in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse und zur Oberfläche der Borstenträger verlaufen, ist es vorgesehen, dass die Borsten anders angeordnet sein könnten, um die Bewegungen des ersten und/oder des zweiten Borstenträgers zu komplementieren oder weiter zu verbessern. Das heißt, einige oder alle der Borsten könnten in einer Richtung verlaufen, die einen spitzen Winkel mit einer Oberfläche des Borstenträgers bilden, und in einer Richtung hin zu oder weg von dem Griff verlaufen. In einer anderen Ausführungsform könnten einige der Borsten in einer anderen Richtung weg vom Kopf nach außen verlaufen, wobei sie wiederum einen spitzen Winkel im Bezug auf die Oberfläche des Borstenträgers bilden. Massageborsten oder Borsten variierender Höhe könnten ebenfalls verwendet werden, wie in den US-Patenten Nr. Des. 330,286 , Des. 434,563 beschrieben. Andere bevorzugte Borstenanordnungen, die zum Gebrauch geeignet sind, schließen jene Anordnungen ein, die ganz oder teilweise in US-Patenten Nr. 6,006,394 ; 4,081,876 ; 5,046,213 ; 5,335,389 ; 5,392,483 ; 5,446,940 ; 4,894,880 ; und der internationalen Veröffentlichungs Nr. WO 99/23910 beschrieben sind.
Eine Vielfalt von Antriebsmechanismen kann in den hierin beschriebenen Zahnbürsten der bevorzugten Ausführungsform verwendet werden. Wie erwähnt, sind Antriebsmechanismen, die eine elektrisch betriebene hin- und herbewegende oder orbitale Ausgabe bereitstellen, bevorzugt. Zum Beispiel offenbaren US-Patente Nr. 5,617,603 ; 5,850,603 ; 5,974,615 ; 6,032,313 ; 5,504,959 ; 5,524,312 ; 5,625,916 ; 5,732,432 ; 5,070,567 ; 5,170,525 ; 5,416,942 ; 3,588,936 ; 5,867,856 ; und 4,397,055 andere Anordnungen von Motor und rotierender oder oszillierender Welle, die geeignet sein könnten. Außerdem können die Antriebsmechanismen, die in US-Patent Eingangsnr. 10/027,594 , eingereicht am 21. Dezember 2001; und US-Patent Eingangsnr. 09/993,167 , eingereicht am 6. November 2001, verwendet werden. Außerdem können beliebige oder alle der Gesichtspunkte von US-Patenten Nr. 5,617,601 und 5,435,032 in den hierin beschriebenen Zahnbürsten verwendet werden.
Ein anderer bevorzugter Mechanismus, um einem oder mehreren Borstenträgern Bewegung zu verleihen, ist in der vorläufigen Anmeldung Eingangsnr. 60/361,625, eingereicht am 4. März 2002, beschrieben. Der Mechanismus verleiht einem Borstenträger eine „Seite-zu-Seite"-Bewegung. Bezugnehmend auf
1 verursacht solche Bewegung, dass sich einer der beiden Borstenträger 60 und 70 innerhalb der Ebene des Zahnbürstenkopfes, z. B. innerhalb der X-Ebene, oder innerhalb einer Ebene parallel dazu und in einer Richtung generell senkrecht zur Längsachse der Zahnbürste hin- und herbewegt.
Eine Vielfalt von unterschiedlichen Mechanismen kann verwendet werden, um die hierin beschriebenen genannten Bewegungen bereitzustellen. Diese Mechanismen können entweder eine rotierende oder oszillierende Welle oder eine sich linear hin- und herbewegende Welle als Antriebsquelle verwenden. Generell werden die verschiedenen sich wiederholenden periodischen Bewegungen durch Anordnungen von Schwenkelementen und Verbindungseinheiten, die gewisse vorgegebene Freiräume haben, erzielt. Dementsprechend kann rotierende Bewegung oder Hin- und Herbewegung von einer angetriebenen Welle durch bestimmte Auswahl und Konfiguration von Komponenten, die den Antriebsmechanismus bilden, in eine lineare, primär lineare, krummlinige oder eine dreidimensionale Bewegung übersetzt werden. Außerdem können Führungskanäle entlang oder innerhalb des Kopfes oder Bereichs des Zahnbürstenkörpers in der Nähe des bzw. der Borstenträger bereitgestellt sein, um die Bewegung des bzw. der Borstenträger zu unterstützen oder zu führen.
Außerdem ist zu erkennen, dass jeder der Mechanismen oder Antriebsstränge, die hierin beschrieben oder dargestellt sind, mit jedem anderen hierin genannten Mechanismus oder Antriebsstrang kombiniert werden kann. Und Teile von jedem dieser Mechanismen können mit Teilen von jedem anderen hierin genannten Mechanismus kombiniert werden. Es ist auch vorgesehen, dass eine Zahnbürste, wie hierin beschrieben, zwei der hierin genannten Antriebsstränge verwenden kann, so dass jeder Antriebsstrang einen bestimmten Borstenträger antreibt. Dementsprechend könnten auch zwei Elektromotoren verwendet werden, je einer pro Antriebsstrang.
Außerdem ist vorgesehen, dass eine Ausführungsform einer Zahnbürste sowohl die Merkmale der Zahnbürste, die in 1–9 abgebildet ist, als auch die Merk male der Zahnbürste, die in 10–16 abgebildet ist, nutzen kann. Zum Beispiel kann eine Zahnbürste mit einem flexiblen Element 300, einem Führungselement 242 und einer sich hin- und herbewegenden Antriebswelle 290, die Bewegung in der gesamten Kopf- und Halseinheit hervorruft, zusammen mit einem Borstenträger 60 mit einem Nockenelement 150 und einer Strebe 140, die eine pulsierende Bewegung und/oder eine oszillierende Bewegung des Trägers 60 im Bezug auf den Kopf hervorruft, versehen sein.
Die Auswahl der Materialien für die verschiedenen Komponenten in den Zahnbürsten der vorliegenden Erfindung ist eine wichtige Betrachtung. Die Zahnbürsten setzen verschiedene geneigte Rampen oder Nockenoberflächen, um einem oder mehreren Borstenträgern bestimmte Bewegungen zu verleihen. Dementsprechend werden die Haltbarkeit und Verschleißbeständigkeit dieser Komponenten und ihrer jeweiligen Oberflächen wunschgemäß durch die korrekte Auswahl von Materialien gefördert. Diese Komponenten können aus einem breiten Bereich von Materialien gebildet werden. Generell ist es bevorzugt, dass diese Komponenten geringe Reibungseigenschaften aufweisen. Andere Komponenten, die in den hierin beschriebenen Zahnbürsten verwendet werden, dienen als Lager oder Punkte zum Stützen eines rotierenden Elements. Diese Komponenten sind vorzugsweise aus Materialien mit geringer Reibung oder sogar Materialien mit interner Schmierung ausgebildet.
Es ist in bestimmten Anwendungen weiter vorgesehen, Zugangsöffnungen im Kopf- oder Halsbereich bereitzustellen, so dass Wasser in der Umgebung von einem typischen Bürstvorgang in das Innere des Bürstenkopfes eindringen kann und dazu dienen kann, die verschiedenen Außenoberflächen der verschiedenen Komponenten zu schmieren.
Außerdem kann in den Zahnbürsten, die in 10–16 beschrieben sind, das flexible Element 300 aus einer Vielfalt von Materialien hergestellt sein. Generell sind diese Materialien flexibel und weisen einen begrenzten Verformungsgrad oder einen Verformungwiderstand auf. Bei Verformung, d. h. bei Anlegen einer Last und anschließendem Entfernen der Last, sollte das Material problemlos in seine vorherige Form und Konfiguration zurückkehren. Ein Anzeichen hinsichtlich der gewünschten Kompressions-, Steifigkeits- und/oder Elastizitätseigenschaften des Materials, das für das flexible Element verwendet wird, ist wie folgt. Für eine elektrische Zahnbürste typischer Abmessungen ist es bevorzugt, dass das flexible Material eine solche Dicke und solche Eigenschaften hat, dass eine Bürstenlast von ungefähr 4,45 N bis 13,3 N (1 bis ungefähr 3 Pound) an den Bürstenkopf angelegt werden kann, ohne das flexible Element vollständig zu komprimieren. Das heißt, es ist erwünscht, dass beim Anlegen einer solchen Last an den Bürstenkopf das flexible Element eine adäquate Menge an Reserve oder Kapazität für weitere zusätzliche Belastung behält und dass eine solche Belastung, d. h. von ungefähr 4,45 N bis 13,3 N (1 bis 3 Pound), keine permanente Verformung des flexiblen Elements bei Entfernung der Last hervorruft.
Es ist vorgesehen, dass ein breiter Bereich von Materialien und/oder Kombinationen von Materialien für das flexible Element verwendet werden könnte. Zum Beispiel könnten verschiedene aufgeschäumte Materialien oder eine andere Zellmatrix verwendet werden. Es könnte ein viskoelastischer Schaum oder eine viskoelastische Matrix mit zeitabhängigen Eigenschaften verwendet werden. Es könnte ein gebundener Schaum verwendet werden, wobei zwei oder mehr unterschiedliche Schäume aneinandergehaftet werden. Überdies könnten anstelle von oder zusätzlich zu Schäumen viskoelastische Fluide, die generell unkomprimierbar sind, verwendet werden. Ein flexibles Element, das aus einem unkomprimierbaren Material gebildet ist, würde sich deshalb nicht zusammendrücken, sondern stattdessen eine gewisse Art der Verschiebung durchlaufen. Außerdem könnte das flexible Element einen oder mehrere Bereiche von Segmentierung verwenden, wobei jeder Bereich separate und unterschiedliche Eigenschaften aufweist. Es ist ferner vorgesehen, dass das flexible Element ein oder mehrere Abdeckmaterialien verwendet, die dazu dienen können, das darunter liegende Material zu schützen oder die Steifigkeits-, Elastizitäts- oder Verformungseigenschaften des flexiblen Elements zu unterstützen.
Der Kopf- und der Halsabschnitt der Zahnbürste der bevorzugten Ausführungsform, die hierin beschrieben ist, kann aus einer Reihe von Polymermaterialien gebildet werden. In der folgenden Beschreibung der bevorzugten Polymermaterialien zum diesbezüglichen Gebrauch erscheinen die Abkürzungen, die von Fachleuten allgemein verwendet werden, um auf bestimmte Polymere in Klammern nach den vollständigen Bezeichnungen der Polymere zu verweisen. Ein Beispiel eines bevorzugten Polymers ist Polypropylen („PP") oder es kann ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus anderen herkömmlichen Zahnbürstenmaterialien, wie Polystyrol („PS"), Polyethylen („PE"), Acrylnitril-Styrol-Copolymer („SAN") und Celluloseacetatpropionat („CAP"). Ein anderes beispielhaftes Polymer ist vorzugsweise ein thermoplastisches Elastomer („TPE"), ein thermoplastisches Olefin („TPO"), ein weiches thermoplastisches Polyolefin (z. B. Polybutylen) oder kann aus anderen elastomeren Materialien, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymer („EVA") und Ethylen-Propylen-Gummi („EPR"), ausgewählt sein. Beispiele für geeignete thermoplastische Elastomere hierin schließen Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol („SEBS"), Styrol-Butadien-Styrol ("SBS") und Styrol-Isopren-Styrol („SIS") ein. Beispiele für geeignete thermoplastische Olefine hierin schließen Polybutylen („PB") und Polyethylen („PE") ein. Ein besonders bevorzugtes Polymermaterial zum Gebrauch beim Bilden des Kopfes und/oder des Halses ist ein im Handel erhältliches Material unter der Bezeichnung Celcon^®.
Außerdem kann Farbe bereitgestellt werden, um dem Hals- und Kopfabschnitt der Zahnbürste ein ästhetisch angenehmes Aussehen zu verleihen. Es können undurchsichtige oder lichtdurchlässige Farben bereitgestellt werden. Für lichtdurchlässige Bürsten kann ferner ein Einsatz im Hals und/oder Kopfbereitgestellt sein. Solche Einsätze können jede Farbe haben und sind in der Regel aus einem Polypropylenmaterial hergestellt.
Verfahren, die Fachleuten bekannt sind, wie Spritzgießen, können verwendet werden, um die Kopf- und Halskomponenten herzustellen. Jede Gestaltung, Form oder Konfiguration für den Griff und/oder die Borsten ist hierin geeignet.
Der flexible Hals kann auch zum Puffern übermäßiger Kraft auf Zähne und Zahnfleisch, die von einem Benutzer ausgeübt werden kann, wirken. Das Anwenden von übermäßiger Kraft während des Bürstens ist schädlich für das Zahnfleisch. Dementsprechend kann durch geeignete Auswahl der Materialien, die den Hals der hierin beschriebenen Zahnbürste der bevorzugten Ausführungsform bilden, die Anwendung übermäßiger Kraft vermieden werden.
Zusätzliche Aspekte und Details bevorzugter Zahnbürstenkomponenten, Herstellung und Verwendung sind in den US-Ammeldungen Eingangsnr. 60/410,864; 60/410,556; 60/410,865; 60/387,841; 10/128,018; 60/419,672; 60/410,902; 60/410,903; 60/410,853; 60/464,787; 60/487,670 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist im Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben worden. Modifikationen und alternative Formen werden anderen beim Lesen und Verstehen dieser Patentschrift offensichtlich. Außerdem ist vorgesehen, dass jegliche der Merkmale oder Gesichtspunkte von jeglichen der hierin beschriebenen Zahnbürsten mit jeglichen der anderen Merkmale oder Gesichtspunkte von jeglichen der anderen hierin beschriebenen Zahnbürsten kombiniert oder zusammen damit verwendet werden können. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen und Veränderungen insofern eingeschlossen sind, als sie innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche oder Äquivalenten davon liegen.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist es für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen. Daher sollen in den beiliegenden Ansprüchen alle solchen Änderungen und Modifikationen, die im Schutzumfang der Erfindung liegen, abgedeckt sein.

Claims

Elektrische Zahnbürste (2, 2a, 2b, 2c, 202), umfassend: a) einen länglichen Griff (30, 230), der einen Motor darin angeordnet hat; b) einen Kopf (50, 50a, 50b, 50c, 250), der eine Längsachse und einen beweglichen Borstenträger (60, 60a, 60b, 60c, 260) darauf angeordnet hat; c) einen Hals (40, 40a, 40b, 40c, 240), der sich zwischen dem Griff (30, 230) und dem Kopf (50, 50a, 50b, 50c, 250) erstreckt; d) einen Schaft (90, 290), der direkt an den beweglichen Borstenträger gekuppelt und wirkend mit dem Motor verbunden ist; und wobei die Bewegung des Schafts verursacht, dass der bewegliche Borstenträger um eine im Allgemeinen senkrechte Achse zur Längsachse des Kopfes oszilliert und sich entlang der im Allgemeinen senkrechten Achse zu der Längsachse des Kopfes hin- und herbewegt, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Borstenträger ferner eine Rampe (152) umfasst, die auf der unteren Oberfläche davon angeordnet ist, und der Kopf ferner einen Stab (140) umfasst, wobei die Rampe und der Stab gleitend ineinander greifen.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 1, wobei ein zweiter beweglicher Borstenträger (70, 70b, 70c, 270) zwischen dem beweglichen Borstenträger (60, 60a, 60b, 60c, 260) und dem Griff angeordnet ist.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 2, wobei sich der zweite bewegliche Borstenträger (70, 70b, 70c, 270) entlang der Längsachse des Kopfes hin- und herbewegt.
Elektrische Zahnbürste nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich der Schaft (90, 290) hin- und herbewegt.
Elektrische Zahnbürste nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der bewegliche Borstenträger (60, 60a, 60b, 60c, 260) ferner ein Anschlagelement (156) an einem Ende der Rampe umfasst.
Elektrische Zahnbürste (2, 2a, 2b, 2c, 202) nach Anspruch 5, wobei das Anschlagelement (156) in der Form eines Stifts vorliegt, der sich von einer Unterseite des beweglichen Borstenträgers erstreckt.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 1, wobei der Kopf (50, 50a, 50b, 50c, 250) und der Hals (40, 40a, 40b, 40c, 240) beide beweglich sind und wobei der Griff (30, 230) eine zweite Längsachse umfasst, wobei der Kopfrelativ zu dem Griffbeweglich ist; wobei die Bewegung des Schafts (90, 290) verursacht, dass der Hals und der Kopf sich in eine Richtung bewegen, die im Allgemeinen quer zu der Längsachse des Griffs liegt.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 7, wobei die elektrische Zahnbürste ferner einen zweiten beweglichen Borstenträger (70, 70b, 70c, 270) umfasst, der auf dem Kopf angeordnet ist.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 8, wobei die Bewegung des Schafts (90, 290) verursacht, dass sich der zweite bewegliche Borstenträger (70, 70b, 70c, 270) entlang einer Achse hin- und herbewegt, die im Allgemeinen parallel zu der zweiten Längsachse des Kopfes liegt.
Elektrische Zahnbürste nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei sich der Schaft hin- und herbewegt.