Beschreibung Elektrische Zahnbürste Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Zahnbürs- te mit einer in einem Bürstengehäuse umlaufenden Zahn- bürstenwelle und einer Borstenträgerscheibe, die über ein Getriebe miteinander verbunden sind, durch das die umlau- fende Drehbewegung der Zahnbürstenwelle in eine pendelnde Drehbewegung der Borstenträgerscheibe umgewandelt wird, wobei die Zahnbürstenwelle an ihrem der drehbar gelager- ten Borstenträgerscheibe zugewandten Ende einen Exzenter hat, der in einem von zwei Anlageflächen begrenzten Spalt der Borstenträgerscheibe eingreift.

Eine solche Zahnbürste ist aus der WO 96/37164 bekannt.

Der Spalt wird von einer Nut in der Borstenträgerscheibe und der Exzenter von einer zweifachen Abkröpfung des En- des der Zahnbürstenwelle gebildet. Das freie Ende der Ab- kröpfung muss dabei zum Mittelpunkt der Borstenträger- scheibe gerichtet sein, damit der Exzenter in der Nut in allen Winkellagen spielfrei arbeitet. Um bei der bekann- ten Zahnbürste eine ausreichende Verschleißfestigkeit und die gewünschte Spielfreiheit und zugleich geringe Reibung zu erreichen, ist es erforderlich, dass die Zahnbürsten- welle als Metallteil ausgebildet wird, wodurch sich die Herstellung der elektrischen Zahnbürste stark verteuert.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine elektri- sche Zahnbürste der eingangs genannten Art so auszubil- den, dass möglichst alle ihre Teile kostengünstig als Spritzgießteile erzeugt werden können.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Exzenter von einer auf der Zahnbürstenwelle angeord- neten Exzenterscheibe gebildet ist, die in jeder Winkel- lage eine den Spalt überbrückende Ausdehnung aufweist.

Durch diese Gestaltung können die Zahnbürstenwelle mit der Exzenterscheibe als einfache Spritzgießteile oder so- gar einstückig als ein einziges Spritzgießteil ausgebil- det werden. Dabei kann mit üblichen Fertigungsgenauigkei- ten eine ausreichende Spielfreiheit verwirklicht werden, weil die Exzenterscheibe, abgesehen von ihrer erforderli- chen Exzentrizität, nicht zur Mitte der Borstenträger- scheibe hin ausgerichtet sein muss. Weiterhin kann man bei zweiteiliger Ausbildung der Zahnbürstenwelle und der Exzenterscheibe durch unterschiedliche Exzenterscheiben unterschiedliche Schwenkwinkel der Borstenträgerscheibe erreichen.

Eine besonders einfache Ausführung besteht darin, dass die beiden Anlageflächen parallel zueinander verlaufen und gegen den Exzenter anliegen und dass der Exzenter als unrunde, in etwa elliptische Exzenterscheibe ausgebildet ist. Durch diese Ausformung wird erreicht, dass während der Pendelbewegung der sich in der Projektion ändernde Abstand der beiden Anlageflächen ausgeglichen wird.

Besonders spielarm und reibungsarm arbeitet die Zahnbürs- te, wenn die Anlageflächen zur Mantelfläche des Exzenters hin konvex gekrümmt verlaufen. Damit wird erreicht, dass die Anlagefläche stets tangential zur Mantelfläche der Exzenterscheibe verläuft.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedanken ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ganz besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Exzenterscheibe eine umlaufende, schräg zu der Exzenterscheibe verlaufende Wendelnut mit einem Nutgrund hat, welcher den Exzenter bildet und der den Spalt zwischen den beiden Mitnehmerstiften über- brückt. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich statt einer punktförmigen Berührung eine linienförmige Berührung der Mitnehmerstifte mit der Exzenterscheibe, wodurch es zu einer erheblichen Verschleißminderung kommt.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen greift eine Exzenterscheibe an einer Seite der Drehachse der Borsten- trägerscheibe in einen Schlitz dieser Borstenträger- scheibe. Ein symmetrischer und deshalb momentfreier Kraftangriff lässt sich gemäß einer Weiterbildung der Er- findung erreichen, wenn die Borstenträgerscheibe symme- trisch und diametral zu ihrer Drehachse jeweils einen Spalt aufweist und die Zahnbürstenwelle entsprechend zwei entgegengesetzt ausgerichtete Exzenterscheiben hat, von denen jeweils eine Exzenterscheibe in eine der Spalten greift. Hierdurch kommt es zu einer ruhigeren Schwingbe- wegung der Borstenträgerscheibe. Weiterhin werden axial gerichtete Kräfte auf der Zahnbürstenwelle vermieden.

Konstruktiv besonders einfach ist die elektrische Zahn- bürste gestaltet, wenn die Borstenträgerscheibe mit ihrer Mantelfläche in dem Zylinder drehbar gelagert und die Zahnbürstenwelle unterhalb der Borstenträgerscheibe zu einem Lager im Bürstenkopf an der Seite des freien Endes des Bürstengehäuses führt. Eine solche Ausführungsform ist im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Ausführungs- formen besonders kostengünstig herstellbar.

Dank der Erfindung wird es auch möglich, Gruppen von Borsten des Bürstenteils eine unterschiedliche Bewegung aufzuzwingen, indem konzentrisch in der Borstenträger- scheibe eine weitere Borstenträgerscheibe drehbar gela- gert ist, welche ebenfalls einen Ansatz hat, der gegen- überliegend jeweils einen Spalt aufweist, in den entspre- chend der Exzenterscheiben für die äußere Borstenträger- scheibe ebenfalls jeweils eine Exzenterscheibe der Zahn- bürstenwelle greift, so dass die Zahnbürstenwelle insge- samt vier Exzenterscheiben aufweist.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu.

Mehrere davon sind in der Zeichnung dargestellt und wer- den nachfolgend beschrieben. In ihr zeigen die Fig. 1 ein Bürstengehäuse mit einem Bürstenkopf einer Zahnbürste in Explosionsdarstellung, Fig. 2 die Bauelemente aus Fig. 1 in einer Schnitt- darstellung, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Ge- triebes zwischen der Zahnbürstenwelle und dem Bürstenkopf, Fig. 4 einen Schnitt durch das Getriebe, wobei sich der Bürstenkopf in der Mittellage der Pendel- bahn befindet, Fig. 5 einen Schnitt durch das Getriebe, wobei der Bürstenkopf gegenüber der Mittellage verdreht ist, Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer zwei- ten Ausführungsform der Zahnbürste im Bereich ihrer Zahnbürstenwelle, Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Bürsten- gehäuses mit darin montierten Bauteilen ge- mäß der zweiten Ausführungsform der Erfin- dung, Fig. 8 einen Längsschnitt durch den Bereich des Bürstenkopfes einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 9 die Anordnung nach Figur 8 in einer perspek- tivischen Explosionsdarstellung, Fig. 10 eine perspektivische Darstellung der Borsten- trägerscheibe nach den Figuren 8 und 9, Fig. 11 einen Längsschnitt durch den Bereich des Bürstenkopfes einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 12 die Anordnung nach Figur 11 in einer perspek- tivischen Explosionsdarstellung.

Die Figur 1 zeigt von einer elektrischen Zahnbürste ein Bürstengehäuse 1 einer Aufsteckbürste. Das Bürstengehäuse 1 ist als langgestreckter Hohlzylinder ausgebildet, wel- ches mit seinem einen Ende mit einem nicht dargestellten Handteil der elektrischen Zahnbürste verbindbar ist und das mit seinem anderen Ende in einen topfförmigen Bürs- tenkopf 2 für ein Bürstenteil 3 übergeht. Im Bürstenge- häuse 1 ist eine Zahnbürstenwelle 4 gelagert, die an ih- rem einen Ende mit einem Motor im Handteil der Zahnbürste koppelbar ist und an ihrem anderen Ende eine Exzenter- scheibe 5 trägt, deren genaue Form weiter unten näher be- schrieben wird. Hinter der Exzenterscheibe 5 befindet sich auf der Zahnbürstenwelle 4 ein Bund 6, der in einer Lagerschale 7 des Bürstengehäuses 1 gehalten ist.

Der Bürstenkopf 2 hat einen nach oben hin offenen Zylin- der 8, der nach unten hin teilweise durch einen Boden 9 geschlossen ist. Das Bürstenteil 3 hat Borsten 25, welche in einer Borstenträgerscheibe 10 verankert sind. Die Borstenträgerscheibe 10 ist im montierten Zustand in dem Zylinder 8 drehbar gehalten. Ein Lagerzapfen 11 durch- dringt den Boden 9 und ist von außen durch einen Siche- rungsring 12 fixiert.

Von der Borstenträgerscheibe 10 ragen zwei Mitnehmer- stifte 13,14 nach unten. Sie verlaufen parallel aber im Abstand zu dem Lagerzapfen 11. Entsprechend dem Schwenk- winkel der Borstenträgerscheibe 10 ist im Boden 9 ein Winkelbereich freigelassen.

Ein Teil des Zylinders 8 und des Bürstengehäuses 1 sind freigeschnitten und werden von einem Deckel 15 verschlos- sen, der die Freischnitte vollständig abdeckt und dessen Bedeutung sich insbesondere aufgrund der nachfolgenden Beschreibung der Figur 2 ergibt.

In Fig. 2 ist ein vorderer Bereich der montierten Auf- steckbürste im Längsschnitt dargestellt. Die Zahnbürsten- welle 4 wird von der Aufsteckseite her in das Bürstenge- häuse 1 eingeführt. Da dabei der Deckel 15 noch nicht ge- schlossen ist, kann der Bund 6 unmittelbar hinter der Ex- zenterscheibe 5 in die Lagerschale 7 eingelegt werden.

Der Deckel 15 hat eine Schulter 22, die oberhalb der La- gerschale 7 über die Zahnbürstenwelle 4 greift und diese dadurch in der gezeigten Position fixiert.

Weiter entfernt vom Bürstenkopf 2 hat die Zahnbürsten- welle 4 einen Bund 16, über den der Deckel 15 mit einer Nut 23 greift und dadurch die Zahnbürstenwelle 4 zusatz- lich in Axialrichtung fixiert. Die Exzenterscheibe 5 selbst befindet sich in dem Bürstenkopf 2 für das Bürs- tenteil 3. Nach Montage der Borstenträgerscheibe 10 grei- fen die Mitnehmerstifte 13,14, von denen in Figur 2 nur der Mitnehmerstift 13 zu sehen ist, an gegenüberliegenden Seiten über die Exzenterscheibe 5. Der Lagerzapfen 11 durchdringt eine in den Boden 9 eingesetzte Lagerhülse 17 und wird von einem Sicherungsring 12 gehalten, der in ei- ner Ausnehmung an der Außenseite des Bodens 9 liegt, die von einer Kappe 18 verschlossen ist. Der Zusammenbau wird durch Schließen des Bürstengehäuses 1 mittels des Deckels 15 abgeschlossen.

Fig. 3 zeigt insbesondere das Getriebe, gebildet aus der Exzenterscheibe 5 am Ende der Zahnbürstenwelle 4 und den beiden Mitnehmerstiften 13,14 der Borstenträgerscheibe 10. Man erkennt, dass die Exzenterscheibe 5 extrem exzen- trisch an der Zahnbürstenwelle 4 befestigt ist, wobei die Exzentrizität den Winkelbereich bestimmt, den die Bors- tenträgerscheibe 10 beim Hin-und Herschwenken über- streicht. Entscheidend ist, dass die Exzenterscheibe 5 stets einen Spalt 24 zwischen den Mitnehmerstiften 13,14 weitgehend spielfrei überbrückt, so dass der Übergang von der einen in die andere Bewegungsrichtung spielfrei und ruckfrei erfolgt.

Da die Mitnehmerstifte 13,14 sich auf Kreisbahnen um den Lagerzapfen 11 bewegen, sind einige Besonderheiten zu be- rücksichtigen : Zunächst einmal ändert sich die Ausrich- tung der Mitnehmerstifte 13,14 in Bezug zur Mantelfläche 20 der Exzenterscheibe 5, was deutlich durch Vergleich der Figuren 4 und 5 zu erkennen ist. Je entfernter sich die Mitnehmerstifte 13,14 von der Zahnbürstenwelle 4 be- finden, desto schräger stehen sie auf der Mantelfläche 20. Daher sind die die Anlageflächen bildenden Seiten der Mitnehmerstifte 13,14 bogenförmig ausgeführt, so dass die Mantelfläche 20 stets tangential zur jeweiligen Anla- gehfläche verläuft. Außerdem bewegen sie sich im Bezug zur Exzenterscheibe 5 vor und zurück. Deswegen besitzt die Exzenterscheibe 5 ein gewisse Dicke und damit ihre Man- telfläche 20 eine gewisse Längsausdehnung.

Weiterhin ist zu beachten, dass der Abstand zwischen den Mitnehmerstiften 13,14 in Blickrichtung parallel zur Zahnbürstenwelle 4 sich mit der Winkellage der Borsten- trägerscheibe 10 ändert. Dies hat Konsequenzen hinsicht- lich der Außenkontur der Exzenterscheibe : Fig. 4 zeigt den Schnitt durch die im Prinzip kreisförmige Exzenter- scheibe 5, wenn sich ihre in Figur 3 eingezeichnete Hauptlinie 21, die Verbindung zwischen ihrem Mittelpunkt und der von der Zahnbürstenwelle 4 bestimmten Drehachse, parallel zu den Mitnehmerstiften 13,14 befindet. Die Ausdehnung der Exzenterscheibe 5 zu beiden Seiten der Hauptlinie 21 ist gleich. Damit befindet sich die Bors- tenträgerscheibe 10 in ihrer Mittellage. Der Durchmesser der Exzenterscheibe 5 senkrecht zur Hauptlinie 21 wird als der Hauptkreisdurchmesser bezeichnet.

Nach einer Drehung um 90° liegt die Hauptlinie 21 senk- recht zu den Mitnehmerstiften 13,14 und damit die Bors- tenträgerscheibe 10 in einer extrem gedrehten Position zur Mittellage. Diese Situation ist in den Figuren 3 und 5 gezeigt. Der Abstand zwischen den Mitnehmerstiften 13, 14 hat sich in der von der Exzenterscheibe 5 gebildeten Projektionsebene verkleinert. Entsprechend kleiner muss auch der Durchmesser der Exzenterscheibe 5 in dieser Richtung sein. Dieser ist somit in der Hauptlinie kleiner als der oben definierte Hauptkreisdurchmesser. Der Über- gang zwischen den Durchmessern erfolgt kontinuierlich, so dass die Exzenterscheibe 5 in etwa eine elliptisch Au- ßenkontur erhält.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 ist in der Mantelfläche der Exzenterscheibe 5 eine schräg ausge- richtete, umlaufende Wendelnut 19 vorgesehen. Der Nut- grund dieser Wendelnut 19 bildet bei dieser Ausführungs- form den Exzenter der Exzenterscheibe 5.

Die Figur 7 zeigt, dass die beiden Mitnehmerstifte 13,14 der Borstenträgerscheibe 10 in diese Wendelnut 19 ein- greifen. Deshalb bewirkt die umlaufende Drehbewegung der Zahnbürstenwelle 4 wiederum eine pendelnde Bewegung der Borstenträgerscheibe 10.

Bei der Ausführungsform nach Figur 8 ist die Borstenträ- gerscheibe 10 mit ihrer Mantelfläche 26 in dem Zylinder 8 des Bürstenkopfes 2 drehbar gelagert. Die Zahnbürsten- welle 4 führt unter der Borstenträgerscheibe 10 hindurch zu einem Lager 27 in der äußeren Seite des Bürstenkopfes 2. Die Borstenträgerscheibe 10 hat zur Seite der Zahn- bürstenwelle 4 hin einen ringförmigen Ansatz 28, in wel- chem zusätzlich zu dem Spalt 24 an der gegenüberliegenden Seite ein Spalt 29 vorgesehen ist. Genau wie bei den zu- vor beschriebenen Ausführungsformen greift die Zahnbürs- tenwelle 4 mit einer Exzenterscheibe 5 in den Spalt 24.

Die Zahnbürstenwelle 4 hat jedoch nahe des Lagers 27 eine zweite Exzenterscheibe 30, die zur Exzenterscheibe 5 ent- gegengesetzt ausgerichtet ist und in den zweiten Spalt 29 greift.

Die perspektivische Explosionsdarstellung gemäß Figur 9 dient der zusätzlichen Verdeutlichung der Gestaltung der Ausführungsform nach Figur 8. Zu sehen ist die Zahnbürs- tenwelle 4 mit ihren beiden Exzenterscheiben 30 und 5.

Weiterhin sieht man in Figur 9 die Borstenträgerscheibe 10 mit ihrem Ansatz 28 und dem Spalt 24, in welchem die Exzenterscheibe 5 greift. Der Bürstenkopf 2 besteht aus zwei Schalen 2a, 2b. In die obere Schale 2a werden zwei Ringe 31,32 eingelegt, die die axiale Position der Bors- tenträgerscheibe 10 in dem Zylinder 8 des Bürstenkopfes 2 festlegen.

Die Einzelteildarstellung der Borstenträgerscheibe 10 ge- mäß Figur 10 lässt in dem Ansatz 28 der Borstenträger- scheibe 10 die beiden gegenüberliegenden Spalte 24,29 erkennen, in welche jeweils eine der Exzenterscheiben 30, 5 eingreift.

Bei der Ausführungsform nach Figur 11 ist konzentrisch in der Borstenträgerscheibe 10 eine weitere Borstenträger- scheibe 33 drehbar eingesetzt. Die äußere Borstenträger- scheibe 10 hat deshalb eine ringförmige Gestalt. Genau wie die äußere Borstenträgerscheibe 10 hat die innere Borstenträgerscheibe 33 einen Ansatz 34 mit zwei Spalten 35,36, in die zur Erzeugung der pendelnden Bewegung je- weils eine Exzenterscheibe 37,38 der Zahnbürstenwelle 4 greift. Die Zahnbürstenwelle 4 hat also bei dieser Aus- führungsform insgesamt vier Exzenterscheiben 5,37,38, 30.

Die perspektivische Explosionsdarstellung gemäß Figur 12 zeigt die ringförmige Borstenträgerscheibe 10 mit ihrem Ansatz 28 und einem Spalt 24. Weiterhin sieht man die Borstenträgerscheibe 33 mit ihrem Ansatz 34 und einem Spalt 35. Genau wie in Figur 9 ist in Figur 12 wiederum die Zahnbürstenwelle 4 dargestellt, die hier jedoch die vier Exzenterscheiben 5,27,38,30 hat. Ebenfalls zu se- hen ist in Figur 12 eine Hälfte des Lagers 27, in welchem das freie Ende der Zahnbürstenwelle 4 im Bürstenkopf 2 gelagert wird.

Bezugszeichenliste 1 Bürstengehäuse 2 Bürstenkopf 3 Bürstenteil<BR> 4 zahnbürstenwelle 5 Exzenterscheibe 6 Bund 7 Lagerschale 8 Zylinder 9 Boden 10 Borstenträgerscheibe 11 Lagerzapfen 12 Sicherungsring 13 Mitnehmerstift 14 Mitnehmerstift <BR> 15 Deckel<BR> 16 Bund 17 Lagerhülse 18 Kappe 19 Wendelnut 20 Mantelfläche 21 Hauptlinie 22 Schulter <BR> 23 Nut<BR> 24 Spalt 25 Borsten 26 Mantelfläche 27 Lager 28 Ansatz<BR> 29 Spalt 30 Exzenterscheibe <BR> <BR> 31 Ring<BR> 32 Ring 33 Borstenträgerscheibe 34 Ansatz 35 Spalt 36 Spalt 37 Exzenterscheibe 38 Exzenterscheibe