Brevet FR2812539A1 — publié le 20020208

BROSSE A DENTS ELECTRIQUE La présente invention est relative à un dispositif à entraînement mécanique pour nettoyer la cavité buccale, notamment une brosse à dents électrique, et elle concerne plus précisément des moyens d'entraînement pour un tel dispositif. Les brosses à dents électriques comportent généralement une poignée renfermant des moyens électriques d'entraînement, une tête de brosse et un axe reliant la poignée à la tête de brosse. Une telle brosse à dents électrique est connue du document EP 0 850 602 au nom de la demanderesse. Elle est constituée principalement d'une poignée, une tête de brosse, une tige reliant la poignée à la tête de brosse et un moteur monté dans la poignée, qui entraîne en rotation un balourd. Le balourd est monté dans la proximité de la tête de brosse et il est entraîné en rotation par un axe allongé couplé à l'axe de sortie du moteur d'entraînement. La partie du boîtier portant les moyens d'entraînement est fixée sur la poignée par l'intermédiaire des moyens d'amortissement afin d'empêcher les vibrations dans la poignée. En fonctionnement, la rotation du balourd crée une force centrifuge qui engendre des vibrations dans la tête de brosse, vibrations qui sont faibles dans la poignée. Une telle brosse à dents vibrante produit des oscillations à des hautes fréquences et assure un nettoyage des dents plus efficace, tout en éliminant la plaque dentaire ainsi que les taches dentaires. On connaît, dans l'état de la technique, des documents décrivant d'autres modes de mise en oscillation d'une brosse à dents électrique. Ainsi, le document US 5 165 131 décrit une brosse à dents électrique comportant un corps creux dans lequel est montée pivotante, dans des mâchoires élastiques, une tige comportant une brosse à dents à son extrémité saillante. Le mouvement de vibration est obtenu dans ce cas par un élément piézoélectrique longitudinal logé dans le corps creux et couplé, à l'une de ses extrémités avec la tige de brosse moyennant un couplage élastique. Ainsi, la partie en contact avec l'élément piézoélectrique se comporte de la manière d'une poutre encastrée à une de ses extrémités et amenée à fléchir, à se courber alternativement convexe et concave. Elle produit des vibrations dans un plan qui sont transmises, via ledit couplage élastique, à la tige de brosse montée pivotante par rapport à la poignée. Par conséquent, l'amplitude du mouvement obtenu dans la tête de brosse se trouve beaucoup amortie, ce qui fait que l'ampleur du mouvement imparti à la brosse est insuffisante pour pouvoir déloger les débris existants dans la cavité buccale. D'autres moyens d'actionnement sont décrits dans le document DE 40 02 199 où la brosse électrique comporte des moyens d'entraînement électromécaniques disposés dans le boîtier formant moyens de préhension de la brosse. Ainsi, la brosse à dents comporte une tige montée pivotante autour d'un axe supporté par le boîtier, l'extrémité de la tige opposée à celle portant les poils étant entraînée en un mouvement d'oscillation par un électroaimant. Toutefois, cette construction ne donne pas entière satisfaction, car on obtient des vibrations en un seul plan, vibrations qui ont une faible fréquence et, qui n'arrivent pas à bien décoller les résidus présents sur et entre les dents en vue du nettoyage de celles-ci. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités et d'offrir une brosse à dents électrique apte à impartir des vibrations à une fréquence élevée et ayant une amplitude de frappe optimum en trois dimensions, calculées de manière à obtenir un nettoyage efficace de la cavité buccale. Un but supplémentaire de l'invention est une brosse à dents électrique comportant des moyens d'entraînement en vibration de la tête de brosse de construction simple, fiables dans le temps, qui consomment peu d'énergie et faciles à industrialiser pour une production en grande série. Ces buts sont atteints avec une brosse à dents électrique comportant une poignée renfermant des moyens électriques d'actionnement de moyens d'entraînement en un mouvement oscillant d'une tige de brosse à dents qui fait saillie par rapport à ladite poignée et dont l'extrémité extérieure supporte une tête de brosse à dents, la tige étant montée dans un support creux relié à ladite poignée, les moyens d'entraînement de la tige de brosse étant agencés à une distance prédéterminée par rapport à la tête de brosse, du fait qu'une rotule est prévue entre la tige de brosse à dents et son support et que lesdits moyens d'entraînement agissent directement sur la tige de brosse. Ainsi, les moyens d'entraînement étant en contact direct avec la tige de brosse, ils transmettent intégralement à cette dernière, sans amortissement, la valeur de la sollicitation en oscillation en deux dimensions, par exemple selon un cercle ou selon un "huit", ou selon un triangle ou toute autre forme plane. Par conséquent, cette sollicitation est captée par la tige et transmise à la tête de brosse via une rotule. Cette rotule remplit trois fonctions : une première de maintien de la tige dans son support, une deuxième de pivotement de la même tige par rapport à son support et une troisième d'amortissement de vibrations. Par conséquent, les oscillations effectuées par la tête de brosse à l'extrémité de la tige sont des oscillations en rotation autour du point de pivot constitué par ladite rotule. Par ailleurs, une telle rotule permet d'obtenir le mouvement de pivotement de la tête de brosse quelle que soit la direction de l'effort appliqué par les moyens d'entraînement sur la tige de brosse. On remarque également qu'une telle construction des moyens de pivotement est plus fiable en fonctionnement, car il y a moins de risque de blocage par rapport à un point de pivot permettant la rotation autour d'un seul axe. Avantageusement, lesdits moyens d'entraînement exercent des efforts sur la tige de brosse selon deux directions perpendiculaires l'une par rapport à l'autre. Ainsi, l'on obtient dans la tête de brosse des oscillations en rotation dans deux plans perpendiculaires l'un par rapport à l'autre, donc des oscillations en trois dimensions. De par le fait que le pivotement se fait autour d'une rotule, le mouvement de l'extrémité extérieure de la tige de brosse est un mouvement similaire à celui de précession, un mouvement en rotation autour d'un axe dont la direction décrit un cône de révolution, l'axe générateur étant représenté par la tige de brosse. Les mouvements effectués dans deux plans différents sont complémentaires, tout en assurant une importante expansion volumique du déplacement de la tête de brosse, ce qui a pour conséquence un nettoyage plus efficace d'une zone plus importante de la cavité buccale, tout en réduisant le temps effectif de brossage et un très bon massage des gencives. De préférence, ladite rotule est réalisée en un matériau élastique. Un tel matériau peut être notamment un matériau élastomère, une telle solution étant très simple à fabriquer pour une production en grande série, tout en étant fiable en fonctionnement. Avantageusement, la fréquence des oscillations obtenues dans la tête de brosse est supérieure à 200 Hz. II a été montré lors de tests effectués qu'à partir de cette valeur de la fréquence des oscillations, correspondant à un mouvement très rapide de la tête de brosse, il est assuré un nettoyage très efficace de la cavité buccale, notamment pour éliminer la plaque dentaire. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la rotule est agencée sur la tige de brosse entre la tête de brosse et les moyens d'entraînement. Ainsi, la tige de brosse peut être assimilée à un levier à deux bras, où l'effort est appliqué par les moyens d'entraînement à l'une des extrémités d'un bras de levier et la brosse est agencée à l'extrémité opposée du deuxième bras de levier, le point d'appui étant situé entre les deux extrémités. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les moyens d'entraînement agissent sur la tige de brosse entre la tête de brosse et la rotule. Dans cette variante, la tige de brosse est similaire à un levier à un seul bras, le point d'appui étant situé à une extrémité, la charge et l'effort appliqué se trouvant du même côté de ce point d'appui. Selon une variante avantageuse de l'invention, les moyens d'entraînement de la tige de brosse sont constitués par au moins deux éléments piézoélectriques. II est certes connu, qu'un élément piézoélectrique fixe a la propriété de modifier ses dimensions, voire de vibrer dans un plan au moment où il est soumis à une tension électrique variable, la valeur de sa déformation étant proportionnelle à la valeur de la tension appliquée. Par conséquent, un tel élément constitue un moyen très simple et discret de mise en vibration de la tête de brosse, surtout à des hautes fréquences. Avantageusement, afin d'obtenir un mouvement en trois dimensions dans la tête de brosse, on utilise deux éléments piézoélectriques agencés de telle manière que leurs directions d'expansion respectives sont perpendiculaires l'une par rapport à l'autre. Cette direction d'expansion est usuellement normale au plan principal de l'élément piézoélectrique. Selon encore une autre variante avantageuse de l'invention, les moyens d'entraînement de la tige de brosse sont constitués par au moins deux électroaimants, au moins une partie de la tige de brosse étant en un matériau ferromagnétique. Ainsi, en alimentant en une tension électrique alternative les enroulements des bobines d'excitation des électroaimants, on obtient des polarités différentes dans ces dernières, ce qui fait que la tige en matériau ferromagnétique est attirée alternativement vers une bobine ou vers l'autre. En utilisant deux électroaimants produisant des champs magnétiques dont leur forces respectives ont des directions perpendiculaires l'une par rapport à l'autre, on obtient également des vibrations en deux plans perpendiculaires, donc en trois dimensions dans la tête de brosse avec les mêmes avantages susmentionnés. Avantageusement, la brosse à dents électrique selon l'invention comporte un circuit électronique de commande d'actionnement desdits moyens d'entraînement. Ainsi, ledit circuit électronique peut comporter, selon le cas, un générateur d'impulsions pour commander les éléments piézoélectriques ou un convertisseur de la tension continue fournie par l'accumulateur en une tension alternative d'alimentation des électroaimants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description et des dessins qui suivent, illustrant, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de mise en couvre de l'invention. Ainsi, référence est faite aux figures 1 à 4, où - la figure 1 représente une vue en perspective partielle d'une brosse à dents selon le premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente une vue en perspective partielle d'une brosse à dents selon une variante du premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente une vue en perspective partielle d'une brosse à dents selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente une vue en perspective partielle d'une brosse à dents selon une variante du deuxième mode de réalisation de l'invention. La brosse à dents électrique selon l'invention comporte un boîtier allongé tubulaire formant poignée et définissant un espace intérieur renfermant un accumulateur, un circuit électronique de commande et les connexions électriques reliant ces composants aux moyens d'entraînement 9,10 d'une tige de brosse à dents 1. Les figures 1 à 4 représentent les parties de la brosse à dents adjacentes à la poignée, notamment la tige de brosse 1 avec son support 7 muni de moyens non représentés de connexion, démontables ou non démontables, à ladite poignée. La tige 1 comporte une extrémité extérieure 2 supportant une tête de brosse 5. La tête 5 peut être montée de manière fixe ou démontable par rapport à la tige 1. La tête 5 est munie de touffes de poils de brosse 6 sur sa partie venant en contact avec la cavité buccale. Les touffes de poils 6 peuvent avoir différentes formes et dimensions en fonction de leur utilisation, elles peuvent avoir notamment une forme conique pour le nettoyage de l'espace entre les dents. La tige de brosse 1 est montée dans un support 7 par l'intermédiaire d'une rotule 11. Le support 7 est solidaire avec son extrémité inférieure de la poignée et avec extrémité supérieure de la tête de brosse 5, moyennant une zone élastique 14. La zone élastique 14 a la forme d'un soufflet réalisé, de préférence, en un matériau flexible du type élastomère. La zone 14 remplit deux fonctions, une première de maintien de l'étanchéité à l'intérieur de la tige 1 et une deuxième d'empêcher la transmission des vibrations de la tête 5 au support 7 et d'ici à la poignée de l'appareil. Les figures 1 et 3 illustrent une brosse à dents selon l'invention comportant des moyens d'entraînement de la tige de brosse constitués par deux ou plusieurs éléments piézoélectriques 9. Chaque élément 9 est constitué par un cristal piézoélectrique muni de deux électrodes 9a,9b. Les éléments 9 sont montés de manière à être toujours en contact avec la tige 1, notamment avec un élément de transmission 12 qui est, de préférence, rigide. L'élément de transmission 12 a une forme complémentaire à celle de l'élément piézoélectrique 9 afin de fournir une bonne surface de contact direct avec ce dernier. En alimentant en énergie électrique un élément 9, on génère une dilatation linéaire dans la direction perpendiculaire de cet élément qui est transmise à la tige de brosse 1 et aux brosses 6 moyennant l'élément de transmission 12. Dans les variantes présentées aux figures 1 et 3, la brosse à dents de l'invention comporte deux éléments piézoélectriques 9 agencés en contact avec l'élément de transmission 12, mais dans deux plans différents, perpendiculaires l'un par rapport à l'autre. Ainsi, en alimentant successivement chacun des éléments 9, on obtient dans chacun des dilatations le long des directions représentées I, Il qui sont transmises via l'élément de transmission 12 à la tige 1. La tige rigide 1 pivote autour de la rotule 11 et transmet le déplacement à la tête de brosse 5. Les éléments piézoélectriques 9 sont alimentés, de préférence, par un générateur d'impulsions faisant partie du circuit électronique de commande de l'appareil. Par conséquent, les mouvements obtenus dans la tête de brosse 5 sont des vibrations en trois dimensions selon les directions représentées par les flèches A, B. Les figures 2 et 4 représentent d'autres variantes de réalisation de l'invention où les moyens de la tige de brosse 1 sont deux électroaimants 10 agencés avec leurs bobines dans deux plans perpendiculaires. La tige 1 comporte une partie 13 de forme cylindrique, en un matériau ferromagnétique dont le centre est, au repos, agencé dans le point virtuel de croisement des axes des deux électroaimants et la périphérie est située à une certaine distance de chacune des bobines des deux électroaimants. En fonctionnement, en alimentant les bobines des électroaimants avec une tension alternative d'une fréquence prédéterminée, la partie magnétique 13 de la tige 1 est attirée vers l'un ou l'autre des électroaimants, le changement de polarité de ces derniers étant transformé en changement de position et donc en un déplacement de la tige 1 par rapport à son articulation 11. La tige rigide 1 pivote donc autour de la rotule 11 et transmet le déplacement à la tête de brosse 5 qui est mise en vibration tel qu'il est montré par les flèches dans les figures 2 et 4. D'autres variantes de réalisation de l'invention peuvent être envisagées sans sortir du cadre de ses revendications. Ainsi, on pourrait utiliser 3 ou plusieurs éléments piézoélectriques ou électroaimants du type décrit, mais agencés autour de la tige de brosse dans plusieurs plans différents, ce qui aurait comme résultat des vibrations en rotation de la tête de brosse 5 dans plusieurs directions. REVENDICATIONS 1. Brosse à dents électrique comportant une poignée renfermant des moyens électriques d'actionnement de moyens d'entraînement (9,10) en un mouvement oscillant d'une tige de brosse à dents (1) qui fait saillie par rapport à ladite poignée et dont l'extrémité extérieure (2) supporte une tête de brosse à dents (5), la tige (1) étant montée dans un support creux (7) relié à ladite poignée, les moyens d'entraînement (9,10) de la tige de brosse étant agencés à une distance prédéterminée par rapport à la tête de brosse (5), caractérisée en ce qu'une rotule (11) est prévue entre la tige de brosse à dents (1) et son support (7) et en ce que lesdits moyens d'entraînement (9,10) agissent directement sur la tige de brosse (1). 2. Brosse à dents selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens d'entraînement (9,10) exercent des efforts sur la tige de brosse (1) selon deux directions (1,1I) perpendiculaires l'une par rapport à l'autre. 3. Brosse à dents selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite rotule (11) est réalisée en un matériau élastique. 4. Brosse à dents selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence des oscillations obtenues dans la tête de brosse (5) est supérieure à 200 Hz. 5. Brosse à dents selon la revendication 1, caractérisée en ce que la rotule (11) est agencée sur la tige de brosse entre la tête de brosse (5) et les moyens d'entraînement (9,10). 6. Brosse à dents selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement (9,10) agissent sur la tige de brosse (1) entre la tête de brosse (5) et la rotule (11). 7. Brosse à dents selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement de la tige de brosse (1) sont constitués par au moins deux éléments piézoélectriques (9). 8. Brosse à dents selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement de la tige de brosse (1) sont constitués par au moins deux électroaimants (10), au moins une partie (13) de la tige de brosse (1) étant en un matériau ferromagnétique. 9. Brosse à dents selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit électronique de commande d'actionnement desdits moyens d'entraïnement (9,10).