Brevet FR2385235A1 — publié le 19781020

La presente invention concerne un dispositif de sécurité pour l'éta- blissement d'une connexion électrique. On connaît différents types de dispositifs de connexion électriques comprenant d'une part une prise et dtautre part une fiche, et comportant, sur la prise, des éléments femelle ainsi que, sur la fiche, des éléments de contact mâle pour ltétablissement d'une liaison électrique à un ou plusieurs fils conducteurs, la fiche étant solidaire d'un appareil récepteur tandis que la prise est reliée à une source de courant. Sur la plupart des prises de type connu, il existe des éléments fenielle apparents lorsque la prise reste dépourvue de fiche. Ces éléments représentent un danger d'électrocution pour les utilisateurs, et en particulier pour les jeunes enfants qui sont susceptibles d'y introduire des objets métalliques. La présente inventionXa pour but de réaliser un dispositif de connexion électrique qui évite l'inconvénient précité, et qui puisse en outre assurer simultanément une protection contre les surintensités. Un dispositif de sécurité suivant l'invention, pour l'établissement d'une liaison électrique àu moins un conducteur comprend une prise femelle et une fiche mâle, et il est caractérisé en ce que la fiche mâle comporte une broche dont l'extrémité libre est solidaire d'un patin allongé transversalement par rapport à l'ase de la broche, chaque fil conducteur relié à la fiche traversant la broche pour rejoindre un plot de contact solidaire d'une zone excentrée du patin, la prise femelle comportant une rondelle oui peut tourner librement à l'intérieur d'un logement cylindrique , la paroi avant transversale plane de ce logement, ainsi que la rondelle, comportant l'une et lJautre une lumiere légerement plus grande que le patin, mais sensiblement de même forme, et l'une au moins des parois transversales planes Fu logement étant porteuse d'un plbt de contact, ae façon que chaque fil conducteur relié à la prise rejoigne l'un de ces plots de contact si bien ou'on enfile la fiche dans la prise en introduisant le patin dans les deux lumières situées en face l'une de l'autre, tandis qu'ensuite on fait tourner la fiche autour de l'axe du logement par amener les plots de contact respectifs les uns contre les autres, le patin remplissant la lumière ae la rondelle et entralnant cette rondelle en rotation. Suivant une caractéristique supplementaire de l'invention, la lumiè- re de la rondelle s'étend sur toute l'épaisseur de cette dernière, et les plots de contact de la prise sont situés sur la paroi arrière transversale plane du logement Suivant une caractéristique supplémentaire de 11 invention, les plots de contact situés sur la paroi arrière du logement sont prévus de façon à être recouverts par la face arrière de la rondelle quand les lumières de la rondelle et de la face avant du logement sont en face l'une de l'autre. Suivant une caractéristique supplémentaire ae l'invention, le patin comporte deux parties allongées symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan passant par l'axe de la broche de la fiche, et chaque partie allongée porte un plot de contact près de son extrémité libre. Suivant une variante de l'invention, le patin comporte trois parties allongées, et forne ainsi une figure géométrique superposable à el le-meme après une rotation de 600 autour de l'axe de la broche, chaque partie allongée portant un plot de contact près de son extrémité libre. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, deux plots de contact supplémentaires, destinés au raccordement d'un fil de terre, sont situés d'une part au centre de la face plane arrière dn logement, et d'autre part au centre du la face externe du patin. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le logement et la rondelle comportent, l'un une protubérance l'autre une. gorge circulaire à l'intérieur de laquelle se déplace ladite protubérance quand la rondelle tourne, la longueur de la gorge correspondant à la rotation que doit effectuer la rondelle pour qne les plots respectifs de la fiche et de la prise soient les uns contre les autres à partir de la position suivant laquelle les lumières de la rondelle et de la paroi avant du logement sont en face l'une de l'autre. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, un relais est intégré dans la prise femelle, ce relais comprenant : un bobinage monté en série sur l'un des conducteurs rejoignant les plots de contact ; une armature mobile commandant l'ouverture d'un circuit par l'1ntermédiaire duquel l'un des conducteurs rejoint l'un des plots de contact, quand elle est attirée par une armature fixe entourée par la bobine ; un organe de rappel élastique tendant en permanence à rappeler l'armature mobile dans une position de repos suivant laquelle ledit circuit est fermé ; un organe de blocage qui retient l'armature mobile en position d'ouverture du circuit une fois au'elle a été attirée par l'armature fixe ; un bouton de réarmement par l'intermédiaire duquel on peut repousser momentanément l'organe de blocage hors de portée de l'armature mobile. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'organe de blocage est constitué par une lamelle élastique dont l'extrémité libre est placée pour coopérer avec un bord de l'armature mobile, la lamelle élastique et l'armature mobile étant planes et sensiblement perpendiculaires l'une à l'autre, la face de 1à lamelle qui est tournée vers itarmature mobile comportant au moins une butée et étant constamment en appui contre l'armature mobile si bien que, lorsque l'armature mobile se déplace en direction de l'armature fixe, cette armature mobile reste prisonnière de ladite butée. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le bouton de réarmement est solidaire d'une tige parallèle au plan de l'arma- ture mobile et dont l'extrémité interne est susceptible de buter contre la face de la lamelle élastique qui est tournée vers l'armature mobile, l'extrémité interne de la tige étant en outre solidaire d'un doigt radial susceptible de repousser l'armature mobile en direction de l'armature fixe quand on fait tourner-la tige en manoeuvrant le bouton. Le~dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra le mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une vue en perspective d'une prise de courant suivant l'invention. - Figure 2 est une vue en perspective d'une fiche mâle suivant l'invention. - Figure 3 est une vue. de dessus de la prise. - - Figure 4 est une section IV-IT (fig 3). - ligure 5 est une vue en perspective de la rondelle de la prise. - Figure 6 est une vue de dessus de cette rondelle. - Figure 7 est une section Vil-Vil (fig i), la fiche mâle étant en place dans la prise. - Figure 8 est une vue identique à celle de la figure 7, la fiche mâle ayant été tournée d'un quart de tour. - Figure 9 est une vue de dessus d'une prise de courant suivant une variante de l'invention. - Figure 10 est une vue en perspective de la fiche mâle associée à la prise de la figure 9. - Figure il est une vue de dessous d'une prise suivant une variante de l'invention, le couvercle arrière ayant été enlevé. - Figure 12 est une vue en perspective de cette prise, avec le couvercle enlevé. - Figure 13 est une coupe XIII-XIII (fig ii). - Figure 14 est un schéma du branchement électrique de la prise des figures 11 a 3. On a représenté sur les figures f et 2 les deux partes d'un dispositif de sécurité suivant l'invention, pour l'établissement d'une connexkr électrique. La prise de courant représentée sur la figure 1 comporte, an voisi nage de sa face avant 1, un logement interne 2 de forme cylindrique (fig 3 et 4. La paroi avant transversale plane 3 de ce logement est munie d'une lumière4, alors que sa paroi arrière transversale plane 5 est pleine et pourvue de deux plots métalliques de contact 6 et 7 diam-tralement op godés nar rapport à la paroi latérale circulaire 8 du logement 2. Un plot supplémentaire S est situé au centre de la paroi 5, tandis que les plots 6 et 7 sont alignés orthogonalement au grand axe de la lumière 4. Une protubérance 10 est solidaire de la paroi 8 du logement 2. Une rondelle il est placée dans le logement 2, et peut y tourner librement dans les limites d'un débattement angulaire imposé par la protubérance 10 qui se déplace à l'intérieur d'une-gorge circulaire 12 creusée dans la surface latérale de la rondelle 11. La longueur de la gorge 12 est telle que l'amplitude du débattement angulaire de la rondelle il est d'environ 90 . La rondelle Il' est munie dune lumière 13 qui la traverse de part en part parallèlement à son axe de rotation, et dont la forme est la même que celle de la lumière 4.Lorsque la protubérance 10 est en butée contre l'une des extrémités de la gorge 12, les deux lumières \4 et 13 viennent exactement dans le prolongement l'une de l'autre, parallèlement à l'axe du logement 2(fig 5 et 6). La fiche mâle 14 représentée sur la figure 2 se compose d'un bouchon 15 et d'un patin 16 réunis l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une broche 17. La longueur de la broche 17 est sensiblement égale à l'épaisseur de la paroi avant 3 du logement 2. Le patin 16, qui est allongé transversalement par rapport l'axe de la broche 17, a une forme correspondant sensiblement à celle de la lumière 13 de la rondelle 11, de façon à pouvoir venir remplir cette lumière 13 avec un léger jeu (fiE 7 et 8). Deux plots de contact 18 et 19 sont prévus dans la face externe du pat 16. Chaque plot est situé à proximité d'une extrémité du patin, à distance de l'axe de la broche 17. Un plot supplémentaire 20 est situé au centre de la face externe du patin 16. La prise de courant, la rondelle 11 et la fiche mâle 14 sont faites en une matière isolante ou non conductrice de l'électricité telle qu'une matière plastique synthétique. Les fils conducteurs sui aboutissent aux différents plots traversent cette matière plastique. ainsi, les fils aDou- tissant dans la prise aux plots 6, 7 et 9 sortent de la prise par un trou 21 prévu dans une paroi latérale dé celle-ci. Ces fils sont groupés dans un câble électrique 22.Les fils aboutissant dans la fiche male 14 aux plots 18 et 19 sortent de la fiche par un trou central 23 prévu dans l'ex- trémité libre du bouchon 15. les fils aboutissant aux plots 18 et 15 sont les deux fils d'alimentation d'un appareiIélectrique monophasé, tandis que le plot supplémentaire 20 est de préférence relié à un blindage entourant les deux fils d'alimentation à l'intérieur d'un câble 2e. Parallele- ment, dans la prise, le fil aboutissant au plot supplémentaire 9 est relié de préférence à la terre. Pour établir une connexion électrique entre les fils respectifs des câbles 22 et 24, on enfile le-patin 16 dans la lumière 4 de la paroi 3, puis dans la lumière 3 de la rondelle Il (fig 7). Dès que le patin 16 est à l'intérieur de la lumière 3, les plots 9 et 20 associés au fil de terre sont l'un cintre l'autre. On fait ensuite tourner de 900 la fiche mâle 14 dans le sens de la- flèche 25. A la fin de ce mouvement de rotation (fig 8), les plots 18 et 19 associés aux fils d'alimentation viennent se placer contre les plots respectifs 6 et 7.Simultanément, le patin 16 est retenu prisonnier à l'intérieur du logement 2 par la paroi avant 3 de ce logement. On notera que les réactions dues aux forces d'appui des plots 6 et 7 sur les plots 18 et 19 sont supportées par cette paroi 3, le patin étant pincé- entre les plots 6 et 7 et la paroi 3. Pour extraire de la prise la fiche mâle 14, on fait tourner le patin de 900 en sens inverse de la flèche 25, puis on le tire parallèlement à l'axe de la broche 17. On remarque que ce mouvement laisse autonatique- ment la rondelle~11 dans une position suivant laquelle les deux lumières 4 et 13 sont l'une en face de l'autre. La prise est donc prête pour recevoir de nouveau le patin 16, mais surtout la rondelle il recouvre complètement les plots 6 et 7. Tz prise de courant ne présente alors aucun danger, même pour de jeubes enfants susceptible d'y introduire des objets métalliques pointus. Le seul organe métallique apparent est en effet le plot 9, qui est relié à la terre.En service, le blindage du cabale 24 assure une protection jusqu'à l'appareil électrique à alimenter. La prise de courant 26 et la fiche mâle 27 représentées respectivement sur les figures 9 et70, suivant une variante de l'invention, sont réalisées en fonction de la même idée de base, mais sont destinées à bta- blir une connexion triphasée à trois fils conducteurs d'alimentation. Sur la prise, la paroi avant 3-et la rondelle Il comportent respectivement des lumières 28 et 29 de forme générale triangulaire. Une gorge circulaire 30 de la rondelle i1 reçoit-la protubérance 10, et est d'une longueur telle que l'amplitude du débattement angulaire de la rondelle Il est d'environ 600. Le patin 31 de la fiche mâle 27 est aussi de forme triangbulai- re. Sa face externe a la forme d'un triangle équilatéral, chaque sommet du triangle étant arrondi et muni d'un plot de contact 32. La paroi arrière 5 du logement 2 comporte de la même façon trois plots 33. Les plots supplémentaires 9 et 20 conservent la même disposition, et le fonction nement reste, dans l'ensemble, le meme que précédemment. Ici encore, quand la prise est en position d'attente sans sa fiche, la rondelle il recouvre complètement les trois plots de contact 33. Suivant une autre variante illustrée sur les figures il à 14, la prise de courant de la figure i peut de plus être munie,dans sa partie arrière,d'un relais 34 comprenant un bobinage 35 fait d'un fil de forte section enroulé autour d'une armature fixe 36, ainsi qu'une armature mobile 37 (voir aussi fig 145. L'armature mobile est solidaire d'un plot 38, et est soumise à l'action d'un ressort de rappel 42 qui tend en permanence à maintenir le plot 38 en butée contre un plot 39. Un fil 40 relie entre eux les plots 39 et 6, tandis que l'un des fils d'alimentation 41 du câble 24 est relié à l'armature mobile 37 et au plot 38 par 11 intermédiaire du bobinage 35. En pratique, comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure12, l'armature mobile 37 s'étend au voisinage d'un plan perpendiculai- re à la face avant-de la prise. Une lamelle élastique 43, sensiblement parallèle à la face avant de la prise, est- destinée à coopérer avec le bord de l'armature mobile qui est situé vers l'arrière de la prise. L'une des extrémités de la lamelle L3 est fixée de façon rigide sur la prise au moyen d'un boulon 44 (fig il et 12). L'autre extrémité de la lamelle 43 est munie, en regard de l'armature mobile 37, d'une butée 45, et est constamment maintenue contre l'armature mobile 37 grâce à l'élasticité de la lamelle.Un bouton de réarmement 46 situé sur la face avant de la prise, le long d'un bord, est solidaire de l'extrémité avant d'une tige tournante et coulissante 47 dont l'extrémité arrière est située en regard de la lamelle 43, en un emplacement de cette dernière situé au-delà de l'armature mobile 37. L'extrémité arrière de la tige 47 est solidaire d'un doigt radial 48 susceptible de prendre appui contre l'armature mobile 37, à l'opposé de l'armature fixe 36. Le fonctionnement du relais est le suivant. En fonctionnement normal, lorsqu'une fixhe mâle est engagée dans la prise, la connexion électrique est établie. Si une surintensité apparait par suite d'une surcharge de l'appareil alimenté, ou d'un court-circuit, le courant traversant le bobinage 35 devient suffisamment intense pour que l'armature fixe 36 attire l'armature 37 à l'encontre de la force de rappel du ressort 42. Le plot 58 cesse alors d'être en contact avec le plot 39, et l'alimentation de l'appareil relié à la fiche male est interrompue.Simultanément, en se déplaçant, l'armature mobile 37 stest-egagne derrière la butée 45, qui l'empêche de revenir dans sa position initiale, même lors cue nle bobinage 35 ntest plus traversé par ana-lr courart. rour établir le contact entre les plots 38 et 39, il faut donc éloigner de l'arrlature mobile 37 la lamelle élastique 43 portant la butée 45 en repoussant pour cela le bouton de réarmement 46 parallèlement à l'axe de la titre 47. On peut donc ne rétablir le contact qu'après avoir supprimé la cause de la surintensité. On peut étalement interrompre le contact entre les plots 38 et 39 en llabsence de surintensité en tournant le bouton de réarmement 46. Le doigt radial A8 repousse alors l'armature mobile 37 contre l'armature fixe 36, et l'armature mobile reste dans cette position jusqu'à ce qu'un opérateur presse de nouveau le bouton 46. On peut réaliser suivant le même principe une prise de courant munie de deux relais et destinée à fournir une alimentation en courant tri- phasé, avec trois fils d'alImentatIon. Chaque relais est alors susceptible d'interrompre le passage du courant dans l'un des fils. RvEimIcÂ'I0ES 1. Dispositif de sécurité pour ltétablissement d'une liaison électrique à au moins un conducteur, et comprenant une fiche mâle engageable dans une prise de courant femelle, caractérisé en ce que la fiche nâle comporte une broche dont 11 extrémité libre est solidaire d'un patin comportant au moins une portion allongée transversalement par rapport à la broche, chaque fil conducteur relié à la fiche traversant la broche pour rejoindre un plot de contact du patin, la prise femelle comportant une rondelle montée pour tourner à l'intérieur dcun logement cylindrique du corps de prise, la paroi avant de ce logement ainsi que la rondelle comportant l'une et l'autre une lumière sensiblement de même forme, vues en projection parallèlement à l'axe du logement, la lumière de la rondelle étant susceptible d'entre remplie avec un léger jeu par le patin de la fiche, et chaque fil conducteur relié à la prise traversant le corps de prise pour rejoindre un plot de contact situé sur une paroi du logement, si bien bouton enfile la fiche dans la prise en introduisant le patin successivement dans les deux lumières situées en face l'une de l'autre, après qupi on fait tourner la fiche autour de l'axe du logement pour amener les uns contreeles autres les plots de l'on entrasse la rondelle en rotation par l'intermédiaire du patin. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lumière de la rondelle s'étend sur toute l'épaisseur de celle-ci, les plots de contact de la prise étant situés sur la paroi arrière transversale plane du logement, les plots de la fiche étant situés sur la face transversale d'extrémité du patin, si bien que dans la position suivant laquelle les plots de contact respectifs sont les uns contre les autres, le patin se trouve verrouillé dans le logement, et pincé entre les plots solidaires de la face arrière du logement, et la face avant du logement. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plots de contact situés sur les parois du logement sont disposés de façon à être complètement recouverts par la rondelle lorsque les lumières de la rondelle et de la paroi avant du logement sont dans le prolongement l'une de l'autre. 4 Dispositif suivant l1uie quelconque des revendications préeédentes, caractérisé en ce que le patin comporte deux portions allongées symétriques l'une de l'autre par rapport a l'axe de la broche de la fiche, chaque partie allongée portant un plot de contact près de son extrémité libre. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications i à 3, ractérisé en ce que le patin comporte trois portions allongées, et forme une figure géométrique superposable à elle-même après une rotation de 600 autour de l'axe de la broche, chaque partie allongée portant un plot de contact près de son extrémité libre. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce bouton prévoit deux plots de contact supplémentaires situés d'une part, sur la prise, au centre de la paroi transversale ar rière du logement et d'autre part, sur la fiche, au centre de la paroi transversale libre du patin, ces plots supplémentaires étant destinés à établir une connexion entre des fils de terre. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement et la rondelle comportent, l'un une protubérance, l'autre une gorge circulaire à l'intérieur de laquelle se déplace ladite protubérance quand la rondelle tourne, la longueur de la gorge correspondant à l'amplitude du débattement de la rondelle entre deux positions angulaires extrêmes, à savoir : une premiere position, suivant laquelle les lumières de la rondelle et de la face avant du logement sont en face l'une de l'autre, et une deuxième position suivant laquelle les plots de contact respectifs de la prise et de la fiche sont les uns contre les autres. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un relais est intégré dans la prise femelle, ce relais comprenant : un bobinage monté en série sur ltun des conducteurs rejoignant les plots de contact associés aux fils d'alimentation ; une armature mobile commandant l'ouverture d'un circuit par ltintermédiaire duquel l'un des conducteurs rejoint l'un des plots de contact, quand elle est attirée par une armature fixe entourée par la bobine ; un organe de rappel élastique tendant en permanence à rappeler ltarmature mobile dans une position de repos suivant laquelle ledit circuit est fermé ; un organe de blocage susceptible de retenir l'armature mobile en position d'ouverture du circuit une fois qu'elle a été attirée par l'armature fixe ; un bouton de réarmement par l'intermédiaire duquel on peut repousser momentanément l'organe de- blocahe hors de portée de l'armature mobile. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'or- gane de blocage est constitué parue lamelle élastique- dont l'extrémité libre est placée pour coopérer avec un bord de l'armature mobile, la lamelle élastique et l'armature mobile s'étendant au voisinage de plans respectifs sensiblement perpendiculaires, la face de la lamelle est tournée vers l'armature mobile comportant au moins une butée et étant constamment en appui contre l'armature mobile, si bien que, lorsque l'arzatu- re mobile se déplace en direction de l'armature fixe, cette armature mobile reste prisonnière de ladite butée. 10. Dispositif suivant les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le bouton de réarmement est solidaire d'une tige tournante et coulissante d'axe sensiblement parallèle au plan au voisinage duquel s'étend 1' armature mobile, et dont l'extrémité interne est solidaire d'un doigt radial susceptible de repousser l'armature mobile contre l'armature fixe quand on tourne le bouton de réarmement autour de l'axe de la tibe sans le presser.