Brevet FR2432228A1 — publié le 19800222

L'invention concerne, dune manière générale, des dispositifs de connexion électrique à fiche mâle et prise femelle ; elle a plus particulièrement trait a un dispositif à fiche et prise avec organe de commutation assurant la connexion électrique entre fiche et prise lorsque la fiche mâle est insérée dans la prise femelle. L'invention est, par exemple, applicable d'une manière générale, au raccordement d'appareils électriques ménagers, mais peut être applicable à tous autres usages. Un dispositif de raccordement électrique comporte généralement une prise fixe avec douilles de réception de broches, une fiche pourvue de broches destinées à être insérées dans les douilles de la prise fixe et un commutateur distinct du type basculeur monté sur un panneau adjacent à la prise. Il s'agit là d'un dispositif classique, particulièrement en Australe, où est utilisé un système de raccordement à trois fils neutre et de terre. Mais on utilise également de tels dispositifs avec les systèmes à deux fils. Il y a certains désavantages ou dangers à utiliser de tels dispositifs ; le plus sérieux est la possibilité laxs- sée aux enfants d'introduire des objets électriquement conducteurs dans les douilles de la prise fixe lorsque la fiche n'est pas raccordée et de mettre le commutateur sur position "marche", avec le risque d'une électrocution. L'importance de ce problème est depuis longtemps reconnue et des tentatives ont été faites pour le résoudre On se réfèrera aux brevets australiens Nos 29.205/30 et 133.918. Dans le premier de ces brevets, est décrit un dispositif à prise et fiche qui nécessite de faire tourner la fiche lorsqu'elle est insérée dans la prise, le contact électrique entre les deux composants a'étant établi que lorsque la fiche est insérée à fond. Il n'est donc pas nécessaire de disposer d'un commutateur distinct, et les douilles de réception de broche ne sont pas du type classique permettant l'insertion d'objets étrangers électriquement conducteurs, donc ne présentant pas les dangers mentionnés. En fait, un prolongement cylindrique de la fiche s'adapte dans la prise, les contacts électri- ques de la fiche se trouvant sur ce prolongement.Ce type de dispositif présente toutefois certains désavantages car il est relativement complexe, d'un prix de revient élevé et, surtout, il ne résoud pas complètement le problème posé par la possibilité donnée aux enfants de toucher aux bornes actives de la prise. En effet, lorsque la fiche est 8tée, un couvercle soumis à l'effet d'un ressort, intérieur à la prise, permet de fermer le trou dans lequel est inséré le prolongement de la fiche lorsque les deux composants sont engagés l'un dans l'autre. On peut envisager que ce couvercle puisse être forcé vers l'intérieur à l'encontre du ressort, avec un objet autre que la fiche et sans beaucoup d'efforts, auquel cas un enfant peut accéder à un contact actif. De même, il est possible à un enfant d'accéder à un contact actif de la prise du dispositif décrit dans le second brevet. La plaque arrière 10 de ce dispositif, représentée sur les dessins, peut être tournée dans le sens horaire avec un objet autre que la fiche. A l'aide d'un tournevis, d'un crayon ou de tout autre objet allongé inséré dans les trous 12 ou 13 (figure 4), il est possible de faire tourner cette plaque dans le sens horaire. Une fois dépassée la position centrale neutre du basculeur, les trous 12 et 13 peuvent prendre une position pour laquelle les contacts 3 et 4 de prise sont exposés ; et au moins l'un de ces contacts est actif. Donc, lorsque la fiche n'est pas insérée dans la prise il est encore possible d'accéder à un contact actif. L'intentiou a, en conséquence, pour objectif la réalisation d'un dispositif à prise et fiche perfectionné ne présentant pas les désavantages mentionnés. Selon un exemple de réalisation conforme à l'invention, un dispositif de raccordement électrique à prise et fiche comporte un organe récepteur de broches pourvu de douilles et monté sur le corps de la prise de manière à être mobile par rapport à ce corps ; les douilles présentent des ouvertures sur la face avant de la prise et sont destinées à recevoir une broche déterminée de la fiche ; l'une des douilles constitue un contact actif : dans une première position de l'organe récepteur par rapport au corps de la prise, elle est électriquement inactive, mais dans une seconde position de l'organe récepteur par rapport au corps de la prise, elle constitue un contact actif et le déplacement de l'organe entre la première position et la seconde position n'est possible que lorsqu'au moins une des broches est insérée à fond dans la douille correspondante, ce qui signifie qu'il est nécessaire d'insérer à fond la fiche dans la prise, cette fiche ne pouvant être athée de la prise que lorsque l'organe récepteur est dans sa première position. L'invention sera maintenant décrite en se reportant aux dessins annexés qui représentent : - figure 1, une vue en perspective de la fiche d'un dispositif de raccordement conforme à l'invention, - figure 2, une vue en perspective éclatée des composauts de la prise du dispositif conforme à l'invention, - figure 3, ufle vue en coupe de la prise de la figure 2 en position d'assemblage, - figure 4, une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3, figure 5, une vue en coupe de la prise de la figure 2, assemblée avec la fiche insérée et tournée en position nmarche", - figure 6, une vue en coupe selon la ligne 6-6 de la figure 5, - figure 7, une vue en perspective de l'un des con- tacts de la prise de la figure 2. La fiche 10 représentée figure 1 comporte une broche de phase 11, une broche neutre 12 et une broche de terre 13 respectivement raccordées aux conducteurs du cordon 14, à l'intérieur de la fiche. Les broches de phase et neutre sont pratiquement identiques à celles des fiches-3 broches utilisées en Australe. Mais la disposition et la forme de la broche de terre 13 diffèrent assez de celles de la broche de terre d'une fiche classique. On~remarquera que la broche 13 est de section circulaire et présente des protubérances 15 à son extrémité. Les protubérances 15 constituent, à l'extrémité de la broche de terre, une clé de commande du commutateur comme il apparaîtra dans ce qui suit. On peut voir figure 2 que la prise comporte essentiellement quatre composants distincts : une plaque frontale 16, un corps 17, une partie intérieure tournante 18 et une plaque arrière 19. Les quatre composants de la prise peuvent être en matière isolante moulée telle que du plastique. Le corps 17 est fixé à la plaque frontale 16 au moyen de vis qui traversent les bossages 20. la partie intérieure tournante 18 est montée dans le corps 17 et y est maintenue par un disque 21 dont la périphérie s'adapte dans une gorge 22 formée entre le corps 78 et la plaque frontale 16. La partie 18 peut donc tourner à l'intérieur du corps 17. la plaque arrière 19 est fixée au corps 17 par des vis (non représentées) qui traversent les trous 23 pratiqués dans cette plaque arrière et sont reçues dans des trous taraudés 24 pratiqués dans le corps. Une douille de broche de terre 25 de forme générale cylindrique, est montée sur la plaque arrière 19 et présente un col 26 de plus faible diamètre La douille 25 est en métal ; elle est donc conductrice et, comme on peut le voir figures 3 et 5, un fil de terre y est fixé, à l'arrière de la prise. Une douille de broche neutre 27 est également montée sur la plaque arrière 19, ainsi qu'un élément plat 28 présentant deux encoches hémisphériques 29 séparées par une arête 30. Le r8le de l'élément plat 28 apparaStra dans ce qui suit. La douille de broche de terre 25 comporte un élément transversal 31 qui fait saillie hors de fentes allongées 32 pratiquées sur une partie de la longueur du corps cylindrique de douille, cet élément transversal étant repoussé vere le col de douille 26 par un ressort de compression 33. On remarquera que le col de douille présente également deux fentes allongées diamétralement opposées, pratiquées sur sa longueur. lorsque la prise est assemblée, la douille de broche de terre 25 traverse un alésage 34 de la partie intérieure tournante 18. L'alésage 34 présente deux gorges axiales diamétralement opposées 36, pratiquées sur une partie de sa longueur à partir de son extrémité arrière, soit l'extrémité la plus proche de la plaque arrière 19.De courtes découpes périphériques 35 sont également pratiquées dans la face arrière de la partie 18 ; elles sont contiguës aux gorges axiales 36. Lorsque la douille de broche de terre 25 se trouve dans l'alésage 34, les extrémités de l'élément transversal 31 se trouvent dans les gorges axiales 36, ce qui interdit la rotation de la partie intérieure 18. Ce n'est que Si l'élément transversal 31 est repoussé à l'encontre du ressort 33 de manière que ses extrémités soient engagées dans les découpes 35, que la partie intérieure 18 peut être tournée. La partie intérieure tournante 18 présente un évidement 37 dans lequel se trouve ur autre ressort de compression 38 associé à une bille 39 en saillie par rapport à l'évidement. Le ressort 38 et la bille 39 sont visibles figure 3. En position assemblée, la partie saillante de la bille 39 est reçue dans l'une ou l'autre des encoches 29 de l'élément plat 28. Lorsqu'on fait tourner la partie 18, la bille 39 passe de l'une à l'autre des encoches, en passant par ltar8te 30. Cette disposition est un élément de la fonction de commutation qui est décrite dans ce qui suit. lorsque la prise est assemblée, le mouvement tournant de la partie 18 est limité par la longueur des découpes 35 qui est fonction de la distance entre les encoches 29, de sorte que lorsque l'élément transversal 31 se trouve dans une encoche, et que cette bille se trouvera dans l'autre encoche lorsque l'élément 31 sera à l'extrémité des découpes 35 (voir figure 6). La partie intérieure 18 comporte également une douille de broche de phase 40 montée dans une cavité intérieure à cette partie 18.La douille 40 est représentée figure 7 et se compose d'une partie en U de prise avec la broche et d'une partie de contact avec une borne 41 montée sur le corps 17 et raccordée à un conducteur comme on peut le voir figures 4 et 6. La face frontale ou extérieure (non représentée) de la partie 18 comporte une ouverture appropriée au passage des trois broches de la fiche 10. On peut voir figure 2, en 42, l'ouvertu re prévue pour la broche de phase 11. L'ouverture permettant le passage de la broche de terre 13 se trouve au centre de la partie 17 et est de forme appropriée pour donner accès à l'alésage 34. On notera que l'ouverture 42 donne accès à la cavité excentrée de la partie 18 et est alignée avec la douille 40. Lorsque la prise est assemblée, la cavité dans laquelle se trouve la douille 40 est pratiquement complètement fermée par la paroi intérieure du corps 17 et la partie 18. L'ouverture (non représentée) pour la fiche neutre 12 constitue l'accès à l'intérieur du corps 17, de telle sorte que cette fiche prend la position représentée figure 4 lorsque le dispositif de raccordement se trouve à l'arrêt. Le dispositif dvfiaccordement qui vient d'etre décrit convient pour les installations de particuliers à système 3 fils comme il est courant en Ausstralie. La plaque frontale 16 est montée dans une paroi, le corps 17 se trouvant dans une cavité pratiquée dans cette paroi. La fiche 10, en position d'utilisation, est raccordée à la prise par insertion de ses broches dans les ouvertures correspondantes de la face frontale de la partie intérieure tournante 18. lors de leur insertion, les broches de la fiche 10 se trouvent dans la position représentée figure 4, selon laquelle la broche de phase 11 se trouve en prise avec la douille 40, la broche neutre 12 n'assure encore aucun contact et l'extrémité de la broche de terre 13 se trouve dans le col 26 de la douille 25.Dans cette position, les protu bérances 15 sont engagées dans les fentes longitudinales du col, et il n'est pas possible de faire tourner la partie 18, l'élément transversal 31 se trouvant dans les fentes allongées 32. Pour que la partie 18 puisse tourner, il est nécessaire de repousser la fiche 10 à fond dans la prise, pour que l'élément transversal 31 soit repoussé à l'encontre du ressort 33 dans la position où ses extrémités peuvent tourner dans les découpes 35. A cette fin, le bossage 43 de la fiche 10 s'insère dans une cavité correspondante (non représentée) de la partie avant de la plaque 16 ; cette cavité est formée par décalage entre les faces avant de la partie 18 et de la plaque 16. Donc, lorsque la fiche est repoussée à fond dans la prise, il n'est pas possible d'insérer quoi que ce soit entre ces deux éléments et de venir faire contact avec une broche. Lorsque la fiche se trouve en position d'insertion complète, on l'entraîne en rotation, ce qui entrain la partie 18 en rotation, puisque les broches de phase et neutre traversent les ouvertures qui leur sont affectées dans le disque 21 de la partie 18. Le mouvement de rotation est limité par les extrémités de-l'élément transversal 31 venant en contact avec les extrémités des découpes 35. Au cours de la rotation, la bille 39 passe au-dessus de larAete 30 et tombe dans l'autre des encoches 29 assurant une fonction de déclic. Après rotation, les broches sont comme représenté figure 6, la broche neutre étant en prise avec la douille 27, la broche de phase étant complètement engagée dans la douille 40, et la broche de terre ayant ses protubérances 15 dans le corps de la douille 25.On notera que les protubérances 15 sont alors hors d'aligne- ment avec les fentes du col de douille et qu'on ne peut retirer la fiche. De plus, la partie de contact de la douille 40 est maintenant en prise avec la borne 41, ce qui établit le circuit électrique entre prise et fiche. La fiche ne peut être ôtée que par rotation dans le sens inverse jusqu'à ce que les protubérances 15 soient alignées avec les fentes du col 26 de la douille de broche de terre 25. Dans cette position, la fiche est légèrement repoussée sous l'effet du ressort 33, mais elle reste supportée par la prise bien que la connexion soit coupée. Autrement dit, pour ôter La fiche, il est nécessaire de la faire tourner pour l'amener dans une position pour laquelle toutes les broches sont déconnectées. On peut déduire de ce qui précède que l'invention permet de réaliser un dispositif de raccordement à prise et fiche perfectionné, rendant impossible tout contact accidentel avec une broche ou un contact actif à partir de la plaque frontale 16. Si l'on insère, par exemple, un objet conducteur dans l'ouverture 42 de la broche de phase, cet objet ne fait que pénétrer dans la cavité contenant la douille 40.Dans des con- ditions normales de non-fonctionnement, la douille 40 n'est pas active, et ne peut être rendue active que par rotation de la partie intérieure 18, et cette dernière ne peut être entratnée en rotation que si la fiche 10 est insérée à fond dans la prise, ou Si un organe pratiquement identique à la broche 13 est inséré dans la douille 254 On voit donc qu'il n'y a risque d'électrocuti on que dans le cas où on insère un dispositif dans la douille de broche de terre pour entratmer en rotation la partie intérieure 18 et Si l'on insère ensuite un dispositif conducteur dans l'ouverture 42.Il est peu probable que cette suite d'opérations soit de la compétence d'un enfant et, en conséquence, le dispositif de raccordement conforme à l'invention est bien supérieur aux dispositifs connus question sécurité. De plus, ctest un dispositif relativement simple et économique à fabriquer Il est bien entendu que des variantes peuvent être envisagées dans le cadre de l'ånvention. On peut, par exemple, adapter le dispositif à un système 2 fils ; il est seulement nécessaire de prévoir deux broches sur la fiche et deux douilles correspondantes sur la prise. On peut également modifier la forme de la broche de terre, de mEme qu'on peut envisager d'autres dispositifs de verrouillage entre fiche et prise. Au lieu d'assurer la fonction de commutation par rotation, on peut l'assurer par un mouvement pivotant de la partie intérieure de la prise, ou mêume par un mouvement coulissant. Il est seulement essentiel qu'un mouvement soit défini, quel qu'il soit, pour amener en condition active une douille lorsqu'une broche est insérée dans une autre douille qui a'est pas normalement active ; la broche considérée a une forme particulière pour faciliter son action et son maintien lorsque le dispositif est amené en position d'utilisation~. Les principes de l'invention peuvent trouver une application dans d'autres domaines que le raccordement d'appareils ménagers ; on peut aisément imaginer de modifier la prise pour l'adapter à un prolongateur et l'invention est donc applicable à un dispositif de raccordement pour prolongateur-. REVENDICA'PIONS 1) Dispositif de raccordement électrique à fiche mâle et prise femelle comportant un organe de réception de broches pourvu de douilles et monté sur le corps de prise de manière à être mobile par rapport au corps, ces douilles présentant des ouvertures dans la face frontale de la prise et recevant chacune une broche particulière de la fiche, l'une des douilles étant une douille de la fiche active qui, pour une première position de l'organe de réception par rapport au corps est, en cours d'utilisation, électriquement inactive et qui, pour une seconde position de l'organe de réception par rapport au corps est, en cours d'utilisation, électriquement active de manière à alimenter électriquement la broche qui y a été insérée, caractérisé en ce que le mouvement de l'organe de la première position à la seconde position n'est possible qu'après insertion complète d'au moins une des broches dans la douille qui lui est affectée, ce qui nécessite l'insertion complète de la fiche dans la prise, le retrait de la fiche depuis sa position de complète insertion n'étant possible que lorsque l'organe est dans sa première posi- tion. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement considéré est un mouvement de rotation limité de l'organe de réception par rapport au corps de prise. 3) Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la broche qui doit titre insérée complètement dans sa douille pour permettre le mouvement de l'organe de réception est la broche de terre et est la seule broche dont l'insertion doit être complète pour permettre le mouvement de ltor- gane de réception. 4) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, une seule broche devant être insérée complètement dans sa douille pour permettre le mouvement de 11 organe de réception par rapport au corps de prise et cette broche étant la broche de terre, la douille affectée à cette broche est montée sur l'axe de rotation de l'organe de réception, la broche ayant une configuration de clé particulière coopérant avec la douille pour permettre le mouvement de l'organe de réception seulement lorsque son insertion est complète, cette fonction étant assurée de telle manière que la broche est retenue en position d'insertion complète sauf lorsque l'organe de réception est dans sa première position. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la clé est formée sur la broche en donnant à l'extrémité de cette dernière une forme en T à l'aide d'un premier élément transversal perpendiculaire à l'axe de la broche, la douille de cette broche se composant d'un cylindre coaxial à l'axe précité, lequel cylindre est monté sur le corps de prise et comporte une extrémité fendue pour recevoir l'extrémité de la broche de terre de telle manière que cette broche est ver- rouillée sur elle sauf lorsque le premier élément transversal et la fente d'extrémité sont alignés, le cylindre comportant également un second élément transversal dont les extrémités font saillie hors de deux fentes longitudinales et diamétralement opposées qu'il comporte, qui coulisse dans ces fentes et qui est reppussé sous l'effet d'un ressort vers l'extrémité fendue du cylindre, l'extrémité de la broche de terre étant donc repoussée hors du cylindre lorsque le premier élément transversal et la fente de l'extrémité du cylindre sont alignés, les extrémités saillantes du second élément transversal coopérant avec l'organe de réception de broches pour interdire tout mouvement de la première position à la seconde position sauf lorsque l'extrémité de la broche de terre est complètement insérée dans le cylindre et pour permettre un mouvement de rotation limité de l'organe de réception de broches lorsque cette extrémité est complètement insérée. 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la douille de broche active est montée pour interdire l'accès à toute partie électriquement active à l'intérieur du corps de prise lorsque l'organe de réception de broches est dans sa première position. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la douille de broche active se trouve dans une cavité contenant un organe de contact électrique assurant le contact avec la broche active, cet organe de contact électrique se prolongeant à l'intérieur du corps pour venir en contact avec une borne fixe active intérieur à ce corps lorsque l'organe de réception de broches est amené dans sa seconde position, formant ainsi un pont conducteur entre la broche active et la borne active fixe. 8)Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des douilles est une douille de réception de broche neutre, la broche neutre montée sur la fiche n'étant pas en contact électrique avec la douille considérée lorsque 11 organe de réception de broches est dans sa première position, mais venant en contact par glissement avec un contact neutre intérieur au corps lorsque l'organe de réception de broches est amené dans sa seconde position. 9) Dispositif selon gune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une bille soumise à l'action d'un ressort est montée entre l'organe de réception de broches et le corps de prise, cette bille étant montée de manière à se déplacer entre deux encoches d'un élément plat lors du mouvement de l'organe de réception de broches, lesquelles encoches sont séparées par une arête pour provoquer un mouvement à déclic entre les deux positions et affirmer la position de 1 'orgsn e dans l'une ou l'autre de ses deux positions.