Brevet FR2685981A1 — publié le 19930709

La présente invention concerne un dispositif de connexion de sécurité, comportant une prise mâle solidaire d'un appareil électrique et une prise femelle pour le raccordement de l'appareil à une source d'alimentation électrique. Les appareils électriques sont généralement raccordés au réseau électrique par un cordon d'alimentation solidaire de l'appareil et portant la prise mâle ou bien, lorsqu'il s'agit d'appareils portatifs, ils peuvent comporter, encastré dans leur enveloppe, un socle de connecteur sur laquelle vient s'embrocher une prise mobile de connecteur munie d'un cordon d'alimentation portant à l'extrémité opposée une prise mâle. Ces deux types de raccordement présentent un même défaut, à savoir que si l'on exerce malencontreusement une traction sur le cordon d'alimentation, par exemple en passant ou en déplaçant un objet transversalement à la trajectoire du cordon, l'appareil raccordé est entraîné par le cordon et tombe du plan de travail ou de la table, avec des conséquences qui peuvent être très graves: brûlures, incendie etc.... Cet inconvénient affecte principalement les appareils portatifs légers tels que cafetières, bouilloires, fers à repasser etc..., mais il concerne également les appareils plus lourds munis d'un cordon d'alimentation, qui stils ne risquent pas de se renverser, peuvent subir une dégradation des fils électriques rattachés aux organes de l'appareil destinés à être mis sous tension. Dans les connecteurs traditionnels, les broches de la prise mâle sont enserrées par les éléments actifs de la prise femelle, qui ont généralement la forme d'une enveloppe cylindrique ou rectangulaire et doivent assurer aussi bien le contact électrique que le maintien de la prise mâle dans la prise femelle. On réalise ainsi un engagement à friction qui oppose une certaine résistance à la traction du fait que les broches sont enserrées sur la quasi-totalité de leur surface. Pour désolidariser les deux prises, il est nécessaire d'exercer d'une main un effort de traction sur la prise équipant le cordon d'alimentation, tout en maintenant fermement de l'autre main le corps de l'appareil s'il porte le socle de connecteur ou bien la face extérieure du boîtier de la prise femelle s'il s'agit d'une prise encastrée dans le mur. Un effort de traction intempestif, comme celui provoqué par un passage maladroit en travers du cordon d'alimentation, a souvent pour effet la chute de l'appareil avant que l'une ou l'autre des- deux prises ne soit déconnectée. Une diminution de la force de friction entre les éléments actifs des deux prises pourrait résoudre le problème précité mais se traduirait en contrepartie par un mauvais contact électrique. L'invention a pour but de rémédier à cet inconvénient en réalisant un dispositif de connexion de sécurité permettant aux prises mâle et femelle de se désolidariser dès que l'on exerce un effort de traction sur le cordon, afin de préserver la stabilité de l'appareil et, le cas échéant, l'intégrité du cordon à la sortie de l'appareil, tout en maintenant un bon contact électrique entre les éléments actifs des deux prises. Un autre but de l'invention est de réaliser de manière simple et économique un dispositif de connexion qui, à l'état connecté aussi bien qu'à l'état déconnecté, soit conforme aux normes de sécurité en vigueur relativement à ses éléments électriques et n' exige pas de précaution de manipulation particulière. Suivant l'invention, le dispositif de connexion de sécurité est caractérisé en ce que les moyens assurant la liaison mécanique entre les prises mâle et femelle sont indépendants des moyens assurant le contact électrique entre les éléments actifs de ces deux prises et en ce que ladite liaison mécanique se fait selon une force axiale prédéterminée. I1 est ainsi possible de déterminer cette force pour que la liaison mécanique cède dès que l'on exerce un effort de traction sur l'une des deux prises ou sur le cordon, sans compromettre la qualité du contact électrique. Avantageusement, ladite force axiale prédéterminée est constituée par une force d'attraction magnétique. Cette force peut être dosée pour que la liaison mécanique cède au moindre effort de traction sur le cordon. Contrairement à un engagement à friction, une liaison magnétique permet aux deux prises de se désolidariser immédiatement avant que le corps de l'appareil électrique ne soit entraîné par le cordon. Dans un mode de réalisation qui répond de manière particulièrement simple et satisfaisante au but fixé par l'invention, les moyens de liaison mécanique entre les prises mâle et femelle sont constitués par une surface aimantée de l'une des deux prises, destinée à être appliquée contre une surface de métal ferreux correspondante de l'autre prise. La liaison magnétique peut s'effectuer lors de l'engagement mutuel des deux prises, ou bien au moyen d'un électro-aimant commandé par un interrupteur situé sur le réseau d'alimentation électrique. Complémentairement, il est avantageux que les éléments actifs de la prise femelle, destinés à assurer le contact électrique avec les broches de la prise mâle, soient constitués par des lames métalliques à effet ressort. Tant en ce qui concerne les moyens de liaison mécanique que les moyens de contact électrique, les surfaces appliquées l'une contre l'autre sont des surfaces sensiblement planes qui se désolidarisent immédiatement dès qu'un effort de traction est exercé sur le cordon. I1 n'est donc pas nécessaire que cet effort de traction soit exercé de manière contrôlée comme exposé plus haut pour débrancher une prise: un effort de traction bref et intempestif, occasionné par le franchissement maladroit du cordon d'alimentation, l'ouverture d'une porte ou le déplacement d'un objet transversalement à la trajectoire du cordon, est suffisant pour désolidariser immédiatement les deux prises du dispositif de connexion et préserver la stabilité de l'appareil ainsi rapidement débranché. Dans un mode de réalisation préféré, la prise femelle comporte des moyens d'isolation interne activés et désactivés automatiquement par des moyens de la prise mâle présentant une complémentarité de forme avec lesdits moyens d'isolation électrique interne de la prise femelle, pour ne permettre la connexion électrique entre les deux prises qu'après introduction complète de la prise mâle dans la prise femelle. Les deux prises du dispositif de connexion selon l'invention ont ainsi une complémentarité de sécurité qui peut être comparée à celle d'une clé et d'une serrure, la prise mâle possédant seule les moyens de désactiver les moyens d'isolation de la prise femelle. Le contact électrique n' est établi qu'unie fois la prise mâle complètement introduite dans la prise femelle, c'est-à-dire lorsque les éléments en contact ne sont plus accessibles de l'extérieur. Le dispositif de connexion conforme à l'invention offre ainsi des garanties de sécurité non seulement à l'état connecté, pour prévenir une chute accidentelle de l'appareil, mais également à l'état déconnecté, afin d'éviter un contact accidentel des éléments actifs de la prise femelle avec des éléments conducteurs autres que les broches de la prise mâle correspondante. Dans une application préférée, la prise mâle est fixée à demeure sur le corps de l'appareil électrique sous forme d'un socle de connecteur et la prise femelle est une prise mobile munie d'un cordon d'alimentation. Cette forme de réalisation ajoute encore aux caractéristiques de sécurité précitées l'avantage d'un appareil électrique indépendant du cordon d'alimentation, ce qui supprime les risques de torsion des fils à la sortie de l'appareil et facilite le rangement. Toutefois, le dispositif de connexion conforme à l'invention peut parfaitement être réalisé sous forme d'une prise femelle encastrée dans un mur, ou bien solidaire d'un cordon de rallonge, la prise mâle étant solidaire d'un cordon d'alimentation qui équipe l'appareil électrique. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de connexion conforme à l'invention, dans une application préférée, à l'état déconnecté; - la figure 2 est une vue en plan dans le sens de la flèche A de la prise femelle du dispositif de connexion de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon le plan III-III de la figure 1, mais le dispositif de connexion se trouvant à l'état connecté. Les figures montrent l'application de l'invention à un appareil électrique tel qu'un fer à repasser, dont le corps 1 est indépendant du cordon d'alimentation 2 qui doit raccorder l'appareil au réseau. Le corps 1 de l'appareil porte, sur une paroi latérale en matière plastique isolante, une prise mâle sous forme d'un socle 3 de connecteur, destiné à recevoir une prise mobile 4 de connecteur, reliée au cordon 2. A l'autre extrémité, le cordon 2 est muni d'une prise mâle non représentée, destinée à être raccordée à une sortie de source d'alimentation électrique, par exemple une prise femelle encastrée dans le mur. Le socle 3 comporte une platine rectangulaire 6, en acier ou autre métal ferreux, sur laquelle sont montées, isolées électriquement par rapport à la platine 6, deux broches cylindriques 7, de phase et neutre respectivement, portant chacune à leur extrémité un contact soudé ou ayant subi un traitement de surface assurant un bon contact électrique. Sur la platine 6 est montée également une broche de terre 8, de section rectangulaire, plus longue que les deux broches 7, et présentant une extrémité 8a de forme trapézoîdale. La broche 8 est elle aussi traitée de manière à garantir un bon contact électrique. La platine métallique 6 est entourée d'une paroi périphérique 9, en matériau synthétique isolant, qui fait saillie sur le corps 1 de l'appareil électrique. La paroi 9 a une double fonction, d'isolation des broches et de centrage de la prise 4. La prise mobile 4 est une prise femelle comprenant un boîtier 11 en matériau isolant, de forme sensiblement parallélépipédique, dont l'une des parois latérales 12a présente un orifice pour le passage du cordon d'alimentation 2 tandis que la paroi opposée 12b est conçue pour permettre l'embrochement de la prise 4 sur le socle 3. La paroi 12b présente trois ouvertures 14 espacées (Voir figure 2) pour recevoir les broches 7 et 8 du socle 3, mais de section sensiblement plus grande que ces dernières car, contrairement aux connecteurs traditionnels, il n'y a pas d'engagement à friction des broches de la prise mâle dans la prise femelle. Les broches 7 et 8 sont destinées à venir chacune en contact avec une lame métallique 16 dont la section, sensiblement en forme de 2, facilite la fixation dans le boîtier li et crée un effet ressort favorable à un bon contact électrique: ces lames 16, fixées par leur base à la paroi de fond 13a du boîtier 11, sont raccordées aux fils 20 du cordon d'alimentation 2, tandis que leur extrémité opposée est équipée d'un contact soudé 16a ou a subi un traitement de surface assurant un bon contact électrique. Lors de la flexion des lames 16, il se produit un léger déplacement du point de contact électrique, ce qui a pour effet un auto-nettoyage des contacts. La paroi 12b porte, de part et d'autre d'une partie centrale sur laquelle se trouvent les ouvertures 14, des plaques rapportées 17 en un matériau magnétique tel que de la ferrite, ou bien moulées dans un composite d'aimant et de matière synthétique. La surface de ces plaques 17, destinées à venir se plaquer contre la platine 6 en métal ferreux, est déterminée pour assurer entre les deux prises 3 et 4 une liaison par attraction magnétique, telle que cette liaison puisse céder lorsqu'on exerce sur le cordon 2 une traction axiale relativement faible. Dans le cas d'un petit appareil électro-ménager posé sur un plan de travail, la liaison magnétique sera suffisamment faible pour qu'elle puisse céder sous l'effet d'une traction exercée sur le cordon inférieure à celle qui serait nécessaire pour entraîner la chute de l'appareil du plan de travail. A proximité de la paroi 13b opposée au fond 13a du boîtier 11 est monté un volet 18 en matériau isolant, constitué par une pièce en matière synthétique moulée, de section en L. Le volet 18 est monté pivotant, entre une position d'obturation et une position de dégagement des ouvertures 14, sur une broche 19 d'axe parallèle aux bords longitudinaux des parois 12a, 12b du boîtier 11. Le volet 18 est maintenu écarté de la paroi 13b du boîtier 11, en position d'obturation des ouvertures 14, par un ressort de rappel 21 fixé sur la paroi 13b et/ou sur le volet 18. Ce dernier ne se trouve dans sa position de dégagement des ouvertures 14, comme montré à la figure 3, qu'après embrochement complet de la prise 4 sur le socle 3: Lorsqu'on présente les ouvertures 14 de la prise femelle 4 en face des broches 7, 8 du socle 3, la broche de terre 8, de par sa forme trapézoidale, soulève le volet 18 à l'encontre du ressort de rappel 21. Du fait qu'elle est la plus longue, la broche 8 vient en contact la première avec le contact 16a de la lame métallique 16 correspondante. Ce n'est qu'après que les broches 7 de phase et neutre viennent s'appliquer contre le contact de leurs lames respectives. A ce moment, les plaques aimantées 17 se plaquent contre la platine métallique 6 du socle 3. Plusieurs avantages résultent de cette structure: tout d'abord, les lames de contact 16 sont protégées contre un contact accidentel par le volet isolant 18 tant que les broches de la prise 3 correspondante n'ont pas été mises en contact avec elles. Ensuite, c'est-à-dire après introduction complète des broches dans le boîtier 11, le volet 18 est relayé dans sa fonction de protection par la paroi périphérique isolante 9 du socle 3. Le deuxième avantage réside dans l'élasticité des lames 16 qui, grâce à leur effet ressort, s'adaptent aux longueurs inégales des broches 7 et 8 tout en restant en appui contre elles. Ceci assure un bon contact électrique tant que les plaques aimantées 17 maintiennent les prises 3 et 4 connectées et indépendamment de la force de cohésion entre les deux prises. S'agissant à chaque fois d'un contact entre des surfaces sensiblement planes, une légère traction sur le cordon 2 ou la prise 4 ne rencontre qu'une faible résistance de la part des surfaces en prise l'une contre l'autre et provoque un désaccouplement immédiat des deux prises, la stabilité de l'appareil étant ainsi préservée. Ceci constitue le troisième avantage. Un quatrième avantage résulte du fait que les opérations de connexion et de déconnexion assurent automatiquement le fonctionnement de la sécurité correspondante, sans intervention de l'utilisateur: les moyens de connexion permettent une déconnexion intempestive sans risque et l'état de déconnexion interdit une connexion accidentelle. Le dispositif automatique d'isolation électrique interne de la prise femelle déconnectée n' avait jusqu'alors jamais été combiné à un dispositif de sécurité permettant un désaccouplement immédiat des deux prises. Le dispositif de connexion conforme à l'invention résoud ainsi de manière automatique des problèmes de sécurité qui exigeaient jusque là des précautions particulières de la part de l'utilisateur. I1 s'applique donc tout particulièrement aux appareils électro-ménagers portatifs, fréquemment utilisés dans des environnements domestiques où les conditions de sécurité sont laissées à la libre appréciation des ménages: par exemple les fers à repasser, toujours susceptibles d'être utilisés dans un endroit de passage de la maison, seront avantageusement munis d'un tel dispositif de connexion. La sécurité supplémentaire constituée par la fermeture automatique du volet 18 lors de la déconnexion justifierait la normalisation de tels dispositifs pour permettre la généralisation de prises femelles encastrées, aptes à recevoir toute lampe, appareil électro-ménager d'usage courant ou analogue équipé d'une prise mâle conforme à celle composant le dispositif de connexion de l'invention. Bien entendu, 1 invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir de son cadre. Ainsi, la surface magnétique pourrait être une surface de la prise mâle, telle que la platine 6 du socle 3, tandis que la surface en métal ferreux serait portée par une face, telle que la face 12b, de la prise femelle 4. La prise femelle pourrait être réalisée sous forme d'un adaptateur équipé de broches pour son raccordement à un prise femelle encastrée classique. Les ouvertures 14 pourraient être remplacées par une fente commune pour les trois broches, ménagée parallèlement aux bords longitudinaux de la face 12b du boîtier 11. La broche de terre pourrait avoir un profil en coin plutôt que trapézoidal, seule la face destinée à coopérer avec le volet étant biseautée. Les surfaces aimantées 17 pourraient être remplacées par un électro-aimant alimenté par le secteur c'est-à-dire par le cordon d'alimentation 2. Au lieu d'une liaison par attraction magnétique, on pourrait prévoir une liaison par ventouse ou même par encliquetage, l'essentiel étant que les deux prises puissent être désolidarisées par un effort de traction inférieur à celui nécessaire pour entraîner la chute de l'appareil. Enfin, il va de soi que la broche de terre pourrait être décalée par rapport aux broches de phase et neutre, pour éviter une inversion des polarités. REVENDICATIONS 1. Dispositif de connexion de sécurité comportant une prise mâle (3) solidaire d'un appareil électrique et une prise femelle (4) pour le raccordement de l'appareil électrique à une source d'alimentation électrique, et dans lequel la liaison mécanique entre les deux prises se fait selon une force d'attraction magnétique, l'une des deux prises (3, 4) présentant, côté connexion, une surface aimantée (17) destinée à être appliquée contre une surface de métal ferreux (6) correspondante de l'autre prise (4, 3), caractérisé en ce que la prise femelle (4) présente, du côté connexion, un ou plusieurs orifices (14) permettant le passage des broches (7, 8) de la prise mâle (3), lesdits orifices (14) étant de section sensiblement plus importante que celle desdites broches (7, 8), et en ce que ladite prise femelle (4) comporte également un volet (18) en matière électriquement isolante, qui se rabat automatiquement devant ses contacts électriques (16a) pour en interdire l'accès lors de la déconnexion des deux prises (3, 4). 2. Dispositif de connexion conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit volet (18) est un volet pivotant entre une position interdisant l'accès aux contacts électriques (16a) de la prise femelle (4) et une position permettant cet accès, le pivotement dans cette dernière position étant commandé par l'introduction de la prise mâle (3) dans la prise femelle (4). 3. Dispositif de connexion conforme à la revendication 2, dont la prise mâle (3) comprend deux broches (7), respectivement de phase et neutre, ainsi qu'une broche de terre (8), caractérisé en ce que la broche de terre (8) est plus longue que les deux autres broches (7) et présente une extrémité (8a) trapézoidale ou en forme de coin pour faire pivoter le volet (18). 4. Dispositif de connexion conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les contacts électriques (16a) de la prise femelle (4) sont portés par des lames métalliques (16) à effet ressort, lesdites lames métalliques (16) ayant une section sensiblement en forme de 2. 5. Dispositif de connexion conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la prise mâle (3) est fixée à demeure sur le corps (1) de l'appareil électrique sous forme d'un socle de connecteur, la prise femelle (4) étant une prise mobile, munie d'un cordon d'alimentation (2). 6. Dispositif de connexion conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la prise mâle (3) est solidaire de l'appareil électrique par l'intermédiaire d'un cordon d'alimentation, la prise femelle (4) étant une prise mobile ou encastrée. 7. Appareil électrique équipé d'un dispositif de connexion conforme à l'une des revendications 1 à 6.