Brevet FR2732824A1 — publié le 19961011

PRISE BI-TENSION Domaine technique L'invention concerne le domaine des accesoires de connexion électrique tels que les prises de courant. L'invention trouve des applications dans tous les appareils-aptes à fonctionner sous plusieurs tensions, et notamment les chauffe-biberons alimentés par le secteur ou branchés sur batterie de voiture. Techniques antérieures Les chauffe-biberons traditionnels contiennent une résistance électrique qui, lorsqu'elle est alimentée, délivre une puissance électrique apte à chauffer un bain dans lequel est plongé le biberon. Bien évidemment, les chauffe-biberons destinés à fonctionner à l'intérieur présentent une résistance dimensionnée pour une tension de 230V. Par ailleurs, pour réchauffer les biberons lors d'un voyage en voiture, il a été conçu des chauffe-biberons dont la résistance est calculée pour fonctionner sur la tension de la batterie, c'est-à-dire généralement 12V. Bien entendu, ces deux tensions ne sont pas compatibles et les chauffe-biberons de voiture ne fonctionnent pas sur la tension du secteur, et vice versa. Pour résoudre ce problème, on a proposé des chauffe-biberons présentant deux résistances alimentées alternativement par un boitier électronique d'aiguillage. Ce boitier comporte deux cordons de branchement chacun équipé d'une prise de forme différente. Ce boitier contient des moyens de reconnaisance du type de tension d'alimentation et connecte la résistance adéquate en fonction de l'utilisation. Bien que satisfaisante, cette solution présente un coût de revient important et nécessite un matériel électronique particulier qui diminue la fiabilité de l'ensemble. Brève description de l'invention Le problème plus général que se propose de résoudre l'invention est de permettre simplement l'alimentation sélective d'un équipement électrique présentant deux charges reliées par un point commun au moyen d'une seule et même prise, tout en assurant la sécurité du manipulateur. A cet effet, il a été conçu une prise de courant bi-tension pour le raccordement d'un appareil électrique à deux réseaux de distribution d'électricité délivrant des tensions différentes, respectivement un premier et un second réseau, Cette prise se caractérise en ce qu'elle comprend: - deux ensembles de fiches de raccordement respectivement au premier et au deuxième réseau, - un cordon d'alimentation de l'appareil comportant au moins deux conducteurs, - un corps creux présentant des agencements aptes à permettre le coulissement interne d'un équipage mobile entre deux positions correspondant chacune au fonctionnement sous une tension déterminée, ledit équipage mobile comportant:: des moyens aptes à assurer la connexion des fiches de branchement au premier réseau avec deux des conducteurs d'alimentation, lorsque ledit équipage est dans la position correspondant au premier réseau, des moyens aptes à assurer la déconnexion des fiches de branchement au premier réseau avec les deux conducteurs d'alimentation correspondants, lorsque ledit équipage est dans la position correspondant au deuxième réseau. En d'autres termes, la prise conforme à l'invention comporte des moyens mécaniques de verrouillage empêchant la connexion des deux sources d'alimentations simultanément, tout en assurant la sélection du circuit d'alimentation de l'appareil en fonction du coté de la prise utilisé. En pratique, les moyens aptes à assurer la connexion sont des pièces conductrices portées par l'équipage mobile, destinées à venir au contact simultané des fiches de branchement au premier réseau et des conducteurs. Dans une forme de réalisation permettant d'allier la fonction mécanique de verrouillage de l'équipage mobile et la fonction de conduction électrique, L'équipage mobile porte une des fiches de branchement au premier réseau. Dans une forme pratique de réalisation, les moyens aptes à assurer la déconnexion des fiches de branchement au premier réseau sont constitués par un prolongement de l'équipage mobile positionné au voisinage de l'extrémité des fiches de branchement au deuxième réseau, lequel prolongement est repoussé vers le corps de la prise en provoquant la déconnexion lorsque les fiches de branchement au deuxième réseau sont introduites dans la prise complémentaire. Dans une forme pratique de réalisation adaptée au branchement combiné à un réseau du type secteur et à une alimentation par batterie du type allume-cigare - les fiches de branchement au premier réseau sont une touche conductrice et une épingle élastique - les fiches de branchement au deuxième réseau sont deux broches mâles, chacune des broches étant reliée à un fil d'alimentation de l'appareil - L'équipage mobile, apte à se déplacer entre une position d'extension, correspondant à la connexion au deuxième réseau, et une position enfoncée correspondant à la connexion au premier réseau, supporte la touche conductrice et comporte une pièce conductrice reliée électriquement par une extrémité à la touche conductrice, L'autre extrémité de la pièce conductrice étant apte à venir au contact d'une des broches mâles lorsque l'équipage mobile est en position enfoncée une lame conductrice élastique destinée à établir le contact entre l'épingle élastique et un troisième fil d'alimentation de l'appareil lorsque l'équipage mobile est en position enfoncée et un prolongement isolant destinée à empêcher l'introduction des broches mâles lorsque l'équipage mobile est en position enfoncée, et destinée à maintenir l'équipage en position d'extensionlorsque les fiches mâles sont introduites. En pratique, on dit que l'équipage mobile est en position d'extensionou en position "secteur" lorsque la touche conductrice est proéminente, c'est-à-dire lorsque la prise est branchée sur le secteur. A l'opposé, L'équipage mobile est dit en position enfoncée ou en position "batterie" lorsque la prise est introduite dans un allume cigare et que la touche conductrice est rétractée. Cette prise se présente sous la forme d'un corps épousant une forme parallélépipèdique au niveau des fiches mâles et une forme cylindrique au niveau de l'épingle et de la touche conductrice. Pour résoudre le problème du montage, le corps est formé de deux parties assemblées par encliquetage ou autre. Pour permettre que la prise soit en position déconnectée au repos, elle comporte également un ressort de rappel, apte à maintenir au repos l'équipage mobile en position d'extension. Pour améliorer la qualité du contact avec la pièce conductrice, une des fiches mâles est solidaire d'une broche élastique présentant une gorge destinée à recevoir la pièce conductrice lorsque l'équipage est en position enfoncée. Pour résoudre le problème de la mise en place du corps cylindrique dans la partie femelle de la prise, ainsi que pour assurer un bon contact de l'épingle avec le troisième fil d'alimentation, L'épingle élastique présente: - une portion en U dont les branches sont parallèles au corps cylindrique - deux renflements formant les prolongements des branches du U, lesdits renflements étant orientés vers l'extérieur et situés en excroissance par rapport au corps cylindrique, et la lame flexible comporte - deux bras latéraux destinés à venir au contact du raccordement des renflements avec les branches - et deux crochets dirigés vers l'extrémité du troisième fil d'alimentation et dont les extrémités se rejoignent au niveau de l'axe de symétrie longitudinal de la prise tandis que l'extrémité libre du troisième fil est reliée à un carré de contact orienté de telle façon que la coopération avec les deux crochets en provoque l'écartement en vue d'un bon contact Pour diminuer les risques d'amorçage entre le carré de contact et les fils environnant la prise comporte également une pièce en matériau isolant implantée autour dudit carré de contact. Pour faciliter le montage de la prise, l'extrémité libre du corps cylindrique est vissée sur le corps de la prise. Pour protéger la touche conductrice lorsque la prise est connectée par les fiches mâles, le corps cylindrique reçoit un capot de protection amovible. Ce type de prise trouve une application avantageuse lorqu'elle équipe le cordon d'alimentation électrique d'un chauffe-biberon apte à fonctionner sous une tension de 230V alternatif et 12V continu. Description sommaire des dessins La manière de réaliser l'invention et les avantages qui en découlent ressortiront clairement de la description du mode de réalisation suivant, à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une prise conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe sagittale de la même prise, L'équipage mobile étant en position étendue. La figure 3 est une coupe selon la section B de la figure 2. La figure 4 est une coupe selon la section C de la figure 2. La figure 5 est une coupe selon la section D de la figure 2. La figure 6 est une coupe selon la section E de la figure 2. La figure 7 est une coupe selon la section F de la figure 2. La figure 8 est une coupe sagittale de la même prise, L'équipage mobile étant en position enfoncée. La figure 9 est une coupe selon la section G de la figure 8. La figure 10 est une coupe selon la section H de la figure 8. Manière de réaliser l'invention Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustré par les figures. De manière générale, la prise conforme à l'invention se décompose en cinq sous-ensembles, à savoir: le corps (1,2), les fiches mâles (4,5), L'équipage mobile (8), la touche (6) et l'épingle (7). Cette prise est destinée à connecter un appareil comportant deux charges, typiquement des résistances dans le cas d'un chauffe-biberon, ces deux résistances comportant un point commun Cette liaison se fait au moyen d'un cordon à trois conducteurs (F1 ,F2,F3). En se plaçant dans le cas d'une double alimentation 230V alternatif/ 12V continu, on appelle F2 le fil relié au point commun des deux résistances, F1 le fil relié au point libre de la résistance dédiée au 230V et F3 le fil connecté au point chaud de la résistance alimentée en 12V. Le corps de la prise est composé de deux parties distinctes (1,2),moulées en matière plastique. La partie supérieure (1) présente deux tronçons distincts, à savoir une partie sensiblement parallélépipédique (1.a) correspondant aux dimensions classiques d'une prise de secteur, et une portion semi-cylindrique (1.b). Cette portion (1.b) est légèrement décalée vers le haut par rapport au tronçon parallélépipédique (1.a). La liaison entre les tronçons (1 .a) et (1 .b) se fait par une forme galbée (1 .c). La partie inférieure (2) du corps reprend une architecture similaire composée d'une portion parallélépipédique (2.a) et une portion semi-cylindrique (2.b), légèrement décalée vers le haut par rapport au tronçon parallélépipédique. Cette partie inférieure (2) reçoit au niveau de la zone galbée, le cordon d'alimentation (14). Les deux parties (1,2) du corps sont assemblées par encliquetage pour former un corps monolithique. Au niveau de l'extrémité de la portion cylindrique, un pas de vis (1.c,2.c) permet le vissage d'une portion terminale (3) de forme cylindro-tronconique. La face plane de cette pièce (3) présente une ouverture circulaire centrée. A son autre extrémité avant, le corps reçoit une plaque de support (5) des fiches mâles (4.a,4.b). Cette plaque (5) comporte deux trous traversés chacun par une fiche mâle (4.a,4.b). La partie interne de la fiche (4.a) est directement reliée au fil (F1) d'alimentation. La partie interne de la fiche (4.b) présente un trou cylindrique axial. Une broche conductrice (4.c) est insérée en force à l'intérieur de ce trou. Elle se compose de deux bras distincts, I'un (4.c.1) étant relié au fil (F2) et l'autre (4.c.2) présentant une portion orientée en direction opposée à la fiche (4). Cette portion est légèrement galbée pour former un secteur de cylindre (4.c.3) apte à recevoir un conducteur cylindrique. Une des pièces caractéristiques de l'invention est constituée par l'équipage mobile (8). Celui-ci est de forme générale allongée et se décompose en zones remplissant des fonctions distinctes, à savoir partie cylindrique (8.b) de support de la touche (6) - une partie plane (8.c) de support des contacts de l'épingle (7) - une partie de connexion (8.d) avec le fil F2 - et un disque de verrouillage (8.e) Tout d'abord, I'extrémité (8.b) située du coté de la portion cylindrique du corps reçoit la touche conductrice (6). Cette touche (6) est reliée avec la pièce conductrice (8.a) qui parcourt le centre de l'équipage mobile (8) jusqu'à la zone de connexion avec le fil (F2). Ainsi, L'équipage mobile (8) englobe la pièce conductrice (8.a) par surmoulageet lui sert d'isolant. L'équipage mobile se prolonge par une portion plate (8.c) recevant sur le dessus la lame flexible (10) dont le fonctionnement est décrit plus loin. Cette partie plate (8.c) de l'équipage mobile (8) se prolonge par deux tronçons à angle droit vers une seconde partie (8.d) qui s'étend jusqu'à la plaque (5) de support des fiches, sensiblement dans le plan défini par ces deux fiches. L'extrémité de cette seconde partie (8.d) située au centre de la prise présente deux ailes de guidage (8.f) s'étendant latéralement, perpendiculairement à l'axe longitudinal de la pièce. Une de ces ailes laisse émerger vers le haut, I'extrémité (8.a.1) de la pièce conductrice (8.a) à une hauteur correspondante à celle du bras (4.c), pour permettre l'encliquetage lors d'une translation de l'équipage mobile. Cette seconde partie se prolonge par un disque (8.e) qui dépasse de la plaque (5) de support des fiches. II est de diamètre légèrement inférieur à l'espace entre fiches pour pouvoir coulisser entre elles. Dans une variante non illustrée, le disque (8.e) est conformé pour entourer ces deux fiches (4.a 4.b) pour assurer une meilleure sécurité. La connexion avec la masse de l'alimentation 12V est réalisée par une épingle (7) située dans un plan parallèle à celui défini par les deux fiches mâles (4,5). Cette pièce se présente sous la forme d'un U dont les branches (7.c,7.d) sont prolongées par des renflements (7.a,7.b) orientés vers l'extérieur. La base de la portion en U se situe sensiblement à l'aplomb de l'extrémité (8.a.1) de la pièce conductrice (8.a). L'écartement entre les branches (7.c,7.d) du U est légèrement inférieur au diamètre du tronçon cylindrique (1.b) du corps. Les renflements (7.a,7.b) de cette épingle sont destinés à venir au contact de l'intérieur de la partie mâle de la prise 12V. A cet effet, ils débordent de la portion cylindrique (1.b) du corps en passant à travers deux fentes (1.d,2.d) ménagées au niveau de la zône de contact des deux pièces (1,2) formant le corps proprement dit. Cette épingle (7) est bloquée en translation d'une part grâce à la zône de contact des renflements (7.a,7.b) avec les fentes correspondantes, et d'autre part grâce à un capot (11) recouvrant la base de l'épingle. Ce capot (11) permet également d'isoler électriquement ladite base de l'épingle par rapport aux autres conducteurs avoisinants. La partie haute de ce capot (11) comporte la connexion avec le fil conducteur (F3). Ce fil est soudé sur un carré métallique (12) orienté avec un des ces coins en direction de la touche (6). Ce carré (12) se situe dans un plan commun avec la partie haute (10.c,10.e) de la lame flexible (10). Cette lame flexible est destinée à mettre en contact l'épingle et-le fil (F3) via le carré (12). Cette pièce est solidaire du dessus de la partie plate (8.c) de l'équipage mobile. Elle se compose de deux bras verticaux (10.a,10.b) destinés à venir au contact de l'épingle (7), au niveau de l'intérieur du raccordement des renflements (7.a,7.b) avec la portion en forme de U. Ces deux bras (10.a,10.b) sont reliés à une partie de fixation (10.c). Cette partie se prolonge en direction du carré (12) par deux crochets flexibles (10.d,10.e) dont les extrémités sont en regard. Par ailleurs, la position de l'équipage mobile (8) par rapport au corps (1,2) est assujettie à la force de rappel d'un ressort (13). Celui-ci prend appui d'une part sur la partie inférieure du corps, au niveau d'une butée (2.e) ménagée dans le fond de la portion cylindrique (2.b), à proximité de la zone de raccordement avec la portion parallélépipédique (2.a). D'autre part, le ressort (13) s'appuie sur un décrochement (8.h) de l'équipage mobile, à la jonction de la partie plate (8.c) et de la portion cylindrique (8.b) d'accrochage de la touche (6). Le ressort (13) est maintenu dans son axe de fonctionnement par un doigt (8.9) qui traverse la butée (2.e) et pénètre à l'intérieur du ressort. Fonctionnement de l'invention. Comme il a été dit plus haut, ce type de prise est destiné à équiper un appareil apte à fonctionner sous deux types d'alimentation, notamment 12V continus et 230V alternatifs. Pour le fonctionnement sous 230V, on utilise les fiches mâles (4.a,4.b) pour connecter l'appareil à une prise secteur de type connu tandis que l'épingle (7) et la touche (6) servent au branchement de la prise dans un allume-cigare d'automobile. Les figures 2 à 7 illustrent la prise dans la position "230V" On observe que la fiche (4) est reliée au fil (F1) tandis que la fiche (5) est connectée au fil (F2) par la broche (4.c). Lorsque la prise est enfoncée, le disque (8.e) est repoussé sur la plaque de support (5) ce qui met l'équipage mobile en position d'extension. De la sorte, l'extrémité de la pièce conductrice (8.a) est éloignée d'environ 15mm de la broche (4.c). De la même manière, la lame flexible (10) est également éloignée du carré (12). Ainsi, les pièces métalliques apparentes (épingle 7 et touche 6) sont déconnectées des pièces sous potentiel ce qui empêche tout risque d'accident. Les figures 8 à 10 illustrent la prise dans la position "12W'. Dans ce cas, on observe que la touche conductrice (6) est repoussée vers le corps (1,2), ce qui place l'équipage mobile (8) en position enfoncée. Par ce mouvement, I'extrémité (8.a.1) de la pièce conductrice (8.a) est enclenchée dans la broche (4.c) ce qui relie donc la touche conductrice (6) et le fil (F2). Par ailleurs, les bras verticaux de la lame flexible viennent au contact de l'épingle tandis que les crochets atteignent le carré. Ainsi, l'épingle (7) se trouve reliée au fil (F3). Avantageusement, lorsque les connexions sont établies comme précédemment, le disque (8.e) de l'équipage mobile se trouve repoussé entre les fiches mâles, ce qui interdit l'introduction dans une prise secteur.Si d'aventure le ressort de rappel (13) n'assurait plus son effet, la tentative d'introduction de la prise provoquerait un désenclenchement desdites connexions avant que les fiches mâles n'atteignent les pièces sous tension de la prise femelle. Les courses et les dimensions des différentes pièces entrant en jeu sont calculées pour que la distance comptée dans l'air entre les pièces sous tension et les pièces métalliques apparentes soit au minimum de 8mm. La description qui précède fait bien apparaître les avantages qui ressortent de l'invention et en particulier on peut souligner la possibilité d'utiliser avec une prise unique, un appareil apte à fonctionner sous deux tensions différentes et comportant deux circuits reliés par un point commun, tout en assurant une parfaite sécurité et une bonne ergonomie. Les chauffe-biberons équipés d'une telle prise sont donc particulièremeni autonomes. REVENDICATIONS - 1 - Prise de courant bi-tension pour le raccordement d'un appareil électrique à deux réseaux de distribution d'électricité délivrant des tensions différentes, respectivement un premier et un second réseau, caractérisée en ce qu'elle comprend: - deux ensembles de fiches de raccordement respectivement au premier (6,7) et au deuxième réseau (4.a,4.b), - un cordon d'alimentation de l'appareil comportant au moins deux conducteurs (F1,F2,F3), - un corps creux (1,2) présentant des agencements aptes à permettre le coulissement interne d'un équipage mobile (8) entre deux positions correspondant chacune au fonctionnement sous une tension déterminée, ledit équipage mobile comportant:: des moyens (8.a,10,12) aptes à assurer la connexion des fiches de branchement (6,7) au premier réseau avec deux des conducteurs (F2,F3) d'alimentation, lorsque ledit équipage mobile (8) est dans la position correspondant au premier réseau, des moyens (8.e,4.c) aptes à assurer la déconnexion des fiches de branchement (6,7) au premier réseau avec les deux conducteurs d'alimentation correspondants (F2,F3), lorsque ledit équipage mobile est dans la position correspondant au deuxième réseau. - 2 - Prise de courant bi-tension selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens aptes à assurer la connexion sont des pièces conductrices (8.a,10,12) portées par l'équipage mobile, destinées à venir au contact simultané des fiches de branchement (6,7) au premier réseau et des conducteurs (F2,F3). - 3 - Prise de courant bi-tension selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'équipage mobile (8) porte une des fiches (6) de branchement au premier réseau. - 4 - Prise de courant bi-tension selon l'une des revendication 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens aptes à assurer la déconnexion des fiches de branchement (6,7) au premier réseau sont constitués par un prolongement (8.e) de l'équipage mobile positionné au voisinage de l'extrémité des fiches de branchement (4.a,4.b) au deuxième réseau, lequel prolongement est repoussé vers le corps (1,2) de la prise en provoquant la déconnexion lorsque les fiches de branchement (4.a,4.b) au deuxième réseau sont introduites dans la prise complémentaire. - 5 - Prise de courant bi-tension selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que: - les fiches de branchement au premier réseau sont une touche conductrice (6) et une épingle élastique (7) - les fiches de branchement au deuxième réseau sont deux broches males (4.a,4.b) chacune des broches étant reliée à un fil d'alimentation (F1,F2) de l'appareil, - L'équipage mobile (8), apte à se déplacer entre une position d'extension correspondant à la connexion au deuxième réseau et une postion enfoncée correspondant à la connexion au premier réseau, supporte la touche conductrice (6) et comporte une pièce conductrice (8.a) reliée electriquement par une extrémité à la touche conductrice (6),1'autre extrémité de la pièce conductrice (8.a) étant apte à venir au contact d'une (4.a) des broches males lorsque l'équipage mobile (8) est en position enfoncée une lame conductrice élastique (10) destinée à établir le contact entre l'épingle élastique (7) et un troisième fil (F3) d'alimentation de l'appareil lorsque l'équipage mobile (8) est en position enfoncée et un prolongement isolant (8.b) destinée à empêcher l'introduction des broches mâles (4,5) lorsque l'équipage mobile est en position enfoncée, et destinée à maintenir l'équipage en position d'extension lorsque les fiches mâles sont introduites. - 6 - Prisebi-tension selon la revendication 5, caractérisée en ce que le corps (1,2) présente une forme parallélépipèdique (1.a,2.a) au niveau des fiches mâles (4.a,4.b) et une forme cylindrique (1.b,2.b) au niveau de l'épingle (7) et de la touche conductrice (6). - 7 - Prise bi-tension selon la revendication 6, caractérisée en ce que le corps est formé de deux parties (1,2) assemblées par encliquetage. - 8 - Prise bi-tension selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte également un ressort de rappel (13), apte à maintenir au repos l'équipage mobile (8) en position d'extension. - 9 - Prise bi-tension selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'une des fiches males (4.b) est solidaire d'une broche élastique (4.c) présentant une gorge (4.c.3) destinée à recevoir la pièce (8.a) conductrice lorsque l'équipage mobile (8) est en position enfoncée. - 10 - Prise bi-tension selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épingle élastique (7) présente: - une portion en U dont les branches (7.c,7.d) sont parallèles au corps cylindrique - deux renflements (7.a,7.b) formant les prolongements des branches du U, lesdits renflements étant orientés vers l'extérieur et situés en excroissance par rapport au corps cylindrique(1 .b,2.b), en ce que la lame flexible (10) comporte - deux bras verticaux (10.a,10.b) destinés à venir au contact du raccordement des renflements (7.a,7.b) avec les branches (7.c,7.d) - et deux crochets (10.d,10.e) dirigés vers l'extrémité du troisième fil d'alimentation (F3) et dont les extrémités se rejoignent au niveau de l'axe de symétrie longitudinal de la prise et en ce que l'extrémité libre du troisième fil (F3) est reliée à un carré (12) de contact orienté de telle façon que la coopération avec les deux crochets (10.d,10.e) en provoque l'écartement en vue d'un bon contact. - 11 - Prise bi-tension selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée dans son application à l'équipement d'un cordon d'alimentation électrique d'un chauffe-biberon apte à fonctionner sous une tension de 230V alternatif et 12V continu.