Brevet FR2988921A1 — publié le 20131004

ENSEMBLE DE PRISES ELECTRIQUES, NOTAMMENT POUR VEHICULE ELECTRIQUE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention est relative à un ensemble de prise électrique comprenant un sous- ensemble de prise femelle ayant des trous d'insertion destinés à recevoir des broches de contact d'un sous-ensemble de prise male dans une position de connexion. L'ensemble de prise comprend en outre un sous-ensemble de prise male comprenant des broches de contact destinées à collaborer avec les trous d'insertion dans la position de connexion. Des moyens de verrouillage des sous- ensembles femelle et male agissent sur au moins une des broches de contact du sous-ensemble de prise male. ETAT DE LA TECHNIQUE L'utilisation de moyens de verrouillage associé à un ensemble de prises électriques est connue. Les moyens de verrouillage permettent d'assurer que l'interconnexion mécanique entre la prise male et la prise femelle soit fiable et de ce fait que la connexion électrique ne soit pas interrompue de façon inopinée. Les moyens de verrouillage de type électromécanique peuvent être par exemple associés à une trappe d'accès de la prise femelle. La commande de la trappe d'accès permet d'autoriser la connexion de la prise male avec la prise femelle. Ladite trappe d'accès peut aussi être utilisée pour verrouiller la prise male connectée à la prise femelle. Le déverrouillage de la trappe autorise alors un débranchement de la prise male. Lorsque deux moyens de verrouillage sont utilisés pour d'une part le verrouillage de la trappe et d'autre part le verrouillage des prises male et femelle, il est alors nécessaire d'employer deux actionneurs électromagnétiques. Lesdits actionneurs de puissance relativement importante sont responsables d'une consommation électrique non négligeable. En outre, ces solutions présentent l'inconvénient d'utiliser des prises électriques spécifiques et adaptés pour collaborer avec les moyens de verrouillage. Des solutions telles présentées dans le brevet US5393239, décrivent des moyens de verrouillage agissant directement sur les connecteurs électriques des prises males. Les moyens de verrouillage sont généralement intégrés aux prises femelles. Ces solutions existantes présentent l'inconvénient d'utiliser des prises males ayant des connecteurs électriques dédiés. Autrement dit, des prises males ayant des connecteurs standards et/ou normalisés ne pourraient pas être verrouillées en position d'embrochage sur une prise femelle. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un ensemble de prises électriques comportant des moyens de verrouillage adaptés à des prises électriques standardisées. Les moyens de verrouillage de l'ensemble de prise selon l'invention comportent au moins une bille pouvant se déplacer entre une position de déblocage autorisant le glissement d'une broche de contact dans un trou d'insertion et une position de blocage bloquant le déplacement de la broche de contact dans un trou d'insertion. Les moyens de verrouillage comportent un corps de guidage mobile entre une première position de fonctionnement maintenant ladite au moins une bille dans la position de blocage, et une seconde position de fonctionnement libérant ladite au moins une bille de la position de blocage Les moyens de verrouillage comportent des moyens d'actionnement du corps de guidage mobile entre les première et seconde positions de fonctionnement. De préférence, le trou d'insertion comporte une paroi interne ayant un espace dans lequel la bille peut déplacer et se positionner en retrait pour autoriser le glissement d'une broche de contact dans un trou d'insertion dans la position de déblocage. De préférence, dans la position de blocage, la bille fait saillie à l'intérieur du trou d'insertion pour exercer une force de pression radiale sur la broche de contact et bloquer son déplacement axial. De préférence, le corps de guidage mobile comporte un plan incliné sur lequel vient en contact ladite au moins une bille de contact. De préférence, la broche de contact comporte un corps cylindrique de section circulaire ayant un axe longitudinal, le corps de guidage mobile étant apte à se déplacer selon une direction parallèle audit axe. Selon un mode particulier de réalisation, les moyens de verrouillage comportent deux billes de contact positionnées dans la paroi interne du trou d'insertion de manière diamétralement opposées par rapport à un axe d'insertion d'une broche de contact, l'axe d'insertion étant confondu avec l'axe longitudinal de la broche de contact. De préférence, le corps de guidage mobile comporte un cylindre creux dont la surface intérieure se développe selon un profil tronconique sur lequel vient en contact les billes de contact, le cylindre creux comporte un axe longitudinal confondu avec l'axe d'insertion d'une broche de contact. Selon un premier mode de développement de l'invention, l'ensemble de prises électriques comporte des moyens élastiques générant une force de maintien du corps de guidage mobile dans la seconde position de fonctionnement, les moyens d'actionnement déplaçant le corps de guidage mobile de la seconde vers la première position de fonctionnement en s'opposant à la force de maintien pour bloquer ladite au moins une bille dans la position de blocage. Selon un second mode de développement de l'invention, l'ensemble comporte des moyens élastiques générant une force de maintien du corps de guidage mobile dans la première position de fonctionnement, les moyens d'actionnement déplaçant le corps de guidage mobile de la première vers la seconde position de fonctionnement en s'opposant à la force de maintien pour débloquer ladite au moins une bille et autorisant son positionnement dans la position de déblocage. Avantageusement, la broche de contact en saillie collaborant avec les moyens de verrouillage dans la position de connexion est destinée être reliée à la terre. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 représente une vue d'ensemble, dans une position non-connectée, d'un ensemble de prise selon un premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 2 représente une vue schématique d'ensemble, dans une position déconnectée, d'un ensemble de prise selon la figure 1 ; Les figures 3 à 6 représentent des vues de détail des moyens de verrouillage d'un ensemble de prise selon la figure 1 dans différentes positions de fonctionnement ; La figure 7 représente une vue d'ensemble, dans une position non-connectée, d'un ensemble de prise selon une variante du mode de réalisation selon la figure 1 ; La figure 8 représente une vue schématique d'ensemble, dans une position déconnectée, d'un ensemble de prise selon la figure 7 ; La figure 9 représente une vue de détail des moyens de verrouillage d'un ensemble de prise selon un second mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 1, l'ensemble de prises électriques comprend un sous-ensemble de prise femelle 100. Ledit sous-ensemble de prise femelle 100 est pourvu d'une paroi frontale 101 présentant des trous d'insertion 102 destinés à recevoir des broches de contact 202, 203, 204 d'un sous-ensemble de prise male 200 dans une position de connexion. L'ensemble de prises électriques comprend en outre un sous-ensemble de prise male 200 comprenant des broches de contact 202, 203, 204 destinées à collaborer avec les trous d'insertion du sous-ensemble de prise femelle 100 dans la position de connexion. Les broches de contact 202, 203, 204 sont en saillie d'une partie avant d'un socle 201. A titre d'exemple d'application, les sous-ensembles de prise femelle et male 100, 200 sont particulièrement destinées aux véhicules électriques. Ainsi l'ensemble de prise male 200 comporte des premières broches de contact destinées à transmettre de puissance électriques 203, des secondes broches destinées à la transmission de communication entre le véhicule électrique et la borne de chargement, et une broche de contact destinée à être reliée à la terre. L'ensemble de prises électriques selon l'invention comporte des moyens de verrouillage 120 des sous-ensembles femelle et male 100, 200 dans la position de connexion. Selon un mode réalisation, lesdits moyens de verrouillage 120 agissent sur au moins une des broches de contact 202 du sous-ensemble de prise male 200. Selon ce mode de réalisation, la broche de contact 202 destinée à être verrouillée a un corps cylindrique de section circulaire. La broche 202 comporte un axe longitudinal Y correspondant sensiblement à un axe d'insertion de la broche de contact dans le trou d'insertion 102 du sous-ensemble femelle 100. A titre d'exemple de réalisation, les moyens de verrouillage 120 agissent de préférence sur la broche de contact 202 destinée à être reliée à la terre. Les moyens de verrouillage 120 selon l'invention comportent au moins une bille 121 pouvant se déplacer entre deux positions. Une première position de déblocage de la bille 121 autorise le glissement de la broche de contact 202 dans un trou d'insertion 102 du sous-ensemble de prise femelle 100. Une seconde position de blocage interdit le déplacement de la broche de contact 202 dans le trou d'insertion. Dans la position de blocage, la bille 121 fait saillie à l'intérieur du trou d'insertion 102 pour exercer une force de pression radiale sur la broche de contact 202 et bloquer son déplacement axial. Comme représentés sur les figures 3 à 6, les moyens de verrouillage 120 comportent de préférence deux billes de contact 121 positionnées dans la paroi interne du trou d'insertion 102 du sous-ensemble de prise femelle 100. Les deux 30 billes 121 sont positionnées de manière diamétralement opposées par rapport à l'axe d'insertion Y de la broche de contact. Les moyens de verrouillage 120 selon l'invention comportent aussi un corps de guidage 122 mobile entre deux positions. Une première position de fonctionnement où le corps de guidage 122 maintient ladite au moins une bille 121 dans la position de blocage (figure 5). Une seconde position de fonctionnement où le corps de guidage 122 libère ladite au moins une bille 121 de la position de blocage (figure 6). Selon un mode de réalisation le corps de guidage mobile 122 comporte un plan incliné 123 sur lequel vient en contact ladite au moins une bille de contact 121, le corps de guidage mobile étant apte à se déplacer selon une direction parallèle à l'axe d'insertion Y d'une broche de contact 202. Comme représenté sur les figures 3 à 6, le corps de guidage mobile 122 comporte de préférence un cylindre creux dont la surface intérieure se développe selon un profil tronconique sur lequel vient en contact les billes de contact. Le cylindre creux comporte un axe longitudinal confondu avec l'axe d'insertion Y de la broche de contact 202. Les moyens de verrouillage 120 comportent des moyens d'actionnement 125 du corps de guidage mobile 122 entre les première et seconde positions de fonctionnement. A titre d'exemple de réalisation, les moyens d'actionnement comportent au moins un actionneur électromagnétique ayant une bobine d'actionnement 126 et un piston de commande 127. La bobine 127 génère un flux magnétique pouvant déplacer le piston de commande 127. Le déplacement du piston entraine de manière concomitante le corps de guidage 122 en mouvement. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens de verrouillage 120 sont activés pour déplacer le corps de guidage 122 entre la seconde position de fonctionnement où la bille 121 est libérée de sa position de blocage vers la première position de fonctionnement où la bille 121 est maintenue dans la position de blocage. Les moyens de verrouillage sont activés par un ordre de commande, on parle alors de verrouillage actif. L'ensemble de prise comporte alors des moyens élastiques 128 générant une force de maintien du corps de guidage 122 mobile dans la seconde position de fonctionnement. Les moyens d'actionnement 125 commandés par un ordre de commande déplacent, en s'opposant à la force de maintien, le corps de guidage mobile 122 de la seconde vers la première position de fonctionnement pour placer ladite au moins une bille 121 dans la position de blocage En pratique, dans une première étape d'un procédé de connexion de l'ensemble de prise, le sous-ensemble de prise male 200 est connecté au sous-ensemble de prise femelle 100. Les moyens de verrouillage 120 ne sont pas activés par la simple insertion de la broche de contact 202 dans le trou d'insertion 102. Dans une seconde étape, les moyens de verrouillage 120 sont activés pour verrouiller l'ensemble de prise. Ce mode de fonctionnement est particulièrement adapté aux véhicules électriques, où le verrouillage de l'ensemble de prise doit être fait de manière volontaire par l'envoi notamment d'un ordre de commande via une unité de traitement de la borne de chargement. Selon un second mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 9, les moyens de verrouillage 120 sont activés pour déplacer le corps de guidage 122 entre la première position de fonctionnement où la bille 121 est maintenue dans la position de blocage vers la première position de fonctionnement où la bille est libérée. En pratique, dans une première étape d'un procédé de connexion de l'ensemble de prise, le sous ensemble de prise femelle 100 est connecté au sous-ensemble de prise male 200. Au moment de la connexion, les moyens de verrouillage 120 sont actionnés mécaniquement par un frottement de la broche de contact 202 avec la bille 121 de contact maintenue dans la position de blocage par défaut. Les moyens de verrouillage sont ainsi activés de manière passive et le verrouillage de l'ensemble de prise se fait concomitamment la connexion du sous-ensemble de prise male 200 au sous-ensemble de prise femelle 100. On parle alors de verrouillage passif. L'ensemble de prise comporte alors comporte des moyens élastiques 128 générant une force de maintien du corps de guidage 122 mobile dans la première position de fonctionnement. Les moyens d'actionnement 125 commandés par un ordre de commande déplacent, en s'opposant à la force de maintien, le corps de guidage 122 mobile de la première vers la seconde position de fonctionnement pour débloquer ladite au moins une bille 121 et autoriser son positionnement dans la position de déblocage. Un ordre de commande envoyé aux moyens de verrouillages autorise le déplacement du corps de guidage 122 entre la première position de fonctionnement vers la seconde position de fonctionnement. On parle alors de déverrouillage actif. Selon un mode particulier de réalisation tel que représenté sur les figure 1 et 7, l'ensemble de prise femelle 100 comporte un porte d'accès 115 agencée pour obturer les trous d'insertion 102. A titre d'exemple, ladite porte peut être montée en pivotement sur un gond 116. La porte d'accès 115 peut être verrouillée dans la position d'obturation des trous d'insertion. L'ensemble de prise comporte des moyens de verrouillage de la dite porte. Lesdits moyens de verrouillage 130 de la porte d'accès 115 fonctionnent de préférence de manière synchronisée avec les moyens de verrouillage 120 qui agissent sur la broche de contact 202. Lorsque l'ensemble de prise selon l'invention est destiné aux véhicules électriques, un ordre de commande est envoyé pour déverrouiller la porte 115 et aussi pour déverrouiller la broche de contact 202. Les deux déverrouillages se font de manière concomitante ou de façon décalée. Selon un premier mode particulier de réalisation tel que représenté sur les figures 1 et 2, un seul actionneur électromagnétique est utilisé pour réaliser les deux déverrouillages. A titre d'exemple de réalisation, l'axe de commande 126 de l'actionneur commande directement un verrou 132 de la porte d'accès 115. L'axe de commande 127 est alors relié au corps de guidage mobile 122 par un mécanisme à tringle de liaison 135. Dans cet exemple de réalisation, les deux déverrouillages se font au même instant. Selon une variante du mode précédent, deux actionneurs électromagnétiques sont utilisés pour réaliser les deux déverrouillages. A titre d'exemple de réalisation tel que représenté sur les figures 7 et 8, un premier actionneur commande directement le corps de guidage 122 mobile et un second actionneur commande le déplacement du verrou de la porte d'accès. Dans cet exemple de réalisation, les deux déverrouillages peuvent se faire de manière décalée dans le temps.