FR2946571A1

FR2946571A1 - Agencement pour le verrouillage d'une batterie comportant un pene mobile

Info

Publication number: FR2946571A1
Application number: FR0954002A
Authority: FR
Inventors: Jean Adam
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-12-17

Abstract

L'invention propose un agencement pour le verrouillage d'une batterie dans un véhicule automobile (10) qui comporte : - un logement (12) du véhicule (10) d'axe principal vertical dans lequel la batterie (14) est introduite selon une direction (M) verticale de montage orientée vers le haut ; et - au moins un pêne (36) mobile entre une position escamotée dans laquelle la batterie (14) est libre de coulisser dans le logement (12) selon la direction (M) de montage, et une position déployée dans laquelle le pêne (36) coopère avec la batterie (14) pour le blocage de la batterie (14) en position montée dans le logement (12), caractérisé en ce que le pêne (36) réalise un blocage de la batterie (14) dans les deux sens le long de la direction (M) de montage, lorsqu'il est en position engagée.

Description

i "Agencement pour le verrouillage d'une batterie comportant un pêne mobile" L'invention concerne un agencement d'une batterie d'accumulateurs dans un véhicule automobile.

L'invention concerne plus particulièrement un agencement pour le verrouillage d'une batterie dans un véhicule automobile qui comporte : - un logement du véhicule d'axe principal vertical dans lequel la batterie est introduite selon une direction verticale de io montage orientée vers le haut ; et - au moins un pêne mobile entre une position escamotée dans laquelle la batterie est libre de coulisser dans le logement selon la direction de montage, et une position déployée dans laquelle le pêne coopère avec la batterie pour le blocage de la 15 batterie en position montée dans le logement. Les véhicules propulsés par un moteur électrique nécessitent une grande puissance électrique, par exemple entre 15 et 20 kWh pour rouler sur une distance de 100 à 150 km. La source d'énergie électrique est généralement formée 20 par au moins une batterie d'accumulateurs électriques. Une source d'énergie électrique usuelle, telle qu'une prise murale domestique, peut fournir 3 à 4 Kw, ce qui permet de recharger une telle batterie d'accumulateurs en environ 5 heures. Pendant cette durée de recharge, le véhicule est immobilisé. 25 Pour résoudre ce problème, il est connu de substituer la batterie à recharger par une batterie de rechange chargée. La batterie déchargée est ainsi démontée du véhicule et remplacée par la batterie de rechange. Le véhicule automobile peut ainsi être utilisé sans attendre que la batterie usagée soit rechargée. 30 Ce service peut par exemple être fourni par une station analogue aux stations service existant pour les voitures à moteur thermique. 2 Cependant, une batterie de ce type est très lourde, par exemple entre 200 et 300 kg, et très encombrante, par exemple un pavé de 800 mm de hauteur et de largeur par 1000 mm de longueur.

La batterie est généralement agencée dans un logement qui est ouvert vers le bas sous le véhicule. Pour réaliser monter la batterie de rechange, il est connu d'utiliser un moyen de levage tel qu'un plateau élévateur comportant un vérin hydraulique. La batterie est ainsi soulevée et io introduite verticalement vers le haut dans le logement. Le logement comporte une butée pour arrêter la batterie en position montée. Un tampon élastiquement déformable est généralement interposé de manière à amortir l'accostage de la batterie. 15 Dans les systèmes connus, la batterie est serrée dans le fond du logement en comprimant les tampons élastiques par le moyen de levage. Puis un dispositif de verrouillage comportant un pêne est activé de manière à empêcher la batterie de tomber. Lorsque le plateau de levage est abaissé, la batterie est 20 repoussée élastiquement contre le pêne du dispositif de verrouillage par les tampons élastiques. Ainsi, le calage vertical de la batterie est réalisé par les tampons élastiques car il existe toujours un jeu vertical entre les moyens de butée et le pêne en position active. 25 Ces systèmes ne sont toutefois pas entièrement satisfaisants. Du fait des tolérances de fabrication et de montage notamment des moyens de butée et du pêne, la batterie est montée avec un jeu vertical entre la butée et le pêne. La batterie est alors libre de se déplacer verticalement au gré des conditions 30 de roulage du véhicule. La batterie est notamment susceptible d'osciller verticalement dans son logement, les oscillations étant normalement amorties par les tampons élastiques. 3 Cependant, la batterie étant très lourde, les tampons élastiques sont susceptibles d'être usés rapidement. De plus, la batterie étant susceptible d'osciller verticale-ment, les moyens de connexion électrique de la batterie au véhicule doivent être adaptés pour accompagner ce mouvement sous peine de s'exposer à des coupures intempestives de courant. Les moyens de connexion sont ainsi complexes et onéreux à fabriquer. Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose un io agencement pour le verrouillage de la batterie dans le véhicule tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que le pêne réalise un blocage de la batterie dans les deux sens le long de la direction de montage, lorsqu'il est en position engagée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, prises 15 isolément ou en combinaison : - le pêne comporte deux portions en forme de rampe qui sont aptes à coopérer avec des faces d'appui de la batterie, de manière telle que chaque portion en forme de rampe et la face d'appui associée réalisent un blocage de la batterie dans un sens 20 le long de la direction de montage ; - les portions en forme de rampe du pêne sont formées dans une extrémité libre du pêne, ladite extrémité libre est en forme de coin, et la batterie comporte une gorge en "V" réalisée dans une paroi de la batterie, dont les parois de la gorge forment 25 les faces d'appui et dans laquelle dite gorge l'extrémité du pêne est reçue ; - l'agencement comporte plusieurs pênes répartis autour du logement et la batterie comporte plusieurs gorges, dont chacune est apte à recevoir l'extrémité d'un pêne ; 30 - chaque pêne exerce sur la batterie un effort de serrage orienté perpendiculairement à la direction de montage et qui est dirigé vers l'intérieur du logement ; 4 - le pêne est monté mobile dans un plan perpendiculaire à la direction de montage ; - le pêne est monté pivotant par rapport au logement du véhicule autour d'un axe parallèle à la direction de montage ; - l'agencement comporte des moyens élastiques de rappel du pêne vers la position déployée ; - l'agencement comporte un arbre d'entraînement du pêne en rotation autour dudit axe, qui est apte à être actionné par l'intermédiaire d'un outil pour l'entraînement du pêne vers la io position escamotée, à l'encontre de l'effort élastique exercé par les moyens élastiques de rappel. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées 15 parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue de dessous qui représente une batterie d'accumulateurs qui est montée dans un logement d'un véhicule automobile ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale verticale 20 selon un plan longitudinal vertical du véhicule représenté à la figure 1 dans laquelle on a représenté des moyens de levage de la batterie ; - la figure 3 est une vue en section transversale verticale qui représente la batterie dans son logement et des dispositifs de 25 verrouillage de la batterie ; - la figure 4A est un détail des moyens de verrouillage représentés à la figure 3, dans lequel le pêne est en position de verrouillage ; - la figure 4B est une vue de dessus des moyens de 30 verrouillage représentés à la figure 4A ; - la figure 5A et la figure 5B sont des vues similaires à celles des figures 4A et 4B, dans lesquelles le pêne est en position escamotée.

Dans la suite de la description, on adoptera à titre non limitatif des orientations longitudinales, verticale et transversale indiquées par le trièdre "L, V, T" des figures. Dans la suite de la description, des éléments ayant des fonctions identiques, similaires ou analogues seront désignés par des mêmes numéros de référence. On a représenté aux figures 1 et 2 un véhicule automobile 10 propulsé par un moteur électrique (non représenté) ou par un dispositif de propulsion hybride fonctionnant en partie avec un io moteur électrique. Le véhicule automobile 10 comporte un logement 12 qui est destiné à recevoir une batterie d'accumulateurs électriques 14. Le logement 12 est agencé dans le véhicule automobile 10, et il est ouvert vers le bas en débouchant sous le véhicule 10. La 15 batterie 14 est ainsi destinée à être introduite dans le logement 12 selon une direction verticale de montage orientée vers le haut jusqu'à une position montée. La direction de montage est désignée par la flèche "M" de la figure 2 La batterie d'accumulateurs 14 est formée par un boîtier 20 qui contient des éléments de stockage d'énergie électrique (non représentés) tels que des accumulateurs, des ultra capacités ou équivalents. A moins qu'il n'en soit précisé autrement, dans la suite de la description, la batterie 14 sera assimilée au boîtier de batterie. 25 La batterie 14 présente une forme globalement parallélépipédique rectangle. Comme représenté plus en détails à la figure 3, elle est délimitée verticalement par une face horizontale supérieure 16 et par une face horizontale inférieure 18, et elle est délimitée horizontalement par une paire de faces verticales 30 transversales 20 et une paire de faces verticales longitudinales 22. Avantageusement, le logement 12 comporte un cadre annulaire horizontal rigide 24 qui est fixé au châssis 26 du véhicule automobile 10. Le cadre 24 présente une forme rectangulaire sensiblement complémentaire du profil horizontal de la batterie 14 de manière à immobiliser la batterie 14 montée horizontalement dans toutes les directions.

Le cadre 24 et le châssis 26 forment un ensemble solidaire qui est susceptible de résister à des chocs très violent, comme c'est le cas lors d'une percussion frontale à grande vitesse du véhicule 10. Selon une variante non représentée, le logement 12 io comporte quatre faces disjointes de calage qui sont destinées à être en contact avec chacune des quatre faces verticales de la batterie. Le logement 12 comporte aussi des moyens de butée verticale 28 qui sont destinés à arrêter le déplacement vertical 15 vers le haut de la batterie 14 selon la direction de montage "M" dans sa position montée. Les moyens de butée verticale sont formés par une face inférieure 28 de butée du cadre 24 qui coopère avec une face supérieure d'épaulement 30 de la batterie 14.

20 En outre, des moyens de connexion électrique (non représentés) avec des bornes (non représentées) de la batterie 14 sont prévus à l'intérieur du logement 12. Pour éviter que de l'eau n'entre en contact avec les moyens de connexion électrique, un joint d'étanchéité 32 est 25 interposé entre la face d'épaulement 30 de la batterie 14 et la face de butée 28 du cadre 24. Le joint d'étanchéité 32 n'a pas ici pour fonction d'absorber les jeux de montage existant entre la batterie 14 et la face de butée 28.

30 En outre, comme représenté à la figure 3, le véhicule 10 comporte un agencement pour le verrouillage de la batterie 14 en position montée qui bloque le déplacement vertical de la batterie 7 14 dans les deux sens le long de la direction verticale de montage. Ainsi, les moyens de verrouillage de la batterie 14 empêchent à la batterie de se déplacer verticalement vers le haut et verticalement vers le bas. L'agencement comporte une pluralité de dispositifs de verrouillage 34 dont chacun réalise un blocage de la batterie 14 en déplacement verticalement dans le logement 12. Les dispositifs de verrouillage 34 étant tous identiques, un io seul de ces dispositifs sera décrit par la suite, la description étant applicable aux autres dispositifs. Le dispositif de verrouillage 34 comporte un pêne 36 mobile entre un état escamoté dans lequel la batterie 14 est libre de coulisser dans le logement 12 selon l'axe de montage, comme 15 représenté aux figures 5A et 5B, et un état étendu dans lequel le pêne 36 bloque le déplacement de la batterie 14 en position montée dans le logement 12 comme représenté aux figures 3, 4A et 4B. Le pêne 36 est monté mobile à l'intérieur d'un boîtier 38 du 20 dispositif de verrouillage 34. Le boîtier 38 du dispositif de verrouillage 34 est ici fixé sous une face inférieure du cadre 24 du logement 12. Selon l'invention, le pêne 36 est monté mobile en pivotement par rapport au boiter 38 autour d'un axe A vertical 25 parallèle à la direction de montage. Comme on peut le voir aux figures 4B et 5B, le pêne 36 est en forme de secteur angulaire s'étendant dans un plan radial par rapport audit axe A de pivotement, le secteur angulaire étant centré sur l'axe A de pivotement.

30 L'extrémité radiale libre 36a du pêne 36 est en forme d'arc de cercle et est destinée à coopérer avec la batterie 14.

8 L'extrémité libre 36a du pêne 36 porte deux portions 40 en forme de rampe qui sont aptes à coopérer avec deux faces d'appui 42 de la batterie 14. Comme on peut le voir aux figures 4A et 5A, l'extrémité libre 36a du pêne 36 forme une pointe délimitée par les deux portions 40 en forme de rampe, de manière que l'extrémité libre 36a du pêne 36 est en forme d'un coin de section en forme de V incliné, suivant un plan axial par rapport à l'axe vertical A. Les faces d'appui 42 de la batterie 14 forment les parois io d'une gorge 44 réalisée dans une face verticale 20, 22 de la batterie 14, qui est en vis-à-vis du dispositif de verrouillage 34. Les deux faces d'appui 42 sont inclinées l'une par rapport à l'autre, de manière telle que la section de la gorge 44 est aussi en forme de V ouvert en direction du dispositif de verrouillage 34.

15 De préférence, la valeur de l'angle d'ouverture du "V" formé par l'extrémité libre 36a du pêne 36 est identique à la valeur de l'angle délimité par les faces d'appui 42. Ainsi, l'extrémité libre 36a du pêne 36 est apte à être reçue dans la gorge 44 et les portions 40 en forme de rampe s'appuient 20 contre les faces d'appui 42 verticalement vers le haut ou vers le bas et transversalement vers le centre de la batterie 14. Lorsque le pêne 36 est en position escamotée, il est reçu à l'intérieur d'un logement 46 du boîtier 38, de manière qu'il ne coopère pas avec la batterie.

25 Le pêne 36 est relié à un arbre 48 coaxial à l'axe vertical A de pivotement du pêne 36, ledit arbre 48 est monté pivotant autour de l'axe vertical A par rapport au boîtier 38. L'arbre 48 réalise ainsi le guidage du pêne 36 en pivotement par rapport au boîtier 38.

30 L'entraînement du pêne 36 en pivotement depuis la position rétractée vers la position déployée est réalisé par l'intermédiaire d'un ressort élastique 50, ici un ressort à spirales coaxial à l'axe vertical A.

9 Une première extrémité 50a du ressort 50 est reliée au boîtier 38 du dispositif de verrouillage, elle est donc immobile. La deuxième extrémité 50b du ressort 50 est reliée au pêne 36. Le tarage du ressort est réalisé de manière telle que la deuxième extrémité 50b du ressort 50 exerce sur le pêne 36 un effort continu d'entraînement du pêne 36 vers sa position déployée. Lorsque le pêne 36 n'est soumis à aucune autre action l'entraînant vers la position déployée, le pêne 36 est alors io maintenu en position déployée par le ressort 50 d'une part et par l'appui du pêne 36 contre une face de butée 52 du boîtier 38 d'autre part. L'action du ressort 50 sur le pêne 36 permet d'améliorer la sécurité du verrouillage de la batterie 14 dans le logement 12 car 15 le pêne 36 est entraîné vers la position déployée par défaut, ce qui permet d'éviter tout oubli de verrouillage. L'entraînement du pêne 36 vers la position rétractée s'effectue en exerçant sur l'arbre 48 un couple d'entraînement qui s'oppose à l'effort élastique de rappel exercé par le ressort 50 sur 20 le pêne 36. De préférence, le couple d'entraînement est exercé par l'intermédiaire d'un outil de déverrouillage qui est destiné à coopérer avec une extrémité de l'arbre 48. Comme on peut le voir aux figures 1 et 3, l'agencement 25 comporte plusieurs dispositifs de verrouillage 34 qui sont répartis autour du logement 12. Selon un autre aspect de l'invention, chaque pêne 36 exerce sur la batterie 14 un effort de serrage orienté vers l'intérieur de la batterie 14.

30 Ainsi, les pênes 36 réalisent un blocage vertical de la batterie 14 et ils réalisent aussi un blocage horizontal de la batterie 14 dans le logement 12. 2946571 i0 Selon une variante de réalisation des pênes 36, l'extrémité radiale libre 36a de chaque pêne 36 forme un arc de cercle qui est excentré par rapport à l'axe vertical A de pivotement du pêne 36.

5 Cette excentricité de l'extrémité radiale 36a du pêne 36 permet de serrer progressivement la batterie 14, et aussi de compenser les écarts dimensionnels entre les batteries 14 et le logement 12. Comme on peut le voir à la figure 2, la batterie 14 est io positionnée dans sa position montée par des moyens de levage 62 qui comportent par exemple un plateau 64 qui est monté mobile verticalement par l'intermédiaire d'un vérin 66, par exemple un vérin hydraulique. Le plateau de levage 64 porte un outil 68 d'entraînement 15 de l'arbre 48 de chaque dispositif de verrouillage 34. Cet outil 68 comporte notamment une tête supérieure (non représentée) par l'intermédiaire de laquelle le couple d'entraînement de l'arbre 48 et du pêne 36 vers la position rétractée du pêne 36, est exercé sur l'arbre 48.

20 Le plateau 64 comporte autant d'outils d'entraînement 68 qu'il y a de dispositifs de verrouillage 34 dans le logement 12. Les outils d'entraînement 68 sont répartis sur le plateau 64 de manière que chaque outil d'entraînement 68 soit agencé au droit d'un dispositif de verrouillage 34 associé.

25 Lors du montage d'une batterie 14, la batterie 14 est chargée sur le plateau 64. Puis le véhicule 10 est amené au-dessus du plateau 64 de manière que le logement 12 soit agencé verticalement au droit de la batterie 14. Puis, le plateau 64 est soulevé verticalement vers le haut 30 au moyen du vérin 66 jusqu'à ce que les outils d'entraînement 68 s'engagent avec les arbres 48 des dispositifs de verrouillage 34 pour entraîner les pênes 36 en position escamotée.

2946571 Il Ensuite, le plateau 64 est soulevé verticalement vers le haut au moyen du vérin 66 jusqu'à ce que la batterie 14 soit agencée dans sa position montée dans le logement 12, comme représenté à la figure 4.

5 Le couple d'entraînement exercé par chaque outil d'entraînement 68 sur un arbre 48 associé est alors relâché, de manière telle que chaque penne 36 est entraîné par le ressort 50 vers sa position déployée dans laquelle son extrémité libre 36a est reçue dans la gorge 44 de la batterie 14, réalisant ainsi le io verrouillage de la batterie 14 dans le logement 12. Lorsque l'opération est achevée, le plateau de levage 64 est redescendu dans sa position basse. La batterie 14 est alors verrouillée et serrée verticalement dans le logement 12 sans jeu entre la face de butée 28 et les pênes 36.

15 L'agencement pour le verrouillage réalisé selon les enseignements de l'invention permet ainsi d'obtenir un calage vertical optimal de la batterie 14 dans son logement 12, même lorsqu'il existe une tolérance de grande ampleur dans le positionnement vertical entre les dispositifs de verrouillage 34 et 20 la face de butée 28.

Claims

REVENDICATIONS1. Agencement pour le verrouillage d'une batterie dans un véhicule automobile (10) qui comporte : - un logement (12) du véhicule (10) d'axe principal vertical dans lequel la batterie (14) est introduite selon une direction (M) verticale de montage orientée vers le haut ; et - au moins un pêne (36) mobile entre une position escamotée dans laquelle la batterie (14) est libre de coulisser dans le logement (12) selon la direction (M) de montage, et une position déployée dans laquelle le pêne (36) coopère avec la batterie (14) pour le blocage de la batterie (14) en position montée dans le logement (12), caractérisé en ce que le pêne (36) réalise un blocage de la batterie (14) dans les deux sens le long de la direction (M) de montage, lorsqu'il est en position engagée.
2. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pêne (36) comporte deux portions (40) en forme de rampe qui sont aptes à coopérer avec des faces d'appui (42) de la batterie (14), de manière telle que chaque portion (42) en forme de rampe et la face d'appui (42) associée réalisent un blocage de la batterie (14) dans un sens le long de la direction (M) de montage.
3. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les portions (40) en forme de rampe du pêne (36) sont formées dans une extrémité libre (36a) du pêne (36), ladite extrémité libre (36a) est en forme de coin, et en ce que la batterie (14) comporte une gorge (44) en "V" réalisée dans une paroi de la batterie (14), dont les parois de la gorge (44) forment les faces d'appui (42) et dans laquelle dite gorge (44) l'extrémité du pêne (36) est reçue.
4. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs pênes (36) répartis autour du logement (12) et la batterie (14) comporte plusieurs 13 gorges (44), dont chacune est apte à recevoir l'extrémité d'un pêne (36).
5. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque pêne (36) exerce sur la batterie (14) un effort de serrage orienté perpendiculairement à la direction (M) de montage et qui est dirigé vers l'intérieur du logement (12).
6. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pêne (36) est monté mobile dans un plan perpendiculaire à la direction (M) de montage.
7. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pêne (36) est monté pivotant par rapport au logement (12) du véhicule (10) autour d'un axe (A) parallèle à la direction (M) de montage.
8. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que qu'il comporte des moyens élastiques (50) de rappel du pêne (36) vers la position déployée.
9. Agencement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre (48) d'entraînement du pêne (36) en rotation autour dudit axe (A), qui est apte à être actionné par l'intermédiaire d'un outil (68) pour l'entraînement du pêne (36) vers la position escamotée, à l'encontre de l'effort élastique exercé par les moyens élastiques de rappel (50).