FR2964622A1 - Dispositif de fixation d'une batterie electrique a un chassis d'un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Dispositif (1) de fixation d'une batterie électrique (6) amovible à un châssis (2) d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que : - il est destiné à être fixé sur un châssis du véhicule automobile, il comprend une bague de verrouillage (8) mobile en rotation autour d'un axe (50) et il est destiné à coopérer avec un trou (9) réalisé dans la batterie électrique, ou - il est destiné à être fixé sur la batterie électrique, il comprend une bague de verrouillage mobile en rotation autour d'un axe et il est destiné à coopérer avec un trou réalisé dans le châssis du véhicule automobile.
Description
1 La présente invention se rapporte à un dispositif de fixation d'une batterie sur un véhicule automobile. Elle se rapporte aussi à un châssis d'un véhicule automobile présentant un tel dispositif. Elle se rapporte encore à une batterie électrique présentant des moyens aptes à coopérer avec le dispositif de fixation. Elle se rapporte enfin à un ensemble, tel qu'un véhicule automobile, comprenant un tel châssis et/ou une telle batterie électrique.
Certains véhicules automobiles, comme les véhicules électriques ou hybrides, comprennent une batterie d'alimentation d'un moteur électrique d'entraînement. Du fait des autonomies de ces véhicules, il peut se révéler intéressant d'échanger cette batterie, contre une nouvelle batterie remplie d'énergie, lorsque le niveau d'énergie de la première est faible. Ceci peut être fait dans une station similaire à une station service dans laquelle on peut remplir un réservoir d'essence d'un véhicule automobile.
Il est connu de fixer une batterie électrique d'alimentation d'un moteur d'entraînement d'un véhicule électrique à un châssis de ce véhicule électrique.
On connaît du document US 5 612 606 une station d'échange de batterie électrique d'alimentation d'un moteur d'entraînement d'un véhicule électrique et un procédé pour réaliser un tel échange.
L'opération d'échange de batterie devant être effectuée dans un temps limité, il existe un besoin d'un dispositif de fixation de batterie sur un véhicule automobile qui soit simple, robuste, fiable et qui ne nécessite pas d'outillage complexe pour déposer et remonter la batterie.
Il est envisageable de prévoir un dispositif de fixation présentant deux moyens amovibles l'un par rapport à l'autre et destinés à agir de part et d'autre de la batterie. Dans le cas d'une fixation de la batterie sous le MS\REN271FR.dpt.doc
2 châssis du véhicule automobile, un moyen de fixation amovible est donc mobile sous la batterie. Il s'ensuit qu'il existe des risques de défaut de fiabilité du fait d'éventuels passages d'eau ou d'autres éléments comme de la terre, de la neige, de la boue à ce niveau. En effet, ces éléments peuvent dès lors rejoindre une zone entre le châssis et la batterie et être à l'origine de dysfonctionnements. Par ailleurs, une telle structure de dispositif de fixation complique l'assemblage du véhicule en usine. En effet, le caractère amovible des moyens de fixation implique une gestion de références supplémentaires et une étape d'assemblage supplémentaire.
Ainsi, le but de l'invention est de fournir un dispositif de fixation d'une batterie sur un véhicule remédiant aux inconvénients mentionnés précédemment et améliorant les dispositifs connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un dispositif de fixation simple, fiable et robuste permettant des démontages et des remontages aisés et rapides de la batterie.
Le dispositif selon l'invention permet de fixer une batterie électrique amovible à un châssis d'un véhicule automobile. Il est caractérisé en ce 20 que : il est destiné à être fixé sur un châssis du véhicule automobile, il comprend une bague de verrouillage mobile en rotation autour d'un axe et il est destiné à coopérer avec un trou réalisé dans la batterie électrique, ou 25 il est destiné à être fixé sur la batterie électrique, il comprend une bague de verrouillage mobile en rotation autour d'un axe et il est destiné à coopérer avec un trou réalisé dans le châssis du véhicule automobile.
30 La bague de verrouillage peut comprendre un prolongement s'étendant au moins sensiblement radialement relativement à l'axe. MS\REN271FR.dpt.doc Le dispositif peut comprendre un moyen élastiquement déformable destiné à se situer à l'interface châssis - batterie électrique.
Le moyen élastique peut être destiné à exercer un effort tendant à éloigner la batterie électrique du châssis.
Le dispositif peut comprendre un capteur de position de la bague de verrouillage. Le dispositif peut comprendre un actionneur électromécanique de manoeuvre de la bague de verrouillage. L'ensemble selon l'invention comprend un dispositif de fixation défini 15 précédemment et une batterie électrique comprenant un trou destiné à coopérer avec le dispositif de fixation.
L'ensemble selon l'invention comprend un dispositif de fixation défini précédemment et un châssis comprenant un trou destiné à coopérer avec le 20 dispositif de fixation.
Le trou peut être oblong ou rectangulaire. Selon l'invention, le véhicule automobile comprend un ensemble défini 25 précédemment ou un dispositif défini précédemment.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, deux modes d'exécution d'un dispositif de fixation selon l'invention.
30 La figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de fixation selon invention MS\REN271FR.dpt.doc10
4 La figure 2 est une vue en perspective coupée de ce premier mode de réalisation.
Les figures 3 et 4 sont des vues en perspective éclatée de ce premier mode de réalisation.
La figure 5 est une vue en perspective coupée et éclatée de ce premier mode de réalisation.
La figure 6 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de fixation selon invention.
Dans la description qui suit, par « moyen élastique », on entend tout moyen se déformant élastiquement sous l'effet d'un effort, notamment un effort de rapprochement de la batterie électrique et du châssis.
Par « fixation quart de tour », on entend tout moyen de fixation dont deux parties peuvent être assemblées de manière amovible par une première action de translation de l'une des pièces par rapport à l'autre, puis par une action de rotation de l'une des pièces par rapport à l'autre, de préférence une rotation d'au moins sensiblement un quart de tour. L'action de rotation peut néanmoins présenter une amplitude autre qu'un quart de tour, notamment un demi-tour ou trois quart de tour.
Par « au moins sensiblement un quart de tour », on entend « un quart de tour » ou « sensiblement un quart de tour ».
Un premier mode de réalisation d'un dispositif de fixation 1 d'une batterie électrique 6 sur un véhicule automobile est décrit ci-après en référence aux figures 1 à 5. De préférence, la batterie électrique est une batterie électrique d'alimentation d'un moteur électrique d'entraînement du véhicule automobile. MS\REN271FR.dpt.doc De préférence, le dispositif de fixation est fixé à un châssis du véhicule automobile, en particulier sous le châssis du véhicule automobile.
Par ailleurs, la batterie électrique est destinée à être fixée au châssis par l'intermédiaire du dispositif de fixation. Par exemple, la batterie peut être fixée sous le châssis. Elle peut être implantée dans un logement accessible depuis le dessous du châssis du véhicule automobile. Dès lors, après mise en place de la batterie dans son logement, une partie inférieure de la batterie reste accessible par le dessous du véhicule, notamment par le dessous du châssis.
Le dispositif de fixation est en particulier un dispositif de fixation amovible d'un support 7 de la batterie 6 au châssis 2 du véhicule automobile.
L'élément de stockage d'énergie électrique de la batterie est solidaire de ce support 7. Le dispositif de fixation amovible est destiné à coopérer avec un moyen de fixation prévue sur la batterie électrique, en particulier prévu sur le support 7 de la batterie pour fixer la batterie électrique au châssis du véhicule automobile.
Le dispositif de fixation comprend par exemple un arbre 4 présentant un axe 50 et destiné à être fixé solidairement au châssis du véhicule automobile. Il est en particulier solidaire d'une platine 3 destinée à être fixée solidairement au châssis. Une bague de verrouillage 8 est montée mobile en rotation sur l'arbre 4. Cette bague est de préférence montée sur un palier constitué par exemple par un ou plusieurs coussinets. La bague de verrouillage est par exemple arrêtée longitudinalement sur l'arbre entre un épaulement de l'arbre et un écrou 14 ou tout autre moyen d'arrêt. Notamment, une bague intermédiaire 13 peut être prévue entre la bague de verrouillage et l'écrou.
MS\REN271FR.dpt.doc
6 De préférence, l'amplitude du mouvement de rotation de la bague de verrouillage autour de l'arbre 4 est limitée pour réaliser la fonction de fixation quart de tour évoquée précédemment.
L'arbre s'étend par exemple sensiblement verticalement vers le bas depuis le châssis du véhicule, selon l'axe 50. Le moyen de verrouillage est par exemple un trou 9 réalisé dans la batterie électrique 6, notamment dans le support de batterie. Avantageusement, le moyen de verrouillage ne consiste qu'en un trou. Avantageusement encore, le trou est réalisé dans une pièce fixe de la batterie. Le dispositif de fixation, en particulier la bague de verrouillage, est conformé de sorte qu'il puisse traverser le trou 9 et qu'après modification de la configuration de la bague de verrouillage, l'arbre ne puisse plus ressortir du trou.
De préférence, la bague de verrouillage peut comprendre deux prolongements 41 s'étendant radialement de manière au moins sensiblement symétrique par rapport à l'axe 50. Une telle bague de verrouillage est donc conformée pour coopérer avec un trou 9 présentant un profil complémentaire, c'est-à-dire un alésage rectangulaire. Les conformations de la bague de verrouillage et du trou sont telles que la bague de verrouillage peut pénétrer dans le trou par translation selon l'axe 50 et qu'après rotation de ceux-ci l'un par rapport à l'autre, par exemple d'un quart de tour, la bague de verrouillage ne peut plus ressortir du trou par translation selon l'axe 50.
De préférence, un moyen de détection 11 de l'état de la bague de verrouillage, et donc du dispositif de verrouillage, est prévu, par exemple sur la platine. Ce moyen de détection peut consister en un simple interrupteur changeant d'état selon que la bague de verrouillage est dans une position verrouillée ou dans une position déverrouillée. Ce moyen de détection MS\REN271FR.dpt.doc
7 coopère de préférence avec une pièce 10 liée mécaniquement en rotation à la bague de verrouillage.
Le dispositif de fixation comprend également un moyen élastiquement déformable 5 disposé à l'interface châssis - batterie électrique, en particulier à l'interface platine - batterie électrique. De préférence, la platine est destinée à recevoir le moyen élastiquement déformable, ce dernier étant fixé à la platine ou destiné à venir en contact avec celle-ci lorsque la batterie électrique est fixée sur le châssis. Le moyen élastiquement déformable est par exemple solidaire du châssis du véhicule automobile. Il peut alternativement être solidaire de la batterie électrique. Alternativement encore, le moyen élastiquement déformable peut comprendre des éléments solidaires du châssis et d'autres éléments solidaires de la batterie. Le moyen élastiquement déformable 5 comprend de préférence au moins un plot en matériau déformable comme un matériau élastomère.
De préférence, pour une meilleure stabilité de la batterie lors de sa mise en place sur le châssis, le moyen élastiquement déformable comprend plusieurs éléments élastiquement déformables. Par exemple, il comprend deux éléments élastiquement déformables disposés de part et d'autre de l'axe 50. De préférence, les deux éléments sont disposés symétriquement par rapport à l'axe 50. Le moyen élastiquement déformable comprend de préférence plus de deux éléments élastiquement déformables, ces éléments étant par exemple disposés régulièrement sur un cercle centré sur l'axe 50.
Au-dessus de la bague de verrouillage ou au niveau de la partie supérieure de la bague de verrouillage, des moyens d'étanchéité peuvent être aisément mis en place, la conformation du dispositif de fixation à ce niveau étant par exemple de révolution. Les moyens d'étanchéité peuvent comprendre une plaque 12 fixée à la platine. MS\REN271FR.dpt.doc
8 Ainsi, on obtient grâce à l'invention, un dispositif de fixation simple, fiable et très peu sensible aux projections d'eau, de terre, de boue ou de neige.
Grâce au dispositif de fixation selon invention, on peut fixer la batterie sur le véhicule automobile comme décrit ci-après.
Dans une première étape, on fournit la batterie électrique et on fournit le châssis en interposant entre eux le moyen élastiquement déformable.
Dans une deuxième étape, on introduit le dispositif de fixation 1 dans le moyen de fixation 9 prévu dans la batterie électrique.
Dans une troisième étape, on déplace la batterie électrique jusqu'à ce qu'elle et le châssis soient tous les deux en contact avec le moyen élastiquement déformable. Ce déplacement est par exemple réalisé grâce à un premier outil exerçant un effort, par exemple un effort sensiblement vertical, sur la batterie électrique devant être montée sur le véhicule automobile. De préférence, le premier outil vient exercer des actions mécaniques en vis-à-vis d'au moins certains éléments élastiquement déformables composant le moyen élastiquement déformable.
Dans une quatrième étape, on exerce, par exemple grâce au premier outil, un effort de rapprochement de la batterie électrique et du châssis. L'effort de rapprochement déforme le moyen élastiquement déformable et le moyen élastiquement déformable exerce en réaction un effort de rappel sur le premier outil via la batterie, cet effort de rappel étant opposé à l'effort de rapprochement. Cet effort de rapprochement est de préférence repris par l'outil au niveau de la bague intermédiaire 14, de sorte à ne pas modifier l'assiette du véhicule automobile immobilisé dans la station d'échange de batteries. MS\REN271FR.dpt.doc
9 Dans une cinquième étape, on active le dispositif de fixation en mettant en place la bague de verrouillage, grâce à un deuxième outil de sorte que la bague de verrouillage bloque, dans une position relative de la batterie électrique par rapport au châssis dans laquelle le moyen élastiquement déformable est déformé, le mouvement relatif de la batterie électrique par rapport au châssis sous l'effet de l'effort de rappel. Par exemple, le deuxième outil permet de déplacer en rotation la bague de verrouillage, en particulier de la déplacer d'un quart de tour, pour la faire passer d'un état déverrouillé à un état verrouillé. Le deuxième outil 11 peut présenter une douille de clé ou toute autre contre-forme.
Dans une sixième étape, le premier outil et le deuxième outil peuvent être retirés. La batterie est alors retenue grâce à la bague verrouillage, celui-ci reprenant les actions mécaniques qu'exerce le moyen élastiquement déformable sur la batterie électrique.
Lorsque la batterie électrique est montée sur le châssis, le moyen élastiquement déformable est de préférence déformé d'environ 8 mm par rapport à sa configuration de repos non déformée. Lorsque la batterie électrique est montée sur le châssis, l'effort de rappel exercé par le moyen élastiquement déformable combiné au coefficient de frottement à l'interface châssis - batterie électrique permet d'obtenir des efforts de frottement immobilisant la batterie électrique sur le châssis, notamment selon les directions parallèles à l'interface châssis - batterie électrique. De préférence, l'effort à appliquer entre la platine et la batterie est d'environ 1400daN. Cet effort, la masse suspendue de la batterie et la raideur du moyen élastiquement déformable permettent de préférence de garantir une fréquence propre du système supérieure à 30Hz.
Le dispositif de fixation est dimensionné de sorte que la batterie demeure immobile en cas d'accélération longitudinale ou transversale inférieure à 1,5 MS\REN271FR.dpt.doc
10 g ou en cas d'accélération verticale inférieure à 4 g et est dimensionné de sorte que la batterie ne se déplace pas de plus de 0,5 mm en cas d'accélération longitudinale ou transversale inférieure à 12 g et est dimensionné de sorte que le dispositif de fixation ne casse pas en cas d'accélération longitudinale ou transversale inférieure à 50 g ou en cas d'accélération verticale inférieure à 30 g.
De préférence, l'angle de manoeuvre de la bague verrouillage est inférieur à 120°. Avantageusement, le couple de manoeuvre de la bague de verrouillage est inférieur à 900 Nm, de préférence inférieure à 200 Nm.
Grâce au dispositif de fixation selon invention, on peut déposer la batterie du véhicule automobile comme décrit ci-après.
Dans une première étape, on exerce, par exemple grâce au premier outil, un effort de rapprochement de la batterie électrique et du châssis. L'effort de rapprochement déforme le moyen élastiquement déformable et le moyen élastiquement déformable exerce, en réaction, un effort de rappel sur le premier outil via la batterie, cet effort de rappel étant opposé à l'effort de rapprochement. Cet effort de rapprochement est de préférence repris par l'outil au niveau de la bague intermédiaire 14, de sorte à ne pas modifier l'assiette du véhicule automobile immobilisé dans la station d'échange de batteries.
Dans une deuxième étape, on désactive le dispositif de fixation, en particulier la bague de verrouillage, grâce au deuxième outil, de sorte que la bague verrouillage débloque la batterie électrique par rapport au châssis, celle-ci se déplaçant alors vers le bas sous l'effet de l'effort de rappel et de son poids. Par exemple, le deuxième outil permet de déplacer en rotation la bague de verrouillage, en particulier de la déplacer d'un quart de tour, pour la faire passer d'un état verrouillé à un état déverrouillé. MS\REN271FR.dpt.doc Dans une troisième étape, on retire la batterie électrique, celles-ci reposant sur le premier outil.
Comme représente à la figure 6, un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de fixation 1' selon l'invention diffère du premier mode décrit plus haut en ce qu'il comprend un actionneur 20 permettant de manoeuvrer la bague de verrouillage. L'actionneur peut comprendre un moteur électrique 21 et une transmission mécanique 22. Ainsi, la structure des outils permettant le montage de la batterie peut être simplifiée. En effet, il n'est plus nécessaire de prévoir d'outil pour faire passer la bague de verrouillage d'une position verrouillée à une position déverrouillée ou d'une position déverrouillée à une position verrouillée, car cette manoeuvre peut être réalisée grâce à l'actionneur 20 mentionné précédemment.
De préférence, le moyen de fixation ne comprend qu'un trou 9 dans la batterie. Ainsi, le nombre des pièces mobiles sur la batterie est minimisé, en particulier réduit à zéro. Ainsi, la réalisation de la batterie est simplifiée et l'assemblage du véhiculé est simplifié.
Des moyens permettent le guidage de la batterie relativement au châssis du véhicule lors de son montage ou de son démontage. Ces moyens permettent également le positionnement progressif de la batterie par rapport au châssis dans leur mouvement d'approche. Cette fonction peut par exemple être réalisée grâce à des broches par exemple munies d'extrémités coniques et coopérant avec des trous cylindriques ou coniques.
Il est évident de prévoir une inversion cinématique par rapport à ce qui vient d'être décrit. En effet, il est tout à fait imaginable de solidariser le dispositif de fixation selon l'invention à la batterie et de faire coopérer celui-ci avec un trou prévu dans le châssis du véhicule automobile. MS\REN271FR.dpt.doc
Claims (10)
- REVENDICATIONS: 1. Dispositif (1 ; 1') de fixation d'une batterie électrique (6) amovible à un châssis (2) d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que : il est destiné à être fixé sur un châssis du véhicule automobile, il comprend une bague de verrouillage (8) mobile en rotation autour d'un axe (50) et il est destiné à coopérer avec un trou (9) réalisé dans la batterie électrique, ou il est destiné à être fixé sur la batterie électrique, il comprend une bague de verrouillage mobile en rotation autour d'un axe et il est destiné à coopérer avec un trou réalisé dans le châssis du véhicule automobile.
- 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la bague de verrouillage comprend un prolongement (41) s'étendant au moins sensiblement radialement relativement à l'axe.
- 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen élastiquement déformable (5) destiné à se situer à l'interface châssis - batterie électrique.
- 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen élastique (5) est destiné à exercer un effort tendant à éloigner la batterie électrique du châssis.
- 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur (11) de position de la bague de verrouillage.
- 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 30 qu'il comprend un actionneur (20) électromécanique de manoeuvre de la bague de verrouillage. MS\REN271FR.dpt.doc 1225 13
- 7. Ensemble comprenant un dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes et une batterie électrique comprenant le trou (9) destiné à coopérer avec le dispositif de fixation.
- 8. Ensemble comprenant un dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 6 et un châssis comprenant le trou (9) destiné à coopérer avec le dispositif de fixation.
- 9. Ensemble selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le trou est oblong ou rectangulaire.
- 10. Véhicule automobile comprenant un ensemble selon l'une des revendications 7 à 9 ou un dispositif selon l'une des revendications 1 à 6. MS\REN271FR.dpt.doc
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