KR102026272B1 - 구조물 상에 물체를 잠금/잠금해제하기 위한, 도구들 내에 만들어진 지탱 요소 및 정렬 요소를 구비한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 섀시(11) 아래에, 파워 배터리(10)를 잠금 및/또는 잠금해제하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 복수개의 도구들을 포함하고, 각각의 도구는, 상기 도구를 종축(X)을 따라 그리고 횡축(Y)을 따라 상기 배터리에 대하여 정렬하기 위한 요소들(13, 14); 상기 섀시의 밑면(25)에 맞선 지탱을 위한 요소들(15)로서, 안착(balancing)을 가능하게 하는 요소들(15); 상기 섀시 아래에 상기 물체가 잠겨지는 잠금 구성과 상기 물체가 해제되는 잠금해제 구성 사이에서 고정 볼트(attachment boit; 17)를 작동시키기 위한 잠금 및/또는 잠금해제 요소들(16);을 포함한다.

Description

구조물 상에 물체를 잠금/잠금해제하기 위한, 도구들 내에 만들어진 지탱 요소 및 정렬 요소를 구비한 시스템{System for locking/unlocking an object on a structure having bearing and aligning elements built into the tools}
본 발명은, 전기 또는 하이브리드 자동차의 섀시와 같은 구조물 아래에, 상기 차량의 구동 모터의 파워 공급 배터리와 같은 물체를 잠금 및/또는 잠금해제하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 상기 물체를 상기 구조물 상에 고정시키기 위한 볼트들의 작동을 가능하게 하는 복수개의 도구들을 포함한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 목적은 상기 구조물 아래에 상기 물체를 장착 및/또는 제거하고, 그러한 잠금 및/또는 잠금 해제 시스템과 복수개의 물체/구조물 고정 볼트들을 결합하기 위한 장치이다. 이것은 상기 구조물 아래에 상기 물체를 장착하기 위한 방법 및 제거를 위한 방법에 관한 것이기도 하다.
특정 자동차들, 예컨대 전기 또는 하이브리드 차량들은 전기 공급 배터리 유형의 전기 구동 모터를 위한 파워 공급 컨테이너를 포함한다. 뒤이은 설명에서 "배터리"라는 용어는 넓은 의미로 차량의 전기 구동 모터를 위한 임의의 전력 컨테이너를 지칭하는 것으로 간단하게 이용될 것이다. 이 배터리의 에너지 레벨이 낮은 때에 이 배터리를 새로운 충전된 배터리로 대체하는 것이 유용한 것으로 판명될 수 있다. 이것은 예컨대 내연 엔진들에 결부된 탱크들을 채우기 위한 서비스 스테이션에 유사한 스테이션과 같은 교환 스테이션에서 이루어질 수 있다.
미국 특허출원 제2011223459호 문서에는 적어도 부분적인 전기 차량 상의 배터리를 장착 및 제거하기 위한 방법이 개시된다. 여러 잠금 유닛들이 상기 차량 상에 장착되고 개별적으로 제어될 수 있으며, 그 각각은 상기 배터리에 연결되도록 구성되는 고정 볼트를 포함한다. 상기 방법은, 개별의 볼트가 회동하도록 하는 상기 잠금 유닛들 각각의 작동을 포함하는바, 상기 개별의 볼트의 회동은 상기 배터리와 맞물리거나 맞물림이 풀리게 하기 위한 것이다. 상기 방법은 상기 모든 볼트들의 위치를 동시화(synchronize)하기 위하여, 상기 잠금 유닛들의 각각의 볼트의 위치를 측정하여 개별 볼트의 위치의 함수로서 상기 잠금 유닛들 각각을 개별적으로 모니터링함을 포함한다. 이 해법의 주된 단점은 상기 차량을 안착시키는 프로세스가 부존재한다는 점이며, 이에는 상기 배터리를 자체적으로 해제하기 위하여 복잡한 작동 메커니즘(적어도 하나의 모터 및 여러 트랜스미션 샤프트들)이 상기 차량 상에 장착될 것이 요구된다. 그러한 해법의 비용은 매우 높으며 종종 엄두도 내지 못할 정도이어서 고객에게 경제적이지 못하다. 이 복잡성으로 인해 상기 해법이 실행불가능하게 되며, 이는 그 작동이 견고(robust)하지 못함을 의미한다.
그러한 배터리 교환 개념을 설치함에 있어서의 추가적인 어려움은, 상이한 유형들의 배터리들을 포함할 수 있는 다수의 자동차들이 있으며 상기 상이한 유형들의 배터리들은 상이한 방식으로 자동차에 고정된다는 사실에 있다. 이 다양한 유형들의 배터리들의 장착 및 제거를 위한 시스템들을 늘리는(multiply) 것은 경제적으로 실현가능하지 않고, 수동 해법(manual solution)을 설치하는 것도 그러한데, 이는 그 비용 및 상기 배터리의 무게 때문이다. 따라서 범용이며 표준화될 수 있는 장착/제거 해법에 대한 필요성이 있다.
배터리 교환 해법들의 간단한 개발을 가능하게 하기 위하여, 이 해법들의 기능을 신뢰성 있고, 견고하며 유연하고 범용인 것으로 만드는 동시에 그 비용을 제한할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 위에서 개설된 문제점들을 바로잡을 수 있는 장착 및/또는 제거 해법을 제공하는 것이다. 구체적으로, 본 발명에는 간단하고, 신뢰성 있고 견고하며 유연하고 범용인 해법으로서 여전히 경제적인 해법이 제안된다.
본 발명의 제1 양상은 전기 또는 하이브리드 자동차의 섀시와 같은 구조물 아래에, 상기 차량의 구동 모터의 파워 공급 배터리와 같은 물체를 잠금 및/또는 잠금해제하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 복수개의 도구들을 포함하고, 각각의 도구는:
- 상기 도구를 상기 구조물의 종축을 따라 그리고 상기 구조물의 횡축을 따라 상기 물체에 대하여 정렬하기 위한 요소들;
- 상기 구조물의 밑면에 맞선 지탱을 위한 요소들로서, 상기 구조물의 종축 둘레 그리고/또는 상기 구조물의 횡축 둘레로의 상기 구조물의 안착을 가능하게 하는 요소들;
- 상기 구조물 아래에 상기 물체를 차단(blocking)하는 잠금 구성과 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성 사이에서 고정 볼트(고정 볼트)를 작동시키도록 의도되는 잠금 및/또는 잠금해제 요소들;을 포함한다.
상기 지탱 요소들은 상기 구조물에 독립적으로 수직축을 따라 높이까지 상기 구조물의 들어올림을 가능하게 할 수 있다.
상기 정렬 요소들은 상기 물체에 일체화된 중심정렬 요소와 협동하기 위하여 구성될 수 있으며, 상기 정렬 요소들은 상기 중심정렬 요소 내에 삽입되고 그리고/또는 상기 중심정렬 요소들은 상기 정렬 요소들 내에 삽입된다.
각각의 공구는, 상기 고정 볼트가 한 구성으로부터 다른 구성으로 옮겨질 수 없는 차단 구성(blocking configuration)과 상기 고정 볼트가 한 구성으로부터 다른 구성으로 옮겨질 수 있는 해제 구성 사이에서 상기 고정 볼트의 안전 메커니즘을 작동시키도록 의도되는 해제 요소들을 포함할 수 있다.
상기 지탱 요소들 및/또는 상기 해제 요소들은 상기 정렬 요소들 중 적어도 하나의 상부 단부에 의해 형성될 수 있다.
상기 구조물의 안착시에, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 들어올림 동안에, 상기 지탱 요소들의 상기 구조물의 밑면에 맞서는 접촉은 상기 해제 요소들을 통하여 상기 메커니즘의 해제 구성을 향하는 상기 안전 메커니즘의 작동을 자동으로 개시하도록 상기 해제 요소들이 구성될 수 있다.
상기 지탱 요소들은 상기 구조물의 안착시에, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 들어올림 동안에, 상기 고정 볼트와 상기 구조물 사이에 개재된 볼트 지지부와 접촉하게 되도록 구성될 수 있다.
각각의 도구는 상기 물체의 해제 후에 상기 물체를 상기 구조물에 대하여 상기 고정 볼트들에 의해 지지하도록 설계되는 운반 요소(carrier element)를 포함할 수 있다.
상기 잠금 및/또는 잠금해제 시스템은 상기 도구들이 위에 장착되는 들어올림 요소들을 포함할 수도 있으며, 상기 들어올림 요소들은:
- 전기적으로 충전된 배터리들과 같이 상기 구조물 상에 장착될 물체의 공급, 및 전기적으로 방전된 배터리들과 같이 상기 구조물로부터 제거되는 물체들의 비움(evacuation)을 보장하는 컨베이어 옆에 또는 상기 컨베이어의 아래에 실질적으로 배치되는 하부 위치와,
- 상기 구조물의 안착을 보장하도록, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 들어올림을 보장하도록, 상기 도구들이 상기 구조물과 접촉할 수 있는 상부 위치로서, 상기 고정 볼트들을 작동시킬 수 있는 상부 위치 사이에서 상기 도구들을 움직이도록 구성된다.
본 발명의 제2 양상은, 전기 또는 하이브리드 자동차의 섀시와 같은 구조물 아래에, 상기 차량의 구동 모터의 파워 공급 배터리와 같은 물체를 장착 및/또는 제거하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는, 이 유형의 잠금 및/또는 잠금해제 시스템, 및 상기 물체 및/또는 상기 구조물과 일체로 된 복수개의 고정 볼트들을 포함하며, 상기 복수개의 고정 볼트들 각각은, 상기 물체를 상기 구조물 상에 차단(blocking)하는 잠금 구성과 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성 사이에서 작동될 수 있으며, 또한 상기 잠금 및/또는 잠금해제 시스템의 각각의 도구의 잠금 및/또는 잠금해제 요소들이 상기 고정 볼트들 중 하나의 구성을 변경하게끔 상기 고정 볼트들 중 상기 하나를 작동시키도록 상기 복수개의 고정 볼트들 각각이 구성된다.
본 발명의 제3 양상은, 전기 또는 하이브리드 자동차의 섀시와 같은 구조물 아래에, 상기 차량의 구동 모터의 파워 공급 배터리와 같은 물체를 제거하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은:
- 상기 구조물에 의해 옮겨지는 상기 물체에 대하여 복수개의 도구들을 상기 구조물의 종축을 따라 그리고 상기 구조물의 횡축을 따라 정렬하는 단계;
- 상기 구조물의 밑면에 맞서 지탱하는 도구들을 제공함으로써, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 수직축을 따라 상기 구조물을 들어올림으로써, 상기 구조물의 종축 둘레 그리고/또는 상기 구조물의 횡축 둘레로 상기 구조물을 안착시키는 단계;
- 각각의 도구가 상기 물체 및/또는 상기 구조물과 일체로 된 고정 볼트를, 초기에 상기 물체를 상기 구조물 상에 차단(blocking)하는 잠금 구성으로부터 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성으로 작동시키는 잠금해제 단계;를 포함한다.
마지막으로 본 발명의 제4 양상은, 전기 또는 하이브리드 자동차의 섀시와 같은 구조물 아래에, 상기 차량의 구동 모터의 파워 공급 배터리와 같은 물체를 장착하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은:
- 상기 물체에 대하여 복수개의 도구들을 상기 구조물의 종축을 따라 그리고 상기 구조물의 횡축을 따라 정렬하는 단계;
- 상기 구조물의 밑면에 맞서 지탱하는 도구들을 제공함으로써, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 수직축을 따라 상기 구조물을 들어올림으로써, 상기 구조물의 종축 둘레 그리고/또는 상기 구조물의 횡축 둘레로 상기 구조물을 안착시키는 단계;
- 각각의 도구가 상기 물체 및/또는 상기 구조물과 일체로 된 고정 볼트를, 초기에 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성으로부터 상기 물체를 상기 구조물 상에 차단하는 잠금 구성으로 작동시키는 잠금해제 단계;를 포함한다.
다른 장점들 및 특성들은, 비한정적 예시들로 주어지고 첨부된 도면들에서 드러나는, 본 발명의 특정 실시예들의 아래 설명으로부터 더 분명하게 될 것인바, 그 첨부된 도면들 중에서:
- 도 1 내지 8에는 차량 섀시 아래의 배터리의 제거를 위한 본 발명에 따른 해법의 다양한 순차적 단계들이 도시되며,
- 도 9 내지 14에는 차량 섀시 아래의 배터리의 장착을 위한 본 발명에 따른 해법의 다양한 순차적 단계들이 도시된다.
본 발명은 일반적으로 구조물 아래의 물체의 장착 및/또는 제거의 기술분야에 관한 것이다. 본 발명의 원리는 특정 비한정적 용례에 대하여 설명될 것인바, 여기에서 상기 물체는 전기 또는 하이브리드 자동차의 구동 모터의 파워 공급 배터리(10)이며, 상기 구조물은 상기 차량의 섀시(11) 또는 몸체이다. 그러나 본 발명은 물체가 구조물 아래에 장착되거나 그리고/또는 구조물 아래로부터 제거되어야 하는 다른 영역들에도 적용될 수 있다.
상기 구조물이 섀시 또는 차량 몸체인 이 특정 용례에서, 자동차에 결부된 통상의 직교 좌표 기준(orthogonal reference standard)(X, Y, Z)을 참조하여 설명이 주어지는바, 여기에서 X축은 후방을 향해 지향되는 상기 차량의 앞으로부터 뒤로의 길이 방향이며, Y축은 우향을 향해 지향되는 왼쪽으로부터 오른쪽으로의 횡방향이고, 이는 수평이며 X에 대해 직각이며, Z축은 상방을 향해 지향되는 수직 방향이다.
도 1 내지 14 중 각각의 도면에서, 도면의 우측 부분에는 본 발명에 따른 장착 및/또는 제거 장치의 예시 및 구조물이 개략적으로 도시된다. 각각의 도면의 좌측 부분에는 이 장착 및/또는 제거 장치의 일부를 형성하는, 잠금 및/또는 잠금해제 시스템의 도구들 중 하나와 상기 구조물 및/또는 상기 물체 사이의 협동(cooperation)이 상세하게 도시된다.
본 발명의 필수적 특성에 따르면, 구조물(여기에서는 차량 섀시(11)) 아래에, 물체(여기에서는 파워 공급 배터리(10))를 잠금 및/또는 잠금해제하기 위한 시스템은 (바람직하게는 4개이고 상자 X, Y를 따라 배치되는) 복수개의 작동 도구들(actuating tools; 12)을 포함하고, 이 도구들(12) 중 각각은:
- 상기 도구(12)를 상기 구조물의 종축(X)을 따라 그리고 상기 구조물의 횡축(Y)을 따라 상기 물체에 대하여 정렬하기 위한 요소들(13, 14);
- 상기 구조물의 밑면(25)에 맞선 지탱을 위한 요소들(15)로서, 상기 구조물의 종축(X) 둘레 그리고/또는 상기 구조물의 횡축(Y) 둘레로의 상기 구조물의 안착을, 특히 평면(X, Y) 내에서의 안착을 가능하게 하고, 적용가능한 경우에는 바람직하게 상기 구조물에 독립적으로 상기 구조물의 수직축(Z)을 따라 높이까지 상기 구조물의 들어올림을 가능하게 하는 요소들(15);
- 상기 구조물 아래에 상기 물체를 차단하는 잠금 구성과 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성 사이에서 고정 볼트(고정 볼트; 17)를 작동시키도록 의도되는 잠금 및/또는 잠금해제 요소들(16);을 포함한다.
"안착"이라는 용어는, 평면(X, Y)(포함 또는 불포함됨)에 대하여 주어진 공간 배향에 따른 상기 구조물의 배향을 가능하게 하는, 상기 구조물에 대한 기계적 힘을 가하는 것으로 구성되는 작동을 의미하며, 이 주어진 배향은 또한 구조물의 유형 및 상기 차량의 임의의 적재 조건들과도 무관하다.
따라서, 상기 시스템의 도구들(12) 각각은 함께 결부된 볼트(17)와 협동하도록 의도된다. 바람직하게는 각각의 볼트(17)는 후크(18)를 형성하는 피니언(pinion)을 돌리는 엔드리스 나사(endless screw)를 포함한다. 각각의 후크의 형상(18)은, 상기 엔드리스 나사가 속한 상기 볼트(17) 아래로부터 접근가능한 헤드를 갖는 상기 엔드리스 나사가 이 경우 수동식 또는 자동식 나사 조이기/나사 풀기 도구인 상기 잠금/잠금해제 요소들(16)의 이용에 의해 돌려지는 때에, 상기 구조물(섀시(11))의 밑면에 맞서 상기 물체(배터리 (10))의 점진적인 압축을, 적용가능한 경우에는 미도시된 복원성 복귀 요소들(예를 들어 고무 스터드(rubber studs))의 개재와 함께, 가능하게 한다.
간단함 및 효능의 장점을 구비한 일 실시예에서 상기 정렬 요소들(13, 14)은, 상기 물체와 일체로 된 중심정렬 요소들(19, 20)과 함께 도입 또는 삽입에 의해 협동하기 위하여 구성되는바, 즉, 상기 정렬 요소들(13, 14)은 상기 중심정렬 요소들(19, 20) 내에 삽입되며, 그리고/또는 상기 중심정렬 요소들(19, 20)은 상기 정렬 요소들(13, 14) 내에 삽입된다. 도시된 특정 변형례에서, 상기 도구들(12) 각각의 2개의 정렬 요소들(13, 14)은 파일럿 핀들(pilot pins)로 구성되는바, 상기 파일럿 핀들은, 중심정렬을 위하여 적어도 부분적으로 원뿔형이며, 상기 도구(12)와 일체로 된 베이스(base; 21)로부터 돌출된다. 이 2개의 파일럿 핀들은 각각 상기 중심정렬 요소들(19, 20)을 형성하는 2개의 구멍들 (또는 러그들(lugs) 또는 개구들 또는 이와 균등한 것) 안으로 삽입되며, 상기 배터리(10)와 일체로 되는 것으로 여겨지는 (러너(runner)로도 알려진) 배터리 지지부(22) 내에 수용된다. 달리 말하자면, 상기 파일럿 핀들의 중심정렬을 가능하게 하는 상기 구멍들은 (도입에 의한 협동에 의해) 상기 물체와 일체로 된다. 또한 적어도 상기 도구들(12) 각각의 레벨(level)에서의 2개의 파일럿 핀들의 배치는, 도입에 의해 협동하는 경우에 있어 상기 물체가 상기 도구(12)에 대한 Z축을 따르는 회전으로부터 차단될 수 있도록 한다.
덧붙여, 상기 배터리 지지부(22)에는 상기 잠금/잠금해제 요소들의 상기 구조물 상에의 장착을 위하여 상기 물체를 통한 통과를 위한 추가적 구멍(23)이 구비될 수 있으며, 이는 상기 볼트(17)가 작동되도록 하는 접근로(access)를 주기 위함이다. 이 구멍(23)의 존재 및 성질은 상기 요소들(16)의 성질에 따르며, 상기 요소들(16)의 성질 자체는 상기 볼트들(17)의 성질의 함수이다.
특정 실시예에서 각각의 볼트(17)에는 안전 메커니즘이 구비되고, 상기 안전 메커니즘은, 한 구성으로부터 다른 구성으로 옮겨질 수 없는 차단 구성과 상기 고정 볼트(17)가 한 구성으로부터 다른 구성으로 옮겨질 수 있는 해제 구성 사이에서 변할 수 있다. 이 특정 경우에 각각의 도구(12)는 상기 고정 볼트의 안전 메커니즘을 상기 차단 구성으로부터 상기 해제 구성으로 또는 그 반대로 작동시키기 위하여 의도되는 해제 요소들(24)을 포함할 수 있다.
위에서 본 바와 같이, 각각의 도구(12)에는, 상기 물체에 대하여 X축 및 Y축을 따르는 정렬을 위한 요소들(13, 14), Z축을 따라 상기 구조물의 밑면에 맞선 지탱을 위한 요소들(15), 상기 구조물 및/또는 상기 물체에 의해 옮겨지는 볼트들(17)을 위한 잠금/잠금해제 요소들(16), 및 적용가능한 경우에는 상기 해제 요소들(24)이 통합되고 있음이 분명하다.
유리하게는, 간단함을 위해, 상기 지탱 요소들(15) 및/또는 상기 해제 요소들(24)은 상기 정렬 요소들(13, 14) 중 적어도 하나의 (Z축을 따르는) 상부 단부에 의해 형성된다. 도시된 변형례에서 상기 지탱 요소들(15)은 상기 정렬 요소(13)의 상부 단부에 의해 형성되는 반면, 여기에서 수직 추력(vertical thrust)에 의해 작용하도록 설계된 상기 해제 요소들(24)은 상기 정렬 요소(14)의 상부 단부에 의해 형성된다.
특정 실시예에서, 상기 평면(X, Y)에 대한 상기 구조물의 안착시에, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 Z방향을 따르는 들어올림 동안에, 상기 지탱 요소들(15)의 상기 구조물의 밑면(25)에 맞서는 접촉은 상기 해제 요소들(24)을 통하여 상기 메커니즘의 해제 구성을 향하는 상기 안전 메커니즘의 작동을 자동으로 개시하도록 상기 해제 요소들(24)이 구성된다.
바람직하게 상기 지탱 요소들(15)은 상기 구조물의 안착시에, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 들어올림 동안에, 상기 고정 볼트(17)와 상기 구조물 사이에 개재된 볼트 지지부(26)와 접촉하게 되도록 구성된다. 달리 말하자면, 상기 볼트 지지부(26)는 주어진 볼트(17)의 상기 구조물과의 (즉, 상기 차량 섀시(11)와의) 연계를 가능하게 한다. 상기 구조물의 안착, 및 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 들어올림의 시기에 상기 지탱 요소들(15)이 맞서 접촉하게 되는 상기 구조물의 밑면(25)은 실제적으로 상기 볼트 지지부(bolt support; 26)의 하부면에 의해 형성된다. 그러한 특성들은 상기 해법이 상기 구조물의 유형과 무관하게 만들어질 수 있도록 하며, 상기 해법이 용이하게 표준화될 수 있게 한다.
상기 배터리(10)의 해제 후에 상기 볼트들(17)에 의해 상기 배터리(10)를 지지할 수 있도록 하기 위하여, 각각의 도구(12)는 상기 물체(배터리(10))의 해제 후에 상기 물체를 상기 구조물(섀시(10))에 대하여 상기 고정 볼트들(17)에 의해 지지하도록 설계되는 운반 요소(carrier element; 27)를 포함한다. 도시된 변형례에서 상기 운반 요소(27)는, 예를 들어 상기 베이스(21)에 대한 연결의 영역에 가까운, 상기 정렬 요소(13)를 구성하는 파일럿 핀 상에 제공되는 어깨부(shoulder)에 의해 간단하게 형성된다.
Z축을 따르는 움직임(이 움직임은, 적어도 상기 정렬 작동을 위하여, 상기 안착 작동을 위하여, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 들어올림 작동을 위하여 필요함)을 포함하는, 도구들(12)의 이용을 위하여, 그러한 복수개의 도구들(12)을 포함하는 상기 잠금 및/또는 잠금해제 시스템은 상기 도구들(12)이 위에 장착되는 들어올림 요소들(28)도 포함하고, 상기 들어올림 요소들(28)은:
- 전기적으로 충전된 배터리들("완전충전(full)")과 같이 상기 구조물 상에 장착될 물체의 공급, 및 전기적으로 방전된 배터리들("방전(empty)")(도 9 참조)과 같이 상기 구조물로부터 제거되는 물체들의 비움(evacuation)을 보장하는 컨베이어(29) 옆에 또는 상기 컨베이어(29)의 아래에 실질적으로 배치되는 하부 위치(도 8, 9, 14)와,
- 상기 구조물의 안착(X, Y)을 보장하도록, 그리고 적용가능한 경우에는 Z축을 따르는 상기 구조물의 들어올림을 보장하도록, 상기 도구들(12)이 상기 구조물과 접촉할 수 있는 상부 위치로서, 상기 고정 볼트들(17)을 작동시킬 수 있는 상부 위치 사이에서, 상기 도구들(12)을 (개별적으로 또는 집합적으로) 움직이도록 구성된다.
위에서 설명된 잠금 및/또는 잠금해제 시스템은 더 일반적으로, 구조물 아래에 상기 물체를 장착 및/또는 제거하기 위한 장치의 일부를 형성할 수 있으며, 또한 상기 물체 및/또는 상기 구조물과 일체로 된 복수개의 그러한 고정 볼트들(17)을 포함할 수 있다. 상기 볼트들(17)은 각각 상기 물체를 상기 구조물 상에 차단하는 잠금 구성과 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성 사이에서 작동될 수 있다. 상기 잠금 및/또는 잠금해제 시스템의 각각의 도구(12)의 잠금 및/또는 잠금해제 요소들(16)이 상기 고정 볼트들(17) 중 하나의 구성을 변경하게끔 상기 고정 볼트들(17) 중 상기 하나를 작동시키도록 상기 복수개의 고정 볼트들(17) 각각이 구성된다.
상기 잠금 및/또는 잠금해제 시스템의 기능의 예시, 및 더 일반적으로는 상기 장착 및/또는 제거 장치의 기능의 예시는 도 1 내지 14를 참조하여 아래에서 설명된다:
도 1 내지 8에는 차량 섀시(11) 아래에 배터리(19)를 제거하는 동안의 다양한 순차적 단계들이 도시된다. 아래에 더 상세하게 설명되는, 예컨대 차량 섀시(11)와 같은 구조물 아래에서 예컨대 배터리(10)와 같은 물체의 제거는 일반적으로 다음을 포함한다:
- 상기 구조물(즉, 상기 섀시(11))에 의해 옮겨지는 상기 물체(즉, 상기 배터리(10) 또는 구체적으로 상기 배터리의 지지부(22))에 대하여 복수개의 도구들(12)을 상기 구조물의 종축(X) 및 횡축(Y)을 따라 정렬하는 단계(도 2);
- 상기 구조물의 밑면(25)에 맞서 지탱하는 도구들(12)을 제공함으로써 상기 종축(X) 둘레 그리고/또는 상기 횡축(Y) 둘레로 상기 구조물을 안착시키는 단계(도 3), 및 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 밑면(25)에 맞서 지탱하는 도구들(12)을 제공함으로써 수직축(Z)을 따라 상기 구조물을 들어올리는 단계(도 4);
- 각각의 도구(12)가 상기 물체 및/또는 상기 구조물과 일체로 된 고정 볼트(17)를, 초기에 상기 물체를 상기 구조물 상에 차단하는 잠금 구성으로부터 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성으로 작동시키는 잠금해제 단계(도 5 및 6).
볼트들(17)이 잠금 구성들을 채택함으로 인하여 상기 배터리(10) 및 그것의 지지부(22)가 상기 차량 섀시(11)에 의해 옮겨지는, 도 1에 도시된 바와 같은 초기 상황으로부터 시작하여, 상기 도구(12)의 정렬 요소들(13, 14)의 도입(C)에 의해 상기 도구들(12)이 상기 배터리 지지부(22)와 일체로 된 중심정렬 요소들(19, 20)과 함께 협동할 때까지 상기 도구들(12)은 Z축을 따라 상방(F1)으로 움직인다(도 2). 상기 도구들(12)의 움직임(F1)은 상기 들어올림 요소들(28)의 상응하는 움직임(F2)의 결과이다. 상기 중심정렬 요소들(19, 20) 내의 상기 정렬 요소들(13, 14)의 도입은, 상기 볼트들(17)로 인해 상기 섀시(11)에 의해 옮겨지는 상기 배터리(110)에 대한 복수개의 도구들(12)의 정렬을 가능하게 하는바, 이 정렬은 상기 종축(X)과 상기 횡축(Y)을 따라 행해진다. 그 후, 상기 차량, 그리고 따라서 상기 섀시의 구성이 특정 조건들(고유 무게, 부하 등등)에만 의존하는 것은 아님에 따라, 상기 섀시(11)는 몇몇 경우에 있어서 (X, Y)에 따라 배향된 수평 평면(P)에 대하여 올바르게 위치되지 않을 수 있다.
그 후 상기 들어올림 요소들(28)은, 상기 구조물의 밑면(25)에 맞서 지탱하게끔 상기 도구들(12)을 제공함(bringing; A)으로써 상기 섀시의 상기 종축(X) 및/또는 상기 횡축(Y) 둘레로의 안착(도 3)을 보장하기 위하여 상기 도구들(12)을 동시에 움직이도록, Z축을 따라 보충적인 상방 움직임(F3)(도 3)을 겪는바, 상기 섀시는 상기 섀시(11) 및 그것의 가능한 부하에 독립적으로 상기 평면(P)에 대하여 (정렬되거나 정렬되지 않은) 미리 결정된 배향에 따라 배향된다.
그 후 상기 들어올림 요소들(28)은, 상기 구조물의 밑면(25)에 맞서 지탱하게끔 상기 도구들(12)을 제공함(bringing; B)으로써, 상기 수직축(Z)에 따르는 상기 배터리(10) 및 섀시(11)의 들어올림(F6)을 보장하도록 Z축을 따라 상방으로 상기 도구들(12)을 움직이기(F5) 위하여, 상기 도구들(12)을 동시에 움직이도록, Z축을 따르는 보충적인 상방 움직임(F4)(도 4)을 겪는바, 상기 섀시(11)의 상기 평면(P)에 대한 편이(shift; F6)가 상기 평면(P)의 높이(H)까지 발생된다. 따라서 배터리(10)의 제거에 관하여 상기 차량에 의해 채택되는 기준 위치는 유리하게 상기 섀시의 성질과 무관하고 따라서 상기 차량의 성질과 무관할 수 있으며 상기 배터리, 바닥의 성질 등과 무관할 수 있다.
도 5를 참조하면, 각각의 도구(12)의 잠금해제 요소들(16)은, 초기에 상기 배터리(10)를 상기 섀시(11) 상에 차단하는 잠금 구성으로부터 상기 섀시(11)에 대하여 상기 배터리(10)를 해제하는 잠금해제 구성으로 상기 고정 볼트(17)를 작동시킨다. 이 잠금해제는 예를 들어 회전 화살표(rotary arrows; F9)로 나타나는 나사풀기 거동의 결과이다. 상기 섀시(11)는 평면(P)에 대하여 높이(H)에서 머무르는 동안에 상기 배터리(10)는 상기 후크들(18)의 작용하에서 Z축을 따라 낮춰지는바(F11), 상기 후크들은 나사풀기 동안에 하방으로 회동하여 중력 하에서 상기 도구(12)의 운반 요소(27) 상에 놓여지게 되며(F7), 상기 배터리(10)의 제어된 연결분리가 야기된다. 도시된 변형례에서 상기 볼트(17)의 작동은, 상기 해제 요소들(24)에 의한 상기 볼트(17)의 안전 메커니즘의 해제(F8)에 관하여 조건적이다.
그 후 상기 들어올림 요소들(28)은, 상기 평면(P)에 점진적으로 가까워지게 끌게끔(draw) 상기 섀시(11)도 낮춰지도록 Z축을 따라 낮춰진다(F10)(도 6). 이 작동들 동안에 상기 볼트 지지부들(26)과 상기 지탱 요소들(15) 사이의 접촉이 유지된다. 상기 들어올림 요소들(28)의 낮춤(F12)은, 상기 지탱 요소들(15)과 상기 섀시(11)의 밑면(25) 사이의 접촉의 상실이 있을 때까지 상기 도구들(12) 및 상기 배터리(10)(및 그것의 지지부(22))에 의해 형성된 조립체를 움직이기(F13) 위하여 연장된다(도 7). 상기 안착 작동은 종결되고, 상기 차량(그리고 따라서 상기 섀시(11))은 상기 평면(P)에 대한 임의의(arbitrary) 자유로운 배향을 재개한다.
마지막으로, 도 8을 참조하면, 상기 들어올림 요소들(28)은, 상기 배터리(10)가 상기 컨베이어(29) 상에 놓여지고 그것의 하부 위치를 채택하도록 낮춰진다(F14). 이론적으로 결함이 있거나 전기적으로 방전된("방전") 상기 배터리(10)가 놓여지면, 그것은 상기 컨베이어(29)에 의해 비워진다(F15).
그 후에 도 9 내지 14에서 차량 섀시(11) 아래의 배터리(10)의 장착 동안의 다양한 순차적인 단계들이 도시된다. 일반적으로, 아래에서 더 상세하게 설명되는, 차량 섀시(11)와 같은 구조물 아래에, 상기 배터리(10)와 같은 물체를 장착은:
- 상기 물체(즉, 배터리(10) 또는 특히 그것의 지지부(22))에 대하여 복수개의 도구들(12)을 종축(X) 및 횡축(Y)을 따라 정렬하는 단계(도 10);
- 상기 구조물의 밑면에 맞서 지탱하는 도구들을 제공함으로써 종축(X) 둘레 그리고/또는 횡축(Y) 둘레로 상기 구조물을 안착시키는 단계(도 11), 및 그리고 적용가능한 경우에는 수직축(Z)을 따라 상기 구조물을 들어올림으로써 종축(X) 둘레 그리고/또는 횡축(Y) 둘레로 상기 구조물을 안착시키는 단계(도 11);
- 각각의 도구(12)가 상기 물체 및/또는 상기 구조물과 일체로 된 고정 볼트(17)를, 초기에 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하고 상기 구조물 상에 상기 물체의 위치선정을 가능하게 하는 잠금해제 구성으로부터 상기 물체가 위치선정된 후에 상기 물체를 상기 구조물 상에 차단하는 잠금 구성으로 작동시키는 잠금해제 단계(도 12);를 포함한다.
상기 정렬 단계 전에 상기 전기적으로 충전된 배터리(10)("완전충전")는 상기 컨베이어(29)에 의해 공급된다(도 9). 상기 도구들(12)과 상기 컨베이어(29) 상에 놓여있는 배터리(10) 사이의 정렬의 단계(도 10)는, 상기 들어올림 요소들(28)의 상방 움직임(F16)으로부터 야기되는 상기 도구들(12)의 움직임(F17) 동안에, 상기 정렬 요소들(13, 14)이 상기 중심정렬 요소들(19, 20) 내에 도입되는 시각에 자동으로 수행된다.
그 후 상기 들어올림 요소들(28)은, 상기 평면(P)에 대하여 상기 섀시(11)의 안착을 위하여, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 평면(P)의 높이(H)로 상기 섀시(11)를 들어올리기 위하여, 상방으로 움직여진다(F18)(도 11). 이 작동들 동안에, 상기 지탱 요소들(15)과 상기 섀시(11)의 밑면(25) 사이에, 즉 상기 볼트 지지부들(26)의 레벨에서 접촉(D)이 확립된다.
도 12를 참조하면, 각각의 도구(12)의 잠금 요소들(16)은, 상기 결부된 고정 볼트(17)를, 초기에 상기 배터리(10)를 상기 섀시(11)에 대하여 해제하는 잠금해제 구성으로부터 상기 섀시(11) 상에 상기 배터리(10)를 차단하는 잠금 구성으로 작동시킨다. 이 잠금은 예를 들어 회전 화살표(rotary arrows; F19)로 나타나는 나사조이기 거동의 결과이다. 상기 섀시(11)는 평면(P)에 대하여 높이(H)에서 머무르는 동안에 상기 배터리(10)는 상기 후크들(18)의 작용하에서 Z축을 따라 들어올려지는바(F20), 상기 후크들은 나사조이기 동안에 상방으로 회동하여 상기 섀시(11)에 맞서 놓여지게 되며(F7), 상기 배터리(10)의 제어된 연결이 야기된다. 도시된 변형례에서 상기 볼트(17)의 작동은, 상기 해제 요소들(24)에 의한 상기 볼트(17)의 안전 메커니즘의 해제(F21)에 관하여 조건적이다.
마지막으로, 상기 도구들(12)은, 상기 지탱 요소들(15)과 상기 섀시(11)의 밑면(25) 사이의 접촉의 상실(도 13)이 있을 때까지, Z축을 따르는 상기 들어올림 요소들(28)의 하방 움직임(F23)에 의해 낮춰진다(F22). 상기 안착 작동은 종결되고, 상기 차량(그리고 따라서 상기 섀시(11))은 상기 평면(P)에 대한 임의의(arbitrary) 자유로운 배향을 재개한다. 그 후에 상기 잠금 및/또는 잠금해제 시스템은 도 1에 도시된 것과 동일한 도 14의 전역적 구성(global configuration)을 채택한다.
배터리 또는 차량에 대한 용례에 의해 위에서 설명된 개념은 구조물 아래에 위치하거나 매달려있는 임의의 무거운 짐으로 확장될 수 있으며, 예를 들어 (트럭, 화물철도, 볼트, 항공기, 화물 등등에 의해) 움직이도록 의도될 수 있다.
또한 위에서 설명된 해법은 다음의 장점들을 가진다:
- 도구들 및 배터리 교환 스테이션의 경제적 제공,
- 상기 배터리의 설계 및/또는 고정 위치의 각각의 개선에 관한 공구 세팅(tooling)에 재투자하지 않을 수 있게 하는 점,
- 들어올림 후크들(lifting hooks; 18)과 함께 볼트들(17)을 이용함으로써 형상적 결함(geometric faults)에 연계된 고장의 위험을 제한하는 점,
- 상기 차량이 아닌 상기 볼트 지지부(26) 상에 Z축의 기준을 정함으로써 상기 차량의 안착이 상기 차량에 무관하게 되며, 따라서 표준화가 가능한 점,
- 상기 잠금해제 및 잠금이 특정 도구를 요구하는 1/4 회전 시스템뿐 아니라 표준 나사 조이기 작동(standard screwing operation)으로써 수행될 수 있는 점,
- 배터리(10)가 종래의 컨베이어(29) 상에 놓여질 수 있으며, 따라서 저비용이라는 점,
- 상기 방전된 배터리(10)("방전")의 비움 동안에, 상기 충전된 배터리(10)("완전충전")이 공급된다는 점: 이 2개의 작동들은 따라서 중첩되어 수행되며 순차적이지 않으므로 주기 시간-절약이 되는바, 이는 이용자에게 이득이 될 수 있음.

Claims (12)

  1. 전기 또는 하이브리드 자동차의 섀시(11)와 같은 구조물 아래에, 차량의 구동 모터의 파워 공급 배터리(10)와 같은 물체를 잠금 및 잠금해제하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은 복수개의 도구들(12)을 포함하고, 각각의 도구는:
    - 상기 도구를 상기 구조물의 종축(X)을 따라 그리고 상기 구조물의 횡축(Y)을 따라 상기 물체에 대하여 정렬하기 위한 정렬 요소들(13, 14);
    - 상기 구조물의 밑면(25)에 맞선 지탱을 위한 지탱 요소들(15)로서, 상기 구조물의 종축(X) 둘레 및 상기 구조물의 횡축(Y) 둘레로의 상기 구조물의 안착을 가능하게 하는 지탱 요소들(15);
    - 상기 구조물 아래에 상기 물체를 차단하는 잠금 구성과 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성 사이에서 고정 볼트(fixing bolt; 17)를 작동시키도록 의도되는 잠금 및 잠금해제 요소들(16);을 포함하는, 잠금 및 잠금해제 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지탱 요소들(15)은 상기 구조물에 독립적으로 수직축(Z)을 따라 높이(H)까지 상기 구조물의 들어올림을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 잠금 및 잠금해제 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 정렬 요소들(13, 14)은 상기 물체에 일체화된 중심정렬 요소(19, 20)와 협동하기 위하여 구성되며, 상기 정렬 요소들이 상기 중심정렬 요소 내에 삽입되거나 또는 상기 중심정렬 요소들이 상기 정렬 요소들 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는, 잠금 및 잠금해제 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 도구는, 상기 고정 볼트(17)가 한 구성으로부터 다른 구성으로 옮겨질 수 없는 차단 구성과 상기 고정 볼트(17)가 한 구성으로부터 다른 구성으로 옮겨질 수 있는 해제 구성 사이에서 상기 고정 볼트(17)의 안전 메커니즘을 작동시키도록 의도되는 해제 요소들(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 잠금 및 잠금해제 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 지탱 요소들(15) 또는 상기 해제 요소들(24)은 상기 정렬 요소들(13, 14) 중 적어도 하나의 상부 단부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 잠금 및 잠금해제 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 구조물의 안착시에, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 들어올림 동안에, 상기 지탱 요소들(15)의 상기 구조물의 밑면(25)에 맞서는 접촉은 상기 해제 요소들(24)을 통하여 상기 메커니즘의 해제 구성을 향하는 상기 안전 메커니즘의 작동을 자동으로 개시하도록 상기 해제 요소들(24)이 구성되는 것을 특징으로 하는, 잠금 및 잠금해제 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지탱 요소들(15)은 상기 구조물의 안착시에, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 들어올림 동안에, 상기 고정 볼트(17)와 상기 구조물 사이에 개재된 볼트 지지부(26)와 접촉하게 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 잠금 및 잠금해제 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 도구(12)는 상기 물체의 해제 후에 상기 물체를 상기 구조물에 대하여 상기 고정 볼트들(17)에 의해 지지하도록 설계되는 운반 요소(carrier element; 27)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 잠금 및 잠금해제 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 잠금 및 잠금해제 시스템은 상기 도구들(12)이 위에 장착되는 들어올림 요소들(28)을 포함하고, 상기 들어올림 요소들은:
    - 전기적으로 충전된 배터리들(10)과 같이 상기 구조물 상에 장착될 물체의 공급, 및 전기적으로 방전된 배터리들(10)과 같이 상기 구조물로부터 제거되는 물체들의 비움(evacuation)을 보장하는 컨베이어(29) 옆에 또는 상기 컨베이어(29)의 아래에 실질적으로 배치되는 하부 위치와,
    - 상기 구조물의 안착을 보장하도록, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 들어올림을 보장하도록, 상기 도구들(12)이 상기 구조물과 접촉할 수 있는 상부 위치로서, 상기 고정 볼트들(17)을 작동시킬 수 있는 상부 위치
    사이에서 상기 도구들을 움직이도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 잠금 및 잠금해제 시스템.
  10. 전기 또는 하이브리드 자동차의 섀시(11)와 같은 구조물 아래에, 차량의 구동 모터의 파워 공급 배터리(10)와 같은 물체를 장착 및 제거하기 위한 장치로서, 상기 장착 및 제거 장치는, 제1항 또는 제2항에 따른 잠금 및 잠금해제 시스템, 및 상기 물체 및 상기 구조물 중 적어도 하나와 일체로 된 복수개의 고정 볼트들(17)을 포함하며, 상기 복수개의 고정 볼트들(17) 각각은, 상기 물체를 상기 구조물 상에 차단하는 잠금 구성과 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성 사이에서 작동될 수 있으며, 또한 상기 잠금 및 잠금해제 시스템의 각각의 도구(12)의 잠금 및 잠금해제 요소들(16)이 상기 고정 볼트들(17) 중 하나의 구성을 변경하게끔 상기 고정 볼트들(17) 중 상기 하나를 작동시키도록 상기 복수개의 고정 볼트들(17) 각각이 구성되는, 장착 및 제거 장치.
  11. 전기 또는 하이브리드 자동차의 섀시(11)와 같은 구조물 아래에, 차량의 구동 모터의 파워 공급 배터리(10)와 같은 물체를 제거하기 위한 방법으로서, 상기 제거 방법은:
    - 상기 구조물에 의해 옮겨지는 상기 물체에 대하여 복수개의 도구들(12)을 상기 구조물의 종축(X)을 따라 그리고 상기 구조물의 횡축(Y)을 따라 정렬하는 단계;
    - 상기 구조물의 밑면(25)에 맞서 지탱하는 도구들을 제공함으로써, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 수직축(Z)을 따라 상기 구조물을 들어올림으로써, 상기 구조물의 종축(X) 둘레 및 상기 구조물의 횡축(Y) 둘레로 상기 구조물을 안착시키는 단계;
    - 각각의 도구가 상기 물체 및 상기 구조물 중 적어도 하나와 일체로 된 고정 볼트(17)를, 초기에 상기 물체를 상기 구조물 상에 차단하는 잠금 구성으로부터 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성으로 작동시키는 잠금해제 단계;를 포함하는, 제거 방법.
  12. 전기 또는 하이브리드 자동차의 섀시(11)와 같은 구조물 아래에, 차량의 구동 모터의 파워 공급 배터리(10)와 같은 물체를 장착하기 위한 방법으로서, 상기 장착 방법은:
    - 상기 물체에 대하여 복수개의 도구들(12)을 상기 구조물의 종축(X)을 따라 그리고 상기 구조물의 횡축(Y)을 따라 정렬하는 단계;
    - 상기 구조물의 밑면(25)에 맞서 지탱하는 도구들을 제공함으로써, 그리고 적용가능한 경우에는 상기 구조물의 수직축(Z)을 따라 상기 구조물을 들어올림으로써, 상기 구조물의 종축(X) 둘레 및 상기 구조물의 횡축(Y) 둘레로 상기 구조물을 안착시키는 단계;
    - 각각의 도구가 상기 물체 및 상기 구조물 중 적어도 하나와 일체로 된 고정 볼트(17)를, 초기에 상기 구조물에 대하여 상기 물체를 해제하는 잠금해제 구성으로부터 상기 물체를 상기 구조물 상에 차단하는 잠금 구성으로 작동시키는 잠금 단계;를 포함하는, 장착 방법.
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