KR20120106765A - 자동차 배터리의 장착/제거를 위한 도구 - Google Patents

자동차 배터리의 장착/제거를 위한 도구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 구동 모터의 동력 공급 컨테이너를 장착 또는 분리하기 위한 도구(11; 31)에 관한 것인바, 그것은 볼트(bolt)에 의한 부하를 받는 피스톤(5)에 의해서 작용을 받는 볼트(2)를 이용하여 자동차에 고정된다. 본 발명은, 적어도 하나의 도구 고정용 수단(17; 37); 피스톤(5)에 작용함으로써 볼트(2)의 부하를 해제시키는 수단(33); 및 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단(18; 38)을 포함함을 특징으로 한다.

Description

자동차 배터리의 장착/제거를 위한 도구{Tool for the mounting/removal of a motor vehicle battery}
본 발명은, 자동차를 추진시키는 모터 또는 엔진에 동력을 공급하는 에너지 컨테이너가 예를 들어 재충전 및/또는 교체될 수 있도록 하기 위한, 에너지 컨테이너의 장착 및/또는 제거를 위한 도구에 관한 것이다.
전기 자동차 또는 하이브리드 자동차와 같은 어떤 자동차들은, 전기 모터에 동력을 공급하는 전기 배터리와 같은, 추진 엔진 또는 모터에 동력을 공급하는 에너지 컨테이너를 포함한다. 그것의 에너지 레벨이 낮은 때에는 그 컨테이너를 에너지로 충만한 새로운 컨테이너로 교환하는 것이 유리할 것이다. 이것은, 자동차의 탱크가 연료로 채워지는 주유소와 유사한 스테이션에서 수행될 수 있다.
문헌 US 5 612 606 에는, 전기차를 추진시키는 모터에 동력을 공급하는 전기 배터리를 교환하기 위한 스테이션과, 그러한 교환을 수행하기 위한 방법이 개시되어 있다. 설명된 교환 스테이션에서는, 운전자가 그 스테이션에 구비된 장비에 대한 길이방향 끝 정지부에 대해서 대략적으로 가로로 차량을 위치시킨다. 그 다음, 꽤 자동적인 단계들에서, 전기 배터리를 분리하기 위한 이동 수단 및 차량 내에 새로운 배터리를 조립하기 위한 이동 수단이 센서들을 이용하여 자동차에 대한 그 자신들의 위치를 선정한다. 이러한 스테이션의 작동에 필요한 전자 수단 및 센서들의 갯수로 인하여, 그 스테이션의 신뢰성이 저하되며, 이것은 그 스테이션이 매우 확고히 작동할 수 없음을 의미한다.
(기술 경쟁으로서 필요사항이 적은) 에너지 컨테이너 교환 스테이션을 선보이는 것을 쉽도록 하기 위하여는, 신뢰성있고 확고한 에너지 컨테이너 교환 시스템을 제공할 것과, 따라서 우수하게 작동하는, 에너지 컨테이너의 분리를 위한 관련 도구와 방법을 제공할 것이 필요하다.
따라서, 본 발명은 위에서 설명된 장점들을 해결하고 또한 종래 기술에서 알려진 교체 방법을 개선하는, 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 해결안을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은, 단순하고, 신뢰성있는, 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구을 제안한다.
상기 목적을 위하여, 본 발명은 잠금부에 부하를 가하는 피스톤에 의한 작용을 받는 잠금부를 이용하여 자동차에 고정되고, 자동차를 추진시키는 엔진 또는 모터에 동력을 공급하는, 에너지 컨테이너(container of energy)의 장착 또는 분리용 도구를 제공하는바, 상기 도구는:
- 적어도 하나의 도구 부착 수단;
- 피스톤에 작용함으로써 잠금부에 대한 부하를 해제시키는 수단; 및
- 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단은 돌림가능한 로드의 상측 부분에 배치될 수 있다.
상기 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단은 육각형, 사각형, 정사각형, 또는 편평하거나 편평하게 된 유형의 암 연결부(female connection) 또는 수 연결부(male connection)를 가질 수 있다.
상기 잠금부에 대한 부하를 해제시키는 수단은, 상기 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단의 로드 주위에서의 병진 움직임 능력(translational mobility)을 가질 수 있다.
상기 잠금부에 대한 부하를 해제시키는 수단은, 스크류/잭 원리(screw/jack principle), 유압식 액츄에이터, 캠(cam) 시스템, 공압식 시스템, 또는 레버(lever)를 통한 움직임 능력을 가질 수 있다.
상기 잠금부에 대한 부하를 해제시키는 수단 및 상기 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단은, 상기 도구의 중앙 원통형 몸체의 상측 부분에 형성될 수 있다.
상기 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구는, 상기 잠금부에 대한 부하를 해제시키는 수단 주위로 대칭적으로 분포된 두 개의 도구 부착 수단을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 도구 부착 수단은, 적어도 하나의 버섯머리부에 기초한 유형의 연결부를 위한 암 연결부 또는 수 연결부일 수 있다.
상기 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구는, 수작업의 용도에 적합하고 휴대가능한 것이거나 또는 동력 장비에 의하여 작동하는 것일 수 있다.
그러므로, 위에 기재된 바와 같은 장착 또는 분리 도구는, 자동차 배터리의 교체가 수행됨을 가능하게 하고, 또한 자동차의 판매 후에 자동차에서 수행되는 임의의 수리 작업을 위해 의도되기도 한다.
본 발명의 이와 같은 목적, 특징, 및 장점들은 하기의 첨부 도면들을 참조로 하여 비제한적인 예로서 제공되는 특정의 실시예에 관한 아래의 설명에서 상세히 설명될 것이다.
도 1 에는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장착 또는 분리 방법의 수행에 적합한 잠금 장치(locking device)가 제공되어 있는 배터리의 단면도가 도시되어 있다.
도 2 에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리의 장착 또는 분리 방법의 수행에 이용될 수 있는 도구를 위로부터 본 사시도가 도시되어 있다.
도 3 에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리의 장착 또는 분리 방법의 수행을 위하여 배터리과 상기 도구가 서로 어떻게 협력하는지를 상세히 도시하는, 위로부터 본 사시도가 도시되어 있다.
도 4 에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리를 장착 또는 분리하기 위한 방법을 수행함에 있어 사용될 수 있는 수작업 도구를 위에서 본 사시도가 도시되어 있다.
도 5 에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리를 장착 또는 분리하기 위한 방법을 수행함에 있어 사용될 수 있는 수작업 도구의 단면을 앞에서 본 모습이 도시되어 있다.
본 발명은 섀시 아래 또는 후방 화물 격실 내에 위치된 동력 공급 에너지 컨테이너를 포함하는 임의의 차량에 적용된다. 아래의 설명에서는 차량을 추진시키는 모터에 전기 동력을 공급하는 배터리의 분리에 관하여 설명함으로써 에너지 컨테이너의 분리에 대해 설명한다. 그러나, 본 발명은 임의의 유형의 동력 공급 컨테이너에 적용되는 것이고, 또한 작업들을 역으로 수행함으로써 그러한 동력 공급 컨테이너의 장착에도 적용되는 것이다.
본 발명은, 그러한 배터리가 부착되는 원리와 연계되는바, 그 배터리는 도 1 에 예로서 도시되어 있다. 배터리(1)는 잠금부(2)에 의하여 잠겨지는데, 그 잠금부는 배터리를 잠그는 기능을 수행하는 래치 피팅(latch fitting)을 형성하고 자동차의 자체 외피(10)와 협동하는 제1 단부(3), 및 잠금부(2)를 작동시키도록 의도된 수집 수단(collecting means)을 포함하는 제2 단부(4)를 포함한다. 잠금부(2)는, 잠금 또는 잠금해제 기능을 수행할 수 있게끔, 배터리 상에서 회전될 수 있도록 장착된다. 배터리는, 잠금부(2)를 잠금 위치에 확고히 유지시키기 위하여, 스프링과 같은 탄성 요소(6)를 거쳐 잠금부(2)에 작용하는 피스톤(5)을 더 포함한다.
보다 일반적으로, 아래에서 설명될 배터리의 분리 방법은, 잠금부에 부하를 거는 장치와 관련된 돌림 잠금부(turning lock)를 포함하는, 상기 유형의 배터리를 부착시키는 임의의 원리에 적합하다.
배터리(1)의 분리 방법은 예를 들어 도 2 에 도시된 바와 같은 도구(11)를 이용하여 수행되는바, 그 도구에 관하여는 후술하기로 한다. 상기 분리 방법은 도구(11)에 의하여 자동적으로 수행되는 하기의 본질적인 두 개의 단계들을 포함한다.
E1: 잠금부(2)의 맞물림해제(disengage)를 위하여, 피스톤(5)이 잠금부(2)에 대해 상대적으로 움직이게끔, 피스톤(5)에 대해 작용을 가하는 단계;
E2: 잠금부(2)가 래치 피팅으로부터 나오는 것을 허용하고 잠금해제를 허용하도록 잠금부(2)를 회전시키는 단계.
첫 번째 단계(E1)는 피스톤(5)을 탄성 수단(6)의 힘에 반하여 병진시켜 움직이기 위하여 피스톤(5)을 밈으로써 간편하게 수행될 수 있다. 두 번째 단계(E2)는 잠금부를 1/4바퀴만큼 또는 절반 이하의 바퀴만큼 돌림으로써 수행될 수 있다.
상기 방법은, 도구(11)를 차체 외피 또는 배터리에 있는 대응 요소(7)들에 부착시키는 전 단계(prior step; E0)를 포함할 수 있는바, 이것은 전술된 분리 방법이 신뢰성있게 그리고 원활히 수행되기 전에, 도구(11)가 배터리(1) 그리고 특히 그것의 잠금 시스템에 대해 올바르게 위치선정되도록 함을 보장하기 위한 것이다.
도구(11)를 부착시키기 위한 요소(7)는 버섯머리부(mushroom head)의 형태를 취할 수 있는바, 그것은 접근가능하고, 청소하기가 용이한 형상을 취하며, 또한 그에 가해지는 높은 응력에 대해 저항성을 가지고, 과도하게 크지 않게 되도록 구성되는 것이 바람직할 것이다. 유리하게는, 상기 도구를 안정적으로 유지시키기 위하여, 잠금부 주위에 두 개의 버섯머리부들이 대칭적으로 분포된다. 대안적으로는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 임의의 형상의 부착 요소(7)들과 임의의 갯수의 버섯머리부를 갖는 고정 요소들이 채택될 수 있다.
상기 도구는 두 가지 유형의 움직임들, 즉 병진 움직임(translational movement)을 통하거나 또는 버섯머리부들의 평면에서의 회전을 통함으로써 상기 버섯머리부들에 부착될 수 있다.
마지막으로, 상기 분리 방법은 잠금해제된 배터리를 인출하는 마지막 단계(E4)를 포함한다. 이를 수행하기 위하여, 도구(11)는 도구 및 배터리의 인출을 위하여, 병진 움직임으로 되돌려질 수 있다.
그러므로, 배터리를 분리하는 방법의 상기 단계들은 도구(11)의 움직임들을 통해서 수행되는바, 그 움직임들은 전기 또는 유압식의 독립적인 액츄에이터(actuator)들을 이용하거나 또는 캠-작동식 동력학(cam-operated dynamics)을 이용하는 등의 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
도 2 에는 본 발명에 따른 배터리를 분리하는 방법을 자동적으로 수행할 수 있는 도구(11)의 제1 실시예가 도시되어 있다.
도구(11)는 잠금부(2)의 연결 부분과 협동하도록 의도된 원통형의 수직 로드(vertical rod; 12) 상에 장착된 상측 단부(14)를 포함한다. 그 협동은 도 3 에 구체적으로 도시되어 있는바, 여기에는 도구(11)가 잠금부(2)에 가까이 있는 상태의 모습이 도시되어 있으며, 잠금부(2)의 하측 연결 부분(4)과 두 개의 버섯 형상의 측방향 연결 요소(7)들이 도시되어 있다. 도구(11)의 단부(14)는 연결 요소(18)를 기준으로 대칭적으로 배치된 두 개의 슬롯(17)들을 포함하고, 연결 요소는 잠금부(2)의 연결 요소(4)의 표면 아래에 배치되되 보이지는 않고 편평하거나 편평하게 된 유형의 협동부를 형성하기 위해 대응되는 로드(rod)를 수용할 수 있는 장붓구멍(mortice)의 형태를 취한다. 각각의 슬롯(17)은 버섯머리부(7)에 대응되는 크기를 갖는 실질적으로 원형인 부분(19)을 가져서, 상기 버섯머리부가 이 원형 부분(19)을 통해 삽입될 수 있다. 이에 이어서, 각 슬롯(17)은 원형 호(circular arc)의 일부분을 형성하는 좁은 부분(20)을 포함하는바, 버섯머리부가 개구(19)를 통하여 삽입된 후에는 버섯머리부의 좁은 부분(8)이 상기 좁은 부분(20) 안에서 움직일 수 있다. 따라서, 도구(11)를 부착시키는 단계(E0) 중에는, 버섯머리부(7)들이 그 개구들 안에 삽입될 때까지 개구(19)들이 버섯머리부(7)들에 가깝게 이동되고, 그 다음에는 버섯머리부(7)를 통하여 도구(11)를 제 위치에 잠그는 스핀들(spindle; 12)이 회전된다. 대안적으로는, 이와 같은 부착이 병진 움직임과 같은 상이한 움직임 및/또는 상이한 기하형태를 이용함으로써 이루어질 수 있다. 그 다음에는, 스핀들(12)의 중앙 부분이 피스톤(5)에 대해 안착되게끔 수직의 병진 움직임으로서 움직이고, 단계(E1)에 따라서 잠금부가 맞물림해제(disengage)된다. 마지막으로, 단계(E2)에 따라서, 연결 요소(18)의 회전에 의하여 잠금부를 돌림으로써 잠금해제(unlock)된다.
이와 같은 다양한 움직임들을 얻기 위하여, 도구(11)는 세 개의 독립적인 모터들(예를 들어 전기식 모터, 공압식 모터, 또는 유압식 모터), 도구를 버섯머리부들에 부착시키기 위한 상측 링크 로드(upper link rod; 21), 잠금부의 잠금해제를 위해 스핀들(12)의 중앙 부분을 돌리기 위한 하측 링크 로드(lower link rod; 22), 및 스핀들(12)의 병진 움직임을 유발하기 위한 장치(23)를 구비한다. 이 두 가지의 움직임들은 조합될 수 있다는 점에 유의한다.
도 4 및 도 5 에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수작업으로 배터리를 장착 및/또는 분리하기 위한 도구(31)가 도시되어 있다. 이 도구는 기초부(34)를 포함하는데, 기초부 위로는 중앙의 원통형 몸체(32)가 연장되어 있으며, 원통형 몸체는 제1 중앙 로드(first central rod)를 포함하고, 제1 중앙 로드의 상측 단부에는 잠금부의 대응되는 연결 요소와 협력하도록 의도된 연결 요소(38)가 형성된다. 이 실시예에서, 그 연결은 편평한/편평하게 된 유형의 것이다. 이 중앙 로드는 그 하측부에, 즉 기초부(34)의 아래에 작동 요소(actuating element; 40)를 포함하고 있는바, 이것은 수동으로(수작업으로) 돌릴 수 있도록 하기 위하여 설계된 것이다. 이 중앙 로드 둘레에는 스크류-잭 원리(screw-jack principle)에 의한 병진 움직임이 가능한 상보적인 요소가 있는바, 그것의 상측 단부(33)는 그것에 걸려있는 부하의 잠금을 해제하도록 피스톤에 대해 안착되게끔 의도된 것이다. 대안으로서는, 이와 같은 움직임가능성이 다른 임의의 방안으로 얻어질 수 있는바, 유압식 액츄에이터, 캠(cam)에 기반을 둔 시스템, 공압식 시스템, 또는 레버(lever) 등이 그것이다. 마지막으로, 도구(31)는 두 개의 원통형 측부 부분들(lateral parts; 35)을 포함하는바, 그 측부 부분들은 자신의 상측 부분에, 배터리에 제공되어 있는 부착 요소(7)들과 협력하는 부착 요소(37)들을 포함한다. 이 실시예에서, 이 부착 요소(37)들은 주변 부분에 개구(39)를 포함하는바, 이것은 도 3 에 도시된 바와 같은 버섯머리부 형태의 연결 요소의 폭넓은 하측 부분의 통합을 허용하고, 상기 개구(39) 다음에는 그러한 버섯머리부의 좁은 부분(8)이 지나갈 수 있는 상향의 개구가 형성된다. 이와 같은 기하형태는, 배터리 상의 도구를, 실질적으로 수직이 되도록 의도된 실린더(35)들의 축에 대해 평행한 방향으로 유지시킨다.
따라서, 제2 실시예에 따른 도구는 신속한 취급 및 순수 수작업의 용도에 적합하다. 인체공학적인 수작업 이용을 가능하게 하는 이 도구는 휴대가능한 도구이다. 이것은, 특히 특약점(dealership)에서의 판매 후 작업(after sales operation)에서 자동차를 수리함을 위해 의도된 것이지만, 조립 설비에서도 사용될 수 있다.
마지막으로, 여기에서는 두 가지 유형의 도구가 예로서 설명되었지만, 다른 기하형태도 생각해 볼 수 있다. 상기의 설명으로부터, 본 발명은 궁극적으로 배터리의 장착 또는 분리를 위한 도구에 관한 것이라는 점이 명백하며, 그 도구는 다음과 같은 세 개의 본질적인 수단들을 포함한다:
- 도구를 배터리 또는 차체 외피에 부착시키기 위한 적어도 하나의 수단. 배터리에 대한 부착은, 현저한 부하가 차체 외피로 전달됨을 회피할 수 있게 한다. 이 부착 수단은, 배터리의 해제(release)를 위하여 부하(load)를 도구로부터 배터리로 전달시키는 지지체로서 작용하는 목적을 갖는다;
- 잠금부에서 부하를 해제시키는 수단. 이 수단은 수직의 병진 움직임이 가능한 요소를 포함할 수 있다.
- 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단. 이 수단은 잠금부의 돌림에 관한 것을 포함할 수 있다.

Claims (10)

  1. 자동차를 추진시키는 엔진 또는 모터에 동력을 공급하는 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구(11, 31)로서, 에너지 컨테이너는 잠금부(2)를 이용하여 자동차에 고정되고, 잠금부(2)에는 잠금부(2)에 부하를 가하는 피스톤(5)이 작용하며, 상기 도구는:
    적어도 하나의 도구 부착 수단(tool attachment means; 17; 37);
    피스톤(5)에 대해 작용함으로써 잠금부(2)에 대한 부하를 해제시키는 수단(33); 및
    배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단(18; 38);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단(18; 38)은 돌림가능한 로드(rod)의 상측 부분에 배치된 것을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
  3. 앞선 청구항에 있어서,
    상기 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단(18; 38)은 육각형, 사각형, 정사각형, 또는 편평하거나 편평하게 된 유형의 암 연결부(female connection) 또는 수 연결부(male connection)를 갖는 것을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 잠금부(2)에 대한 부하를 해제시키는 수단(33)은, 상기 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단(18; 38)의 로드 주위에서의 병진 움직임 능력(translational mobility)을 갖는 것을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
  5. 앞선 청구항에 있어서,
    상기 잠금부(2)에 대한 부하를 해제시키는 수단(33)은, 스크류/잭 원리(screw/jack principle), 유압식 액츄에이터, 캠(cam) 시스템, 공압식 시스템, 또는 레버(lever)를 통한 움직임 능력을 갖는 것을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
  6. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잠금부(2)에 대한 부하를 해제시키는 수단(33) 및 상기 배터리의 잠금 및/또는 잠금해제를 위한 수단(18; 38)은, 상기 도구의 중앙 원통형 몸체(12, 32)의 상측 부분에 형성된 것을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
  7. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도구는, 상기 잠금부(2)에 대한 부하를 해제시키는 수단(33) 주위로 대칭적으로 분포된 두 개의 도구 부착 수단(17; 37)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
  8. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 도구 부착 수단(17; 37)은, 적어도 하나의 버섯머리부(mushroom head)에 기초한 유형의 연결부를 위한 암 연결부 또는 수 연결부인 것을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
  9. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도구는 수작업의 용도에 적합하고 휴대가능한 것임을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구로서, 상기 도구는 동력 장비에 의해 작동하는 것을 특징으로 하는, 동력 공급 에너지 컨테이너의 장착 또는 분리를 위한 도구.
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