WO2005048279A1 - Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d’une batterie electrique - Google Patents

Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d’une batterie electrique Download PDF

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Christian Tony Gauthier
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Definitions

  • Control device for cutting and closing the circuit of an electric battery The present invention relates to a device for controlling the closing and opening of the circuit of an electric battery.
  • motor vehicles include more and more electrical and electronic components, which requires the provision of batteries having a relatively large voltage. It is therefore essential, for safety reasons, that certain elements of the vehicle are automatically switched off, for example when the hood is opened, in order to avoid the risk of accidents for users. Generally, to make such cuts, "bistable s itchs" are used which are expensive and relatively heavy bodies.
  • a control assembly for cutting and opening a circuit comprising lugs inserted into the circuit, contact pads connected to the lugs and a contact strip intended to be connected to the pads or separated from those here, the bar being carried by a piston provided with a hollow with which cooperate pins carried by a wheel driven by a motor through a reducer so that the bar is kept applied against the studs to ensure the closing of the circuit, and discarded from them for cutting the latter.
  • Such an arrangement has proven to be complex and expensive, the manufacture and machining being delicate.
  • One of the aims of the invention is to provide a device of the above type overcoming these drawbacks.
  • the device according to the invention is of the type comprising a first terminal intended to be connected to the battery, a second terminal intended to be connected to electrical circuits to be supplied, each terminal comprising a contact pad, a contact strip intended, d on the one hand, to cooperate with the pads to ensure the closing of the circuit and, on the other hand, to be moved away from them to make the cut, the contact strip being carried by a piston movable against the action of a spring and guided in a housing of a carcass and controlled by a disc integral with a toothed wheel driven by an endless screw wedged on the output shaft of an electric motor with a reduction gear and is characterized in that the disc has two studs arranged on a radius of said disc, one of the studs, the first, being arranged in the vicinity of the periphery of the disc, while the second is located in the vicinity of the axis of rotation of the latter, ta Note that the piston has a hollow with a first ramp with which the first stud can cooperate to oppose the sliding of
  • the housing of the carcass in which the piston is guided comprises a hollow in which is housed a compression spring, while the piston is provided with two fingers cooperating with the ends of the spring.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a device according to the invention.
  • Figure 2 is a perspective view of the piston.
  • Figure 3 is an elevational view of the device.
  • Figure 4 is a sectional view along line 4-4 of Figure 3.
  • Figure 5 to Figure 10 schematically show the operation of the device according to the invention.
  • Figure 11 shows schematically the engine control.
  • the device shown in the figures comprises a carcass 1 made of insulating material with a first housing 2 in which are arranged two studs 3 and 4, the stud 3 being connected to a terminal 5 intended to be inserted on a supply circuit arriving from a vehicle battery.
  • the stud 4 is connected to a terminal 6 to which is fixed an electrical conductor cable for the supply of various circuits and electrical devices of the vehicle.
  • the carcass 1 is shaped to have a second housing in which is housed an electric motor 10 with a reduction gear and on the output shaft 11 of which is fixed an endless screw 12 opening into a third housing 14 of the carcass.
  • the third housing 14 has a bottom 15 from which an axis 16 is erected, two lateral guide walls 17, a slot 18 opening into the housing 1 and a hollow 19 in which is housed a compression spring 20, the latter having projections 21 for retaining the spring.
  • a piston 23 having an oblong slot 24 for the passage of the axis 16 and two fingers 25 and 31 intended to cooperate with the ends of the spring 20.
  • the piston is mounted floating in the housing 14.
  • the end of the piston 23, opposite to that provided with the slot 24, is terminated by a stirrup 26 passing through a hole 27 of a contact strip 28, applied by a spring 30 to a shoulder 29 of said piston 23.
  • the spring 20 tends to keep the contact strip 28 away from the pads 3 and 4 with which it is intended to cooperate to ensure the closure of the circuit.
  • the worm 12 cooperates with a toothed wheel 32, turning madly on the axis 16, integral with a disc 33 on the free face of which two studs 34 and 35 are erected.
  • the studs 34 and 35 are arranged radially on the corresponding face of the disc 33, the stud 34 being located in the vicinity of the periphery and the stud 35 in the vicinity of the axis 16.
  • the piston 23, on its face opposite to that cooperating with the bottom 15, and in the vicinity of its end opposite to that provided with the stirrup 26, comprises a hollow 38 having a first ramp 38a s Opening on one face 23a of the piston 23, a rectilinear longitudinal ramp 38b connected to a second ramp 38c terminated by a steep 39.
  • a finished tooth 40 on the side of the longitudinal ramp 38b, by a point, in order to present two ramps 40a and 40b.
  • a relay 47 is inserted on the different lines and is connected by lines 48 and 49 to the two power supply terminals of the motor 10.
  • the relay 47 is connected to a control of an inverter 50 which allows the relay 47 to selectively connect the line 44 and the line 43 so as to control the motor in one direction and to connect lines 42 and 45 so that the motor is driven in the opposite direction.
  • a timer 51 is provided which controls the opening of line 48.
  • the motor 10 is this time supplied so that the toothed wheel 32 rotates in an anticlockwise direction (see FIG. 9); the stud 34 drops the ramp 38a so that the piston 23 is free, the stud 35 bears against the ramp 40a of the tooth 40 and controls the displacement of the piston 23 in the direction of the arrow f to bring the contact strip 28 against pads 3 and. In this position, the stud 34 is located in line with the ramp 38c, while the stud 35 escapes the tooth 40.
  • the motor power is cut by the timer and the inverter is switched so that the device is ready for the circuit opening process.

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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)

Abstract

Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit dune batterie électrique, caractérisé en ce qu'il comprend des cosses (5, 6) reliées à des plots (3, 4), une barrette de contact (28) portée par un piston (23) mobile contre f action dune ressort, un moteur électrique avec un réducteur relié par une liaison cinématique au piston, des moyens pour commander le moteur dans un sens de rotation et Bans le sens opposé, la rotation dans un sens commandant le contact de la barrette contre les plots et la rotation dans le sens opposé l'écartement de la barrette desdits plots.

Description

Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d'une batterie électrique. La présente invention se rapporte à un dispositif de commande de la fermeture et de l'ouverture du circuit d'une batterie électrique.
Actuellement, les véhicules automobiles comportent de plus en plus d'organes électriques et électroniques, ce qui nécessite de prévoir des batteries ayant une tension relativement importante. Il est donc indispensable, pour des questions de sécurité, que certains éléments du véhicule soient automatiquement hors tension, par exemple lorsqu'on ouvre le capot, afin d'éviter les risques d'accidents pour les utilisateurs. Généralement, pour réaliser de telles coupures, on utilise des "s itchs bistables" qui sont des organes chers et relativement pesants. On a également proposé un ensemble de commande de la coupure et de l'ouverture d'un circuit comprenant des cosses insérées sur le circuit, des plots de contact reliés aux cosses et une barrette de contact destinée à être reliée aux plots ou écartée de ceux-ci, la barrette étant portée par un piston pourvu d'un creusage avec lequel coopèrent des tétons portés par une roue entraînée par un moteur à travers un réducteur de manière que la barrette soit maintenue appliquée contre les plots pour assurer la fermeture du circuit, et écartée de ceux-ci pour la coupure de ce dernier. Une telle disposition s'est avérée complexe et onéreuse, la fabrication et l'usinage étant délicats. L'un des buts de l'invention est de réaliser un dispositif du type ci-dessus remédiant à ces inconvénients . Le dispositif selon l'invention est du type comprenant une première cosse destinée à être reliée à la batterie, une seconde cosse destinée à être reliée à des circuits électriques à alimenter, chaque cosse comportant un plot de contact, une barrette de contact destinée, d'une part, à coopérer avec les plots pour assurer la fermeture du circuit et, d'autre part, à être écartée de ceux-ci pour réaliser la coupure, la barrette de contact étant portée par un piston mobile contre l'action d'un ressort et guidé dans un logement d'une carcasse et commandé par un disque solidaire d'une roue dentée entraînée par une vis sans fin calée sur l'arbre de sortie d'un moteur électrique avec un réducteur et est caractérisé en ce que le disque comporte deux tétons disposés sur un rayon dudit disque, l'un des tétons, le premier, étant disposé au voisinage de la périphérie du disque, tandis que le second est situé au voisinage de l'axe de rotation de ce dernier, tandis que le piston présente un creusage avec une première rampe avec laquelle peut coopérer le premier téton pour s'opposer au coulissement du piston dans le sens de la fermeture du circuit, la barrette de contact étant écartée des plots, et une seconde rampe avec laquelle peut coopérer le premier téton pour s'opposer au coulissement du piston dans le sens de l'ouverture, la barrette de contact étant appliquée contre les plots, le creusage étant pourvu d'une dent présentant une première et une seconde rampe, tandis que le second téton porte contre la première rampe pour commander le coulissement du piston dans le sens de la fermeture et avec la seconde rampe dans le sens de l'ouverture, le moteur électrique comportant des moyens de manière à tourner dans un sens pour commander l'ouverture et dans le sens opposé pour commander la fermeture. Suivant une caractéristique de détail, le moteur électrique comporte des moyens pour commander la rotation du disque dans un sens et dans le sens opposé sur 180°.
Suivant encore une autre caractéristique, le logement de la carcasse dans lequel est guidé le piston comporte un creusage dans lequel est logé un ressort de compression, tandis que le piston est pourvu de deux doigts coopérant avec les extrémités du ressort.
Ainsi, le piston est monté flottant dans le logement, et dans la position de repos la barrette de contact est écartée des plots. Enfin, le logement de la carcasse dans lequel est guidé le piston comporte un axe sur lequel tournent la roue dentée et le disque, ledit axe traversant une fente oblongue du piston. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détail en se référant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple seulement et représenté aux dessins annexés. Figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif selon l'invention.
Figure 2 est une vue en perspective du piston. Figure 3 est une vue en élévation du dispositif.
Figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3. Figure 5 à figure 10 montrent schématiquement le fonctionnement du dispositif selon l'invention. Figure 11 montre schématiquement la commande du moteur.
Le dispositif représenté aux figures comprend une carcasse 1 en matière isolante avec un premier logement 2 dans lequel sont disposés deux plots 3 et 4, le plot 3 étant relié à une cosse 5 destinée à être insérée sur un circuit d'alimentation arrivant d'une batterie d'un véhicule. Le plot 4 est relié à une cosse 6 à laquelle est fixé un câble de conducteur électrique pour l'alimentation de différents circuits et appareils électriques du véhicule.
La carcasse 1 est conformée pour présenter un second logement dans lequel est logé un moteur électrique 10 avec un réducteur et sur l'arbre de sortie 11 duquel est calée une vis sans fin 12 débouchant dans un troisième logement 14 de la carcasse.
Le troisième logement 14 comporte un fond 15 à partir duquel s'érige un axe 16, deux parois latérales de guidage 17, une fente 18 débouchant dans le logement 1 et un creusage 19 dans lequel est logé un ressort de compression 20, celui-ci présentant des saillies 21 de retenue du ressort.
Contre le fond 15 est appliqué un piston 23 présentant une fente oblongue 24 pour le passage de l'axe 16 et deux doigts 25 et 31 destinés à coopérer avec les extrémités du ressort 20. Ainsi le piston est monté flottant dans le logement 14.
L'extrémité du piston 23, opposée à celle pourvue de la fente 24, est terminée par un étrier 26 traversant un trou 27 d'une barrette de contact 28, appliquée par un ressort 30 sur un épaulement 29 dudit piston 23. Le ressort 20 tend à maintenir la barrette de contact 28 écartée des plots 3 et 4 avec lesquels elle est destinée à coopérer pour assurer la fermeture du circuit.
La vis sans fin 12 coopère avec une roue dentée 32, tournant folle sur l'axe 16, solidaire d'un disque 33 sur la face libre duquel s'érigent deux tétons 34 et 35. Les tétons 34 et 35 sont disposés radialement sur la face correspondante du disque 33, le téton 34 étant situé au voisinage de la périphérie et le téton 35 au voisinage de 1 ' axe 16. Le piston 23, sur sa face opposée à celle coopérant avec le fond 15, et au voisinage de son extrémité opposée à celle pourvue de l' étrier 26, comporte un creusage 38 présentant une première rampe 38a s Ouvrant sur une face 23a du piston 23, une rampe rectiligne longitudinale 38b raccordée à une seconde rampe 38c terminée par un abrupt 39.
Dans le creusage 38, du côté de la face 23a, s'étend une dent 40 terminée, du côté de la rampe longitudinale 38b, par une pointe, afin de présenter deux rampes 40a et 40b.
A la figure 11, on a représenté schématiquement la commande du moteur 10.
A partir d'une batterie 41 s'étend, depuis la borne +, une ligne 42 avec une dérivation 43, tandis qu'a partir de la borne - s'étend une ligne 44 avec une dérivation 45. Un relais 47 est inséré sur les différentes lignes et est relié par des lignes 48 et 49 aux deux bornes d'alimentation du moteur 10. Le relais 47 est relié à une commande d'un inverseur 50 qui permet au relais 47 de relier sélectivement la ligne 44 et la ligne 43 de manière à commander le moteur dans un sens et de relier les lignes 42 et 45 pour que le moteur soit entraîné dans le sens inverse.
Afin que le moteur 10 s'arrête après que le dispositif occupe la position de la figure 5 (fermeture du circuit) , la vis sans fin ayant entraîné la roue dentée sur 180° dans un sens, il est prévu un temporisateur 51 qui commande l'ouverture de la ligne 48.
Lorsque l'inverseur 50 est commandé, le temporisateur 51 est également commandé et la ligne 48 est refermée, le moteur tournant en sens inverse puisque le relais 47 a inversé le sens de polarité, l'alimentation du moteur étant coupée lorsque la roue 32 a pivoté sur 180° dans le sens opposé au sens précédent, et ainsi de suite. Les figures 5 à 10 montrent schématiquement le fonctionnement du dispositif.
Dans la position de la figure 5, le circuit est fermé, la barrette 28 étant appliquée contre les plots 3 et 4, le ressort 30 étant légèrement comprimé de manière que le contact soit bien fermé. Pour commander l'ouverture (voir figures 6 et 7), le circuit du moteur 10 est fermé de manière que la roue dentée 32 soit entraînée dans le sens des aiguilles d'une montre. Durant cette rotation, le téton 35 vient porter contre la rampe 40b de la dent 40 et pousse le piston 23 dans le sens de la flèche g jusqu'à ce que le téton 34 vienne se situer au droit de l'abrupt 39. Dans cette position, le piston 23 étant libre avec l'action du ressort 20, la barrette de contact 28 est écartée des plots 3 et 4 (figure 7) . Cet écartement est amplifié par le téton 35 qui bute sur la rampe 40b de la dent 40.
Lorsque la roue dentée 32 a tourné de 180°, le téton 35 échappe la dent 40, de sorte qu'avec l'action du ressort 20 le piston 23 revient dans une position intermédiaire, le téton 34 venant porter contre la rampe 38a (voir figure 8), l'alimentation du moteur 10 étant coupée et l'inverseur basculé.
Pour commander la fermeture du circuit, le moteur 10 est cette fois alimenté de manière que la roue dentée 32 tourne dans le sens opposé des aiguilles d'une montre (voir figure 9) ; le téton 34 échappe la rampe 38a de sorte que le piston 23 est libre, le téton 35 porte contre la rampe 40a de la dent 40 et commande le déplacement du piston 23 dans le sens de la flèche f pour amener la barrette de contact 28 contre les plots 3 et . Dans cette position, le téton 34 vient se situer au droit de la rampe 38c, tandis que le téton 35 échappe la dent 40. L'alimentation du moteur est coupée par le temporisateur et l'inverseur est basculé pour que le dispositif soit prêt pour le processus d'ouverture du circuit.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté. On pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d'une batterie électrique du type comprenant une première cosse (5) destinée à être reliée à la batterie, une seconde cosse (6) destinée à être reliée à des circuits électriques à alimenter, chaque cosse (5, 6) comportant un plot de contact (3, 4), une barrette de contact (28) destinée, d'une part, à coopérer avec les plots pour assurer la fermeture du circuit et, d'autre part, à être écartée de ceux-ci pour réaliser la coupure, la barrette de contact (28) étant portée par un piston (23) mobile contre l'action d'un ressort (20) et guidé dans un logement (14) d'une carcasse (1) et commandé par un disque (33) solidaire d'une roue dentée (32) entraînée par une vis sans fin (12) calée sur l'arbre de sortie (11) d'un moteur électrique (10) avec un réducteur, caractérisé en ce que le disque comporte des tétons (34, 35) disposés sur un rayon dudit disque, l'un des tétons, le premier, étant disposé au voisinage de la périphérie du disque (33) , tandis que le second est situé au voisinage de l'axe de rotation de ce dernier, tandis que le piston (23) présente un creusage (38) avec une première rampe (38a) avec laquelle peut coopérer le premier téton (34) pour s'opposer au coulissement du piston dans le sens de la fermeture du circuit, la barrette de contact (28) étant écartée des plots (3, 4), et une seconde rampe (38b) avec laquelle peut coopérer le premier téton (34) pour s'opposer au coulissement du piston (23) dans le sens de l'ouverture, la barrette de contact (28) étant appliquée contre les plots (3, 4), le creusage (38) étant pourvu d'une dent (40) présentant une première et une seconde rampe (40a, 40b) , tandis que le second téton (35) porte contre la première rampe (40a) pour commander le coulissement du piston dans le sens de la fermeture et avec la seconde rampe (40b) dans le sens de l'ouverture, le moteur électrique (10) comportant des moyens de manière à tourner dans un sens pour commander l'ouverture et dans le sens opposé pour commander la fermeture.
2. Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d'une batterie électrique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique (10) comporte des moyens pour commander la rotation du disque dans un sens et dans le sens opposé sur 180°.
3. Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d'une batterie électrique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le logement (14) de la carcasse (1) dans lequel est guidé le piston (23) comporte un creusage (19) dans lequel est logé un ressort de compression (20) tandis que le piston (23) est pourvu de deux doigts (25, 31) coopérant avec les extrémités du ressort (20) .
4. Dispositif de commande de la coupure et de la fermeture du circuit d'une batterie électrique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le logement (14) de la carcasse (1) dans lequel est guidé le piston (23) comporte un axe (16) sur lequel tournent la roue dentée (32) et le disque (33), ledit axe traversant une fente oblongue (24) du piston (23) .
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