WO2010109092A2 - Dispositif d'accrochage à gain mécanique variable - Google Patents

Dispositif d'accrochage à gain mécanique variable Download PDF

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WO2010109092A2
WO2010109092A2 PCT/FR2010/000237 FR2010000237W WO2010109092A2 WO 2010109092 A2 WO2010109092 A2 WO 2010109092A2 FR 2010000237 W FR2010000237 W FR 2010000237W WO 2010109092 A2 WO2010109092 A2 WO 2010109092A2
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WO
WIPO (PCT)
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screw
axis
load
nut
grooves
Prior art date
Application number
PCT/FR2010/000237
Other languages
English (en)
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WO2010109092A3 (fr
Inventor
Jean-Marc Loriot
Christian Salesse
Original Assignee
Jean-Marc Loriot
Christian Salesse
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jean-Marc Loriot, Christian Salesse filed Critical Jean-Marc Loriot
Publication of WO2010109092A2 publication Critical patent/WO2010109092A2/fr
Publication of WO2010109092A3 publication Critical patent/WO2010109092A3/fr

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30Features relating to electrodes
    • B23K11/31Electrode holders and actuating devices therefor
    • B23K11/314Spot welding guns, e.g. mounted on robots
    • B23K11/315Spot welding guns, e.g. mounted on robots with one electrode moving on a linear path

Definitions

  • the invention relates to a hooking device for hanging and clamping a load on a support frame.
  • variable mechanical gain actuator already known and in particular described in application PCT / FR / 2005/000306 filed on February 10, 2005 on behalf of the applicants and published on August 25, 2005 under number WO 2005/077585 .
  • the actuator described in the aforementioned publication is designed as a clamping device for moving two members relative to each other, in particular an electrode and a counter-electrode of a welding gun.
  • a clamping tool that includes a first member and a second member capable of relative movement under the action of a drive device, also called actuator.
  • This device comprises a screw of a given pitch capable of being rotated about an axis, in one direction or in an opposite direction under the action of a motor, a nut cooperating with the screw and adapted to be driven in translation in the direction of the axis of the screw, said nut being integral in translation with the first member, first guide means defining a linear guide parallel to the axis of the screw to block the rotation of the nut in a first phase of displacement of the nut, and second guide means defining a helical guide which extends along the axis of the screw which has a pitch inverted relative to the pitch of the screw to allow the rotation of the nut in the same direction of rotation as the screw in a second phase of displacement of the nut.
  • This drive device has a variable kinematic ratio with a first phase of displacement where the nut is locked in rotation and a second phase of displacement where the nut is rotated in the same direction as the screw, which then allows to reduce the apparent pitch of the screw, and thus the speed in translation of the nut in this second phase of displacement. Assuming that the screw rotates at a constant angular velocity, the translational speed (linear velocity) of the nut will be faster in the first phase of displacement than in the second phase of displacement.
  • the invention also aims to provide such a fastening system which is particularly suitable for the attachment of a battery tray under the body of a motor vehicle with electric propulsion.
  • the attachment device of the invention comprises an actuator comprising a screw of a given pitch adapted to be rotated about an axis, in a direction or in an opposite direction under the action of a motor, a nut cooperating with the screw and adapted to be driven in translation in the direction of the axis of the screw, first guide means in the form of grooves defining a linear guide parallel to the axis of the screw to block the rotation of the nut in a first phase of displacement of the nut, and second guiding means in the form of grooves defining a helical guide which extends along the axis of the screw and which has a pitch inverted with respect to the the screw to allow the rotation of the nut in the same direction of rotation as the screw in a second phase of displacement of the nut, the grooves being cut in a hollow socket forming a fixed support adapted to be secured to one or the other Another of the load and the support frame, while the nut is extended by a movable support which is provided with a fastening system disposed
  • the actuator can be interposed between the support frame and the load, the fixed support of One actuator being secured to one of the support frame and the load and the attachment system of the movable support being secured to the other of the movable support and the load.
  • the fixed support of the actuator is secured to the support frame while the attachment system of the movable support is adapted to engage with or disengage the load. But the opposite arrangement is possible.
  • the attachment device of the invention thus makes it possible to seize and hook a load, this hooking being done in a phase of rotation of the nut and this in a precise angular position and perfectly repetitive.
  • the attachment device of the invention allows, on the one hand, the displacement of said load along an axis of displacement (for example vertical) on strokes of up to several centimeters (or more) and the positioning in a plane perpendicular to the axis of displacement (for example a horizontal plane) of the load relative to the support frame against which the load must come to lock.
  • the attachment device on the other hand, to ensure correct positioning, in the aforementioned, the respective faces of the load and its support frame which must come into contact.
  • the attachment device of the invention also allows, once the load in contact with its support frame, to exert sufficient force to allow the attachment of the load with its support frame, this force can be much higher to the mere weight of the charge .
  • the attachment device of the invention ensures a mechanical locking of the attachment system so that the load and its support frame can not be detached inadvertently.
  • the grooves cut in the bushing comprise a linear phase parallel to the axis of the screw, in order to ensure a displacement in relative translation of the support frame and the load, while ensuring positioning of the load in a perpendicular plane. to the axis of the screw;
  • the grooves cut in the bushing comprise a helical phase with a pitch of the bushing inverted with respect to the pitch of the screw, in order to ensure a sufficient fastening force between the load and the support frame;
  • the grooves cut in the bush comprise two phases in which the grooves perpendicular to the axis of the screw provide, firstly a zone of intrinsic irreversibility when the load is secured to its support, and secondly, a precise and repetitive positioning zone at the level of the attachment.
  • Figure 1 is an elevational view, partially broken away, of a clamping tool according to the aforementioned prior art
  • Figure 2 is a perspective view of an attachment device according to the invention equipped with its attachment system, before engagement of this attachment system with a load;
  • FIGS 3, 4, 5 and 6 are views similar to Figure 2, show the various sequences of an attachment operation
  • FIG. 7 is a schematic elevational view showing a motor vehicle whose body is provided with several attachment devices according to the invention for attaching a battery tray under the vehicle body;
  • Figure 8 is a view similar to Figure 7 in an alternative embodiment.
  • FIG. 1 which shows a clamping tool according to the prior art and more specifically according to the application PCT / FR / 2005/000306 published under the number WO
  • the clamping tool or actuator, is provided with a clamping device comprising a screw 10 adapted to be rotated about an axis XX by means of an electric motor M which can be coupled to a control digital.
  • the screw 10 is here a conventional screw having a thread helical, for example frustoconical section. However, it could also be a ball screw.
  • This screw 10 has a pitch Pi and can be rotated in one direction or the other by the motor M.
  • the screw 10 cooperates with a nut 12 capable of being driven in translation in the direction of the axis XX of the screw.
  • This nut is secured to a support 14, also called “movable support", made in the form of a tubular element which at least partially surrounds the screw 10.
  • the support 14 is connected to a plate 16 which carries a first member 18 (also called “movable member”) capable of being displaced in translation, in a direction parallel to the axis XX, to move towards or away from a second member 20 (also called “fixed member”) carried by a fixed support 22 which also carries the motor M.
  • a first member 18 also called “movable member”
  • a second member 20 also called “fixed member”
  • a column 24 is fixed to the support 22 and extends in a direction parallel to the axis XX to provide a guide in translation of the mobile support 14 carrying the movable member
  • the plate 16 is provided for this purpose with an axial bore
  • the movable member 18 and the fixed member 20 respectively constitute an electrode and a counter-electrode.
  • the pitch Pi of the screw 10 is a step to the right whose value is advantageously of the order of magnitude of its own diameter.
  • the nut 12 is equipped with a pair of follower rollers 28 which form follower elements and which are mounted free to rotate about an axis YY which is perpendicular to the axis XX of the screw. Only one of the rollers is visible in Figure 1.
  • the follower rollers 28 are here of cylindrical shape, but other shapes are possible, for example a frustoconical shape.
  • the support 22 carries a hollow cylinder 30, called “hollow socket”, which has a cylindrical wall 32 in which are cut two opposite grooves or slides 34 (only one of the two grooves is visible in Figure 1).
  • the aforementioned follower rollers 28 are arranged to roll respectively in the two grooves 34 which form the guide means.
  • Each of the grooves 34 comprises a linear portion 34L which extends parallel to the axis of the screw to provide a linear guide to the nut 12, and a helical portion 34H which connects to the linear portion 34L to provide a helical guidance.
  • This helical portion extends along the axis XX of the screw and has a pitch P 2 which is inverted with respect to the pitch Pi of the screw, and which is therefore left in the example.
  • the rollers 28 are in contact with the portion 34L of the grooves, the latter prevent the nut from rotating; and it can move in translation with a linear speed imposed by the angular speed of the motor M and the pitch Pi of the screw.
  • This constitutes a first displacement phase D x also called a race, which can be described as an inertial phase.
  • the follower rollers 28 are respectively closer to the helical portions 34H, the latter drive the nut in rotation in the same direction as the screw.
  • the linear speed of the nut decreases to possibly zero. Indeed, this comes from an apparent variation of the pitch (in fact, the linear speed of the nut is synchronized to the pitch P 2 ).
  • the pitch P 2 can be constant or variable. Assuming, therefore, that the screw 10 is rotated about its axis with a constant established angular velocity, the nut moves first (in the tightening direction) with a constant speed for the first time. phase Di (inertial phase) and then with a slower speed in the second phase O ⁇ .
  • the support 14 is connected to the plate 16 of the movable member 18 by a thrust bearing generally designated by reference 36, by which the movable support 14 remains permanently secured. in translation of the movable member 18.
  • This abutment 36 comprises two counter-flanges 38 respectively disposed on either side of the plate 16 and bearing on it by means of balls 40.
  • the two counter-flanges 38 are held axially between a flange 42 provided at one end of the movable support 14 and a nut 44 screwed around another end of the movable support 14.
  • FIG. 2 shows an attachment device according to the invention comprising an actuator with variable mechanical gain A similar to that shown in FIG. 1 and suitable for hooking up a load C (shown schematically) and clamping it with respect to a support frame B (shown schematically).
  • Actuator A takes up most of the components of the actuator of Figure 1 and the common elements are designated by the same references.
  • the screw 10 with axis XX, the drive motor M, the nut 12, the movable support 14, the pair of follower rollers 28 (only one of which is shown), the hollow bushing 30 in which the cutters are cut are recognized. throats 34 (only one throat is shown).
  • These grooves have four distinct parts or phases.
  • the thrust bearing 36 defined in FIG. 1 has been omitted, and a pair of gripping rollers 48, free to rotate on their axis ZZ, has been directly mounted on the mobile support 14, the ZZ axis of these rollers being perpendicular. to the axis XX of the screw 10. This axis ZZ is further secured to the axis of rotation YY of the follower rollers 28. In the example, the axes YY and ZZ are parallel, but this is not an obligation.
  • the hooking rollers 48 are located on either side of the mobile support 14, which has the shape of a tube, and are therefore diametrically opposed. They constitute an attachment system for the load C or for the support frame B.
  • the load C is provided with a hooking piece 50, for example in the form of a plate, which represents the female part of the load in which the hooking takes place, by the fastening system (gripping rollers 48). ) of the actuator.
  • a hole 52 also called “buttonhole” is provided for this purpose through the attachment piece 50 to receive the movable support 14 and the two gripping rollers 48.
  • This hole 52 has a circular portion 54 having two extensions 56 diametrically to receive the pair of gripping rollers 48.
  • the actuator A comprises, in the example, a plate 58 integral with the bushing 30 for fixing the actuator to the support frame B.
  • the plate 58 is shown schematically, provided that it can take any shape desired for connect the support frame B and the socket 30.
  • the axis XX of the screw is vertical, which allows a relative vertical displacement of the load C relative to the support frame B. But the axis XX of the screw can take another direction depending the application in question.
  • the load C and the support frame B may have contact faces of any geometry, not necessarily planar.
  • FIG. 2 shows the actuator A and the attachment piece 50 positioned to effect the attachment, the attachment rollers 48, which are mounted on the same movable support 14 as the follower rollers, are in the example coplanar, the axes YY and ZZ being parallel to each other.
  • the gripping rollers 48 have a precisely defined position because the follower rollers 28 abut the lower zone 34P of the grooves 34. This position is therefore very precise and perfectly repetitive. It is then sufficient to mount the load C to position the attachment piece 50 in a plane greater than that of the attachment rollers 48, the buttonhole 52 being dimensioned to compensate for the positioning dispersions between the load
  • This lifting can be performed by an external lifting device (not shown), not very precise, lifting only the weight of the load.
  • FIG. 3 shows the new relative positions after this operation. It can be seen that the hooking rollers have passed through the buttonhole 52 and are located below the hooking plate 50.
  • Figure 4 shows the assembly after the follower rollers 28 are out of the lower phase 34P grooves.
  • the hooking rollers 48 have turned the same angle as the follower rollers 28, typically of the order of a quarter of a turn, but have remained in the same plane as in FIG. 3 (the grooves at 34P are in a plane perpendicular to the axis of the screw).
  • pebbles 48 can not get out of the buttonhole, but have not yet been in contact with it.
  • This place of attachment function can further ensure an electrical connection between the support frame and the load. It also makes it possible to compensate for dispersions of the relative positioning between the support frame and the load. This is of particular interest in the application to the attachment of a battery tray under the body of a vehicle as described below with reference to Figures 7 and 8.
  • the force corresponds to the sole weight of the load C.
  • the totality of this force is taken up here only by the screw of the actuator A or by the screws of the actuators A, in the case where several Actuators are used.
  • the follower rollers 28 first pass through the phase 34H of the grooves.
  • the set of actuators will create a stress through the elasticity of the various components to obtain a stabilization effort between the load C and its support frame B. This effort is much greater than the weight alone of the load C and created by variable values of the pitch P 2 of the sleeve 30. As a result, it does not overload the screws 10 and can be generated by very low torque values on the screw 10 or each of the screws 10.
  • the high rigidity of the actuator requires only small amplitudes of displacement for this operation.
  • the fastening system consists of a pair of rollers 48.
  • the constrained displacements of these rollers with respect to the fastening piece 50 take place in a plan, it is possible to replace these rollers by other attachment means such as, for example, two friction members (not shown).
  • the or each actuator is advantageously driven by an electric motor M adapted to drive the screw 10 in rotation in a direction or in an opposite direction according to a limited number of turns (for example from 5 to 10 revolutions) to move the follower rollers 28 of one to the other of the ends of each groove 34.
  • FIG. 7 shows schematically a motor vehicle 60 of the type to electric propulsion.
  • This vehicle comprises a box 62 under which a battery tray 64 can be hung and clamped and, conversely, unhooked.
  • the battery tray 64 is constructed as a generally rectangular, low-height box housing a plurality of storage batteries.
  • the tray 64 rests, in the example, on forks 66 of a suitable lifting device, such as a pallet truck or the like.
  • the bin 64 is placed under the body 62 and between the wheels of the vehicle.
  • the box 62 comprises several actuators A, for example four in number, which are housed in longitudinal members 68 arranged in the longitudinal direction of the vehicle and connected by one or more transverse beams 70 to form a support surface for the battery box. once the latter is raised and bridled against the crate 62.
  • the actuators A are housed in the longitudinal members 68 and are fixed thereto by any appropriate means.
  • the respective hollow bushings 30 of the actuators are thus fixed to the vehicle body which constitutes a support frame within the meaning of the invention.
  • the axes XX of the actuator screws are vertical so that the pairs of latching rollers 48 of the actuators can move by a combined movement of vertical translation and rotation as previously described.
  • the motors M actuators are low power electric motors that are controlled through a circuit 72 powered by the secondary battery 74 of the vehicle.
  • the various actuators may be required to hook onto the load (battery tray 64) and raise it vertically to clamp under the vehicle body by a vertical upward movement.
  • the actuators can be biased in the other direction to unlock the battery tray and remove vertically on the forks 66 of a pallet truck or other similar device.
  • the battery can have a mass of the order of 250 kg and then it will be sufficient to use four low power M engines, typically of the order of 50 watts (peak torque of 3 Nm) , to ensure the lifting, the putting in stress, and the locking of the load or its removal.
  • FIG. 8 shows an embodiment variant in which the actuators are carried here by the load, that is to say the battery box 64.
  • the attachment members (rollers 48) are intended to engage in buttonholes 52 arranged here in the longitudinal members 68 of the vehicle.
  • the electric motors M of the actuators are powered directly by the batteries of the battery box 64 through a suitable control circuit 76.
  • the attachment of the battery tray can also provide an electrical connection between the actuators and the secondary battery (FIG. 7) or between the actuators and the batteries of the battery box (FIG. 8). . In both embodiments they 'may also establish an electrical connection between the batteries of the battery tray and an electric circuit of the vehicle.
  • the hooking function also makes it possible to compensate for the dispersions of the relative positioning between the vehicle body and the battery box which may come in particular from the tires of the vehicle.
  • the actuators may also be driven by other means, including manuals.
  • the invention finds particular application to the attachment of battery tray under the body of a motor vehicle with electric propulsion. However, it is not limited to this particular application and can be used for other applications for attaching a load to a support frame, regardless of the orientation of the screw axis of the actuator.

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Abstract

Le dispositif comprend un actionneur (A) comportant une vis (10) d'un pas donné propre a être entraînée en rotation autour d'un axe (XX), dans un sens ou dans un sens opposé sous l'action d'un moteur (M), un écrou (12) coopérant avec la vis (10) et propre à être entraîné en translation dans la direction de l'axe (XX) de la vis, des premiers moyens de guidage sous la forme de gorges (34L) définissant un guidage linéaire parallèle à l'axe (XX) de la vis (10) pour bloquer la rotation de l ' écrou (12) dans une première phase de déplacement de l' écrou, et des deuxièmes moyens de guidage sous la forme de gorges (34H) définissant un guidage hélicoïdal qui s'étend suivant l'axe (XX) de la vis (10) et qui a un pas inversé par rapport au pas (Pi) de la vis pour permettre la rotation de l ' écrou dans le même sens de rotation que la vis (10) dans une deuxième phase de déplacement de l'écrou (12), les gorges (34L, 34H) étant taillées dans une douille creuse (30) formant un support fixe propre à être rendu solidaire de l'un ou l'autre d'une charge (C) et d'un bâti de support (B), tandis que l'écrou (12) se prolonge par un support mobile (14) qui est muni d'un système d'accrochage (48) disposé suivant un axe (ZZ) perpendiculaire à l'axe (XX) de la vis (10), ce système d'accrochage (48) étant propre à s'engager dans l'autre de la charge (C) et du bâti de support (B). Application notamment à l'accrochage d'un bac à batteries sous la caisse d'un véhicule automobile.

Description

DISPOSITIF D'ACCROCHAGE À GAIN MÉCANIQUE VARIABLE
L'invention concerne un dispositif d'accrochage pour accrocher et brider une charge sur un bâti de support.
Elle concerne une application particulière de l'actionneur à gain mécanique variable déjà connu et notamment décrit dans la demande PCT/FR/2005/000306 déposée le 10 février 2005 au nom des demandeurs et publiée le 25 août 2005 sous le numéro WO 2005/077585.
L' actionneur décrit dans la publication précitée est conçu comme un dispositif de serrage pour déplacer deux organes l'un par rapport à l'autre, notamment une électrode et une contre-électrode d'une pince à souder.
Les demandeurs se sont fixé comme objectif d'adapter les caractéristiques de fonctionnement de cet actionneur connu afin de lui permettre de réaliser l'accrochage d'une charge, son positionnement dans un plan par rapport à un bâti de support contre lequel ladite charge doit être bridée, son déplacement suivant un axe perpendiculaire au plan précité, sa mise en contact sur le support et le verrouillage mécanique de la charge par rapport au bâti de support dans la position recherchée. Cette application est particulièrement intéressante pour le remplacement rapide d'un bac de batteries d'accumulateurs accroché sous la caisse d'un véhicule automobile à propulsion électrique.
Dans la demande internationale citée ci-dessus, les demandeurs ont décrit un outil de serrage qui comporte un premier organe et un deuxième organe capables d'un déplacement relatif sous l'action d'un dispositif d'entraînement, encore appelé actionneur. Ce dispositif comprend une vis d'un pas donné propre à être entraînée en rotation autour d'un axe, dans un sens ou dans un sens opposé sous l'action d'un moteur, un écrou coopérant avec la vis et propre à être entraîné en translation dans la direction de l'axe de la vis, ledit écrou étant solidaire en translation du premier organe, des premiers moyens de guidage définissant un guidage linéaire parallèle à l'axe de la vis pour bloquer la rotation de l ' écrou dans une première phase de déplacement de l' écrou, et des deuxièmes moyens de guidage définissant un guidage hélicoïdal qui s'étend suivant l'axe de la vis qui a un pas inversé par rapport au pas de la vis pour permettre la rotation de l' écrou dans le même sens de rotation que la vis dans une deuxième phase de déplacement de l' écrou.
Ce dispositif d'entraînement présente un rapport cinématique variable avec une première phase de déplacement où l' écrou est bloqué en rotation et une deuxième phase de déplacement où l' écrou est entraîné en rotation dans le même sens que la vis, ce qui permet alors de diminuer le pas apparent de la vis, et donc la vitesse en translation de l' écrou dans cette deuxième phase de déplacement. En supposant que la vis tourne à une vitesse angulaire constante, la vitesse en translation (vitesse linéaire) de l' écrou sera plus rapide dans la première phase de déplacement que dans la deuxième phase de déplacement.
C'est l'un des buts de l'invention d'adapter cet actionneur connu, qui jusqu'à présent était conçu comme un dispositif de serrage, pour concevoir un dispositif d'accrochage à gain mécanique variable pour accrocher une charge et la brider par rapport à un bâti de support.
L' invention a encore pour but de procurer un tel système d' accrochage qui convienne tout particulièrement à l'accrochage d'un bac de batteries sous la caisse d'un véhicule automobile à propulsion électrique.
Le dispositif de l'accrochage de l'invention comprend un actionneur comportant une vis d'un pas donné propre à être entraînée en rotation autour d'un axe, dans un sens ou dans un sens opposé sous l'action d'un moteur, un écrou coopérant avec la vis et propre à être entraîné en translation dans la direction de l'axe de la vis, des premiers moyens de guidage sous la forme de gorges définissant un guidage linéaire parallèle à l'axe de la vis pour bloquer la rotation de l ' écrou dans une première phase de déplacement de l' écrou, et des deuxièmes moyens de guidage sous la forme de gorges définissant un guidage hélicoïdal qui s'étend suivant l'axe de la vis et qui a un pas inversé par rapport au pas de la vis pour permettre la rotation de l' écrou dans le même sens de rotation que la vis dans une deuxième phase de déplacement de l' écrou, les gorges étant taillées dans une douille creuse formant un support fixe propre à être rendu solidaire de l'un ou l'autre de la charge et du bâti de support, tandis que 1' écrou se prolonge par un support mobile qui est muni d'un système d' accrochage disposé suivant un axe perpendiculaire à l'axe de la vis, ce système d'accrochage étant propre à s'engager dans l'autre de la charge et du bâti de support.
Il en résulte que l' actionneur peut être interposé entre le bâti de support et la charge, le support fixe de 1' actionneur étant rendu solidaire de l'un du bâti de support et de la charge et le système d' accrochage du support mobile étant rendu solidaire de l'autre du support mobile et de la charge.
De préférence le support fixe de l' actionneur est rendu solidaire du bâti support tandis que le système d'accrochage du support mobile est propre à s'engager avec la charge ou se désengager de cette dernière. Mais la disposition inverse est possible.
Le dispositif d'accrochage de l'invention permet ainsi de se saisir et d'accrocher une charge, cet accrochage se faisant dans une phase de rotation de l ' écrou et ceci dans une position angulaire précise et parfaitement répétitive.
Le dispositif d'accrochage de l'invention permet, d'une part, le déplacement de ladite charge suivant un axe de déplacement (par exemple vertical) sur des courses pouvant atteindre plusieurs centimètres (voire plus) et le positionnement dans un plan perpendiculaire à l'axe de déplacement (par exemple un plan horizontal) de la charge par rapport au bâti de support contre lequel doit venir se bloquer la charge. Le dispositif d'accrochage permet, d'autre part, d'assurer un positionnement correct, dans le précité, des faces respectives de la charge et de son bâti de support qui doivent entrer en contact.
Le dispositif d'accrochage de l'invention permet en outre, une fois la charge en contact avec son bâti de support, d'exercer une force suffisante pour permettre la solidarisation de la charge avec son bâti de support, cette force pouvant être très supérieure au seul poids de la charge .
En fin, le dispositif d'accrochage de l'invention permet d'assurer un verrouillage mécanique du système d'accrochage afin que la charge et son bâti de support ne puissent être désolidarisés de manière intempestive.
D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, de l'invention sont indiquées ci-dessous :
- les gorges taillées dans la douille comportent une phase linéaire parallèle à l'axe de la vis, afin d'assurer un déplacement en translation relatif du bâti de support et de la charge, tout en assurant un positionnement de la charge dans un plan perpendiculaire à l'axe de la vis ;
- les gorges taillées dans la douille comportent une phase hélicoïdale avec un pas de la douille inversé par rapport au pas de la vis, afin d'assurer un effort de solidarisation suffisant entre la charge et le bâti de support ;
- les gorges taillées dans la douille comportent deux phases dans lesquelles les gorges perpendiculaires à l'axe de la vis assurent, d'une part une zone d'irréversibilité intrinsèque lorsque la charge est solidaire de son support, et d'autre part, une zone de positionnement précis et répétitif au niveau de l'accrochage.
Dans la description qui suit faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, d'un outil de serrage conforme à l'art antérieur précité ;
la figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif d'accrochage selon l'invention équipé de son système d'accrochage, avant engagement de ce système d' accrochage avec une charge ;
les figures 3, 4, 5 et 6 sont des vues analogues à la figure 2, montrent les différentes séquences d'une opération d'accrochage ;
- la figure 7 est une vue schématique en élévation montrant un véhicule automobile dont la caisse est munie de plusieurs dispositifs d'accrochage selon l'invention pour l'accrochage d'un bac de batteries sous la caisse du véhicule ; et
- la figure 8 est une vue analogue à la figure 7 dans une variante de réalisation.
On se réfère à la figure 1 qui représente un outil de serrage selon l'art antérieur et plus précisément selon la demande PCT/FR/2005/000306 publiée sous le numéro WO
2005/077585. L'outil de serrage, ou actionneur, est muni d'un dispositif de serrage comprenant une vis 10 propre à être entraînée en rotation autour d'un axe XX par l'intermédiaire d'un moteur électrique M qui peut être couplé à une commande numérique.
La vis 10 est ici une vis classique présentant un filet hélicoïdal, par exemple de section tronconique. Il pourrait toutefois s'agir aussi d'une vis à billes. Cette vis 10 possède un pas Pi et elle peut être entraînée en rotation dans un sens ou dans l'autre par le moteur M. La vis 10 coopère avec un écrou 12 susceptible d'être entraîné en translation dans la direction de l'axe XX de la vis. Cet écrou est solidaire d'un support 14, appelé aussi « support mobile », réalisé sous la forme d'un élément tubulaire qui entoure au moins en partie la vis 10.
Le support 14 est relié à une platine 16 qui porte un premier organe 18 (appelé aussi « organe mobile ») susceptible d'être déplacé en translation, dans une direction parallèle à l'axe XX, pour se rapprocher ou s'éloigner d'un deuxième organe 20 (appelé aussi « organe fixe ») porté par un support fixe 22 qui porte également le moteur M.
Une colonne 24 est fixée au support 22 et s'étend dans une direction parallèle à l'axé XX pour assurer un guidage en translation du support mobile 14 portant l'organe mobile
18. La platine 16 est munie à cet effet d'un alésage axial
26 traversé par la colonne 24. Dans l'exemple particulier où l'outil de serrage est une pince à souder, l'organe mobile 18 et l'organe fixe 20 constituent respectivement une électrode et une contre-électrode.
Dans l'exemple de réalisation, le pas Pi de la vis 10 est un pas à droite dont la valeur est avantageusement de l'ordre de grandeur de son propre diamètre. L 'écrou 12 est équipé d'une paire de galets suiveurs 28 qui forment des éléments suiveurs et qui sont montés libres en rotation autour d'un axe YY qui est perpendiculaire à l'axe XX de la vis. Seul l'un des galets est visible sur la figure 1. Les galets suiveurs 28 sont ici de forme cylindrique, mais d'autres formes sont possibles, par exemple une forme tronconique .
Le support 22 porte un cylindre creux 30, appelé « douille creuse », qui présente une paroi cylindrique 32 dans laquelle sont taillées deux gorges ou glissières opposées 34 (seule l'une des deux gorges est visible sur la figure 1) . Les galets suiveurs 28 précités sont agencés pour rouler respectivement dans les deux gorges 34 qui forment les moyens de guidage.
Chacune des gorges 34 comprend une partie linéaire 34L qui s'étend parallèlement à l'axe de la vis pour procurer un guidage linéaire à l'écrou 12, ainsi qu'une partie hélicoïdale 34H qui se raccorde à la partie linéaire 34L pour procurer un guidage hélicoïdal. Cette partie hélicoïdale s'étend suivant l'axe XX de la vis et possède un pas P2 qui est inversé par rapport au pas Pi de la vis, et qui est donc à gauche dans l'exemple. Tant que les galets 28 sont en contact avec la partie 34L des gorges, ces dernières empêchent l'écrou de tourner ; et celui-ci peut se déplacer en translation avec une vitesse linéaire imposée par la vitesse angulaire du moteur M et le pas Pi de la vis. Ceci constitue une première phase de déplacement Dx, encore appelée course, que l'on peut qualifier de phase inertielle .
A l'approche du point de serrage, c'est-à-dire lorsque les galets suiveurs 28 se rapprochent respectivement des parties hélicoïdales 34H, ces dernières entraînent l'écrou en rotation dans le même sens que la vis. Il en résulte que la vitesse linéaire de l'écrou diminue jusqu'à devenir éventuellement nulle. En effet, ceci provient d'une variation apparente du pas (en fait, la vitesse linéaire de l'écrou est synchronisée sur le pas P2) . Il est à noter que le pas P2 peut être constant ou variable. Si l'on suppose, par conséquent, que la vis 10 est entraînée en rotation autour de son axe avec une vitesse angulaire établie constante, l'écrou se déplace d'abord (dans le sens du serrage) avec une vitesse constante pour la première phase Di (phase inertielle) et ensuite avec une vitesse plus lente dans la deuxième phase O.
Dans le dispositif de serrage selon l'art antérieur, le support 14 est relié à la platine 16 de l'organe mobile 18 par une butée à billes désignée dans son ensemble par la référence 36, par laquelle le support mobile 14 reste en permanence solidaire en translation de l'organe mobile 18. Cette butée 36 comprend deux contre-brides 38 disposées respectivement de part et d'autre de la platine 16 et prenant appui sur celle-ci par l'intermédiaire de billes 40. Les deux contre-brides 38 sont maintenues axialement entre une collerette 42 prévue à une extrémité du support mobile 14 et un écrou 44 vissé autour d'une autre extrémité du support mobile 14.
La figure 2 représente un dispositif d'accrochage selon l'invention comprenant un actionneur à gain mécanique variable A analogue à celui représenté sur la figure 1 et propre à accrocher une charge C (représentée schématiquement) et la brider par rapport à un bâti de support B (représenté schématiquement) .
L' actionneur A reprend la plupart des composants de l'actionneur de la figure 1 et les éléments communs sont désignés par les mêmes références.
On reconnaît la vis 10 d'axe XX, le moteur d'entraînement M, l'écrou 12, le support mobile 14, la paire de galets suiveurs 28 (dont un seul est représenté) , la douille creuse 30 dans laquelle sont taillées les gorges 34 (une seule gorge est représentée) . Ces gorges comportent quatre parties ou phases distinctes. Une phase 34L dite linéaire, dans laquelle les gorges sont parallèles à l'axe XX de la vis, une phase 34H hélicoïdale dont le pas P2 est inversé par rapport au pas Pi de la vis et est variable, deux phases 34P dans lesquelles les gorges sont dans un plan perpendiculaire à l'axe XX de la vis, ce qui correspond à un pas P2 nul. On peut dire aussi qu'il s'agit de phases à irréversibilité intrinsèque puisqu'un effort axial appliqué sur le support mobile 14 ne provoquera dans ce cas aucun couple de rotation sur l'écrou 12, quelle que soit la valeur de cet effort. Sur la figure 2 on trouve successivement, de droite à gauche et de haut en bas, les phases 34P, 34H, 34L et 34P. La course angulaire du support mobile 14 entre les extrémités des deux phases 34P correspond ici sensiblement à un quart de tour.
La butée à billes 36 définie à la figure 1 a été supprimée, et une paire de galets d'accrochage 48, libres en rotation sur leur axe ZZ a été directement montée sur le support mobile 14, l'axe ZZ de ces galets étant perpendiculaire à l'axe XX de la vis 10. Cet axe ZZ est en outre solidaire de l'axe de rotation YY des galets suiveurs 28. Dans l'exemple les axes YY et ZZ sont parallèles, mais ceci ne constitue pas une obligation. Les galets d'accrochage 48 sont situés de part et d'autre du support mobile 14, qui a la forme d'un tube, et sont donc diamétralement opposés. Ils constituent un système d'accrochage pour la charge C ou pour le bâti de support B.
La charge C est munie d'une pièce d'accrochage 50, par exemple en forme de plaque, qui représente la partie femelle de la charge dans laquelle s'effectue l'accrochage, par le système d'accrochage (galets d'accrochage 48) de 1' actionneur . Un trou 52 appelé aussi « boutonnière » est prévu à cet effet au travers de la pièce d'accrochage 50 pour recevoir le support mobile 14 et les deux galets d'accrochage 48. Ce trou 52 comporte une partie circulaire 54 ayant deux prolongements 56 diamétralement pour recevoir la paire de galets d'accrochage 48.
L' actionneur A comporte, dans l'exemple, une platine 58 solidaire de la douille 30 pour la fixation de l' actionneur au bâti de support B. La platine 58 est représentée schématiquement, étant entendu qu'elle peut prendre toute forme voulue pour assurer la liaison entre le bâti de support B et la douille 30.
Il est bien évidemment possible d'inverser le montage, c'est-à-dire de monter l' actionneur A sur la charge C, et la pièce d'accrochage 50 sur le bâti de support B.
Dans l'exemple représenté, l'axe XX de la vis est vertical, ce qui permet un déplacement relatif vertical de la charge C par rapport au bâti de support B. Mais l'axe XX de la vis peut prendre une autre direction en fonction de l'application considérée. La charge C et le bâti de support B peuvent avoir des faces de contact de géométrie quelconque, pas nécessairement planes. La figure 2 représente 1 ' actionneur A et la pièce d'accrochage 50 positionnés pour effectuer l'accrochage, les galets d'accrochage 48, qui sont montés sur le même support mobile 14 que les galets suiveurs, sont dans l'exemple coplanaires, les axes YY et ZZ étant parallèles entre eux.
Les galets d'accrochage 48 ont une position définie avec précision car les galets suiveurs 28 sont en butée de la zone inférieure 34P des gorges 34. Cette position est donc très précise et parfaitement répétitive. Il suffit alors de monter la charge C afin de positionner la pièce d'accrochage 50 dans un plan supérieur à celui des galets d'accrochage 48, la boutonnière 52 étant dimensionnée pour compenser les dispersions de positionnement entre la charge
C et le bâti de support B contre lequel ladite charge doit être solidarisée. Ce levage peut être effectué par un dispositif de levage extérieur (non représenté) , peu précis, ne soulevant que le poids de la charge.
La figure 3 montre les nouvelles positions relatives après cette opération. On voit que les galets d'accrochage ont traversé la boutonnière 52 et sont situés en dessous de la plaque d'accrochage 50.
La figure 4 représente l'ensemble après que les galets suiveurs 28 sont sortis de la phase inférieure 34P des gorges. Les galets d'accrochage 48 ont tourné du même angle que les galets suiveurs 28, typiquement de l'ordre d'un quart de tour, mais sont restés dans le même plan que dans la figure 3 (les gorges en 34P sont dans un plan perpendiculaire à l'axe de la vis). Par contre, les galets d'accrochage 48 ne peuvent plus sortir de la boutonnière, mais n'ont toujours pas été en contact avec elle.
Dans la figure 5, les galets suiveurs 28 se déplacent dans la partie linéaire 34L des gorges qui sont alors parallèles à l'axe XX de la vis. Cette phase soulève la charge C en assurant deux fonctions. D'une part cette phase assure le parallélisme de la face de la charge avec la face de contact correspondante du bâti de support. En effet, la position des galets d'accrochage 48 dépend de celle de l ' actionneur A et donc du bâti de support B et non pas de celle de la charge C. D'autre part, dans cette course, des guides non représentés sur le dessin, assurent la bonne mise en place dans le plan de la pièce d'accrochage (ici dans le plan horizontal) .
Cette fonction d'accrochage place peut assurer de plus une connexion électrique entre le bâti de support et la charge. Elle permet aussi de compenser les dispersions du positionnement relatif entre le bâti de support et la charge. Ceci présente un intérêt particulier dans l'application à l'accrochage d'un bac à batteries sous la caisse d'un véhicule comme décrit plus loin en référence aux figures 7 et 8.
On notera que, dans cette phase, l'effort correspond au seul poids de la charge C. La totalité de cet effort est reprise ici seulement par la vis de l' actionneur A ou par les vis des actionneurs A, dans le cas ou plusieurs actionneurs sont utilisés.
Dans la figure 6, les galets suiveurs 28 passent d'abord par la phase 34H des gorges. Dans le cas où plusieurs actionneurs A sont utilisés, l'ensemble des actionneurs va créer une contrainte au travers de l'élasticité des différents composants afin d'obtenir un effort de stabilisation entre la charge C et son bâti de support B. Cet effort est largement supérieur au seul poids de la charge C et créé par des valeurs variables du pas P2 de la douille 30. De ce fait il ne surcharge pas les vis 10 et peut être généré par des valeurs de couple très faibles sur la vis 10 ou chacune des vis 10. Enfin, la grande rigidité de l'actionneur ne nécessite pour cette opération que de faibles amplitudes de déplacement.
Dans la deuxième partie de ce mouvement, les galets suiveurs 28 sont dans une phase 34P des gorges 34, donc dans une situation d'irréversibilité intrinsèque.
Dans le mode de réalisation décrit en référence aux figures 2 à 6, le système d'accrochage est constitué par une paire de galets 48. Toutefois, comme les déplacements contraints de ces galets par rapport à la pièce d'accrochage 50 s'effectuent dans un plan, il est envisageable de remplacer ces galets par d'autres moyens d'accrochage comme, par exemple, deux organes de frottement (non représentés) .
Le ou chaque actionneur est avantageusement animé par un moteur électrique M adapté pour entraîner la vis 10 en rotation dans un sens ou dans un sens opposé suivant un nombre de tours limité (par exemple de 5 à 10 tours) pour déplacer les galets suiveurs 28 de l'une à l'autre des extrémités de chaque gorge 34.
On se réfère maintenant à la figure 7 qui montre schématiquement un véhicule automobile 60 du type à propulsion électrique. Ce véhicule comprend une caisse 62 sous laquelle un bac à batteries 64 peut être accroché et bridé et, inversement, décroché. Le bac à batteries 64 est réalisé sous la forme d'un caisson de forme générale rectangulaire et de faible hauteur logeant une pluralité de batteries d'accumulateurs. Le bac 64 repose, dans l'exemple, sur des fourches 66 d'un dispositif élévateur approprié, tel qu'un transpalette ou analogue. Le bac 64 est placé sous la caisse 62 et entre les roues du véhicule.
La caisse 62 comporte plusieurs actionneurs A, par exemple au nombre de quatre, qui sont logés dans des longerons 68 disposés dans la direction longitudinale du véhicule et reliés par une ou plusieurs poutres transversales 70 pour former une surface d'appui pour le bac à batteries, une fois ce dernier soulevé et bridé contre la caisse 62.
Les actionneurs A sont logés dans les longerons 68 et sont fixés à ces derniers par tous moyens appropriés. Les douilles creuses 30 respectives des actionneurs sont ainsi fixées à la caisse du véhicule qui constitue un bâti support au sens de l'invention.
On voit sur la figure 7 que les supports mobiles 14 des actionneurs A dépassent vers le bas de sorte que leurs galets d'accrochage 48 puissent venir coopérer avec le bac à batteries 64. À cet effet, celui-ci comporte en partie supérieure une pluralité de boutonnières 52 analogues à celle décrite en référence aux figures 2 à 6.
Dans l'exemple représenté, les axes XX des vis des actionneurs sont verticaux en sorte que les paires de galets d'accrochage 48 des actionneurs puissent se déplacer par un mouvement combiné de translation verticale et de rotation comme décrit précédemment.
Les moteurs M des actionneurs sont des moteurs électriques de faible puissance qui sont pilotés au travers d'un circuit 72 alimenté par la batterie secondaire 74 du véhicule. Ainsi, les différents actionneurs peuvent être sollicités pour venir s'accrocher à la charge (bac à batteries 64) et la soulever verticalement pour la brider sous la caisse du véhicule par un mouvement vertical ascendant.
Inversement, les actionneurs peuvent être sollicités dans l'autre sens pour débloquer le bac à batteries et le déposer verticalement sur les fourches 66 d'un transpalette ou autre dispositif analogue.
A titre d'exemple, le bac à batteries peut avoir une masse de l'ordre de 250 kg et il suffira alors d'utiliser quatre moteurs M de faible puissance, typiquement de l'ordre de 50 watts (couple de crête de 3Nm) , pour assurer la levée, la mise en contrainte, et la verrouillage de la charge ou sa dépose .
On peut avantageusement utiliser des moteurs et systèmes de commande analogues à ceux des lève-vitres des véhicules automobiles, qui ne nécessitent aucun contrôle fonctionnel de la position d'arrêt.
La figure 8 montre une variante de réalisation dans laquelle les actionneurs sont ici portés par la charge, c'est-à-dire le bac à batteries 64. Les organes d'accrochage (galets 48), sont destinés à venir s'engager dans des boutonnières 52 aménagées ici dans les longerons 68 du véhicule.
En ce cas, les moteurs électriques M des actionneurs sont alimentés directement par les batteries du bac à batteries 64 au travers d'un circuit de commande 76 approprié.
Dans les modes de réalisation des figures 7 et 8, l'accrochage du bac à batteries peut assurer aussi une connexion électrique entre les actionneurs et la batterie secondaire (figure 7) ou entre les actionneurs et les batteries du bac à batteries (figure 8) . Dans les deux modes de réalisation ils ' peuvent établir aussi une connexion électrique entre les batteries du bac à batteries et un circuit électrique du véhicule.
La fonction d'accrochage permet aussi de compenser les dispersions du positionnement relatif entre la caisse du véhicule et le bac à batteries qui peuvent provenir notamment des pneumatiques du véhicule.
Les actionneurs peuvent aussi être entraînés par d'autre moyens, y compris manuels.
L'invention trouve une application particulière à l'accrochage de bac à batteries sous la caisse d'un véhicule automobile a propulsion électrique. Cependant, elle ne se limite pas à cette application particulière et peut être utilisée pour d'autres applications pour l'accrochage d'une charge à un bâti de support, quelle que soit l'orientation de l'axe de la vis de l' actionneur .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'accrochage pour accrocher et brider une charge (C) sur un bâti de support (B) , caractérisé en ce qu'il comprend un actionneur (A) comportant une vis (10) d'un pas donné (Pi) propre a être entraînée en rotation autour d'un axe (XX), dans un sens ou dans un sens opposé sous l'action d'un moteur (M), un écrou (12) coopérant avec la vis (10) et propre à être entraîné en translation dans la direction de l'axe (XX) de la vis, des premiers moyens de guidage sous la forme de gorges
(34L) définissant un guidage linéaire parallèle à l'axe
(XX) de la vis (10) pour bloquer la rotation de l ' ëcrou
(12) dans une première phase de déplacement (Di) de l' écrou, et des deuxièmes moyens de guidage sous la forme de gorges (34H) définissant un guidage hélicoïdal qui s'étend suivant l'axe (XX) de la vis (10) et qui a un pas (P2) inversé par rapport au pas (Pi) de la vis pour permettre la rotation de l' écrou (12) dans le même sens de rotation que la vis (10) dans une deuxième phase de déplacement (D2) de l'écrou (12), en ce que les gorges (34L, 34H) sont taillées dans une douille creuse (30) formant un support fixe propre à être rendu solidaire de l'un ou l'autre de la charge (C) et du bâti de support (B), tandis que l'écrou (12) se prolonge par un support mobile (14) qui est muni d'un système d'accrochage (48) disposé suivant un axe (ZZ) perpendiculaire à l'axe (XX) de la vis (10), ce système d'accrochage (48) étant propre à s'engager dans l'autre de la charge (C) et du bâti de support (B) .
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écrou (12) porte deux galets suiveurs (28) propres à rouler respectivement dans deux glissières (34) formées dans la douille creuse (30) et définissant les gorges (34L, 34H) , lesdits galets suiveurs (28) étant montés sur un axe (YY) perpendiculaire à l'axe (XX) de la vis (10) .
3. Dispositif d'accrochage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système d'accrochage est constitué par une paire de galets d'accrochage (48) dont l'axe (ZZ) est solidaire de l'axe (YY) des galets suiveurs (28) .
4. Dispositif d'accrochage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système d'accrochage () est constitué par une paire d'organes de frottement dont l'axe (ZZ) est solidaire de l'axe (YY) des galets suiveurs (28) .
5. Dispositif d'accrochage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les gorges (34) taillées dans la douille (30) comportent une phase linéaire (34L) parallèle à l'axe (XX) de la vis (10) afin d'assurer un déplacement en translation relatif du bâti de support (B) et de la charge (C) , tout en assurant un positionnement de la charge (C) dans un plan perpendiculaire à l'axe (XX) de la vis (10) .
6. Dispositif d'accrochage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les gorges (34) taillées dans la douille (30) comportent une phase hélicoïdale (34H) avec un pas (P2) de la douille (30) inversé par rapport au pas (P1) de la vis (10) afin d'assurer un effort de solidarisation suffisant entre la charge (C) et le bâti de support (B) .
7. Dispositif d'accrochage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les gorges (34) taillées dans la douille (30) comportent deux phases (34P) dans lesquelles les gorges perpendiculaires à l'axe (XX) de la vis (10) assurent, d'une part une zone d'irréversibilité intrinsèque lorsque la charge est solidaire de son support, et d'autre part, une zone de positionnement précis et répétitif au niveau de l ' accrochage .
8. Dispositif d'accrochage selon l'une des revendications 1 à 7 , caractérisé en ce que 1 ' effort créé par les valeurs du pas variable (P2) de la douille (30) dans la phase (34H) , ne surcharge pas la vis et peut être généré par des valeurs de couple sur la vis (10) très faibles.
9. Dispositif d'accrochage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'actionneur (A) est propre à être monté indifféremment sur la charge (C) ou sur le bâti de support (B) .
10. Véhicule automobile à propulsion électrique comportant un bac à batteries (64) logeant des batteries d'accumulateurs et propre à être accroché de manière amovible sous la caisse (62) du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif d'accrochage selon l'une des revendications 1 à 9, interposé entre la caisse (62) du véhicule qui constitue le bâti de support (B) et le bac à batteries (64) qui constitue la charge (C), l'axe (XX) de la vis de chaque dispositif d'accrochage étant disposé verticalement.
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