Brevet FR2946573A1 — publié le 20101217

i "Agencement pour le verrouillage d'une batterie dans un véhicule automobile comportant des moyens de serrage de la batterie contre une butée du véhicule" L'invention concerne un agencement d'une batterie d'accumulateurs dans un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un agencement pour le verrouillage d'une batterie dans un véhicule automobile qui comporte : - un logement du véhicule dans lequel la batterie est io destinée à être reçue selon une direction verticale de montage orientée vers le haut ; - des moyens de butée du logement qui sont destinés à arrêter le déplacement de la batterie selon la direction de montage dans une position montée ; 15 - au moins un pêne mobile entre un état escamoté dans lequel la batterie est libre de coulisser dans le logement selon la direction de montage, et un état étendu dans lequel le pêne bloque le déplacement de la batterie en position montée dans une direction opposée à la direction de montage. 20 Les véhicules propulsés par un moteur électrique nécessitent une grande puissance électrique, par exemple entre 15 et 20 kWh pour rouler sur une distance de 100 à 150 km. La source d'énergie électrique est généralement formée par au moins une batterie d'accumulateurs électriques. 25 Une source d'énergie électrique usuelle, telle qu'une prise murale domestique, peut fournir 3 à 4 kW, ce qui permet de recharger une telle batterie d'accumulateurs en environ 5 heures. Pendant cette durée de recharge, le véhicule est immobilisé. Pour résoudre ce problème, il est connu de substituer la 30 batterie à recharger par une batterie de rechange chargée. La batterie déchargée est ainsi démontée du véhicule et remplacée par la batterie de rechange. Le véhicule automobile peut ainsi être utilisé sans attendre que la batterie usagée soit rechargée. 2 Ce service peut par exemple être fourni par une station analogue aux stations service existant pour les voitures à moteur thermique. Cependant, une batterie de ce type est très lourde, par exemple entre 200 et 300 kg, et très encombrante, par exemple un pavé de 800 mm de hauteur et de largeur par 1000 mm de longueur. La batterie est généralement agencée dans un logement qui est ouvert vers le bas sous le véhicule. io Pour réaliser monter la batterie de rechange, il est connu d'utiliser un moyen de levage tel qu'un plateau élévateur comportant un vérin hydraulique. La batterie est ainsi soulevée et introduite verticalement vers le haut dans le logement. Le logement comporte une butée pour arrêter la batterie en 15 position montée. Un tampon élastiquement déformable est généralement interposé de manière à amortir l'accostage de la batterie. Dans les systèmes connus, la batterie est serrée dans le fond du logement en comprimant les tampons élastiques par le 20 moyen de levage. Puis un dispositif de verrouillage comportant un pêne est activé de manière à empêcher la batterie de tomber. Lorsque le plateau de levage est abaissé, la batterie est repoussée élastiquement contre le pêne du dispositif de verrouillage par les tampons élastiques. Ainsi, le calage vertical 25 de la batterie est réalisé par les tampons élastiques car il existe toujours un jeu vertical entre les moyens de butée et le pêne en position active. Ces systèmes ne sont toutefois pas entièrement satisfaisants. Du fait des tolérances de fabrication et de montage 30 notamment des moyens de butée et du pêne, la batterie est montée avec un jeu vertical entre la butée et le pêne. La batterie est alors libre de se déplacer verticalement au gré des conditions de roulage du véhicule. La batterie est notamment susceptible 3 d'osciller verticalement dans son logement, les oscillations étant normalement amorties par les tampons élastiques. Cependant, la batterie étant très lourde, les tampons élastiques sont susceptibles d'être usés rapidement. De plus, la batterie étant susceptible d'osciller verticale-ment, les moyens de connexion électrique de la batterie au véhicule doivent être adaptés pour accompagner ce mouvement sous peine de s'exposer à des coupures intempestives de courant. Les moyens de connexion sont ainsi complexes et io onéreux à fabriquer. Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose un agencement pour le verrouillage de la batterie dans le véhicule tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que, lors du passage du pêne vers son état étendu, le pêne serre la batterie contre les 15 moyens de butée par coopération de moyens de formes complémentaires. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le pêne comporte une rampe de serrage qui est destinée à coopérer avec un élément d'appui de la batterie pour serrer la 20 batterie contre les moyens de butée ; - la batterie comporte une rampe de guidage est destinée à coopérer avec un élément de serrage du pêne pour serrer la batterie contre les moyens de butée ; - le pêne est monté coulissant perpendiculairement à la 25 direction de montage ; - le pêne est porté par le châssis du véhicule automobile, le pêne comportant un tronçon d'extrémité libre qui est destiné à être reçu dans une gâche réalisée dans une face verticale de la batterie lorsque le pêne est dans son état étendu. 30 - le pêne comporte un tronçon d'extrémité libre qui est destiné à être reçu sous la batterie de manière à coopérer avec une face inférieure de la batterie pour bloquer son déplacement vertical dans la direction opposée à la direction de montage ; 4 - le pêne est monté coulissant selon un direction inclinée par rapport à la direction de montage entre son état escamoté vers le bas et son état étendu vers le haut, une extrémité supérieure libre de serrage du pêne étant destinée à être reçue contre une face inférieure de la batterie de manière à serrer la batterie contre les moyens de butée et à verrouiller la batterie dans sa position montée lorsque le pêne est dans son état étendu ; - le pêne est actionné au moyen d'un système de vis sans io fin qui coopère avec une roue dentée ; - la batterie est agencée dans sa position montée par des moyens de levage ; - les moyens de levage portent des moyens de commande des moyens d'actionnement du pêne ; 15 - le pêne est porté par le châssis du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : 20 - la figure 1 est une vue de dessous qui représente une batterie d'accumulateurs qui est montée dans un logement d'un véhicule automobile ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale verticale selon le plan de coupe 2-2 de la figure 1 dans laquelle on a 25 représenté des moyens de levage de la batterie ; - la figure 3 est une vue en section transversale verticale selon le plan de coupe 3-3 de la figure 2 qui représente la batterie dans son logement et des dispositifs de verrouillage de la batterie ; 30 - la figure 4 est une vue de détail de la figure 3 qui représente un dispositif de verrouillage dans son état escamoté, la batterie étant dans sa position montée ; - la figure 5 est une vue en perspective qui représente le dispositif de verrouillage de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 4 qui représente le dispositif de verrouillage dans son état étendu, la 5 batterie étant alors serrée contre la face de butée du logement ; - la figure 7 est une vue en perspective qui représente le dispositif de verrouillage de la figure 6. Dans la suite de la description, on adoptera à titre non limitatif des orientations longitudinales, verticale et transversale io indiquées par le trièdre "L,V,T" des figures. Dans la suite de la description, des éléments ayant des fonctions identiques, similaires ou analogues seront désignés par des mêmes numéros de référence. On a représenté à la figure 1 un véhicule automobile 10 15 propulsé par un moteur électrique (non représenté) ou par un dispositif de propulsion hybride fonctionnant en partie avec un moteur électrique. Le véhicule automobile 10 comporte un logement 12 qui est destiné à recevoir une batterie d'accumulateurs électriques 20 14. Le logement 12 est agencé dans le véhicule automobile 10, et il est ouvert vers le bas en débouchant sous le véhicule 10. La batterie 14 est ainsi destinée à être introduite dans le logement 12 selon une direction verticale de montage orientée vers le haut jusqu'à une position montée. La direction de montage est 25 désignée par la flèche "M" de la figure 2 La batterie d'accumulateurs 14 est formée par un boîtier qui contient des éléments de stockage d'énergie électrique (non représentés) tels que des accumulateurs, des ultra capacités ou équivalents. A moins qu'il n'en soit précisé autrement, dans la 30 suite de la description, la batterie 14 sera assimilée au boîtier de batterie. La batterie 14 présente une forme globalement parallélépipédique rectangle. Comme représenté plus en détail à la figure 6 3, elle est délimitée verticalement par une face horizontale supérieure 16 et par une face horizontale inférieure 18, et elle est délimitée horizontalement par une paire de faces verticales transversales 20 et une paire de faces verticales longitudinales 22. Avantageusement, le logement 12 comporte un cadre annulaire horizontal rigide 24 qui est fixé au châssis 26 du véhicule automobile 10. Le cadre 24 présente une forme rectangulaire sensiblement complémentaire du profil horizontal de io la batterie 14 de manière à immobiliser la batterie 14 montée horizontalement dans toutes les directions. Le cadre 24 et le châssis 26 forment un ensemble solidaire qui est susceptible de résister à des chocs très violent, comme c'est le cas lors d'une percussion frontale à grande vitesse du 15 véhicule 10. Selon une variante non représentée de l'invention, le logement comporte quatre faces disjointes de calage qui sont destinées à être en contact avec chacune des quatre faces verticales de la batterie. 20 Le logement 12 comporte aussi des moyens de butée verticale 28 qui sont destinés à arrêter le déplacement vertical vers le haut de la batterie 14 selon la direction de montage "M" dans sa position montée. Les moyens de butée verticale sont formés par une face 25 inférieure 28 de butée du cadre 24 qui coopère avec une face supérieure d'épaulement 30 de la batterie 14. Selon une variante non représentée de l'invention, le cadre présente une face intérieure de forme tronconique évasée vers le bas qui coopère avec une contrepartie qui entoure horizontale- 30 ment la batterie afin de bloquer le déplacement vertical selon la direction de montage de la batterie lorsqu'elle est en position montée tout en assurant la fonction de blocage horizontal. 7 En outre, des moyens de connexion électrique (non représentés) avec des bornes (non représentées) de la batterie 14 sont prévus à l'intérieur du logement 12. Pour éviter que de l'eau n'entre en contact avec les moyens de connexion électrique, un joint d'étanchéité 32 est interposé entre la face d'épaulement 30 de la batterie 14 et la face de butée 28 du cadre 24. Le joint d'étanchéité 32 n'a pas ici pour fonction d'absorber les jeux de montage existant entre la batterie 14 et la face de io butée 28. En outre, comme représenté à la figure 3, le véhicule 10 comporte un agencement pour le verrouillage de la batterie 14 en position montée qui bloque le déplacement vertical de la batterie 14 dans la direction opposée à la direction de montage "M", c'est- 15 à-dire dans la direction opposée à celle de la gravité dans le mode de réalisation représenté aux figures. L'agencement pour le verrouillage comporte au moins un dispositif de verrouillage 34 qui bloque uniquement les déplacements verticaux de la batterie 14 vers le bas. Les 20 déplacements horizontaux de la batterie 14 sont en effet déjà bloqués par le cadre 24 fixe. L'agencement comporte avantageusement une pluralité de dispositifs de verrouillage 34 dont chacun comporte un pêne 36 mobile entre un état escamoté dans lequel la batterie 14 est libre 25 de coulisser dans le logement 12 selon l'axe de montage, comme représenté à la figure 4, et un état étendu dans lequel le pêne 36 bloque le déplacement de la batterie 14 en position montée dans une direction opposée à la direction de montage "M", comme représenté aux figures 3 et 6. 30 Les dispositifs de verrouillage 34 étant tous identiques, un seul de ces dispositifs sera décrit par la suite, la description étant applicable aux autres dispositifs. 8 Comme représenté plus en détail à la figure 4, chaque pêne 36 est monté coulissant dans un boîtier de verrou 38 associé qui est lui-même fixé au châssis 26 du véhicule 10. Le boîtier 38 du dispositif de verrouillage 34 est ici fixé sous une face inférieure du cadre 24 du logement 12. Le pêne 36 est formé par une barre qui est montée coulissante axialement perpendiculairement à la direction de montage "M". Le pêne 36 est plus particulièrement monté coulissant transversalement. io Le pêne 36 comporte un tronçon d'extrémité libre 40 qui est tourné en direction de la batterie 14 dans sa position montée. Le tronçon d'extrémité libre 40 du pêne 36 est destiné à coopérer avec une paroi 42 non verticale de la batterie 14 pour bloquer le déplacement de la batterie 14 dans la direction opposée à la 15 direction de montage "M", c'est-à-dire verticalement vers le bas. Dans le mode de réalisation représenté aux figures, la face verticale 22 de la batterie 14 en vis-à-vis du pêne 36 comporte une cavité assimilable à une gâche 44 qui est destiné à recevoir le tronçon d'extrémité libre 40 du pêne 36. 20 Selon une variante non représentée de l'invention, le pêne est destiné à être reçu au-dessous de la batterie de manière à coopérer avec la face inférieure de la batterie pour bloquer son déplacement vertical vers le bas. Le dispositif de verrouillage 34 comporte aussi des moyens 25 d'actionnement du pêne 36 entre son état escamoté et son état étendu qui sont représentés plus en détail aux figures 5 et 7. Les moyens d'actionnement comportent notamment une roue dentée 46 qui est montée à l'intérieur du boîtier 38 et à rotation coaxialement à l'axe du pêne 36. 30 La roue dentée 46 comporte une tige centrale 48 qui est muni d'un filetage extérieur et qui est solidaire en rotation de la roue dentée 46. Cette tige centrale 48 s'étend transversalement en direction de la batterie 14. Elle est reçue dans un taraudage fileté 50 complémentaire réalisé dans le pêne 36, comme cela est visible à la figure 4. Ainsi, lorsque la roue dentée 46 est tournée dans un premier sens, le pêne 36 est entraîné en coulissement transversal vers son état étendu, tandis que lorsque la roue dentée 46 est tournée dans un deuxième sens, le pêne 36 est coulissé vers son état escamoté. Pour empêcher le pêne 36 de tourner en même temps que la tige centrale 48, le pêne 36 présente dans un plan io perpendiculaire à son axe principal une section qui n'est pas de révolution. Le pêne 36 présente ici une section rectangulaire. Le boîtier 38 présente une fenêtre de passage du pêne 36 de forme complémentaire à la section du pêne 36 de manière à empêcher la rotation du pêne 36 sur lui-même autour de son axe principal. 15 La denture extérieure 52 de la roue dentée 46 est adaptée pour coopérer avec le filetage d'une vis verticale d'actionnement 54 afin de former un système de vis sans fin. La vis d'actionnement 54 est aussi agencée dans le boîtier 38. Ainsi, la rotation de la vis d'actionnement 54 permet d'actionner le coulissement du 20 pêne 36 selon une direction transversale dans les deux sens. Avantageusement les dispositifs de verrouillage 34 sont disposés par paire en vis-à-vis les uns des autres de part et d'autre de la batterie 14. Ainsi les pênes 36 d'une paire de dispositifs de verrouillage 34 forment des mords qui sont aptes à 25 serrer transversalement la batterie 14, comme cela est représenté à la figure 3. Selon les enseignements de l'invention, lors du passage du pêne 36 vers son état étendu, le pêne 36 serre la batterie 14 contre la face de butée 28 par coopération de moyens de formes 30 complémentaires entre le pêne 36 et la batterie 14. Le tronçon d'extrémité libre 40 du pêne 36 présente une forme en biseau formant un "V" dont la pointe est dirigée vers la batterie et qui est formée par deux pans inférieur 56 et supérieur 2946573 i0 58 qui s'étendent longitudinalement. Les deux pans inclinés 56, 58 se rejoignent en une arête 60 longitudinale d'extrémité transversale du pêne 36. Le plan supérieur 58 incliné forme une rampe de serrage 5 58 qui est destinée à coopérer avec un élément d'appui 42 de la batterie 14 pour serrer la batterie 14 vers le haut contre la face de butée 28 lorsque le pêne 36 est commandé vers son état étendu. L'élément d'appui 42 de la batterie 14 est formé par une face inclinée de forme complémentaire de celle de la rampe de io serrage 58 du pêne 36. La face inclinée forme ainsi une rampe de guidage 42 qui coopère avec la rampe de serrage 58 du pêne 36 pour serrer la batterie 14 contre la face de butée 28. Ainsi, l'élément d'appui 42 de la batterie 14 est formé par la rampe de guidage 42, tandis que l'élément de serrage 58 du 15 pêne 36 est formé par la rampe de serrage 58. Selon une variante non représentée de l'invention, l'élément d'appui de la batterie est formé par une arête qui entre en contact avec la rampe de serrage du pêne. Dans ce cas, l'élément de serrage du pêne est formé par la rampe de serrage, 20 tandis que l'élément d'appui de la batterie est formé par ladite arête. Il s'agit par exemple d'une arête d'extrémité inférieure de la batterie. Selon une variante non représentée de l'invention, le pêne présente une face d'extrémité avant verticale qui est destinée à 25 entrer en contact avec la rampe de guidage de la batterie. Dans ce cas, l'élément de serrage du pêne est formé par sa face d'extrémité avant, tandis que l'élément d'appui de la batterie est formé par sa rampe de guidage. La batterie 14 est positionnée dans sa position montée par 30 des moyens de levage 62 qui comportent par exemple un plateau 64 qui est monté mobile verticalement par l'intermédiaire d'un vérin 66, par exemple un vérin hydraulique. 2946573 Il Comme représenté à la figure 2, le plateau de levage 64 porte des moyens de commande 68 des moyens d'actionnement du pêne 36. Les moyens de commandes 68 sont formés par un dispositif de vissage/dévissage automatique qui est fixé au 5 plateau 64. Le dispositif de vissage 68 comporte notamment une tête supérieure de vissage (non représentée) comportant une empreinte. La vis d'actionnement 54 du dispositif de verrouillage 34 comporte à sa base inférieure une empreinte (non représentée) io de forme complémentaire à l'empreinte de la tête de vissage. Chaque tête de vissage est entraînée en rotation autour d'un axe vertical, dans un sens ou dans l'autre, par un moteur. Le plateau 64 comporte autant de dispositifs de vissage 68 qu'il y a de dispositifs de verrouillage 34 dans le logement 12. Les 15 dispositifs de vissage 68 sont répartis sur le plateau 64 de manière que chaque dispositif de vissage 68 soit agencé au droit d'un dispositif de verrouillage 34 associé. Lors du montage d'une batterie 14, la batterie 14 est chargée sur le plateau 64. Puis le véhicule 10 est amené au- 20 dessus du plateau 64 de manière que le logement 12 soit agencé verticalement au droit de la batterie 14. Puis, le plateau 64 est soulevé verticalement vers le haut au moyen du vérin 66 jusqu'à ce que la batterie 14 soit agencée dans sa position montée dans le logement 12, comme représenté 25 à la figure 4. A cette fin, les pênes 36 des dispositifs de verrouillage 34 sont tous dans leur état escamoté. La batterie 14 n'est pas pressée fortement contre la face de butée 28 du logement 12 par le vérin 66. Chaque tête de vissage est alors en prise avec la vis 30 d'actionnement 54 du dispositif de verrouillage 34 associé. Dans cette position le tronçon d'extrémité libre 40 de chaque pêne 36 est agencé transversalement en vis-à-vis de la gâche 44 associée. 12 Puis, chaque pêne 36 est commandé vers son état étendu par le dispositif de vissage 68 du plateau de levage 64. Le tronçon d'extrémité libre 40 de chaque pêne 36 pénètre alors dans la gâche 44 associée. Puis la rampe de serrage 58 de chaque pêne 36 entre en contact avec la rampe de guidage 42 de la batterie 14 avant que le pêne 36 n'ait atteint son état étendu. Le mouvement de coulissement du pêne vers son état étendu est poursuivi, provoquant ainsi le soulèvement de la batterie 14 vers le haut contre la face de butée 28, rattrapant ainsi d'éventuels jeux verticaux. En poursuivant le mouvement de coulissement, la batterie 14 est serrée contre la face de butée 28 par les pênes 36 avec interposition du joint 32 qui est alors comprimé. La force avec laquelle la batterie 14 est serrée contre les 15 moyens de butée dépend du couple exercé par les dispositifs de vissage 68 sur la vis d'actionnement 54. Lorsque l'opération est achevée, le plateau de levage 64 est redescendu dans sa position basse. La batterie 14 est alors verrouillée et serrée verticalement dans le logement 12 sans jeu 20 entre la face de butée 28 et les pênes 36. L'agencement pour le verrouillage réalisé selon les enseignements de l'invention permet ainsi d'obtenir un calage vertical optimal de la batterie 14 dans son logement 12, même lorsqu'il existe une tolérance de grande ampleur dans le 25 positionnement vertical entre les dispositifs de verrouillage 34 et la face de butée 28. Selon une autre variante non représentée de l'invention, le pêne est monté coulissant selon une direction inclinée vers le haut, c'est-à-dire que l'extrémité libre du pêne est orientée vers le 30 haut. Ainsi, le pêne est mobile entre son état escamoté vers le bas et son état étendu vers le haut. Le pêne présente alors une extrémité supérieure libre de serrage qui est destinée à être reçue contre une face d'appui de la batterie 14 qui est tournée 13 vers le bas. La face d'appui n'est pas forcément horizontale. Ainsi, la batterie 14 est serrée contre les moyens de butée et verrouiller dans sa position montée lorsque le pêne est dans son état étendu. REVENDICATIONS1. Agencement pour le verrouillage d'une batterie (14) dans un véhicule automobile (10) qui comporte : - un logement (12) du véhicule (10) dans lequel la batterie (14) est destinée à être reçue selon une direction verticale de montage (M) orientée vers le haut ; - des moyens de butée (28) du logement (12) qui sont destinés à arrêter le déplacement de la batterie (14) selon la direction de montage (M) dans une position montée ; - au moins un pêne (36) mobile entre un état escamoté dans lequel la batterie (14) est libre de coulisser dans le logement (12) selon la direction de montage (M), et un état étendu dans lequel le pêne (36) bloque le déplacement de la batterie (34) en position montée dans une direction opposée à la direction de montage (M) ; caractérisé en ce que, lors du passage du pêne (36) vers son état étendu, le pêne (36) serre la batterie (14) contre les moyens de butée (28) par coopération de moyens de formes complémentaires (42, 58). 2. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pêne (36) comporte une rampe de serrage (58) qui est destinée à coopérer avec un élément d'appui (42) de la batterie (14) pour serrer la batterie contre les moyens de butée (28). 3. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la batterie (14) comporte une rampe de guidage (42) est destinée à coopérer avec un élément de serrage (58) du pêne (36) pour serrer la batterie (14) contre les moyens de butée (28). 4. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pêne (36) est monté coulissant perpendiculairement à la direction de montage (M). 15 5. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pêne (36) est porté par le châssis (26) du véhicule automobile (10), et en ce que le pêne (36) comporte un tronçon d'extrémité libre (40) qui est destiné à être reçu dans une gâche (44) réalisée dans une face verticale (22) de la batterie (14) lorsque le pêne (36) est dans son état étendu. 6. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pêne (36) comporte un tronçon d'extrémité libre (40) qui est destiné à être reçu sous la batterie (14) de manière à coopérer avec une face inférieure (18) de la batterie (14) pour bloquer son déplacement vertical dans la direction opposée à la direction de montage (M). 7. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pêne (36) est monté coulissant selon un direction inclinée par rapport à la direction de montage (M) entre son état escamoté vers le bas et son état étendu vers le haut, et en ce qu'une extrémité supérieure libre (60) de serrage du pêne (36) est destinée à être reçue contre une face inférieure (18) de la batterie (14) de manière à serrer la batterie (14) contre les moyens de butée (28) et à verrouiller la batterie (14) dans sa position montée lorsque le pêne (36) est dans son état étendu. 8. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pêne (36) est actionné au moyen d'un système de vis sans fin (54) qui coopère avec une roue dentée (46). 9. Agencement selon l'une quelconque des revendications, caractérisé en ce que la batterie (14) est agencée dans sa position montée par des moyens de levage (62). 10. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de levage (62) portent des moyens de commande (68) des moyens d'actionnement (54, 46) du pêne (36).16 11. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pêne (36) est porté par le châssis (26) du véhicule (10).