Brevet FR2936760A1 — publié le 20100409

La présente invention concerne un système de fixation d'un pack de batterie à une caisse telle une caisse de véhicule automobile, ainsi que les procédés de montage/démontage automatisables d'un tel pack batterie. Dans le domaine de la fixation des batteries de puissance sur véhicule il n'est connu aucun système/méthode permettant un montage/démontage automatisable. La présente invention propose de rendre la mise en place initiale et le remplacement d'une batterie de puissance automatisable, c'est-à-dire réalisable sans intervention technique manuelle, par exemple en station service. L'invention a pour objet un système de fixation d'un pack de batterie à une caisse, ledit pack de batterie comprenant un carter, le carter et la caisse délimitant entre eux un espace apte à accueillir des batteries, ledit carter étant muni d'une pluralité d'au moins un dispositif de fixation du carter sur la caisse selon un axe, chaque dispositif comprenant: - un arbre solidaire dudit carter tout en étant libre en rotation autour de l'axe relativement audit carter, présentant à une de ses extrémités une forme de centrage de révolution autour de l'axe apte à coopérer avec une forme complémentaire présente sur la caisse, et à son autre extrémité une empreinte apte à accueillir un outil d'entraînement en rotation autour de l'axe; - une came solidaire de et entraînée par l'arbre en rotation autour de l'axe et présentant une extension sensiblement plane dans un plan perpendiculaire à l'axe apte à venir, en fonction de l'angle de rotation dudit arbre, se loger ou se déloger, dans un logement réalisé dans la caisse sensiblement plan et perpendiculaire à l'axe, la caisse étant munie d'une même pluralité de forme complémentaire et de logement en regard de chaque dispositif de fixation. Selon une autre caractéristique avantageuse, chaque dispositif de fixation comprend encore un moyen élastique disposé de manière à être comprimé, selon l'axe, entre le carter et la caisse lors de la mise en place de la came dans le logement, afin de créer, lors de sa détente, une force d'appui de l'extension de ladite came contre la paroi dudit logement. L'invention concerne encore un procédé de montage 5 automatisable d'un pack de batterie comprenant un tel système de fixation, comprenant les étapes suivantes: - mise en place du carter équipé de batteries sur une platine, à proximité de la caisse, - déplacement de la platine afin d'aligner chaque forme 10 de centrage de la pluralité de dispositif de fixation du carter avec une forme complémentaire correspondante de la caisse, - déplacement de la platine selon l'axe afin d'introduire chaque forme de centrage de la pluralité de dispositif de 15 fixation du carter dans la forme complémentaire correspondante de la caisse, - rotation de chaque arbre au moyen d'un outil engagé dans chaque empreinte de telle manière à mettre en place chaque came de la pluralité dans chaque logement 20 correspondant, - retrait de la platine. L'invention concerne encore un procédé de démontage automatisable d'un pack de batterie comprenant un tel système de fixation, comprenant les étapes suivantes: 25 - mise en place d'une platine en contact avec le carter, - rotation de chaque arbre au moyen d'un outil engagé dans chaque empreinte de telle manière à déloger chaque came de la pluralité hors de chaque logement correspondant, - déplacement de la platine selon l'axe, afin d'extraire 30 chaque forme de centrage de la pluralité de dispositif de fixation du carter de la forme complémentaire correspondante de la caisse, - retrait de la platine emportant le pack batterie. Selon une autre caractéristique de l'invention, les 35 procédés de montage et de démontage comprennent encore un déplacement de la platine selon l'axe en comprimant, le cas échéant, chaque moyen élastique, et le retrait de la platine s'effectue en détendant, le cas échéant, chaque moyen élastique. Un avantage du dispositif selon l'invention est de permettre une automatisation de la mise en place et du remplacement d'un pack batterie de puissance. Un autre avantage du système est de s'appuyer sur des éléments mécaniques simples assurant une bonne robustesse et une facilité de mise en oeuvre industrielle. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 présente un exemple de pack batterie en vue de dessus, - la figure 2 présente ce même pack batterie en vue de 15 côté, et sa mise en place sur le véhicule, - la figure 3 présente un dispositif de fixation selon l'invention en vue perspective, - la figure 4 présente le même dispositif en vue éclatée, - la figure 5 illustre sur un dispositif vu de dessus 20 deux plans de section 1 et 2, - la figure 6, respectivement 7, présente le dispositif de fixation selon l'invention en vue coupée selon le plan de section 1, respectivement selon le plan de section 2, - les figures 8 et 9 illustrent deux étapes de la mise en 25 place du dispositif de fixation sur la caisse. Selon la figure 1, un pack batterie 20 présente une forme pouvant être complexe. Il est selon l'invention équipé d'une pluralité d'au moins un dispositif 18 de fixation, ici au nombre de huit et répartis à sa périphérie, afin de permettre 30 la fixation du pack batterie 20 à la caisse 11. La figure 2 illustre un exemple de placement dudit pack batterie 20, de manière illustrative, sous le véhicule 19. Une telle mise en place est avantageusement réalisée au moyen d'une platine 10 mobile. 35 En se référant aux figure 3 et 4 présentant un mode de réalisation préférentiel d'un dispositif de fixation 18, respectivement figuré en vue perspective (figure 3) et en vue éclatée (figure 4), et aux figures 6 et 7 présentant deux sections perpendiculaires du même mode de réalisation, est illustré partiellement un carter 3 solidaire du pack batterie 20. Ledit carter 3 est percé d'un trou circulaire 9. Dans ce trou 9 est placé, le cas échéant au moyen d'une bague de centrage 2, un arbre 1 circulaire d'axe de révolution Z. Ainsi ledit arbre 1 est libre en rotation autour de l'axe Z. Ledit arbre 1 peut être épaulé, comme illustré, afin de venir en butée contre le carter 3. L'arbre 1 présente à une de ses extrémités une forme de centrage 13 de révolution autour de l'axe Z. Cette forme de centrage 13 est apte à coopérer avec une forme complémentaire 14 réalisée sur la caisse 11. Dans l'exemple illustré la forme de centrage 13 est cylindrique saillante, tandis que la forme complémentaire 14 est cylindrique rentrante, de diamètre légèrement supérieur, afin de pouvoir accueillir la forme de centrage 13 se déplaçant selon une translation d'axe Z. Il apparaît que la forme 13, respectivement 14, pourrait être tout autre forme de révolution (par exemple un cône), la forme de centrage 13 pouvant être rentrante et la forme complémentaire pouvant être sortante, tant que les deux formes 13, 14 restent complémentaires l'une de l'autre. A son autre extrémité, l'arbre 1 comprend une empreinte 15 apte à accueillir un outil 12 d'entraînement en rotation autour de l'axe Z. Cette empreinte apparaît mieux sur les figures 6-9. Sur l'arbre 1 est encore disposé, du côté opposé à l'épaulement relativement au carter 3, une came 4. Cette came 4 est solidaire en rotation de l'arbre 1. Cette solidarisation peut être obtenue au moyen d'un profil prismatique complémentaire de l'arbre 1 et de la came 4 au niveau de leur interface (solution non représentée). Cette solidarisation peut encore être obtenue au moyen d'une fixation de la came 4 sur l'arbre 1 réalisée comme dans l'exemple illustré par deux vis 7. Ladite fixation, en ce qu'elle emprisonne le carter 3 entre la came 4 et l'arbre 1, solidarise le dispositif de fixation 18 avec le carter 3. La came 4 est sensiblement plane selon un plan perpendiculaire à l'axe Z et sensiblement circulaire dans ce même plan, à l'exception d'une extension 17 s'étendant principalement selon une direction radiale. En se référant maintenant aux figures 8 et 9 va être détaillé le mode de fonctionnement dudit dispositif 18 de fixation. L'extension 17 est telle qu'elle est apte, en fonction de l'angle de rotation de la came 4 et dudit arbre 1, à venir se loger ou se déloger, dans un logement 16 réalisé dans la caisse 11, sensiblement plan, perpendiculaire à l'axe Z et disposé en regard de la came 4, lorsque la fome de centrage 13 de l'arbre 1 du dispositif de fixation 18 est engagée dans la forme complémentaire 14. Les figures 8 et 9 présentent un dispositif de fixation 18, vu de côté en vue coupée, en relation avec un détail de la caisse 11 comportant une forme complémentaire 14 apte à accueillir la forme de centrage 13 de l'arbre 1 et un logement 16. A la figure 8, la came 5 est orientée de telle manière à ce que l'extension 17 soit délogée du logement 16 : le dispositif de fixation est alors déverrouillé. A contrario, à la figure 9, la came 5 est orientée de telle manière à ce que l'extension 17 soit logée dans le logement 16 : le dispositif de fixation est alors verrouillé. Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de fixation 18 comprend encore un moyen élastique 5, ici une pièce en élastomère. Ce moyen 5 est disposé de manière à être comprimé, selon l'axe Z, entre le carter 3 et la caisse 11 lors de la mise en place de la came 4 dans le logement 16, afin de créer, lors de la détente du moyen élastique 5, une force d'appui de l'extension 17 de ladite came 4 contre la paroi dudit logement 16. Ainsi tel qu'illustré à la figure 8, le dispositif 18 est déplacé par un appui selon l'axe Z, vers le haut dans le plan de la figure, afin d'une part de comprimer le moyen élastique 5 et d'autre part de permettre à la came 4 d'être placée en regard du logement 16 pour permettre une rotation qui va permettre sa mise en place. Cette rotation effectuée, comme illustré à la figure 9, ledit appui peut être relâché, provoquant une détente partielle du moyen élastique 5. L'extension 17 de la came 4 vient en contact selon l'axe Z avec une face du logement 16. La compression résiduelle du moyen élastique 5 produit alors un appui de l'extension 17 de ladite came 4 contre la paroi dudit logement 16. Le dispositif de fixation 18 est maintenu en position, relativement à la caisse 11, sous l'action combinée du centrage de la forme de centrage 13 en relation avec la forme complémentaire 14, et du contact de la came 4 dans le logement 16. L'appui additionnel dû au moyen élastique 5 renforce ce maintien en position et rend la fixation plus résistante aux chocs et vibrations pouvant se produire sur un véhicule 19. La pièce élastomère 5 est assemblée avec l'arbre 1 au moyen des vis 7. Les deux entretoises 6 intercalées présentent une hauteur sensiblement égale à l'épaisseur de la pièce 5 au droit de la fixation, afin que le serrage des vis 7 ne déforme pas ladite pièce 5. Une plaque 8 est avantageusement disposée au dessus de la pièce élastomère 5 afin de la protéger et de répartir la compression. Elle est assemblée sur la pièce 5 par tout moyen connu, par exemple collage ou vulcanisation. Selon une disposition avantageuse, le pack batterie 20 et le carter 3 sont disposés sous la caisse 11. Ainsi le pack batterie 20 est protégé et un montage/démontage par le dessous du véhicule est possible, par exemple au moyen d'un pont ou depuis une fosse. Afin de pouvoir mettre en place les centrages des formes de centrage 13 en relation avec les formes complémentaires 11, les axes Z des dispositifs de fixation 18 de la pluralité sont avantageusement parallèles. Afin de combiner, les avantages d'un accès par en dessous et de plus une utilisation de la gravité pour la mise en place/remplacement d'un pack batterie 20, le pack batterie 20 étant alors simplement posé sur le carter 3, l'axe Z des dispositifs de fixation 18 est avantageusement vertical. Un système de fixation 18 tel que précédemment décrit permet avantageusement de développer un procédé de montage et/ou de démontage automatique, sans aucune intervention manuelle. Le montage comprend les étapes successives suivantes. Le pack batterie 20 composé du carter 3 muni de batteries est placé sur une platine 10 à proximité de la caisse 11, de préférence à proximité de la zone de mise en place sur le véhicule 19. La platine 10 est mobile et est déplacée afin d'aligner l'axe de chaque forme de centrage 13 d'un dispositif de fixation 18 avec l'axe de la forme complémentaire 14 correspondante réalisée dans la caisse 11. La platine 10 est ensuite déplacée parallèlement à elle-même, afin de se rapprocher de la caisse 11, par un déplacement en translation selon l'axe Z. Ceci réalise l'introduction desdites formes de centrage 13 dans lesdites formes complémentaires 14 de la caisse 11. Dans le cas d'un mode de réalisation avec un moyen élastique 5, ce dernier est comprimé lors de ce déplacement. Tout en maintenant ainsi le pack batterie 20, l'arbre 1 de chaque dispositif de fixation 18 est tourné, par exemple au moyen d'un outil 12 engagé dans l'empreinte 15, afin d'engager l'extension 17 de la came 4 dans le logement 16 correspondant de la caisse 11. Un seul outil 12 peut séquentiellement opérer la rotation de toutes les cames 4. Alternativement, jusqu'à un outil 12 par dispositif 18 peut être employé. Le pack batterie 20 est à ce stade fixé à la caisse 11, et la platine 10 peut être retirée. Si un moyen élastique 5 est utilisé, le retrait de la platine réalise une détente partielle dudit moyen élastique 5 qui laisse subsister une compression partielle du moyen élastique 5 qui produit un appui de la came 4 dans le logement 16 et vient ainsi renforcer la fixation. Le démontage comprend des étapes sensiblement inverses de celle du montage. Il comprend les étapes successives suivantes. La platine 10 est mise en place en contact avec le carter 3 du pack batterie 20. Dans le cas d'utilisation de moyen élastique 5, une étape supplémentaire réalise un déplacement de la platine 10 selon l'axe Z en s'approchant de la caisse 11 afin de comprimer, les moyens élastiques 5 et d'aligner les cames 4 avec les logements 16, afin de supprimer l'appui précédemment décris, afin de faciliter le dégagement des cames 4. Les arbres 1 des dispositifs 18 de fixation sont ensuite tournés, par exemple au moyen d'un ou plusieurs outils 12 engagé chacun dans une empreinte 15, afin de tourner les cames 4 de manière à déloger l'extension 17 hors du logement 16 correspondant. La platine 10 est ensuite déplacée selon l'axe Z, en s'éloignant de la caisse 11, afin d'extraire les formes de centrage 13 des formes complémentaires 14 correspondantes de la caisse 11. Le pack batterie 20 est alors détaché de la caisse et un retrait de la platine 10 permet sa dépose. Il apparaît à l'homme du métier que les étapes de montage/démontage peuvent être réalisées de manière manuelle mais aussi avantageusement de manière totalement automatisée. REVENDICATIONS1. Système de fixation d'un pack de batterie (20) à une caisse (11), ledit pack de batterie (20) comprenant un carter (3), le carter (3) et la caisse (11) délimitant entre eux un espace apte à accueillir des batteries, caractérisé en ce que ledit carter est muni d'une pluralité d'au moins un dispositif de fixation (18) du carter (3) sur la caisse (11) selon un axe (Z), chaque dispositif de fixation (18) comprenant: - un arbre (1) solidaire dudit carter (3) tout en étant libre en rotation autour de l'axe (Z) relativement audit carter (3), présentant à une de ses extrémités une forme de centrage (13) de révolution autour de l'axe (Z) apte à coopérer avec une forme complémentaire (14) présente sur la caisse (11), et à son autre extrémité une empreinte (15) apte à accueillir un outil (12) d'entraînement en rotation autour de l'axe (Z); - une came (4) solidaire de et entraînée par l'arbre (1) en rotation autour de l'axe (Z) et présentant une extension (17) sensiblement plane dans un plan perpendiculaire à l'axe (Z) apte à venir, en fonction de l'angle de rotation dudit arbre (1), se loger ou se déloger, dans un logement (16) réalisé dans la caisse (11) sensiblement plan et perpendiculaire à l'axe (Z), et en ce que la caisse (11) est munie d'une même pluralité de forme complémentaire (14) et de logement (16) en regard de chaque dispositif de fixation (18). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif de fixation (18) comprend encore un moyen élastique (5) disposé de manière à être comprimé, selon l'axe (Z), entre le carter (3) et la caisse (11), lors de la mise en place de la came (4) dans le logement (16), afin de créer, lors de sa détente, une force d'appui de l'extension (17) de ladite came (4) contre la paroi dudit logement (16). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le carter (3) est disposé sous la caisse (11). 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 5 caractérisé en ce que les axes (Z) des dispositifs de fixation (18) de la pluralité sont parallèles. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'axe (Z) des dispositifs de fixation 10 (18) est vertical. 6. Procédé de montage automatisable d'un pack batterie (20) comprenant un système de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend les 15 étapes suivantes: - mise en place du carter (3) équipé de batteries sur une platine (10), à proximité de la caisse (11), - déplacement de la platine (10) afin d'aligner chaque forme de centrage (13) de la pluralité de dispositif de 20 fixation (18) du carter (3) avec une forme complémentaire (14) correspondante de la caisse (11), - déplacement de la platine (10) selon l'axe (Z) afin d'introduire chaque forme de centrage (13) de la pluralité de dispositif de fixation (18) du carter (3) 25 dans la forme complémentaire (14) correspondante de la caisse (11), - rotation de chaque arbre (1) au moyen d'un outil (12) engagé dans chaque empreinte (15) de telle manière à mettre en place chaque came (4) de la pluralité dans 30 chaque logement (16) correspondant, - retrait de la platine (10). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le déplacement de la platine (10) selon l'axe (Z) s'effectue en 35 comprimant, le cas échéant, chaque moyen élastique (5), et en ce que le retrait de la platine (10) s'effectue en détendant, le cas échéant, chaque moyen élastique (5). 8. Procédé de démontage automatisable d'un pack de batterie (20) comprenant un système de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - mise en place d'une platine (10) en contact avec le carter (3), - rotation de chaque arbre (1) au moyen d'un outil (12) engagé dans chaque empreinte (15) de telle manière à déloger chaque came (4) de la pluralité hors de chaque logement (16) correspondant, - déplacement de la platine (10) selon l'axe (Z), afin d'extraire chaque forme de centrage (13) de la pluralité de dispositif de fixation (18) du carter (3) de la forme complémentaire (14) correspondante de la caisse (11), - retrait de la platine (10) emportant le pack batterie (20). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape de rotation est précédée par un déplacement de la platine (10) selon l'axe (Z) en comprimant, le cas échéant, chaque moyen élastique (5), et en ce que le retrait de la platine (10) s'effectue en détendant, le cas échéant, chaque moyen élastique (5).