Brevet FR2944502A1 — publié le 20101022

-1- DISPOSITIF DE DEPLACEMENT ET DE FIXATION D'UN COMPOSANT ENTRE DEUX POSITIONS DOMAINE TECHNIQUE 5 L'invention concerne un dispositif permettant d'assurer le déplacement et la fixation d'un composant entre une position non opérationnelle et une position opérationnelle, notamment au sein d'une structure et le verrouillage/déverrouillage de ce composant au sein et hors de celle-ci. 10 Plus spécifiquement, le dispositif de la présente invention s'inscrit dans le cadre du remplacement de batterie électrique au sein d'un véhicule automobile. On connaît aujourd'hui, en raison de la raréfaction du pétrole d'une part, et de la volonté politique de s'inscrire dans une démarche de sauvegarde de l'environnement 15 d'autre part, le souhait des constructeurs automobiles de remplacer l'énergie thermique permettant la propulsion desdits véhicules par l'énergie électrique. L'une des difficultés majeures rencontrées actuellement par lesdits constructeurs dans la mise en oeuvre de cette source d'énergie réside dans l'autonomie limitée des batteries électriques disponibles à ce jour, outre leur durée de charge particulièrement longue. 20 L'invention vise ainsi, en lieu et place de la mise en oeuvre des dispositifs traditionnels de recharge des batteries par le propriétaire du véhicule, le remplacement standard de la ou des batteries en une durée limitée, la charge des batteries intervenant au niveau d'une station de recharge des batteries, par exemple dédiée à cet effet. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE - PROBLEME POSE Le remplacement d'un composant au sein d'une structure mobile et dans le cas particulier d'intérêt, le remplacement d'une batterie au sein d'un véhicule automobile 30 se heurte à différentes difficultés. Outre le poids non négligeable d'une telle batterie, typiquement quelques centaines de kg, il convient en outre d'assurer son déverrouillage ou sa désolidarisation dudit véhicule afin d'assurer son escamotage hors du véhicule pour assurer sa recharge. Corollairement, il convient également d'assurer la mise en place et le verrouillage d'une batterie chargée au sein dudit 35 véhicule. Se pose donc également la difficulté née du centrage lors de l'insertion de la batterie au sein du véhicule entre la position non opérationnelle la batterie chargée et son insertion au sein du véhicule. 25 2944502 -2- Il convient en effet de conserver présent à l'esprit que cette opération de changement de batterie doit être effectuée dans un temps limité afin d'être économiquement viable et de ne pas rebuter les clients potentiels de cette solution de recharge en énergie, cette durée limitée étant typiquement de l'ordre de 3 à 5 minutes. Il se pose donc la difficulté de partir d'un référentiel fixe en l'espèce le sol de la station de changement de batterie avec un référentiel mobile, à savoir le véhicule monté sur un pont, partant de l'hypothèse que le changement de batterie s'effectue par-dessous ledit véhicule. On ne connaît pas de solution technique permettant à ce jour ce type de manipulation en une durée aussi courte. EXPOSE DE L'INVENTION 15 La présente invention surmonte ces différentes difficultés et pour ce faire, elle vise un dispositif de déplacement et de fixation d'un composant entre deux positions, respectivement une position opérationnelle dans laquelle ledit composant est solidarisé à une structure, et une position non opérationnelle sous-jacente par rapport à ladite 20 position opérationnelle, dans laquelle ledit composant est désolidarisé de la structure. Ce dispositif comprend : - un châssis fixe solidarisé au sol et muni de colonnes de guidage verticales ; - une table de levage, destinée d'une part à prendre en charge ledit composant 25 depuis la position opérationnelle vers la position non opérationnelle et vice versa, ladite table de levage étant guidée verticalement le long desdites colonnes de guidage ; - des moyens de verrouillage et de déverrouillage dudit composant sur et hors de la structure, solidarisés à la table de levage ; 30 - et un ensemble de quatre câbles associés à des poulies de renvoi, câbles dont l'une des extrémités est montée sur un treuil apte à assurer le mouvement de montée et de descente de ladite table de levage entre la position non opérationnelle et la position opérationnelle, et dont l'autre extrémité est solidarisée à la table. 10 35 2944502 -3- En d'autres termes, l'invention consiste à munir un dispositif de levage de moyens de centrage relativement grossiers par rapport à la structure au sein de laquelle doit être inséré le composant ou de laquelle doit être extrait ledit composant et de moyens de levage constitués par des câbles en lieu et place de organes plus rigides, tels que des 5 vérins, afin d'assurer une certaine compliance permettant de s'adapter au différentiel de positionnement de la structure au sein de laquelle doit être inséré ou extrait le composant par rapport au référentiel fixe constitué par le sol sur lequel est monté le châssis du dispositif de l'invention. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le châssis comporte en fait un châssis fixe solidarisé au sol et un châssis mobile dans les deux directions du plan parallèle au sol, ledit châssis mobile étant positionné relativement à la structure au sein de laquelle doit être inséré ou extrait ledit composant au moyen de capteurs solidaires du châssis mobile, et venant prendre appui par rapport à des zones déterminées de ladite structure. En l'espèce et dans le cadre du changement de batterie d'un véhicule automobile, ces capteurs sont constitués par des tiges rigides venant prendre appui sur le flan externe des roues arrières du véhicule en question lorsque celui-ci est monté sur le pont, lesdites tiges étant solidaires du châssis mobile, ce dernier étant susceptible de coulisser sur des glissières selon les deux directions du plan horizontal parallèle au référentiel fixe du châssis fixe. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les colonnes de guidage sont chacune constituée de deux éléments, un élément inférieur solidaire du châssis fixe et un élément supérieur solidaire du châssis mobile, les deux éléments étant sensiblement dans l'alignement l'un de l'autre afin de permettre le passage de la table de levage du référentiel fixe lorsqu'elle est en position non opérationnelle inférieure au référentiel de la structure lorsque la table de levage s'élève aux fins de permettre l'insertion du composant au sein de ladite structure. Le levage par câble en quatre points de la table de levage et la présence d'un certain jeu au niveau des colonnes supérieures permettent au composant de bouger légèrement latéralement pendant la montée, et ainsi favorise son insertion correcte au sein de la structure, pour assurer, en fin de course de levage, par construction, son positionnement précis et son verrouillage au sein de la structure, le composant et la structure étant munis à cet effet de moyens de fixation. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique en perspective du dispositif de levage conforme à l'invention en position non opérationnelle. La figure 2 est une représentation schématique en perspective du dispositif de l'invention en position intermédiaire de prise en charge du composant. La figure 3 est une représentation schématique en perspective illustrant le dispositif de levage en fin de course ascensionnelle dont la figure 4 est une vue de détail. La figure 5 est une représentation schématique en perspective illustrant le dispositif de l'invention après verrouillage du composant au sein de la structure. La figure 6 est une représentation schématique illustrant le système de levage par câble intégré au sein du dispositif de l'invention. MODES DE REALISATION DE L'INVENTION La description qui suit illustre préférentiellement un dispositif du type en question plus particulièrement destiné au remplacement des batteries d'un véhicule automobile à propulsion électrique. Il doit cependant être entendu que l'invention ne se limite pas à cette seule application. On a donc représenté en relation avec les figures 1 à 5 les différentes vues successives tendant à illustrer le positionnement d'un composant au sein d'une structure mobile. Pour la simplification de l'exposé, il n'a pas été représenté le pont supérieur sur lequel est mis en place le véhicule automobile pour procéder au changement de batterie. Le dispositif conforme à l'invention est donc, par essence, destiné à être positionné sous le pont destiné à recevoir ledit véhicule ou dans une fosse prévue à cet effet. Il se compose tout d'abord d'un châssis fixe (1) fixé par des platines (2) au fond de la fosse. Il constitue donc un référentiel fixe. -4- 2944502 -5- Ce châssis (1) reçoit en outre un châssis (3) mobile selon les directions X et Y, c'est-à-dire selon les directions du plan horizontal définissant le référentiel fixe (1), respectivement parallèlement et perpendiculairement au sens de déplacement du véhicule automobile par rapport à la fosse. A cet effet, ce châssis mobile (3) est monté sur des glissières respectivement orientées en X et en Y, (15, 17) et ménagées au sein du châssis fixe (1). Le déplacement du châssis mobile (3) par rapport au châssis fixe (1), destiné à 10 permettre un premier centrage grossier du dispositif de l'invention par rapport au référentiel constitué par le véhicule, est réalisé au moyens de capteurs (non représentés) constitués de tiges rigides venant prendre appui sur les flans latéraux externes des roues arrières du véhicule dont on souhaite changer la batterie, ces dites tiges étant solidaires dudit châssis mobile (3). Ainsi, en venant presser lesdites tiges 15 sur les flans extérieurs des roues arrières du véhicule, on assure le déplacement du châssis mobile (3) par rapport au châssis fixe (1), et donc corollairement, un premier centrage dudit châssis mobile par rapport au véhicule automobile. Il est inutile de préciser que les voies de réception du véhicule au niveau de la station de rechange de la batterie sont positionnées de façon telle qu'elles induisent déjà un premier 20 centrage, très grossier celui-ci du véhicule par rapport au dispositif de changement de batterie de l'invention. Le dispositif de l'invention comporte en outre une table de levage (4), horizontale, dont les quatre angles (voir figure 6) reçoivent l'extrémité libre de quatre câbles de 25 levage (9). Ces câbles de levage (9) viennent s'enrouler autour de poulies de renvoi, respectivement supérieures (10) et inférieures (11). L'autre extrémité desdits câbles (9) est solidarisée à un tambour (12) d'un treuil actionné électriquement au moyen d'un moteur (13). 30 Cette table de levage (4) est donc susceptible d'être animée d'un mouvement de montée et de descente au moyen de cet ensemble de câbles de levage (9), poulies de renvoi (10) et (11) et du treuil (12) et (13) entre une position inférieure telle que représenté sur la figure 1 et une position supérieure tel qu'illustrée en figures 3 et 4. 5 2944502 -6- Cette table de levage est guidée le long de deux colonnes verticales constituées chacune de deux éléments (6) et (7) non solidaires l'un de l'autre. Plus précisément, les deux éléments inférieurs (6) sont solidaires du châssis fixe (1) et donc du référentiel fixe précédemment défini, alors que les deux éléments supérieurs (7) sont 5 solidaires du châssis mobile (3). Les deux éléments d'une même colonne de guidage sont sensiblement colinéaires. En effet, en fonction du déplacement relatif du châssis mobile (3) par rapport au châssis fixe (1), cet alignement peut être perturbé. Afin cependant de permettre à la table de levage son ascension, et ainsi qu'on peut 10 l'observer sur les différentes figures, les zones contigües des éléments (6) et (7) se terminent en pointe afin de permettre le transfert de la table lors de la phase ascensionnelle du référentiel fixe constitué par le châssis (1) au référentiel mobile constitué par le châssis (3). La table de levage prend appui au niveau de ces éléments (6) et (7) aux moyens de galets (14), glissant sensiblement sans frottement contre ces 15 dits éléments. Selon une autre caractéristique de l'invention, la table de levage (4) est munie de modules de verrouillage-déverrouillage (5) destinés, comme leur nom l'indique à assurer d'une part le verrouillage de la batterie (8) et de manière générale du 20 composant au sein du véhicule automobile et corollairement leur déverrouillage lorsqu'on souhaite réaliser l'opération inverse, c'est à dire l'escamotage hors du véhicule de ladite batterie. Ces modules sont chacun actionnés aux moyens d'un ou de plusieurs moteurs électriques (16) pour assurer l'opération de verrouillage et déverrouillage. 25 De tels modules sont par exemple décrits dans la demande de brevet déposée le même jour par le Demandeur. Succinctement, ils sont composés de deux biellettes, outre d'un poussoir pour assurer 30 un mouvement ascensionnel des organes de verrouillage-déverrouillage dont ils sont chacun munis, et corollairement le verrouillage proprement dit, ou le déverrouillage du verrou, et de manière générale des organes de fixation dont est munie la batterie sur ou hors d'organes complémentaires ménagés à cet effet au sein du véhicule. 35 Dans l'exemple décrit, on a représenté quatre modules de verrouillage/ déverrouillage. Il convient cependant de préciser que ce nombre peut être variable et fonction du nombre d'organes de verrouillage de la batterie sur le véhicule. 2944502 -7- Il va maintenant être décrit plus en détail les différentes opérations propres à assurer la mise en place d'une batterie au sein d'un véhicule automobile. Après centrage grossier du châssis mobile (3) par rapport au châssis fixe (1) tel que 5 décrit précédemment, on achemine une batterie neuve ou rechargée (8) sensiblement à l'aplomb de la table de levage (4) par un convoyeur non représenté afin de ne pas surcharger inutilement les figures. Il convient cependant de préciser que ce convoyeur supporte ladite batterie en dehors de ses zones de préhension futures par les modules de verrouillage (5) solidaires de la table de levage (4). 10 La table de levage subit alors une première phase ascensionnelle au moyen de l'ensemble constitué par les câbles de levage (9) et le treuil (12, 13) afin d'aboutir au positionnement de l'extrémité supérieure desdits modules de verrouillage-déverrouillage (5) au niveau de leur lieu de positionnement respectif ou zone de 15 préhension adapté à cet effet dont est munie ladite batterie (8). Pendant cette première phase ascensionnelle, la table de levage (4) est guidée par les éléments inférieurs (6) des colonnes de guidage donc selon un référentiel fixe (figure 2). Puis, la table de levage poursuit son ascension et est guidée dorénavant par les 20 éléments supérieurs (7) des colonnes de guidage avec un léger décalage de l'ordre de quelques millimètres pour assurer un meilleur centrage de la batterie en vue de son insertion au sein du véhicule automobile, ce décalage étant inhérent au déplacement relatif du châssis mobile (3) par rapport au châssis fixe (1) lors de l'étape de centrage grossier précédemment décrite. 25 En raison de la mise en oeuvre de câbles de levage, on assure un certain degré de liberté latéral lors de la remontée de la batterie associée à la table de levage (4). Ainsi, en phase terminale de la course ascensionnelle, ladite batterie se trouve en phase terminale ou sensiblement terminale de son ascension, et à ce moment, elle est 30 guidée par la structure interne du véhicule automobile, et plus particulièrement par le logement destiné à la contenir. Il se peut alors que subsiste un certain ajustement latéral en termes de positionnement, justement rendu possible de par la mise en oeuvre des câbles de levage et du jeu entre les éléments supérieurs (7) et les galets (14) de la table de levage en partie haute de la course. 35 2944502 -8- Lorsque les câbles ont atteint leur course maximum et par construction, la batterie est en place au sein du véhicule automobile. Les modules de verrouillage-déverrouillage (5) sont actionnés afin d'assurer le verrouillage effectif de ladite batterie sur des moyens appropriés dont est muni le véhicule automobile. Après verrouillage, la table de levage (4) redescend au niveau de sa position initiale (figure 5). L'opération de déverrouillage est absolument identique mais inversée par rapport aux 10 différentes étapes précédemment décrites. On conçoit tout l'intérêt du dispositif de levage conforme à l'invention, dans la mesure où il permet de disposer d'une certaine souplesse lors de la phase ascensionnelle afin de s'adapter à de légers défauts de planéité ou d'horizontalité 15 entre le logement propre à recevoir la batterie au sein du véhicule automobile et le référentiel originel de la batterie avant sa mise en place. Cette compliance est inhérente à la mise en oeuvre de câbles conférant à l'installation un degré de liberté additionnel, favorisant l'ajustement du positionnement de la batterie, notamment lors de la phase ascensionnelle. 5 20 REVENDICATIONS1. Dispositif de déplacement et de fixation d'un composant (8) entre deux positions, respectivement une position opérationnelle dans laquelle ledit composant est solidarisé à une structure, et une position non opérationnelle sous- jacente par rapport à ladite position opérationnelle, dans laquelle ledit composant est désolidarisé de la structure, caractérisé en ce qu'il comprend : - un châssis (1, 3) solidarisé au sol et muni de colonnes de guidage verticales (6, 7) ; - une table de levage (4), destinée d'une part à prendre en charge ledit composant (8) depuis la position opérationnelle vers la position non opérationnelle et vice versa, ladite table de levage étant guidée verticalement le long desdites colonnes de guidage (6, 7) ; - des moyens de verrouillage et de déverrouillage (5) dudit composant sur et hors de la structure, solidarisés à la table de levage (4) ; - et un ensemble de quatre câbles (9) associés à des poulies de renvoi (10, 11), câbles dont l'une des extrémités est montée sur un treuil (12, 13) apte à assurer le mouvement de montée et de descente de ladite table de levage entre la position non opérationnelle et la position opérationnelle, et dont l'autre extrémité est solidarisée à la table de levage. 2. Dispositif de déplacement et de fixation d'un composant (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis est constitué d'un châssis fixe (1) solidarisé au sol et d'un châssis mobile (3) selon les deux directions du plan parallèle au sol, ledit châssis mobile (3) étant positionné relativement à la structure au sein de laquelle doit être inséré ou extrait ledit composant au moyen de capteurs solidaires du châssis mobile, et venant prendre appui par rapport à des zones déterminées de ladite structure. 3. Dispositif de déplacement et de fixation d'un composant (8) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les colonnes de guidage sont chacune constituée de deux éléments, respectivement un élément inférieur (6) solidaire du châssis fixe (1) et un élément supérieur (7) solidaire du châssis mobile (3), les deux éléments (6, 7) d'une même colonne de guidage étant sensiblement dans l'alignement l'un de l'autre afin de permettre le passage de la table de levage (3) du référentiel fixe lorsqu'elle est en position non opérationnelle inférieure au référentiel de la structure lorsque la table de levage s'élève aux fins de permettre l'insertion du composant au sein de ladite structure. 2944502 -10- 4. Dispositif de déplacement et de fixation d'une batterie (8) entre deux positions, respectivement une position opérationnelle dans laquelle ladite batterie est solidarisée à un véhicule automobile, et une position non opérationnelle sous- 5 jacente par rapport à ladite position opérationnelle, dans laquelle ladite batterie est désolidarisée dudit véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : - un châssis (1, 3) solidarisé au sol et muni de colonnes de guidage verticales (6, 7) ; - une table de levage (4), destinée d'une part à prendre en charge la batterie 10 (8) depuis la position opérationnelle vers la position non opérationnelle et vice versa, ladite table de levage étant guidée verticalement le long desdites colonnes de guidage (6, 7) ; - des moyens de verrouillage et de déverrouillage (5) de la batterie sur et hors du véhicule, solidarisés à la table de levage (4) ; 15 - et un ensemble de quatre câbles (9) associés à des poulies de renvoi (10, 11), câbles dont l'une des extrémités est montée sur un treuil (12, 13) apte à assurer le mouvement de montée et de descente de ladite table de levage entre la position non opérationnelle et la position opérationnelle, et dont l'autre extrémité est solidarisée à la table de levage. 20 5. Dispositif de déplacement et de fixation d'une batterie (8) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le châssis est constitué d'un châssis fixe (1) solidarisé au sol et d'un châssis mobile (3) selon les deux directions du plan parallèle au sol, ledit châssis mobile (3) étant positionné relativement au véhicule au sein duquel 25 doit être insérée ou extraite ladite batterie au moyen de capteurs solidaires du châssis mobile, lesdits capteurs étant constitués par des tiges rigides venant prendre appui sur le flan externe des roues arrières du véhicule, lesdites tiges étant solidaires du châssis mobile, ce dernier étant susceptible de coulisser sur des glissières selon les deux directions du plan horizontal parallèle au référentiel 30 fixe du châssis fixe. 6. Dispositif de déplacement et de fixation d'une batterie (8) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les colonnes de guidage sont chacune constituée de deux éléments, respectivement un élément inférieur (6) solidaire du châssis fixe (1) et 35 un élément supérieur (7) solidaire du châssis mobile (3), les deux éléments (6, 7) d'une même colonne de guidage étant sensiblement dans l'alignement l'un de l'autre afin de permettre le passage de la table de levage (3) du référentiel fixe 2944502 -11- lorsqu'elle est en position non opérationnelle inférieure au référentiel de la structure lorsque la table de levage s'élève aux fins de permettre l'insertion de la batterie au sein du véhicule.