Brevet FR2944545A1 — publié le 20101022

-1- DISPOSITIF POUR ASSURER LE VERROUILLAGE/DEVERROUILLAGE D'UN ELEMENT SUR ET HORS D'UNE STRUCTURE. DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif apte à assurer le verrouillage et le déverrouillage d'un élément muni d'un verrou respectivement sur et hors d'une structure munie d'un logement propre à recevoir et à coopérer avec la partie active dudit verrou. 10 L'invention s'inscrit dans le cadre plus général d'une installation partiellement automatisée destinée à permettre l'échange standard d'un élément ou d'un composant déterminé au sein d'une structure plus importante. Elle vise plus particulièrement le cadre de l'échange standard de batteries de véhicules automobiles à énergie purement électrique et non pas thermique. 15 ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE - PROBLEME POSE La raréfaction du pétrole d'une part et la volonté politique de s'inscrire dans une démarche de sauvegarde de l'environnement d'autre part, ont conduit les constructeurs 20 automobiles à souhaiter remplacer l'énergie thermique permettant la propulsion des véhicules par l'énergie électrique. Or, l'une des difficultés majeure auxquelles ont à faire face lesdits constructeurs, réside dans l'autonomie limitée des batteries électriques mises en oeuvre à ce jour, outre leur durée de charge particulièrement longue. 25 Ainsi, afin de s'affranchir de cette difficulté, l'idée a germé de non pas procéder à la recharge de la ou desdites batteries au sein du véhicule dans lequel elles sont embarquées, mais, lorsque la batterie est épuisée ou sensiblement épuisée, à procéder à son échange standard au sein de stations dédiées à cet effet, lesdites stations assurant 30 corollairement la recharge des batteries ainsi remplacées. Cependant, eu égard au poids desdites batteries, typiquement quelques centaines de kilogrammes, il convient d'assurer une fixation efficace de celle-ci au sein du véhicule et donc, dans le cadre du principe rappelé précédemment, on doit réaliser l'extraction 35 de la ou des batteries dudit véhicule et la mise en place d'une batterie chargée en s'assurant de l'efficacité de la fixation ou au contraire du déverrouillage, et ce dans un temps relativement limité puisqu'aussi bien, pour qu'une telle solution générale soit 2944545 -2- viable, il est envisagé une durée typique de changement standard d'une telle batterie inférieure à cinq minutes. Il se pose donc le problème d'assurer en ce laps de temps réduit le déverrouillage de la 5 batterie usée et le verrouillage d'une batterie chargée, en respectant le cahier des charges drastique de fixation de ladite batterie au sein du véhicule. On conçoit en effet aisément, qu'en raison du poids important de ces batteries, ces mécanismes de verrouillage et déverrouillage sont déterminants. L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif apte à assurer cette fonction de verrouillage/déverrouillage d'une batterie au sein d'une automobile et de manière plus générale, de tout élément destiné à être solidarisé ou désolidarisé d'une structure. A ce jour, on ne connaît pas un tel dispositif. EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention vise donc un dispositif pour assurer le 20 verrouillage/déverrouillage d'un élément muni d'un verrou sur/hors d'une structure munie d'un logement apte à recevoir la partie active dudit verrou. Ce dispositif comprend : - un fourreau cylindrique recevant coaxialement une première tige creuse mobile 25 en rotation par rapport à l'axe de révolution dudit fourreau, et dont l'extrémité supérieure est pourvue d'un moyen apte à coopérer avec le verrou dudit élément, et plus particulièrement avec les pièces d'accrochage inférieur dudit verrou, et une seconde tige coaxiale interne par rapport à la première tige creuse, mobile en translation et en rotation, respectivement selon et par rapport à l'axe de 30 révolution dudit fourreau, et dont l'extrémité supérieure est munie d'un moyen apte à coopérer avec la partie active du verrou de telle sorte à pouvoir actionner celle-ci en position opérationnelle de verrouillage ou de déverrouillage, et typiquement à lui imprimer un mouvement de rotation ; - des moyens pour assurer la rotation de chacune des deux tiges par rapport à l'axe 35 de révolution du fourreau, indépendamment l'une de l'autre ; - et des moyens pour assurer le déplacement en translation de la seconde tige. 2944545 -3- En d'autres termes, l'invention consiste à intégrer au sein d'un même dispositif les différentes fonctions nécessaires pour assurer le verrouillage et le déverrouillage d'un verrou, tenant compte des spécificités du contexte dans lequel s'inscrivent ces opérations. 5 Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de rotation des deux tiges sont chacun constitués d'une biellette, actionnée par un moteur électrique, et couplée à la tige considérée, les deux biellettes étant sensiblement parallèles entre elles et orientées selon deux plans sensiblement perpendiculaires par rapport à l'axe de révolution du 10 fourreau. Selon une autre caractéristique de l'invention, le couplage des biellettes sur les tiges respectives peut être réalisé à l'intérieur du fourreau, celui-ci étant pourvu à cet effet d'une ouverture au niveau de sa paroi latérale, de dimensions adaptées au débattement 15 souhaité des biellettes et corollairement à l'angle de rotation souhaité des tiges. Selon une autre caractéristique de l'invention, la translation de la seconde tige selon l'axe de révolution du fourreau, peut être assurée au moyen d'un poussoir colinéaire avec la tige en question, actionné par une came à axe de rotation perpendiculaire à la direction de translation souhaitée, elle-même mue en rotation au moyen d'un moteur électrique. 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 conforme 30 à l'invention, dont la figure 2 est une vue de dessus et la figure 3 une vue en section sagittale. Les figures 4a et 4b illustrent schématiquement deux positions de la seconde tige du dispositif conforme à l'invention, respectivement en position escamotée et en position sortie, et donc opérationnelle. 35 La figure 5 est une vue schématique en perspective illustrant de manière plus détaillée l'extrémité supérieure du dispositif de l'invention. 2944545 -4- Les figures 6, 7 et 8sont des représentations schématiques en perspective illustrant la coopération du dispositif de l'invention avec un type de verrou dont est munie la structure dont on souhaite assurer le verrouillage/déverrouillage. 5 MODE DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention est plus particulièrement décrite en relation avec un dispositif du type en question mis en oeuvre dans le cadre du verrouillage et du déverrouillage de batteries de véhicules automobiles à propulsion électrique. Il est cependant bien entendu que l'invention ne saurait se limiter à cette seule application. On a donc représenté en relation avec les figures 1 à 3 diverses vues explicatives du 15 dispositif conforme à l'invention. Fondamentalement, celui-ci se compose d'un fourreau cylindrique 1, rigide, dont la base est fixée à un socle 8, lui-même solidarisé par exemple à un dispositif de levage pour permettre la montée et la descente du fourreau 1, afin respectivement de venir 20 prendre en charge et de déverrouiller la batterie hors du véhicule automobile ou au contraire, de prendre en charge une batterie rechargée ou neuve et de la mettre en place au niveau d'un logement prévu à cet effet au sein dudit véhicule automobile. Ce fourreau 1 comporte à son extrémité supérieure un organe rotatif 2, pourvu de 25 moyens 30, en l'espèce au nombre de deux diamétralement opposés, destinés à coopérer avec un organe correspondant d'un verrou dont est munie la batterie que l'on souhaite ainsi manipuler. Au centre de cet organe 2, est situé, donc également au niveau de l'extrémité supérieure du fourreau 1, un autre organe 3 susceptible de mouvement de translation tel que cela sera décrit plus en détail ultérieurement. Au voisinage de la base inférieure du fourreau 1 et solidarisés à la platine 8, sont situés deux moteurs électriques, respectivement 7 et 9, actionnant l'ensemble de biellettes 4, 5, 6 pour le moteur 7, 11, 13 pour le moteur 9, dont partie d'entre elles pénètrent à l'intérieur du fourreau 1 au niveau d'une ouverture 12 pratiquée dans la paroi latérale définissant ledit fourreau, et dont le fonctionnement et l'architecture seront décrits plus en détail ultérieurement. 10 2944545 -5- Enfin, la base comporte également un autre moteur électrique 10, à axe fonctionnel orienté perpendiculairement par rapport aux axes des moteurs 7 et 9. Là encore, ces différentes caractéristiques apparaîtront mieux à l'analyse des figures qui suivent. 5 En se référant plus particulièrement à la figure 3, le fourreau 1 comporte une première tige 23, creuse, coaxiale avec ledit fourreau 1. Cette tige 23 est solidarisée au niveau de son extrémité supérieure à l'organe 2 de coopération avec le verrou de la batterie et coopère au niveau de son extrémité inférieure avec la biellette 4 au niveau d'un manchon 24. De fait, la biellette 4 assure la rotation de la tige 23 par 10 rapport à l'axe de révolution du fourreau, sous l'action du moteur 7 selon un débattement limité, et induit corollairement la rotation de l'organe 2. En outre, coaxialement par rapport à la tige creuse 23, le dispositif comporte une autre tige 18. Cette tige 18, donc centrale, est également susceptible de rotation par 15 rapport à l'axe de révolution du fourreau 1 par le biais de la biellette 13 associée à la biellette 11 et du moteur 9. A cet effet, elle est connectée à ladite biellette 13 au moyen d'un manchon 22, l'ensemble étant positionné de manière sous-jacente par rapport à la biellette 4 et au manchon 24, tel qu'on peut l'observer sur la figure 3. 20 Au moyen d'une butée à billes et de roulements, la tige 18 est également soumise à l'action d'un piston 16, sous-jacent, intégré dans le fourreau, et susceptible d'être mu en translation le long de l'axe de révolution du fourreau par coopération avec une came 15. Cette dernière est actionnée en rotation par l'axe 14 du moteur 10, l'axe 14 étant en l'espèce perpendiculaire à l'axe de révolution du fourreau 1. Ce piston 16 est 25 donc susceptible de faire mouvoir la tige 18 en translation, et donc corollairement, à induire la sortie de l'organe 3 hors du fourreau, tel qu'on peut par exemple l'observer sur la figure 4b. En d'autres termes, la tige 18 est susceptible d'être animée à la fois d'un mouvement de translation et d'un mouvement de rotation, ces deux mouvements étant indépendants puisque générés par deux moteurs différents, en 30 l'espèce les moteurs 9 et 10. En outre, afin de permettre le débattement relatif de la biellette 13 hors du plan dans lequel elle s'étend en suite du mouvement de translation opéré sur la tige 18, celle-ci est montée sur rotule permettant ainsi un débattement compatible avec la translation 35 que l'on souhaite imprimer à l'organe 3, typiquement compris entre 5 et 10 mm. 2944545 -6- On a représenté en relation avec la figure 5 une vue plus détaillée de l'extrémité supérieure du fourreau. On observe notamment que l'organe 2 de coopération avec le verrou présente deux lumières 30 destinées à coopérer avec des saillies ou tétons 33 émanant du verrou 32 dont la batterie est munie. 5 L'organe 3 comporte en son centre une empreinte 31 destinée à coopérer avec une saillie complémentaire (non représentée) intégrée au sein du verrou 32 et se prolongeant par un axe 35 surmonté de la partie active 34 du verrou. Ainsi, la rotation de l'organe 3 induit la rotation de l'empreinte 31 et corollairement celle de la 10 partie active 34. Il va être décrit plus en détail le principe de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention en relation avec les figures 4a, 4b et 6 à 8. 15 Au sein de la figure 4a, la tige 18 est en zone inférieure de sorte que l'organe 3 affleure sensiblement avec la partie supérieure de l'organe 2. Dans cette configuration et lorsque le dispositif de l'invention est en contact avec le verrou 32 de la batterie (tel que représenté à la figure 6), on imprime alors à la tige 23 une rotation propre à engendrer la rotation de l'organe 2 et corollairement, la coopération 20 des lumières 30 avec les tétons 33 du verrou. On se retrouve alors au niveau de la configuration représentée à la figure 7. Le verrou étant ainsi amarré au dispositif de l'invention, on active le poussoir du piston 16 par le biais du moteur 10, engendrant la poussée de l'organe 3, induisant la 25 saillie plus prononcée de la partie active 34 du verrou 32 puis, on imprime une rotation à ladite tige 18 par le biais du moteur 9 et des biellettes 11 et 13 assurant un quart de tour à la partie active 34, venant alors coopérer avec un logement prévu à cet effet au sein du véhicule automobile. Le mouvement de verrouillage se poursuit en redescendant la partie active 34 au moyen du moteur 10 et des organes associés, ce 30 qui assure l'appui de ladite partie 34 dans son logement ménagé au sein du véhicule. Il convient de préciser que dans l'exemple décrit, par défaut, la partie active 34 du verrou 32 est précontrainte, par exemple au moyen d'un ressort, de sorte qu'elle se trouve en position basse tel qu'illustré à la figure 6. 35 2944545 -7- Le dispositif de verrouillage/déverrouillage de l'invention est alors libéré du verrou par nouvelle rotation, en sens inverse, de l'organe 2, au moyen des éléments déjà décrits précédemment. 5 Lorsque le verrouillage est ainsi réalisé, on procède en sens inverse pour libérer le dispositif du verrou 32 et corollairement de la batterie. Le déverrouillage de la batterie reprend le même principe, en inversant les différentes phases décrites précédemment. On conçoit tout l'intérêt du dispositif de l'invention de par la facilité de mise en place et de réalisation des fonctions de verrouillage et déverrouillage. Au demeurant, il est possible d'adapter différents types d'organes 2 et 3 à l'extrémité 15 supérieure du fourreau, celui-ci étant avantageusement muni d'une bride 40 assemblant des éléments supérieurs propres à coopérer avec un verrou spécifique avec la partie inférieure susceptible ainsi d'être standardisée. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif pour assurer le verrouillage/déverrouillage d'un élément muni d'un verrou (32) sur/hors d'une structure munie d'un logement apte à recevoir la partie active dudit verrou, comprenant : - un fourreau cylindrique (1) recevant coaxialement une première tige creuse (23) mobile en rotation par rapport à l'axe de révolution dudit fourreau (1), et dont l'extrémité supérieure est pourvue d'un moyen (2) apte à coopérer avec le verrou (32) dudit élément, et une seconde tige (18), coaxiale et interne par rapport à la première tige creuse (23), mobile en translation et en rotation, respectivement selon et par rapport à l'axe de révolution dudit fourreau, et dont l'extrémité supérieure est munie d'un moyen (3) apte à coopérer avec la partie active du verrou (32) de telle sorte à pouvoir actionner celle-ci en position opérationnelle de verrouillage ou de déverrouillage ; - des moyens (4, 5, 6, 7, 9, 1l, 13) pour assurer la rotation de chacune des deux tiges (18, 23) par rapport à l'axe de révolution du fourreau, indépendamment l'une de l'autre ; - et des moyens (10, 14, 15, 16) pour assurer le déplacement en translation de la seconde tige (18). 2. Dispositif pour assurer le verrouillage/déverrouillage d'un élément muni d'un verrou (32) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie active (34) du verrou (32) subit un mouvement de rotation sous l'action dudit moyen (3). 3. Dispositif pour assurer le verrouillage/déverrouillage d'un élément muni d'un verrou (32) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens assurant la rotation des deux tiges (18, 23) sont chacun constitués d'une biellette, actionnée par un moteur électrique (7, 9), et couplée à la tige considérée, les deux biellettes étant sensiblement parallèles entre elles et orientées selon deux plans sensiblement perpendiculaires par rapport à l'axe de révolution du fourreau. 4. Dispositif pour assurer le verrouillage/déverrouillage d'un élément muni d'un verrou (32) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couplage des biellettes sur les tiges respectives (18, 23) est réalisé à l'intérieur du fourreau, celui-ci étant pourvu à cet effet d'une ouverture (12) ménagée au 2944545 -9- niveau de sa paroi latérale, de dimensions adaptées au débattement souhaité des biellettes et corollairement à l'angle de rotation souhaité des tiges. 5. Dispositif pour assurer le verrouillage/déverrouillage d'un élément muni d'un 5 verrou (32) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la translation de la seconde tige (18) selon l'axe de révolution du fourreau (1) est assurée au moyen d'un poussoir ou piston (16) colinéaire avec la tige en question, actionné par une came (15) à axe de rotation perpendiculaire à la direction de translation souhaitée, elle-même mue en rotation au moyen d'un 10 moteur électrique (10). 6. Dispositif pour assurer le verrouillage/déverrouillage d'une batterie au sein et hors d'un véhicule automobile, ladite batterie étant munie d'un verrou (32) munie d'une partie active (34) apte à coopérer avec un logement prévu à cet effet 15 au sein dudit véhicule, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.