Brevet FR2946572A1 — publié le 20101217

i "Agencement pour le verrouillage d'une batterie comportant un pêne mobile" L'invention concerne un agencement d'une batterie d'accumulateurs dans un véhicule automobile. L'invention propose plus particulièrement un agencement pour le verrouillage d'une batterie dans un véhicule automobile qui comporte : - un logement du véhicule d'axe principal vertical dans lequel la batterie est introduite selon une direction verticale de io montage orientée vers le haut ; et - au moins un pêne mobile entre une position escamotée dans laquelle la batterie est libre de coulisser dans le logement selon la direction de montage, et une position déployée dans laquelle le pêne réalise un blocage de la batterie en position 15 montée dans le logement. 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 20 par au moins une batterie d'accumulateurs électriques. 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. 25 Pour résoudre ce problème, il est connu de substituer la 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. 30 Ce service peut par exemple être fourni par une station analogue aux stations service existant pour les voitures à moteur thermique. 2 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. 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 io introduite verticalement vers le haut dans le logement. Le logement comporte une butée pour arrêter la batterie en position montée. Un tampon élastiquement déformable est généralement interposé de manière à amortir l'accostage de la batterie. 15 Dans les systèmes connus, la batterie est serrée dans le fond du logement en comprimant les tampons élastiques par le 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 20 repoussée élastiquement contre le pêne du dispositif de verrouillage par les tampons élastiques. Ainsi, le calage vertical 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. 25 Ces systèmes ne sont toutefois pas entièrement satisfaisants. Du fait des tolérances de fabrication et de montage 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 30 de roulage du véhicule. La batterie est notamment susceptible d'osciller verticalement dans son logement, les oscillations étant normalement amorties par les tampons élastiques. 3 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 onéreux à fabriquer. L'invention propose un agencement tel que décrit io précédemment, caractérisé en ce que le pêne est solidaire de la batterie, en déplacement selon la direction de montage, et en ce que le pêne comporte une extrémité libre, qui coopère avec un doigt d'orientation principale verticale porté par un élément de structure du véhicule, lorsque le pêne est en position déployée, 15 pour réaliser le blocage de la batterie. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, prises isolément ou en combinaison : - le pêne comporte une portion en forme de rampe, qui est apte à coopérer avec le doigt pour provoquer le déplacement du 20 pêne vers sa position escamotée lors de l'introduction de la batterie dans le logement, jusqu'à ce que la batterie soit en position montée dans le logement ; - l'agencement comporte des moyens élastiques de rappel du pêne vers sa position déployée ; 25 - le doigt comporte une encoche dans laquelle l'extrémité libre du pêne est reçue lorsque la batterie est en position montée, pour réaliser le blocage de la batterie en position montée ; - le pêne comporte une ouverture avec laquelle un outil est apte à coopérer pour entraîner le pêne vers sa position 30 escamotée, quelle que soit la position de la batterie le long de la direction de montage ; - l'outil est monté mobile par rapport au pêne parallèlement à la direction de montage et en ce que l'outil comporte une portion en forme de rampe qui est apte à s'appuyer sur un bord de l'ouverture pour provoquer le déplacement du pêne vers sa position escamotée, à l'encontre des moyens élastiques de rappel ; - le pêne est monté mobile en coulissement par rapport à la batterie selon une direction globalement perpendiculaire à la direction de montage ; - la batterie porte un boîtier de guidage du pêne en coulissement par rapport à la batterie ; io - le boîtier comporte au moins deux parois verticales dans chacune desquelles une rainure est réalisée, chaque rainure étant apte à recevoir une nervure associée du pêne pour le guidage du pêne en coulissement par rapport au boîtier ; - le boîtier comporte un fût d'axe principal vertical dans 15 lequel le doigt est apte à être reçu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : 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 un plan longitudinal vertical du véhicule représenté à la 25 figure 1 dans laquelle on a représenté des moyens de levage de la batterie ; - la figure 3 est une représentation schématique en perspective éclatée d'un dispositif de verrouillage selon l'invention ; 30 - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3, dans laquelle les composants du dispositif de verrouillage sont assemblés ; - la figure 5 est une section suivant un plan longitudinal vertical du dispositif représenté aux figures 3 et 4, montrant la batterie en position initiale avant son montage ; - la figure 6 est une section similaire à celle de la figure 5, 5 montrant le dispositif de verrouillage lors de l'introduction de la batterie dans le logement, et montrant la coopération du pêne avec le doigt ; - la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 5, montrant le pêne en position déployée dans laquelle il réalise le io verrouillage de la batterie en position montée ; - la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 7, montrant le pêne en position rétractée sous l'action de l'outil de déverrouillage, permettant le démontage de la batterie hors du logement. 15 Dans la suite de la description, on adoptera à titre non limitatif des orientations longitudinales, verticale et transversale 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 20 des mêmes numéros de référence. On a représenté aux figures 1 et 2 un véhicule automobile 10 propulsé par un moteur électrique (non représenté) ou par un dispositif de propulsion hybride fonctionnant en partie avec un moteur électrique. 25 Le véhicule automobile 10 comporte un logement 12 qui est destiné à recevoir une batterie d'accumulateurs électriques 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 30 12 selon une direction verticale de montage orientée vers le haut jusqu'à une position montée. La direction de montage est 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 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 détails à la figure 3, elle est délimitée verticalement par une face horizontale io 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 15 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 la batterie 14 de manière à immobiliser la batterie 14 montée horizontalement dans toutes les directions. 20 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 véhicule 10. Selon une variante non représentée, le logement 12 25 comporte quatre faces disjointes de calage qui sont destinées à être en contact avec chacune des quatre faces verticales de la batterie. Le logement 12 comporte aussi des moyens de butée verticale (non représentés) qui sont destinés à arrêter le 30 déplacement vertical vers le haut de la batterie 14 selon la direction de montage "M" dans sa position montée. 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. 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 les deux sens le long de la direction verticale de montage. Ainsi, les moyens de verrouillage de la batterie 14 empêchent à la batterie de se déplacer verticalement vers le haut io et verticalement vers le bas. L'agencement comporte une pluralité de dispositifs de verrouillage 34 dont chacun réalise un blocage de la batterie 14 en déplacement verticalement dans le logement 12. Les dispositifs de verrouillage 34 étant tous identiques, un 15 seul de ces dispositifs sera décrit par la suite, la description étant applicable aux autres dispositifs. Le dispositif de verrouillage 34 comporte un pêne 36 mobile entre une position escamotée dans laquelle la batterie 14 est libre de coulisser dans le logement 12 selon l'axe de montage, 20 comme représenté à la figure 8, et une position déployée dans laquelle le pêne 36 bloque le déplacement de la batterie 14 en position montée dans le logement 12 comme représenté aux figures 4 et 7. Le pêne 36 est monté mobile à l'intérieur d'un boîtier 38 du 25 dispositif de verrouillage 34. Le boîtier 38 du dispositif de verrouillage 34 est ici fixé à une face latérale 20, 22 de la batterie 14. Ainsi, selon l'invention, le pêne 36 est solidaire de la batterie 14 en déplacement vertical, le long de la direction "M" de 30 montage. Le pêne 36 est monté coulissant par rapport au boîtier 38 selon une direction horizontale, qui, par convention, est ici longitudinale. Le pêne 36 comporte une extrémité libre 40 qui est destinée à coopérer avec un doigt 42 qui est porté par le cadre 24 pour réaliser le blocage de la batterie 14 dans le logement 12. Le doigt 42 est d'axe principal "A" vertical parallèle à la direction de montage "M" et il s'étend verticalement vers le bas depuis le cadre 24, c'est-à-dire dans le sens opposé à la direction de montage "M". Lors du montage de la batterie 14 dans le logement 12, le doigt 42 est introduit dans un fût 76 du boîtier 38, ce qui permet io de réaliser un positionnement horizontal de la batterie 14 dans le logement 12. Le doigt 42 est ici de section circulaire, et il comporte une encoche 44 dans laquelle l'extrémité libre 40 du pêne 36 est reçue. 15 L'encoche 44 est d'orientation principale transversale, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction de montage "M". L'encoche 44 comporte ainsi une face supérieure horizontale 44a et une face inférieure horizontale 44b sur lesquelles l'extrémité libre 40 du pêne 36 s'appuie pour réaliser le blocage de la 20 batterie 14 en position. Le boîtier 38 comporte des moyens 46 de guidage du pêne 36 en coulissement longitudinal par rapport à la batterie. Les moyens de guidage 46 consistent en deux rainures réalisées dans les parois latérales 48 du boîtier 38, situées 25 transversalement de part et d'autre du pêne 36, et dans chacune desquelles une nervure latérale 50 du pêne 36 est reçue en coulissement longitudinal. Ainsi, les parois latérales 48 du boîtier 38 réalisent le guidage transversalement du pêne 36 par rapport au boîtier 38, et 30 la coopération des nervures et des rainures 46 réalise le guidage vertical du pêne 36 par rapport au boîtier 38. L'entraînement du pêne 36 en coulissement par rapport au boîtier 38 est réalisé d'une part par l'intermédiaire de moyens élastiques 52, qui exercent sur le pêne 36 un effort continu de rappel du pêne 36 vers la position déployée. Ces moyens élastiques 52 consistent ici en deux ressorts du type à spirale d'axe principal longitudinal et qui sont comprimés entre une palette inférieure 54 du pêne 36 et la face verticale 20, 22 de la batterie 14. Lorsque le pêne 36 n'est soumis à aucune autre action, le pêne 36 est alors maintenu en position déployée par les ressorts 52. io L'action des ressort 52 sur le pêne 36 permet d'améliorer la sécurité du verrouillage de la batterie 14 dans le logement 12 car le pêne 36 est entraîné vers la position déployée par défaut, ce qui permet d'éviter tout oubli de verrouillage. L'entraînement du pêne 36 en coulissement par sa position 15 escamotée est réalisé par la coopération de l'extrémité libre 40 du pêne 36 avec le doigt 42 lors de l'introduction de la batterie 14 dans le logement 12, comme on peut le voir aux figures 5 à 7. Pour cela, l'extrémité libre 40 du pêne 36 comporte une portion 56 en forme de rampe qui est apte à s'appuyer vers le 20 haut contre l'extrémité inférieure 58 du doigt 42, pour produire un effort sur le pêne 36 orienté longitudinalement vers la batterie. Lorsque la composante longitudinale de cet effort est suffisamment importante pour s'opposer à l'action exercée par les ressorts 52 sur le pêne 36, le pêne 36 se déplace longitudina- 25 lement vers la position escamotée, comme on peu le voir à la figure 6. Pour favoriser le déplacement du pêne 36 vers sa position escamotée, l'extrémité inférieure 58 du doigt 42 est de forme ogivale. 30 Ainsi, au fur et à mesure de l'introduction de la batterie 14 dans le logement 12, le pêne 36 se déplace progressivement vers la position escamotée, jusqu'à ce que le pêne 36 soit verticalement au niveau de l'encoche 44 du doigt 42. 2946572 i0 L'extrémité libre 40 du pêne 36 ne coopère alors plus avec le doigt 42, de manière telle que le pêne 36 n'est soumis qu'à la seule action des ressorts 52. Le pêne 36 est alors rappelé élastiquement vers sa 5 position déployée par les ressorts 52, pour laquelle son extrémité libre 40 est reçue dans l'encoche 44, comme représenté à la figure 7. La position du pêne 36 par rapport à la batterie 14 et la position de l'encoche 44 sur le doigt 42 sont définies de manière io que lorsque l'extrémité libre 40 du doigt est reçue dans l'encoche, la batterie 14 est en position montée dans le logement 12. Lorsque le pêne est en position déployée et que son extrémité libre 40 est reçue dans l'encoche 44, l'extrémité libre 40 du pêne s'appuie vers le haut et vers le bas contre la face 15 horizontale supérieure 44a et la face horizontale inférieure 44b de l'encoche 44, réalisant ainsi le blocage de la batterie 14 en position montée. Le pêne 36 et par conséquent la batterie 14 sont alors bloqués en mouvement verticalement par rapport au cadre 24. 20 L'entraînement du pêne 36 vers la position rétractée depuis la position déployée lorsque l'extrémité libre 40 du pêne 36 est reçue dans l'encoche 44 est réalisé par l'utilisation d'un outil de déverrouillage 60 Cet outil de déverrouillage 60 est apte à exercer sur le 25 pêne 36 une action d'entraînement du pêne 36 vers la position rétractée, qui s'oppose à l'effort élastique de rappel exercé par les ressorts 52 sur le pêne 36. Ici, l'outil de déverrouillage 60 consiste en une tige d'orientation principale verticale, dont l'extrémité supérieure 62 30 est destinée à coopérer avec le pêne 36 pour exercer l'action d'entraînement. Il L'extrémité supérieure 62 de l'outil 60 comporte elle aussi une portion en forme de rampe 64 qui coopère avec le pêne 36 pour l'entraînement du pêne 36 vers la position rétractée. De plus, le pêne 36 comporte une ouverture 66 dans laquelle l'extrémité supérieure 62 de l'outil 60 est reçue, et contre une paroi 68 de ladite ouverture l'extrémité supérieure 62 de l'outil 60 s'appuie. Comme on peut le voir aux figures 7 et 8, lors du déplacement verticalement vers le haut de l'outil, la portion 64 en io forme de rampe de son extrémité supérieure 62 provoque le déplacement progressif du pêne 36 vers sa position escamotée représentée à la figure 8. Dans cette position, le pêne 36 ne coopère pas avec le doigt 42, il est alors possible d'extraire la batterie 14 hors du 15 logement 12. Comme on peut le voir à la figure 2, la batterie 14 est positionnée dans sa position montée par des moyens de levage 70 qui comportent par exemple un plateau 72 qui est monté mobile verticalement par l'intermédiaire d'un vérin 74, par 20 exemple un vérin hydraulique. Les moyens de levage 70 portent aussi l'outil 60 de déverrouillage du pêne 36. Le plateau 72 comporte autant d'outils d'entraînement 60 qu'il y a de dispositifs de verrouillage 34 dans le logement 12. Les 25 outils d'entraînement 60 sont répartis sur le plateau 72 de manière que chaque outil d'entraînement 60 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 72. Puis le véhicule 10 est amené 30 au-dessus du plateau 72 de manière que le logement 12 soit agencé verticalement au droit de la batterie 14. Puis le plateau 72 est soulevé verticalement vers le haut au moyen du vérin 74. 12 Chaque pêne 36 vient alors coopérer avec un doigt 42, ce qui produit alors le déplacement du pêne 36 vers sa position escamotée puis l'engagement de l'extrémité 40 du pêne 36 dans l'encoche 44 du doigt 42, comme on l'a décrit précédemment. Pour le démontage de la batterie, le véhicule 10 est amené au dessus du plateau 72 vide, puis, le plateau 72 est soulevé verticalement vers le haut au moyen du vérin 74 pour venir en contact avec la batterie 14. Ensuite, chaque outil de déverrouillage 60 est soulevé à lo son tour pour entraîner le pêne 36 associé vers sa position déverrouillée, comme représenté à la figure 8. Enfin, le plateau 72 est descendu pour retirer la batterie 14 hors du logement 12. Les outils de déverrouillage 60 coopèrent avec les pênes 15 36 pendant le déplacement vers de bas de la batterie 14, empêchant ainsi tout déplacement des pênes 36 vers leurs positions déployée. REVENDICATIONS1. Agencement pour le verrouillage d'une batterie (14) dans un véhicule automobile (10) qui comporte : - un logement (12) du véhicule d'axe principal vertical dans lequel la batterie (14) est introduite selon une direction verticale (M) de montage orientée vers le haut ; et - au moins un pêne (36) mobile entre une position escamotée dans laquelle la batterie (14) est libre de coulisser dans le logement (12) selon la direction de montage (M), et une position déployée dans laquelle le pêne (36) réalise un blocage de la batterie (14) en position montée dans le logement (12), caractérisé en ce que le pêne (36) est solidaire de la batterie (14), en déplacement selon la direction de montage (M), et en ce que le pêne (36) comporte une extrémité libre (40), qui coopère avec un doigt (42) d'orientation principale verticale porté par un élément de structure (24) du véhicule (10), lorsque le pêne (36) est en position déployée, pour réaliser le blocage de la batterie (14). 2. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pêne (36) comporte une portion en forme de rampe (56), qui est apte à coopérer avec le doigt (42) pour provoquer le déplacement du pêne (36) vers sa position escamotée lors de l'introduction de la batterie (14) dans le logement (12), jusqu'à ce que la batterie (14) soit en position montée dans le logement (12). 3. Agencement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens élastiques (52) de rappel du pêne (36) vers sa position déployée. 4. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le doigt (42) comporte une encoche (44) dans laquelle l'extrémité libre (40) du pêne (36) est reçue lorsque la batterie (14) est en position montée, pour réaliser le blocage de la batterie (14) en position montée. 14 5. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pêne (36) comporte une ouverture (66) avec laquelle un outil (60) est apte à coopérer pour entraîner le pêne (36) vers sa position escamotée, quelle que soit la position de la batterie (14) le long de la direction de montage. 6. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'outil (60) est monté mobile par rapport au pêne (36) parallèlement à la direction de montage et en ce que l'outil comporte une portion (64) en forme de rampe qui est apte à s'appuyer sur un bord de l'ouverture (66) pour provoquer le déplacement du pêne (36) vers sa position escamotée, à l'encontre des moyens élastiques (52) de rappel. 7. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pêne (36) est monté mobile en coulissement par rapport à la batterie (14) selon une direction globalement perpendiculaire à la direction de montage. 8. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la batterie (14) porte un boîtier (38) de guidage du pêne (36) en coulissement par rapport à la batterie (14). 9. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le boîtier (38) comporte au moins deux parois verticales (48) dans chacune desquelles une rainure (46) est réalisée, chaque rainure (46) étant apte à recevoir une nervure (50) associée du pêne (36) pour le guidage du pêne (36) en coulissement par rapport au boîtier. 10. Agencement selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le boîtier (38) comporte un fût (76) d'axe principal vertical dans lequel le doigt (42) est apte à être reçu.30