(57)【要約】  本発明は、自動車のバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置に関し、自動車に取り付ける手段（４）を含む上部（２）と、バッテリーに接続する手段（１２）を含む下部（１０）を含み、回転軸（１１）に接続され、弾性手段（１６）が作用するピストン（１４）に接続されるラッチ（１５）を含み、上部（２）および下部（１０）の２つの部品をラッチ（１５）の並進運動および回転運動によって係止および互いに解除することが可能であることを特徴とする。
2013515333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置であって、自動車に取り付ける手段（４）を含む上部（２）と、バッテリーを接続する手段（１２）を含む下部（１０）を備え、回転スピンドル（１１）に接続され、弾性手段（１６）が作用するピストン（１４）に接続されるロック（１５）を含み、上部（２）および下部（１０）の２つの部品をロック（１５）の並進運動および回転運動によって係止し、互いから解除することが可能であることを特徴とする装置。
【請求項２】
下部（１０）に属するバッテリーに接続する手段（１２）が、バッテリーが垂直に配置できる平面を含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置。
【請求項３】
弾性手段（１６）が、少なくとも１つのばね、または「ベルビル」ばね座金を含む少なくとも１つのばねを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置。
【請求項４】
ピストン（１４）が、止め具（２３）に当たって停止する平坦部を形成し、止め具（２３）が平坦部から分離していて回転スピンドル（１１）に固定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置。
【請求項５】
回転スピンドル（１１）が実質的に垂直であり、ピストン（１４）が回転スピンドル（１１）に実質的に平行な並進運動が可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置。
【請求項６】
下部（１０）が、工具のための少なくとも１つの取付け要素（１９）であって、装置が工具を使用して操作される場合の負荷に対処可能な取付け要素を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置。
【請求項７】
上部（２）が、ロック受けを形成する空洞空間（７）への開口部（５）を含む実質的に平坦な下面（６）を含み、下部（１０）が、ロック（１５）、スピンドル（１１）、ピストン（１４）および弾性手段（１６）を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置。
【請求項８】
下部（１０）が空間（１７）を含み、空間内において、回転スピンドル（１１）が回転能力を備え、ピストン（１４）が配置され、ピストン（１４）の上方移動に対向する力を加えるようにピストン（１４）に接続される弾性手段（１６）が配置されることを特徴とする、請求項７項に記載の自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置。
【請求項９】
下部（１０）が、回転スピンドル（１１）の通過する開口部（１３）を含む上面（１８）を含み、ロック（１５）は開口部（１３）の上方に位置することを特徴とする、請求項８に記載の自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置。
【請求項１０】
弾性手段（１６）がロック（１５）に８０００Ｎ以上の張力を加えること、および／または、ロック（１５）と、係止された構造内においてロックに接する部分との間の摩擦係数が０．１５以上であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置。
【請求項１１】
自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の下部（１０）であって、バッテリーと接続する手段（１２）を含むことと、回転スピンドル（１１）に接続されて、弾性手段（１６）が作用するピストン（１４）に接続されるロック（１５）を含み、ロック（１５）の並進運動および回転運動によって上部（２）に対して係止および解除することが可能であることとを特徴とする、自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の下部。
【請求項１２】
電源バッテリーを含む自動車であって、バッテリーを着脱可能に取り付けるための請求項１〜１０のいずれか１項に記載の少なくとも１つの装置（１）を含むことを特徴とする、自動車。
【請求項１３】
少なくとも１つの着脱可能な取付け装置（１）の上部（２）は、自動車のシャーシの下またはトランクの下に固定されることを特徴とする、請求項１２に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車を推進するエンジンまたはモータに電力を供給するエネルギーの容器を着脱可能に取り付けるための装置と、そのようなエネルギー容器を装着する方法とに関する。また、本発明は、電源エネルギー容器を取り付けるためのそのような装置を組み込んでいる自動車それ自体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の自動車、たとえば電気自動車またはハイブリッド自動車は、推進エンジンまたは推進モータに電力を供給するエネルギー容器、たとえば電動機に電力を供給する電気バッテリーを含む。このバッテリーに残存するエネルギーのレベルが低い場合、再充電するか、あるいは、充電済みの別のバッテリーに交換する必要がある。たとえば、自動車のタンクに燃料を満たすことができるガソリンスタンドと似たようなスタンドで、バッテリーを交換してもよい。
【０００３】
米国特許第５６１２６０６号明細書は、電気自動車を推進するモータに電力を供給する電気バッテリーを交換するためのスタンドと、そのような交換を実行する方法を開示している。記載されている交換スタンドでは、運転者は、スタンドの備品である縦の止め具に接触させて、自動車をレールに適当に配置する。その後、ほぼ自動化されている段階で、電気バッテリーを取り除いて自動車の中に新しいバッテリーを組み込む可動式の手段が、センサを使用して自動車に対して配置される。そのようなスタンドの運用に必要なセンサおよび電気手段の数は、スタンドをあまり信頼できないものにならしめ、スタンドがあまり確実に作動しないことを意味している。同じように、米国特許第５９９８９６３号明細書は、自動車用の別のバッテリー交換スタンドについて記載している。
【０００４】
バッテリー式の自動車をさらに広範囲に広げ、より簡単に使用するためには、バッテリーの充電が低い場合に自動車で作動する、信頼性かつ確実性あるシステムを提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の全体的な目的は、この要件に着目して先行技術から知られている方法の上記欠点を克服する解決法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は自動車バッテリーを着脱可能に取付けるための装置に関し、自動車に取付ける手段を含む上部と、バッテリーに接続する手段を含む下部を含み、回転スピンドルに接続され、弾性手段が作用するピストンに接続されるロックを含み、上部および下部の２つの部品をロックの並進運動および回転運動によって係止させること、および互いを解除することが可能であることを特徴とする。
【０００７】
下部に属するバッテリーに接続する手段は、バッテリーを垂直に配置できる平面から成ってもよい。
【０００８】
弾性手段は、少なくとも１つのばね、または「ベルビル」ばね座金を含む少なくとも１つのばねを含んでもよい。
【０００９】
ピストンは平坦部を形成してもよく、この平坦部から分離していて回転スピンドルに固定される止め具に当たって停止するようになる。
【００１０】
回転スピンドルは実質的に垂直であってよく、ピストンは回転スピンドルに実質的に平行な並進運動が可能であってよい。
【００１１】
下部は、装置が工具を使用して操作される場合、負荷に対処可能な工具の取付け要素を少なくとも一つ含んでもよい。
【００１２】
上部は、ロック受けを形成する空洞空間上の開口部を含む実質的に平坦な下面を含んでもよく、下部はロック、スピンドル、ピストンおよび弾性手段を含んでもよい。
【００１３】
この特定の構造によって、電気バッテリーを取付けるためにかなり小型の工具を使用することができる。
【００１４】
下部は空間を含んでもよく、この空間においては回転スピンドルが回転能力を備え、ピストンが配置されて、ピストンの上方移動に対向する力を働かせるようにピストンに接続される弾性手段が配置される。
【００１５】
下部は回転スピンドルが通過する開口部を含む上面を含んでもよく、ロックはこの開口部の上方に位置している。
【００１６】
弾性手段はロックに８０００Ｎ以上の張力を加えることができ、および／または、ロックと、係止された構造内においてロックに接する部分との間の摩擦係数は０．１５以上であってよい。
【００１７】
また、本発明は自動車バッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の下部に関し、バッテリーに接続する手段を含むことと、回転スピンドルに接続されて、弾性手段が作用するピストンに接続されるロックを含み、ロックの並進運動および回転運動によって上部に係止したり解除したりすることが可能であることとを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、電源バッテリーを含む自動車に関し、上で説明したようにバッテリーを着脱可能に取付けるための少なくとも１つの装置を含むことを特徴とする。
【００１９】
少なくとも１つの着脱可能な取付け装置の上部は、自動車のシャーシの下またはトランクの下に固定してもよい。
【００２０】
本発明のこれらの目的、特徴および利点は、添付の図面を参照して非限定例として示す特定の一実施形態に関する以下の記載の中でさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に従って自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けるためのシステムの概略図である。
【図２】自動車にバッテリーを装着する方法のさまざまな段階に対応するいくつかの構造における自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の概略図である。
【図３】自動車にバッテリーを装着する方法のさまざまな段階に対応するいくつかの構造における自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の概略図である。
【図４】自動車にバッテリーを装着する方法のさまざまな段階に対応するいくつかの構造における自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の概略図である。
【図５】自動車にバッテリーを装着する方法のさまざまな段階に対応するいくつかの構造における自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の概略図である。
【図６】自動車にバッテリーを装着する方法のさまざまな段階に対応するいくつかの構造における自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の概略図である。
【図７】本発明の一実施形態に従って自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の側面斜視図である。
【図８】本発明のこの実施形態に従って自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の底面斜視図である。
【図９】本発明のこの実施形態に従って自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置の概略側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、後部トランク内またはシャーシの下に配置される電源エネルギーの容器を含むあらゆる自動車に適用される。以下の記載では、エネルギー容器の装着について、自動車の駆動モータに電力を供給する電気バッテリーの装着に関する記載によって説明する。しかし、本発明はあらゆる種類の電源容器に適用される。
【００２３】
本発明の概念は自動車にバッテリーを着脱可能に取り付けることに関するものであり、これによりバッテリーを容易に取り外すことができ、必要に応じて交換および／または充電できると同時に、自動車走行時にバッテリーが適所に確実に固定されることを保証する。
【００２４】
そこで、図１は実質的に平行６面体の支持体を含むバッテリートレイ３０を示し、そこにバッテリーが収容されるが、バッテリートレイ３０は、いくつかの着脱可能な取付け装置１によって自動車のシャーシ３１の下に固定される。この実施形態では、１セットの取付け装置１がバッテリートレイの特徴（質量、幾何図形的配列、重心など）に応じて必要な回数だけ使用され、この非限定的な実施形態では計４つの装置１で構成される。また、これらの装置は自動車のシャーシ３１の下に配置される特定の位置３２で固定される。代替手段として、異なる形のトレイにバッテリーを配置することも可能であり、１つまたは複数の着脱可能な取付け装置１に直接接続することも可能である。さらに、４つの取付け装置が使用されているが１つ以上ならば好適である。
【００２５】
特に図２〜９から明らかなように、着脱可能な取付け装置１は上で説明したように図に示していない自動車に固定され、自動車への取付けに適した取付け手段４を有する平坦な上面３を含む上部２と、ロック１５との協働に適した雌接続部を形成する開口部５を有する平坦な下部６とを含む。したがって、この構造は下開口部５を介して到達可能であるロック受けのような空洞空間７を形成する。
【００２６】
着脱可能な取付け装置１は下部１０をさらに含み、下部１０は上部２とは別個のもので接続を切ることが可能であり、バッテリーとの接続を対象とするか、あるいは、バッテリートレイ３０との間接接続を対象とする。そのために、下部１０はバッテリートレイ３０を支持するのに有用な平坦部１２を含み、バッテリートレイ３０は平坦部１２の上に配置される。下部１０は、空洞筐体１７を形成する空洞構造を含む。特にスピンドル１１は、開口部１３を通じて実質的に空洞筐体１７の高さ全体にわたって垂直方向に通過することができ、開口部１３が形成される下部１０の上面１８の上方に配置される上部にロック１５を含む。スピンドル１１の下端部は、装置１の下部１０の下面から到達可能なピストン１４に接続される。弾性手段１６は空洞空間１７に作成され、この下部１０の本体とピストン１４との間で作動し、ピストン１４に垂直負荷を発生させることができる。この負荷によってロック１５に予め負荷をかけることが可能となり、平坦な下部６に対してロック１５を強く押圧することから、平坦な下部６を上面１８に対して押圧することを可能にする。このことによって、確実にシステムの動作張力が８０００Ｎ以上となる。これは、バッテリーが数百キログラムの重さがあるため、そのような動作張力によって正常走行状態下で、および／または、衝撃時にバッテリーが自動車の内壁に衝突することを防ぐためである。
【００２７】
最後に、１つまたは複数のきのこ形の取付け突端部１９は装置の下部の下で伸張し、自動車にバッテリーを係止したり解除したりするための装置を自動的に作動させるための工具を取り付けるのに好適である。
【００２８】
図２〜６は、上で説明したように本発明に従って着脱可能な取付け装置を使用して自動車にバッテリーを装着する方法のさまざまなステップを示す。
【００２９】
図２は、着脱可能な取付け装置１の上部２および下部１０の２つの部品が解除されて互いに独立している構造を示し、バッテリートレイ３０は装置の下部１０に固定され、それにより自動車から取り外される。
【００３０】
図３は装着装置の第１のステップＥ１を示し、このステップでは、取付け装置の下部１０は上部２の下に持ち上げられ、ピストン１４の垂直方向に強い押圧作用Ｆを受け、回転スピンドル１１によってロック１５の並進運動を引き起こし、ロック１５のこの上方移動に対向しようとする弾性手段１６の反対作用に反してロック１５は開口部５を通って装置の上部２のロック受けに入る。図４は、この第１のステップＥ１が終了した時の取付け装置１の構造を示し、ロック１５はロック受けの水平な下壁６の上方に完全に配置される。
【００３１】
図５は装着方法において不可欠な第２のステップを示し、このステップはスピンドル１１の回転Ｒによってロック１５を回転させることを含む。そのため、回転スピンドル１１は工具を使用してスピンドルを回すことを可能にする下部の接続手段２０を含む。この回転Ｒは、ロック１５が装置の上部２の空洞空間７内で係止したまま、下開口部５を通り抜けることがない構造に、ロック１５の方向を変更する。図６は、装置が最終的に係止された構造を示し、この構造では弾性手段１６はロック１５に下向きの力を加え、これにより、ロック１５は装置１の上部２の下面６に対して押圧し、装置の下部１０が係止された状態であることを確実にすることから、バッテリーは自動車に係止された状態を維持する。
【００３２】
約１２０００Ｎ、および好ましくは最低８０００Ｎの張力が垂直方向にロックに加えられ、バッテリーが自動車の正常走行時にわたって固定されるように保証することが有利である。この張力はロックとロック受けとの間の高い摩擦係数とともに実現されることから、装置の保持性を改善し、いかなる水平運動も防ぐことが有利である。この摩擦係数は０．１５以上となることが有利である。
【００３３】
また、本発明は、上で説明したように着脱可能な取付け装置を使用して自動車にバッテリーを装着する方法に関する。したがって、この方法は以下の２つの不可欠なステップを含む。
Ｅ１：垂直上方向の圧力を加えて筐体７にロック１５を挿入する。
Ｅ２：ロック１５を回転させる。
【００３４】
第１のステップＥ１は、弾性手段１６の力に反してピストン１４を押し、その並進運動を引き起こすことを単に含んでもよい。第２のステップＥ２は、４分の１回転で、あるいは、１回転以下でロック１５を回すことから成ってもよい。
【００３５】
この方法は、きわめて強い力を発生させるように工具を使用して実施されることから、良好なロッキング性および保持性を達成することを可能にする。したがって、この方法は取付け要素１９に工具を取り付ける事前のステップＥ０を含み、取付け要素１９はピストン１４に対する工具の強い押圧力に対処するのに有用であり、工具が必要とされる強い押圧力を加えることを可能にする支持体を供給する。このことにより、取付け装置、特に自動車に接続される要素に強い押圧力が伝達しないようにする。具体的には、これらの負荷対処手段は、電気自動車を破損することなく、システムにきわめて高いロッキング張力を加えるのに必要なきわめて強い押圧力を加えることができる。具体的には、これらの負荷対処手段と、ピストンに大きな圧力を加える工具との間の連結により、電気自転車を破損することなく、負荷が電気自動車の内側を通って伝達される。
【００３６】
必然的には、装着方法は、取付け装置の１つまたは複数の下部にバッテリートレイ３０を接続する事前のステップ、およびそのアセンブリを自動車での最終的な位置付近ではめ込んでみることをさらに含む。
【００３７】
バッテリートレイ３０は反対方向に取り外され、装着方法の全ステップは可逆的である。
【００３８】
図７〜９は、本発明の実施形態によるバッテリーを着脱可能に取り付けるための装置をさらに具体的に示す。したがって、この装置は上で説明したように下部１０と協働する上部２を含む。さらに具体的には、この実施形態はロッキング機能を実行することに関与する要素を示す。中央スピンドル１１は、回転して並進運動を作用させる能力を備え、端部でロック１５を含み、Ｔ字形のアセンブリを形成する。中央スピンドルは、下端部で作動手段２０をさらに含み、作動手段２０は、平坦部を有する円柱ロッドの形態であってよく、対応する形のレンチを含む工具によって中央スピンドルを回転することを可能にする。たとえば「ベルビル」ばね座金で形成された弾性手段１６は、最初に空洞空間を形成する装置の下部本体の上部に配置され、次に平坦なピストン１４の上にあるばね座金の下部に配置され、この平坦から分離して回転スピンドルに固定されている止め具２３と協働する。封止部２１は平坦なピストン１４の周囲で固定され、各ピストン１４と装置の下部１０の外壁との間と、ピストン１４と止め具２３との間との接続部で装置を封止する。したがって、これらの封止部２１は装置の下部１０内側の空洞空間１７をこの空間の下部で封止する。ピストン１４は、弾性手段の力によって止め具２３に当たって停止すると、下部本体の表面１８に対してロック１５を強く押すため、回転スピンドル１１およびロック１５のいかなる動きも妨げる。上部２に装置の下部１０を係止あるいは解除する方法を実施する前、すなわちバッテリーを装着あるいは取り除く方法を実施する前に、止め具２３を介して弾性手段１６によって加えられる負荷からロック１５を解放することによって装置を解除するために、ピストン１４を強く押圧する必要がある。この解除後、上に示された２つの補完的な回転運動および並進運動時にロック１５を作動させることが可能である。
【００３９】
さらに、唇部２２を有する封止リングは、上部開口部１３領域のスピンドル１１の周囲に配置され、下部１０を先端で封止する。ロッキングおよびアンロッキングを実行する工具を取り付けるための２つの取付け要素１９は、工具を安定して保持するためにロックの周囲に対称的に配置される。これらの取付け要素１９はきのこ形であり、容易に到達可能であり、洗浄が容易な形のものであり、取付け要素１９が受ける強い応力に耐えることができ、それほど大きくはない。代替手段として、取付け手段は他のいかなる形状であってもよい。
【００４０】
無論、本発明は非限定例として上に記載した実施形態の特定の形状に制限されない。したがって、ピストン１４、ロック１５、弾性手段１６、ロック受け５、６、７の形状として、発明の概念から逸脱しない他の形態を選択することが可能である。取付け装置の上部２および同じ装置の下部１０の雌部および雄部はそれぞれ取り替えてもよく、上部に属するロックとロック受けを形成する下部を取り替えてもよい。さらに一般には、垂直方向の並進運動と垂直軸の周りの回転運動とによって取付け装置の２つの構成要素の間の協働を達成するために、あらゆる形状が想定される。
【００４１】
最後に、本発明の解決法は次の利点を提供する。
たとえば交換スタンドのスペシャリストによってバッテリーを素早く交換することを可能にする。
自動車の走行時に急速に減速してもバッテリーが固定される。
摩耗レベルが低く、多くのバッテリー交換を可能にする。
バッテリーと取付け装置の固定した上部との間の水平面で、数ミリメートルの幅で作動することが可能である。
【図１】
2013515333.tif 000003
【図２−６】
2013515333.tif 000004
【図７】
2013515333.tif 000005
【図８】
2013515333.tif 000006
【図９】
2013515333.tif 000007
【国際調査報告】
2013515333.tif 000008
2013515333.tif 000009
2013515333.tif 000010
2013515333.tif 000011