FR3117473A1 - Systeme de manutention et dispositif d’assemblage - Google Patents

Abstract

Système de manutention d’un élément (1), cet élément (1) comprenant : - une cavité (2) s’étendant selon un axe (3), et ayant une section orthogonale à cet axe (3), - un trou (4) orthogonal à cet axe (3) et débouchant dans la cavité (2), ce système comprenant : - un doigt de préhension (5) agencé de sorte à pénétrer la cavité (2) selon cet axe (3), ce doigt de préhension (5) comprenant : - un corps ajusté à la section de la cavité (2), - un moyen d’accroche, en prolongement du corps, comprenant un crochet et un moyen élastiquement déformable contraignant le crochet à s’engager dans le trou (4) lorsque le doigt (5) est dans la cavité (2). Figure 2.

Description

SYSTEME DE MANUTENTION ET DISPOSITIF D’ASSEMBLAGE

L’invention concerne un système de manutention des modules d’une batterie de stockage d’énergie électrique, et plus particulièrement des modules d’une batterie de traction d’un véhicule à propulsion électrique.

Les véhicules automobiles ayant un moteur thermique comportent généralement une ou des batteries reliées au réseau de bord, appelées aussi batteries de servitude, pour alimenter les équipements de ces véhicules, notamment un démarreur d’un moteur thermique. D’autres véhicules, s’ils sont à propulsion électrique ou hybride, comportent une ou des batteries de traction (ou propulsion) reliées à un réseau de puissance pour alimenter les moteurs électriques de traction (ou de propulsion).

On comprendra donc par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique, la batterie de servitude étant considérée équivalente à au moins un module. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ce au moins un module. Lorsqu’il y a plusieurs modules, ils sont regroupés dans un carter et forment alors un bloc batterie, ce bloc batterie étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement.

Par ailleurs, on comprendra par cellule électrochimique dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb.

De façon à pouvoir assembler ce pack batteries, il existe des systèmes de manutention de ces modules agencés de sorte à pouvoir disposer et positionner ces modules dans le carter, ou à disposer et positionner la batterie de servitude dans un compartiment moteur.

On connait du document de brevet CN-A1-110436342 une poignée de manutention d’un module de batterie, cette poignée comprenant des doigts de préhension extensibles se logeant dans des alésages du module.

Un inconvénient principal est que les doigts de préhension extensibles peuvent laisser échapper le module en cas d’obstacle, de choc, ou de vibrations imprévues.

Un inconvénient secondaire est que cette poignée n’est pas adaptable entre différents modules, les alésages devant être rigoureusement identiques.

Un autre inconvénient secondaire est que la force d’adhérence des doigts de préhension extensibles avec le module est très variable en fonction de l’état de surface de l’alésage et/ou de la présence d’un lubrifiant sur la surface de l’alésage, comme par exemple de l’humidité ou un film gras.

Le but de l’invention est de remédier à cet inconvénient principal en proposant un système de manutention amélioré.

A cet effet, l’invention a pour objet un système de manutention d’un élément, cet élément comprenant :
- une cavité s’étendant selon un axe, et ayant une section orthogonale à cet axe,
- un trou orthogonal à cet axe et débouchant dans la cavité,
ce système comprenant :
- un doigt de préhension agencé de sorte à pénétrer la cavité selon cet axe,
ce doigt de préhension comprenant :
- un corps ajusté à la section de la cavité,
- un moyen d’accroche, en prolongement du corps, comprenant un crochet et un moyen élastiquement déformable contraignant le crochet à s’engager dans le trou lorsque le doigt est dans la cavité.

Ainsi, le crochet s’engageant dans le trou, ce système permet de maintenir fermement l’élément, sans risque de glissement entre l’élément et le doigt de préhension.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce trou débouche en outre sur l’extérieur de l’élément, de sorte que le crochet soit accessible par un opérateur.

L’élément pourra ainsi être dégagé du doigt de préhension simplement par la pression qu’exercera l’opérateur sur le crochet, le dégageant alors du trou.

Avantageusement, l’élément est un élément d’une batterie de stockage d’énergie électrique, notamment une batterie d’un véhicule à propulsion électrique. Par exemple, cet élément est un module de batterie.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce système comprend une structure fixée au corps ajusté, cette structure comprenant une interface de levage.

Ainsi ce système peut avoir plusieurs doigts de préhension fixés à cette structure, et l’interface de levage peut être couplé par exemple à un robot de manutention ou à un manipulateur automatique ou manuel, ou encore être manipulé directement par l’opérateur lui-même.

Selon un mode de réalisation de l’invention, l’interface de levage comprend une poignée.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le corps comprend un insert, la structure se fixant dans l’insert.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le corps ajusté étant démontable de la structure.

Ainsi il est alors facile de changer de doigt de préhension, pour adapter le système à différents types d’éléments ou différentes cavités.

Selon un mode de réalisation de l’invention, la section ayant une forme telle que le corps ne puisse que se translater dans la cavité selon l’axe.

Ainsi le doigt de préhension est indexé en rotation par rapport à l’axe, permettant de garantir systématiquement que le crochet soit en face du trou.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le moyen d’accroche est issu de la matière du corps.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le moyen élastiquement déformable présentant une élasticité de forme réalisée par un amincissement de l’épaisseur du moyen d’accroche à la base du crochet.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le moyen d’accroche et le corps sont réalisés en une seule pièce par moulage d’une matière plastique.

L’invention a également pour objet un dispositif d’assemblage comprenant :
- une batterie comprenant un élément de batterie de stockage d’énergie électrique comprenant une cavité s’étendant selon un axe, et ayant une section orthogonale à cet axe, et un trou orthogonal à cet axe et débouchant dans la cavité, et
- un système de manutention tel que précédemment décrit,
l’élément de batterie étant le module de stockage d’énergie électrique.

D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :

: représente un dispositif d’assemblage selon l’invention.

: représente une coupe selon l’axe du dispositif d’assemblage selon l’invention. Elle représente en outre dans la même coupe le système de manutention.

: représente deux vues en perspective du doigt de préhension selon l’invention, tournée de 90° l’une par rapport à l’autre.

Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En outre, dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Les références des éléments inchangés ou ayant la même fonction sont communes à toutes les figures, et les variantes de réalisation.

Les , 2, et 3 divulguent un exemple de système de manutention d’un élément 1, selon l’invention. Cet élément 1 est par exemple un élément de batterie de stockage d’énergie électrique, comme un module de batterie tel qu’illustré sur la , ou encore une cellule de batterie, ou encore un carter de la batterie comme une batterie de servitude ou d’un pack batterie. Cette batterie est par exemple une batterie d’un véhicule, ou d’une station fixe ou usine de stockage d’énergie électrique, ou encore d’un engin de chantier de type groupe électrogène. L’élément 1 pourrait encore être un organe d’un véhicule comme un élément de transmission, par exemple une machine électrique motrice, un réducteur, ou encore un organe situé dans un compartiment moteur comme un échangeur de chaleur, un filtre, un élément d’une ligne d’échappement. L’exemple illustré par la suite sera le module de batterie.

Cet élément 1, le module, comprend :
- une cavité 2 s’étendant selon un axe 3, et ayant une section orthogonale à cet axe 3,
- un trou 4 orthogonal à cet axe 3 et débouchant dans la cavité 2.

On remarquera que cette cavité 2 est issue d’un procédé d’extrusion réalisant au moins une partie du module de batterie, notamment une plaque d’extrémité de ce module de batterie. Cette plaque est par exemple en aluminium. Cette cavité 2 comprend deux extrémités ouvertes du fait du procédé d’extrusion, mais ce n’est pas obligatoire et cette cavité 2 pourrait être un trou borgne, ou un perçage pour le passage d’une vis de fixation du module dans le carter du pack batterie. Cette plaque est par exemple un ou une partie d’un refroidisseur de la batterie.

Ce système comprend un doigt de préhension 5 agencé de sorte à pénétrer la cavité 2 selon cet axe 3, par exemple par l’une des deux extrémités ouvertes.

Ce doigt de préhension 5 comprend :
- un corps 6 ajusté à la section de la cavité 2,
- un moyen d’accroche 7, en prolongement du corps 6, comprenant un crochet 8 et un moyen élastiquement déformable 9 contraignant le crochet 8 à s’engager dans le trou 4 lorsque le doigt 5 est dans la cavité 2.

On remarquera que la section de la cavité 2 est constante : c’est une caractéristique du procédé d’extrusion ou d’usinage par perçage, mais cette section constante n’est pas obligatoire, et cette cavité 2 peut prendre la forme, par exemple, d’une succession d’alésages de diamètres différents, ou encore une forme tronconique (par un procédé de fonderie), le corps 6 étant alors ajusté à la forme de la cavité 2.

On comprendra par ajusté, dans tout le texte de ce document, le fait que le corps 6 peut glisser sans effort dans la cavité 2, et sans jeu, jusqu’à sa position finale correspondant au crochet 8 engagé dans le trou 4.

Le crochet 8 illustré n’est qu’un exemple, et prend la forme d’un bouton désaffleurant de la section ajustée du corps 6, dont le diamètre correspond à celui du trou 4. Le moyen élastiquement déformable 9 relie ce crochet 8 au corps 6 et du fait de sa propriété élastique, il permet que lors de l’introduction du doigt 5 dans la cavité 2, le crochet 8 s’escamote en étant poussé par la paroi de la cavité 2, puis reprend sa position initiale en pénétrant dans le trou 4, poussé cette fois ci par le moyen élastique 9. Ce bouton peut être avantageusement remplacé par un clip, par exemple.

Le moyen élastiquement déformable 9 illustré, présente ici une élasticité de forme réalisée par un amincissement 13 de l’épaisseur du moyen d’accroche 7 à la base du crochet 8. Cet amincissement est ici une gorge pratiquée sur toute une largeur du moyen d’accroche 7, cette largeur étant prise transversalement à l’axe 3. Mais cet amincissement n’est pas obligatoire, et sa présence, ou sa profondeur, ou l’épaisseur du moyen d’accroche 7 qui est ici inférieure à l’épaisseur du corps 6, sont des caractéristiques qui peuvent être ajustées en fonction de l’élasticité (ou à l’inverse, de la raideur) souhaitée pour le crochet 8 : plus la raideur sera importante, plus le crochet 8 offrira un effort d’extraction du doigt 5 important voire jusqu’à une rupture du moyen d’accroche 7, mais en revanche l’effort axial pour introduire le doigt 5 dans la cavité 2 augmentera, ainsi que l’effort transversal à appliquer sur le crochet 8 pour le désengager du trou 4 pour retirer le doigt 5 de la cavité 2.

Ce système comprend une structure 10 fixée au corps 6 ajusté, cette structure 10 comprenant une interface de levage 11. L’interface de levage 11 comprend une poignée. Mais d’autres interfaces de levage sont envisageables, notamment un anneau de levage, ou encore une interface agencée pour coopérer avec un bras automatisé. La structure 10 illustrée dans cet exemple est une simple tige reliant le corps 6 à la poignée, de sorte que le système est un simple outil manuel dont le doigt 5 est un embout interchangeable. Ainsi le corps 6 comprend un insert 12, la structure 10 se fixant dans l’insert 12. Par exemple, la tige se visse dans l’insert 12, mais d’autre fixations rapides sont envisageables, notamment les fixations à baïonnettes dites « quart de tour ».

Cet insert 12 est avantageusement métallique.

Le corps ajusté 6 est donc démontable de la structure 10.

La section a une forme telle que le corps 6 ne peut que se translater dans la cavité 2 selon l’axe 3. On remarquera que la forme illustrée est triangulaire, du fait du procédé d’extrusion, mais elle pourrait être rectangulaire, ou toute forme autre que circulaire. Avantageusement cette forme sera dissymétrique, de sorte que le doigt de préhension 5 ne puisse avoir qu’une seule position angulaire possible autour de l’axe 3, de sorte que le crochet 8 soit systématiquement positionné devant le trou 4.

Le moyen d’accroche 7 est par exemple issu de la matière du corps 6, mais pourrait aussi être rapporté ce qui offrirait l’avantage de pouvoir réaliser le corps 6 et le moyen d’accroche 7 avec deux matières différentes : l’une ayant une dureté de surface importante pour le corps 6, l’autre ayant une propriété élastique pour le moyen d’accroche 7.

Mais avantageusement le moyen d’accroche 7 et le corps 6 sont réalisés en une seule pièce par moulage d’une matière plastique, simplifiant ainsi le procédé de fabrication du doigt 5 et donc réduisant son coût. Cette matière plastique offre en outre l’avantage de former un isolant électrique, évitant par exemple des court-circuit possibles entre les bornes électriques du module.

Ce système s’applique avantageusement à un dispositif d’assemblage comprenant :
- une batterie comprenant l’élément 1 tel que précédemment décrit, et
- le système de manutention.

Claims (10)

1. Système de manutention d’un élément (1), cet élément (1) comprenant :
   - une cavité (2) s’étendant selon un axe (3), et ayant une section orthogonale à cet axe (3),
   - un trou (4) orthogonal à cet axe (3) et débouchant dans la cavité (2),
   ce système comprenant :
   - un doigt de préhension (5) agencé de sorte à pénétrer la cavité (2) selon cet axe (3),
   caractérisé en ce que le doigt de préhension (5) comprend :
   - un corps (6) ajusté à la section de la cavité (2),
   - un moyen d’accroche (7), en prolongement du corps (6), comprenant un crochet (8) et un moyen élastiquement déformable (9) contraignant le crochet (8) à s’engager dans le trou (4) lorsque le doigt (5) est dans la cavité (2).
2. Système selon la revendication 1, comprenant une structure (10) fixée au corps (6) ajusté, cette structure (10) comprenant une interface de levage (11).
3. Système selon la revendication 2, l’interface de levage (11) comprenant une poignée.
4. Système selon l’une des revendications 2 et 3, le corps (6) comprenant un insert (12), la structure (10) se fixant dans l’insert (12).
5. Système selon l’une des revendications 2 à 4, le corps ajusté (6) étant démontable de la structure (10).
6. Système selon l’une des revendications précédentes, la section ayant une forme telle que le corps (6) ne puisse que se translater dans la cavité (2) selon l’axe (3).
7. Système selon l’une des revendications précédentes, le moyen d’accroche (7) étant issu de la matière du corps (6).
8. Système selon l’une des revendications précédentes, le moyen élastiquement déformable (9) présentant une élasticité de forme réalisée par un amincissement (13) de l’épaisseur du moyen d’accroche (7) à la base du crochet (8).
9. Système selon l’une des revendications précédentes, le moyen d’accroche (7) et le corps (6) étant réalisés en une seule pièce par moulage d’une matière plastique.
10. Dispositif d’assemblage comprenant :
    - une batterie comprenant un élément (1) de batterie de stockage d’énergie électrique comprenant une cavité (2) s’étendant selon un axe (3), et ayant une section orthogonale à cet axe (3), et un trou (4) orthogonal à cet axe (3) et débouchant dans la cavité (2), et
    - un système de manutention selon l’une des revendications précédentes,
    l’élément de batterie (1) étant un module de stockage d’énergie électrique.