一种动力电池快换锁止机构的制作方法

[0001]
本发明涉及电动汽车电池更换技术领域，具体涉及一种动力电池箱与车身快速锁止机构。


背景技术：

[0002]
目前电动汽车充电时间和传统燃油车加油时间相比过长，所以存在电动汽车续航里程焦虑问题。行业内正发展动力电池包快速更换技术，特别是针对运营车用户，可极大缩短充电时间。
[0003]
公开号为cn109624779a的中国专利公开了一种汽车换电装置及电动汽车，通过两侧的滑块卡入插销的插销卡槽中实现电池锁止，通过电池包重力以及滑块脱离插销上的插销卡槽实现电池卸载。该方案在拆卸电池过程中需要推动推杆5使支臂501离开第一滑块上的第一通孔和第二滑块的第二通孔，并且锁止电池过程中需要推动推杆5使支臂进入第一通孔和第二通孔，操作过程繁琐，并且滑块与插销卡槽之间的安装精度要求高，存在间隙会导致安装可靠性低。
[0004]
公开号为cn109305059a的中国专利公开了一种电池锁止机构，通过卡珠抵进限位槽实现锁止，卡珠从限位槽内滚出实现解锁。第一弹性件橡胶设置于基座上起到缓冲作用并且中心轴下端为中空结构能够减小锁止机构的垂直高度。该方案通过控制卡珠在限位槽内的状态实现锁止和分离，其锁止机构结构复杂，操作复杂。


技术实现要素：

[0005]
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种动力电池快换锁止机构，该机构用于电池箱体与车身的快速安装和分离，并能通过简单的结构提高锁止机构的安装可靠性以及降低锁止机构的占用空间。
[0006]
本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0007]
一种动力电池快换锁止机构，包括固定组件和锁止组件；
[0008]
所述固定组件包括推杆、第一弹性件和固定块；所述推杆靠近锁止组件的一端上表面开设有凹槽，推杆远离锁止组件的一端通过第一弹性件与固定块连接；
[0009]
所述锁止组件包括锁止轴和滑块；所述锁止轴包括同轴设置的半球体和圆柱轴；所述滑块套装于圆柱轴上，滑块上设有互成角度的水平台面和弧面；
[0010]
在锁止状态下，所述推杆分别与所述水平台面和半球体下表面卡接，且半球体的下边缘卡置于推杆的凹槽内；在分离状态下，通过所述弧面与推杆接触，并且推杆在弧面上滑动以实现分离。
[0011]
上述方案中，所述圆柱轴表面设有突出键，所述滑块内壁面从上往下开设与所述突出键适配的限位槽和导向槽，所述限位槽对应设置于滑块的弧面内侧，所述导向槽对应设置于滑块的水平台面内侧，在锁止状态时，突出键与限位槽接触，在分离过程中，突出键与导向槽接触。
[0012]
上述方案中，所述限位槽的长度小于导向槽的长度。
[0013]
上述方案中，所述固定组件有两组，对称设置于所述锁止组件的两侧；相应的，所述水平台面和弧面分别有两个，且沿滑块的周向间隔、均匀分布。
[0014]
上述方案中，所述固定块为一端开口的中空结构，固定块与车身纵梁固定连接；所述推杆的另一端插设于固定块内，所述第一弹性件位于推杆与固定块之间，第一弹性件两端分别与推杆和固定块连接。
[0015]
上述方案中，所述锁止轴还包括与所述圆柱轴同轴设置的第二弹性件和法兰盘；所述圆柱轴底端与法兰盘连接，所述法兰盘与电池包下箱体连接，所述第二弹性件套装于圆柱轴上并位于所述滑块与法兰盘之间。
[0016]
上述方案中，所述第二弹性件采用橡胶材料制成。
[0017]
上述方案中，所述半球体底部开设腔体以形成与所述凹槽适配的下边缘。
[0018]
上述方案中，所述推杆的大端的内侧面为弧面。
[0019]
上述方案中，所述第一弹性件与固定块之间设有压力传感器。
[0020]
本发明的有益效果在于：
[0021]
1、本方案的滑块包括水平台面以及弧面，在锁止状态下，固定组件与水平台面的上表面以及半球体下表面卡接，水平台面限制了固定组件的轴向位移；在分离状态下，通过弧面与固定组件接触并且固定组件在弧面上滑动以实现分离。滑块的结构设计保证了锁止结构的可靠锁止以及快速分离，不需要在固定组件的卡和区间(半球体下表面和滑块上表面之间)内设置较大活动的距离，减小了锁止结构的轴向尺寸，节省空间；同时避免了因锁止组件的轴向位移过大易分离而无法锁止；并且固定组件在卡和区间的紧固卡合，限制了固定组件和锁止组件之间的轴向位移，减小了机构噪音，提升了nvh(噪声、振动与声振粗糙度)性能。
[0022]
2、本方案的在推杆表面设置的凹槽限制了固定组件和锁止组件的径向位移；此外，突出键和限位槽、导向槽的配合限制了固定组件和锁止组件的周向位移，整体上提高了锁止稳固性，减小了机构噪音，提升了nvh性能；
[0023]
3、锁止机构轴向高度降低，滑块的下落高度减小，且下落接触物体是弹性件，大大减小了冲击载荷，延长了机构使用寿命。
[0024]
4、在锁止状态下，半球体的下端面与固定组件的凹槽抵接，承重面为设置的凹槽面，接触面积大，提升锁止机构的承重可靠性。
附图说明
[0025]
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0026]
图1为本发明实施例提供的锁止机构的结构示意图。
[0027]
图2为图1所示锁止机构的爆炸图。
[0028]
图3为本发明实施例提供的推杆的结构示意图。
[0029]
图4为本发明实施例提供的滑块的结构示意图。
[0030]
图5为本发明实施例提供的锁止组件的结构示意图。
[0031]
图6为本发明实施例提供的锁止机构的初始分离状态图。
[0032]
图7为本发明实施例提供的锁止机构的锁止状态图。
[0033]
图8-13为本发明实施例提供的锁止机构从锁止到分离的过程示意图。
[0034]
图中：10、固定组件；20、锁止组件；30、推杆；31、凹槽；40、第一弹性件；50、固定块；60、锁止轴；61、半球体；62、圆柱轴；63、突出键；70、滑块；71、水平台面；72、弧面；73、限位槽；74、导向槽；80、第二弹性件；90、法兰盘。
具体实施方式
[0035]
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
[0036]
如图1所示，为本发明实施例提供的一种动力电池快换锁止机构，包括固定组件10和锁止组件20。
[0037]
如图2所示，固定组件10包括推杆30、第一弹性件40和固定块50。固定块50为一端开口的中空结构，与车身纵梁固定连接；推杆30一端插设于固定块50内，第一弹性件40位于推杆30与固定块50之间，第一弹性件40两端分别与推杆30和固定块50连接。如图3所示，推杆30包括大端和小端，大端的上表面开设凹槽31，起到锁止状态时对锁止轴60的径向限位作用，小端与固定块50连接。
[0038]
继续参照图2，锁止组件20包括锁止轴60、滑块70、第二弹性件80和法兰盘90，锁止轴60与法兰盘90焊接，法兰盘90通过螺栓与电池包下箱体连接，滑块70和第二弹性件80均套装于圆柱轴62上，且第二弹性件80位于滑块70与法兰盘90之间。如图5所示，锁止轴60包括同轴设置的半球体61和圆柱轴62，圆柱轴62表面设有突出键63。
[0039]
如图4所示，滑块70左右部分为水平台面71，前后部分为弧面72，在锁止状态下，固定组件10与水平台面71的上表面以及半球体下表面卡接，水平台面71限制了固定组件10的轴向位移；在分离状态下，通过弧面72与固定组件10接触并且固定组件10在弧面72上滑动以实现分离。滑块70水平台面71和弧面72的结构设计避免了固定组件10在卡和区间内设置较大活动的距离，提高了固定组件10在锁止组件20中的锁止可靠性，以及减小了锁止机构的轴向占用空间。滑块70内壁面从上往下分别开设与突出键63适配的限位槽73和导向槽74，其中限位槽73设置于滑块70的弧面72内侧，导向槽74设置于滑块70的水平台面71内侧，且限位槽73的长度小于导向槽74的长度。在锁止状态时，突出键63与限位槽73接触，在分离过程中突出键63与导向槽74接触。突出键63和限位槽73、导向槽74的配合，限制了固定组件10和锁止组件20的周向位移，提高了锁止稳固性，减小了机构噪音，提升了nvh性能。
[0040]
进一步优化，本实施例中，突出键63设有四个，在圆柱轴62的相对两个各设置两个突出键63。相应的，限位槽73和导向槽74分别设有四个。
[0041]
进一步优化，本实施例中，固定组件10有两组，对称设置于锁止组件20的两侧。
[0042]
进一步优化，本实施例中，推杆30的大端的内侧面为弧面，与圆柱轴62形状适配，能进一步节省空间。
[0043]
进一步优化，本实施例中，第一弹性件40为弹簧。第二弹性件80采用橡胶材料制成，滑块70下方设置第二弹性件80，减小了滑块70下落过程中的冲击载荷，有助于延长锁止机构的使用寿命。
[0044]
下面详细描述本发明的锁止机构在使用过程中固定组件10和锁止组件20的锁止和分离过程。
[0045]
锁止过程：
[0046]
步骤1：如图6所示，锁止组件20整体沿轴向向上运动，半球体61弧面72与推杆30接触，并在轴向向上运动的过程中挤压推杆30，使其沿径向运动，第一弹性件40压缩。
[0047]
步骤2：如图7，当半球体61下表面高于推杆30上表面后，第一弹性件40即刻复位，促使推杆30进入半球体61与滑块70中间，此刻推杆30上表面的凹槽31与半球体61边缘卡合，推杆30下表面与滑块70的水平台面71接触，达到锁止状态。
[0048]
本方案的凹槽31限制了锁止组件20相对推杆30发生水平方向(即径向)位移而脱落。半球体61与滑块70夹在推杆30上下两侧，限制了锁止组件20相对推杆30发生竖直方向(即轴向)位移而脱落，并避免异响。突出键63与限位槽73接触，避免了滑块70相对锁止轴60发生周向运动而脱落。
[0049]
分离过程：
[0050]
步骤1：如图8所示，滑块70相对锁止轴60发生轴向向下运动，限位槽73与突出键63分离，第二弹性件80受到挤压压缩。
[0051]
步骤2：如图9所示，滑块70旋转90
°
后松开滑块70，第二弹性件80复位，滑块70的弧面72与推杆30接触，导向槽74与突出键63接触。
[0052]
步骤3：如图10所示，锁止组件20整体沿轴向向上运动，弧面72挤压推杆30使其沿径向运动，第一弹性件40压缩。
[0053]
步骤4：如图11，当滑块70下表面高于推杆30上表面后，第一弹性件40复位，推杆30进入滑块70和法兰盘90之间。
[0054]
步骤5：如图11和图12所示，锁止轴60沿轴向向下运动，由于滑块70可相对锁止轴60在轴向运动，所以滑块70保持静止，直至滑块70的水平台面71与半球体61接触后，滑块70与锁止轴60一起沿轴向向下运动。
[0055]
步骤6：如图13，滑块70沿轴向向下运动过程中，弧面72挤压推杆30，使其沿径向运动，第一弹性件40压缩。随后恢复图1所示初始状态，锁止组件20与固定组件10分离。
[0056]
可选的，所述第一弹性件40与固定块50间可以增加压力传感器，用于记录锁止机构使用次数，避免使用次数超过设计限值，同时可以判断锁止是否到位，或者监控行车过程中是否脱落。
[0057]
需要说明的是，本发明方案中所述的“内”指靠近锁止组件20中心轴方向，“外”指远离中心轴方向。所述的“轴向”、“径向”、“周向”均相对锁止组件20而言。
[0058]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0059]
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

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