CN101871479B - 一种具有多连杆机构的锁止装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有多连杆机构的锁止装置，该锁止装置包括机架底座、固定轴、多连杆机构、卡固件、手柄和具有型孔的锁止机构座，多连杆机构由中间连杆、驱动连杆和从动连杆依次铰接而组成。其中，机架底座具有容纳固定轴和多连杆机构的直通圆柱孔，直通圆柱孔的中部设置有开口，开口设置有用于避让手柄的凹槽；开口的一端具有缝隙，且固定轴具有沟槽，卡固件放置在缝隙和沟槽中，以对固定轴轴向限位；中间连杆与固定轴铰接，所述手柄固定在所述驱动连杆上，以操作所述多连杆机构，且从动连杆的自由端可以插入锁止机构座的型孔或从中抽出，以实现锁止或解锁。本发明的锁止装置具有操作省力、可承受较大载荷等优点。

Description

一种具有多连杆机构的锁止装置

技术领域

本发明涉及一种锁止装置，特别涉及一种具有多连杆机构的锁止装置，属于机械技术领域。

背景技术

电动汽车作为清洁、环保型绿色车辆，受到世界各国政府以及汽车生产商的极大关注，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的电动汽车必将成为21世纪的重要交通工具。其中，以纯电动汽车经历了较长阶段的发展，技术日臻成熟，相关的技术检测标准体系已经完善，并在美、日、欧等国家和地区得到商业化的推广应用，特别是在市政特殊用车、固定线路的公交车、公务车队用车和私人用车领域。

公知的二次电池技术无法提供更高的能量密度，为了保证续驶里程，目前电动汽车采用更换电池箱的方法来提供能量。

在实践过程中，为了解决快速进行电池箱与车辆机械连接这一问题，采用了多种不同的方法，例如电磁锁、双锁快换机构、杠杆锁等。这些锁止装置存在着定位方向单一、锁止方向力矩不足、锁止行程较小等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多向定位、锁止方向力矩大和锁止行程大的具有多连杆机构的锁止装置。本发明所提供的具有多连杆机构的锁止装置包括机架底座、固定轴、多连杆机构、卡固件、手柄和具有型孔的锁止机构座，所述多连杆机构由中间连杆、驱动连杆和从动连杆依次铰接而组成，其中：

所述机架底座具有容纳所述固定轴和多连杆机构的直通圆柱孔，所述直通圆柱孔的中部设置有开口，所述开口设置有用于避让从垂直于所述开口的底平面的状态旋转至平行于所述开口的底平面的状态的所述手柄的凹槽；

所述开口的一端具有缝隙，且所述固定轴具有沟槽，所述卡固件放置在所述缝隙和所述沟槽中，以对所述固定轴轴向限位；

所述中间连杆与所述固定轴铰接，所述手柄固定在所述驱动连杆上，以操作所述多连杆机构，且所述从动连杆的自由端能够插入所述锁止机构座的型孔或从中抽出，以实现锁止或解锁。

优选地，所述开口的底平面与所述直通圆柱孔的轴线重合。

优选地，所述中间连杆和驱动连杆位于所述直通圆柱孔的开口处，所述开口的长度与所述中间连杆和驱动连杆的组合长度相匹配。

优选地，所述从动连杆的自由端具有内敛的斜面，且所述锁止机构座的型孔为矩形孔，锁止时所述斜面与所述型孔的一个边相接触。

优选地，所述斜面与所述从动连杆的自由端面的交线与所述手柄平行。

优选地，所述固定轴和从动连杆的一端设置有凹槽，所述驱动连杆的两端均设置有凸起，所述中间连杆的两端分别设置有凸起和凹槽，所述凸起和凹槽能够相互嵌入，且所述凸起和凹槽在相对应的位置处分别设置有销轴孔，并通过穿过所述销轴孔的销轴进行铰接。

优选地，所述凸起的对称面和所述凹槽的对称面共面并通过所述直通圆柱孔的轴线。

优选地，所述固定轴、中间连杆和从动连杆为同等直径的圆柱体。

优选地，所述固定轴、中间连杆和从动连杆的直径与所述直通圆柱孔的孔径相同。

优选地，所述卡固件为卡环或挡圈。

本发明的具有多连杆机构的锁止装置结构简单，具有多向定位的功能。在本发明的锁止装置中，驱动连杆、中间连杆和手柄形成了一个杠杆结构，由于手柄的远端(操作人员施加压力的部位)与支撑点(驱动连杆和中间连杆的连接点)的距离较远，因此能在锁止方向上提供较大的力矩，并具有较大的锁止行程。此外，从动连杆的自由端的内敛斜面具有显著的增力的作用，从而进一步减小了锁止和解锁本发明的锁止装置所需要的作用力。因此，本发明的具有多连杆机构的锁止装置具有操作省力、可承受较大载荷等优点。

附图说明

图1为本发明的具有多连杆机构的锁止装置的结构示意图；

图2为本发明的具有多连杆机构的锁止装置的固定轴的定位连接示意图；

图3为本发明的具有多连杆机构的锁止装置的机架底座的开口的结构示意图；

图4为本发明的具有多连杆机构的锁止装置的解锁状态示意图(未示出锁止机构座)；

图5为发明的具有多连杆机构的锁止装置的锁定状态示意图(未示出锁止机构座)；

图6为发明的具有多连杆机构的锁止装置用于动力汽车的示意图。

附图标记说明如下：

机架底座1，固定轴2，中间连杆3，驱动连杆4，从动连杆5，销轴6，卡环7，锁止机构座8，手柄9。

具体实施方式

为使贵审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的较佳实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

如图1和图4所示，图1为本发明的具有多连杆机构的锁止装置的结构示意图，图4为本发明的具有多连杆机构的锁止装置的解锁状态示意图。其中，图1中的该锁止装置处于锁止状态，图4中的该锁止装置处于解锁状态。由图1和图4可以看出，本发明的锁止装置包括机架底座1、固定轴2、多连杆机构、卡固件、手柄9和具有型孔的锁止机构座8，该多连杆机构由中间连杆3、驱动连杆4和从动连杆6依次铰接而组成。

机架底座1具有直通圆柱孔，该直通圆柱孔内容纳有固定轴2和该多连杆机构，即容纳有固定轴2、中间连杆3、驱动连杆4和从动连杆5。如图3所示，图3为本发明的具有多连杆机构的锁止装置的机架底座的开口的结构示意图。由图3可以看出，由于在该锁止装置解锁时，中间连杆3和驱动连杆4处于斜立状态，因此该直通圆柱孔的中部(与固定轴2、中间连杆3和驱动连杆4相对应的位置)设置有开口，该开口设置有用于避让从垂直于该开口的底平面的状态旋转至平行于该开口的底平面的状态的手柄9的凹槽。如图2所示，图2为本发明的具有多连杆机构的锁止装置的固定轴的定位连接示意图。由图2可以看出，该开口的一端(远离锁止机构座8的一端)设置有放置该卡固件的缝隙，并且固定轴2具有放置该卡固件的沟槽，通过将该卡固件同时放入上述的缝隙和沟槽中而将固定轴2固定在机架底座1上，从而实现对固定轴2的轴向限位，但是固定轴2能够在该直通圆柱孔中进行旋转。其中，上述缝隙和沟槽的宽度最好与该卡固件的厚度相同，这样能将固定轴2更稳定地固定在机架底座1上。作为本发明的一种优选的实施方式，该卡固件为卡环或挡圈。

中间连杆3、驱动连杆4和从动连杆5按照相对锁止机构座8由远及近的顺序依次铰接成一体而形成多连杆机构(该多连杆机构也可以称作三连杆机构)。其中，该多连杆机构的中间连杆3与固定轴2铰接，驱动连杆4上设置有操作该多连杆机构的手柄9，从动连杆5的自由端可以插入锁止机构座8的型孔中，或者可以从该型孔中抽出，以实现锁止或解锁。手柄9可以以焊接或螺栓固定等方式固定在驱动连杆4上，也可以与驱动连杆4一体加工而成。

在使用该锁止装置进行锁止时，给予手柄9一个向下的力(根据该锁止装置的安装状态不同，给予手柄9的力的方向是不同的)，进而使处于斜立状态的中间连杆3和驱动连杆4向下并向锁止机构座8的方向运动，直至中间连杆3和驱动连杆4的运动平面(该运动平面也是该多连杆机构的运动平面)与机架底座1的开口的底平面相重合。此时，固定轴2、中间连杆3、驱动连杆4和从动连杆5全部位于该直通圆柱孔内，机架底座1和该多连杆机构相互配合形成圆柱副，该多连杆机构和固定轴2可以在该直通圆柱孔内做旋转运动。在驱动连杆4向下并向前的运动过程中，由于驱动连杆4的驱动作用，从动连杆5的自由端也同时向锁止机构座8运动，并使从动连杆5的自由端进入到锁止机构座8的型孔中。

本发明的锁止装置的多连杆机构实际上是一个类似杠杆的机构，其中手柄9为动力臂，驱动连杆4为阻力臂，中间连杆3和驱动连杆4的铰接点为支点。由于手柄9的长度远远大于驱动连杆4的长度，因此本发明的锁止装置能够提供较大的力矩，从而只需要施加较小的作用力即可完成锁止和解锁过程。

本发明的具有多连杆机构的锁止装置主要应用于电动汽车领域，用于将动力电池箱锁止在电动汽车上，其中机架底座1固定在动力电池箱上，锁止机构座8固定在用于固定动力电池箱的外框架上。由于装有动力电池的动力电池箱具有很大的重量，且为了实现动力电池箱可靠地电连接在整车电路上，需要对动力电池箱施加较大的作用力(以使电连接触头的弹簧处于压缩状态)，因此需要花费极大的力气才能将动力电池箱锁止在电动汽车上或者从动力汽车上解锁时，在实际使用中非常不方便。而本发明的具有多连杆机构的锁止装置克服了现有技术中的这一缺陷，由于该锁止装置能够提供较大的力矩，因此操作人员可以较小的操作力完成锁止和解锁过程。

本发明的具有多连杆机构的锁止装置还具有多向定位的功能。当中间连杆3和驱动连杆4的轴线与机架底座1的直通圆柱孔的轴线相重合后(即当中间连杆3和驱动连杆4的运动平面与机架底座1的开口的底平面相重合后)，旋转手柄9，使手柄9从垂直于该直通圆柱孔的开口的底平面的状态旋转至平行于该直通圆柱孔的开口的底平面的状态。在该直通圆柱孔的开口上设置有凹槽，该凹槽的作用是避让手柄9，并容纳手柄9的一小部分，使手柄9能达到平行于该直通圆柱孔的开口的底平面的状态(如图5所示)。此时，从动连杆5的自由端不能沿该直通圆柱孔的轴向运动，从而达到锁止状态。由于从动连杆5的自由端插入具有型孔的锁止机构座8中，这样，本发明的具有多连杆机构的锁止装置可以对动力电池箱进行上(或下)、前、后多个方向的定位。

按照相反的顺序实施上述过程即可使该锁止装置由锁止状态转变为解锁状态。

在实际应用中，机架底座1和锁止机构座中的一个固定在可移动的物体上(如电池箱)，另一个固定在不可移动的物体上(如车身、框架)。如图6所示，图6为发明的具有多连杆机构的锁止装置用于动力汽车的示意图。由图6可以看出，在将动力电池箱固定在电动汽车上时，考虑到动力电池箱的尺寸较大，而用于固定动力电池箱的外框架尺寸较小，因此将机架底座1固定在动力电池箱(可移动的物体)上，锁止机构座固定在外框架(不可移动的物体)上，而该外框架固定在电动汽车的纵梁上。

在本发明的锁止装置中，该开口的深度和长度不能阻碍中间连杆3和驱动连杆4在水平状态和斜立状态之间的转变。作为本发明的一种优选的实施方式，该开口的底平面与该直通圆柱孔的轴线重合，也就是说将该直通圆柱孔沿水平方向上的直径进行切割即得到该底平面与该直通圆柱孔的轴线重合的开口。这样可以使该多连杆机构和该开口的底平面有最大的接触面积，并且这样的开口最容易加工。该开口的长度最好与中间连杆3和驱动连杆4的组合长度相同，即与中间连杆3和驱动连杆4铰接后的总长度相同。此时该开口的长度为最小值，固定轴2的沟槽位于固定轴2靠近中间连杆3的端部。此外，该开口的长度还可以与固定轴2、中间连杆3和驱动连杆4的组合长度相同，即与固定轴2、中间连杆3和驱动连杆4铰接后的总长度相同，此时固定轴2的沟槽位于固定轴2远离中间连杆3的端部。

作为本发明的一种优选的实施方式，从动连杆5的自由端具有内敛的斜面，与此相对应，锁止机构座8的型孔为矩形孔，这样锁止时该斜面与该型孔的一个边相接触。举例来说，机架底座1固定在可移动的物体上，锁止机构座8固定在不可移动的物体上，该斜面位于从动连杆5的自由端的左侧，且与该型孔的左侧的边相接触。在实际应用中，可以根据机架底座1和锁止机构座8的相对位置，以及可移动的物体的移动方向来确定该斜面在从动连杆5的自由端上的位置。该斜面具有增力的作用，从而使本发明的锁止装置的操作更加省力。

作为本发明的一种优选的实施方式，从动连杆5的自由端具有内敛的斜面，该斜面与从动连杆5的自由端面的交线与手柄9垂直。该交线可以是从动连杆5的自由端面(该自由端面为圆形)的竖直方向(该竖直方向垂直于该直通圆柱孔的开口的底平面)的直径，或者是与该竖直方向的直径平行的弦。这样，当驱动手柄9进行锁止或解锁时，该斜面能与该型孔的一个边充分接触，从而使锁止或解锁的操作更省力。并且在旋转手柄9九十度后(手柄9平行于该直通圆柱孔的开口的底平面)后，从动连杆5也旋转九十度，使得该斜面不再与所述型孔的边相接触，同时，所述依次铰接的固定轴2，中间连杆3，驱动连杆4，从动连杆5被包容在机架底座1的直通圆柱孔内，限制了它们的径向自由度，从而使本发明的锁止装置达到锁止状态。

在本发明中，固定轴2、中间连杆3和从动连杆5为圆柱体，并最好是同等直径的圆柱体，特别是直径等于该直通圆柱孔的孔径的同等直径圆柱体，这样固定轴2、中间连杆3和从动连杆5可以绕该直通圆柱孔的轴线进行旋转。驱动连杆4可以是圆柱体，也可以是长方体。当驱动连杆4是圆柱体时，其直径最好与固定轴2、中间连杆3和从动连杆4的直径相等，并最好等于该直通圆柱孔的孔径。在本发明的锁止装置中，固定轴2、中间连杆3、驱动连杆4和从动连杆5依次铰接成一体。其中，该铰接最好通过以下方式实现：在固定轴2、中间连杆3和从动连杆5的端部设置能够相互嵌入的凸起和/或凹槽，该凸起和凹槽在相对应的位置处分别设置有销轴孔，并通过穿过该销轴孔的销轴进行铰接。由于固定轴2、中间连杆3、驱动连杆4和从动连杆5要在该直通圆柱孔内做旋转运动，作为一种优选的实施方式，该凸起的对称面和该凹槽的对称面共面并通过该直通圆柱孔的轴线，即凸起的两个侧面和凹槽的两个侧面相对该直通圆柱孔的轴线对称。这种优选实施方式的优点在于能够使进行该旋转运动所需要的力最小。

具体地说，当驱动连杆4是圆柱体时，在固定轴2的一端设置凹槽，在从动连杆5的一端设置凸起，在中间连杆3和驱动连杆4的两端分别设置凸起和凹槽，其中凸起的厚度与凹槽的宽度相同，以使凸起能嵌入凹槽中。将中间连杆3的凸起插入固定轴2的凹槽中，并使它们的销轴孔相对应，通过将销轴穿过它们的销轴孔而使固定轴2和中间连杆3铰接。然后，将驱动连杆4的凸起插入中间连杆3的凹槽中，从动连杆5的凸起插入驱动连杆4的凹槽中，并通过相同方式进行铰接。当然，还可以在固定轴2的一端设置凸起，在从动连杆5的一端设置凹槽，并按照上述方法将固定轴2、中间连杆3、驱动连杆4和从动连杆5依次铰接成一体。或者，在固定轴2和从动连杆5的一端设置凹槽，在驱动连杆4的两端均设置凸起，在中间连杆3的两端分别设置凸起和凹槽，并按照上述方法将固定轴2、中间连杆3、驱动连杆4和从动连杆5依次铰接成一体。

当驱动连杆4是长方体时，此时驱动连杆4的两端可以看作都是凸起，因此驱动连杆4的厚度应与中间连杆3和从动连杆5的凹槽的宽度相同。在这种情况下，只能在固定轴2和从动连杆5的一端设置有凹槽，中间连杆3的两端分别设置有凸起和凹槽，并按照上述方法将固定轴2、中间连杆3、驱动连杆4和从动连杆5依次铰接成一体。

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种具有多连杆机构的锁止装置，其特征在于，所述锁止装置包括机架底座、固定轴、多连杆机构、卡固件、手柄和具有型孔的锁止机构座，所述多连杆机构由中间连杆、驱动连杆和从动连杆依次铰接而组成，其中：

所述机架底座具有容纳所述固定轴和多连杆机构的直通圆柱孔，所述直通圆柱孔的中部设置有开口，所述开口设置有用于避让从垂直于所述开口的底平面的状态旋转至平行于所述开口的底平面的状态的所述手柄的凹槽；

所述开口的一端具有缝隙，且所述固定轴具有沟槽，所述卡固件放置在所述缝隙和所述沟槽中，以对所述固定轴轴向限位；

所述中间连杆与所述固定轴铰接，所述手柄固定在所述驱动连杆上，以操作所述多连杆机构，且所述从动连杆的自由端能够插入所述锁止机构座的型孔或从中抽出，以实现锁止或解锁。

2.根据权利要求1所述的锁止装置，其特征在于，所述开口的底平面与所述直通圆柱孔的轴线重合。

3.根据权利要求1所述的锁止装置，其特征在于，所述中间连杆和驱动连杆位于所述直通圆柱孔的开口处，所述开口的长度与所述中间连杆和驱动连杆的组合长度相匹配。

4.根据权利要求1所述的锁止装置，其特征在于，所述从动连杆的自由端具有内敛的斜面，且所述锁止机构座的型孔为矩形孔，锁止时所述斜面与所述型孔的一个边相接触。

5.根据权利要求1所述的锁止装置，其特征在于，所述固定轴和从动连杆的一端设置有凹槽，所述驱动连杆的两端均设置有凸起，所述中间连杆的两端分别设置有凸起和凹槽，所述凸起和凹槽能够相互嵌入，且所述凸起和凹槽在相对应的位置处分别设置有销轴孔，并通过穿过所述销轴孔的销轴进行铰接。

6.根据权利要求5所述的锁止装置，其特征在于，所述凸起的对称面和所述凹槽的对称面共面并通过所述直通圆柱孔的轴线。

7.根据权利要求1所述的锁止装置，其特征在于，所述固定轴、中间连杆和从动连杆为同等直径的圆柱体。

8.根据权利要求7所述的锁止装置，其特征在于，所述固定轴、中间连杆和从动连杆的直径与所述直通圆柱孔的孔径相同

9.根据权利要求1所述的锁止装置，其特征在于，所述卡固件为卡环或挡圈。

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