CN102616216A

CN102616216A - 电池箱锁止机构、电池箱及机械手

Info

Publication number: CN102616216A
Application number: CN2011100335016A
Authority: CN
Inventors: 陈强; 杭洋; 张春峰; 杨兵锋; 卢海滨; 梁飞宇
Original assignee: SHENYANG YOULIAN ELECTRONIC EQUIPMENT CO Ltd; Beijing Electric Power Corp
Current assignee: SHENYANG YOULIAN ELECTRONIC EQUIPMENT CO Ltd; State Grid Corp of China SGCC; Beijing Electric Power Corp
Priority date: 2011-01-30
Filing date: 2011-01-30
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2031-01-30
Also published as: CN102616216B

Abstract

本发明提供了一种电池箱锁止机构、电池箱及机械手。电池箱锁止机构包括：绕转轴旋转的转盘，转盘上具有距离转轴中心预定距离的铰接部；与铰接部铰接的伸缩机构，伸缩机构包括：第一端与铰接部铰接的连杆，与连杆的第二端铰接的锁杆，铰接部及伸缩机构均以转轴为中心对称设置。本发明的电池箱锁止机构采用机械式锁紧方式可靠性高，不会发生误动作；利用两伸缩机构的死点位置存在自锁性，确保机械锁锁紧的可靠性，能够有效防止电池内箱发生甩脱。同时，即可用采用机械手进行自动解锁及锁紧，也可通过人工操作进行手动解锁及锁紧，实用性较强，有利于提高电池换装的工作效率。

Description

电池箱锁止机构、电池箱及机械手

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别地，涉及一种电池箱锁止机构及电池箱。此外，本发明还涉及一种与上述电池箱锁止机构相配合工作的机械手。

背景技术

目前，电动汽车的续航主要通过整车充电及更换电池两种方式实现，其中，更换电池是将电池看做可拆卸的设备，通过分离车体、集中充电、快速换装的方式实现。然而，通常电池都是通过锁止机构固定在电动汽车的车体内，并且，为了提高电动汽车行驶的可靠性以及安全性，对电池进行锁紧的锁止机构需要满足以下技术要求：

第一，可靠性高，即一旦将电池锁住则不会发生电池甩脱、结构变形等问题；

第二，耐磨损性能好，即能够适应多种工况条件，并具有较高的使用频率；

第三，解锁过程简单，即能够满足高自动化程度的换装要求。

目前的电池箱锁止机构主要有电磁式锁止机构和机械式锁止机构。

电磁式锁止机构的工作原理简单，通过电信号控制锁头伸出或缩回，但是，此种锁止机构的伸缩驱动力很小，对工况环境的要求比较苛刻，长时间使用后容易导致锁头滑道堵塞，锁头不易被电磁铁吸入吸出，无法保证可靠锁止，会造成电动汽车运行过程中发生电池甩脱、通讯中断等危险情况发生。

机械式锁止机构的优点在于锁止可靠，对于工况的要求低，适合电动环卫车一类对换装环境比较恶劣的场合。目前主要使用的是顶针解锁的机械式锁止机构及手把式锁止机构。机械锁止机构安装在电池箱两侧，通过顶针挤压的方法进行解锁，但是，由于推送机构的力度不均以及加工精度的问题，使得该套锁止机构的解锁非常不便，导致电池换装的效率和自动化程度受到了巨大的影响。而手把式锁止机构，尽管锁紧可靠，但是由于解锁过程精度要求高，动作复杂，一般的堆垛机或大功率机械手很难实现自动化解锁，不易实现自动化换装电池的目的。

发明内容

本发明目的在于提供一种电池箱锁止机构、电池箱及机械手，以解决现有电池箱锁止机构结构复杂、解锁过程繁琐以及容易发生电池甩脱的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种电池箱锁紧机构，包括：转盘，绕转轴旋转，具有距离转轴中心预定距离的铰接部；伸缩机构，与铰接部铰接，伸缩机构包括：连杆，其第一端与铰接部铰接；锁杆，其第一端与连杆的第二端铰接，锁杆的第二端为锁止端。

进一步地，铰接部包括第一铰接部和第二铰接部；伸缩机构包括分别与第一铰接部和第二铰接部铰接的第一伸缩机构和第二伸缩机构。

转盘上设置有对称设置的第一转盘臂和第二转盘臂，第一铰接部和第二铰接部分别为第一转盘臂和第二转盘臂的伸出部。

进一步地，对称设置的第一锁座和第二锁座，分别具有沿各自轴向延伸的导向槽，每个伸缩机构中的锁杆分别贯穿于第一锁座和第二锁座中的一个相应锁座的导向槽。

进一步地，第一伸缩机构中的锁杆和第二伸缩机构中的锁杆上分别具有第一限位凸缘和第二限位凸缘，每个限位凸缘分别与第一锁座及第二锁座中的一个相应锁座的导向槽的内侧边缘之间设置有第一自锁弹簧和第二自锁弹簧。

进一步地，每个伸缩机构中的锁杆上均具有限位凸缘，每个限位凸缘与相应导向槽的内侧边缘之均设置有自锁弹簧。

进一步地，本发明提供的电池箱锁紧机构，还包括底座，转盘、第一锁座以及第二锁座均设置于该底座上。

进一步地，本发明提供的电池箱锁紧机构，还包括吸盘，与转盘相连。

进一步地，转盘的外端面上还设置有转盘盖，转盘盖与转盘上开设有同轴的侧面呈凹弧形的安装槽，且安装槽的侧面最大直径处位于转盘盖与所述转盘的结合处；吸盘包括：侧面呈弧形外凸的主吸盘，设置于安装槽内；圆形吸盘，与主吸盘的外端盘面相连。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种电池箱，包括内箱和外箱，内箱的箱体上设置有上述的电池箱锁紧机构，外箱的箱体上设置有与电池箱锁紧机构的安装位置相适应的同轴的第一锁块和第二锁块，第一锁块和第二锁块的侧面均设置有锁槽。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种机械手，包括抓取臂，电磁铁，设置于抓取臂的伸出端；操作部，设置于电磁铁的外周，操作部的外端面上设置有凸起部，凸起部与铰接部相匹配。

本发明具有以下有益效果：

采用机械式锁紧方式可靠性高，不会发生误动作；利用两伸缩机构的死点位置存在自锁性，确保机械锁锁紧的可靠性，能够有效防止电池内箱发生甩脱。同时，即可用采用机械手进行自动解锁及锁紧，也可通过人工操作进行手动解锁及锁紧，实用性较强，有利于提高电池换装的工作效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的电池箱锁止机构剖面结构示意图；

图2是本发明优选实施例的电池箱锁止机构处于锁紧状态时的立体结构示意图；

图3是本发明优选实施例的电池箱锁止机构处于解锁状态时的立体结构示意图；

图4是本发明优选实施例的电池箱处于锁紧状态时的主视结构示意图；以及

图5是本发明优选实施例的机械手局部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的电池箱锁止机构剖面结构示意图，如图1所示。本发明提供了一种电池箱锁止机构，包括：转盘M，绕转轴1旋转；沿转盘M的径向设置有反向对称伸出的第一转盘臂11和第二转盘臂12；第一转盘臂11的伸出端铰接有第一连杆13，第二转盘臂12的伸出端铰接有第二连杆14；第一连杆13的另一端铰接有第一锁杆15，第二连杆14的另一端铰接有第二锁杆16，也就是说，第一连杆13的第一端与第一转盘臂11的伸出端铰接，第一连杆13的第二端与第一锁杆15的受力端相铰接，第二连杆14的第一端与第二转盘臂12的伸出端铰接，第二连杆14的第二端与第二锁杆16的受力端相铰接，每个锁杆的另一端形成锁止端。

需要说明的是，图1中分别示出了第一锁杆15处于伸出状态、第二锁杆16处于缩回状态的结构示意图，在实际工作过程中，两者是同时伸出和缩回的。

第一转盘臂11和第二转盘臂12两者可以是一体部件，每个转盘臂的伸出端构成铰接端，再设置到转盘M上。两个转盘臂也可以是两个分体的部件，再分别安装到转盘M上，当然还可以是转盘M上的铰接部，只要保证两个臂的铰接端反向共线即可。

在本实施例中，第一转盘臂11和第二转盘臂12为一条部件，与转盘M同轴相对固定，与转盘M同步转动，这样更便于对转盘的拆装和维护。

为了使电池箱锁止机构的结构更加稳定，保证锁杆能够准确锁定到锁块的锁槽中，并对锁杆起到较好的保护，本发明提供的电池箱锁止机构还包括：第一锁座31，在第一锁座31内的两端分别设置有第一限位座311和第二导向座312，每个导向座的轴线方向分别设置有同轴的第一限位通孔和第二限位通孔，第一锁杆15贯穿于第一限位通孔及第二限位通孔内；第二锁座32，其内部的两端分别设置有第三导向座321和第四导向座322，这两个导向座的轴线方向分别设置有同轴的第三限位通孔和第四限位通孔，第二锁杆16贯穿于第三限位通孔和第四限位通孔内。

实际上，为了实现锁紧及解锁的目的，两个锁杆随着转盘M的转动分别在第一锁座31和第二锁座32内的导向孔中往复运动。

如图2所示，当第一转盘臂11、第一连杆13，以及第一锁杆15共线，即三者处于所谓的“死点”位置时，第一锁杆15的外伸端从第一锁座31的最外侧伸出，可以插入相应的锁槽中，实现电池箱的锁止；同时，第二转盘臂12、第二连杆14以及第二锁杆16也处于“死点”位置，第二锁杆16从第二锁座32的最外侧伸出实现锁止。

如图3所示，当转盘M旋转一定角度之后，第一转盘臂11和第二转盘臂12随之缩回，进而分别带动第一连杆13和第二连杆15缩回，最后带动第一锁杆15和第二锁杆16缩回，实现解锁，此时，第一转盘臂11、第一连杆13与第一锁杆15之间，以及第二转盘臂12、第二连杆14与第二锁杆16之间均不再处于“死点”位置，而呈弯曲状态。

为了实现自锁的目的，第一锁杆15上设置有第一限位凸缘151，第一限位凸缘151与第一导向座311之间设置有套设在第一锁杆15外周的第一自锁弹簧17；第二锁杆16上设置有第二限位凸缘161，第二限位凸缘161与第三导向座321之间设置有套设在第二锁杆16外周的第二自锁弹簧18。在锁紧状态下，每个自锁弹簧分别顶在相应的限位凸缘与导向座之间，利用弹性力推动限位凸缘使相应的锁杆保持伸出状态，实现自锁的目的，防止该锁止机构在电动汽车运行过程中由于受到外力冲击而解锁而导致电池箱甩脱的情况发生。

由于第二导向座312和第四导向座322的存在，第一锁杆15的伸出端顶点到第一限位凸缘151之间的长度应该大于第二导向座312的轴向长度，第二锁杆16的伸出端顶点到第二限位凸缘161之间的长度应该大于第四导向座322的轴向长度，这样，就能够保证两个锁杆具有足够的伸出长度，以便于与锁槽配合进行锁止。

为了便于电池箱锁止机构的整体安装，本发明提供的电池箱锁止机构还可以包括一个底座2，可以将转盘M、第一锁座31以及第二锁座32先固定在底座2上，再整体安装在电池箱上。实际上，底座2的功能可以由一个单独的部件实现，也可以由具备足够强度的电池内箱的前端面板来实现。

为了便于通过电池箱锁止机构对电池箱进行搬移，本发明提供的电池箱锁止机构还包括转盘M相连的吸盘，用于搬运电池箱的机械手可以通过相应的磁性部为与吸盘吸附在一起，从而带动电池箱移动。

再看图1，为了提供更加稳定的吸附力，上述吸盘包括与转盘M同轴的侧面呈弧形凸出的主吸盘51和圆形吸盘52；在转盘M的一侧端面上还设置有同轴的转盘盖20，并在转盘盖20与转盘M上开设有同轴的侧面呈弧形的安装槽，主吸盘51设置于该安装槽内，并且安装槽的侧面最大直径的位置位于转盘M与转盘盖20相接合的位置，并且，安装槽位于转盘盖20的部分的最大直径应该小于主吸盘51的最大直径，以起到防止主吸盘51从安装槽中滑出。安装时，将转盘盖20开启，将主吸盘51放置在安装槽中，然后将转盘盖20与转盘M固定连接，主吸盘51就可以稳定地安装在安装槽中。圆形吸盘52可以通过螺栓连接的方式固定在主吸盘51处于外侧盘面上。更重要的是，主吸盘51的侧面呈弧形与安装槽的弧形面相适应，构成球形切合面的一部分，使得主吸盘51可以在安装槽中以转轴1为中线摆动一定的角度，这样，当机械手上的吸附磁铁的轴线不能够与吸盘的轴线对齐或者吸附磁铁的端面与吸盘的吸合面之间处于倾斜状态时，则主吸盘51类似陀螺旋转的形式在安装槽内旋转及摆动，与吸附磁铁的位置相配合，是圆形吸盘52的端面尽可能地与吸附磁铁的端面贴合，最大限度地减小圆形吸盘52与吸附磁铁端面之间的缝隙，保证两者能够可靠的吸附在一起。

如图4所示，为保证将电池固定在汽车上并保持电路连接可靠，需要在电池与汽车之间设置一套电池固定装置，为此，本发明还提供了一种电池箱，包括内箱3和外箱4，内箱3的箱体上设置有上述电池箱锁止机构，外箱4的箱体上设置有与电池箱锁止机构的安装位置相适应的同轴的第一锁块4a和第二锁块4b，每个锁块的侧面均设置有相应的锁槽。具体地说，电池箱锁止机构的两个锁座分别固定在内箱3的正前面(也就是在内箱3插装到外箱4的内部之后，内箱3外露的一个侧面)的两侧，转盘M也可以通过螺栓连接的方式固定在内箱3上，此时，内箱3的正前面板就相当于上面介绍的底座2，而无需采用单独的部件作为底座，转盘M与内箱3之间可以具有一定的空间，防止转盘M在旋转过程中被磨损。当然，也可以将转盘M及两个锁座先固定在上面介绍的底座2上，再直接利用底座2将电池箱锁止机构设置在内箱的正前面上，简化安装过程。设置在外箱4的正前面的两侧的第一锁块4a和第二锁块4b，这两个锁槽需要保证同轴，并与两个锁杆同轴，以保证两个锁杆能够可靠地插入到相应的锁槽中。

图4中分别示出了第一锁座31、第一锁块4a的剖面视图和第二锁座32、第二锁块4b的外观视图，并示出了第二锁杆16伸入到第二锁槽中的透视结构视图。

外箱4固连在汽车上，内箱3用于安装电池组以及附属装置，内箱3装在外箱4内并可以移出，当内箱3放置在外箱4内时，可以利用上述电池箱锁止机构将内箱3与外箱4固定在一起。

如图5所示，本发明又提供了一种机械手，用于对上述电池箱锁止机构进行解锁及上锁，包括抓取臂61，电磁铁63，设置于抓取臂61的伸出端；操作部65，设置于电磁铁63的外周，其外端面上设置有凸起部651。

电磁铁63可以是柱形，也可以是块形，只要与电池锁止机构中的吸盘能够配合产生稳定的吸附力即可，在本实施例中，为了与电池锁止机构中的转盘的结构相配合，电磁铁63为圆柱形。操作部65设置在电磁铁63的外周，呈圆环形，其内环直径应该大于转盘M的外周直径，这样，就可以使设置在操作部65的外端面上的凸起部651与转盘M外周的转盘臂相接处。可以在操作部65上设置一个凸起部651，与第一转盘臂11或第二转盘臂12相啮合进行解锁或上锁。在本实施例中凸起部651包括左右对称的两个，当电磁铁63与电池箱锁止机构吸合时，两个凸起部651的连线与第一转盘臂11和第二转盘臂12之间的连线交错，并且分别与电池箱锁止机构的第一转盘臂11及第二转盘臂12相啮合，在动力机构的带动下，操作部65旋转，进而带动第一转盘臂11和第二转盘臂12绕转轴旋转，实现电池箱锁止机构的解锁或上锁。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电池箱锁止机构，其特征在于，包括：

转盘(M)，绕转轴(1)旋转，具有距离转轴中心预定距离的铰接部(11、12)；

伸缩机构，与所述铰接部(11、12)铰接，所述伸缩机构包括：

连杆(13、14)，其第一端与所述铰接部铰接；

锁杆(15、16)，其第一端与所述连杆(13、14)的第二端铰端，所述锁杆(15、16)的第二端为锁止端。

2.根据权利要求1所述的电池箱锁止机构，其特征在于：

所述铰接部(11、12)包括对称设置的第一铰接部(11)和第二铰接部(12)；

所述伸缩机构包括分别与所述第一铰接部(11)和所述第二铰接部(12)铰接的第一伸缩机构和第二伸缩机构，所述第一伸缩机构的锁止端与所述第二伸缩机构的锁止端沿反向伸出。

3.根据权利要求2所述的电池箱锁止机构，其特征在于：

所述转盘(M)上设置有对称设置的第一转盘臂和第二转盘臂，所述第一铰接部(11)和所述第二铰接部(12)分别为所述第一转盘臂和第二转盘臂的伸出部。

4.根据权利要求3所述的电池箱锁止机构，其特征在于，还包括：

对称设置的第一锁座(31)和第二锁座(32)，分别具有沿各自轴向延伸的导向槽，每个所述伸缩机构中的锁杆(15、16)分别贯穿于所述第一锁座(31)和所述第二锁座(32)中的一个相应锁座的导向槽。

5.根据权利要求4所述的电池箱锁止机构，其特征在于，

所述第一伸缩机构中的锁杆(15)和所述第二伸缩机构中的锁杆(16)上分别具有第一限位凸缘(151)和第二限位凸缘(161)，每个所述限位凸缘分别与所述第一锁座(31)及所述第二锁座(32)中的一个相应锁座的导向槽的内侧边缘之间设置有第一自锁弹簧(17)和第二自锁弹簧(18)。

6.根据权利要求4或5所述的电池箱锁止机构，其特征在于，还包括底座(2)，所述转盘(M)、所述第一锁座(31)以及所述第二锁座(32)均设置于所述底座(2)上。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的电池箱锁止机构，其特征在于，还包括吸盘(51、52)，与所述转盘(M)相连。

8.根据权利要求7所述的电池箱锁止机构，其特征在于，

所述转盘(M)的外端面上还设置有转盘盖(20)，所述转盘盖(20)与所述转盘(M)上开设有同轴的侧面呈凹弧形的安装槽，且所述安装槽的侧面最大直径处位于所述转盘盖(20)与所述转盘(M)的结合处；

所述吸盘(51、52)包括：

侧面呈弧形外凸的主吸盘(51)，设置于所述安装槽内；

圆形吸盘(52)，与所述主吸盘(51)的外端盘面相连。

9.一种电池箱，包括内箱(3)和外箱(4)，其特征在于，所述内箱(3)的箱体上设置有权利要求1至8中任一项所述的电池箱锁止机构，所述外箱(4)的箱体上设置有与所述电池箱锁止机构的安装位置相适应的同轴的第一锁块(4a)和第二锁块(4b)，所述第一锁块(4a)和第二锁块(4b)的侧面均设置有锁槽。

10.一种机械手，包括抓取臂(61)，其特征在于，还包括：

电磁铁(63)，设置于所述抓取臂(61)的伸出端；

操作部(65)，设置于所述电磁铁(63)的外周，所述操作部(65)的外端面上设置有凸起部(651)，所述凸起部(651)与所述铰接部相匹配。