CN102709754B - 一种电动汽车充电插头插座的锁合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车充电插头插座的锁合装置。包括壳体、电机、传动链、锁盘、锁销、锁销弹簧、微动开关、微动开关凸轮和锁销凸轮，锁盘转动连接于所述壳体内，电机置于壳体内的锁盘一侧，传动链传动连接电机与锁盘，微动开关凸轮和锁销凸轮设置在锁盘上并与锁盘共轴线转动，微动开关凸轮的凸轮面抵触所述微动开关，使微动开关完成开关的“开”、“合”动作；锁销上连接锁销弹簧，锁销凸轮的凸轮面抵触该锁销的一端部，锁销凸轮的转动和锁销弹簧的弹力使锁销沿其轴向移动。优点是电插头插座在锁紧的状态下充电，既使充电更安全，并提供电信号，便于控制系统进行计量、计费和后台维护管理，实现充电过程无人看守，给充电站提供更大的便利。

Description

一种电动汽车充电插头插座的锁合装置

技术领域

    本发明涉及电动汽车的配件，尤其涉及一种电动汽车充电插头插座的锁合装置。

背景技术

在电动汽车充电方式的国家标准中，有关电动汽车充电模式3是将带有电缆线的充电插头插入安装在交流充电桩或电动汽车上的充电插座上，在充电插头与充电插座结合到位后再接通电源，之后电动汽车进入充电模式，充电完毕后，再将充电插头从充电插座中拔出。根据该标准，在现有充电站的充电设备中，充电插头和插座之间设有锁合装置，这样可使得非充电站操作人员不能随意将充电插头从充电插座中拔出，以便充电站的收费管理。但现有的这种锁合装置仅仅是一种机械式的锁紧装置，在插头插入插座后，通过人工方式接通充电电源，充电完成后，再通过人工方式断开电源，打开锁紧装置。因此现有的锁紧装置存着这样的缺陷：不能将插头与插座的插合或分离的信息及时传到充电桩供电系统或车载充电系统中，这一方面造成充电装置的用电不安全，例如：在充电过程中若非正常压动充电插头中的翘板机构，会造成充电连接器分离，而此时的充电插座芯件中可能已经带电，势必会造成触电危险，给整个充电桩供电系统留下不安全隐患；另一方面，仅靠机械锁紧装置，不便于充电桩自动计费和后台维护管理，并不能保证充电过程中车辆端充电插头不被人为拔出，不便于电动车辆的充电维护管理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车充电过程中，电连接器结合状态时安全及充电开始或结束时能产生相应电信号的一种电动汽车充电插头插座枪的锁合装置，其具体技术方案如下：

所述锁合装置，包括壳体、电机、传动链、锁盘、锁销、锁销弹簧、微动开关、微动开关凸轮和锁销凸轮，所述锁盘转动连接于所述壳体内，所述电机置于壳体内的锁盘一侧，传动链传动连接电机与锁盘，所述微动开关凸轮和锁销凸轮设置在锁盘上并与锁盘共轴线转动，微动开关凸轮的凸轮面抵触所述微动开关，使微动开关完成开关的“开”、“合”动作；所述锁销上连接锁销弹簧，所述锁销凸轮的凸轮面抵触该锁销的一端部，锁销凸轮的转动和锁销弹簧的拉动使锁销作不同向的轴向移动。

所述锁合装置进一步设计在于，所述传动链为齿轮传动链或同步带轮传动链；所述齿轮传动链为相互啮合的大齿轮和小齿轮，所述小齿轮连接在所述电机转轴上，所述大齿轮连接在所述锁盘的上；所述同步带轮传动链为大同步轮、小同步轮和同步带，所述小同步轮连接在电机转轴上，所述大同步轮连接在所述锁盘的上，同步带传动连接大、小同步轮。

所述锁合装置进一步设计在于，所述充电锁合装置还设有机械解锁机构，该机械解锁机构包括大斜齿轮、小斜齿轮、驱动芯体和解锁工具，所述大斜齿轮同轴线地连接在所述锁盘上，所述小斜齿轮以其轴线与大斜齿轮轴线相垂直的方式转动连接于所述壳体上并与大斜齿轮啮合，所述驱动芯体同轴线的连接在小斜齿轮上，所述解锁工具与该驱动芯体通过相适配的孔槽和凸台进行无相对转动的插接连接。

所述锁合装置进一步设计在于，所述微动开关凸轮的凸轮面设置在以锁盘轴线为转动中心的周向方向上。

所述锁合装置进一步设计在于，所述微动开关凸轮的凸轮面置于所述锁盘下部的周向侧面上，微动开关置于微动开关凸轮的周向一侧，所述凸轮面压触微动开关上的弹性簧片，使弹性簧片触接微动开关上的触点或弹性簧片通过自身的弹性从该触点上分离。

所述锁合装置进一步设计在于，所述锁销凸轮的凸轮面为设置在锁盘的轴向一端的螺旋面，所述锁销以其轴线与锁盘轴线平行的方向抵触在所述螺旋面上。

所述锁合装置进一步设计在于，所述大齿轮、大斜齿轮设置于所述锁盘的上部，所述锁盘轴向下端面上设有以锁盘转动中心为中心的圆环槽，该圆环槽的槽底面为所述螺旋面，在对应于该圆环槽的所述壳体上设有锁销孔，一轴套同心的连接于该锁销孔的外侧，所述锁销上的设有轴肩，锁销一端部设有球头，该球头抵触在螺旋面上，另一端套接在所述轴套中，所述锁销弹簧套接在锁销上，该弹簧一端抵触在所述轴肩上，一端抵触在轴套对应端面上或壳体内的对应侧面上。

所述锁合装置进一步设计在于，所述锁销凸轮的凸轮面为设置在以锁盘轴线为转动中心的周向方向上，所述锁销以其轴线与锁盘轴线垂直的方向抵触在所述凸轮面上。

所述锁合装置进一步设计在于，所述大齿轮和大斜齿轮分别设置在所述锁盘的上部和下部，所述锁销凸轮置于大齿轮大斜齿轮之间，在对应于该锁销凸轮所述壳体上设有锁销孔，一轴套同心的连接于该锁销孔的外侧，所述锁销一端设有滚轮支架，该滚轮支架上转动连接一滚轮，锁销一端通过所述滚轮抵触一径向方向抵触在锁销凸轮上，一端套接在所述轴套中，所述锁销弹簧套接在锁销上，该弹簧一端抵触在所述滚轮支架上，一端抵触在轴套对应端面上或壳体内的对应内侧面上。

本发明通过凸轮的机械动作，实现充电插头与充电插座的锁紧和解锁动作并同时提供给交流充电桩或车载充电系统必要的反馈信号，在充电插头和插座之间的锁销未插紧到位时，锁合装置不能提供反馈电信号，电源不能接入插座，使充电装置用电更安全可靠，锁销一旦插合到位，就能及时产生反馈信号，接通电源，并开始进行计量、计费和后台维护管理，实现充电过程的无人看守，给充电站提供更大的便利。同时本发明手动的解锁机构，遇有停电或机器故障等特殊情况，通过手动进行解锁，以使本发明的锁合装置适应更多的使用状态。

附图说明

    图1是本发明充电锁合装置一实施例中锁销未伸出时的结构示意图。 

图2是图1所示充电锁合装置中锁销伸出时的结构示意图。

图3是图1所示充电锁合装置中的A向视图。

图4是图2所示充电锁合装置中的B向视图。

图5是本发明充电锁合装置另一实施例中锁销未伸出时的结构示意图。 

图6是图31所示充电锁合装置中锁销伸出时的结构示意图。

图7是图5所示充电锁合装置中的A向视图。

图8是图6所示充电锁合装置中的B向视图。

图9是图5所示充电锁合装置中的C向视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明，当然本发明并不限于下述的实施例。

本发明的锁合装置一般固定于充电插座的本体上。对照图1或图5，本发明的锁合装置最基本的结构是由壳体1、电机2、传动链3、锁盘7、锁销9、锁销弹簧10、微动开关13、微动开关凸轮23和锁销凸轮29组成。其中锁盘7转动连接于壳体1内，电机2置于壳体内的锁盘一侧，传动链3传动连接电机2与锁盘7，微动开关凸轮23和锁销凸轮29设置在锁盘上并与锁盘7共轴线转动；微动开关凸轮的凸轮面23a抵触微动开关13，通过对应凸轮位置上的凸轮面对微动开关13的抵触，使微动开关完成开关的“开”、“合”动作，以对充电桩上的电源进行控制；锁销9上连接锁销弹簧10，锁销凸轮的凸轮面29a抵触该锁销的一端部，锁销凸轮的转动和锁销弹簧的拉力使锁销伸出或缩回的不同向的轴向移动。

上述本发明中的一些结构可以根据具体需要做进一步的设计：

例如其中传动链3可以做成齿轮传动链或可做成同步带轮传动链等。齿轮传动精确且所占用的空间更小，更适合本发明对整体结构要求比较小的需要，所以本发明优先选用齿轮传动链，该齿轮传动链由相互啮合的大齿轮3a、和小齿轮3b，小齿轮3b连接在电机2的转轴上，大齿轮3a连接在锁盘7的上部。若采用同步带轮传动链，则该传动链由大同步轮、小同步轮和同步带组成，根据上述齿轮传动链的连接方式类推，小同步轮连接在电机转轴上，大同步轮连接在所述锁盘的上，同步带传动连接大、小同步轮（同步带轮传动链图省略）。

再有，本申请发明人考虑到充电时有可能出现特殊情况，例如停电或机器故障，无法实现电动解锁，在上述锁合装置的基础上设计了一个手动机械解锁机构，该解锁机构包括大斜齿轮6、小斜齿轮14、驱动芯体15和解锁工具17。大斜齿6轮同轴线地连接在大齿轮6下端的锁盘7上，小斜齿轮14以其轴线与大斜齿轮轴线相垂直的方式转动连接于壳体1上并与大斜齿轮啮合，驱动芯体15同轴线的连接在小斜齿轮14上。驱动芯体15上设有孔槽15a，该解锁工具17的对应端部设有与该孔槽相适配的凸台17a，当然也可将孔槽和凸台反过来设置，分别设置在解锁工具17和驱动芯体15上。孔槽15a和凸台17a的配合面为非连续光滑圆弧面，这样当解锁工具17的对应端的凸台17a插入驱动芯体上的孔槽15a时，解锁工具17能带动驱动芯体15作同步转动，通过大斜齿轮6与小斜齿轮14的啮合带动锁盘7转动，锁销凸轮29与锁盘7同轴转动，达到解锁的目的。

依据本发明最基本结构针对充电插座的插入方向进行进一步设计，形成如图1～4所示的垂直锁合装置，其中的锁销9沿垂直方向插入充电插座，下面具体分析该垂直锁合装置。

该垂直锁合装置中的大斜齿轮6同轴线的嵌合在大齿轮6下端，并通过螺钉8同轴线的连接在锁盘7的上部，形成主体旋转机构。该主体旋转机构上端通过轴承4，下端通过连接在壳体1上的主体固定座12上的轴销12a转动连接在壳体1上。在所述主体旋转机构一侧设置电机2，该电机2为一直流电机，上述的由相互啮合的大齿轮3a、和小齿轮3b组成的齿轮传动链传动连接该直流电机与锁盘7。上述的小斜齿轮14则设置在所述主体旋转机构另一侧，该小斜齿轮支承在壳体1的对应孔中，该孔的轴线与壳体对应侧面垂直。小齿轮3b与驱动芯体15之间通过螺钉连接，为了防止螺钉松动在两者间设置了弹簧18。微动开关凸轮23设于锁盘7的下侧，其凸轮面23a设置在以锁盘轴线为转动中心的周向方向上，即凸轮的转动半径是有变化的。在对应于该微动开关凸轮23一侧设置有两个微动开关13，该微动开关13上设有弹性的接触簧片13a，在微动开关本体上设有触点13b，当微动开关凸轮23的最大转动半径所对应的凸轮面触碰到簧片13a时，就将其压触到触点13b上，使微动开关13闭合；当微动开关凸轮23的最大转动半径所对应的凸轮面脱开与簧片13a的接触时，簧片13a脱开触点13b上，使微动开关13打开。两个微动开关13（参见图3、图4）正好用于控制电机的正反转。锁销凸轮29为圆环形的凸轮槽，该凸轮槽设置在锁盘7轴向的下端面上，该凸轮槽的转动中心与锁盘7同轴线，该凸轮槽的槽底面为所述螺旋面29a。在对应于该凸轮槽的壳体1的一对应位置上设有锁销孔，一轴套11与锁销孔同心的连接于该锁销孔的外侧。锁销9上的设有轴肩9a，锁销一端部设有球头，该球头抵触在螺旋面29a上，另一端套接在轴套11中，锁销9以其轴线与锁盘7轴线平行的方式抵触在螺旋面29a上。锁销弹簧10套接在锁销9上，该弹簧一端抵触在所述轴肩上，一端抵触在轴套11对应端面上或壳体内的对应内侧面上。所以轴套11起着对锁销9的导向和对锁销弹簧10定位的作用。

上述的垂直锁合装置通过主体固定座12与充电插座本体连接，由充电桩系统给电。在充电时，电机2通过齿轮传动链3带动所述主体旋转机构正向旋转约一圈，锁盘7随之转动，分布在圆环形凸轮槽槽底的螺旋面29a不断上升，推动上锁销9伸出至充电插头中，使充电插座与插头锁紧，其锁销9的运动过程可参见图1、图2。与此同时，随着锁盘7的转动，微动开关凸轮23也随之转动，当锁盘7转动一圈时，微动开关凸轮23的最大转动半径处正好将一侧微动开关13的簧片13a压触在触点13b上，使微动开关13闭合，请参见图3。此种状态说明锁盘7正向旋转到位，即锁紧到位，微动开关13闭合的电信号反馈给系统。如果锁销9伸出不到位，由于微动开关凸轮23与锁销凸轮29同轴线转动，则锁销凸轮29也将转动不到位，使其不能将簧片13a压合到触点13b上，锁装置不能提供锁紧反馈电信号，电源不能接通，保证了用电的安全。当充电完成时，电机2带动通过齿轮传动链3锁盘7反向旋转约一圈，其螺旋面29a不再推动上锁销9，锁插销弹簧10将上锁插销9顶回，使充电插座与插头解锁， 解锁完成。与此同时，随着锁盘7的反向转动，在其最大转动半径处正好处于另一侧微动开关的触点13b所对应的位置上，通过簧片13a的压触使该侧微动开关13闭合，请参见图4。此时锁盘7反向旋转到位，即解锁到位，同上述锁盘7正转的情况一样，微动开关13闭合的电信号也会反馈给系统，使所控制的对象作出相应的动作。

再次依据本发明最基本结构针对充电插座的插入方向做另外的一种设计，形成如图5～9所示的水平锁合装置，其中的锁销9沿水平方向插入充电插座，下面具体分析该垂直锁合装置。

该水平锁合装置中的大齿轮6与锁盘7及锁销凸轮29做成一体，大齿轮6和锁销凸轮2分别9置于锁盘7的上、下端，形成上转动体；微动开关凸轮23与大斜齿轮6做成一体，微动开关凸轮23置于大斜齿轮6上端，形成下转动体。上、下转动体通过螺钉8同轴线连接，形成主体旋转机构。该主体旋转机构上端通过轴承4，下端通过轴承21转动连接在壳体1上。在所述主体旋转机构一侧设置电机2，该电机2为一直流电机，上述的由相互啮合的大齿轮3a、和小齿轮3b组成的齿轮传动链传动连接该直流电机与锁盘7。在所述主体旋转机构另一侧对应于大斜齿轮的位置处设置小斜齿轮14，该小斜齿轮支承在壳体1的对应孔中，该孔的轴线与壳体对应侧面呈一α角度。小斜齿轮14、大斜齿轮6、驱动芯体15及解锁工具17构成本实施例中的机械解锁机构。小齿轮3b与驱动芯体15之间通过螺钉连接，为了防止螺钉松动在两者间设置了弹簧18。本水平锁合装置中的微动开关凸轮23及微动开关13的设置与上述垂直锁合装置实施例基本相同，只是在簧片13a上连接触杆13c，通过触杆13c与微动开关本体上的触点13b接触，具体工作过程与垂直锁合装置中的微动开关相同，不再赘述。

水平锁合装置中的锁销凸轮29是凸轮面设置在以锁盘轴线为转动中心的周向方向上的凸轮，锁销9以其轴线与锁盘轴线垂直的方式抵触在所述凸轮面上。同上述垂直锁合装置的实施例，在对应于锁销凸轮29的壳体1上设有对应的锁销孔，一轴套11同心的与锁销孔连接。锁销9一端设有滚轮支架9a，该滚轮支架上转动连接一滚轮9b，锁销9的一端通过滚轮9b基本以径向方向抵触在锁销凸轮上，锁销9的另一端套接在所述轴套11中。同样，锁销弹簧10套接在锁销9上，该弹簧一端抵触在所述滚轮支架上，一端抵触在轴套11的对应端面上或壳体1内的对应内侧面上。同样，轴套11起着对锁销9的导向和对锁销弹簧10定位的作用。

上述的水平锁合装置通过主体固定座12与充电插座本体连接，由电动车辆系统提供控制电源。在充电前，电动车辆系统发出锁紧指令，电机2通过齿轮传动链带动所述转动体正向旋转约一圈，锁销凸轮29随之转动，其凸轮的半径逐渐增大，凸轮面29a推动锁销9伸出至充电插头中，使充电插座与插头锁紧，其锁销9的运动过程可参见图5、图6。与上述垂直锁合装置的实施例一样，在此同时，微动开关凸轮23压触一侧的微动开关13，使其闭合，请参见图7。此种状态锁盘7正向旋转到位，即锁紧到位。微动开关13闭合的电信号反馈给系统，使电机正向转动停止，并向电动车辆发出锁紧反馈电信号，可以开始进行正常的充电。如果锁销9伸出不到位，由于微动开关凸轮23与锁销凸轮29同轴线转动，则锁销凸轮29也将转动不到位，使其不能将簧片13a压合到触点13b上，不能向电动车辆发出锁紧反馈电信号，充电电源不能接通，保证了用电的安全。当充电完成时，电机2通过齿轮传动链3锁盘7反向旋转约一圈，其螺旋面29a不再推动上锁销9，锁插销弹簧10将上锁插销9顶回，使充电插座与插头解锁， 解锁完成。与此同时，微动开关凸轮23使另一侧微动开关13闭合的电信号会反馈给系统，使所控制的对象作出相应的动作。

上述垂直、水平锁合装置在遇有停电或机器故障等特殊情况时，如不能进行正常的电动解锁，可通过机械解锁机构进行手动解锁，其解锁机理与上述工作机理相同，即通过锁盘7反向旋转约一圈，使其锁销凸轮29不再推动上锁销9，锁插销弹簧10将上锁销9顶回，使充电插座与插头解锁。

Claims (6)

1.一种电动汽车充电插头插座的锁合装置，其特征在于包括壳体、电机、传动链、锁盘、锁销、锁销弹簧、微动开关、微动开关凸轮和锁销凸轮，所述锁盘转动连接于所述壳体内，所述电机置于壳体内的锁盘一侧，传动链传动连接电机与锁盘，所述微动开关凸轮和锁销凸轮设置在锁盘上并与锁盘共轴线转动，微动开关凸轮的凸轮面抵触所述微动开关，使微动开关完成开关的“开”、“合”动作；所述锁销上连接锁销弹簧，所述锁销凸轮的凸轮面抵触该锁销的一端部，锁销凸轮的转动和锁销弹簧的弹力使锁销沿其轴向移动；所述锁销凸轮的凸轮面为设置在锁盘的轴向一端的螺旋面，所述锁销以其轴线与锁盘轴线平行的方向抵触在所述螺旋面上；所述传动链为齿轮传动链；该齿轮传动链为相互啮合的大齿轮和小齿轮，所述小齿轮连接在所述电机转轴上，所述大齿轮连接在所述锁盘上。

2.根据权利要求1所述一种电动汽车充电插头插座的锁合装置，其特征在于所述锁合装置还设有机械解锁机构，该机械解锁机构包括大斜齿轮、小斜齿轮、驱动芯体和解锁工具，所述大斜齿轮同轴线地连接在所述锁盘上，所述小斜齿轮以其轴线与大斜齿轮轴线相垂直的方式转动连接于所述壳体上并与大斜齿轮啮合，所述驱动芯体同轴线的连接在小斜齿轮上，所述解锁工具与该驱动芯体通过相适配的孔槽和凸台进行无相对转动的插接连接。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车充电插头插座的锁合装置，其特征在于所述微动开关凸轮的凸轮面设置在以锁盘轴线为转动中心的周向方向上。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车充电插头插座的锁合装置，其特征在于所述微动开关至少包括本体、弹性簧片和触点，所述弹性簧片一端及触点连接在所述本体上，弹性簧片的另一端与触点相对并间隔一定距离。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车充电插头插座的锁合装置，其特征在于所述微动开关凸轮的凸轮面置于所述锁盘下部的周向侧面上，微动开关置于微动开关凸轮的周向一侧，所述凸轮面压触微动开关上的弹性簧片，使弹性簧片触接微动开关上的触点，所述凸轮面脱开与所述簧片的接触时，弹性簧片通过自身的弹性从该触点上分离。

6.根据权利要求2所述的一种电动汽车充电插头插座的锁合装置，其特征在于所述大齿轮、大斜齿轮设置于所述锁盘的上部，所述锁盘轴向下端面上设有以锁盘转动中心为中心的圆环槽，该圆环槽的槽底面为所述螺旋面，在对应于该圆环槽的所述壳体上设有锁销孔，一轴套同心的连接于该锁销孔的外侧，所述锁销上设有轴肩，锁销一端部设有球头，该球头抵触在螺旋面上，锁销另一端套接在所述轴套中，所述锁销弹簧套接在锁销上，该弹簧一端抵触在所述轴肩上，另一端抵触在轴套对应端面上或壳体内的对应侧面上。

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