CN103682825A - 充电线缆锁定/解锁致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电线缆锁定/解锁致动器。一种锁定机构，将充电线缆的插头固定到车辆的充电插座中，其包括致动器、连接到致动器并由其沿着线性行进路径驱动的线性致动凸轮(凸轮限定了形成于其中的凸轮槽，与该路径成一角度定位)、以及在一个枢转点处枢转地安装到邻近锁臂的部件上的锁臂。该臂包括接合槽的随动销。锁臂绕着枢转点枢转以响应于凸轮沿着线性行进路径的移动在锁定位置和解锁位置之间移动。一种车辆的壳体，包括插座、与插头连接以在充电过程中允许电流从充电单元流向车辆的电池系统的充电接口，以及所述机构。

Description

充电线缆锁定/解锁致动器

相关申请的交叉参考

本申请基于2012年8月10日申请的且名称为“充电线缆锁定/解锁致动器”的美国临时专利申请61/681,737且要求其权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种锁定机构，用于将插头固定到充电插座中，且尤其是，用于将插头固定到电动车辆的充电插座中。

背景技术

电动车辆至少部分地是由可再充电电池系统提供动力。这些电池例如可通过连接到外部电源的充电单元来充电。充电单元包括基站单元、用于连接基站单元至电源的墙上插头以及用于连接基站单元至电动车辆的充电线缆。充电线缆的一端连接到基站，充电线缆的另一端包括用于与电动车辆连接的插头。

典型地，电动车辆包括插座，用于接收并连接充电单元的插头。车辆插座和插头之间的连接可以是任意的标准配置，允许电流从充电单元传到车辆和电池。

在公共充电区域，存在未经授权使用充电单元的风险。例如，没有授权的人员可能会把插头从正在充电的车辆的插座上移开，给他们自己的车辆充电。由此，原来的车辆可能得不到完整的充电。此外，由于电流正在流动通过所述连接，在充电操作期间将插头从插座移开会给车辆或插头带来损害。

为了解决这些问题，电动车辆可包括锁定机构，用于固定插头以免于从插座上移开。这些锁定机构包括锁销，其通过致动器可线性移动，从而延伸进入插头的相应开口。然而，这种锁销承受高摩擦振动，这可能会导致锁销在致动过程中的粘结。此外，还可能会需要附加的部件，例如回位弹簧，使得锁销可以双向移动。

因此，需要提供一种锁定机构，用于将充电插头保持在电动车辆的充电插座中，其不承受在致动过程中可能导致锁销粘结的高摩擦振动且也不需要附加的部件(例如回位弹簧)来使得锁销可以双向移动。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种锁定机构，用于将充电线缆的插头固定到车辆的充电插座中。该锁定机构包括致动器和连接到致动器的线性致动凸轮，该凸轮通过致动器沿着大致上线性的行进路径被驱动并限定了形成于其中的凸轮槽，该凸轮槽与线性行进路径成一角度定位。锁臂在枢转点处枢转地安装到邻近锁臂的部件上，并包括接合凸轮槽的随动销。锁臂被构造成绕着枢转点枢转，以响应于线性致动凸轮沿着线性行进路径的移动而在锁定位置和解锁位置之间移动。

在本发明另一个示例性实施例中，提供了一种车辆的壳体，包括接收来自外部电源的荷电的电池系统。壳体包括：插座，其适用于接收来自外部电源的充电线缆；充电接口，用于连接充电线缆，以允许在充电操作过程中电流从外部电源流到所述电池系统；以及锁定机构，其布置在壳体中，用于将充电线缆固定到插座中。

本发明提供了如下的技术方案。

1、一种锁定机构，用于将充电线缆的插头固定在车辆的充电插座中，该锁定机构包括：

致动器；

线性致动凸轮，其与所述致动器连接，由所述致动器沿着一大致线性行进路径被驱动，并限定了形成于其中的凸轮槽，所述凸轮槽定位成与所述线性行进路径成一角度；以及

锁臂，其在一枢转点处枢转地安装至邻近所述锁臂布置的部件上，并包括接合所述凸轮槽的随动销，其中该锁臂构造成绕着所述枢转点枢转，以响应于所述线性致动凸轮沿着所述线性行进路径的移动而在锁定位置和解锁位置之间移动。

2、如技术方案1所述的锁定机构，其中，所述致动器包括DC电动机，其用于使齿轮系统移动以沿着所述线性行进路径移动致动销，所述致动销连接到所述线性致动凸轮并构造成沿着所述线性行进路径移动所述线性致动凸轮。

3、如技术方案2所述的锁定机构，其中，所述线性致动凸轮包括第一端和第二端，所述致动销连接至该第一端，所述凸轮槽位于所述线性致动凸轮的一面上并在该面上相对于所述线性行进路径以所述角度延伸。

4、如技术方案1所述的锁定机构，其中，所述凸轮槽限定了不同的部分，所述部份相对于所述线性行进路径以彼此不同的相应角度延伸，以改变所述线性致动凸轮的输出。

5、如技术方案1所述的锁定机构，其中，所述凸轮槽是线性或弯曲的，以改变所述线性致动凸轮的输出。

6、如技术方案1所述的锁定机构，其中，所述锁臂包括第一端、第二端、，沿着所述锁臂的长度靠近所述锁臂的所述第一端布置的枢转销，以及从靠近所述锁臂的所述第二端延伸的锁定螺栓，当所述锁臂朝着所述锁定或解锁位置枢转时，与所述锁臂的剩余部分一起移动且选择性地穿过所述插座中的开口以被插座接收或从插座缩回，从而相应地接合或脱开所述充电线缆的插头。

7、如技术方案6所述的锁定机构，其中，所述充电线缆的插头连接到所述插座中的充电接口，并在所述锁定位置接收所述锁定螺栓以固定所述插头从而阻止所述插头从所述插座处移除或在所述解锁位置允许所述锁定螺栓的缩回以松开所述插头。

8、如技术方案1所述的锁定机构，其中，在所述线性致动凸轮沿着所述线性行进路径移动的过程中，所述凸轮槽相对于所述随动销移动。

9、如技术方案1所述的锁定机构，其中，所述凸轮槽相对于所述线性行进路径成角度，并且所述凸轮槽的侧壁构造成对所述随动销施加力，致使所述锁臂绕着所述枢转销朝向所述锁定或解锁位置枢转。

10、如技术方案1所述的锁定机构，其中，所述凸轮槽以一角度形成在所述线性致动凸轮中，从而在锁定和解锁方向的至少一个上提供预定的负载。

11、一种车辆的壳体，包括接收来自外部电源的荷电的电池系统，该壳体包括：

插座，其适于接收来自所述外部电源的充电线缆；

充电接口，其构造成与所述充电线缆连接，以允许在充电操作过程中电流从所述外部电源流向所述电池系统；以及

锁定机构，其布置在所述壳体中，以将所述充电线缆固定在所述插座中，所述锁定机构包括：

致动器；

线性致动凸轮，其与所述致动器连接，所述致动器构造成使所述线性致动凸轮沿着大致线性行进路径移动，并限定了形成于其中的凸轮槽，所述凸轮槽相对于所述线性行进路径成一角度；以及

锁臂，其在一枢转点处枢转地安装至邻近该锁臂布置的部件上，并包括随动销，该随动销接合所述凸轮槽，使得所述线性致动凸轮沿着所述线性行进路径的移动引起所述锁臂绕着所述枢转点枢转以在锁定位置和解锁位置之间移动。

12、如技术方案11所述的壳体，其中，所述致动器包括DC电动机，用于移动齿轮系统以沿着所述线性行进路径移动致动销，所述致动销连接到所述线性致动凸轮并构造成沿着所述线性行进路径移动所述线性致动凸轮。

13、如技术方案12所述的壳体，其中，所述线性致动凸轮包括第一端和第二端，所述致动销连接至该第一端，并且所述凸轮槽布置在所述线性致动凸轮的一面上并在该面上以相对于所述线性行进路径所成的角度延伸。

14、如技术方案11所述的壳体，其中，所述凸轮槽限定了不同的部分，这些部份相对于所述线性行进路径以彼此不同的相应角度延伸，以改变所述线性致动凸轮的输出。

15、如技术方案11所述的壳体，其中所述凸轮槽是线性或弯曲的，以改变所述线性致动凸轮的输出。

16、如技术方案11所述的壳体，所述锁臂包括第一端、第二端、沿着所述锁臂的长度靠近所述锁臂的所述第一端布置的枢转销、以及从靠近所述锁臂的所述第二端延伸的锁定螺栓，当朝着所述锁定或解锁位置枢转时，与所述锁臂的剩余部分一起移动，选择性地穿过所述插座中的开口以被所述插座接收或从所述插座中取出，以相应地接合或脱开所述充电线缆。

17、如技术方案16所述的壳体，其中所述充电线缆连接到所述插座中的充电接口并接收所述锁定螺栓，以在所述锁定位置固定所述充电线缆而阻止其从所述插座中移除或在所述解锁位置允许所述锁定螺栓的取出以松开所述充电线缆。

18、如技术方案11所述的壳体，其中，在所述线性致动凸轮沿着所述线性行进路径移动的过程中，所述凸轮槽相对于所述随动销移动。

19、如技术方案11所述的壳体，其中，所述凸轮槽相对于所述线性行进路径成角度，所述凸轮槽的侧壁构造成对所述随动销施加力，致使所述锁臂绕着所述枢转销朝向所述锁定或解锁位置枢转。

20、如技术方案11所述的壳体，其中，所述凸轮槽以一角度形成在所述线性致动凸轮中，以在锁定和解锁方向中的至少一个上提供预定的负载。

当结合附图参考本发明的详细描述时，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得容易理解。

附图说明

其它的特征、优势以及细节通过仅作为示例的方式在下述实施例的详细描述中将变得明白，详细的描述参考附图，图中：

附图1是根据本发明的示例性实施例的壳体和锁定机构的前视图；

附图2是根据本发明的示例性实施例的致动器的剖视图；

附图3是根据本发明的示例性实施例的锁定机构的前视立体图；

附图4A和图4B是根据本发明的示例性实施例的枢转锁臂和线性致动凸轮分别在锁定位置的前视立体图；

附图4C是根据本发明的示例性实施例的随动销从枢转锁臂的一侧延伸并接合线性致动凸轮的凸轮槽的单独剖视图；

附图5A和图5B是根据本发明的示例性实施例的枢转锁臂和线性致动凸轮各自在解锁位置时的前视立体图；

附图6A和图6B是根据本发明的示例性实施例的线性致动凸轮分别在缩回和伸出位置的前视立体图；

附图7A和图7B是根据本发明的示例性实施例的枢转锁臂分别在解锁和锁定位置的前视立体图；

附图8A和图8B是根据本发明的示例性实施例的线性致动凸轮处于伸出位置的锁定机构的前视立体图；以及

附图9A和图9B是根据本发明的示例性实施例的线性致动凸轮处于缩回位置的锁定机构的前视立体图。

具体实施方式

以下的描述本质上仅作示例，且并不意于限制本发明或其应用或使用。可以理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

根据本发明的一个示例性实施例，壳体20位于车辆中(未示出)。在示例性实施例中，车辆是电动或混合电动车辆，具有电池系统，其可接收来自外部电源的荷电。参见附图1，壳体20包括插座22、盖子24以及充电接口26。壳体20可基于SAE或IEC标准。插座22用于接收来自充电单元(未示出)的插头。盖子24构造成覆盖位于壳体20内的锁定机构的部件，如下所述。充电接口26与插头连接，以允许电流在充电操作过程中从充电单元流向车辆中的电池。

锁定机构位于壳体20内。锁定机构构造成将插头固定在插座22中，且包括致动器30(附图2)、线性致动凸轮40(附图3)以及枢转锁臂50(附图3)。

参见附图2，致动器30可包括DC电动机31，其驱动齿轮系统32，以沿着线性行进路径移动致动销34。致动销34被连接到线性致动凸轮40(附图3)，且用于沿着线性行进路径移动线性致动凸轮40。

参见附图4A-5B，线性致动凸轮40包括第一端42、第二端44和凸轮槽46。致动销34被连接到线性致动凸轮40的第一端42。凸轮槽46布置在线性致动凸轮40的一个面上且相对于线性行进路径成一角度延伸。在一个示例性实施例中，凸轮槽46可包括不同的部分，它们成不同角度延伸，以改变线性致动凸轮40的移动或输出。例如，凸轮槽46可包括相对于线性行进路径成第一角度延伸的第一部分47以及相对于线性行进路径成第二角度延伸的第二部分48，其中第二角度不同于第一角度(附图4B)。可以理解的是，凸轮槽46可包括不止两个部分47、48，以根据需要提供可变的移动或输出。例如，凸轮槽46可包括第三部分，其相对于线性行进路径成第三角度延伸，该第三角度不同于第一和/或第二角度。还可以理解的是，凸轮槽46的形状是可以变化的。例如，凸轮槽46沿其长度可以是线性的或弯曲的，以进一步改变线性致动凸轮40的输出。

进一步参见附图4A-5B，锁臂50包括第一端52、第二端54、枢转销56、随动销58以及锁定螺栓60。枢转销56沿着锁臂50的长度设置在预定位置处，适用于锁定机构的特定用途。在一个示例性实施例中，枢转销56邻近锁臂50的第一端52布置。可以理解的是，枢转销56可以沿着锁臂50布置在其它位置处。锁臂50和线性致动凸轮40可被盖子24(附图1)覆盖在壳体20中。

随动销58从锁臂50朝向线性致动凸轮40的凸轮槽46的一侧延伸。随动销58用于接合凸轮槽46。可以理解的是，随动销58的宽度可大致等于或稍小于凸轮槽46的宽度，使得随动销58可被容纳在其中。

锁定螺栓60从与锁臂50的枢转销56相对的一端延伸，并用于选择性地通过一开口伸出，进入插座22中，以接合车辆充电插头(未示出)。在一个示例性实施例中，锁定螺栓60邻近锁臂50的第二端54布置，但在其它示例性实施例中可以布置在其它位置。

在操作中，且参考附图6A-9B，锁臂50可在解锁位置(附图7A)和锁定位置(附图7B)之间移动。线性致动凸轮40可在缩回位置和伸出位置(附图6A和6B)之间移动。在一个示例性实施例中，线性致动凸轮40的缩回位置对应于锁臂50的解锁位置(附图7A、9A和9B)，伸出位置相应于锁臂50的锁定位置(附图7B、8A和8B)。然而，可以理解的是，这些结构也可以反置。

在锁臂50位于解锁位置且线性致动凸轮40位于缩回位置时，致动器30可被操作为使锁臂50朝着锁定位置移动。具体地，致动器30的DC电动机31操作以移动齿轮系统32，这接着移动致动销34(附图2)。致动销34连接到线性致动凸轮40的第一端42(附图4B)。锁定过程中致动销34的移动致使线性致动凸轮40沿着线性行进路径移动。

在线性致动凸轮40沿着线性行进路径移动的过程中，凸轮槽46相对于锁臂50的随动销58移动。凸轮槽46的侧壁相对于线性行进路径成角度，该侧壁对随动销58施加力，致使锁臂50绕着枢转销56朝着锁定位置枢转。此外，凸轮槽46可通过相对于彼此成不同角度延伸的多个部分47、48提供变化的输出。因此，增加的或减少的负载可在锁定/解锁过程的所需部分被输出到锁臂50。

在朝着锁定位置枢转时，锁定螺栓60与锁臂50的剩余部分一起移动，行进穿过插座22中的开口23，以被接纳在插座22中(附图4A)。车辆充电插头连接到插座22中的接口26，该插头包括相应的开口(未示出)，用于接纳锁定螺栓60。因此，在锁定位置，锁定螺栓60可容纳在插头的开口中，从而固定插头以阻止从插座22移除。

锁臂50通过在相反的方向操作致动器30可移动到解锁位置。具体地，致动器30可被操作以在相反的方向(即，在“缩回”方向)移动致动销34，从而市线性致动凸轮40沿着线性行进路径在“缩回”方向上被驱动且朝着缩回位置移动。线性致动凸轮40朝着缩回位置移动，致使凸轮槽46相对于随动销58移动。凸轮槽46的侧壁作用在随动销58上，以使锁臂50枢转离开锁定位置。如上文详细描述的，线性致动凸轮40的输出可通过在凸轮槽46中设置不同角度的部分47、48而变化。在离开锁定位置的移动中，锁定螺栓60通过开口从插座22缩回。在解锁位置中，线性致动凸轮40位于缩回位置，且锁臂50枢转到锁定螺栓60从插座22缩回的位置。

上述的示例性实施例可以有效且紧凑的方式为锁定螺栓60进出插座22的插头的锁定和解锁提供增加的致动器输出。锁臂50和锁定螺栓60能够枢转(而不是线性地转换)，这可以减小摩擦。此外，来自线性致动凸轮40的输出是可变的，使得能够通过改变凸轮槽46的角度或形状来增加锁定/解锁行程开始时的输出。

基于SAE和IEC标准，壳体中提供锁定机构的空间是有限的。上述的示例性实施例提供了一种锁定机构，其能够安装在该有限的空间内并提供所需的锁定功能。因此，上述锁定机构可与壳体20封装在一起。而且，该示例性实施例中描述的锁定机构能够提供锁定螺栓60的有效的旋转接合和脱离。在线性致动凸轮40和锁臂50之间的凸轮构造能够在锁定和解锁两个方向都提供高输出的直接凸轮驱动。进一步的，通过将凸轮槽46形成为相对于线性行进路径处于不同角度或者将凸轮槽46形成为完全截面，锁定机构可被调节用于特定的用途。因此，可以提供锁定螺栓60的可变输出以产生所需的额外负载。

更进一步地，在上述示例性实施例中描述的锁定机构是成本有效的。例如，上述的致动器30可以是当前在车辆的其它部分中用来控制各种功能的已知致动器。因此，不需要生产或采购专用致动器。

尽管已经结合示例性的实施例对本发明进行了描述，可以理解的是，本领域技术人员在不脱离本发明的范围下，可以作出多种改变以及替代部件的等同物。此外，在不脱离本发明本质范围下，根据本发明的教导，可以做出多种修改，以适应特定的情况或材料。因此，本发明不意欲限制于公开的特定实施例，而是包括了落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种锁定机构，用于将充电线缆的插头固定在车辆的充电插座中，该锁定机构包括：

致动器；

线性致动凸轮，其与所述致动器连接，由所述致动器沿着一大致线性行进路径被驱动，并限定了形成于其中的凸轮槽，所述凸轮槽定位成与所述线性行进路径成一角度；以及

锁臂，其在一枢转点处枢转地安装至邻近所述锁臂布置的部件上，并包括接合所述凸轮槽的随动销，其中该锁臂构造成绕着所述枢转点枢转，以响应于所述线性致动凸轮沿着所述线性行进路径的移动而在锁定位置和解锁位置之间移动。

2.如权利要求1所述的锁定机构，其中，所述致动器包括DC电动机，其用于使齿轮系统移动以沿着所述线性行进路径移动致动销，所述致动销连接到所述线性致动凸轮并构造成沿着所述线性行进路径移动所述线性致动凸轮。

3.如权利要求2所述的锁定机构，其中，所述线性致动凸轮包括第一端和第二端，所述致动销连接至该第一端，所述凸轮槽位于所述线性致动凸轮的一面上并在该面上相对于所述线性行进路径以所述角度延伸。

4.如权利要求1所述的锁定机构，其中，所述凸轮槽限定了不同的部分，这些部份相对于所述线性行进路径以彼此不同的相应角度延伸，以改变所述线性致动凸轮的输出。

5.如权利要求1所述的锁定机构，其中，所述凸轮槽是线性或弯曲的，以改变所述线性致动凸轮的输出。

6.如权利要求1所述的锁定机构，其中，所述锁臂包括第一端、第二端、，沿着所述锁臂的长度靠近所述锁臂的所述第一端布置的枢转销，以及从靠近所述锁臂的所述第二端延伸的锁定螺栓，当所述锁臂朝着所述锁定或解锁位置枢转时，与所述锁臂的剩余部分一起移动且选择性地穿过所述插座中的开口以被插座接收或从插座缩回，从而相应地接合或脱开所述充电线缆的插头。

7.如权利要求6所述的锁定机构，其中，所述充电线缆的插头连接到所述插座中的充电接口，并在所述锁定位置接收所述锁定螺栓以固定所述插头从而阻止所述插头从所述插座处移除或在所述解锁位置允许所述锁定螺栓的缩回以松开所述插头。

8.如权利要求1所述的锁定机构，其中，在所述线性致动凸轮沿着所述线性行进路径移动的过程中，所述凸轮槽相对于所述随动销移动。

9.如权利要求1所述的锁定机构，其中，所述凸轮槽相对于所述线性行进路径成角度，并且所述凸轮槽的侧壁构造成对所述随动销施加力，致使所述锁臂绕着所述枢转销朝向所述锁定或解锁位置枢转。

10.一种车辆的壳体，包括接收来自外部电源的荷电的电池系统，该壳体包括：

插座，其适于接收来自所述外部电源的充电线缆；

充电接口，其构造成与所述充电线缆连接，以允许在充电操作过程中电流从所述外部电源流向所述电池系统；以及

锁定机构，其布置在所述壳体中，以将所述充电线缆固定在所述插座中，所述锁定机构包括：

致动器；

线性致动凸轮，其与所述致动器连接，所述致动器构造成使所述线性致动凸轮沿着大致线性行进路径移动，并限定了形成于其中的凸轮槽，所述凸轮槽相对于所述线性行进路径成一角度；以及

锁臂，其在一枢转点处枢转地安装至邻近该锁臂布置的部件上，并包括随动销，该随动销接合所述凸轮槽，使得所述线性致动凸轮沿着所述线性行进路径的移动引起所述锁臂绕着所述枢转点枢转以在锁定位置和解锁位置之间移动。

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