CN108640018A - 一种用于电池更换的往复式平移升降机构 - Google Patents

Abstract

一种用于电池更换的往复式平移升降机构，沿导轨长度方向开设下滚轮行走槽；沿导轨长度方向配置的往复驱动件的输出端垂直于前横杆长度方向转动连接在前横杆上；剪叉组件的四个下端分别转动安装在前横杆和后横杆上，前横杆和后横杆上分别转动安装下滚轮，下滚轮位于下滚轮行走槽内；剪叉组件的四个上端分别转动安装上滚轮，上滚轮位于上滚轮行走槽内，上滚轮行走槽固设在升降台上；导轨上活动间隔配置的前导轨滑块和后导轨滑块通过连接件连接为一体；前导轨滑块和前横杆连接，下滚轮行走槽末端处设有锁止组件，后导轨滑块上设有解锁件；本机构仅通过一个驱动实现往复的平移升降运动，减轻了机构的复杂性，节约了电池更换的时间，提高更换效率。

Description

一种用于电池更换的往复式平移升降机构

技术领域

本发明涉及电动车领域，尤其涉及一种用于电动车电池更换的往复式平移升降机构。

背景技术

随着化石燃料的消耗，能源问题成为亟待解决的问题。电动汽车成为未来交通出行的主要交通工具，但是受到电池相关技术的限制，现在的电动汽车主要受电池续航里程短和无法在短时间内完成充电等问题的困扰。

目前，大部分电池更换装置是先将运输机构在水平轨道上通过铰链运动带动平移机构平移或通过电机驱动移动车轮进行平移，再通过升降机构将物件进行升降。整个平移升降过程需要两步来完成，并且有的机构需要两套驱动结构，结构复杂，效率低下；在平移机构和升降机构的过渡处会产生较大的波动，输送不平稳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于电池更换的往复式平移升降机构，能够在短时间内完成电池的运输安装更换，并且结构简单，输送效率高，输送平稳。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：

沿导轨长度方向开设下滚轮行走槽；

沿导轨长度方向配置往复驱动件，往复驱动件的输出端垂直于前横杆长度方向转动连接在前横杆上，能够沿导轨长度方向往复驱动前横杆平移，平行于前横杆间隔配置后横杆，前横杆位于往复驱动件和后横杆之间；

剪叉组件的四个下端分别转动安装在前横杆和后横杆上，前横杆和后横杆上分别转动安装下滚轮，下滚轮活动装入下滚轮行走槽内、能够在下滚轮行走槽中滚动行走；

剪叉组件的四个上端分别转动安装上滚轮，上滚轮活动装入对应下滚轮行走槽设置的上滚轮行走槽内、能够在上滚轮行走槽中行走，上滚轮行走槽固设在升降台上；

导轨上活动间隔配置前导轨滑块和后导轨滑块，前导轨滑块和后导轨滑块之间通过连接件连接为一体，两者能够沿导轨长度方向同步在导轨上行走；

前导轨滑块和前横杆连接为一体，后导轨滑块和后横杆之间独立脱离；

下滚轮行走槽靠近后横杆的一端末端处设有用于锁定后横杆的锁止组件，后导轨滑块上设有能够使锁止组件锁止失效的解锁件；

当往复驱动件朝向后横杆推动前横杆的过程中，剪叉组件和升降台整体、前导轨滑块及后导轨滑块沿导轨平移；

当后导轨滑块移动至靠近锁止组件，解锁件触动锁止组件、使其锁止暂时失效，方便后横杆通过锁止组件，通过后，后导轨滑块继续移动，解锁件脱离锁止组件、使其锁止重新生效；当后横杆到达下滚轮行走槽末端，此时后横杆不能继续平移，剪叉组件和升降台整体平移结束，但前横杆、前导轨滑块及后导轨滑块还能沿导轨继续平移；

往复驱动件继续朝向后横杆推动前横杆，前横杆带动前导轨滑块及后导轨滑块继续沿导轨平移，由于后横杆不能继续平移，迫使剪叉组件的剪叉角减小，上滚轮在上滚轮行走槽中相向运动，升降台被抬起直至抬升到最高位置，抬升过程结束；

往复驱动件回拉前横杆的过程中，由于锁止组件的锁止限位，后横杆不能平移，前横杆带动前导轨滑块及后导轨滑块沿导轨平移，迫使剪叉组件的剪叉角变大，上滚轮在上滚轮行走槽中背向运动，升降台下降直至下降到最低位置，下降过程结束；

此时，后导轨滑块也移动至靠近锁止组件，解锁件触动锁止组件、使其锁止暂时失效，方便后横杆通过锁止组件，通过后，后导轨滑块继续移动，解锁件脱离锁止组件、使其锁止重新生效；剪叉组件和升降台整体、前导轨滑块及后导轨滑块沿导轨平移复位。

进一步的，所述前导轨滑块和后导轨滑块上设有与导轨相匹配的滑块滚轮。前导轨滑块与导轨之间、后导轨滑块与导轨之间通过滑块滚轮配合，能够保证滑块在导轨上的移动更加顺畅，并且所需的驱动力更小。

进一步的，所述往复驱动件包括由电机驱动的曲柄和连杆。通过电机驱动曲柄连杆机构为前横杆提供往复驱动力，驱动动稳定可靠，并且结构简单，维护方便，利于长期使用。

再进一步，所述曲柄和电机之间还设有能够将电机输出轴的周向旋转运动转化为曲柄输入端往复转动的换向组件。虽然曲柄直接安装在电机输出轴上，也能实现往复驱动的输出，但是该结构曲柄占用的工作空间会比较大，还需要防止连杆和电机输出轴之间互相干涉和考虑曲柄连机构的自锁问题，优选的，将电机输出轴的周向旋转运动通过换向组件转换为曲柄输入端的往复近180°转动，可以在有效控制曲柄工作空间的同时，起到防止干涉和自锁的作用。换向组件可以是齿轮换向结构，也可以是齿条或者连杆等元件组成的换向结构。

再进一步，所述换向组件为齿轮换向组件：电机输出轴与输入齿轮固定连接，同轴配置第一半齿轮和第二半齿轮的齿轮面相互错开，并且两个半齿轮的齿轮面所对应的圆心角小于180°，两个半齿轮面能够组成一个接近完整的齿轮面，输入齿轮能够与第一半齿轮或者第二半齿轮啮合传动；第一半齿轮同轴固定在输出轴上；第二半齿轮与中间齿轮同轴固定连接、并通过轴承转动安装在输出轴上，中间齿轮再通过传动齿轮和固定在输出轴上的第四传动齿轮啮合传动。电机输出轴连续转动时，与其固定为一体的输入齿轮能够与第一半齿轮或者第二半齿轮中的一个啮合传动，从而将电机输出轴连续转动转化为与曲柄输入端固连在一起的输出轴的往复转动，齿轮换组件传动稳定可靠，并且结构简单，维护方便，利于长期使用。

进一步的，锁止组件可以是利用传感器检测、通过控制单元控制的电控锁止组件，也可以通过纯机械锁止结构实现：所述锁止组件包括顶头、壳体和弹簧；顶头通过弹簧活动安装在壳体内腔中，顶头和壳体能够相对移动，顶头上设有解锁面和锁止凸起；沿导轨长度方向开设解锁件限位槽，后导轨滑块上的解锁件位于解锁件限位槽内；当顶头不受力时，解锁面活动伸入解锁件限位槽内，锁止凸起活动伸入下滚轮行走槽内，能够阻断下滚轮行走槽；当解锁件接触挤压解锁面时，顶头受力弹性回缩到壳体内，锁止凸起随之回缩，不再阻断下滚轮行走槽。该锁止组件的结构简单，运行可靠，无需控制线路控制，便于维护，利于长期使用。

进一步的，所述解锁面为弧形解锁面、梯形解锁面、坡形解锁面或者其他能够对解锁件的解锁运动起到引导、过渡功能的解锁面，防止解锁件卡死。

进一步的，所述导轨为间隔平行配置的两个，每个导轨上均开设了一道下滚轮行走槽，上滚轮行走槽也为对应配置的两道；前横杆和后横杆的两端分别转动安装下滚轮、活动装入两道下滚轮行走槽内；前导轨滑块和后导轨滑块数量分别为一个，安装在其中一个导轨上。将下滚轮行走槽直接开设在导轨内，整个装置的结构更为紧凑，进一步减少占地空间，并且双导轨、双下滚轮行走槽的结构也能保证剪叉机构的进行更为平稳可靠。

进一步的，所述下滚轮行走槽/上滚轮行走槽两侧槽腔宽度小于两者之间的中部槽腔宽度，使槽腔横截面呈倾倒“中”字型，下滚轮位于下滚轮行走槽较宽的中部槽腔内，上滚轮位于上滚轮行走槽较宽的中部槽腔内。该槽腔结构能够有效防止下滚轮脱轨，进一步确保整个机构的运行平稳可靠。

本发明的有益效果在于：

1、可仅通过一个驱动实现往复的平移升降运动，结构简单，运行可靠；

2、减轻了机构的复杂性，节约了电池更换的时间，提高更换效率；

3、电池更换运动过程平稳、没有波动。

4、通过与其它输送带结构、搬运结构配合，能够实现电池更换的自动性，进一步节省人工。

附图说明

图1为本装置一种优选结构的立体示意图

图2为前导轨滑块与导轨、锁止组件与后导轨滑块的配合结构立体示意图

图3为导轨、锁止组件与后导轨滑块的配合结构立体剖切示意图

图4为图3中后导轨滑块的立体示意图

图5为导轨的横截面剖视图

图6为锁止组件与解锁件、导轨的配合结构剖切示意图

图7为顶头的立体示意图

图8为齿轮换向组件的立体结构示意图

图1～8中：1为电机，2为曲柄，3为连杆，4为上滚轮，5为升降台，6为剪叉组件，7为上滚轮行走槽，8为后导轨滑块，9为锁止组件，10为连接件，11为前导轨滑块，12为下滚轮，13为前横杆，14为下滚轮行走槽，15为导轨，16为顶头，161为弧形解锁面，162为锁止凸起，17为壳体，18为弹簧，19为解锁件，20为第一半齿轮，21为第二半齿轮，22为输入齿轮，23为中间齿轮，24为第四传动齿轮，25为输出轴，26为第三传动齿轮，27为第二传动齿轮，28为第一传动齿轮，29为后横杆，30为滑块滚轮，31为解锁件限位槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示的用于电池更换的往复式平移升降机构，间隔平行配置的两个导轨15上均沿长度方向开设了一道下滚轮行走槽14；

沿导轨15长度方向配置往复驱动件，该实施例中，往复驱动件为由电机1驱动的曲柄2和连杆3，连杆3的输出端垂直于前横杆13长度方向转动连接在前横杆13上，能够沿导轨15长度方向往复驱动前横杆13平移。

该实施例中，曲柄2和电机1之间还设有能够将电机输出轴的周向旋转运动转化为曲柄2输入端往复转动的齿轮换向组件，如图8所示，电机输出轴与输入齿轮22固定连接，同轴配置第一半齿轮20和第二半齿轮21的齿轮面相互错开，并且两个半齿轮的齿轮面所对应的圆心角小于180°，两个半齿轮面能够组成一个接近完整的齿轮面，输入齿轮22能够与第一半齿轮20或者第二半齿轮21啮合传动；第一半齿轮20同轴固定在输出轴25上；第二半齿轮21与中间齿轮23同轴固定连接、并通过轴承转动安装在输出轴25上，中间齿轮23再通过传动齿轮和固定在输出轴25上的第四传动齿轮24啮合传动。在该实施例中，传动齿轮一共有四个,中间齿轮23与第一传动齿轮28啮合传动，第二传动齿轮27与第一传动齿轮28同轴固定连接，第二传动齿轮27和第三传动齿轮26啮合，第三传动齿轮26和固定在输出轴25上的第四传动齿轮24啮合传动。

如图1所示，平行于前横杆13间隔配置后横杆29，前横杆13位于往复驱动件和后横杆29之间；剪叉组件6的四个下端分别转动安装在前横杆13和后横杆29上，前横杆13和后横杆29的两端分别转动安装下滚轮12、活动装入两道下滚轮行走槽14内，能够在下滚轮行走槽14中滚动行走；剪叉组件6的四个上端分别转动安装上滚轮4，上滚轮4活动装入对应下滚轮行走槽14设置的两道上滚轮行走槽7内、能够在上滚轮行走槽7中行走，上滚轮行走槽7固设在升降台5上。

如图5所示的实施例中，下滚轮行走槽14两侧槽腔宽度小于两者之间的中部槽腔宽度，使槽腔横截面呈倾倒“中”字型，下滚轮12位于下滚轮行走槽14较宽的中部槽腔内，避免从槽腔中脱离，上滚轮行走槽7和上滚轮4也是类似的防脱结构。

如图2所示，前导轨滑块11和后导轨滑块8数量分别为一个，两者之间通过连接件10连接为一体并安装在位于任一导轨15上，前导轨滑块和后导轨滑块8上设有与导轨15相匹配的滑块滚轮30，能够沿导轨15长度方向同步在导轨15上行走；能够沿导轨15行走；在该导轨15上还开设有一道解锁件限位槽31。前导轨滑块11和前横杆13连接为一体，后导轨滑块8和后横杆29之间独立脱离。

如图1～3所示，下滚轮行走槽14靠近后横杆29的一端末端处设有用于锁定后横杆29的锁止组件9，如图4所示，后导轨滑块8上设有能够使锁止组件9锁止失效的解锁件19；如图6所示的实施例中，锁止组件9包括顶头16、壳体17和弹簧18；顶头16通过弹簧16活动安装在壳体17内腔中，顶头16和壳体17能够相对移动，如图7所示，顶头16上设有弧形的解锁面161和锁止凸起162；沿导轨15长度方向开设解锁件限位槽31，后导轨滑块8上的解锁件19位于解锁件限位槽31内；当顶头16不受力时，解锁面161活动伸入解锁件限位槽31内，锁止凸起162活动伸入下滚轮行走槽14内，能够阻断下滚轮行走槽14；当解锁件19接触挤压解锁面161时，顶头16受力弹性回缩到壳体17内，锁止凸起162随之回缩，不再阻断下滚轮行走槽14。

当往复驱动件朝向后横杆29推动前横杆13的过程中，在本实施例中，即曲柄2和连杆3的连接点由左至右运动过程中，剪叉组件6和升降台5整体、前导轨滑块11及后导轨滑块8沿导轨15向右平移。

当后导轨滑块8移动至靠近锁止组件9，解锁件19接触到顶头16的解锁面161，解锁件19受解锁件限位槽31顶面的限制、压迫顶头16下行弹性回缩到壳体17内，锁止凸起162随之下行，锁止组件9对后横杆29的下滚轮12、使其锁止暂时失效，方便后横杆29上的下滚轮12通过锁止组件9，通过后，后导轨滑块8继续移动，解锁件19脱离锁止组件9、使其锁止重新生效；当后横杆29到达下滚轮行走槽14末端，此时后横杆29不能继续平移，剪叉组件6和升降台5整体平移结束，但前横杆13、前导轨滑块11及后导轨滑块8还能沿导轨15继续向右平移。

往复驱动件继续朝向后横杆29推动前横杆13，前横杆13带动前导轨滑块11及后导轨滑块8继续沿导轨15向右平移，由于后横杆29不能继续向右平移，迫使剪叉组件6的剪叉角减小，上滚轮4在上滚轮行走槽7中相向运动，升降台5被抬起直至抬升到最高位置，抬升过程结束。

往复驱动件回拉前横杆13的过程中，由于锁止组件9的锁止限位，后横杆29不能向左平移，前横杆13带动前导轨滑块11及后导轨滑块8沿导轨15向左平移，迫使剪叉组件6的剪叉角变大，上滚轮4在上滚轮行走槽7中背向运动，升降台5下降直至下降到最低位置，上滚轮4运动到上滚轮行走槽7两端，下降过程结束。

此时，后导轨滑块8也移动至靠近锁止组件9，解锁件19接触到顶头16的解锁面161，解锁件19受解锁件限位槽31顶面的限制、压迫顶头16下行弹性回缩到壳体17内，锁止凸起162随之下行，锁止组件9对后横杆29的下滚轮12锁止暂时失效，方便后横杆29上的下滚轮12通过锁止组件9，通过后，后导轨滑块8继续向左移动，解锁件19脱离锁止组件9使其锁止重新生效；剪叉组件6和升降台5整体、前导轨滑块11及后导轨滑块8沿导轨15向左平移，在曲柄2和连杆3的连接点达到最左侧位置时，平移过程结束，整个机构复位。

Claims (9)

1.一种用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：

沿导轨(15)长度方向开设下滚轮行走槽(14)；

沿导轨(15)长度方向配置往复驱动件，往复驱动件的输出端垂直于前横杆(13)长度方向转动连接在前横杆(13)上，能够沿导轨(15)长度方向往复驱动前横杆(13)平移，平行于前横杆(13)间隔配置后横杆(29)，前横杆(13)位于往复驱动件和后横杆(29)之间；

剪叉组件(6)的四个下端分别转动安装在前横杆(13)和后横杆(29)上，前横杆(13)和后横杆(29)上分别转动安装下滚轮(12)，下滚轮(12)活动装入下滚轮行走槽(14)内、能够在下滚轮行走槽(14)中滚动行走；

剪叉组件(6)的四个上端分别转动安装上滚轮(4)，上滚轮(4)活动装入对应下滚轮行走槽(14)设置的上滚轮行走槽(7)内、能够在上滚轮行走槽(7)中行走，上滚轮行走槽(7)固设在升降台(5)上；

导轨(15)上活动间隔配置前导轨滑块(11)和后导轨滑块(8)，前导轨滑块(11)和后导轨滑块(8)之间通过连接件(10)连接为一体，两者能够沿导轨(15)长度方向同步在导轨(15)上行走；

前导轨滑块(11)和前横杆(13)连接为一体，后导轨滑块(8)和后横杆(29)之间独立脱离；

下滚轮行走槽(14)靠近后横杆(29)的一端末端处设有用于锁定后横杆(29)的锁止组件(9)，后导轨滑块(8)上设有能够使锁止组件(9)锁止失效的解锁件(19)；

当往复驱动件朝向后横杆(29)推动前横杆(13)的过程中，剪叉组件(6)和升降台(5)整体、前导轨滑块(11)及后导轨滑块(8)沿导轨(15)平移；

当后导轨滑块(8)移动至靠近锁止组件(9)，解锁件(19)触动锁止组件(9)、使其锁止暂时失效，方便后横杆(29)通过锁止组件(9)，通过后，后导轨滑块(8)继续移动，解锁件(19)脱离锁止组件(9)、使其锁止重新生效；当后横杆(29)到达下滚轮行走槽(14)末端，此时后横杆(29)不能继续平移，剪叉组件(6)和升降台(5)整体平移结束；

往复驱动件继续朝向后横杆(29)推动前横杆(13)，前横杆(13)带动前导轨滑块(11)及后导轨滑块(8)继续沿导轨(15)平移，迫使剪叉组件(6)的剪叉角减小，上滚轮(4)在上滚轮行走槽(7)中相向运动，升降台(5)被抬起直至抬升到最高位置，抬升过程结束；

往复驱动件回拉前横杆(13)的过程中，由于锁止组件(9)的锁止限位，后横杆(29)不能平移，前横杆(13)带动前导轨滑块(11)及后导轨滑块(8)沿导轨(15)平移，迫使剪叉组件(6)的剪叉角变大，上滚轮(4)在上滚轮行走槽(7)中背向运动，升降台(5)下降直至下降到最低位置，下降过程结束；

此时，后导轨滑块(8)也移动至靠近锁止组件(9)，解锁件(19)触动锁止组件(9)、使其锁止暂时失效，方便后横杆(29)通过锁止组件(9)，通过后，后导轨滑块(8)继续移动，解锁件(19)脱离锁止组件(9)、使其锁止重新生效；剪叉组件(6)和升降台(5)整体、前导轨滑块(11)及后导轨滑块(8)沿导轨(15)平移复位。

2.根据权利要求1所述的用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：所述前导轨滑块和后导轨滑块(8)上设有与导轨(15)相匹配的滑块滚轮(30)。

3.根据权利要求1所述的用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：所述往复驱动件包括由电机(1)驱动的曲柄(2)和连杆(3)。

4.根据权利要求3所述的用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：所述曲柄(2)和电机(1)之间还设有能够将电机输出轴的周向旋转运动转化为曲柄(2)输入端往复转动的换向组件。

5.根据权利要求4所述的用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：所述换向组件为齿轮换向组件：电机输出轴与输入齿轮(22)固定连接，同轴配置第一半齿轮(20)和第二半齿轮(21)的齿轮面相互错开，并且两个半齿轮的齿轮面所对应的圆心角小于180°，两个半齿轮面能够组成一个接近完整的齿轮面，输入齿轮(22)能够与第一半齿轮(20)或者第二半齿轮(21)啮合传动；第一半齿轮(20)同轴固定在输出轴(25)上；第二半齿轮(21)与中间齿轮(23)同轴固定连接、并通过轴承转动安装在输出轴(25)上，中间齿轮(23)再通过传动齿轮和固定在输出轴(25)上的第四传动齿轮(24)啮合传动。

6.根据权利要求1所述的用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：所述锁止组件(9)包括顶头(16)、壳体(17)和弹簧(18)；顶头(16)通过弹簧(16)活动安装在壳体(17)内腔中，顶头(16)和壳体(17)能够相对移动，顶头(16)上设有解锁面(161)和锁止凸起(162)；

沿导轨(15)长度方向开设解锁件限位槽(31)，后导轨滑块(8)上的解锁件(19)位于解锁件限位槽(31)内；

当顶头(16)不受力时，解锁面(161)活动伸入解锁件限位槽(31)内，锁止凸起(162)活动伸入下滚轮行走槽(14)内，能够阻断下滚轮行走槽(14)；当解锁件(19)接触挤压解锁面(161)时，顶头(16)受力弹性回缩到壳体(17)内，锁止凸起(162)随之回缩，不再阻断下滚轮行走槽(14)。

7.根据权利要求6所述的用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：所述解锁面(161)为弧形解锁面，梯形解锁面或者坡形解锁面。

8.根据权利要求1所述的用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：所述导轨(15)为间隔平行配置的两个，每个导轨(15)上均开设了一道下滚轮行走槽(14)，上滚轮行走槽(7)也为对应配置的两道；前横杆(13)和后横杆(29)的两端分别转动安装下滚轮(12)、活动装入两道下滚轮行走槽(14)内；前导轨滑块(11)和后导轨滑块(8)数量分别为一个，安装在其中一个导轨(15)上。

9.根据权利要求1所述的用于电池更换的往复式平移升降机构，其特征在于：所述下滚轮行走槽(14)/上滚轮行走槽(7)两侧槽腔宽度小于两者之间的中部槽腔宽度，使槽腔横截面呈倾倒“中”字型，下滚轮(12)位于下滚轮行走槽(14)较宽的中部槽腔内，上滚轮(4)位于上滚轮行走槽(7)较宽的中部槽腔内。