CN109713519B - 插拔装置、插头装置、电池仓和充换电设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于快速连接装置领域，具体提供一种插拔装置、插头装置和充换电设备。本发明旨在解决现有技术中充电插头设置在动力电池侧方的充换电站占地面积较大的问题。为此，本发明的插拔装置包括固定基板、与固定基板枢转连接的锁止轮、与固定基板滑动连接的滑动基板和驱动杆、与滑动基板固定连接的锁止柱、与锁止轮同轴固定的棘轮、与滑动基板驱动连接的第一棘爪、用于使第一棘爪始终压紧棘轮的第一弹簧、与固定基板枢转连接的第二棘爪、用于使第二棘爪始终压紧棘轮的第二弹簧。本发明的插拔装置安装到动力电池上方的充电机上时，能够使安装在滑动基板上的充电插头的上下移动，在保证充换电设备正常换电的情况下，减小了充换电设备的占地面积。

Description

插拔装置、插头装置、电池仓和充换电设备

技术领域

本发明属于快速连接装置领域，具体提供一种插拔装置、插头装置、电池仓和充换电设备。

背景技术

随着电动汽车的普及，为电动汽车提供充电服务的充电设备也越来越多。现有的充电设备主要包括充电桩、充电站、充换电站等。其中，充电桩、充电站只能够为电动汽车提供充电服务，充换电站可以为电动汽车提供换电服务。充换电站以其快速的换电服务广受用户好评。

充换电站提供换电服务时，先将电动汽车上亏电的动力电池取下并放入到充换电站的充电架上进行充电，然后将充电架上高电量的动力电池取下并安装到电动汽车上。

为了给亏电的动力电池提供充电服务，现有的充电架通常在动力电池的侧方设置有充电插头。充电插头在充电架上的动力电池放置到位时与动力电池上的受电插头插到一起，进而使充换电站为动力电池进行充电。

但是，将充电插头设置在动力电池的侧方势必会增加充电架的占地面积，进而增加充换电站的占地面积

相应地，本领域需要一种新的插拔装置、插头装置、电池仓和充换电站来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中充电插头设置在动力电池侧方的充换电站占地面积较大的问题，本发明提供了一种插拔装置，所述插拔装置包括固定基板、与所述固定基板枢转连接的锁止轮、与所述固定基板滑动连接的滑动基板和与所述滑动基板固定连接或一体制成的锁止柱；所述锁止轮的外圆周上设置有多个凸起，所述锁止柱远离所述滑动基板的一端设置有凸缘；所述锁止轮设置成在解锁状态下允许所述滑动基板和所述锁止柱自由滑动，以及在锁止状态下使所述多个凸起中的一个与所述凸缘发生干涉，防止已经上锁的锁止状态下的所述滑动基板远离所述固定基板。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述锁止轮还设置成在解锁状态下使所述多个凸起中的任何一个都不与所述凸缘发生干涉，从而允许所述滑动基板和所述锁止柱朝第一方向滑动上锁，朝与所述第一方向相反的第二方向滑动解锁。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述插拔装置还包括与所述锁止轮同轴固定的棘轮和与所述棘轮相匹配的第一棘爪，所述第一棘爪远离所述棘轮的一端与所述滑动基板驱动连接；所述第一棘爪设置成在所述滑动基板朝所述第一方向滑动时驱动所述棘轮转动，进而驱动所述锁止轮转动，使所述锁止轮在锁止状态和解锁状态之间切换。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述插拔装置还包括第一弹簧，所述第一弹簧设置在所述第一棘爪和所述固定基板之间，用于使所述第一棘爪始终压紧所述棘轮。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述插拔装置还包括与所述棘轮相匹配的第二棘爪，所述第二棘爪远离所述棘轮的一端与所述固定基板枢转连接。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述插拔装置还包括第二弹簧，所述第二弹簧设置在所述第二棘爪和所述固定基板之间，用于使所述第二棘爪始终压紧所述棘轮。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述插拔装置还包括驱动杆和连杆，所述驱动杆与所述固定基板滑动连接并且能够与所述滑动基板相抵；所述连杆的第一端与所述棘轮的转轴枢转连接，所述连杆的第二端与所述驱动杆可滑动地枢转连接；所述第一棘爪远离所述棘轮的一端与所述连杆的中间部位枢转连接；所述滑动基板朝所述第一方向滑动设定距离之后与所述驱动杆相抵，从而带动所述驱动杆和所述连杆的第二端朝所述第一方向移动，使得所述连杆带动所述第一棘爪驱使所述棘轮转动。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述连杆的第二端设置有条形孔，所述驱动杆上设置有铰接轴，所述铰接轴插入所述条形孔内并能够沿所述条形孔的长度方向滑动从而实现所述连杆与所述驱动杆之间的可滑动的枢转连接。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述插拔装置还包括设置在所述驱动杆和所述固定基板之间的第三弹簧，所述第三弹簧用于给所述驱动杆提供指向所述第一方向的力。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述第一弹簧是扭簧，所述第二弹簧和所述第三弹簧是拉簧。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述插拔装置还包括与所述固定基板固定连接或一体制成的齿轮箱，所述固定基板通过所述齿轮箱与所述锁止轮、所述棘轮、所述第一弹簧、所述第二棘爪、所述第二弹簧和所述驱动杆相连接，并且所述锁止轮设置在所述齿轮箱的外侧，所述棘轮、所述第一棘爪、所述第一弹簧、所述第二棘爪、所述第二弹簧、所述驱动杆和所述连杆分别设置在所述齿轮箱的内侧。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述插拔装置还包括单向轴承，所述锁止轮通过所述单向轴承与所述固定基板枢转连接到一起。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述锁止轮为棘轮结构，所述凸起是棘齿，并且所述锁止轮上棘齿的旋向与所述棘轮上棘齿的旋向相反。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述棘轮上棘齿的数量是所述锁止轮上凸起数量的两倍。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述锁止轮上凸起的数量为六个，所述棘轮上棘齿的数量为十二个。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述固定基板上设置有滑轨，所述滑动基板上设置有与所述滑轨滑动连接的滑块。

在上述插拔装置的优选技术方案中，所述滑动基板包括与所述固定基板平行设置的第一板状结构和与所述固定基板垂直设置的第二板状结构，所述滑块设置在所述第一板状结构上。

进一步，本发明还提供了一种插头装置，所述插头装置包括上述优选实施方案中任一项所述的插拔装置以及设置在所述滑动基板上的水插头和/或电插头。

此外，本发明还提供了一种充换电设备，所述充换电设备包括上述优选实施方案中所述的插头装置。

另外，本发明还提供了一种电池仓，其用于存放电池，所述电池仓包括上述优选实施方案中所述的插头装置。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过使滑动基板与固定基板滑动连接，使锁止轮与固定基板枢转连接，使锁止柱与滑动基板固定连接，在锁止轮的外圆周上设置有多个凸起，在锁止柱远离所述滑动基板的一端设置有凸缘，并将锁止轮设置成在解锁状态下允许所述滑动基板和所述锁止柱在上锁过程中靠近所述固定基板，在解锁过程中远离所述固定基板，在锁止状态下使所述多个凸起中的一个与所述凸缘发生干涉，防止已经上锁的的所述滑动基板远离所述固定基板，使得本发明的插拔装置在应用到充换电设备时，能够实现充电插头的上下移动，在保证充换电设备正常换电的情况下，减小了充换电设备的占地面积。

示例性地，当本发明的插拔装置应用到充换电设备上时，固定基板与动力电池上方的充电架横梁(或支板)固定连接，滑动基板与充电插头固定连接。充电时，使锁止轮转动到解锁状态，滑动基板和充电插头一起落下，使充电插头与动力电池上的受电插头插接到一起。动力电池取放时，滑动基板和充电插头先一同升起，然后使锁止轮转动到锁止状态，防止滑动基板和充电插头下落，随后动力电池可以自由出入充电架。

进一步，通过设置与固定基板滑动连接的驱动杆、与锁止轮同轴固定的棘轮、一端与驱动杆可滑动地枢转连接另一端与锁止轮的转轴枢转连接的连杆、一端与所述棘轮匹配另一端与所述连杆的中间部分枢转连接的第一棘爪、用于使第一棘爪始终压紧所述棘轮的第一弹簧、一端与所述棘轮匹配另一端与所述固定基板枢转连接的第二棘爪、用于使第二棘爪始终压紧所述棘轮的第二弹簧，以及通过将棘轮上棘齿的数量设置成锁止轮上凸起数量的两倍，使得滑动基板向所述固定基板滑动设定距离之后能够与所述驱动杆相抵，进而带动所述驱动杆和所述连杆的第二端朝所述固定基板移动，从而使得所述连杆带动所述第一棘爪驱使所述棘轮转动。

优选地，滑动基板每向固定基板滑动一个满行程，就使棘轮转过一个棘齿的角度。由于棘轮上棘齿的数量是锁止轮上凸起数量的两倍，并且棘轮与锁止轮同轴固定，所以随着棘轮一个棘齿角度、一个棘齿角度的转动，锁止轮在锁止状态和解锁状态依次转动。基于此，本领域技术人员能够理解的是，滑动基板每向固定基板滑动一个满行程，就会使锁止轮在锁止状态和解锁状态之间切换一次。并且当切换到锁止状态时，滑动基板和充电插头被升起。

方案1、一种插拔装置，其特征在于，所述插拔装置包括固定基板、与所述固定基板枢转连接的锁止轮、与所述固定基板滑动连接的滑动基板和与所述滑动基板固定连接或一体制成的锁止柱；

所述锁止轮的外圆周上设置有多个凸起，所述锁止柱远离所述滑动基板的一端设置有凸缘；

所述锁止轮设置成在解锁状态下允许所述滑动基板和所述锁止柱自由滑动，以及在锁止状态下使所述多个凸起中的一个与所述凸缘发生干涉，阻止已经上锁的所述滑动基板解锁。

方案2、根据方案1所述的插拔装置，其特征在于，所述锁止轮还设置成在解锁状态下使所述多个凸起中的任何一个都不与所述凸缘发生干涉，从而允许所述滑动基板和所述锁止柱朝第一方向滑动上锁，朝与所述第一方向相反的第二方向滑动解锁。

方案3、根据方案2所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置还包括与所述锁止轮同轴固定的棘轮和与所述棘轮相匹配的第一棘爪，所述第一棘爪远离所述棘轮的一端与所述滑动基板驱动连接；

所述第一棘爪设置成在所述滑动基板朝所述第一方向滑动时驱动所述棘轮转动，进而驱动所述锁止轮转动，使所述锁止轮在锁止状态和解锁状态之间切换。

方案4、根据方案3所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置还包括第一弹簧，所述第一弹簧设置在所述第一棘爪和所述固定基板之间，用于使所述第一棘爪始终压紧所述棘轮。

方案5、根据方案4所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置还包括与所述棘轮相匹配的第二棘爪，所述第二棘爪远离所述棘轮的一端与所述固定基板枢转连接。

方案6、根据方案5所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置还包括第二弹簧，所述第二弹簧设置在所述第二棘爪和所述固定基板之间，用于使所述第二棘爪始终压紧所述棘轮。

方案7、根据方案6所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置还包括驱动杆和连杆，

所述驱动杆与所述固定基板滑动连接并且能够与所述滑动基板相抵；

所述连杆的第一端与所述棘轮的转轴枢转连接，所述连杆的第二端与所述驱动杆可滑动地枢转连接；

所述第一棘爪远离所述棘轮的一端与所述连杆的中间部位枢转连接；

所述滑动基板朝所述第一方向滑动设定距离之后与所述驱动杆相抵，从而带动所述驱动杆和所述连杆的第二端朝所述第一方向移动，使得所述连杆带动所述第一棘爪驱使所述棘轮转动。

方案8、根据方案7所述的插拔装置，其特征在于，所述连杆的第二端设置有条形孔，所述驱动杆上设置有铰接轴，所述铰接轴插入所述条形孔内并能够沿所述条形孔的长度方向滑动从而实现所述连杆与所述驱动杆之间的可滑动的枢转连接。

方案9、根据方案7所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置还包括设置在所述驱动杆和所述固定基板之间的第三弹簧，所述第三弹簧用于给所述驱动杆提供指向所述第一方向的力。

方案10、根据方案7所述的插拔装置，其特征在于，所述第一弹簧是扭簧，所述第二弹簧和所述第三弹簧是拉簧。

方案11、根据方案7所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置还包括与所述固定基板固定连接或一体制成的齿轮箱，

所述固定基板通过所述齿轮箱与所述锁止轮、所述棘轮、所述第一弹簧、所述第二棘爪、所述第二弹簧和所述驱动杆相连接，并且

所述锁止轮设置在所述齿轮箱的外侧，

所述棘轮、所述第一棘爪、所述第一弹簧、所述第二棘爪、所述第二弹簧、所述驱动杆和所述连杆分别设置在所述齿轮箱的内侧。

方案12、根据方案4所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置还包括单向轴承，所述锁止轮通过所述单向轴承与所述固定基板枢转连接到一起。

方案13、根据方案3至12中任一项所述的插拔装置，其特征在于，所述锁止轮为棘轮结构，所述凸起是棘齿，并且所述锁止轮上棘齿的旋向与所述棘轮上棘齿的旋向相反。

方案14、根据方案3至12中任一项所述的插拔装置，其特征在于，所述棘轮上棘齿的数量是所述锁止轮上凸起数量的两倍。

方案15、根据方案14所述的插拔装置，其特征在于，所述锁止轮上凸起的数量为六个，所述棘轮上棘齿的数量为十二个。

方案16、根据方案1至12中任一项所述的插拔装置，其特征在于，所述固定基板上设置有滑轨，所述滑动基板上设置有与所述滑轨滑动连接的滑块。

方案17、根据方案16所述的插拔装置，其特征在于，所述滑动基板包括与所述固定基板平行设置的第一板状结构和与所述固定基板垂直设置的第二板状结构，所述滑块设置在所述第一板状结构上。

方案18、一种插头装置，其特征在于，所述插头装置包括方案1至17中任一项所述的插拔装置以及设置在所述滑动基板上的水插头和/或电插头。

方案19、一种充换电设备，其特征在于，所述充换电设备包括方案18所述的插头装置。

方案20、一种电池仓，其用于存放电池，其特征在于，所述电池仓包括方案18所述的插头装置。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明的插拔装置的侧视图；

图2是本发明的插拔装置的内部结构示意图；

图3是本发明的插拔装置的结构爆炸示意图；

图4是本发明的锁止轮在解锁状态下的前视图；

图5是本发明的锁止轮在解锁状态下的后视图；

图6是本发明的锁止轮在锁止状态下的前视图；

图7是本发明的锁止轮在锁止状态下的后视图；

图8是本发明的插拔装置的另一个实施例的前视图；

图9是本发明的充换电设备的效果示意图；

图10是本发明的动力电池常态下的效果示意图；

图11是本发明的动力电池充电状态下的效果示意图。

附图标记列表：

100、插拔装置；200、升降机；300、充电架；400、动力电池；

101、固定基板；102、滑动基板；103、滑轨；104、滑块；105、齿轮箱；106、锁止轮；107、锁止柱；108、棘轮；109、驱动杆；110、连杆；111、第一棘爪；112、第一弹簧；113、第二棘爪；114、第二弹簧；115、第三弹簧；117、电插头；118、水插头；

1021、第一板状结构；1022、第二板状结构；

1051、上面板；1052、下面板；

1071、凸缘；

1091、第一导向杆；1092、第二导向杆；1093、中段杆。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，本节实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。例如，本发明的插拔装置不仅可以应用于电动汽车的充换电设备，还可以应用于其它任意可行的设备，譬如门锁。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图3所示，本发明的插拔装置100主要包括固定基板101、滑动基板102、滑轨103和滑块104。其中，滑轨103沿图1中竖直方向设置，并且与固定基板101固定连接。滑块104与滑动基板102固定连接并且与滑轨103滑动连接。工作时，滑动基板102能够沿着滑轨103的延伸方向上下滑动。此外，在能够实现滑动基板102相对于固定基板101滑动的情况下，本领域技术人员也可以根据需要，省去滑轨103和滑块104的设置，使固定基板101与滑动基板102直接滑动连接。

如图2和图3所示，本发明的滑动基板102包括彼此垂直的第一板状结构1021和第二板状结构1022。其中，第一板状结构1021和第二板状结构1022可以采用任意可行的连接方式连接到一起，例如焊接、螺钉连接、一体成型等。进一步，第一板状结构1021与固定基板101平行设置，并且滑块104与第一板状结构1021固定连接。

继续参阅图1至图3，本发明的插拔装置100还包括齿轮箱105、锁止轮106、锁止柱107、棘轮108、驱动杆109、连杆110、第一棘爪111、第一弹簧112、第二棘爪113、第二弹簧114和第三弹簧115。其中，齿轮箱105与固定基板101固定连接，锁止轮106与齿轮箱105枢转连接并设置在齿轮箱105的外侧。进一步，锁止轮106的外圆周上设置有多个均匀分布的凸起(图中并未标示)。锁止柱107的一端与滑动基板102固定连接，锁止柱107的另一端设置有凸缘1071。在本发明的优选实施方案中，锁止轮106能够单向转动，并且能够在解锁状态和锁止状态之间依次切换。

如图4所示，当锁止轮106切换到解锁状态时，锁止轮106上的多个凸起沿图4中所示的中心线(过锁止轮106轴线的中心线)上下对称设置，凸缘1071能够在两个锁止轮106之间自由穿过，进而允许滑动基板102相对于固定基板101自由滑动。其中，将滑动基板102和锁止柱107沿图4中方向向上滑动的过程，定义为滑动基板102和锁止柱107的上锁过程；将滑动基板102和锁止柱107沿图4中方向向下滑动的过程，定义为滑动基板102和锁止柱107的解锁过程。

为了方便描述，下文将图4中向上的方向定义为第一方向，将图4中向下的方向定义为第二方向。

如图1和图6所示，当锁止轮106切换到锁止状态时，多个凸起中的一个转动到与图6中的中心线重合的位置，进而与凸缘1071发生干涉，防止已经上锁的滑动基板102远离固定基板101(如图1所示)。

如图1和图4所示，在本发明的优选实施方案中，锁止轮106为棘轮结构，所示凸起是棘齿，并且图4中箭头所指的棘齿的外齿面与水平方向的夹角为30°。本领域技术人员能够理解的是，在保证解锁状态下允许凸缘1071自由滑动，以及保证锁止状态下使一个凸起与凸缘1071发生干涉的情况下，锁止轮106还可以被他任意可行的轮状结构替代，例如方形齿轮、三角形尺寸、六角形齿轮、梅花形齿轮等。

如图3所示，齿轮箱105包括上面板1051和下面板1052。驱动杆109分别穿过设置在上面板1051和下面板1052上的通孔，与齿轮箱105滑动连接。驱动杆109包括第一导向杆1091、第二导向杆1092和位于第一导向杆1091和第二导向杆1092之间的中段杆1093。其中，第一导向杆1091与齿轮箱105滑动连接，并且第一导向杆1091、中段杆1093和第二导向杆1092的直径依次减小。

继续参阅图3，滑动基板102上设置有通孔(途中未标示)该通孔的直径大于第二导向杆1092的直径并且小于中段杆1093的直径。

如图2和图3所示，棘轮108、连杆110、第一棘爪111、第一弹簧112、第二棘爪113和第二弹簧114分别设置在齿轮箱105内。其中，棘轮108与锁止轮106同轴固定连接。

如图4和图5所示，棘轮108上棘齿的数量是锁止轮106上棘齿的数量的两倍，当棘轮108转过两个齿时，锁止轮106才转过一个齿。其中，棘轮108上棘齿的数量为十二个，锁止轮106上棘齿的数量为六个。此外，本领域技术人员也可以根据实际需要，对锁止轮106和棘轮108的数量进行适当调整，例如将棘轮108上棘齿的数量设置为十个、八个、十四个等，将锁止轮106上棘齿的数量设置为五个、四个、七个等。

继续参阅图2和图3，连杆110的第一端与棘轮108的转轴枢转连接，连杆110的第二端与驱动杆109可滑动地枢转连接。具体地，连杆110的第二端上设置有条形孔(图中未标示)，驱动杆109上设置有铰接轴(图中未标示)，所述铰接轴插入所述条形孔内并能够沿所述条形孔的长度方向滑动从而实现连杆110与驱动杆109之间可滑动的枢转连接。

继续参阅图2和图3，第一棘爪111的一端与连杆110的中间部位枢转连接，第一棘爪111的另一端与棘轮108啮合连接。作为第一弹簧112的扭簧固定到齿轮箱105的侧壁上并与第一棘爪111抵接，以便使第一棘爪111始终压紧棘轮108。第二棘爪113的一端与齿轮箱105的侧壁枢转连接，第二棘爪113的另一端与棘轮108啮合连接。作为第二弹簧114的拉簧一端与齿轮箱105的侧壁上勾接，另一端与第二棘爪113勾接，以便使第二棘爪113始终压紧棘轮108。本领域技术人员能够理解的是，在能够使第一棘爪111和第二棘爪113分别压紧机轮108的情况下，第一弹簧112和第二弹簧114还可以是其他任意可行的弹簧，例如碟簧、压簧、弹片等。

如图3所示，作为第三弹簧115的拉簧一端与齿轮箱105的下面板1052勾接，另一端穿过上面板1051之后与驱动杆109勾接。具体地，第一导向杆1091远离第二导向杆1092的一端上设置有横杆，驱动杆109通过该横杆与第三弹簧115勾接。在这里，第三弹簧115用于为驱动杆109提供向下的力。

下面结合图4和图7来描述本发明的插接装置100的上锁过程和解锁过程。其中，图4和图5中所示的为插接装置100在锁止轮106处于解锁状态下的结构示意图，图6和图7中所示的为插接装置100在锁止轮106处于锁止状态下的结构示意图。

需要说明的是，本发明所说的上锁过程指的是，锁止轮106和锁止柱107从图4中所示的位置变换到图1中所示的位置的过程。本发明所说的解锁过程指的是，锁止轮106和锁止柱107从图1中所示的位置变换到图4中所示的位置的过程。

本发明的插接装置100的上锁过程如下：

滑动基板102和锁止柱107在外力的作用下从图4中所示的位置向上(第一方向)移动，当滑动基板102和锁止柱107移动第一设定距离时，中段杆1093靠近第二导向杆1092的一端与滑动基板102相抵，此时锁止柱107的凸缘1071已经穿过了图4中箭头所指的两个凸起。随着滑动基板102和锁止柱107的继续移动，驱动杆109也开始移动。移动的驱动杆109驱动连杆110的第二端移动，进而带动第一棘爪111远离棘轮108的一端同步移动。第一棘爪111的另一端会驱动棘轮108和锁止轮106同步转动。当滑动基板102和锁止柱107移动到行程终点时，棘轮108刚好转过了一个棘齿的角度，锁止轮106刚好转过了半个凸起的角度(如图4和图6所示)。此时，除去施加到滑动基板102和锁止柱107上的外力，在第三弹簧115的作用下，驱动杆109带动连杆110和第一棘爪111往下(第二方向)移动，第一棘爪111与棘轮108匹配的一端会滑过一个棘齿，恢复到原来的位置。在重力的作用下，滑动基板102和锁止柱107继续往下移动，直至锁止柱107上的凸缘1071与锁止轮106上个一个凸起相抵(如图1所示)。

本领域技术人员能够理解的是，第一设定距离是滑动基板102从解锁状态到与中段杆1093相抵时所滑动的距离。本领域技术人员还能够理解的是，在滑动基板102移动过第一设定距离时，锁止柱107的凸缘1071必须已经穿过了图4中箭头所指的两个凸起，防止锁止轮106转动时与凸缘1071发生干涉。

本发明的插接装置100的解锁过程如下：

滑动基板102和锁止柱107在外力的作用下从图1中所示的位置向上(第一方向)移动，当滑动基板102和锁止柱107移动第二设定距离时，中段杆1093靠近第二导向杆1092的一端与滑动基板102相抵。随着滑动基板102和锁止柱107的继续移动，驱动杆109也开始移动。移动的驱动杆109驱动连杆110的第二端移动，进而带动第一棘爪111远离棘轮108的一端同步移动。第一棘爪111的另一端会驱动棘轮108和锁止轮106同步转动。当滑动基板102和锁止柱107移动到行程终点时，棘轮108刚好转过了一个棘齿的角度，锁止轮106刚好转过了半个凸起的角度(从图6中所示的位置转动到图4中所示的位置)。此时，除去施加到滑动基板102和锁止柱107上的外力，在第三弹簧115的作用下，驱动杆109带动连杆110和第一棘爪111往下移动，第一棘爪111与棘轮108匹配的一端会滑过一个棘齿，恢复到原来的位置。在重力的作用下，滑动基板102和锁止柱107继续往下移动，直至锁止柱107上的凸缘1071与锁止轮106恢复到图4中所示的位置。

本领域技术人员能够理解的是，第二设定距离是滑动基板102从锁止状态到与中段杆1093相抵时所滑动的距离。

如图8所示，在本发明另一个可行的实施例中，与图1至图7中所示的优选实施例不同的是，锁止轮106、棘轮108、连杆110、第一棘爪111、第一弹簧112、第二棘爪113和第二弹簧114还可以被分别设置成一个。

虽然图中并未示出，但是在本发明另一个可行的实施例中，与上述两个实施例不同的是，本领域技术人员还可以根据需要，省去齿轮箱105的设置，使锁止轮106、棘轮108、第二棘爪113等其它与齿轮箱105相连接的构件直接与固定基板101相连接。

进一步，虽然图中并未示出，但是在本发明又一个可行的实施例中，可以省去棘轮108、连杆110、第一棘爪111、第一弹簧112、第二棘爪113和第二弹簧114的设置，使锁止轮106通过单向轴承与固定基板101或齿轮箱105枢转地连接到一起。并且单向轴承的转向与图4中锁止轮106的转向相同。

如图1至图8所示，本发明还提供了一种插头装置，该插头装置包括上述任何一个实施例中所述的插拔装置100，并且还包括电插头117和水插头118。其中，电插头117和水插头118分别与滑动基板102固定连接。

如图9所示，本发明还提供了一种充换电设备，主要包括插拔装置100、升降机200和充电架300。其中，插拔装置100的滑动基板102上设置有电插头117和水插头118，升降机200上设置有可水平伸缩的滑轨，充电架300临近升降机200设置并且其上设置有插拔装置100。

常态下，插拔装置100中的锁止轮106处于锁止状态，滑动基板102和锁止柱107被锁止轮106上锁。当动力电池400需要充电时，插拔装置100中的锁止轮106切换到解锁状态。电插头117和水插头118一同落下与动力电池400上的电插座和水插座插接到一起。

将动力电池400放置到充电架300上时，升降机200先把亏电的动力电池400举升到充电架300上空余的充电仓处，然后使滑轨伸出，将动力电池400送入到空余的充电仓中，直至动力电池400上的电插座和水插座与电插头117和水插头118对准(如图10所示)。然后，升降机200举升动力电池400，使动力电池400上的电插座和水插座与电插头117和水插头118插接到一起，并驱动插拔装置100解锁，使锁止轮106从锁止状态切换到解锁状态。随后，升降机200使动力电池400回落到充电架300上之后复位，由充电架300支撑动力电池400。解锁状态下的插拔装置100会使电插头117和水插头118随着动力电池400一同下落，并保持与电插座和水插座的插接状态(如图11所示)。

将动力电池400从充电架300中取出时，升降机200先升到充电架300上待取的动力电池400的位置处，然后使滑轨伸出，将动力电池400顶起。驱动插拔装置100上锁，使锁止轮106从解锁状态切换到锁止状态。随后，升降机200带动动力电池400回路一段距离，使动力电池400与电插头117和水插头118分离。最后，使升降机200将动力电池400从充电架300中取出。

基于上文的描述，本领域技术人员能够理解的是，本发明的插拔装置100应用到充换电设备上时，能够随着动力电池400的升降使锁止轮106在解锁状态和锁止状态之间自由切换，使电插头117和水插头118能够随着锁止轮106的解锁和锁止而随动升降，不需要增加其他额外的驱动装置来进行解锁和锁定。相对于传统的插头，本发明的插拔装置结构更加简单，操作更加方便，生产成本更低。

此外，虽然图中并未示出，但是本发明还提供了一种电池仓，该电池仓用于存放动力电池，并能够对动力电池进行充电。该电池仓还包括本发明上述的插拔装置100或插头装置。示例性地，本发明的电池仓包括上述的充电架300和固定到充电架300上的插拔装置100。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种插拔装置，其特征在于，所述插拔装置(100)包括固定基板(101)、与所述固定基板(101)枢转连接的锁止轮(106)、与所述固定基板(101)滑动连接的滑动基板(102)和与所述滑动基板(102)固定连接或一体制成的锁止柱(107)；

所述锁止轮(106)的外圆周上设置有多个凸起，所述锁止柱(107)远离所述滑动基板(102)的一端设置有凸缘(1071)；

所述锁止轮(106)设置成在解锁状态下允许所述滑动基板(102)和所述锁止柱(107)自由滑动，以及在锁止状态下使所述多个凸起中的一个与所述凸缘(1071)发生干涉，阻止已经上锁的所述滑动基板(102)解锁；

所述锁止轮(106)设置成沿圆周方向转动以在所述解锁状态和所述锁止状态之间进行切换；

所述锁止轮(106)还设置成在解锁状态下使所述多个凸起中的任何一个都不与所述凸缘(1071)发生干涉，从而允许所述滑动基板(102)和所述锁止柱(107)朝第一方向滑动上锁，朝与所述第一方向相反的第二方向滑动解锁；

所述锁止轮(106)至少设有一个，所述锁止柱(107)位于所述锁止轮(106)之间。

2.根据权利要求1所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置(100)还包括与所述锁止轮(106)同轴固定的棘轮(108)和与所述棘轮(108)相匹配的第一棘爪(111)，所述第一棘爪(111)远离所述棘轮(108)的一端与所述滑动基板(102)驱动连接；

所述第一棘爪(111)设置成在所述滑动基板(102)朝所述第一方向滑动时驱动所述棘轮(108)转动，进而驱动所述锁止轮(106)转动，使所述锁止轮(106)在锁止状态和解锁状态之间切换。

3.根据权利要求2所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置(100)还包括第一弹簧(112)，所述第一弹簧(112)设置在所述第一棘爪(111)和所述固定基板(101)之间，用于使所述第一棘爪(111)始终压紧所述棘轮(108)。

4.根据权利要求3所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置(100)还包括与所述棘轮(108)相匹配的第二棘爪(113)，所述第二棘爪(113)远离所述棘轮(108)的一端与所述固定基板(101)枢转连接。

5.根据权利要求4所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置(100)还包括第二弹簧(114)，所述第二弹簧(114)设置在所述第二棘爪(113)和所述固定基板(101)之间，用于使所述第二棘爪(113)始终压紧所述棘轮(108)。

6.根据权利要求5所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置(100)还包括驱动杆(109)和连杆(110)，

所述驱动杆(109)与所述固定基板(101)滑动连接并且能够与所述滑动基板(102)相抵；

所述连杆(110)的第一端与所述棘轮(108)的转轴枢转连接，所述连杆(110)的第二端与所述驱动杆(109)可滑动地枢转连接；

所述第一棘爪(111)远离所述棘轮(108)的一端与所述连杆(110)的中间部位枢转连接；

所述滑动基板(102)朝所述第一方向滑动设定距离之后与所述驱动杆(109)相抵，从而带动所述驱动杆(109)和所述连杆(110)的第二端朝所述第一方向移动，使得所述连杆(110)带动所述第一棘爪(111)驱使所述棘轮(108)转动。

7.根据权利要求6所述的插拔装置，其特征在于，所述连杆(110)的第二端设置有条形孔，所述驱动杆(109)上设置有铰接轴，所述铰接轴插入所述条形孔内并能够沿所述条形孔的长度方向滑动从而实现所述连杆(110)与所述驱动杆(109)之间的可滑动的枢转连接。

8.根据权利要求6所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置(100)还包括设置在所述驱动杆(109)和所述固定基板(101)之间的第三弹簧(115)，所述第三弹簧(115)用于给所述驱动杆(109)提供指向所述第一方向的力。

9.根据权利要求6所述的插拔装置，其特征在于，所述第一弹簧(112)是扭簧，所述第二弹簧(114)和所述第三弹簧(115)是拉簧。

10.根据权利要求6所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置(100)还包括与所述固定基板(101)固定连接或一体制成的齿轮箱(105)，

所述固定基板(101)通过所述齿轮箱(105)与所述锁止轮(106)、所述棘轮(108)、所述第一弹簧(112)、所述第二棘爪(113)、所述第二弹簧(114)和所述驱动杆(109)相连接，并且

所述锁止轮(106)设置在所述齿轮箱(105)的外侧，

所述棘轮(108)、所述第一棘爪(111)、所述第一弹簧(112)、所述第二棘爪(113)、所述第二弹簧(114)、所述驱动杆(109)和所述连杆(110)分别设置在所述齿轮箱(105)的内侧。

11.根据权利要求3所述的插拔装置，其特征在于，所述插拔装置(100)还包括单向轴承，所述锁止轮(106)通过所述单向轴承与所述固定基板(101)枢转连接到一起。

12.根据权利要求2至11中任一项所述的插拔装置，其特征在于，所述锁止轮(106)为棘轮(108)结构，所述凸起是棘齿，并且所述锁止轮(106)上棘齿的旋向与所述棘轮(108)上棘齿的旋向相反。

13.根据权利要求2至11中任一项所述的插拔装置，其特征在于，所述棘轮(108)上棘齿的数量是所述锁止轮(106)上凸起数量的两倍。

14.根据权利要求13所述的插拔装置，其特征在于，所述锁止轮(106)上凸起的数量为六个，所述棘轮(108)上棘齿的数量为十二个。

15.根据权利要求1至11中任一项所述的插拔装置，其特征在于，所述固定基板(101)上设置有滑轨(103)，所述滑动基板(102)上设置有与所述滑轨(103)滑动连接的滑块(104)。

16.根据权利要求15所述的插拔装置，其特征在于，所述滑动基板(102)包括与所述固定基板(101)平行设置的第一板状结构(1021)和与所述固定基板(101)垂直设置的第二板状结构(1022)，所述滑块(104)设置在所述第一板状结构(1021)上。

17.一种插头装置，其特征在于，所述插头装置包括权利要求1至16中任一项所述的插拔装置(100)以及设置在所述滑动基板(102)上的水插头(118)和/或电插头(117)。

18.一种充换电设备，其特征在于，所述充换电设备包括：

如权利要求17所述的插头装置；

充电架(300)，存放有电池；

所述水插头(118)和/或所述电插头(117)随所述滑动基板(102)沿竖直方向滑动，与所述电池插接。

19.一种电池仓，其用于存放电池，其特征在于，所述电池仓包括权利要求17所述的插头装置。