CN113054318B - 一种快换电池箱体的旋转式锁止结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快换电池箱体的旋转式锁止结构，包括锁止结构壳体、旋转主轴和回弹块，旋转主轴的顶部穿过锁止结构壳体固定有与其垂直的挂载轴，旋转主轴的下部通过防转销同轴连接有可沿旋转主轴的轴向上下移动的回弹块，锁止结构壳体内设置有与防转销配合、可使防转销绕旋转主轴的轴线顺时针或逆时针旋转90°后定位的防转销限位槽，回弹块与旋转主轴之间连接有可使回弹块沿旋转主轴的轴向上移后复位的复位件。锁止结构安装于电池箱体上后，可通过驱动回弹块的转动使驱动旋转主轴和挂载轴转动，实现电池箱体与车身的锁止和解锁，操作简单，电池更换方便，实现了电池的快换功能。

Description

一种快换电池箱体的旋转式锁止结构

技术领域

本发明涉及汽车动力电池技术领域，具体地指一种快换电池箱体的旋转式锁止结构。

背景技术

电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。我国正在大力发展电动汽车产业，用户对续航里程的焦虑一直是难以攻克的难题。采用电池快换技术，一方面可以满足客户对续航里程的要求，另一方面也可解决运营用户的充电时间焦虑。在现有技术中，存在多种换电方式或卡扣式锁紧方式，但均存在缺陷，如采用螺栓拧紧的快换方式，存在使用寿命上的缺陷，采用卡扣式锁紧方式存在振动噪声的缺陷。

CN201910565366—《用于电池组件的锁止装置》，公开了用于电池组件的锁止装置，包括用于旋转锁止电池组件的锁止机构本体；锁止机构本体包括锁止转轴、锁止销、限位壳体、限位件；位于限位壳体内的锁止转轴侧壁设有旋转槽；旋转槽靠近旋转动力组件的一侧设有第一缺口；限位件的限位部通过第一缺口进出旋转槽；限位部在第一缺口与旋转槽间运动，当限位部抵触第一缺口时，锁止转轴锁定；当限位部位于旋转槽内时，锁止转轴可旋转，以使得锁止销解锁或锁定电池组件。该方案中限位件在与其他结构件配合过程中容易出现磨损，卡涩情况，结构功能失效，使用寿命缩短。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种换电方式简单、使用寿命长、振动噪声小的快换电池箱体的旋转式锁止结构。

为实现此目的，本发明所设计的快换电池箱体的旋转式锁止结构，包括锁止结构壳体，其特征在于：它还包括旋转主轴和回弹块，所述旋转主轴的顶部穿过所述锁止结构壳体固定有与其垂直的挂载轴，所述旋转主轴的下部通过防转销同轴连接有可沿所述旋转主轴的轴向上下移动的回弹块，所述锁止结构壳体内设置有与所述防转销配合、可使所述防转销绕所述旋转主轴的轴线顺时针或逆时针旋转角度α后定位的防转销限位槽，所述回弹块与所述旋转主轴之间连接有可使所述回弹块沿所述旋转主轴的轴向上移后复位的复位件。向上顶升回弹块后旋转回弹块，由回弹块带动旋转主轴和挂载轴旋转90°(α为90°为最最优角度)，挂载轴与车身支架实现解锁，撤销回弹块的顶推力，由复位件驱动回弹块复位，同时防转销限位槽与防转销配合，使挂载轴处于解锁位置，当需要电池锁止于车身上时，只需重复上述操作，使挂载轴旋转90°即可实现与车身的锁止。

进一步的，所述旋转主轴的中部设置有限位销，所述旋转主轴上连接有位于所述锁止结构壳体与所述挂载轴之间、可固定于电池箱体与车身接触部分表面的缓冲件，所述锁止结构壳体内设置有与所述限位销配合、可使所述限位销沿所述旋转主轴的圆周方向运动的限位销移动槽。限位销与限位销移动槽配合，使旋转主轴的中部具有支撑和导向旋转的作用，进一步保证了旋转主轴转动时的稳定性。

进一步的，所述旋转主轴的中部左右两侧分别设置有一个所述限位销，所述限位销移动槽为开设于所述锁止结构壳体内部左右两侧的90°弧形槽，所述缓冲件为同轴连接于所述旋转主轴上的密封垫。将密封垫固定在电池箱体与车身接触部分的表面，减少电池箱体与车身之间的硬连接产生的噪音，防止电池箱体或车身出现磕碰导致结构损坏。

进一步的，所述旋转主轴的下部左右两侧分别开设有一个供所述防转销沿所述旋转主轴轴向上下移动的防转销移动槽，所述回弹块的左右两侧分别开设有一个防转销安装孔，所述防转销的两端均穿过所述防转销移动槽和所述防转销安装孔。防转销与回弹块连接为一体，在防转销移动槽内上下移动，实现回弹块与旋转主轴之间的轴向移动。

进一步的，所述锁止结构壳体内部开设有沿圆周方向间隔90°布置、可与所述防转销的端部配合的四个所述防转销限位槽。只有当防转销与防撞销限位槽配合时，才能使回弹块、旋转主轴和挂载轴定位，保证了挂载轴每次只能90°旋转，实现解锁和锁止两种功能。

进一步的，所述回弹块包括回弹套筒和同轴固定连接于所述回弹套筒顶部、与所述回弹套筒为一体结构的回弹环板，所述回弹环板的直径与所述防转销的长度相同，所述回弹套筒的左右两侧分别开设有一个所述防转销安装孔，所述旋转主轴上设置有位于所述限位销下方的主轴环板，所述主轴环板的直径与所述回弹环板的直径相同，所述主轴环板与所述回弹环板之间设置有所述复位件。复位件可以使弹簧或橡胶环等结构，将主轴环板设置于限位销下方，不影响限位销的转动，保证旋转主轴在轴向方向上的稳定。

进一步的，所述回弹块的底面位于所述锁止结构壳体的底面下方，所述回弹套筒的底部左右两侧开设有位于所述锁止结构壳体下方的套筒凹槽，所述旋转主轴的底部左右两侧开设有与所述套筒凹槽对应、位于所述防转销移动槽下方的主轴凹槽，所述主轴凹槽的高度大于所述套筒凹槽的高度，所述旋转主轴的底面与所述回弹套筒的底面位于同一平面上。可用驱动杆插入套筒凹槽内，对回弹块进行顶推和旋转，从而驱动旋转主轴和挂载轴的转动，操作方便。

进一步的，所述旋转主轴的表面设置有位于所述防转销移动槽与所述主轴凹槽之间的导向内环安装槽，所述导向内环安装槽内固定有导向内环，所述导向内环的外侧周向表面与所述回弹套筒的内表面接触。通过导向内环保证回弹块内表面与旋转主轴之间的移动稳定。

进一步的，所述锁止结构壳体内开设有导向外环安装槽，所述导向外环安装槽内固定有导向外环，所述导向外环的内侧表面与所述回弹套筒的外表面接触。通过导向外环保证回弹块外表面与锁止结构壳体之间的移动稳定。导向内环和导向外环，使得回弹块内侧与旋转主轴、回弹块外侧与锁止结构壳体之间变为线接触，一方面减小接触面积，推动回弹块与旋转主轴、锁止结构壳体相对运动时，避免了卡死情况的出现；另一方面也使得回弹块、旋转主轴与锁止结构壳体之间保持了相应的间隙，相对运动更加容易。

进一步的，所述锁止结构壳体包括由下至上同轴固定的底板、中部板和顶板，所述底板内开设有与所述回弹套筒表面间隙配合的底部轴孔和所述防转销限位槽，所述底部轴孔的内壁上开设有所述导向外环安装槽，所述底部轴孔与所述防转销限位槽连接，所述回弹环板的直径大于所述底部轴孔的孔径；所述中部板内开设有与所述回弹环板和所述主轴环板间隙配合的中部轴孔；所述顶板内开设有与所述旋转主轴表面间隙配合的顶部轴孔，所述主轴环板的直径大于所述顶部轴孔的孔径，所述顶部轴孔内设置有所述限位销移动槽。将锁止结构壳体设计为上部分，每个部分分设不同的结构和功能，在保证装配方便的同时，也便于后期的拆装维修和更换。

更进一步的，所述旋转主轴上同轴连接有可沿所述旋转主轴轴向上下移动的密封垫，所述密封垫位于所述挂载轴的下方。橡胶密封面不仅可以密封锁止机构与车身连接位置，同时也可以限制锁止机构底部与车身安装件之间的Z向位移，另橡胶具有阻尼、缓冲作用，可避免电池与车身之间发生碰撞产生噪音。

本发明的有益效果是：锁止结构安装于电池箱体上后，可通过驱动回弹块的转动使驱动旋转主轴和挂载轴转动，实现电池箱体与车身的锁止和解锁，操作简单，电池更换方便，实现了电池的快换功能。导向内环和导向外环，使得回弹块内侧与旋转主轴、回弹块外侧与锁止结构壳体之间变为线接触，一方面减小了接触面积，当推动回弹块与旋转主轴使回弹块相对运动时，避免了卡死情况的出现；另一方面也使得回弹块、旋转主轴与锁止结构壳体之间保持了相应的间隙，使得相对运动更加容易。橡胶垫的结构不仅可以密封锁止机构与车身连接位置，同时也可以限制锁止机构底部与车身安装件之间的Z向位移，另橡胶具有阻尼、缓冲作用，可避免电池与车身之间发生碰撞产生噪音。

附图说明

图1为本发明所设计的旋转式锁止结构的立体图；

图2为本发明中的旋转式锁止结构的部件连接立体图；

图3为图1的轴向截面图；

图4为本发明中旋转主轴的立体图；

图5为本发明中挂载轴的立体图；

图6为本发明中回弹块的立体图；

图7为本发明中底板的立体图；

图8为本发明中中部板的立体图；

图9为本发明中顶板的立体图；

其中，1—锁止结构壳体(1.1—底板，1.2—中部板，1.3—顶板)，2—旋转主轴，3—回弹块(3.1—回弹套筒，3.2—回弹环板)，4—挂载轴，5—防转销，6—限位销，7—限位销移动槽，8—防转销限位槽，9—防转销移动槽，10—防转销安装孔，11—主轴环板，12—套筒凹槽，13—主轴凹槽，14—导向内环安装槽，15—导向内环，16—导向外环安装槽，17—导向外环，18—底部轴孔，19—中部轴孔，20—顶部轴孔，21—密封垫，22—防错销，23—弹簧，24—挂载轴安装孔，25—挂载轴固定孔，26—滚动体，27—挂载轴螺纹孔，28—底板防错销孔，29—底板螺栓固定孔，30—中部板防错销孔，31—中部板固定螺栓孔，32—中部板螺纹孔，33—顶板螺栓固定孔，34—顶板防错销孔，35—顶板螺栓过孔，36—顶板环板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1—9所示的快换电池箱体的旋转式锁止结构，包括锁止结构壳体1、旋转主轴2和回弹块3，旋转主轴2的顶部穿过锁止结构壳体1固定有与其垂直的挂载轴4，旋转主轴2的下部通过防转销5同轴连接有可沿旋转主轴2的轴向上下移动的回弹块3。

锁止结构壳体1包括由下至上同轴固定的底板1.1、中部板1.2和顶板1.3，旋转主轴2的中部左右两侧分别设置有一个限位销6，顶板1.3内开设有与旋转主轴2表面间隙配合的顶部轴孔20，顶部轴孔20内设置有限位销移动槽7，限位销移动槽7为开设于底板1.1内部左右两侧的90°弧形槽。

旋转主轴2的下部左右两侧分别开设有一个供防转销5沿旋转主轴2轴向上下移动的防转销移动槽9，回弹块3的左右两侧分别开设有一个防转销安装孔10，防转销5的两端均穿过防转销移动槽9和防转销安装孔10。回弹块3包括回弹套筒3.1和同轴固定连接于回弹套筒3.1顶部、与回弹套筒3.1为一体结构的回弹环板3.2，回弹环板3.2的直径与防转销5的长度相同，回弹套筒3.1的左右两侧分别开设有一个防转销安装孔10，旋转主轴2上设置有位于限位销6下方的主轴环板11，主轴环板11的直径大于顶部轴孔20的孔径，主轴环板11的直径与回弹环板3.2的直径相同，主轴环板11与回弹环板3.2之间设置有弹簧。

底板1.1内开设有与回弹套筒3.1表面间隙配合的底部轴孔18，底部轴孔18的内壁上开设有导向外环安装槽16，导向外环安装槽16内固定有导向外环17，导向外环17的内侧表面与回弹套筒3.1的外表面接触。回弹环板3.2的直径大于底部轴孔18的孔径，底板1.1内沿底部轴孔18的圆周方向间隔90°布置有四个与防转销5的端部配合的防转销限位槽8。

旋转主轴2的表面设置有位于防转销移动槽9与主轴凹槽13之间的导向内环安装槽14，导向内环安装槽14内固定有导向内环15，导向内环15的外侧周向表面与回弹套筒3.1的内表面接触。中部板1.2内开设有与回弹环板3.2和主轴环板11间隙配合的中部轴孔19。

回弹块3的底面位于锁止结构壳体1的底面下方，回弹套筒3.1的底部左右两侧开设有位于锁止结构壳体1下方的套筒凹槽12，旋转主轴2的底部左右两侧开设有与套筒凹槽12对应、位于防转销移动槽9下方的主轴凹槽13，主轴凹槽13的高度大于套筒凹槽12的高度，旋转主轴2的底面与回弹套筒3.1的底面位于同一平面上。

本发明中，旋转主轴2顶部设置有挂载轴安装孔24和挂载轴固定孔25，用于安装和固定挂载轴4；挂载轴4中部设有挂载轴螺纹孔27，挂载轴穿过挂载轴安装孔24后，通过螺栓穿过挂载轴固定孔25与挂载轴螺纹孔27拧紧固定。旋转主轴2中部设置有限位销6，用于限制锁止机构加锁或解锁单一方向的限制，同时也保证旋转主轴2满足只能旋转90°的要求，防止人工或设备加解锁过程中无法判断是否到位的情况。旋转主轴2中部设置有轴肩法兰(主轴环板11)，轴肩法兰用于承受轴向拉力，当锁止机构与电池箱体固定后，轴肩法兰承受电池箱体的重力。挂载轴4两端设有滚动体26，用于旋转过程中减小挂载轴4的磨损及摩擦力。旋转主轴2底部设置有贯穿槽(防转销移动槽9)，贯穿槽通过与防转销5、回弹块3配合，约束旋转主轴2绕轴向的自由度，防止旋转主轴2在解锁或锁止状态绕轴向转动。旋转主轴2底部设置有环形槽(导向内环安装槽14)，用于放置导向内环15，导向内环15位于旋转主轴2与回弹块3之间，使得两者在径向上有间隙，便于回弹块3的顶推，同时也防止回弹块3与旋转主轴2相对运动时出现卡涩。

在电池箱体上设置锁止结构的安装支架，螺栓穿过安装支架、顶板螺栓过孔35固定于中部板螺纹孔32内，用于将锁止机构固定到电池箱体上，同时顶板1.3内部设置有两个1/4的环(限位销移动槽7)，限位销6落入1/4凹槽内，用于与限位销6配合，限制旋转轴2转动区域，旋转柱轴2转动范围在0-90°之间。回弹块3和旋转主轴2可共同旋转。回弹块3上端设置有法兰(回弹环板3.2)，与底板1.1配合，轴向限位，防止回弹块3从锁止机构上脱离。防错孔和防错销22的配合用于安装装配的防错设计。将密封垫21通过螺栓固定在电池箱体与车身接触部分的表面，减少电池箱体与车身之间的硬连接产生的噪音，防止电池箱体或车身出现磕碰导致结构损坏。

本发明的工作过程是：通过驱动杆等结构顶推回弹块3，使得旋转主轴2绕其轴向的自由度被释放，单方向转动旋转主轴2和回弹块3，旋转主轴2带动挂载轴4一同旋转，转动角度为90°时，由于限位销移动槽7对限位销6的限制使得旋转主轴2无法继续转动，此时旋转主轴2和挂载轴4到达锁止位，松开顶推回弹块3的外力后，锁止完成。当有外力推动回弹块3再次轴向移动时，防转销5从防转销移动槽9中脱离，直到回弹块3的套筒底部凹槽12与旋转主轴2底端的主轴凹槽13平齐，防转销5脱离完成，此时旋转主轴2与回弹块3绕轴向转动的自由度为释放状态，两者可共同转动，又因转动方向限位，两者只可沿同一个方向转动90°，最后再通过弹簧将回弹块3推动到初始位置，即完成挂载轴4的解锁动作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种快换电池箱体的旋转式锁止结构，包括锁止结构壳体（1），其特征在于：它还包括旋转主轴（2）和回弹块（3），所述旋转主轴（2）的顶部穿过所述锁止结构壳体（1）固定有与其垂直的挂载轴（4），所述旋转主轴（2）的下部通过防转销（5）同轴连接有可沿所述旋转主轴（2）的轴 向上下移动的回弹块（3），所述锁止结构壳体（1）内设置有与所述防转销 （5）配合、可使所述防转销（5）绕所述旋转主轴（2）的轴线顺时针或逆时针旋转角度α后定位的防转销限位槽（8），所述回弹块（3）与所述旋转主轴（2）之间连接有可使所述回弹块（3）沿所述旋转主轴（2）的轴向上移后复位的复位件；所述旋转主轴（2）的下部左右两侧分别开设有一个供所述防转销（5）沿所述旋转主轴（2）轴向上下移动的防转销移动槽（9），所述回弹块（3）的左右两侧分别开设有一个防转销安装孔（10），所述防转销（5）的两端均穿过所述防转销移动槽（9）和所述防转销安装孔（10）；所述回弹块（3）包括回弹套筒（3.1）和同轴固定连接于所述回弹套筒（3.1）顶部、与所述回弹套筒（3.1）为一体结构的回弹环板（3.2）；所述回弹块（3）的底面位于所述锁止结构壳体（1）的底面下方，所述回弹套筒（3.1）的底部左右两侧开设有位于所述锁止结构壳体（1）下方的套筒凹槽（12），所述旋转主轴（2）的底部左右两侧开设有与所述套筒凹槽（12）对应、位于所述防转销移动槽（9）下方的主轴凹槽（13），所述主轴凹槽（13）的高度大于所述套筒凹槽（12）的高度，所述旋转主轴（2）的底面与所述回弹套筒（3.1）的底面位于同一平面上； 所述旋转主轴（2）的表面设置有位于所述防转销移动槽（9）与所述 主轴凹槽（13）之间的导向内环安装槽（14），所述导向内环安装槽（14）内固定有导向内环（15），所述导向内环（15）的外侧周向表面与所述回弹套筒（3.1）的内表面接触；所述锁止结构壳体（1）内开设有导向外环安装槽（16），所述导向外环安装槽（16）内固定有导向外环（17），所述导向外环（17）的内侧表面与所述回弹套筒（3.1）的外表面接触。

2.如权利要求1所述的快换电池箱体的旋转式锁止结构，其特征在于：所述旋转主轴（2）的中部设置有限位销（6），所述旋转主轴（2）上连接有位于所述锁止结构壳体（1）与所述挂载轴（4）之间、可固定于电池箱体与车身接触部分表面的缓冲件，所述锁止结构壳体（1）内设置有与所述限位销（6）配合、可使所述限位销（6）沿所述旋转主轴（2）的圆周方向运动的限位销移动槽（7）。

3.如权利要求2所述的快换电池箱体的旋转式锁止结构，其特征在于：所述旋转主轴（2）的中部左右两侧分别设置有一个所述限位销（6），所述限位销移动槽（7）为开设于所述锁止结构壳体（1）内部左右两侧的 90°弧形槽，所述缓冲件为同轴连接于所述旋转主轴（2）上的密封垫（21）。

4.如权利要求1所述的快换电池箱体的旋转式锁止结构，其特征在于：所述锁止结构壳体（1）内部开设有沿圆周方向间隔 90°布置、可与所述防转销（5）的端部配合的四个所述防转销限位槽（8）。

5.如权利要求2所述的快换电池箱体的旋转式锁止结构，其特征在于：所述回弹环板（3.2）的直径与所述防转销（5）的长度相同，所述回弹套筒（3.1）的左右两侧分别开设有一个所述防转销安装孔（10），所述旋转主轴（2）上设置有位于所述限位销（6）下方的主轴环板（11），所述主轴环板（11）的直径与所述回弹环板（3.2）的直径相同，所述主轴环板（11）与所述回弹环板（3.2）之间设置有所述复位件。

6.如权利要求5所述的快换电池箱体的旋转式锁止结构，其特征在于：所述锁止结构壳体（1）包括由下至上同轴固定的底板（1.1）、中部板（1.2）和顶板（1.3），所述底板（1.1）内开设有与所述回弹套筒（3.1）表面间隙配合的底部轴孔（18）和所述防转销限位槽（8），所述底部轴孔（18）的内壁上开设有所述导向外环安装槽（16），所述底部轴孔（18）与所述防转销限位槽（8）连接，所述回弹环板（3.2）的直径大于所述底部轴孔（18）的孔径；所述中部板（1.2）内开设有与所述回弹环板（3.2）和所述主轴环板（11）间隙配合的中部轴孔（19）；所述顶板（1.3）内开设有与所述旋转主轴（2）表面间隙配合的顶部轴孔（20），所述主轴环板（11）的直径大于所述顶部轴孔（20）的孔径，所述顶部轴孔（20）内设置有所述限位销移动槽（7）。

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