CN113839267A - 电子锁止装置及带有该电子锁止装置的充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于新能源汽车的充电系统的电子锁止装置。另外，本发明还涉及一种具有该电子锁止装置的充电系统。该电子锁止装置具有壳体(1)和设置在壳体(1)中的电机(2)、传动组件和锁止杆(7)，该电机(2)能通过传动组件驱动锁止杆(7)在锁止位置和休止位置之间直线运动，其中，所述传动组件包括多级齿轮减速结构，该多级齿轮减速装置的输出端与锁止杆(7)通过一转动平动转换机构机械耦联。通过该电子锁止装置能提供较大的推力，避免发生热卡滞并且保持最终产品的尺寸较小，有利于安装布置。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车零配件领域，具体涉及一种电子锁止装置，其用于新能源汽车的充电系统。另外，本发明还涉及一种具有该电子锁止装置的充电系统。
背景技术
近年来，出于能源和环保等各方面的考虑，世界各国积极推动新能源汽车的发展。如今，以混合动力和纯电动汽车为代表的电动汽车已经逐渐成为了汽车行业发展的重点，而且有着替代现有燃油车的必然趋势。出于安全及法律法规或行业标准等原因，在为电动汽车充电时，需要避免充电枪意外断开，因此需要设置电子锁止装置。在设计这种电子锁止装置时还要考虑到可能出现的电路故障等情况，例如要求具备手动解锁功能。
在现有技术中以及公开了各种各样的用于新能源汽车的充电系统的电子锁止装置。例如，在专利文献CN207381641U中公开了一种充电枪电子锁装置，包括壳体以及安装在壳体内部的驱动组件、传动组件、扇形齿轮和锁止销；扇形齿轮可转动的设置于壳体内，且在扇形齿轮的偏心位置处设置有连接件；连接件能够在锁止销的底部的连接孔内滑动；锁止销与壳体滑动连接，且锁止销的顶端能够与锁孔连接进行锁止或者从锁孔中脱出进行解锁；驱动组件的输出端与传动组件的输入端传动连接，传动组件的输出端与扇形齿轮传动连接。
然而，在现有技术中所公开的电子锁止装置的驱动传动方案基本上可分为以下两种，即，螺线管与电磁铁的组合或者电机与齿轮齿条的组合。在螺线管与电磁铁的组合中，电子锁止装置的推力较小，并且容易发生热卡滞。而包括电机与齿轮齿条的产品通常尺寸较大，不利于安装布置。
因此，希望提供一种改进的电子锁止装置，其能够克服上述的现有技术中存在的技术问题，在相比现有技术中的产品提供更大的推力的同时具有较小的尺寸，使得能够更加灵活地布置。
发明内容
本发明的目的是提供一种前述类型的电子锁止装置及具有该电子锁止装置的充电系统，通过该电子锁止装置及充电系统能解决存在于现有技术中的上述技术问题中的一项或多项。
根据本发明的一个方面，上述目的通过一种电子锁止装置实现，其具有壳体和设置在壳体中的电机、传动组件和锁止杆，电机能通过传动组件驱动锁止杆在锁止位置和休止位置之间直线运动，其中，传动组件包括多级齿轮减速结构，该多级齿轮减速装置的输出端与锁止杆通过一转动平动转换机构机械耦联。
优选地，多级齿轮减速结构是三级齿轮减速结构，其总减速比在13-16之间。通过恰当地选择多级减速齿轮结构的级数及其减速比，能够使得该多级减速齿轮结构在保持结构紧凑的同时不至于结构过于复杂，简化了装配及制造。同时申请人的实验研究表明，采用三级齿轮减速结构是最优的，由此能获得的产品体积最小，尤其可以将最终产品的尺寸保持在52mm x43mm x 23.5mm(长x宽x高)以内。当然，将多级减速齿轮结构设计成更多级也是可行的，但将在一定程度上导致零部件数量增多并且导致结构复杂度增加。
进一步优选地，三级齿轮减速结构包括设置在电机输出轴上的第一小齿轮、第一双联齿轮结构、第二双联齿轮结构和第三双联齿轮结构，每个双联齿轮结构各包括一个大齿轮和一个小齿轮，其中，每个双联齿轮结构中的大齿轮与小齿轮以不能相对转动的方式刚性连接，优选一体地构造，其中，第一小齿轮与第一双联齿轮结构中的大齿轮啮合，第一双联齿轮结构的小齿轮与第二双联齿轮结构的大齿轮啮合，该第二双联齿轮结构的小齿轮又与第三双联齿轮结构的大齿轮啮合。通过这种三级齿轮减速结构，可以在锁止杆上提供高达50N的推力。
优选地，转动平动转换机构包括构造在锁止杆的一端上的公螺纹和构造在套筒内壁上的对应母螺纹，其中，该套筒与第三双联齿轮结构以不能相对转动的方式刚性连接，尤其是一体地构造。
备选地，例如也可以将锁止杆的一端构造成中空的筒状结构，在该筒状结构的内壁上设有母螺纹，而第三双联齿轮结构具有带有对应公螺纹的轴端。实际上，转动平动转换机构可以各种各样地构造，例如也可以考虑将转动平动转换机构设计成齿轮齿条结构或滚珠丝杠结构等。
优选地，电子锁止装置还包括微动开关和位置传感器，通过该位置传感器能检测锁止杆的位置，尤其是在锁止位置和休止位置之间的任意具体位置。位置传感器优选构造成电阻式的位置传感器，该位置传感器的输出信号能被提供给电子锁止装置的驱控模块或者上一级的控制系统，如电动车的充电控制系统。
优选地，所述电子锁止装置还包括应急解锁机构，该应急解锁机构与第三双联齿轮结构的小齿轮机械耦联。因此，在紧急情况下或者在电力故障而无法电动解锁时，用户可以通过该应急解锁机构手动解锁电子锁止装置。
优选地，该应急解锁机构包括扇形齿轮、传动轴、把手以及第四双联齿轮结构，其中，扇形齿轮和把手分别固定在传动轴的两端，该扇形齿轮能被置于与第四双联齿轮结构的小齿轮啮合，其中，该第四双联齿轮结构的大齿轮能与第三双联齿轮结构的小齿轮啮合。在不能电动解锁的情况下，用户通过把手转动传动轴，从而使得扇形齿轮优选转过90°与第四第四双联齿轮结构的小齿轮啮合，并手动地转动第三双联齿轮结构，从而实现电子锁止装置的解锁。通过该应急解锁机构可以提供优选80N的力来释放锁止杆。
根据本发明的另一方面，上述目的还通过一种用于电动汽车的充电系统，其中，该充电系统具有充电插头和充电插座，其中，该充电系统还包括至少一个根据上述实施形式之一所述的电子锁止装置。
优选地，电子锁止装置至少布置在充电插头和充电插座之一上。
附图说明
本发明的其它特性和优点由下面的借助于附图所示的优选实施例描述给出。
图中示出的实施例仅仅是本发明的可能的实施方式，说明书、权利要求以及附图中包含的特征还可以以不同的方式相互组合得到其它不同的方案。应当理解的是，本发明并不限于所描述和示出的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，各个特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定。
附图示出：
图1示出了根据本发明一种优选实施方式的电子锁止装置的分解视图；
图2是图1所示的电子锁止装置的传动组件的简化示意图；
图3是根据本发明一种优选实施方式的电子锁止装置的应急解锁机构的示意图。
具体实施方式
图1以分解视图示出了根据本发明的电子锁止装置的一种优选的实施形式。如图1所示，电子锁止装置包括壳体1，在该壳体1中设有电机2、传动组件、应急解锁结构以及锁止杆7。在电机1的输出轴上设有第一小齿轮3，该第一小齿轮可以与电机轴分开构造，也可以一体构造。该第一小齿轮3与第一双联齿轮结构4中的大齿轮41啮合，第一双联齿轮结构4的小齿轮42与第二双联齿轮结构5的大齿轮51啮合，该第二双联齿轮结构5的小齿轮52又与第三双联齿轮结构6的大齿轮61啮合，由此实现了三级齿轮减速。每个双联齿轮结构都具有一个大齿轮和一个小齿轮，这两个齿轮优选一体地构造，但也可以是以不能相对转动的方式刚性地设置在同一轴上。在该实施例中，该三级齿轮减速结构包括第一小齿轮3、第一双联齿轮结构4、第二双联齿轮结构5和第三双联齿轮结构6，其总减速比优选在13-16之间。第三双联齿轮结构6通过平动转动转换机构与锁止杆7机械耦联。在此，转动平动转换机构包括构造在锁止杆7的一端上的公螺纹和构造在套筒16内壁上的对应母螺纹，其中，该套筒16与第三双联齿轮结构6以不能相对转动的方式刚性连接，尤其是一体地构造。显然，本领域技术人员可以各种各样地构造转动平动转换机构，例如也可以将锁止杆7的一端构造成中空的筒状结构，在该筒状结构的内壁上设有母螺纹，而第三双联齿轮结构6具有带有对应公螺纹的轴端；也可以考虑将转动平动转换机构设计成齿轮齿条结构或滚珠丝杠结构等。电机2经由传动组件和转动平动转换机构能驱动锁止杆7在锁止位置和休止位置之间移动，其中，在锁止位置，电子锁止装置的锁止杆7伸出并将充电系统的充电插头和充电插座锁定在一起；在休止位置，锁止杆7缩回，从而释放充电插头，使得能将充电插头从充电插座上拔出。
电子锁止装置还包括应急解锁机构，以便在紧急情况或者断电的情况下由用户手动解锁。如图1所示，应急解锁机构包括传动轴8，该传动轴8从壳体1的盖板9上的通孔10从壳体内部向外伸出。在传动轴8外露的一端设有把手11，而在传动轴8对置的一端处设有扇形齿轮12。在紧急操作的情况下，该扇形齿轮12能与第四双联齿轮结构13的小齿轮132啮合，该第四双联齿轮结构13的大齿轮131与第三双联齿轮结构6的小齿轮62啮合，从而驱动锁定杆7回到休止位置。在此，应急解锁机构能提供高达80N的驱动力来释放锁止杆7。图1中所示的应急解锁机构包括两级减速结构，但是也可以考虑省略第四第四双联齿轮结构13，也就是仅一级减速，即，扇形齿轮12直接与第三双联齿轮结构6的小齿轮62啮合。
电子锁止装置还包括微动开关15和位置传感器14，两者共同组成电路。在此，位置传感器优选是电阻式位置传感器。通过微动开关15能限定锁止杆7的最大行程。位置传感器14能检测锁止杆7在锁止位置和休止位置之间的具体位置。该位置传感器14的输出信号能被提供给电子锁止装置的驱控模块或者上一级的控制系统，如电动车的充电控制系统。
图2以示意图示出了根据本发明的电子锁止装置中的三级减速结构。如图2所示，电机2的输出轴的端部带有第一小齿轮3。该第一小齿轮3驱动第一双联齿轮结构4的大齿轮41，进行第一级减速。第一双联齿轮结构4和第二双联齿轮结构5相反布置，从而使得第一双联齿轮结构4的小齿轮42与第二双联齿轮结构5的大齿轮51啮合，实现第二级减速。第三双联齿轮结构6的大齿轮61由第二双联齿轮结构5的小齿轮52驱动，使得第三双联齿轮结构6与套筒16一起转动，从而最终驱动锁止杆7沿其轴线方向平移运动。图2中示出的电机2的输出轴可以沿顺时针或逆时针转动。当电机2的输出轴沿逆时针方向转动时，各个部件沿与输出轴顺时针转动时相应相反的方向运动，由此能驱动锁止杆7沿其轴线方向伸出或缩回。
为清晰起见，图3单独以示意图示出了电子锁止装置的应急解锁机构。在此，应急解锁机构设计为两级减速结构，其包括穿过壳体1的盖板9延伸的传动轴8，该传动轴8经由通孔9从壳体1向外伸出。在传动轴8两端分别设有把手11和扇形齿轮12。在正常状态下，扇形齿轮12不与第四双联齿轮结构13的小齿轮132啮合，锁定杆7完全由电机2驱动。在紧急操作的情况下，用户抓住把手11并将其转过一角度，例如90°，从而使扇形齿轮12与小齿轮132处于啮合状态。此时，用户继续转动把手11，从而驱动第四双联齿轮结构13沿图示方向转动，并进而带动第三双联齿轮结构6，最终导致锁止杆7沿锁止杆的轴线方向回缩到休止位置。从而实现电子解锁装置的解锁，释放充电枪。在此，应急解锁机构能提供高达80N的驱动力来释放锁止杆7。图中所示的应急解锁机构包括两级减速结构，但是也可以考虑仅一级减速或更多级减速，即，扇形齿轮12直接与第三双联齿轮结构6的小齿轮62啮合或者增加一个类似的双联齿轮结构。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的设计而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电子锁止装置，该电子锁止装置具有壳体(1)和设置在壳体(1)中的电机(2)、传动组件和锁止杆(7)，该电机(2)能通过传动组件驱动锁止杆(7)在锁止位置和休止位置之间直线运动，其特征在于，所述传动组件包括多级齿轮减速结构，该多级齿轮减速装置的输出端与锁止杆(7)通过一转动平动转换机构机械耦联。
2.根据权利要求1所述的电子锁止装置，其特征在于，所述多级齿轮减速结构是三级齿轮减速结构，其总减速比在13-16之间。
3.根据权利要求1或2所述的电子锁止装置，其特征在于，所述三级齿轮减速结构包括设置在电机输出轴上的第一小齿轮(3)、第一双联齿轮结构(4)、第二双联齿轮结构(5)和第三双联齿轮结构(6)，每个双联齿轮结构各包括一个大齿轮和一个小齿轮，其中，每个双联齿轮结构中的大齿轮与小齿轮以不能相对转动的方式刚性连接，其中，第一小齿轮(3)与第一双联齿轮结构(4)的大齿轮(41)啮合，第一双联齿轮结构(4)的小齿轮(42)与第二双联齿轮结构(5)的大齿轮(51)啮合，该第二双联齿轮结构的小齿轮(52)又与第三双联齿轮结构(6)的大齿轮(61)啮合。
4.根据权利要求1或2所述的电子锁止装置，其特征在于，所述转动平动转换机构包括构造在锁止杆(7)的一端上的公螺纹和构造在套筒(16)内壁上的对应母螺纹，其中，该套筒(16)与第三双联齿轮结构(6)以不能相对转动的方式刚性连接。
5.根据权利要求1或2所述的电子锁止装置，其特征在于，锁止杆(7)的一端构造成中空的筒状结构，在该筒状结构的内壁上设有母螺纹，而第三双联齿轮结构(6)具有带有对应公螺纹的轴端。
6.根据权利要求1或2所述的电子锁止装置，其特征在于，所述电子锁止装置还包括微动开关(15)和位置传感器(14)，通过该位置传感器(14)能检测所述锁止杆(7)的位置。
7.根据权利要求1或2所述的电子锁止装置，其特征在于，所述电子锁止装置还包括应急解锁机构，该应急解锁机构与第三双联齿轮结构(6)的小齿轮(62)机械耦联。
8.根据权利要求7所述的电子锁止装置，其特征在于，所述应急解锁机构包括扇形齿轮(12)、传动轴(8)、把手(11)以及第四双联齿轮结构(13)，其中，所述扇形齿轮(12)和把手(11)分别固定在传动轴(8)的两端，其中，该扇形齿轮能被置于与第四双联齿轮结构(13)的小齿轮(132)啮合，其中，该第四双联齿轮结构的大齿轮(131)能与第三双联齿轮结构(6)的小齿轮(62)啮合。
9.一种用于电动汽车的充电系统，其中，该充电系统具有充电插头和充电插座，其特征在于，该充电系统还包括至少一个根据上述实施形式之一所述的电子锁止装置。
10.根据权利要求9所述的充电系统，其特征在于，所述电子锁止装置至少布置在充电插头和充电插座之一上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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