CN114084037A - 一种锁止机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种锁止机构。该锁止机构用于将电池包锁止在车梁上，以保证在汽车运动过程中电池包与车身保持稳定连接。该锁止机构包括固定座以及锁止件，固定座设置在车梁上，固定座上设有锁止孔以及防反转锁紧面，锁止件固定设置在电池包上，锁止件包括枢转部和锁紧部，锁紧部能够穿过锁止孔并沿防反转锁紧面转动至锁紧及防反转状态，使电池锁止在车梁上。锁止电池包时，锁紧部能够搭设在防反转锁紧面上，避免在汽车运行过程中由于振动而自动回转滑落退出，为锁止件回转提供阻力，提高电池包锁止的稳定性，且能够为电池包锁止固定提供稳定支撑。同时，该结构简单，操作者便捷，且锁止和解锁便捷快速。

Description

一种锁止机构
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种锁止机构。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，人们对电池包的续航量以及充电效率的需求日益提高。目前，电池包普遍面临着成本高、续航能力小以及充电时间长等问题，换电模式的出现为解决当前电池包面临的问题提供了新的活力。
换电模式要求必须有快速换电的技术，快速换电与电池包锁止机构的性能密切相关。锁止机构不仅具有将电池包锁止在汽车上的作用，且锁止机构还必须具有安全可靠、对电池包锁止和解锁要求精度低以及安装方便的优点，还能够适用于不同的车辆，达到使电池包与汽车实现快捷、安全地锁止和开启的效果。
现有技术中，为了实现将电池包稳定的锁止在汽车上，锁止机构完成锁止动作后，一般还设置有多个固定组件，避免锁止机构在汽车运行过程自动解锁，导致锁止机构结构复杂，操作繁琐，导致锁止和解锁过程耗时长。
为解决上述问题，亟待提供一种锁止机构，解决结构复杂，操作繁琐，导致锁止和解锁过程耗时长的问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种锁止机构，以达到结构简单、操作便捷且锁止和解锁便捷快速的效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种锁止机构，被配置为将电池包锁止在车梁上，所述锁止机构包括：
固定座，所述固定座设置在所述车梁上，所述固定座上设有锁止孔及防反转锁紧面；以及
锁止件，设置在所述电池包上，所述锁止件包括枢转部和锁紧部，所述锁紧部能够穿过所述锁止孔并沿所述防反转锁紧面转动至锁紧及防反转状态，使得所述电池包锁止在所述车梁上。
作为一种可选方案，所述防反转锁紧面包括爬升面和防反转工作段，所述爬升面和所述防反转工作段设置于所述固定座背离所述电池包的一面，且所述锁止件锁止过程中，所述爬升面与所述防反转工作段衔接于所述爬升面的末端。
作为一种可选方案，所述防反转工作段为负升面或斜度小于自锁角的自锁斜面。
作为一种可选方案，所述爬升面为环形旋转向上的平面或螺旋面，且所述爬升面的倾斜高度沿所述锁止件的锁止运动的方向逐渐升高；所述负升面为环形旋转向下的平面或螺旋面，且所述负升面的倾斜高度沿所述锁止件的锁止运动的方向逐渐降低。
作为一种可选方案，所述锁紧部与所述螺旋面对应设置有适配的倾斜面，所述螺旋面和所述倾斜面为配合使用的螺旋面。
作为一种可选方案，所述锁止机构还包括：
弹性件，被配置为提供所述锁紧部与所述防反转锁紧面之间预紧力。
作为一种可选方案，所述锁止件还包括第二限位部，所述第二限位部设置所述枢转部背离所述锁紧部的一端。
作为一种可选方案，所述弹性件设置于第二限位部与电池包之间，和/或，所述弹性件设置于所述电池包与所述车梁之间。
作为一种可选方案，所述固定座还包括：
第一限位部，设置在所述负升面远离所述爬升面的一端，所述第一限位部被配置为约束所述锁止件转动的极限位置。
作为一种可选方案，所述锁紧部为扇形结构或长方形结构。
作为一种可选方案，所述电池包与所述车梁之间设置高摩擦材料。
作为一种可选方案，所述电池包与所述车梁之间设置缓冲件，所述缓冲件为缓冲材料。
作为一种可选方案，所述锁止件背离所述锁紧部的一端设置有驱动槽，所述锁止机构还包括：
锁止驱动件，能够插入所述驱动槽以驱动所述锁止件转动。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种锁止机构。该锁止机构用于将电池包锁止在车梁上，以保证在汽车运动过程中电池包与车身保持稳定连接。该锁止机构包括固定座以及锁止件，固定座设置在车梁上，固定座上设有锁止孔以及防反转锁紧面，锁止件固定设置在电池包上，锁止件包括枢转部和锁紧部，锁紧部能够穿过锁止孔并沿防反转锁紧面转动至锁紧及防反转状态，使电池锁止在车梁上。锁止电池包时，锁紧部能够搭设在防反转锁紧面上，避免在汽车运行过程中由于振动而自动回转滑落退出，为锁止件回转提供阻力，提高电池包锁止的稳定性，且能够为电池包锁止固定提供稳定支撑。同时，该结构简单，操作者便捷，且锁止和解锁便捷快速。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的锁止机构的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的固定座的结构示意图一；
图3是本发明实施例提供的固定座的结构示意图二；
图4是图3中A处的局部放大图；
图5是本发明实施例提供的锁止件的结构示意图一；
图6是本发明实施例提供的锁止件的结构示意图二。
图中标记如下：
100-固定座；110-锁止孔；120-爬升面；130-负升面；140-第一限位部；
200-锁止件；210-枢转部；220-锁紧部；221-倾斜面；230-第二限位部；240-驱动槽；
300-锁止驱动件；310-解锁部；320-手持部；330-缓冲件；340-第三限位部；
400-弹性件；
500-缓冲件；
600-传感器；
700-车梁；
800-电池包。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的结构分而非全结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内结构的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
随着新能源汽车的可快速发展，人们对电池包800的续航量以及充电效率的需求日益提高。目前，电池包800普遍面临着成本高、续航能力小以及充电时间长等问题，换电模式的出现为解决当前电池包800面临的问题提供了新的活力。
换电模式要求必须有快速换电的技术，快速换电与电池包800锁止机构的性能密切相关。锁止机构不仅具有将电池包800锁止在汽车上的作用，且锁止机构还必须具有安全可靠、对电池包800锁止和解锁要求精度低以及安装方便的优点，还能够适用于不同的车辆，达到使电池包800与汽车实现快捷、安全地锁止和开启的效果。具体而言，为了便于固定电池包800，电池包800包括电池包本体和托耳，通过将锁止机构与托耳连接将电池包800固定在车架700上。
如图1所示，本实例提供一种锁止机构，该锁止机构用于将电池包800锁止在车梁700上，以保证在汽车运动过程中电池包800与车身保持稳定连接。该锁止机构包括固定座100以及锁止件200，固定座100设置在车梁700上，固定座可以于车梁700一体成型或者通过螺接等方式固定于车梁700，固定座100上设有锁止孔110以及防反转锁紧面，锁止件200固定设置在电池包800上，锁止件200包括枢转部210和锁紧部220，锁紧部220能够穿过锁止孔110并沿防反转锁紧面转动至锁紧及防反转状态，使得电池包800锁止在车梁700上。锁止电池包时，锁紧部220能够搭设在防反转锁紧面上，避免在汽车运行过程中由于振动而自动回转滑落退出，为锁止件200回转提供阻力，提高电池包800锁止的稳定性，且能够为电池包800锁止固定提供稳定支撑。同时，该结构简单，操作者便捷，且锁止和解锁便捷快速。
请继续参见图1，作为一种可选方案，锁止件200还包括第二限位部230，位于枢转部210远离锁紧部220的一端，第二限位部230用于承托电池包800的重量，以便于锁止件200将电池包800锁止在车梁700上。
具体而言，固定座100与车梁700之间可以通过焊接固定，以提高固定座100与车梁700连接的稳定性。当然，在其他实施例中，固定座100与车梁700之间也可以通过螺接等可拆卸连接，以及直接一体形成于车梁700，操作者可以根据需求具体选择，本实施例对此不作具体限定。
为了便于电池包800安装的定位，电池包800上设置有定位锥销，车辆上设置有定位销孔，定位锥销能够插入定位销孔，以便于操作者快速定位电池的安装位置。
如图2和图3所示，防反转锁紧面包括爬升面120和防反转工作段，爬升面120和防反转工作段设置在固定座100背离电池包800的一面，且锁紧件锁止过程中，爬升面120与防反转工作段衔接于爬升面120的末端，使爬升面120和防反转工作段沿锁止孔110的周向依次设置；锁紧部220旋转后位于防反转工作段上。锁止电池包800时，锁止件200能够穿过锁止孔110并沿爬升面120和防反转工作段的方向依次转动并停止在防反转工作段远离爬升面120的一侧。爬升面120方便锁止件200逐渐向上抬升到达固定座100的上端面，为操作者锁紧电池包800提供便捷，且解锁时通过减小锁紧部220与防反转锁紧面之间的压紧力，锁紧部220可以通过爬升面120逐渐向下运动，退出解锁，也能够为操作者解锁过程提供便利。当锁止件200爬升到固定座100的上端面后，锁止件200能够沿防反转工作段逐渐降低高度，并搭接在防反转工作段上，避免在汽车运行过程中由于振动而自动回转滑落退出，为锁止件200回转提供阻力，提高电池包800锁止的稳定性。可以理解的是，锁止孔110的轮廓形状与锁止件200的截面形状相同，以便于锁止件200穿过锁止孔110。
请继续参见图2，可选地，固定座100还包括第一限位部140，设置在负升面130远离爬升面120的一端，第一限位部140能够约束锁止件200转动的极限位置，以避免转动过限。同时，由于第一限位部140限制了一个转动方向，使操作者锁止过程只能沿未设置第一限位部140的方向转动，以使锁止件200依次通过爬升面120、水平段以及负升面130，为锁止过程提供运动方向。
具体而言，防反转工作段为负生面130或斜度小于自锁角的自锁斜面。爬升面120末端设置有反旋向螺旋面的第一限位部140，锁紧部220进入到防反转段后，依靠枢转部210向外拉紧锁紧部220的拉力形成抵紧第一限位部140上的力而不会沿解锁旋向的方向旋转，实现放松脱。
如图2～图4所示，作为一种可选方案，爬升面120为环形旋转向上的平面或螺旋面，且爬升面120的倾斜方向沿锁止件200锁止运动的方向逐渐升高，如图4，抬升面120上端面的高度与下端面高度差为△H，从而使锁止件200锁紧过程逐渐抬升高度，使操作者锁紧过程省时省力；负升面130为环形旋转向下的平面或螺旋面，且负升面130的倾斜高度沿锁止件200锁止运动的方向逐渐降低，如图4，抬升面120上端面的高度与下端面高度差为△h，从而为锁止件200回转提供阻力，提高电池包800锁止的稳定性。同时，设置螺旋上升的爬升面120以及螺旋下降的负升面130是为了降低摩擦系数，更容易进行锁止或解锁。
请继续参见图2～图4，进一步地，爬升面120和负升面130间隔设置，使爬升面120和负升面130之间留有一定高于爬升面120和负升面130的水平段，且爬升面120和负升面130与水平段之间平滑过度，以便于锁止件200锁紧和解锁过程动作平滑，便于操作者操作。
如图2～图4所示，锁紧部220为多个。多个锁紧部220设置在枢转部210的一端，且多个锁紧部220沿枢转部210的周向间隔设置，锁紧部220能够穿过锁止孔110并搭设在负升面130上，以锁止电池包800，多个锁紧部220为固定电池包800提供支撑，有利于平衡锁止件200的受力，提高固定电池包800的安全性和稳定性。
请继续参见图2，为了便于操作者检测电池锁止的状态，锁止机构还包括传感器600，设置在固定座100上，传感器600能够感应锁止部的位置，且传感器600与车载VCU电连接，当锁止机构锁止销出现松动时，驾驶室控制灯亮报警，提醒驾驶人员锁止机构出现松动。
如图5所示，作为一种优选方案，锁紧部220与螺旋面对应设置有适配的倾斜面221，螺旋面和倾斜面221为配合使用的螺旋面，以便于使锁紧部220旋转以及固定过程能够与防反转锁紧面相贴合。同时，锁紧部220底部设置有与防反转段旋向一致的螺旋面，在锁紧状态时实现与防反转段螺旋面的面接触，降低锁紧压力下两个零件间的接触应力，有利于提高使用寿命。
请继续参见图1和图6，作为一种优选方案，锁紧部220的前端设置为锥形结构，锥形结构的尖端尺寸小于锁止孔110的尺寸，便于操作者将锁止件200插入锁止孔110的定位。锥形结构的斜面能够为锁紧部220插入锁止孔110提供导向所用。
请继续参见图1和图6，具体而言，锁紧部220为扇形结构，锁紧部220的宽度沿远离枢转部210的方向逐渐增大，锁紧部220在垂直于插入轴线的平面上形成投影，扇形结构能够增大锁紧部220搭设在固定座100上的接触面积，使锁紧部220底部边缘与螺旋面之间形成线接触，从而有利于提高锁止件200固定电池包800的稳定性和安全性，且扇形结构外形美观。锁紧部220为两个，两个锁紧部220相对设置，形成T型锁止部，使操作者安装电池包800时便于将锁止件200和锁止孔110对齐，为操作者组装过程提供便利。示例性地，本实施例中，锁紧部220旋转90°～130°能够把电池包800锁止在车梁700上。当然，在其他实施例中，操作者可以根据需求设置扇形锁紧部220的角度，那么锁紧部220旋转的角度可能发生改变，本实施例对此不作限定。
在其他实施例中，锁紧部220也可以长方形结构，结构简单，便于加工。
如图1所示，锁止件200背离车梁700的一端设置有驱动槽240，锁止机构还包括锁止驱动件300，与锁止件相互配合。锁止驱动件300能够插入驱动槽240，进而驱动锁止件转动，以便于锁止或者解锁。具体而言，锁止驱动件300包括解锁部310、手持部320以及缓冲部330，手持部320与解锁部310连接，便于操作者手动操作。缓冲部330沿手持部320的轴向套设在手持部320上，缓冲部330能够为解锁部310与锁止件200的接触提供缓冲，避免刚性碰撞，有利于提高锁止件200和锁止驱动件300的使用寿命。示例性地，缓冲部330为弹簧，弹簧属于常规缓冲部件，便于采购且成本低。
如图1所示，更优地，锁止驱动件300还包括第三限位部340，设置在解锁部310和手持部320之间，以为操作者手持位置提供限位，锁止驱动件300还可以与适配的换电机器人配合，通过换电机器人将锁止驱动件300插入驱动槽240中，进行锁止以及解锁动作。
工作时，操作者或换电机器人将设置在电池包800上的锁止件200穿过锁止孔110，并旋转锁止件200，使其通过爬升面120逐渐抬升，然后在转动到负升面130时，停止转动，锁止件200的前端搭设在负升面130上，完成锁止电池包800动作，在转动过程中，需要抵消弹性件400的预紧力，需要提供一定的压紧力针对弹性件400进行预定位移的压缩。该动作简单，操作便捷。当需要解锁时，操作者或换电机器人首先抵消一定的弹性件400的预紧力，增大锁紧部220与防反转锁紧面之间的距离，推动锁止件200带动电池包800向上抬升并向反方向旋转，使锁止件200从负升面130上退出，然后能够在爬升面120上继续向下旋转解锁，使锁止件200的角度与锁止孔110相对应时从锁止孔110中退出，完成解锁动作。
作为一种可选方案，锁止机构还包括弹性件400，弹性件400提供锁紧部220与所述防反转锁紧面之间预紧力。弹性件400方便锁止机构的装夹锁止电池包800到车梁700上，同时防止车辆在震动时锁止机构松动。
如图1所示，进一步地，弹性件400设置在第二限位部230和电池包800之间，当枢转部210被拉入固定座100时将被压紧，对枢转部210施加向外拔出的力，对电池包800施加向固定座100压紧的力，使电池包800贴紧固定座100并通过摩擦力阻碍电池包800相对固定座100窜动，使弹性件400能够通过调节第二限位部230和电池包托耳之间的间距，通过弹性件400在第二限位部230与电池包托耳之间提供缓冲，是锁止机构能够消除加工精度误差，以提高锁止机构的容差性能。同时，弹性件400使锁紧部220能够与固定座100紧密贴合，提供预定的预紧力，提高锁止件200锁固电池包800的稳定性。
与此同时，弹性件400也可以设置在电池包800和车梁700之间。使车梁700与电池包800柔性隔开，减少汽车在行驶过程中电池包800与车梁700的共震，起到柔性减震作用。具体而言，缓冲件(500)优选为高摩擦系数垫片，增加车梁700与电池之间的摩擦力，既能够避免电池相对车梁700发生移动，且减缓电池在汽车行驶过程中的震动。
或者，在第二限位部230和电池包800之间以及电池包800和车梁700之间同时设置有弹性件400，设置在不同位置的弹性件400分别起到不同的弹性缓冲作用，具体效果与上述相同，这里不再赘述。
如图1所示，作为一种可选方案，弹性件400可以选用弹簧，通过弹簧在第二限位部230与电池包托耳之间提供缓冲，是锁止机构能够消除加工精度误差，以提高锁止机构的容差性能。此外，弹性件400还能够使锁紧部220能够与固定座100紧密贴合，提供预定的预紧力，提高锁止件200锁固电池包800的稳定性。
可选地，电池包800和车梁700之间设置有缓冲件500，缓冲件500优选采用缓冲材料，或者缓冲材料也可以设置在电池包800与固定座100之间，当枢转部210被拉入固定座100时弹簧将被压紧，对枢转部210施加向外拔出的力，对电池包800施加向枢转部210压紧的力，使电池包800贴紧枢转部210并通过摩擦力阻碍电池包800相对枢转部210窜动。
注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (13)

1.一种锁止机构，其特征在于，被配置为将电池包(800)锁止在车梁(700)上，所述锁止机构包括：
固定座(100)，所述固定座(100)设置在所述车梁(700)上，所述固定座(100)上设有锁止孔(110)及防反转锁紧面；以及
锁止件(200)，设置在所述电池包(800)上，所述锁止件(200)包括枢转部(210)和锁紧部(220)，所述锁紧部(220)能够穿过所述锁止孔(110)并沿所述防反转锁紧面转动至锁紧及防反转状态，使得所述电池包(800)锁止在所述车梁(700)上。
2.根据权利要求1所述的锁止机构，其特征在于，所述防反转锁紧面包括爬升面(120)和防反转工作段，所述爬升面(120)和所述防反转工作段设置于所述固定座(100)背离所述电池包(800)的一面，且所述锁止件(200)锁止过程中，所述爬升面(120)与所述防反转工作段衔接于所述爬升面(120)的末端。
3.根据权利要求2所述的锁止机构，其特征在于，所述防反转工作段为负升面(130)或斜度小于自锁角的自锁斜面。
4.根据权利要求3任一项所述的锁止机构，其特征在于，所述爬升面(120)为环形旋转向上的平面或螺旋面，且所述爬升面(120)的倾斜高度沿所述锁止件(200)的锁止运动的方向逐渐升高；所述负升面(130)为环形旋转向下的平面或螺旋面，且所述负升面(130)的倾斜高度沿所述锁止件(200)的锁止运动的方向逐渐降低。
5.根据权利要求4所述的锁止机构，其特征在于，所述锁紧部(220)与所述螺旋面对应设置有适配的倾斜面(221)，所述螺旋面和所述倾斜面(221)为配合使用的螺旋面。
6.根据权利要求1所述的锁止机构，其特征在于，所述锁止机构还包括：
弹性件(400)，被配置为提供所述锁紧部(220)与所述防反转锁紧面之间预紧力。
7.根据权利要求6所述的锁止机构，其特征在于，所述锁止件(200)还包括第二限位部(230)，所述第二限位部设置所述枢转部(210)背离所述锁紧部(220)的一端。
8.根据权利要求7所述的锁止机构，其特征在于，所述弹性件(400)设置于第二限位部(230)与电池包(800)之间，和/或，所述弹性件(400)设置于所述电池包(800)与所述车梁(700)之间。
9.根据权利要求4所述的锁止机构，其特征在于，所述固定座(100)还包括：
第一限位部(140)，设置在所述负升面(130)远离所述爬升面(120)的一端，所述第一限位部(140)被配置为约束所述锁止件(200)转动的极限位置。
10.根据权利要求1所述的锁止机构，其特征在于，所述锁紧部(220)为扇形结构或长方形结构。
11.根据权利要求1所述的锁止机构，其特征在于，所述电池包(800)与所述车梁(700)之间设置高摩擦材料。
12.根据权利要求1所述的锁止机构，其特征在于，所述电池包(800)与所述车梁(700)之间设置缓冲件(500)，所述缓冲件(500)为缓冲材料。
13.根据权利要求1～9任一项所述的锁止机构，其特征在于，所述锁止件(200)背离所述锁紧部(220)的一端设置有驱动槽(240)，所述锁止机构还包括：
锁止驱动件(300)，能够插入所述驱动槽(240)以驱动所述锁止件(200)转动。
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