CN116424081B - 一种电动重卡电池箱锁紧装置总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动重卡电池箱锁紧装置总成，所述锁紧装置间隔布置于底托框架上，包括螺旋、升降、导引和止松部件，所述螺旋部件为蜗杆传动形式，可输出较大扭矩且具备自锁能力，所述升降部件为丝杠螺母结构，在导引部件的配合下实现升降、螺旋复合运动，所述止松部件由凸轮带动卡销的升降动作实现压板的防松。此装置的优势在于结构紧凑，输出效率高，止松电机即可输出较大的锁紧力；具备多重防松锁止保障，蜗杆传动和梯形螺纹均具备自锁能力，且止松部件可主动上锁进行防松，安全性高；双支点设计，锁紧更牢固；受力点对称布置，无单边偏转扭矩，不会造成单边磨损；装置可无级锁停，适应电池箱的高度偏差，避免间隙导致的晃动。

Description

一种电动重卡电池箱锁紧装置总成

技术领域

本发明属于重卡换电技术领域，尤其涉及一种电动重卡电池箱锁紧装置总成。

背景技术

对于目前的电动重卡而言，主要采用换电模式进行能源的快速替换补充。换电也存在多种方式，电动重卡目前以顶换为主，具体操作步骤为：卡车首先驶入换电站内的充电工位，待停准位置之后由吊装设备将亏电的电池箱吊走，再将满电的电池箱吊装到卡车上，在这过程中便需要锁紧装置来实现电池箱与下方托架的放松和锁固。

现有的电动重卡电池仓锁止装置种类繁多，如公告号为CN217022168U的专利中公开的一种电动重卡电池包渐进式定位锁紧底座装置，通过气缸320带动锁止钩的立板308围绕下转轴307旋转伸出以按压方式与电池包底部框架锁定。并且在气缸4输出端与立板308间设置弹簧316，通过弹簧316的弹力对立板308在锁止状态下形成自锁。

上述现有技术中采用弹簧316实现机构的自锁。此现有方案的缺陷在于弹簧极限载荷有限，当重卡行驶过程中遇到颠簸或者碰撞时，电池箱会发生晃动或者失位，对弹簧造成很大的冲击载荷，如果超越了弹簧本身的承载能力，会造成弹簧发生不可逆的严重变形或弹性丧失，继而导致锁止失效，产生安全隐患。此外，由于气缸320的输出轴与弹簧之间为同轴安装的形式，弹簧在车辆颠簸时所受到的巨大冲击力也会传递给气缸320的输出轴造成气缸320的损伤。

故需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本专利提供一种电动重卡电池箱锁紧装置总成，以解决现有技术中存在的锁止间隙导致电池箱晃动和弹性件自锁强度不足的问题，同时进一步提高电池箱锁紧装置的防松性和安全性。

技术方案：本发明可采用以下技术方案：

一种电动重卡电池箱锁紧装置总成，包括电池托架、电池箱框架、安装于电池托架上的若干锁紧装置；所述锁紧装置包括外壳、位于外壳顶部的导向套筒、底部插入导向套筒的锁舌压板、在外壳内自下而上延伸并向上插入锁舌压板的丝杠、与丝杠同轴并位于丝杠内的顶杆、位于锁舌压板顶部的卡销；所述丝杠具有沿丝杠中轴线延伸的中空的空腔，顶杆插入空腔内且与丝杠不接触；

所述锁舌压板包括纵长的锁舌及自锁舌向下延伸的圆柱；圆柱中设有内螺纹与丝杠螺纹配合；丝杠顶面及锁舌顶面均设有与卡销配合的凹槽，所述卡销与顶杆顶部连接，当卡销位于丝杠顶面及锁舌顶面的凹槽内，锁舌压板与丝杠相对不转动；当顶杆向上移动将卡销顶出所述凹槽，锁舌压板与丝杠可相对转动；

所述圆柱位于导向套筒内，圆柱外侧设置倾斜向下延伸的导引槽，导向套筒上设有位于导引槽内的导柱；当丝杠转动时，导引槽与导柱之间的限位关系使锁舌压板相对丝杠上升或下降；锁舌压板下降后，导柱位于导引槽顶端，锁舌压板位于锁止位置；锁舌压板上升后，导柱位于导引槽底端，锁舌压板向上移动并转动一个角度至解锁位置。

进一步的，还包括螺旋电机、位于外壳之内的蜗杆、位于外壳之内的蜗轮；所述蜗轮通过联轴器与螺旋电机输出轴同轴连接，所述蜗轮位于丝杠底部并与丝杠同轴连接固定，蜗轮与蜗杆配合，通过螺旋电机驱动蜗杆转动，进而驱动蜗轮及丝杠转动。

进一步的，还包括止松电机、位于顶杆底部的凸轮，所述凸轮与止松电机输出轴连接，止松电机带动凸轮偏心转动使顶杆上升或下降。

进一步的，所述锁舌顶面中还设有与卡销底部连接的弹簧，当顶杆将卡销向上移动将卡销顶出所述凹槽时，弹簧被拉伸，当顶杆下降时，弹簧下拉卡销使卡销复位于凹槽内。

进一步的，所述电池箱框架上设有位于所述外壳上方的承压板，该承压板开有矩形通孔，所述锁舌压板的锁舌可穿过矩形通孔设置，锁舌压板位于锁止位置时，锁舌压板的两侧压接于承压板矩形通孔窄边两侧，当锁舌压板上升至解锁位置，锁舌压板在上升过程中旋转90度，与电池箱承压板矩形通孔在长度方向处于平行位置，锁舌压板可穿过矩形通孔，使电池箱吊起替换。

进一步的，蜗杆的螺旋线升角小于蜗杆蜗轮啮合齿间的当量摩擦角，具备自锁性能。

进一步的，所述丝杠的螺纹升角小于当量摩擦角，具备自锁性能。

进一步的，蜗杆中间部位为螺旋线，两端布置有圆锥滚子轴承。

进一步的，所述丝杠为梯形丝杠并与锁舌压板的内丝梯形螺纹配合，梯形丝杠套在蜗轮中的部位为方轴形式，与蜗轮的方孔配合，用于传递来自于蜗轮的扭矩，在梯形丝杠方轴部位的两侧为阶梯圆柱轴，用于与圆锥滚子和推力轴承配合实现轴向固定。

进一步的，所述锁紧装置数量至少为四套，至多为十套。

有益效果：相对于现有技术，本发明在丝杠中设置能够将卡销顶起的顶杆，在极小范围内实现卡销对锁舌压板的锁止动作，当卡销没有被顶起时，锁舌压板与丝杠顶部被固定而无法相对转动，从而保护锁舌压板不会由于自锁强度不足而失效的问题。

进一步的，本发明通过蜗轮蜗杆传动的原理，将电机的输出扭矩放大，可以获得较大的锁紧力，且蜗杆传动和梯形螺纹均具备自锁能力，安全性较高；此外，该装置中螺旋电机的运动锁止条件是电流达到预定值，具备无级锁停功能，可根据实际的电池箱高度进行锁止，适应结构的加工误差，消除锁紧间隙，避免电池箱发生晃动；另外，本发明装置采用主动止松机构来实现更可靠的防松功能，确保卡车行驶过程的电池箱锁止安全。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电动重卡电池箱锁紧装置总成的布置图；

图2是电池托架与电池箱框架配合时的状态图；

图3是本发明锁紧装置的整体结构示意图，并展示了锁舌压板位于锁止位置的状态；

图4是螺旋机构的结构示意图；

图5是升降和导引机构的具体结构示意图；

图6是止松机构的具体结构示意图；

图7是锁紧装置的剖面视图。

图8是本发明锁紧装置的整体结构示意图，并展示了锁舌压板向上移动并转动至解锁位置的状态。

图中：

1、本发明锁紧装置；

11、螺旋机构；111、螺旋电机；112、螺旋电机法兰；113、螺旋电机联轴器；114、丝杠圆锥滚子轴承；115、蜗杆圆锥滚子轴承；116、蜗杆；117、推力滚子轴承；118、蜗轮；

12、升降机构；121、锁舌压板；122、梯形丝杠；

13、导引机构；131、紧定螺钉；132、导柱；133、导向套筒；

14、止松机构；141、止松电机；142、止松电机支座；143、凸轮轴套；144、凸轮轴；145、凸轮；146、顶杆；147、卡销；148、卡销弹簧；149、止块；1410、开口销；

15、外壳；16、底盖；

2、快换连接器；

3、电池底托；

4、电池箱；

具体实施方式

本发明实施例提供一种电动重卡电池箱锁紧装置总成，结构简单，安全可靠。

如图1及图2所示，本发明的电动重卡电池箱锁紧装置间隔分布于电池底托3上，装置数量至少为四套，至多为十套，并不局限于此实施例所展示的四套锁紧装置的布置形式。电池底托3中间位置为与电池包连接的快换连接器2。电池箱4放置于电池底托3上，由锁紧机构1固定。

如图3所示，该电池箱锁紧装置1包括螺旋机构11、升降机构12、导引机构13、止松机构14、外壳15、底盖16。所述螺旋机构11为蜗杆传动形式，由电机驱动，具备较大传动比，且可自锁。所述升降机构12为梯形螺纹传动形式，可自锁，运动形式为升降、旋转复合运动，可无级锁停于任意位置。所述导引机构13用于为升降机构12进行导向，使其实现升降和回转的复合运动。所述止松机构14可实现装置的主动上锁，提高行车过程的电池箱安全性。

如图4所示，螺旋机构11主要包括螺旋电机111、螺旋电机法兰112、螺旋电机联轴器113、丝杠圆锥滚子轴承114、蜗杆圆锥滚子轴承115、蜗杆116、推力滚子轴承117、蜗轮118，其中蜗杆116和蜗轮118的螺旋线匹配，满足啮合要求，具备较大传动比，且可自锁。所述蜗杆116与螺旋电机111通过联轴器113连接，但不限于此连接形式。所述蜗杆116的两侧布置有圆锥滚子轴承115，由成对的圆锥滚子轴承115进行轴向限位。所述蜗轮118中心开有方形通孔，与梯形丝杠122的方轴段配合。

参见图5和图7，升降机构12包含锁舌压板121和梯形丝杠122，两者的梯形螺纹满足自锁条件。所述梯形丝杠122的中心开有通孔，轴端开有凹槽。所述锁舌压板121的圆柱外壁开有螺旋槽1211。所述导引机构13包含紧定螺钉131、导柱132、导向套筒133。导向套筒133的内壁直径稍大于锁舌压板121的大圆柱直径，允许锁舌压板121在其内部做升降运动。紧定螺钉131和导柱132安装于导向套筒133的螺纹孔内，且导柱132的圆柱段从导向套筒133的内壁突出，与锁舌压板121的螺旋槽配合，对锁舌压板起到导向限制作用，实现锁舌压板的升降和螺旋复合运动。

参见图6和图7，本发明方案设置了主动防松部件，即止松机构14，其包含止松电机141、止松电机支座142、凸轮轴套143、凸轮轴144、凸轮145、顶杆146、卡销147、卡销弹簧148、止块149。止松电机141通过止松电机支座142固定于底盖16上，电机转轴与凸轮轴144连接，凸轮轴144位于凸轮轴套143内部，可绕其转动。凸轮轴144的一端为半圆轴，可与凸轮145的半圆孔配合，待凸轮轴144的半圆轴插入凸轮145的半圆孔之后，轴端再添加开口销1410固定，即可完成凸轮的安装。凸轮145为一个圆柱体，其半圆孔偏心布置。凸轮145的外圆柱面与顶杆146的半球面接触。顶杆146为细长圆柱杆结构，一端为半球面，另一端为大直径阶梯状，在阶梯轴一端开有一定深度的沉孔。卡销147为T形结构，中部的圆柱杆可与顶杆146的沉孔配合，矩形杆则与锁舌压板121和梯形丝杠122的凹槽配合，形成主动锁死。卡销147矩形杆两端开有细孔，布置有弹簧转轴，与卡销弹簧148连接。卡销弹簧148的另一端与止块149的转轴连接。通过卡销弹簧148在卡销147和止块149之间形成拉力作用。当顶杆146下降时，卡销147便可在卡销弹簧148的拉力作用下同步下降，继而卡到凹槽中阻止锁舌压板与梯形丝杠相对旋转，起到防松作用。当凸轮145驱动顶杆146上升时，顶杆146会推动卡销147上升，当卡销147完全从梯形丝杠122和锁舌压板121的凹槽中脱离后，机构即解除了防松状态，此时允许锁舌压板121进行升降和螺旋运动，对电池箱4进行解除锁止。

本发明实施例的具体工作流程为：

当电动重卡在换电工位停好后，驾驶员操作“解锁”按钮，则止松电机141开始运转，带动凸轮145将顶杆146顶起，通过顶杆146将卡销147顶起到最高位置，使卡销147从锁舌压板121和梯形丝杠122的凹槽中脱离，即实现了主动防松状态的解除。之后，螺旋电机11开始运转，带动蜗杆116转动，蜗杆116则驱动蜗轮118和梯形丝杠122转动。在导引机构13的配合下，梯形丝杠122的转动会带动锁舌压板121进行“螺旋上升”动作，如图8所示。锁舌压板121上升到位之后，其在圆周方向也旋转了90度，与电池箱4的承压板方孔不会产生干涉，此时即完成了电池箱4的解锁作业，等待换电站的吊装设备将亏电的电池箱进行吊装替换。

当满电的电池箱替换完成之后，驾驶员操作“上锁”按钮，此时螺旋电机11先开始运转，通过蜗杆传动机构驱动梯形丝杠122转动，梯形丝杠122则驱动锁舌压板121进行“螺旋下降”动作，直到锁舌压板121的下平面紧密压接于电池箱4的承压板上。之后，止松电机141开始动作，通过凸轮带动顶杆145下降到最低位置，此时卡销147也在卡销弹簧148的拉力下同步下降。当卡销147下降到最低位置时，正好完全嵌入在锁舌压板121和梯形丝杠122的凹槽内，使两者相互锁止，实现主动防松锁固功能。至此，整个上锁过程即已完成。

本发明的装置结构简单，具备多重锁固保障能力，安全性更高。本发明的锁止装置具备无级锁止能力，能在行程范围内的任意位置锁停，因此锁舌能适应不同电池箱的高度误差，对于任意电池箱均能实现可靠的压接锁紧，避免锁舌与支撑架之后存在间隙，消除了电池箱晃动的隐患，实现真正的一体式紧固，安全可靠。此外，本发明装置在锁紧完成之后，可彻底关闭驱动电机的电源，进而大大节约了电池箱的电能，保障卡车有更高的续航能力。再者，本发明改进了锁止装置的受力结构，将锁舌从两侧对称下压，可消除单边偏转力矩，防止严重的单边磨损，避免长时间之后出现单边间隙而导致锁舌晃动，因此本发明具备更长的使用寿命。最后，本发明装置具备蜗轮传动和梯形螺纹的双重自锁能力，且设置了主动防松装置，具备很高的安全性和可靠性，可避免卡车行驶过程中电池箱发生意外松脱。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种电动重卡电池箱锁紧装置总成，包括电池托架、电池箱框架、安装于电池托架上的若干锁紧装置；其特征在于，所述锁紧装置包括外壳、位于外壳顶部的导向套筒、底部插入导向套筒的锁舌压板、在外壳内自下而上延伸并向上插入锁舌压板的丝杠、与丝杠同轴并位于丝杠内的顶杆、位于锁舌压板顶部的卡销；所述丝杠具有沿丝杠中轴线延伸的中空的空腔，顶杆插入空腔内且与丝杠不接触；

所述锁舌压板包括纵长的锁舌及自锁舌向下延伸的圆柱；圆柱中设有内螺纹与丝杠螺纹配合；丝杠顶面及锁舌顶面均设有与卡销配合的凹槽，所述卡销与顶杆顶部连接，当卡销位于丝杠顶面及锁舌顶面的凹槽内，锁舌压板与丝杠相对不转动；当顶杆向上移动将卡销顶出所述凹槽，锁舌压板与丝杠可相对转动；

所述圆柱位于导向套筒内，圆柱外侧设置倾斜向下延伸的导引槽，导向套筒上设有位于导引槽内的导柱；当丝杠转动时，导引槽与导柱之间的限位关系使锁舌压板相对丝杠上升或下降；锁舌压板下降后，导柱位于导引槽顶端，锁舌压板位于锁止位置；锁舌压板上升后，导柱位于导引槽底端，锁舌压板向上移动并转动一个角度至解锁位置。

2.根据权利要求1所述的电动重卡电池箱锁紧装置总成，其特征在于：还包括螺旋电机、位于外壳之内的蜗杆、位于外壳之内的蜗轮；所述蜗轮通过联轴器与螺旋电机输出轴同轴连接，所述蜗轮位于丝杠底部并与丝杠同轴连接固定，蜗轮与蜗杆配合，通过螺旋电机驱动蜗杆转动，进而驱动蜗轮及丝杠转动。

3.根据权利要求1或2所述的电动重卡电池箱锁紧装置总成，其特征在于：还包括止松电机、位于顶杆底部的凸轮，所述凸轮与止松电机输出轴连接，止松电机带动凸轮偏心转动使顶杆上升或下降。

4.根据权利要求3所述的电动重卡电池箱锁紧装置总成，其特征在于：所述锁舌顶面中还设有与卡销底部连接的弹簧，当顶杆将卡销向上移动将卡销顶出所述凹槽时，弹簧被拉伸，当顶杆下降时，弹簧下拉卡销使卡销复位于凹槽内。

5.根据权利要求1所述的电动重卡电池箱锁紧装置总成，其特征在于：所述电池箱框架上设有位于所述外壳上方的承压板，该承压板开有矩形通孔，所述锁舌压板的锁舌可穿过矩形通孔设置，

锁舌压板位于锁止位置时，锁舌压板的两侧压接于承压板矩形通孔窄边两侧，当锁舌压板上升至解锁位置，锁舌压板在上升过程中旋转90度，与电池箱承压板矩形通孔在长度方向处于平行位置，锁舌压板可穿过矩形通孔，使电池箱吊起替换。

6.根据权利要求4所述的电动重卡电池箱锁紧装置总成，其特征在于：蜗杆的螺旋线升角小于蜗杆蜗轮啮合齿间的当量摩擦角，具备自锁性能。

7.根据权利要求6所述的电动重卡电池箱锁紧装置总成，其特征在于：所述丝杠的螺纹升角小于当量摩擦角，具备自锁性能。

8.根据权利要求7所述的电动重卡电池箱锁紧装置总成，其特征在于：蜗杆中间部位为螺旋线，两端布置有圆锥滚子轴承。

9.根据权利要求8所述的电动重卡电池箱锁紧装置总成，其特征在于：所述丝杠为梯形丝杠并与锁舌压板的内梯形螺纹配合，梯形丝杠套在蜗轮中的部位为方轴形式，与蜗轮的方孔配合，用于传递来自于蜗轮的扭矩，在梯形丝杠方轴部位的两侧为阶梯圆柱轴，用于与圆锥滚子和推力轴承配合实现轴向固定。

10.根据权利要求9所述的电动重卡电池箱锁紧装置总成，其特征在于：所述锁紧装置数量至少为四套，至多为十套。