CN116529120A - 快换锁组件和使用它的锁定装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种快换锁组件，包括：外壳，内部形成有中空的腔体；快换螺栓，布置在腔体内，可沿轴向运动以突出于腔体或者收纳于腔体，且内部沿轴向形成有贯通孔；螺栓驱动杆，包括：螺栓配合段，可滑动地插入贯通孔中，并与贯通孔相配合使快换螺栓能够随螺栓驱动杆旋转；凸缘部，与快换螺栓相对的第一侧面可推动快换螺栓沿轴向运动；和工具配合段；弹性构件，其两端分别止抵在外壳的内顶壁和凸缘部的第一侧面上；和锁止机构，固定在外壳上并与凸缘部的第二侧面抵接，在锁止机构开设有供工具配合段伸出的开口，第二侧面与第一侧面相反，在第二侧面设置有第一防松齿，在锁止机构设置有适于与第一防松齿啮合锁止或分离解锁的第二防松齿。

Description

快换锁组件和使用它的锁定装置 技术领域

本申请涉及锁止技术领域，并且更具体地，涉及一种用于电池的快换锁组件和使用它的锁定装置。

背景技术

近年来，随着新能源汽车的快速发展，新能源汽车在全球范围内销量持续增长。然而，新能源汽车的动力电池充电时间长，一般采用快速更换动力电池的方式来解决该问题。这种换电模式通过直接更换新能源汽车的电池包达到为其补充电能的目的，可以实现电能迅速补给，同时便于电池维护和延长寿命。

但是，目前用于将电池包锁定到车身的锁定装置对空间的需求大。因此，期望一种对空间的需求低，能够实现高紧固性能，同时具备高可靠性的防松结构的锁定装置。

发明内容

本申请提供一种快换锁组件和使用它的锁定装置。

第一方面，提供了一种快换锁组件，包括：外壳，内部形成有中空的腔体；快换螺栓，布置在所述腔体内，且内部沿轴向形成有贯通孔，所述快换螺栓可沿轴向运动以突出于所述腔体或者收纳于所述腔体；螺栓驱动杆，包括螺栓配合段、凸缘部和工具配合段，其中，所述螺栓配合段被构造成可滑动地插入所述贯通孔中，并与所述贯通孔相配合使所述快换螺栓能够随所述螺栓驱动杆旋转，所述凸缘部与所述快换螺栓相对的第一侧面被构造成可推动所述快换螺栓沿轴向运动；弹性构件，所述弹性构件的两端分别止抵在所述外壳的内顶壁和所述凸缘部的所述第一侧面上；和锁止机构，固定在所述外壳上，其中，所述锁止机构与所述凸缘部的第二侧面抵接，在所述锁止机构开设有供所述工具配合段伸出的开口，所述第二侧面位于所述第一侧面的相反侧；其中，在所述凸缘部的所述第二侧面设置有第一防松齿，在所述锁止机构设置有适于与所述第一防松齿啮合锁止或分离解锁的第二防松齿。根据本申请的快换锁组件的构成，能够极大地减小锁定装置所需的安装空间， 同时实现高紧固性能，以及实现高可靠性的防松止转。

在一些实施例中，所述第一防松齿和所述第二防松齿为斜形齿状结构。通过使用斜形齿状结构的防松齿，能够更好地防止快换螺栓松脱。

在一些实施例中，所述第一防松齿和所述第二防松齿的倾斜角度为30°～60°。通过将防松齿的倾斜角度设置在30°～60°之间，能够最优地实现防松止转的效果。

在一些实施例中，所述快换螺栓设置有梯形螺纹。通过这种构成，能够提升快换螺栓的寿命。

在一些实施例中，所述贯通孔包括第一贯通孔段和第二贯通孔段，所述第一贯通孔段的截面小于所述第二贯通孔段的截面，所述螺栓配合段包括引导部和驱动部，所述引导部被构造成插入所述第一贯通孔段中，以引导所述螺栓驱动杆的插入，所述驱动部被构造成插入所述第二贯通孔段中，与所述第二贯通孔段配合，使所述快换螺栓能够随所述螺栓驱动杆旋转。通过这种构成，由于第一贯通孔段可以开设得比第二贯通孔段细，因此能够增强快换螺栓的刚性。

在一些实施例中，所述驱动部和所述第二贯通孔段的横截面为多边形；或者所述驱动部和所述第二贯通孔段之间为花键配合。通过这种构成，能够以简单的方式实现螺栓驱动杆对快换螺栓的驱动。

在一些实施例中，在所述外壳的顶部形成有凸台，所述凸台的外圈具有齿状结构。通过利用齿状结构的过盈配合，将快换锁组件的外壳压入电池包梁内，能够实现快换锁组件与电池包梁的快速安装。

第二方面，提供了一种锁定装置，包括：如前所述的快换锁组件；和螺母组件，包括快换螺母，所述快换螺母包括螺母本体，所述螺母本体内开设有与所述快换螺栓配合的贯通的螺纹孔。通过使用本申请的快换锁组件，能够极大地减小锁定装置所需的安装空间，同时实现高紧固性能，以及实现高可靠性的防松止转。

在一些实施例中，所述螺母组件还包括：盖板；底座，所述盖板与所述底座固定连接，所述盖板与所述底座之间形成容置空间；所述快换螺母还包括与所述螺母本体相连接的台面部，所述台面部布置在容置空间内，在所述底座开设有供所述螺母本体伸出的开口，所述容置空间被构造成允许所述快换螺母在预定范围内运动。通过这种构成，能够使得当快换螺栓的轴线与快 换螺母的轴线不在一条直线上时，更好地将快换螺栓与快换螺母对中。

在一些实施例中，在所述底座和/或所述盖板上设置有翻边，所述翻边用以限制所述快换螺母相对所述底座和/或所述盖板转动。通过设置翻边，能够在将快换螺栓与快换螺母拧紧时，防止快换螺母相对底座和/或盖板转动。

在一些实施例中，在所述盖板开设有供所述快换螺栓伸出的开口。通过设置这种开口，能够允许螺母组件适应不同长度的快换螺栓。

第三方面，提供了一种车辆，包括：电池包梁，在其中开设有孔；车身梁，在其中开设有凹槽；和如前所述的锁定装置，其中，所述螺母组件被固定于所述车身梁的凹槽内，所述快换锁组件被固定于所述电池包梁的孔中。通过这种构成，能够进一步降低锁定装置所需的安装空间。

根据本申请的锁定装置，尤其是，根据本申请的快换锁组件，能够解决快换锁所需的安装空间的问题，实现便捷装配和更换，并且装配对位简单，装配效率高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请的一些实施例的锁定装置中的快换锁组件的示意性爆炸图；

图2是根据本申请的一些实施例的锁定装置中的螺母组件的示意性爆炸图；

图3是根据本申请的一些实施例的包括快换锁组件和螺母组件的锁定装置的剖视图；

图4是表示将根据本申请的一些实施例的锁定装置的快换锁组件和螺母组件分别安装到电池包梁和车身梁时的状态的示意图；

图5是将快换锁组件安装到螺母组件前的状态的剖视图；

图6是表示使用根据本申请的一些实施例的锁定装置将电池包梁锁定到车身梁后的状态的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

本申请的实施例所提到的电池是指包括多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。

本申请提供一种对空间的需求低，能够实现高紧固性能，同时具备高可靠性的防松结构的快换锁组件和使用它的锁定装置。

以下，将参照附图，详细描述本申请的实施例。

本申请的锁定装置300包括快换锁组件100和螺母组件200。

图1是根据本申请的一些实施例的锁定装置中的快换锁组件的示意性爆炸图。图2是根据本申请的一些实施例的锁定装置中的螺母组件的示意性爆炸图。图3是根据本申请的一些实施例的包括快换锁组件和螺母组件的锁定装置的剖视图。图4是表示将根据本申请的一些实施例的锁定装置的快换锁组件和螺母组件分别安装到电池包梁和车身梁时的状态的示意图。图5是将快换锁组件安装到螺母组件前的状态的剖视图。图6是表示使用根据本申请的一些实施例的锁定装置将电池包梁锁定到车身梁后的状态的示意图。

首先，参照图1和图3，说明本申请的锁定装置300的快换锁组件100的构成。

如图1和图3所示，快换锁组件100包括外壳101、快换螺栓103、弹性构件105、螺栓驱动杆107和锁止机构109。外壳101呈大致圆筒形结构，在内部形成有中空的腔体，并且在顶壁形成有开口111。在一些实施例中，在外壳101的顶部还形成有凸台113，凸台113的外圈具有齿状结构，用于通过过盈配合，将外壳101压入新能源汽车的电池包梁404内，如后面将要描述的那样。

快换螺栓103被布置在该腔体内，并且被构造成能够沿轴向运动，以便经由开口111从腔体突出或者收纳于腔体内。换言之，快换螺栓103与外壳101形成间隙配合。在快换螺栓103内部沿轴向形成有贯通孔301，用于与下面将要描述的螺栓驱动杆107的螺栓配合段115配合。在一些实施例中，快换螺栓103可以设置有梯形螺纹，由此能够提升螺栓寿命。

螺栓驱动杆107包括螺栓配合段115、凸缘部117和工具配合段119。螺栓配合段115被构造成可滑动地插入贯通孔301中，并与贯通孔301相配合使快换螺栓103能够随螺栓驱动杆107旋转。凸缘部117与快换螺栓103相对的第一侧面(图1中为上表面)能够抵接快换螺栓103的底部，由此在安装快换螺栓103时可推动快换螺栓103沿轴向运动。工具配合段119被构造成与工具配合，在锁定或拆卸电池时，工具驱动工具配合段119旋转，以经由上述螺栓配合段115进而带动快换螺栓103旋转，从而实现快换螺栓103 的拧紧或拆卸。虽然未在图中明确示出，但是如本领域技术人员所理解的那样，例如，工具配合段119可以在内部形成有多边形通孔，而工具的前端可以是与之配合的多边棱柱形，由此工具能够驱动工具配合段119旋转。

在一些实施例中，如图1所示，螺栓配合段115包括引导部121和驱动部123。引导部121可以形成为圆杆状，而驱动部123可以形成为多边棱柱形。对应地，如图3所示，贯通孔301包括第一贯通孔段303和第二贯通孔段305。第一贯通孔段303的截面可以小于第二贯通孔段305的截面。第一贯通孔段303可以形成为形状与引导部121对应的、截面为圆形的通孔。引导部121被构造成插入第一贯通孔段303中，以引导螺栓驱动杆107的插入。第二贯通孔段305可以形成为形状与驱动部123对应的多边形通孔。驱动部123被构造成插入第二贯通孔段305中，与第二贯通孔段305配合，使快换螺栓103能够随螺栓驱动杆107旋转。替换地，在一些其他实施例中，驱动部123和第二贯通孔段305之间可以为花键配合。这里，应当注意，在贯通孔301包括第一贯通孔段303和第二贯通孔段305的实施例中，需要合适地选择第二贯通孔段305的长度，使得在将快换螺栓103拧紧到快换螺母，并且螺栓驱动杆107复位之后，驱动部123不从第二贯通孔段305脱出。

弹性构件105的两端分别止抵在外壳101的内顶壁和凸缘部117的第一侧面上。因此，当弹性构件105被压缩后而恢复时，弹性构件105向离开外壳101的内顶壁的方向推动凸缘部117。在一些实施例中，弹性构件105可以是弹簧。在这些实施例中，弹簧可以套设在快换螺栓103外侧。

锁止机构109具有与外壳101对应的圆形形状，并且固定在外壳101上。在一些实施例中，锁止机构109可以通过螺纹连接与外壳101锁紧。在一些实施例中，锁止机构109在内侧可以形成为凹坑状，用于容纳螺栓驱动杆107的凸缘部117。这里，应当注意，当锁止机构109固定在外壳101上时，已经使得弹性构件105处于压缩状态。因此，此时，凸缘部117被弹性构件105推动，锁止机构109与凸缘部117的位于第一侧面的相反侧的第二侧面抵接。在锁止机构109开设有供工具配合段119伸出的开口125。在凸缘部117的第二侧面设置有第一防松齿127，在锁止机构109的与凸缘部117抵接的一侧设置有第二防松齿129，第二防松齿129适于与第一防松齿127啮合锁止或分离解锁。

在一些实施例中，第一防松齿127和第二防松齿129为斜形齿状结构。 在这些实施例中，第一防松齿127和第二防松齿129的倾斜角度优选为30°～60°。

接着，参照图2和图3，说明本申请的锁定装置的螺母组件200的构成。

螺母组件200包括盖板201、快换螺母203和底座205。快换螺母203具有螺母本体207和与螺母本体207相连接的台面部209。在螺母本体207内开设有与快换螺栓103配合的贯通的螺纹孔。在盖板201与底座205之间形成有容置空间。在一些实施例中，盖板201可以形成为中间突出的大致矩形板状，而底座205可以形成为大致矩形板状，由此可以在盖板201与底座205之间形成上述容置空间。在一些实施例中，在盖板201的四个角部可以开设有螺纹孔211，在底座205的与上述螺纹孔211对应的位置可以开设有通孔213，由此可以例如通过图4中所示的螺栓406与新能源汽车的车身梁402固定连接，如后面将要描述的那样。快换螺母203的台面部209布置在上述容置空间内。容置空间被构造成允许快换螺母203在预定范围内运动，由此能够确保快换螺母203与快换锁组件100对位。在底座205开设有供螺母本体207伸出的开口215。开口215的直径大于螺母本体207外圈的直径，由此如上述那样，允许快换螺母203在预定范围内运动。

在一些实施例中，在底座205上设置有翻边217，用以限制快换螺母203相对底座205转动。替换地，在一些其他实施例中，翻边217也可以设置在盖板201一侧。或者，可以在底座205和盖板201两者上均设置翻边217。

在一些实施例中，在盖板201开设有供快换螺栓103伸出的开口219。这样能够允许适应不同长度的快换螺栓103。

接下来，参照图4，说明使用本申请的快换锁组件100和螺母组件200将电池包锁定到新能源汽车的车身的实施例。

如图4所示，在新能源汽车的电池包梁404开设有与快换锁组件100的外壳101的形状对应的大致圆形孔414。安装时，将外壳101的凸台113与该圆形孔414对准，通过齿形结构过盈配合，将快换锁组件100的外壳101压入电池包梁404内进行压铆固定，实现快换锁组件100与电池包梁404的快速安装。

另一方面，在新能源汽车的车身梁402开设有与螺母组件200的外形对应的大致矩形状的凹槽408，螺母组件200布置在凹槽408内并由凹槽408支承。在凹槽408的与螺母组件200的螺纹孔211对应的位置开设有通孔410， 通过螺栓406插入通孔410并与螺纹孔211配合，将螺母组件200固定于车身梁402的凹槽408内。在凹槽408的与螺母组件200的螺母本体207对应的位置开设有开口412，螺母本体207穿过该开口412，从而与快换锁组件100的快换螺栓103配合，实现锁定。

安装时，如图5所示，使用工具经由螺栓驱动杆107的工具配合段119驱动螺栓驱动杆107旋转，由此螺栓驱动杆107经由螺栓配合段115也驱动快换螺栓103旋转，直至快换螺栓103与快换螺母203通过螺纹连接实现拧紧。在此过程中，由于弹性构件105的两端分别止抵在外壳101的内顶壁和凸缘部117的第一侧面上，因此弹性构件105被进一步压缩。当快换螺栓103被拧紧后，去掉工具，此时，螺栓驱动杆107通过弹性构件105复位。如先前所述的那样，由于在锁止机构109固定到外壳101上时，即在开始旋转快换螺栓103之前，弹性构件105已经处于压缩状态，因此即使螺栓驱动杆107复位，弹性构件105也仍然会推动螺栓驱动杆107，从而使得螺栓驱动杆107抵接在锁止机构109上，由此使得设置于螺栓驱动杆107的凸缘部117的第一侧面的第一防松齿127与设置于锁止机构109的第二防松齿129啮合。通过防松齿啮合，能够防止快换螺栓103松脱。

图6示出了使用上述锁定装置将电池包梁锁定到车身梁后的状态的示意图。根据本申请的锁定装置，尤其是，根据本申请的一体式快换锁组件，能够实现锁定装置的快速组装，同时起到防松止转的效果。

应当理解，虽然在上文中结合新能源汽车的动力电池描述了锁定装置，但是该锁定装置不限于仅应用于动力电池，也可以应用于其他锁止场景。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1. 一种快换锁组件，包括：

   外壳，内部形成有中空的腔体；

   快换螺栓，布置在所述腔体内，且内部沿轴向形成有贯通孔，所述快换螺栓可沿轴向运动以突出于所述腔体或者收纳于所述腔体；

   螺栓驱动杆，包括螺栓配合段、凸缘部和工具配合段，其中，所述螺栓配合段被构造成可滑动地插入所述贯通孔中，并与所述贯通孔相配合使所述快换螺栓能够随所述螺栓驱动杆旋转，所述凸缘部与所述快换螺栓相对的第一侧面被构造成可推动所述快换螺栓沿轴向运动；

   弹性构件，所述弹性构件的两端分别止抵在所述外壳的内顶壁和所述凸缘部的所述第一侧面上；和

   锁止机构，固定在所述外壳上，其中，所述锁止机构与所述凸缘部的第二侧面抵接，在所述锁止机构开设有供所述工具配合段伸出的开口，所述第二侧面位于所述第一侧面的相反侧；

   其中，在所述凸缘部的所述第二侧面设置有第一防松齿，在所述锁止机构设置有适于与所述第一防松齿啮合锁止或分离解锁的第二防松齿。
2. 根据权利要求1所述的快换锁组件，其中，

   所述第一防松齿和所述第二防松齿为斜形齿状结构。
3. 根据权利要求2所述的快换锁组件，其中，

   所述第一防松齿和所述第二防松齿的倾斜角度为30°～60°。
4. 根据权利要求1所述的快换锁组件，其中，

   所述快换螺栓设置有梯形螺纹。
5. 根据权利要求1所述的快换锁组件，其中，

   所述贯通孔包括第一贯通孔段和第二贯通孔段，所述第一贯通孔段的截面小于所述第二贯通孔段的截面，

   所述螺栓配合段包括引导部和驱动部，所述引导部被构造成插入所述第一贯通孔段中，以引导所述螺栓驱动杆的插入，所述驱动部被构造成插入所 述第二贯通孔段中，与所述第二贯通孔段配合，使所述快换螺栓能够随所述螺栓驱动杆旋转。
6. 根据权利要求5所述的快换锁组件，其中，

   所述驱动部和所述第二贯通孔段的横截面为多边形；或者

   所述驱动部和所述第二贯通孔段之间为花键配合。
7. 根据权利要求1所述的快换锁组件，其中，

   在所述外壳的顶部形成有凸台，所述凸台的外圈具有齿状结构。
8. 一种锁定装置，包括：

   根据权利要求1～7中任一项所述的快换锁组件；和

   螺母组件，包括快换螺母，所述快换螺母包括螺母本体，所述螺母本体内开设有与所述快换螺栓配合的贯通的螺纹孔。
9. 根据权利要求8所述的锁定装置，其中，所述螺母组件还包括：

   盖板；

   底座，所述盖板与所述底座固定连接，所述盖板与所述底座之间形成容置空间；

   所述快换螺母还包括与所述螺母本体相连接的台面部，所述台面部布置在容置空间内，在所述底座开设有供所述螺母本体伸出的开口，

   所述容置空间被构造成允许所述快换螺母在预定范围内运动。
10. 根据权利要求9所述的锁定装置，其中，

    在所述底座和/或所述盖板上设置有翻边，所述翻边用以限制所述快换螺母相对所述底座和/或所述盖板转动。
11. 根据权利要求9所述的锁定装置，其中，

    在所述盖板开设有供所述快换螺栓伸出的开口。
12. 一种车辆，包括：

    电池包梁，在其中开设有孔；

    车身梁，在其中开设有凹槽；和

    根据权利要求8～11中任一项所述的锁定装置，

    其中，所述螺母组件被固定于所述车身梁的凹槽内，所述快换锁组件被固定于所述电池包梁的孔中。