CN202413387U - 电动汽车电池箱锁机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车电池箱锁机构，由摇柄、传动轴组合、固定法兰、曲柄、连杆组合、铰接块、锁芯组合组成。利用曲柄滑块机构原理传动扭矩，实现锁芯位移变化；利用传动轴限位设计，实现承受轴向载荷能力；通过扭转、推动或拉动摇柄，实现电池箱锁芯的锁止或开锁、电池箱滑入或滑出汽车底盘，完成电池箱与汽车底盘的结合或分离。本实用新型实现了锁具可承受轴向、径向载荷多功能要求，同时具有可靠性高、结构精简的特点，能满足电池箱与电动汽车之间的快速装配和脱离。

Description

电动汽车电池箱锁机构

技术领域

本实用新型涉及一种电池箱锁机构，尤其是一种电动汽车底盘电池箱锁机构。

背景技术

生存环境污染日益加剧，普通汽车有害排放日益增大，使电动汽车成为新能源汽车产业的主角得以日益壮大。快速更换电池技术的推广应用，让电池实现了象燃油一样方便存取、放置，基本消除了人们对电动汽车续航能力低下的不安。快速更换电池技术中，电池箱的安装和拆卸，需要使用一种性能可靠、结构合理的电池箱锁机构，使电池箱与电动汽车实现快捷、安全地锁止和开启。现有技术状态的锁止机构，虽然提出了如机动完成开合动作、自动控制启闭状态等方案，但均未提供一种机械结构精简、手动和自动两用、可承受轴向及径向力的锁机构。在锁止部件与电动汽车相关部件意外干涉卡滞时、在自动系统失效时，电池箱可能会出现无法锁止或开启，此种意外情况将严重影响车辆性能及威胁到人员的安全。因此开发一种适用于快速更换电池技术的，可以手动和自动两用、可承受外部轴向及径向施力、机械结构精简的锁机构尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术不足，提供一种结构简单，可实现承受轴向、径向载荷多功能要求，能满足电池箱与电动汽车之间的快速装配和脱离的电池箱锁具机构。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种电动汽车电池箱锁机构，包括摇柄、传动轴组合、固定法兰、曲柄、连杆组合、铰接块、锁芯组合，所述摇柄与传动轴组合一端铰接，传动轴组合上套有固定法兰，传动轴组合另一端与曲柄相连，曲柄与连杆组合一端铰接，连杆组合另一端与铰接块铰接，铰接块与锁芯组合连接。

所述摇柄为T形，其竖直部分上开有连接传动轴组合的槽和销孔，摇柄接受及传递扭转和推、拉载荷，通过销轴将负荷传递给传动轴组合。

所述传动轴组合包括传动轴和套于其上的T形套，所述传动轴为多级限位台阶状，其一端通过销轴铰接于摇柄的槽内，另一端设有与曲柄相配合的腰形外凸台，限位台阶用于将拉载荷传递给固定法兰及电池箱体，腰形外凸台用于将扭矩传递给曲柄；

所述T形套一端设为外凸边缘，一方面承载推力载荷，一方面起到密封圈作用，保护传动轴与固定法兰内孔之间的润滑空间。

所述固定法兰上设有若干用于与电池箱体固定连接的对称圆孔；固定法兰的内孔设有用于存储润滑油的环形槽，时时形成油膜，保证传动轴转动流畅；固定法兰与电池箱体无相对运动，在本机构中充当曲柄滑块机构的机架；所述固定法兰套在传动轴上，且其下端与T形套的外凸边缘相接触。

所述曲柄为凸轮形状，凸轮的大圆中心设有与传动轴上腰形外凸台相配合的腰形内孔，用于与传动轴腰形外凸台配合及接受扭矩；凸轮的小圆中心设有圆孔，其通过销接与连杆组合连接形成转动副。

所述连杆组合包括连杆I和连杆II，连杆I和连杆II之间通过螺纹联接，旋动螺杆，可实现连杆长度、机构松紧程度的微量调节；

所述连杆I一端设有与曲柄装配的安装槽，另一端设有内螺纹孔；连杆II一端设有与连杆I的内螺纹孔相连接的外螺纹，另一端上设有与铰接块的安装槽装配的连接平面和联接孔；连杆I和连杆II分别与曲柄和铰接块通过销轴联接，形成转动副。

所述铰接块的一端设有与连杆II铰接的安装槽和联接孔；另一端设有与锁芯组合固定连接的螺纹孔。

所述锁芯组合，包括外壳、锁芯及回位弹簧，外壳上设有与电池箱体固定连接的固定法兰；外壳的内腔中设有用于锁芯伸缩滑动的滑道及储油槽，锁芯上套有回位弹簧。

所述锁芯一端设为圆滑的锲形，用于与电动汽车底盘的锁孔完成锁止配合，另一端与铰接块固定连接，锁芯沿滑道伸缩，在本机构中充当曲柄滑块机构的滑块。

所述回位弹簧为压簧，保证锁芯与电动汽车底盘的锁孔紧密贴合，在缩回后可及时回弹。

应用时，首先将固定法兰利用螺栓固定在电池箱体正面外壁上，穿过固定法兰内孔装配传动轴。T形套套装在传动轴外圆，摇柄与传动轴利用销轴固定连接，推动摇柄，T形套两端面将与固定法兰、摇柄端面紧密配合。传动轴外圆与固定法兰内圆配合形成滑动轴承，固定法兰的内环形槽存储的润滑油保证了滑动轴承转动自由流畅；传动轴可相对固定法兰作轻微轴向位移，以防止端面轴向摩擦过大。

曲柄为凸轮形状，腰形内孔与传动轴腰形外凸台配合以定位摇柄角度，利用螺栓、平垫与传动轴固定为一体，可随传动轴一起转动；曲柄另一端的圆孔通过销轴与连杆铰接形成转动副，利用轴用弹性卡圈固定。连杆组合的连杆I和连杆II通过螺纹联接，利用螺母锁紧，螺纹旋合长度可适量控制，以微量调节连杆组合的长度及连杆滑块机构的松紧程度。连杆组合的连杆II另一端设计连接平面和连接孔，与铰接块的安装槽装配，通过销轴与铰接块形成转动副，利用轴用弹性卡圈固定。铰接块与锁芯利用螺纹连接，可推动或拉动锁芯沿外壳的滑道滑动。

在外部装置与摇柄接合后，顺时针扭动摇柄，曲柄跟随转动，连杆组合拖动铰接块，锁芯在滑道中滑动，当摇柄转过一定角度后，锁芯与电动汽车的锁孔脱离，解锁动作完毕。

拉动摇柄，摇柄将拉载荷传递给传动轴，传动轴内台阶与固定法兰内端面接触，固定法兰与电池箱受到向外的拉力，继续施加拉力，摇柄1带动电池箱从电动汽车中脱离。

至此完成一个给电池箱解锁、脱离电动汽车的动作。

在解锁动作中，利用了曲柄滑块机构传力，各零部件在机构中的作用如下(如图3、图4)：固定法兰与锁芯组合中的外壳与电池箱体无相对运动，作为本机构的机架；曲柄作为杆AB，长度设计为L1，L1的长度根据锁芯脱离锁孔所需的位移设计；连杆组合作为杆BC，长度设计为L2，长度根据固定法兰在电池箱上位置确定；铰接块与锁芯相当于传力机构中的滑块。

顺时针扭动摇柄，曲柄转动，即杆AB绕A点顺时针旋转，杆BC在转动的同时，拉动滑块C向左移动，此时传动角Y1最大，本机构中Y1约88度；杆AB绕A点继续转动，当到达B′时，滑块到达C′，锁芯完成脱离锁孔所需位移，此时传动角Y2，本机构中Y2约为70度，初始位置和完成位置的传动角均远大于大功率传动要求的50度，说明本机构的传力性能好、传动效率高。

根据实际需要，可改变杆BC(即连杆组合)的长度，以适应电池箱尺寸的变化；可将曲柄滑块机构改为在第2、3象限工作，以适应本实用新型布局在电池箱体左侧位置。

本实用新型具有以下优点：

1、本机构采用的曲柄滑块机构，传动角数设计数值大，机构传力性能好、动作效率高。

2、锁芯的回位动作采用弹簧自动回位和曲柄滑块机构施力回位两种方式，即被动锁止和主动锁止两种方式，具有双重可靠性和安全性，对设备制造误差的适应性高。

3、机构具有局部的尺寸及角度可调节性和整体布局适应性和可植入性，可实施自动与手动两种实现方式。

4、转动配合部件及滑道部件设计储油槽，时时形成油膜，保证转动流畅，润滑性能良好。

5、锁具整体设计实现多功能化，即可满足锁芯的位置移动要求，也可满足承受推拉载荷要求。

附图说明

    图1是本实用新型的电池箱锁机构结构图；

图2是图1中A向视图(不含电动汽车电池箱)；

图3是图1中B向视图；

图4是本实用新型所使用的曲柄滑块机构原理图。

其中，1.摇柄，2.销轴，3.T形套，4.传动轴，5.固定法兰，6.曲柄，7.螺栓，8.平垫，9.销轴，10.轴用弹性卡圈，11.连杆I，12.连杆II，13.铰接块，14.外壳，15.回位弹簧，16.锁芯，17.电池箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种电动汽车电池箱锁机构，由摇柄1、传动轴组合、固定法兰5、曲柄6、连杆组合、铰接块13、锁芯组合组成，其中传动轴组合包括T形套3、传动轴4，连杆组合包括连杆I11、连杆II12，锁芯组合包括外壳14、回位弹簧15、锁芯16。

首先将固定法兰5利用螺栓固定在电池箱体正面外壁上，穿过固定法兰内孔装配传动轴4。T形套3套装在传动轴4外圆，摇柄1与传动轴4利用销轴2固定连接，推动摇柄1，T形套3两端面将与固定法兰5、摇柄1端面紧密配合。传动轴4外圆与固定法兰5内圆配合形成滑动轴承，固定法兰5的内环形槽存储的润滑油保证了滑动轴承转动自由流畅；传动轴4可相对固定法兰5作轻微轴向位移，以防止端面轴向摩擦过大。

如图3中所示，曲柄6为凸轮形状，腰形内孔与传动轴腰形外凸台配合以定位摇柄角度，利用螺栓7、平垫8与传动轴4固定为一体，可随传动轴一起转动；曲柄6另一端的圆孔通过销轴9与连杆11铰接形成转动副，利用轴用弹性卡圈10固定。连杆组合的连杆I11和连杆II 12通过螺纹联接，利用螺母锁紧，螺纹旋合长度可适量控制，以微量调节连杆组合的长度及连杆滑块机构的松紧程度。连杆组合的连杆II 12另一端设计连接平面和连接孔，与铰接块13的安装槽装配，通过销轴与铰接块13形成转动副，利用轴用弹性卡圈10固定。铰接块13与锁芯16利用螺纹连接，可推动或拉动锁芯16沿外壳14的滑道滑动。

在外部装置与摇柄1接合后，顺时针扭动摇柄，曲柄6跟随转动，连杆组合拖动铰接块13，锁芯16在滑道中滑动，当摇柄1转过一定角度后，锁芯16与电动汽车的锁孔脱离，解锁动作完毕。

拉动摇柄1，摇柄1将拉载荷传递给传动轴4，传动轴内台阶与固定法兰5内端面接触，固定法兰5与电池箱17受到向外的拉力，继续施加拉力，摇柄1带动电池箱从电动汽车中脱离。

至此完成一个给电池箱解锁、脱离电动汽车的动作。

如图4所示，在解锁动作中，利用了曲柄滑块机构传力，各零部件在机构中的作用如下：固定法兰5与锁芯组合中的外壳14与电池箱体无相对运动，作为本机构的机架；曲柄6作为杆AB，长度设计为L1，L1的长度根据锁芯16脱离锁孔所需的位移设计；连杆组合作为杆BC，长度设计为L2，长度根据固定法兰5在电池箱上位置确定；铰接块13与锁芯16相当于传力机构中的滑块。

顺时针扭动摇柄1，曲柄6转动，即杆AB绕A点顺时针旋转，杆BC在转动的同时，拉动滑块C向左移动，此时传动角Y1最大，本机构中Y1约88度；杆AB绕A点继续转动，当到达B′时，滑块到达C′，锁芯完成脱离锁孔所需位移，此时传动角Y2，本机构中Y2约为70度，初始位置和完成位置的传动角均远大于大功率传动要求的50度，说明本机构的传力性能好、传动效率高。

根据实际需要，可改变杆BC(即连杆组合)的长度，以适应电池箱尺寸的变化；可将曲柄滑块机构改为在第2、3象限工作，以适应本实用新型布局在电池箱体左侧位置。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池箱锁机构，其特征是，包括摇柄、传动轴组合、固定法兰、曲柄、连杆组合、铰接块、锁芯组合，所述摇柄与传动轴组合一端铰接，传动轴组合上套有固定法兰，传动轴组合另一端与曲柄相连，曲柄与连杆组合一端铰接，连杆组合另一端与铰接块铰接，铰接块与锁芯组合连接。

2.如权利要求1所述的机构，其特征是，所述摇柄为T形，其竖直部分上开有连接传动轴组合的槽和销孔。

3.如权利要求2所述的机构，其特征是，所述传动轴组合包括传动轴和套于其上的T形套，所述传动轴为多级限位台阶状，其一端通过销轴铰接于摇柄的槽内，另一端设有与曲柄相配合的腰形外凸台。

4.如权利要求3所述的机构，其特征是，所述T形套一端设有外凸边缘。

5.如权利要求4所述的机构，其特征是，所述固定法兰上设有若干用于与电池箱体固定连接的对称圆孔；固定法兰的内孔设有用于存储润滑油的环形槽；固定法兰与电池箱体无相对运动，在本机构中充当曲柄滑块机构的机架；所述固定法兰套在传动轴上，且其下端与T形套的外凸边缘相接触。

6.如权利要求1所述的机构，其特征是，所述曲柄为凸轮形状，凸轮的大圆中心设有与传动轴上腰形外凸台相配合的腰形内孔；凸轮的小圆中心设有圆孔，其通过销接与连杆组合连接形成转动副。

7.如权利要求1所述的机构，其特征是，所述连杆组合包括连杆I和连杆II，连杆I和连杆II之间通过螺纹联接。

8.如权利要求7所述的机构，其特征是，所述连杆I一端设有与曲柄装配的安装槽，另一端设有内螺纹孔；连杆II一端设有与连杆I的内螺纹孔相连接的外螺纹，另一端上设有与铰接块的安装槽装配的连接平面和联接孔；连杆I和连杆II分别与曲柄和铰接块通过销轴联接，形成转动副。

9.如权利要求8所述的机构，其特征是，所述铰接块的一端设有与连杆II铰接的安装槽和联接孔；另一端设有与锁芯组合固定连接的螺纹孔。

10.如权利要求1所述的机构，其特征是，所述锁芯组合包括外壳、锁芯及回位弹簧，外壳上设有与电池箱体固定连接的固定法兰；外壳的内腔中设有用于锁芯伸缩滑动的滑道及储油槽，锁芯上套有回位弹簧；

所述锁芯一端设为圆滑的锲形，另一端与铰接块固定连接，锁芯沿滑道伸缩，在本机构中充当曲柄滑块机构的滑块；

所述回位弹簧为压簧。

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