CN209675341U - 电池包快换锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池包快换锁紧机构，该锁紧机构包括：壳体、紧固件、锁紧齿轮、锁紧圈和弹性组件，壳体内形成有中空的腔体；紧固件设置在腔体内并包括：螺纹固定段和工具配合段；锁紧齿轮套设在工具配合段上且随工具配合段旋转，锁紧齿轮可在紧固件的轴向上滑动，且其外周面上形成有第一锁齿；锁紧圈套设固定在壳体上，且其内周面上设置有第二锁齿，其中锁紧齿轮通过轴向滑动使得第一锁齿适于与第二锁齿啮合锁止或分离解锁；弹性组件套设在紧固件上，其两端分别止抵在壳体的内顶壁和锁紧齿轮上，弹性组件包括：第一弹性件和第二弹性件，其中第一弹性件在锁紧齿轮配合在锁紧圈内时发生预变形。该锁紧机构结构简单，装配方便，安全性高。

Description

电池包快换锁紧机构

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其是涉及一种电池包快换锁紧机构。

背景技术

近年来，随着新能源汽车的快速发展，电动汽车在全球范围内销量持续增长，由于动力电池续航能力及充电时长的限制，在世界各地，电动汽车充换电站纷纷涌现，对电动汽车的进一步推广普及起到了积极的推动作用。

换电模式通过直接更换电动汽车的电池包达到为其补充电能的目的，可实现电能迅速补给，同时便于电池维护和延长寿命。但目前在电池更换方面，仍存在动力电池装配不方便，锁紧机构的安全性、便捷性不能得到完全满足等问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电池包快换锁紧机构，所述电池包快换锁紧机构结构简单，装配方便，安全性高。

根据本实用新型实施例的电池包快换锁紧机构，包括：壳体，所述壳体内部形成有中空的腔体；紧固件，所述紧固件设置在所述腔体内，所述紧固件包括：螺纹固定段和工具配合段；锁紧齿轮，所述锁紧齿轮套设在所述工具配合段上且随所述工具配合段旋转，所述锁紧齿轮可在所述紧固件的轴向上相对所述工具配合段滑动，所述锁紧齿轮的外周面上形成有第一锁齿；锁紧圈，所述锁紧圈套设固定在所述壳体的外周面上，且所述锁紧圈的内周面上设置有第二锁齿，其中所述锁紧齿轮通过轴向滑动而使得所述第一锁齿适于与所述第二锁齿啮合锁止或分离解锁；弹性组件，所述弹性组件套设在所述紧固件上，所述弹性组件的两端分别止抵在所述壳体的内顶壁和所述锁紧齿轮上，所述弹性组件包括：第一弹性件和第二弹性件，其中所述第一弹性件在所述锁紧齿轮配合在所述锁紧圈内时发生预变形。

根据本实用新型的电池包快换锁紧机构，利用壳体，紧固件、锁紧齿轮、锁紧圈和弹性组件的配合，实现了动力电池在新能源汽车上的快速更换，提升了换电效率，且结构简单，装配方便，外侧的锁紧圈更换方便，另一方面，锁紧齿轮位于壳体的内部，锁紧圈位于壳体的外侧，壳体内的弹性件更易与锁紧齿轮配合，弹性件不需要相对精准的导向，便能向锁紧齿轮施加弹力，因而弹性件的尺寸约束较小，选择余地更大。

同时，通过使第一弹性件在锁紧齿轮被顶升前发生预变形，从而可以在锁紧齿轮顶升的过程中，第一弹性件可以发生较大的变形，从而在取下工具后可以利用第一弹性件和第二弹性件的较大的弹性回复力使得锁紧齿轮回位到与锁紧圈内锁紧，也就是说，即使锁紧齿轮和锁紧圈的对正有微小偏差，也可以利用较大的弹性回复力使其对正并锁紧配合，有效提高电池包更换效率，提高了锁紧机构的安全性，避免了动力电池在汽车运行过程中因震动而发生松动甚至脱落的风险。

根据本实用新型一个实施例的电池包快换锁紧机构，所述第一弹性件嵌设在所述第二弹性件内或者所述第一弹性件套设在所述第二弹性件外。

根据本实用新型一个实施例的电池包快换锁紧机构，所述第一弹性件和所述第二弹性件均为弹簧。

根据本实用新型一个实施例的电池包快换锁紧机构，所述内顶壁上设置有对所述弹性组件进行导向的环形导向筋。

根据本实用新型一个实施例的电池包快换锁紧机构，所述第一锁齿的下端面和所述第二锁齿的上端面构造为导向弧面。

根据本实用新型一个实施例的电池包快换锁紧机构，所述锁紧齿轮的外周面上还设置有适于支撑在所述锁紧圈上的环形的支撑凸缘，所述支撑凸缘位于所述第一锁齿的上方，所述第一锁齿的上端面延伸固定至所述支撑凸缘的下表面，所述支撑凸缘覆盖所述第一锁齿。

可选地，所述锁紧齿轮为双层圆筒结构，所述锁紧齿轮包括：内周壁和外周壁，所述内周壁和所述外周壁之间形成环形间隙，所述第一锁齿和所述支撑凸缘形成在所述外周壁的外周面上。

进一步地，所述锁紧圈包括：上下相连且均为环形的第一段和第二段，所述第一段的内腔与所述第二段的内腔连通，且所述第一段的内径大于所述第二段的内径，从而在所述第一段和所述第二段的连接处形成支撑段，所述支撑段适于支撑所述支撑凸缘。

进一步地，所述第一段的内周面形成有内螺纹，所述壳体的下端外周面形成有外螺纹，所述锁紧圈通过所述内螺纹和所述外螺纹固定连接在所述壳体上，所述支撑段沿所述壳体的径向向内延伸超出所述壳体的内周面，所述第二段竖直连接在所述支撑段的内周缘。

可选地，所述第二段的内周面上形成有所述第二锁齿，所述第二锁齿的长度大于或等于所述第一锁齿的长度，从而在所述支撑凸缘支撑在所述支撑段上时所述第二锁齿的下端面与所述第一锁齿的下端面平齐或者所述第二锁齿的下端面向下超出所述第一锁齿的下端面。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的电池包快换锁紧机构的剖视图；

图2是根据本实用新型实施例的电池包快换锁紧机构的爆炸图；

图3是根据本实用新型实施例的电池包快换锁紧机构的结构示意图；

图4是图2中紧固件的结构示意图；

图5是图2中锁紧齿轮的结构示意图；

图6是图2中锁紧圈的结构示意图。

附图标记：

锁紧机构100，壳体1，腔体11，外螺纹12，第一开口13，第二开口14，导向筋15，紧固件2，螺纹固定段21，工具配合段22，环形凸缘23，锁紧齿轮3，内周壁31，外周壁32，支撑凸缘321，第一锁齿322，导向弧面3221，环形间隙33，多边形通孔34，锁紧圈4，第一段41，内螺纹411，第二段42，第二锁齿421，支撑段43，弹性组件5，第一弹性件51，第二弹性件52。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

下面参考图1-图6描述根据本实用新型实施例的电池包快换锁紧机构100。如图1-图6所示，根据本实用新型实施例的电池包快换锁紧机构100包括：壳体，紧固件2、锁紧齿轮3、锁紧圈4和弹性组件5。

如图1所示，根据本实用新型一个实施例的电池包快换锁紧机构100，壳体内部形成有中空的腔体11，紧固件2设置在腔体11内，且紧固件2包括：螺纹固定段21和工具配合段22；锁紧齿轮3套设在工具配合段22上且随工具配合段22旋转，锁紧齿轮3可在紧固件2的轴向上相对工具配合段22滑动，锁紧齿轮3的外周面上形成有第一锁齿322，锁紧圈4套设固定在壳体的外周面上，且锁紧圈4的内周面上设置有第二锁齿421，弹性组件5套设在紧固件2上，弹性组件5的两端分别止抵在壳体的内顶壁和锁紧齿轮3上，进一步地，弹性组件5包括：第一弹性件51和第二弹性件52，其中所述第一弹性件51在所述锁紧齿轮3配合在所述锁紧圈4内时发生预变形，从而能够在锁紧齿轮3回位配合在锁紧圈4的过程中，弹性组件5可以提供较大的弹性回复力，从而使得锁紧齿轮3容易进入锁紧圈4内实现配合锁紧。

其中锁紧齿轮3通过轴向滑动而使得第一锁齿322适于与第二锁齿421啮合锁止或分离解锁，也就是说，当锁紧齿轮3沿轴向向上运动时，第一锁齿322可与第二锁齿421分离，从而使得紧固件2和锁紧齿轮3可沿周向转动，紧固件2与电池包固定完成后，锁紧齿轮3可在弹性件的弹性回复力的作用下向下运动，锁紧齿轮3与锁紧圈4配合，第一锁齿322与第二锁齿421啮合锁止，从而限制紧固件2的旋转，防止电池包的松脱。

根据本实用新型的电池包快换锁紧机构100，利用壳体，紧固件2、锁紧齿轮3、锁紧圈4和弹性组件5的配合，实现了动力电池在新能源汽车上的快速更换，提升了换电效率，且结构简单，装配方便，外侧的锁紧圈4更换方便，另一方面，锁紧齿轮3位于壳体的内部，锁紧圈4位于壳体的外侧，锁紧齿轮3和锁紧圈4均可以为注塑件，因而壳体内的弹性件更易与锁紧齿轮3配合，弹性件不需要相对精准的导向，便能向锁紧齿轮3施加弹力，因而弹性件的尺寸约束较小，选择余地更大。

同时，通过使第一弹性件51在锁紧齿轮3被顶升前发生预变形(即第一弹性件51在锁紧齿轮3被顶升前不发生变形)，从而可以在锁紧齿轮3顶升的过程中，第一弹性件51可以发生较大的变形，从而在取下工具后可以利用第一弹性件51和第二弹性件52的较大的弹性回复力使得锁紧齿轮3回位到与锁紧圈4内锁紧，也就是说，即使锁紧齿轮3和锁紧圈4的对正有微小偏差，也可以利用较大的弹性回复力使其对正并锁紧配合，有效提高电池包更换效率，提高了锁紧机构100的安全性，避免了动力电池在汽车运行过程中因震动而发生松动甚至脱落的风险。

可选地，第一弹性件51与第二弹性件52同轴地套设在紧固件2的外周面，且第一弹性件51可以嵌设在第二弹性件52内，当然在另一些实施例中，第一弹性件51也可以套设在第二弹性件52外，也就是说，对第一弹性件51和第二弹性件52的相对位置不做限制，弹性组件5的布置灵活性较高。

可选地，第一弹性件51和第二弹性件52均为弹簧，这样，利用现有的弹簧结构便可实现上述的功能，整个锁紧机构100的结构简单，生产成本低。

进一步地，如图1所示，壳体的内顶壁上可以设置有对弹性组件5进行导向的环形导向筋15，也就是说，可以在壳体的内顶壁上设置一层环形的挡板(即导向筋15)，从而将第一弹性件51和第二弹性件52分隔开，并起到对第一弹性件51和第二弹性件52的导向作用，防止弹性组件5发生弯曲而失稳。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，第一锁齿322的下端面和第二锁齿421的上端面可以构造为导向弧面，这样，可在锁紧齿轮3向锁紧圈4回位时，第一锁齿322和第二锁齿421可在导向弧面的作用下轻易实现配合，即使第一锁齿322和第二锁齿421的对准有微小的偏差，也可以利用导向弧面实现锁紧齿轮3与锁紧圈4的配合，方便二者的对插，从而节省工时，提高电池包的更换效率。

在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型一个实施例中，如图2和图5所示，锁紧齿轮3的外周面上还可以设置有环形的支撑凸缘321，该支撑凸缘321适于支撑在锁紧圈4上，从而有利于提高锁紧齿轮3的支撑强度，进一步地，支撑凸缘321可以位于第一锁齿322的上方，第一锁齿322的上端面延伸固定至支撑凸缘321的下表面，且支撑凸缘321覆盖第一锁齿322。

在现有的专利中，也有采用锁紧齿轮3和锁紧圈4的齿啮合结构，但是第一锁齿322直接形成在锁紧齿轮3的外周面，在一些工况如颠簸、急刹车等情况下，啮合的齿会受到紧固件2传递的轴向力，同时，啮合的齿还承受周向的锁止力，因此容易发生损坏，而本实用新型通过将第一锁齿322和支撑凸缘321分开设计，并将第一锁齿322的上端面与支撑凸缘321下表面连接，从而增加了第一锁齿322的强度，使其在承受紧固件2传递的力和锁止力的作用下不易发生损坏，有利于提高锁紧齿轮3的使用寿命。

进一步地，如图1和图5所示，锁紧齿轮3可以为双层圆筒结构，且锁紧齿轮3可以包括：内周壁31和外周壁32，内周壁31和外周壁32之间形成环形间隙33，第一锁齿322和支撑凸缘321形成在外周壁32的外周面上，由此，在保证锁紧齿轮3强度的条件下减轻锁紧齿轮3的质量，从而有利于减轻整个锁紧机构100的质量。

如图1-图2、图6所示，锁紧圈4可以为环形且内部中空，进一步地，锁紧圈4可以包括：上下相连且均为环形的第一段41和第二段42，第一段41的内腔与第二段42的内腔连通，且第一段41的内径大于第二段42的内径，从而在第一段41和第二段42的连接处形成支撑段43，支撑段43适于支撑支撑凸缘321，也就是说，当锁紧齿轮3锁止配合在锁紧圈4内时，支撑凸缘321支撑在支承段上，由此可防止在承受较大的力时，锁紧齿轮3从锁紧圈4上脱落。

可选地，第一段41的内周面可以形成有内螺纹411，壳体的下端外周面可以形成有外螺纹12，锁紧圈4通过内螺纹411和外螺纹12固定连接在壳体上，第二段42的内周面上形成有第二锁齿421，由此，可使得锁紧圈4在壳体上的固定、更换方便，且连接牢靠。

可选地，支撑段43沿壳体的径向向内延伸超出壳体的内周面，第二段42竖直连接在支撑段43的内周缘，由此，壳体的下端可止抵配合在支撑段43上，以防止对第二锁齿421造成损坏，并且锁紧齿轮3在运动的过程也更容易进入锁紧圈4内而与锁紧圈4配合。

在本实用新型一个实施例中，第二锁齿421的长度可以大于或等于第一锁齿322的长度，从而在支撑凸缘321支撑在支撑段43上时第二锁齿421的下端面与第一锁齿322的下端面平齐或者第二锁齿421的下端面向下超出第一锁齿322的下端面。例如图1中所示的，第二锁齿421的长度大于第一锁齿322的长度，从而使得在支撑凸缘321支撑在支撑段43上时第二锁齿421的下端面向下超出第一锁齿322的下端面，进而起到有效保护第一锁齿322的作用，防止外部因素对第一锁齿322造成的损坏，同时由于外部锁紧圈4比内部锁紧齿轮3的更换要方便，因而这样有利于锁紧机构100的维修和更换，节省电池包装配工时。

根据本实用新型的一个实施例，如图1-图2所示，壳体为环形壳体，且壳体的顶壁上设置有第一开口13，壳体的底部形成有向下完全敞开的第二开口14，螺纹固定段21和工具配合段22可分别从第一开口13和第二开口14伸出，从而使得螺纹固定段21可以与电池包紧固，工具便于配合在工具配合段22上以对紧固件2进行旋转拧紧或拆卸。

可选地，工具配合段22可以构造为多边棱柱形，锁紧齿轮3的中心可以设置有与工具配合段22配合的多边形通孔34，由此，在工具配合段22配合在锁紧齿轮3上时，多边棱柱形和多边形通孔34的配合可防止锁紧齿轮3相对紧固件2转动。

进一步地，如图1-图2、图4所示，紧固件2还可以包括：环形凸缘23，环形凸缘23设置在螺纹固定段21和工具配合段22之间，且环形凸缘23的外径大于多边形通孔34的最大径向尺寸，由此，可利用环形凸缘23搭接在锁紧齿轮3的上端面，以起到对紧固件2进行限位的作用，防止紧固件2从锁紧齿轮3中掉落。

可选地，本实用新型实施例中的紧固件2可以为螺栓，由此，整个锁紧机构100的结构简单，制造成本低。

下面结合图1-图6详细描述本实用新型实施例的电池包快换锁紧机构100的工作过程：将锁紧工具的头部套在工具配合段22上，并用锁紧工具的上端面顶升锁紧齿轮3，使锁紧齿轮3沿紧固件2的轴向移动，并与锁紧圈4分离，在锁紧齿轮3向上运动的过程中会挤压弹性件，弹性组件5发生压缩变形并储存弹性能(其中第一弹性件51会发生更大的变形)，旋转紧固件2，使螺纹固定段21旋紧配合在动力电池包上，此时，取下锁紧工具，释放锁紧齿轮3，锁紧齿轮3在弹性组件5的弹性回复作用下回位并锁紧在锁紧圈4内，锁紧齿轮3无法继续旋转或移动，从而限制与其相适配的紧固件2的旋转，实现了紧固件2对动力电池的安全锁紧。

综上所述，根据本实用新型实施例的电池包快换锁紧机构100，利用紧固件2对动力电池进行锁紧，提升了换电的效率；旋紧紧固件2后，锁紧齿轮3在弹性组件5(如弹簧)的作用下回位，特别是在具有预变形的第一弹性件51的推力作用下，锁紧齿轮3更易配合在锁紧圈4内，并与锁紧圈4锁紧，从而限制了紧固件2的旋转，提高了锁紧机构100的安全性，避免了动力电池在汽车运行过程中因震动而发生松动甚至脱落的风险。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)内部形成有中空的腔体(11)；

紧固件(2)，所述紧固件(2)设置在所述腔体(11)内，所述紧固件(2)包括：螺纹固定段(21)和工具配合段(22)；

锁紧齿轮(3)，所述锁紧齿轮(3)套设在所述工具配合段(22)上且随所述工具配合段(22)旋转，所述锁紧齿轮(3)可在所述紧固件(2)的轴向上相对所述工具配合段(22)滑动，所述锁紧齿轮(3)的外周面上形成有第一锁齿(322)；

锁紧圈(4)，所述锁紧圈(4)套设固定在所述壳体(1)的外周面上，且所述锁紧圈(4)的内周面上设置有第二锁齿(421)，其中所述锁紧齿轮(3)通过轴向滑动而使得所述第一锁齿(322)适于与所述第二锁齿(421)啮合锁止或分离解锁；

弹性组件(5)，所述弹性组件(5)套设在所述紧固件(2)上，所述弹性组件(5)的两端分别止抵在所述壳体(1)的内顶壁和所述锁紧齿轮(3)上，所述弹性组件(5)包括：第一弹性件(51)和第二弹性件(52)，其中所述第一弹性件(51)在所述锁紧齿轮(3)配合在所述锁紧圈(4)内时发生预变形。

2.根据权利要求1所述的电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，所述第一弹性件(51)嵌设在所述第二弹性件(52)内或者所述第一弹性件(51)套设在所述第二弹性件(52)外。

3.根据权利要求1所述的电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，所述第一弹性件(51)和所述第二弹性件(52)均为弹簧。

4.根据权利要求1所述的电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，所述内顶壁上设置有对所述弹性组件(5)进行导向的环形导向筋(15)。

5.根据权利要求1所述的电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，所述第一锁齿(322)的下端面和所述第二锁齿(421)的上端面构造为导向弧面(3221)。

6.根据权利要求1所述的电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，所述锁紧齿轮(3)的外周面上还设置有适于支撑在所述锁紧圈(4)上的环形的支撑凸缘(321)，所述支撑凸缘(321)位于所述第一锁齿(322)的上方，所述第一锁齿(322)的上端面延伸固定至所述支撑凸缘(321)的下表面，所述支撑凸缘(321)覆盖所述第一锁齿(322)。

7.根据权利要求6所述的电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，所述锁紧齿轮(3)为双层圆筒结构，所述锁紧齿轮(3)包括：内周壁(31)和外周壁(32)，所述内周壁(31)和所述外周壁(32)之间形成环形间隙(33)，所述第一锁齿(322)和所述支撑凸缘(321)形成在所述外周壁(32)的外周面上。

8.根据权利要求6所述的电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，所述锁紧圈(4)包括：上下相连且均为环形的第一段(41)和第二段(42)，所述第一段(41)的内腔与所述第二段(42)的内腔连通，且所述第一段(41)的内径大于所述第二段(42)的内径，从而在所述第一段(41)和所述第二段(42)的连接处形成支撑段(43)，所述支撑段(43)适于支撑所述支撑凸缘(321)。

9.根据权利要求8所述的电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，所述第一段(41)的内周面形成有内螺纹(411)，所述壳体(1)的下端外周面形成有外螺纹(12)，所述锁紧圈(4)通过所述内螺纹(411)和所述外螺纹(12)固定连接在所述壳体(1)上，所述支撑段(43)沿所述壳体(1)的径向向内延伸超出所述壳体(1)的内周面，所述第二段(42)竖直连接在所述支撑段(43)的内周缘。

10.根据权利要求8所述的电池包快换锁紧机构(100)，其特征在于，所述第二段(42)的内周面上形成有所述第二锁齿(421)，所述第二锁齿(421)的长度大于或等于所述第一锁齿(322)的长度，从而在所述支撑凸缘(321)支撑在所述支撑段(43)上时所述第二锁齿(421)的下端面与所述第一锁齿(322)的下端面平齐或者所述第二锁齿(421)的下端面向下超出所述第一锁齿(322)的下端面。