CN110920373A - 一种电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置及方法，该装置包括：电池箱固定底座，电池箱固定底座设有斜块部件、定位锥形销、连接器插座导孔及侧插式锁止机构；电池箱底部横梁内部表面与固定底座的斜块定位部件相配合，设有定位孔与固定底座的锥形销相配合，设有连接器插头导柱与连接器插座导孔相配合。电池箱在下落过程中，先后经过斜块、锥形销、连接器导柱定位，实现电池箱粗定位、电池箱精定位、连接器耦合定位三级定位，最终实现电池箱的可靠定位和连接器的可靠连接。本发明通过三级定位锁紧，可以实现在通过吊装方式放置电池箱的过程中，在电池箱有较大水平误差的情况下实现准确、可靠地定位，适合于换电重卡的电池箱换电。

Description

一种电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置及方法

技术领域

本发明涉及电动重卡换电领域，具体地，涉及一种电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置及方法。

背景技术

目前在电动重卡换电领域，电池箱采用可快速更换结构，可在专用换电站内完成更换。换电电池箱在专用换电装置的作用下，将已放电的电池箱取下，放入充电工位上，将已经充电的电池箱，装到电动重卡上。在专用吊装夹具的作用下将集装箱吊装和取下。优点是能够在短时间完成电池箱的更换；电池箱在换电过程中采用吊装方式，吊装夹具采用卷绕钢缆方式实现上下动作，水平精度难以实现高精度定位，对电池箱放置过程中的定位造成困难，因此在电池箱放置过程中的定位设计尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置及方法，用于电动重卡换电电池箱放置过程中的定位。

根据本发明的第一方面，提供一种电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，包括：电池箱固定底座，所述电池箱固定底座为一方形框架，其中：

在所述方形框架的每个边上均设置有斜块定位部件，且所述斜块定位部件位于所述方形框架的内侧，所述斜块定位部件的斜面向外，用于实现电池箱粗定位；

在所述方形框架的两个对边上还设有定位锥形销，所述定位锥形销高度小于所述斜块定位部件的高度，该定位锥形销***电池箱底部的定位孔，用于实现电池箱精定位；

在所述方形框架上还设有连接器插头导孔，所述定位锥形销的高度高于连接器插头导孔的高度，所述电池箱上的连接器插头导柱***所述连接器插头导孔实现连接器耦合定位；

在所述斜块定位部件上设置有侧插式锁止机构，所述侧插式锁止机构在所述斜块定位部件、所述定位锥形销以及所述连接器插头导孔与所述电池箱连接后进行锁紧。

可选地，所述侧插式锁止机构包括气缸、连接机构、气动固定舌以及锁止主体；其中，所述气缸的推杆顶推端连接所述连接机构的一端，所述连接机构的另一端连接所述气动固定舌，所述锁止主体上开设有与所述气动固定舌的形状、大小相吻合适配的锁止孔，所述气动固定舌在所述气缸的作用下通过所述连接机构顶推***所述锁止孔之中。

可选地，所述锁止连接机构包括压缩弹簧、连接杆、紧定螺钉和弹簧销，其中，所述压缩弹簧向所述气动固定舌提供推力，所述连接杆的一端连接所述气缸的推杆且两者之间通过设置所述紧定螺钉顶紧，所述连接杆的另一端连接所述气动固定舌且通过设置所述弹簧销使两者之间构成浮动连接。

可选地，所述连接杆于所述气动固定舌的一侧***套装有导套，在所述气动固定舌和所述导套之间还设置有滑动套。

可选地，连接杆上还设置有限制所述滑动套的位移量的限位套。

可选地，所述锁止主体的一侧设置有挡板，所述挡板上开设有挡孔，所述挡孔的孔径小于所述锁止孔的孔径，所述挡孔限制所述气动固定舌的周向转动。

可选地，所述连接器插头导孔设置在支撑件上，所述支撑件的两端分别连接在所述方形框架的一组对边的中间。

可选地，所述斜块定位部件为方形柱状部件，其上端部设有斜面，该斜面面向所述方形框架的外侧；所述定位锥形销位于所述斜块定位部件的一侧，且所述斜块定位部件顶部设置为锥形。

可选地，所述斜块定位部件、所述定位锥形销对称布置，位于所述形框架的一组对边上的所述斜块定位部件一侧设置所述定位锥形销，另一侧设有增加强度的加强部件；所述定位锥形销设置于一定位块上，所述定位块固定于所述方形框架长边。

根据本发明的第二方面，提供一种电动重卡换电电池箱三级定位锁紧方法，包括：

在所述电池箱固定底座上设置斜块定位部件、定位锥形销、连接器插座导孔及侧插式锁止机构；

电池箱的框架外部轮廓与所述电池箱固定底座形状匹配，在所述电池箱的框架底部设置定位孔、连接器插头导柱；

所述方法包括三级定位，其中：

电池箱粗定位：将所述电池箱框架外部轮廓与所述电池箱固定底座的斜块定位部件定位相配合；

电池箱精定位：在电池箱粗定位后，将电池箱的定位孔与所述电池箱固定底座的定位锥形销相配合；

连接器耦合定位：在电池箱精定位后，将电池箱的连接器插头导柱与连接器插座导孔相配合；

最后，将所述电池箱框架的底部横梁与所述侧插式锁止机构相配合锁定。

与现有技术相比，本发明具有以下至少一种有益效果：

本发明上述装置和方法通过三级定位，可以实现在通过吊装方式放置电池箱的过程中，在电池箱有较大水平误差的情况下实现准确、可靠地定位，本发明适合于换电重卡的电池箱换电。

进一步的，本发明上述装置和方法通过车载气源驱动气缸推动气动固定舌，可以方便可靠的将换电电池箱固定，在需要更换电池箱时，通过车载气源驱动气缸拉动气动固定舌，可以快速的解除换电电池箱固定状态。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例的电池箱固定底座的立体图；

图2为本发明一优选实施例的电池箱固定底座的结构俯视图；

图3为本发明一优选实施例的电池箱固定底座的长边侧视图；

图4为本发明一优选实施例的电池箱固定底座的短边侧视图；

图5为本发明一优选实施例的电池箱箱体结构示意图；

图6为本发明一优选实施例中侧插式锁止机构和斜块定位部件连接结构图；

图7为图6中侧插式锁止机构和斜块定位部件的结构分解图；

图中标记分别表示为：1为电池箱固定底座、2为斜块定位部件、3为定位锥形销、4为连接器插座导孔、5为侧插式锁止机构、6为连接器插座、7为电池箱、8为连接器插头、9为电池箱底部横梁、10为定位孔、11为连接器插头导柱、12为加强部件、13为定位块、14为支撑件；

501为气缸、502为限位套、503为压缩弹簧、504为连接杆、505为气动固定舌、506为紧定螺钉、507为导套、508为滑动套、509为弹簧销、510为锁止主体、511为挡板、512为挡板安装螺钉、513为气缸安装螺钉。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1-4所示，一种电动重卡换电电池箱7三级定位锁紧装置，包括：电池箱固定底座1，该电池箱固定底座1用于电池箱7进行匹配，电池箱固定底座1的形状和尺寸与电池箱7相匹配，电池箱固定底座1设有用于三级定位的斜块定位部件2、定位锥形销3、连接器插座导孔4及用于定位后锁紧的侧插式锁止机构5。参照图5所示，电池箱框架底部横梁9内部表面与电池箱固定底座1的斜块定位部件2位相配合，电池箱7框架底部的定位孔10与电池箱固定底座1的定位锥形销3相配合；电池箱7框架底部的的连接器插头导柱11与电池箱固定底座1的连接器插座导孔4相配合。电池箱底部框架横梁9与侧插式锁止机构5相配合，最终实现电池箱7的可靠定位和连接器的可靠连接。

具体的，图1-4为本发明一优选实施例的电池箱固定底座1示意图。在该实施例中，电池箱固定底座1为一长方形框架，在长方形框架的每个边上均设置有斜块定位部件2，且斜块定位部件2位于长方形框架的内侧，斜块定位部件2的斜面向外，用于实现电池箱7粗定位；在长方形框架的两个对边(长边)上还设有定位锥形销3，定位锥形销3高度小于斜块定位部件2的高度，该定位锥形销3***电池箱7底部的定位孔10，用于实现电池箱7精定位。参照图2所示，在电池箱固定底座1的长方形框架上还设有连接器插座导孔4，定位锥形销3的高度高于连接器插座导孔4的高度，电池箱7上的连接器插头导柱11***连接器插座导孔4实现连接器耦合定位。在斜块定位部件2上设置有侧插式锁止机构5，侧插式锁止机构5在斜块定位部件2、定位锥形销3以及连接器插座导孔4与电池箱7连接后进行锁紧。

具体的，该实施例中斜块定位部件2设计为6个，固定在电池箱固定底座1的框架内侧的四周，在长方形框架的长度方向布置4个，在长方形框架的宽度方向布置2个；在电池箱固定底座1的框架内侧固定4个定位锥形销3，斜块定位部件2、定位锥形销3均优选对称设置。

图3、图4分别为本发明一优选实施例的电池箱固定底座1的长边侧视图、短边侧视图，如图中尺寸H1，斜块定位部件2的高度要高于定位锥形销3。在电池箱固定底座1的框架中部固定4个连接器插座6，每个连接器插座6有两个导孔，用于与连接器插头8的耦合定位。而定位锥形销3的高度要长于连接器插座导孔4的高度，如图中尺寸H2。通过不同高度的设置，在进行三级定位时以此按照从高到底实现精确定位。

图5为本发明一优选实施例的电池箱7结构示意图。如图5所示，电池箱7为框架结构，电池箱7的框架底部设有连接器插头8、电池箱7底部横梁9、定位孔10、连接器插头导柱11，用于与电池箱固定底座1的部件进行匹配定位。连接器插头8设置在电池箱7底部横梁9上，连接器插头导柱11设置在连接器插头8附近，定位孔10位于连接器插头导柱11的一侧，电池箱7的框架结构底部安装四个连接器插头8，每个插头上有两个连接器插头导柱11，连接器插头导柱11与连接器插座6耦合定位；在电池箱7箱体框架结构底部固定4个定位孔10，电池箱固定底座1的定位锥形销3***这4个定位孔10，实现两者的配合。

参照图1所示，连接器插座导孔4设置在支撑件14上，支撑件14的两端分别连接在方形框架的一组对边的中间，即设置在图中所示的长方形框架的一对长边中间。支撑件14可以与长方形框架的一组短边平行。当然在其他实施例中，也可以根据实际情况进行选择设计，并不限于此。

参照图1-4所示，上述实施例中，6个斜块定位部件2为方形柱状部件，其上端部设有斜面，该斜面面向方形框架的外侧；定位锥形销3位于斜块定位部件2的一侧，且斜块定位部件2顶部设置为锥形。斜面的角度可以选择小于等于45度，当然在其他实施例中，也可以根据实际情况进行选择设计，并不限于此。同样的，在其他实施例中，柱状也可以是其他形状，并不局限为方形。

参照图1-4所示，上述实施例中，斜块定位部件2、定位锥形销3对称布置，位于长方形框架的一组对边上的斜块定位部件2一侧设置定位锥形销3，另一侧设有增加强度的加强部件12，保证稳定性，提高安全性。定位锥形销3设置于一定位块13上，定位块13固定于方形框架长边。定位块13也采用对称布置，通过这些对称设置，为整个电池箱7换电过程中的定位和锁紧提供更好的平衡作用。

图6、图7为本发明一优选实施例中侧插式锁止机构5和斜块定位部件2连接结构图和分解图。如图6、7所示，在该优选实施例中，侧插式锁止机构5包括气缸501、连接机构、气动固定舌505以及锁止主体510；锁止连接机构包括压缩弹簧503、连接杆504、紧定螺钉506和弹簧销509。气动固定舌505可在气缸5011的推动作用下在锁止主体510中部的锁止孔中***，从而方便的将换电电池箱7固定在重卡上，而在需要更换电池箱7时，通过气缸501拉动气动固定舌505，可以快速的解除换电电池箱7的固定状态，从而实现电池箱7的快速更换。压缩弹簧503作为气动固定舌505的动力源为其提供推力。压缩弹簧503套装在连接杆504的外部；而连接杆504的一端与气缸501的推杆相固定连接，另一端通过弹簧销509与气动固定舌505相固定连接；其中，弹簧销509为沿气缸501的推杆的径向可弹性变形的柔性部件，其使气动固定舌505和连接杆504之间构成柔性的浮动连接，从而避免气动固定舌505承受的径冲击力作用在气缸501的推杆上。紧定螺钉506设置在连接杆504上其顶紧于连接杆504和气缸501的推杆的接触部，其顶紧从而防止气缸501和连接杆504之间螺丝出现松动。

如图7所示，在部分优选实施例中，气动固定舌505的***套装有导套507，导套507用于对气动固定舌505的径向运动进行导向。滑动套508安装在气动固定舌505与导套507之间，起到减少摩擦力和导向的作用。限位套502起到限制滑动套508位移量的作用。进一步的，在其他实施例中，在锁止主体510相较于气动固定舌505的外侧设置有挡板511，该挡板511上开设有与气动固定舌505的销头部位相吻合适配的挡孔，该挡孔可对气动固定舌505及滑动套508有限位作用，同时防止气动固定舌505出现轴向转动。在一些实施例中，气动固定舌505在加工时其主体部位和销头部位的形状、大小可根据实际情况进行设计，但须满足销头部位的外轮廓形状、尺寸略小于主体部位外轮廓形状、尺寸的要求，以配合设置在锁止主体510一侧的挡板511来完成对气动固定舌505及滑动套508的限位。挡板、气缸可以通过挡板安装螺钉512、气缸安装螺钉513进行安装。

上述侧插式锁止机构5工作时，气缸501开始工作其推杆伸出，推杆施加推力至压缩弹簧503，压缩弹簧503在连接杆504上压缩并将其推力传递至弹簧销509，在弹簧销509的推力作用下，气动固定舌505以及滑动套508在导套507的导向下开始径向运动，即朝向锁止主体510上所开设的锁止孔内进行运动，直至气动固定舌505的销头部位伸出于挡板511上的挡孔处，从而完成锁止。而在需要更换电池箱7时，通过气缸501拉动气动固定舌505，使其从挡板511的挡孔处离开，从而完成解锁。采用气缸501作为动力源，通过气缸501的推拉来带动气动固定舌505，实现对换电电池箱7的锁止与解锁，实现快速且方便的电池箱7安装及更换。

在本发明另一实施例中，基于上述的电动重卡换电电池箱7三级定位锁紧装置，提供一种电动重卡换电电池箱7三级定位锁紧方法，包括：在电池箱固定底座1上设置斜块定位部件2、定位锥形销3、连接器插座导孔4及侧插式锁止机构5；电池箱7的框架外部轮廓与电池箱固定底座1形状匹配，在电池箱7的框架底部设置定位孔10、连接器插头导柱11；整个电动重卡换电电池箱7三级定位锁紧方法包括三级定位，具体的，包括电池箱7粗定位、电池箱7精定位、连接器耦合定位，其中：

第一级定位即电池箱7粗定位：将电池箱7框架外部轮廓与电池箱固定底座1的斜块定位部件2定位相配合；

第二级定位即电池箱7精定位：在电池箱7粗定位后，将电池箱7的定位孔10与电池箱固定底座1的的定位锥形销3相配合；

第三级定位即连接器耦合定位：在电池箱7精定位后，将电池箱7的连接器插头导柱11与连接器插座导孔4相配合；

最后，将电池箱7框架的底部横梁与侧插式锁止机构5相配合锁定。

具体的，电动重卡换电电池箱7三级定位锁紧方法中，定位顺序设计：由于斜块定位部件2的高度要高于定位锥形销3，而定位锥形销3的高度要高于连接器插座导孔4的高度，适当调整连接器插头8和插座的安装高度，定位顺序为斜块定位部件2定位完成后，定位锥形销3才开始进入定位孔10中，定位锥形销3定位完成后，连接器插头导柱11才开始进入连接器插座导孔4。

电池箱7下落的过程中，电池箱7框架的底部内侧首先接触斜块定位部件2，当电池箱7底部框架划过斜块定位部件2的斜面，进入垂直面时，完成电池箱7的初步粗定位，电池箱7框架底部被限定在6个斜块定位部件2中间。在电池箱7继续下降的过程中，电池箱固定底座1的定位锥形销3进入电池箱7底部的定位孔10中，当定位孔10内表面划过定位锥形销3的锥形斜面，进入垂直面时，完成电池箱7的精确定位。在电池箱7继续下降的过程中，连接器插头导柱11进入连接器插座导孔4中，电池箱7继续下降，完成对插，实现连接器耦合定位。

电池箱7定位完成后，启动气缸501，将气动固定舌505顶出，气动固定舌505伸出后压在电池箱7底部横梁9上，通过布置的6个气动固定舌505，将电池箱7压紧在电池箱固定底座1上，保证车辆在行驶过程中电池箱7的固定可靠性。

以上电动重卡换电电池箱7三级定位锁紧装置和方法的实施例是长方形框架的电池箱固定底座1、6个斜块定位部件2、6个气动固定舌505等具体设置来说明的，在其他实施例中，上述的数量也可以根据实际情况进行调整，并不局限于上述实施例中记载。同时，对于上述的各优选的技术特征，在互相没有冲突的情况下，可以任意组合使用。

本发明上述实施例通过三级定位锁紧，可以实现在通过吊装方式放置电池箱的过程中，在电池箱有较大水平误差的情况下实现准确、可靠地定位，对吊装过程中电池箱的位置要求不高，从而使得电池箱吊装位置控制更为容易，可以更便捷和更简单的实现电池箱换电的吊装定位和定位后的锁紧，尤其适合于换电重卡的电池箱换电，提供了电池箱定位、安装的安全性和可靠性。

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)

1.一种电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，其特征在于：包括电池箱固定底座，所述电池箱固定底座为一方形框架，其中：

在所述方形框架的每个边上均设置有斜块定位部件，且所述斜块定位部件位于所述方形框架的内侧，所述斜块定位部件的斜面向外，用于实现电池箱粗定位；

在所述方形框架的一组对边上还设有定位锥形销，所述定位锥形销高度小于所述斜块定位部件的高度，该定位锥形销***电池箱底部的定位孔，用于实现电池箱精定位；

在所述方形框架上还设有连接器插头导孔，所述定位锥形销的高度高于所述连接器插头导孔的高度，所述电池箱上的连接器插头导柱***所述连接器插头导孔实现连接器耦合定位；

在所述斜块定位部件上设置有侧插式锁止机构，所述侧插式锁止机构在所述斜块定位部件、所述定位锥形销以及所述连接器插头导孔与所述电池箱连接后进行锁紧。

2.根据权利要求1所述的电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，其特征在于：所述侧插式锁止机构包括气缸、连接机构、气动固定舌以及锁止主体；其中，所述气缸的推杆顶推端连接所述连接机构的一端，所述连接机构的另一端连接所述气动固定舌，所述锁止主体上开设有与所述气动固定舌的形状、大小相吻合适配的锁止孔，所述气动固定舌在所述气缸的作用下通过所述连接机构顶推***所述锁止孔之中。

3.根据权利要求2所述的电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，其特征在于：所述锁止连接机构包括压缩弹簧、连接杆、紧定螺钉和弹簧销，其中，所述压缩弹簧向所述气动固定舌提供推力，所述连接杆的一端连接所述气缸的推杆且两者之间通过设置所述紧定螺钉顶紧，所述连接杆的另一端连接所述气动固定舌且通过设置所述弹簧销使两者之间构成浮动连接。

4.根据权利要求3所述的电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，其特征在于：所述连接杆于所述气动固定舌的一侧***套装有导套，在所述气动固定舌和所述导套之间还设置有滑动套。

5.根据权利要求4所述的电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，其特征在于：连接杆上还设置有限制所述滑动套的位移量的限位套。

6.根据权利要求2所述的电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，其特征在于：所述锁止主体的一侧设置有挡板，所述挡板上开设有挡孔，所述挡孔的孔径小于所述锁止孔的孔径，所述挡孔限制所述气动固定舌的周向转动。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，其特征在于：所述连接器插头导孔设置在支撑件上，所述支撑件的两端分别连接在所述方形框架的一组对边的中间。

8.根据权利要求1-6任一项所述的电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，其特征在于：所述斜块定位部件为方形柱状部件，其上端部设有斜面，该斜面面向所述方形框架的外侧；所述定位锥形销位于所述斜块定位部件的一侧，且所述斜块定位部件顶部设置为锥形。

9.根据权利要求1-6任一项所述的电动重卡换电电池箱三级定位锁紧装置，其特征在于：所述斜块定位部件、所述定位锥形销对称布置，位于所述方形框架的一组对边上的所述斜块定位部件一侧设置所述定位锥形销，另一侧设有增加强度的加强部件；所述定位锥形销设置于一定位块上，所述定位块固定于所述方形框架长边。

10.一种电动重卡换电电池箱三级定位锁紧方法，其特征在于：包括：

在所述电池箱固定底座上设置斜块定位部件、定位锥形销、连接器插座导孔及侧插式锁止机构；

电池箱的框架外部轮廓与所述电池箱固定底座形状匹配，在所述电池箱的框架底部设置定位孔、连接器插头导柱；

所述方法包括三级定位，其中：

电池箱粗定位：将所述电池箱框架外部轮廓与所述电池箱固定底座的斜块定位部件定位相配合；

电池箱精定位：在电池箱粗定位后，将电池箱的定位孔与所述电池箱固定底座的的定位锥形销相配合；

连接器耦合定位：在电池箱精定位后，将电池箱的连接器插头导柱与连接器插座导孔相配合；

最后，将所述电池箱框架的底部横梁与所述侧插式锁止机构相配合锁定。

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