一种具有锁芯结构的插拔式快换装置的制作方法

1.本实用新型涉及新能源电动汽车技术领域，特别是一种具有锁芯结构的插拔式快换装置。


背景技术：

2.当前时代，新能源电动汽车迅速发展，并逐渐取代传统燃油车。电池包作为电动汽车的主要能源部件起着至关重要的作用。普通的电池包拆卸困难、充电时间相对较长，出现问题后，通常需要将整车返回原厂拆卸，这样不仅耽误车辆的使用，而且时间周期较长。而具有快换功能的电池包能够实现快速拆装，很轻松的将电池包从车身上取下，并可以及时的更换新的电池包，这样既能方便电池包维修，又能实现换电补充能量，极大的解决了人们的部分困扰。因此，快换电池包也成为了当前市场发展的一种主流。
3.目前市场上的两种电池包用快换装置，一种是螺纹形式的快换装置，安装时需要较大的扭力，这样会造成快换装置的磨损，减少使用寿命。另一种卡锁形式的快换装置需要较大的安装空间，且拆卸动作复杂。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种操作简便、体积小、寿命长的具有锁芯结构的插拔式快换装置。
5.实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种具有锁芯结构的插拔式快换装置，该装置包括插头组件和插座组件，二者中一个安装在电池包上，另一个则安装在整车端；
6.所述插头组件包括插头套筒、浮动插头、插头套筒封装盖和扭动螺母，浮动插头设置于插头套筒中，插头套筒封装盖将浮动插头限制在插头套筒内部，扭动螺母固定于浮动插头的末端；
7.所述插座组件包括插座套筒、按压弹簧、锁芯套筒、第一卡锁销、第二卡锁销、第三卡锁销、弹簧支撑块、锁销弹簧及插座套筒扭盖，其中锁芯套筒、第一卡锁销、第二卡锁销和第三卡锁销共同组成锁芯结构，插座套筒、弹簧支撑块、锁销弹簧及插座套筒扭盖组成插座套筒结构；所述按压弹簧、锁芯结构先后嵌入插座套筒结构，通过插座套筒扭盖将锁芯结构限制在套筒结构内部，实现插座组件的集成；所述插座套筒扭盖与锁芯套筒的通过凹凸配合的方式相接。
8.进一步地，所述浮动插头顶端成圆锥状，从顶端向内顺次设置三个凹环，凹环的深度分别与第一卡锁销、第二卡锁销、第三卡锁销的球形半径相同，将浮动插头锁紧在插座组件中；浮动插头中间位置设置一凸起的法兰盘，该法兰盘用于限制浮动插头在插头套筒中的运动；浮动插头末端设置一段螺纹，用于与扭动螺母连接。
9.进一步地，所述浮动插头的材料为304不锈钢、40cr或scm435crmo，外表面涂有防护漆。
10.进一步地，所述浮动插头和插头套筒之间设5～12mm的间隙，该间隙用于吸收电池
包和整车之间的公差。
11.进一步地，所述锁芯套筒的周围四个方向都挖有销孔，每个方向沿轴向排列3个，从靠近按压弹簧一端开始依次为第一卡锁销、第二卡锁销和第三卡锁销，共十二个卡锁销分别装入销孔中；
12.插座套筒与锁芯套筒配套安装，插座套筒内部设置有十二个与锁芯结构相互配合的弹簧槽，弹簧支撑块和锁销弹簧焊接在一起并固定到指定的弹簧槽内；弹簧槽旁边设有导向槽，锁芯结构与插座套筒扭动到配合位置时，卡锁销在受力状态下回退。
13.进一步地，所述第一卡锁销、第二卡锁销、第三卡锁销的材质为304不锈钢。
14.进一步地，所述锁芯套筒的材质为铝合金，锁芯套筒上沿每个销孔方向设置一个导向钮，该导向钮和锁芯套筒一起机械加工或者单独焊接上去，导向钮配合插座套筒内的导向槽完成指定的动作。
15.进一步地，所述锁芯套筒的尾端设有环绕凸台，配合插座套筒扭盖上的凹台，防止锁芯结构在锁紧状态下转动。
16.本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：(1)该插拔式快转装置采用锁芯结构设计，结构新巧，拆装动作简单，可实现快速拆装；采用插拔形式，减少磨损，提高使用寿命；(2)该装置的锁芯套筒与插座套筒之间通过凹凸配合设计，使其具有防松功能，安装可靠，实用性强；(3)该插拔式快转装置体积小，占用电池包空间少，方便装配，不仅可以用于各种电动汽车用电池包与整车的安装，也可以用于其他行业领域快换结构的装配。
附图说明
17.图1是具有锁芯结构的插拔式快换装置的爆炸图。
18.图2是具有锁芯结构的插拔式快换装置的工作原理图。
19.图3是具有锁芯结构的插拔式快换集成效果图。
20.图4是插头组件和插座组件剖面图，其中(a)是插头组件剖面图，(b)是插座组件剖面图。
21.图5是锁芯结构示意图。
22.图6是插座套筒结构示意图。
23.序号名称解释：001插头组件、002插座组件、101插头套筒、102浮动插头、103插头套筒封装盖、104扭动螺母、201插座套筒、202按压弹簧、203锁芯套筒、204第一卡锁销、205第二卡锁销、206第三卡锁销、207弹簧支撑块、208锁销弹簧、209插座套筒扭盖。
具体实施方式
24.下面将结合附图对该锁芯结构的插拔式快换装置进行清晰的描述。文中所述的实施例仅为本实用新型的一部分实施例，并不是完整的实施例。基于本实用新型的各种结构变换实施例均属于本实用新型的保护范围。另外，由于该结构为轴型结构，因此文中所述的轴向定义为从插头组件到插座组件的中轴线方向，顺时针方向即为该方向上的顺时针方向，逆时针即为相反方向。
25.结合图1～图3、图4(a)～(b)、图5、图6，本实用新型一种具有锁芯结构的插拔式快换装置，该装置包括插头组件001和插座组件002，二者中一个安装在电池包上，另一个则安
装在整车端；
26.所述插头组件001包括插头套筒101、浮动插头102、插头套筒封装盖103和扭动螺母104，浮动插头102设置于插头套筒101中，插头套筒封装盖103将浮动插头102限制在插头套筒101内部，扭动螺母104固定于浮动插头102的末端；
27.所述插座组件002包括插座套筒201、按压弹簧202、锁芯套筒203、第一卡锁销204、第二卡锁销205、第三卡锁销206、弹簧支撑块207、锁销弹簧208及插座套筒扭盖209，其中锁芯套筒203、第一卡锁销204、第二卡锁销205和第三卡锁销206共同组成锁芯结构，插座套筒201、弹簧支撑块207、锁销弹簧208及插座套筒扭盖209组成插座套筒结构；所述按压弹簧202、锁芯结构先后嵌入插座套筒结构，通过插座套筒扭盖209将锁芯结构限制在套筒结构内部，实现插座组件002的集成；所述插座套筒扭盖209与锁芯套筒203的通过凹凸配合的方式相接。
28.进一步地，所述浮动插头102顶端成圆锥状，从顶端向内顺次设置三个凹环，凹环的深度分别与第一卡锁销204、第二卡锁销205、第三卡锁销206的球形半径相同，将浮动插头102锁紧在插座组件002中；浮动插头102中间位置设置一凸起的法兰盘，该法兰盘用于限制浮动插头102在插头套筒101中的运动；浮动插头102末端设置一段螺纹，用于与扭动螺母104连接。
29.进一步地，所述浮动插头102的材料为304不锈钢、40cr或scm435crmo，外表面涂有防护漆。
30.进一步地，所述浮动插头102和插头套筒101之间设5～12mm的间隙，该间隙用于吸收电池包和整车之间的公差。
31.进一步地，所述锁芯套筒203的周围四个方向都挖有销孔，每个方向沿轴向排列3个，从靠近按压弹簧202一端开始依次为第一卡锁销204、第二卡锁销205和第三卡锁销206，共十二个卡锁销分别装入销孔中；
32.插座套筒201与锁芯套筒203配套安装，插座套筒201内部设置有十二个与锁芯结构相互配合的弹簧槽，弹簧支撑块207和锁销弹簧208焊接在一起并固定到指定的弹簧槽内；弹簧槽旁边设有导向槽，锁芯结构与插座套筒201扭动到配合位置时，卡锁销在受力状态下回退。
33.进一步地，所述第一卡锁销204、第二卡锁销205、第三卡锁销206的材质为304不锈钢。
34.进一步地，所述锁芯套筒203的材质为铝合金，锁芯套筒203上沿每个销孔方向设置一个导向钮，该导向钮和锁芯套筒203一起机械加工或者单独焊接上去，导向钮配合插座套筒201内的导向槽完成指定的动作。
35.进一步地，所述锁芯套筒203的尾端设有环绕凸台，配合插座套筒扭盖209上的凹台，防止锁芯结构在锁紧状态下转动。
36.本实用新型具有锁芯结构的插拔式快换装置中，插头组件001安装在电池包上，插座组件002安装在整车端。而快换装置的安装数量可根据电池包的实际情况而定。极端情况下，也可以将插头组件001与插座组件002进行反向安装，即插头组件001安装在整车端，插座组件002安装在电池包上，均在本实用新型的保护范围。另外，将该快换装置进行小型化或大型化处理，运用在其他行业领域的，也归属于本实用新型的范畴。
37.结合图2，该锁芯结构的插拔式快换装置的工作原理如下：首先，推动插头组件001顶起插座组件002内的锁芯结构，同时沿轴向逆时针扭动45
°
，达到装配位置。该位置锁芯结构内的卡锁销与插座套筒201上的弹簧支撑块207巧好轴线重合，且仅在该位置时浮动插头102才能插入插座组件002中。此外，不用担心锁芯结构运动到其他位置，因为插头套筒101结构内设计有导向槽，如图6所示，强制锁芯结构只能按照规定动作运动。然后，推动浮动插头102进入锁芯结构，当锁芯结构内的卡锁销受到挤压力时会将作用力传递给弹簧支撑块207，并跟随弹簧支撑块207一起回退到弹簧槽内。这时，浮动插头102可以顺利进入插座组件002中。随后，卡锁销又被锁销弹簧弹回原位，并将浮动插头102锁紧。最后，顺时针扭动插头套筒45
°
，此刻插座套筒201内的按压弹簧202会将锁芯结构弹回原位，完成整个快换装置的插入过程。插头的拔出过程与插入过程基本相同，仍然需要将锁芯结构运动到配合位置才能拔出，因为只有在该位置时，卡锁销才能回退。
38.插头组件001(如图4所示)由插头套筒101、浮动插头102、插头套筒封装盖103和扭动螺母104几部分组成，安装时先将浮动插头102装入插头套筒101中，然后用插头套筒封装盖103将浮动插头102限制在其内部，最后将扭动螺母104固定到浮动插头102的末端。
39.浮动插头102是插头组件最核心的部件，其结构如图1所示。浮动插头102顶端成圆弧锥状，方便插拔动作。紧接着会有三个连续的凹环设计，凹环的深度与卡锁销的球形半径相同，这样就可以将浮动插头102牢牢地锁紧在插座组件002中。然后，中间位置有一凸起的法兰盘设计，该设计为了限制浮动插头102在插头套筒201中的运动。最后，在其尾端位置会有一小段螺纹设计，方便与扭动螺母104的连接。浮动插头102的材料一般选用钢材设计，其牌号为304不锈钢、40cr、scm435crmo等，其外表面涂有防护漆，减少插拔过程造成的磨损。另外，在浮动插头102和插头套筒101之间设计有较大的间隙(5～12mm)，用来吸收电池包和整车之间的公差。
40.如图4所示，插座组件主要包括：插座套筒201、按压弹簧202、锁芯套筒203、第一卡锁销204、第二卡锁销205、第三卡锁销206、弹簧支撑块207、锁销弹簧208及插座套筒扭盖209几部分组成。其中，锁芯套筒201、第一卡锁销204、第二卡锁销205和第三卡锁销206共同组成了锁芯结构如图5所示，插座套筒201、弹簧支撑块207、锁销弹簧208及插座套筒扭盖209组成插座套筒结构如图6所示。
41.锁芯套筒203的周围四个方向都挖有销孔，每个方向沿轴向排列3个，十二个卡锁销分别装入销孔中。其中，卡锁销材质为304不锈钢，防止生锈造成插拔动作卡顿。卡锁销的数量和大小需要根据实际情况而定，而不管使用多少卡锁销，均在本实用新型的保护范围。另外，锁芯套筒203的材质为铝合金，其上沿每个销孔方向设计了一个导向钮如图5所示。导向扭可以和锁芯套筒一起机械加工，也可以单独焊接上去。其作用为配合插座套筒内的导向槽完成指定的动作。此外，在锁芯套筒203的尾端有环绕凸台设计，配合插座套筒扭盖209上的凹台，可以防止锁芯结构在锁紧状态下转动，提高了快换装置的安全性。
42.与锁芯套筒配套安装的即为插座套筒201，插座套筒201内部挖有十二个弹簧槽，在弹簧槽旁边挖有导向槽，其结构如图6所示。装配时，弹簧支撑块207和锁销弹簧208先焊接在一起，然后固定到指定的弹簧槽内。装完十二个弹簧支撑快后，将按压弹簧202和锁芯结构装入其中，最后用插座套筒扭盖209将插座组件002进行封装，完成整个插座组件002的组装过程。
43.本实用新型插拔式快换装置与螺纹形式的快换装置相比，通过锁芯结构紧固，不会造成严重的磨损现象，提高了使用寿命；与卡锁形式的快换装置相比，结构新巧、体积小、承载力大、插拔动作简单，适合用于电动汽车电池包与整车之间的快速安装。