提高电池转运设备升降稳定性的限位机构及电池转运设备的制作方法

1.本发明涉及换电站领域，特别涉及一种提高电池转运设备升降稳定性的限位机构及电池转运设备。


背景技术：

2.随着电动汽车的电池充电时间的制约，快换式电动汽车已为越来越多的用户所接受，只需要在换电站或储能站内对亏电的电池包进行更换并安装满电的电池包即可，节约了长时间的电池充电时间。在换电站或储能站内配置有：进行电池拆卸或安装的换电设备、转运电池包的电池转运装置以及对电池包进行充电的充电装置。
3.现有的电池转运装置，通常通过导向机构、传动机构以及驱动机构实现升降移动，从而在电池仓位之间进行电池转运。公开号为cn110901601a的中国专利申请公开了一种agv充电站，其采用多轴联动的原理和多轴系的设计，具体在x轴、y轴、z轴以及电池拉取推送的方向上对电池进行换取充电，将蓄电池从agv小车上取出以及将蓄电池送入承载框架内。公开号为cn106043247a的中国专利申请公开了一种模块化可扩充的换电站或储能站设备和充电架，充电架内的电池存储模块采用积木化方式堆叠在一起，电池转运装置能够在电池存储模块中穿行，电池转运装置运载电池到充电架内部空置的电池存储模块位置后，举升装置向上顶升电池转运平台，电池转运平台带动其上放置的电池向上垂直运动，通过电池锁止机构将电池固定在电池存储层，然后由电气层对电池进行充电。公告号为cn208181025u的中国专利申请公开了电池仓及新能源汽车换电站，其升降机能够在rgv小车与电池架之间泊接和转运电池，在为新能源汽车换电时，升降机的电池转移装置能够沿y方向在新能源汽车与电池架之间转运电池、能够沿x方向将电池转至电池架或者自所述电池架泊接电池，并且升降平台本身能够沿z方向升降电池使电池与电池架或新能源汽车水平对齐。
4.然而，现有的转运装置一般通过链轮链条传动方式带动轿厢进行升降移动，从而与任意高度位置上的电池仓位相对应，便于执行电池包的取放操作。由于电池包的重量较大，若通过齿轮齿条传动方式来实现轿厢载着电池包升降移动，容易导致齿轮与齿条之间脱齿，无法带动轿厢升降移动，造成齿轮齿条结构损坏，不利于电池转运装置的正常运行。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中换电站内电池转运装置采用齿轮齿条传动方式实现升降易导致齿轮齿条之间脱齿甚至损坏的缺陷，提供一种提高电池转运设备升降稳定性的限位机构及电池转运设备。
6.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
7.一种用于提高电池转运设备升降稳定性的限位机构，电池转运设备靠近具有多个用于存放电池包的电池架设置，所述电池转运设备包括邻近所述电池架设置的安装部、用于相对所述电池架的任意电池仓位进行电池取放的电池取放机构以及带动所述电池取放
机构升降移动的传动机构，所述传动机构包括分别设于所述安装部与所述电池取放机构之间的多组齿轮齿条传动单元，其特点在于，所述限位机构包括：
8.多个背轮组，一一对应所述多组齿轮齿条传动单元设置并且固定于所述电池取放机构的预设位置上，以定位每组所述齿轮齿条传动单元中齿轮与齿条的位置；
9.其中，每个所述背轮组包括以预设角度贴设于对应的所述齿条的背面和该齿条朝向所述电池取放机构的侧面的两个背轮。
10.在本方案中，通过设置位于齿条的背面和朝向电池取放机构的侧面的背轮组对齿轮在齿条的齿面上的垂直方向及水平方向上进行限位，可保证齿轮能够啮合在齿面上不会从垂直方向和水平方向上脱出，使得齿轮能够与齿条保持稳定的啮合，而且通过背轮组能够对升降移动进行导向限位，使得传动更为稳定。每个齿轮齿条传动结构通过齿轮和背轮组从三个方向与齿条紧贴设置，也可减少齿轮上的应力，使齿轮不易损坏。这样，电池取放机构整体通过多个位置上的背轮组使齿轮贴设于对应的齿条上，实现对电池取放机构的稳定升降，提高升降性能，避免发生齿轮齿条脱齿的情况；结构简单，成本低。
11.较佳的，所述背轮组的数量与所述齿轮齿条传动单元的数量满足为背轮组的数量是齿轮齿条传动单元的数量的倍数关系。
12.在本方案中，背轮为点接触，通过设置多组背轮可使限位机构多点接触，限位效果更好，稳定性更高。
13.较佳的，当所述背轮组的数量是所述齿轮齿条传动单元的数量的2倍以上关系时，基于所述背轮组相对所述齿轮齿条传动单元的平均数将对应数量的所述背轮组设置在所述电池取放机构对应的侧面上，使对应的所述齿轮齿条传动单元的齿轮位于上下两端的所述背轮组之间。
14.在本方案中，在齿轮的上下两侧分别设置背轮组可对齿轮更好进行限位，防止脱齿，限位效果更好。
15.较佳的，设置在相同区域内的多个所述背轮组与对应的所述齿轮的转轴通过固定单元固定为一体结构。
16.在本方案中，将背轮组与对应的齿轮和转轴固定为一体结构，便于调整齿轮和齿条的啮合度，并且能够增加连接位置的强度。
17.较佳的，所述固定单元包括沿所述电池取放机构的高度方向延伸固定设置的基座以及水平方向固定于所述基座上的多个固定板，所述背轮组一一对应设于所述固定板上。
18.在本方案中，将单个背轮组作为整体固定在固定基座对应的固定板上，确保背轮组与齿条的紧密贴合，提高齿轮齿条啮合度以及导向限位功能。
19.较佳的，所述固定板上具有与对应的齿条的背面和侧面相匹配的凹陷部，以使所述背轮组紧贴所述齿条的接触面。
20.在本方案中，固定基座的固定板开设有凹陷部使其可以将齿条嵌入其中，使在固定板上设置正对齿条侧面和背面的背轮组更为容易，贴合度便于调整。
21.较佳的，每个所述背轮通过安装座固定在所述固定板的对应位置上，所述安装座上具有用于与所述固定板固定连接的通孔，所述通孔为朝向所述齿条延伸设置的腰型调节孔。
22.在本方案中，背轮组的安装位置为可调整的，背轮通过安装座与固定板连接，通过
设置具有一定延伸方向的腰型调节孔，可以通过将螺栓固定在腰型调节孔的不同位置来调整背轮的安装位置，以靠近或远离所述齿条，从而保证背轮与齿条的背面或侧面的贴合度。
23.较佳的，所述固定单元还包括邻近所述齿条固定于所述基座上的轴承座，所述齿轮的转轴通过设于所述轴承座内的轴承后连接于所述齿轮以带动其旋转。
24.在本方案中，通过设置转轴驱动齿轮并采用孔轴连接方式将转轴与齿轮和固定基座连接至一起，并和限位机构集成在一起，便于整体调整齿轮齿条的啮合度，并可增加连接位置的强度。
25.一种电池转运设备，所述电池转运设备靠近具有多个用于存放电池包的电池架设置，所述电池转运设备包括邻近所述电池架设置的安装部、用于相对所述电池架的任意电池仓位进行电池取放的电池取放机构、带动所述电池取放机构升降移动的传动机构以及如上所述的限位机构，所述传动机构包括分别设于所述安装部与所述电池取放机构之间的多组齿轮齿条传动单元。
26.在本方案中，这种电池转运设备通过设置位于齿条的背面和朝向电池取放机构的侧面的背轮组对齿轮在齿条的齿面上的垂直方向及水平方向上进行限位，可保证齿轮能够啮合在齿面上不会从垂直方向和水平方向上脱出，使得齿轮能够与齿条保持稳定的啮合，而且通过背轮组能够对升降移动进行导向限位，使得传动更为稳定。每个齿轮齿条传动结构通过齿轮和背轮组从三个方向与齿条紧贴设置，也可减少齿轮上的应力，使齿轮不易损坏。这样，电池取放机构整体通过多个位置上的背轮组使齿轮贴设于对应的齿条上，实现对电池取放机构的稳定升降，提高升降性能，避免发生齿轮齿条脱齿的情况；结构简单，成本低。
27.较佳的，所述齿轮齿条传动单元的齿条包括安装面，所述安装部包括多根立柱，所述齿条通过所述安装面内预埋的螺纹盲孔可拆卸的连接于对应的立柱上，所述安装面与所述背轮抵接的侧面相对设置。
28.在本方案中，齿条通过从侧面安装在导向机构上，使其可以从三个方向分别与齿轮和限位机构进行接触，实现夹持效果，确保啮合度，有利于提升传动稳定性。
29.本发明的积极进步效果在于：本发明公开了一种用于提高电池转运设备升降稳定性的限位机构及电池转运设备，通过设置位于齿条的背面和朝向电池取放机构的侧面的背轮组对齿轮在齿条的齿面上的垂直方向及水平方向上进行限位，可保证齿轮能够啮合在齿面上不会从垂直方向和水平方向上脱出，使得齿轮能够与齿条保持稳定的啮合，而且通过背轮组能够对升降移动进行导向限位，使得传动更为稳定。每个齿轮齿条传动结构通过齿轮和背轮组从三个方向与齿条紧贴设置，也可减少齿轮上的应力，使齿轮不易损坏。这样，电池取放机构整体通过多个位置上的背轮组使齿轮贴设于对应的齿条上，实现对电池取放机构的稳定升降，提高升降性能，避免发生齿轮齿条脱齿的情况；结构简单，成本低。
附图说明
30.图1为本发明实施例的电池转运设备的结构示意图。
31.图2为本发明实施例的传动机构的结构示意图。
32.图3为本发明实施例的齿轮齿条传动单元的结构示意图。
33.图4为本发明实施例的限位机构的结构示意图。
34.图5为本发明实施例的固定单元的结构示意图。
35.图6为本发明实施例的背轮的结构示意图。
36.附图标记说明：
37.安装部100
38.立柱110
39.电池取放机构200
40.传动机构300
41.齿轮齿条传动单元310
42.齿轮311
43.齿条312
44.转轴320
45.轴承330
46.电机340
47.限位机构400
48.背轮组410
49.背轮411
50.安装座412
51.腰型调节孔413
52.固定单元420
53.基座421
54.固定板422
具体实施方式
55.下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
56.如图1所示，本实施例提供了一种电池转运设备，电池转运设备设置在换电站之中，用于从换电站中放置有电池的电池架上取放电池。电池转运设备包括作为框架的安装部100，该安装部100包括4个立柱110，共同支撑电池转运设备的主体结构。电池转运设备还包括用于相对电池架的任意电池仓位进行电池取放的电池取放机构200，该电池取放机构200连接于4个立柱110上，并通过传动机构300带动电池取放机构200沿立柱110的长度方向所对应的垂直方向升降移动。传动机构300包括别设于安装部100的立柱110与电池取放机构200之间的多组齿轮齿条传动单元310，通过齿轮311在齿条312上转动以实现移动升降。
57.如图2、3、4所示，本实施例的用于提高电池转运设备升降稳定性的限位机构400包括多个背轮组410，一一对应多组齿轮齿条传动单元310设置，并且固定于电池取放机构200的预设位置上，以定位每组齿轮齿条传动单元310中齿轮311与齿条312的位置。其中，每个背轮组410包括以预设角度贴设于对应的齿条312的背面和该齿条312朝向电池取放机构200的侧面的两个背轮411。
58.本实施例中，齿轮齿条传动单元310包括设置在立柱110上的齿条312以及连接电池取放装置的齿轮311。齿条312具有四个面，齿轮311啮合于齿条312的齿面，齿条312的一个侧面用于与立柱110的连接，齿条312的背面和另一个侧面则分别与限位机构400的背轮
组410的两个背轮411接触。
59.齿条312通过一个侧面安装在导向机构上，使其可以从三个方向分别与齿轮311和限位机构400进行接触，实现夹持效果，提升传动稳定性。
60.通过设置位于齿条312的背面和朝向电池取放机构的侧面的背轮组410，对齿轮311在齿条312的齿面上的垂直方向及水平方向上进行限位，可保证齿轮311能够啮合在齿面上不会从垂直方向和水平方向上脱出。使得齿轮311能够与齿条312保持稳定的啮合，而且通过背轮组能够对升降移动进行导向限位，使得传动更为稳定。每个齿轮齿条传动结构通过齿轮311和背轮组410从三个方向与齿条312紧贴设置，也可减少齿轮311上的应力，使齿轮311不易损坏。这样，电池取放机构整体通过多个位置上的背轮组使齿轮贴设于对应的齿条上，实现对电池取放机构的稳定升降，提高升降性能，避免发生齿轮齿条脱齿的情况；结构简单，成本低。
61.如图3、4所示，背轮组410的数量与齿轮齿条传动单元310的数量满足为背轮组410的数量是齿轮齿条传动单元310的数量的倍数关系。
62.在本实施例中，共有四组齿轮齿条传动单元310分别设置在电池取放机构200的四个角的位置。而背轮组410则共有8个分为4组与齿轮齿条传动单元310一一对应。由两个背轮组410分别对同一齿轮齿条传动单元310进行限位。通背轮411为点接触，通过设置多组背轮411可使限位机构400多点接触，限位效果更好，稳定性更高。
63.在其他实施例中，对应一组齿轮齿条传动单元310的背轮组410数量并不局限于两个，也可设置其他数量，只要能保证其多点接触即可。
64.如图3、4所示，当背轮组410的数量是齿轮齿条传动单元310的数量的2倍以上关系时，基于背轮组410相对齿轮齿条传动单元310的平均数将对应数量的背轮组410设置在电池取放机构200对应的侧面上，使对应的齿轮齿条传动单元310的齿轮311位于上下两端的背轮组410之间。
65.在本实施例中，每一齿轮齿条传动单元310所对应的背轮组410分别设置在齿轮311和齿条312接触位置的上下两侧，以使齿轮311位于背轮411点接触位置之间，使得齿条312齿面与齿轮311接触位置相对齿条312侧面及背面与背轮411接触位置的距离相等，使得齿条312两侧的受力更为均衡，保证齿轮311更为稳固的限位在齿条312上。
66.在其他实施例中，将齿轮311与两个背轮411的距离设置为不相同同样也可以实现相对稳定的限位效果，只是这种方案两背轮411之间的力矩并不相等，在稳固程度上较差。
67.在齿轮的上下两侧分别设置背轮组可对齿轮更好进行限位，防止脱齿，限位效果更好。
68.如图4、5所示，设置在相同区域内的多个背轮组410与对应的齿轮311的转轴320通过固定单元420固定为一体结构。
69.本实施例中，限位机构400包括固定单元420，固定单元420为设置在电池取放机构200的角的位置的连接结构，用于安装背轮组410。固定单元420与齿轮齿条传动单元310呈一一对应的关系，对应齿轮齿条传动单元310的背轮组410则设置在该固定单元420上。而齿轮311通过一根转轴320驱动，转轴320则连接设置于电池取放机构200上的电机340。而转轴320则限位于与电池转运机构固定的轴承330上，齿轮311通过转轴320间接连接于电池转运机构并可驱动电池转运机构上下升降。该轴承330同样固定于固定单元420上。以使背轮组
410与对应的齿轮311和转轴320能够固定为一体结构，便于调整齿轮和齿条的啮合度，并且能够增加连接位置的强度。
70.如图5所示，固定单元420包括沿电池取放机构200的高度方向延伸固定设置的基座421以及水平方向固定于基座421上的多个固定板，背轮组410一一对应设于固定板上。
71.在本实施例中，基座421沿着电池取放机构200的高度方向延伸，用于与电池取放机构200以及轴承330连接固定。固定板422设置于基座421的顶部和底部两端，与该处齿轮齿条传动单元310所对应的两个背轮组410则分别固定在位于基座421顶部和底部的两个固定板422上。将单个背轮组410作为整体固定在固定基座421对应的固定板上，确保背轮组410与齿条312的紧密贴合，提高齿轮齿条啮合度以及导向限位功能。
72.如图5所示，固定板上具有与对应的齿条312的背面和侧面相匹配的凹陷部，以使背轮组410紧贴齿条312的接触面。
73.在本实施例中，固定板422与安装部100的立柱110接触的一角呈缺口状形成凹陷部，使得齿条312得以嵌入该位置并使齿条312的背面和侧面都能够正对固定板422，贴合度便于调整，方便背轮411的安装。
74.如图5、6所示，每个背轮411通过安装座412固定在固定板的对应位置上，安装座412上具有用于与固定板固定连接的通孔，通孔为朝向齿条312延伸设置的腰型调节孔413。
75.在本实施例中，背轮411安装于安装座412中，安装座412则通过螺栓固定于固定板422上。安装座412上有一朝向齿条312延伸设置的腰型调节孔413，螺栓穿过该腰型调节孔413与固定板422上的通孔连接。通过设置具有一定延伸方向的腰型调节孔413，可以通过将螺栓固定在腰型调节孔413的不同位置来调整背轮411的安装位置，以靠近或远离齿条312，从而保证背轮411与齿条312的背面或侧面的贴合度。
76.在本实施例中，安装座412上的调节孔和安装部上上的通孔均为朝向齿条312延伸设置的腰型孔，且在二者的不同位置设有多个调节孔及通孔，以使得连接更为稳固，调节自由度更高。在其他实施例中，也可仅在安装座412或者固定板422上设置可以调节位置的连接孔，而在另一侧仅设置普通通孔，并灵活设置调节孔及通孔的数量。
77.通过将背轮411位置设置为可调节的，能够适配不同规格的齿轮齿条传动单元310，并保证背轮411均能贴合齿条312的侧面及背面。
78.如图3、4所示，固定单元420还包括邻近齿条312固定于基座421上的轴承330座，齿轮311的转轴320通过设于轴承330座内的轴承330后连接于齿轮311以带动其旋转。
79.本实施例中，轴承330座设置在基座421上，与轴承330通过螺栓连接。
80.通过设置转轴320驱动齿轮311并采用孔轴连接方式将转轴320与齿轮311和固定基座421连接至一起，并和限位机构400集成在一起，便于整体调整齿轮齿条的啮合度，并可增加连接位置的强度。
81.在本方案中，齿条312通过非背面，齿面和侧面的一面安装在导向机构上，使其可以从三个方向分别与齿轮311和限位机构400进行接触，实现夹持效果，提升传动稳定性。
82.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
83.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。