一种导向柱及具有其的电池包导向系统的制作方法

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种导向柱及具有其的电池包导向系统。


背景技术：

2.新能源电动汽车能源补充分为插充和换电两种模式。插充模式存在购买电池初期成本高、充电时间长以及充电安全性低的问题。换电模式配合大规模集中型充电成为具备竞争力的技术模式。根据车辆类型的不同，一般可更换电池包安装的位置有底盘下方、车架侧方、车架后方和车架上方。安装在车架上方的电池包一般采用吊装式换电。
3.吊装式换电机构进行换电时，因换电机构为柔性换电，电池包下落时会产生一定晃度，在下落到电池包托架上的过程中需通过一、二、三级导向柱导向，使得电池包准确无误的落在电池包托架上以完成整体换电。换电时，电池包就位前先经过一级导向柱，通过一级导向柱把晃度较大的电池包晃动量限制在较小的晃度范围内，使晃度值满足二级导向柱导向能力要求。
4.现有一级导向柱为具有上部导向面和下部导向柱的一体结构，采用高强钢制造，一般直接焊接在电池包托架上，与电池包托架形成整体结构，如图9所示。一级导向柱和电池包框架均为高强钢制造，在车辆换电时，电池包下落过程中产生一定的晃度，电池包接触到一级导向柱时，通过一级导向柱导向将电池包晃度控制在一定范围内，电池包在与一级导向柱接触过程中会对一级导向柱导向面产生冲击力，接触后导向过程中电池包与一级导向柱会产生较大的摩擦力。换电过程中这种冲击力及摩擦力会对一级导向柱造成形变和摩擦损坏，严重时会直接影响到换电；同时还会对电池包框架造成同样的损坏。另外，对矿区矿卡及长途重卡进行换电时，由于矿区矿卡及长途重卡具有工作时间连续，工作路况差，作业强度高的特点，一级导向柱的损坏部位可能因震动产生撕裂破坏结构，增加了换电失败及电池包的安全隐患。由于一级导向柱固定焊接在电池包托架上，更换损坏的一级导向柱时需将电池包托架拆下进行切割更换，维修时间长，维修工艺复杂，维修成本高，严重影响车辆运营效率。


技术实现要素：

5.针对上述技术存在的现有一级导向柱在换电时易造成损坏且不易更换的技术问题，本发明提出了一种导向柱及具有其的电池包导向系统。
6.一方面，本发明提出了一种导向柱，包括：
7.下方具有中空部位的导向面，所述导向面为斜面，所述导向面四周边缘固定设置第一框架；
8.设置在所述导向面下方中空部位的轴承组件，所述轴承组件包括第二框架和若干个滚动轴承；
9.设置在所述导向面上方的第一面板，所述第一面板上设置使所述滚动轴承通过的
第四通孔，所述滚动轴承的外轴承外露于所述第一面板，所述第一框架、所述第二框架与所述第一面板固定连接。
10.在一些实施例中，所述第一框架上设置多个第一通孔，所述第二框架上设置多个第二通孔，所述第一面板上设置多个外大内小的第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔与所述第三通孔相互配合。
11.在一些实施例中，所述轴承组件包括还包括：
12.第三框架，所述第三框架与所述第一框架围成的内部区域大小一致，所述第二框架固定设置在所述第三框架外圈；
13.轴承杆，所述轴承杆与所述滚动轴承的内轴承固定连接；
14.对称固定设置在所述第三框架内壁的定位槽，所述定位槽用于对所述轴承杆限位；
15.弹性元件，所述弹性元件设置在所述定位槽内，根据所述滚动轴承的承载力选择所述弹性元件。
16.在一些实施例中，所述轴承杆两端设置同心的大头圆柱结构或同轴的小轴承结构。
17.在一些实施例中，所述弹性元件为弹簧，所述滚动轴承为深沟球轴承。
18.在一些实施例中，所述第一框架、所述第二框架、所述第三框架均为钢板框架。
19.另一方面，本发明提出了一种电池包导向系统，该电池包导向系统包括导向柱，还包括：
20.电池包托架，所述导向柱本体成对固定设置在所述电池包托架上，所述电池包托架上设置缓冲胶垫；
21.电池包框架，所述电池包框架与所述第一面板接触部位设置第二面板。
22.在一些实施例中，所述第二面板的一端具有斜面。
23.在一些实施例中，所述第二面板上设置多个外大内小的第五通孔，通过所述第五通孔将所述第二面板固定在所述电池包框架上。
24.在一些实施例中，所述第一面板与所述第二面板均为复合耐磨材料。
25.相对于现有技术，本发明的有益效果为：
26.本发明导向柱的第一面板、轴承组件与导向面的框架可拆卸连接，可通过快速更换零部件完成维修保养，减小了维修难度，大大缩短了维修时间，保证了工作效率。
27.本发明通过弹性元件的弹力和滚动轴承的转动减小了第一面板与第二面板之间的摩擦力，另外第一面板与第二面板之间的摩擦力小于刚性接触的摩擦力，在保护电池包框架的同时也保护了导向柱的导向面，消除了电池包后续运行过程中结构损坏的风险。
28.本发明换电时电池包与导向柱接触，导向过程中通过滚动轴承的转动及轴承下方的弹性元件降低了电池包下落过程中的冲击力，增加了导向速度，当第一面板与第二面板接触时，滚动轴承全部缩回第三框架内，保证了换电过程的正常进行，减小了电池包与导向柱的冲击力。
附图说明
29.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
30.图1为本发明提出的导向柱剖面图；
31.图2为本发明提出的导向柱正视图；
32.图3为本发明提出的轴承组件的结构示意图；
33.图4为本发明提出的滚动轴承与轴承杆的连接结构示意图；
34.图5为本发明提出的导向柱的导向面的结构示意图；
35.图6为本发明提出的第一面板的结构示意图；
36.图7为本发明提出的第二面板侧视图；
37.图8为本发明提出的第二面板正视图；
38.图9为现有技术中导向柱剖面图。
39.附图标记说明：
40.导向面1、第一框架2、第二框架3、第三框架4、第一面板5、第二面板6、第一通孔7、第二通孔8、第三通孔9、第四通孔10、第五通孔11、滚动轴承12、轴承杆13、定位槽14、弹性元件15、螺栓16、轴承组件17。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.下面参照附图描述根据本发明实施例提出的导向柱及具有其的电池包导向系统。
43.如图1-8所示，本发明的导向柱，主要包括：导向面1、轴承组件17和第一面板5。
44.在一些实施例中，导向面1为斜面，导向面1的下方为中空结构。
45.在一些实施例中，导向面1四周边缘固定设置第一框架2。具体为，第一框架2焊接固定在导向面1的四周，形成导向面1的框架。优选地，第一框架2为钢板框架。可以理解的是，第一框架2还可以为其他合适材质。
46.在一些实施例中，第一框架2上设置多个第一通孔7。即，在第一框架2上分布多个第一通孔7，通过该通孔将第一面板5和轴承组件17固定连接。
47.在一些实施例中，第一面板5固定设置在导向面1的上方，第一面板5上设置第四通孔10。可以理解的是，第一面板5的大小与导向面1的大小一致。第四通孔10用于使轴承组件17的滚动轴承12通过。具体为，滚动轴承12的外轴承穿过第四通孔10，外露于第一面板5。可以理解的是，第四通孔10与滚动轴承12一一对应。
48.在一些实施例中，第一面板5上设置多个第三通孔9。第一面板5上的第三通孔9与第一框架2上的第一通孔7配合。即，第一面板5上的第三通孔9与第一框架2上的第一通孔7的开孔位置、开孔数量相同。
49.在一些实施例中，第一面板5上的第三通孔9为外大内小的通孔，使得当使用螺栓15将第一面板5与第一框架2固定连接时，螺栓15拧紧后螺栓帽不高于第一面板5表面，避免了在工作过程中螺栓15的损坏。可以理解的是，第一面板5朝向导向面的一面为内面，第一面板5远离导向面的一面为外面。
50.在一些实施例中，第一面板5上为复合耐磨材料。
51.在一些实施例中，轴承组件17设置在导向面1下方的中空部位，轴承组件17包括第二框架3、第三框架4、轴承杆13、定位槽14、弹性元件15和若干个滚动轴承12。
52.其中，第三框架4为轴承组件17的总成框架，轴承杆13、定位槽14、弹性元件15和若干个滚动轴承12容置在第三框架4内，第二框架3固定设置在第三框架4外圈。可以理解的是，第三框架4与第一框架2围成的内部区域大小一致，具体为第一框架2围成内部区域，第三框架4的外部尺寸与第一框架2围成的内部区域尺寸大小相同，使得第三框架4可以设置在第一框架2下方。优选地，第三框架4为钢板框架。可以理解的是，第三框架4还可以为其他合适材质。
53.第三框架4外圈焊接第二框架3，第二框架3的尺寸与第一框架2的尺寸一致。第二框架3上设置多个第二通孔8。第二框架3上的第二通孔8的开孔位置、开孔数量与第一框架2上的第一通孔7保持一致。即，第一框架2上的第一通孔7、第二框架3上的第二通孔8、第一面板5上的第三通孔9相互配合，从而将轴承组件17、第一面板5、第一框架2连接起来。优选地，第二框架3为钢板框架。可以理解的是，第二框架3还可以为其他合适材质。可以理解的是，轴承组件17和第一面板5是可拆卸固定在第一框架2上的，这样设计使得当需要更换轴承组件17或第一面板5时，只需要拆卸损坏的相应组件即可，缩短了维修时间，提高了工作效率。
54.在一些实施例中，滚动轴承12通过轴承杆13设置在第三框架4内。具体为，滚动轴承12的内轴承与轴承杆13固定连接，从而将滚动轴承12固定在轴承杆13上。至此可知，滚动轴承12通过内轴承固定设置在轴承杆13上，滚动轴承12的外轴承外露于第一面板5。可以理解的时，滚动轴承12可以为深沟球轴承或其他合适的轴承。另外，滚动轴承12的数量根据实际需求设定。
55.在一些实施例中，轴承杆13的两端设置同心的大头圆柱结构或同轴的小轴承结构。可以理解的是，使用时将轴承杆13的两端放置在定位槽14中，定位槽14的设计防止在工作过程中轴承脱钩。
56.在一些实施例中，定位槽14对称固定设置在第三框架4内壁，定位槽14用于对轴承杆13限位。具体为，定位槽14焊接在第三框架4内壁，定位槽14的数量根据实际需要布置。
57.在一些实施例中，弹性元件15设置在定位槽14内，根据滚动轴承12的承载力选择弹性元件15。安装时，先将弹性元件15放置在定位槽14中，再将轴承杆13的两端放置在定位槽14中。
58.在一些实施例中，弹性元件15为弹簧。
59.本发明的电池包导向系统，包括导向柱、电池包托架和电池包框架。其中，导向柱为上述描述的导向柱；电池包托架是电池包落在车辆上的支撑结构，对电池包进行固定的支撑机构。
60.在一些实施例中，电池包托架上设置缓冲胶垫。缓冲胶垫用于在电池包下落对电池包进行缓冲，防止电池包与电池包托架产生剧烈碰撞。
61.导向柱成对固定设置在电池包托架上，电池包在下落到车辆电池包托架上时，成对设置的导向柱对电池包进行导向，使电池包按照设计位置准确下落在电池包托架上的装置。
62.在一些实施例中，电池包框架与第一面板5接触部位设置第二面板6。第二面板6上设置多个外大内小的第五通孔11，通过第五通孔11将第二面板6固定在电池包框架上。可以
理解的是，第二面板6朝向电池包框架的一面为内面，第二面板6远离电池包框架的一面为外面。具体为，电池包框架上设置与第五通孔11配合的孔，通过螺栓将第二面板6固定在电池包框架上，螺栓拧紧后螺帽不高于第二面板6的表面。另外，第二面板6的厚度小于缓冲胶垫的厚度，防止缓冲胶垫失效。
63.在一些实施例中，第二面板6一端具有斜面。也就是说，第二面板6的一头设计为斜面，以更好的在电池包下落时与导向面贴合。
64.在一些实施例中，第二面板6为复合耐磨材料。
65.该电池包导向系统应用于吊装式换电车辆。吊装式换电车辆是以纯电动驱动，电池包采用后背式，换电车辆驶入换电站，由换电站控制系统发送换电系统指令，换电机器人动作以吊装的方式对电池包进行更换，完成持续续航的车辆。
66.换电时电池包与导向柱接触，导向过程中通过滚动轴承12的转动及轴承下方的弹性元件15降低电池包下落过程中的冲击力，增加导向速度。随着换电的继续进行，电池包继续下落，电池包框架上的第二面板6下压滚动轴承12，弹性元件15收缩直至第二面板6与第一面板5贴合。当第一面板5与第二面板6接触时，滚动轴承12全部缩回至第三框架4内，保证了换电过程的正常进行，减小了电池包与导向柱的冲击力。
67.换电过程中，由于弹性元件15的弹力和滚动轴承12的转动减小了第一面板5与第二面板6之间的摩擦力，另外第一面板5与第二面板6之间的摩擦力小于刚性接触的摩擦力，所以在保护电池包框架的同时也保护了导向柱的导向面，消除了电池包后续运行过程中结构损坏的风险。通过第一面板5与第二面板6的设计减小了电池包与导向柱刚性接触造成的结构损坏，从而保证了电池包框架及导向柱的结构安全。长期运行过程中如果第一面板5、第二面板6或轴承组件17损坏，可通过快速更换零部件完成维修保养，减小了维修难度，大大缩短了维修时间，保证了车辆的运行效率，同时由于该发明标准化程度高，价格低廉，可预备一定的备品备件。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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发明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可以针对不同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
69.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
70.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。