一种液压锁定系统以及托架装置的制作方法

1.本发明属于换电设备技术领域，尤其涉及一种液压锁定系统以及托架装置。


背景技术：

2.以电动牵引车为例，利用集成于框架构造的蓄电池单元代替原有车型上的燃油存储系统。蓄电池单元的电池框架承托设置在底托上，底托与电池框架之间通过有气缸控制的销杆锁定。这种现有的电池框架固定结构存在的问题是：汽缸系统需要配备与其成套的驱动组件，目前普遍使用的驱动组件是气缸作为执行元件的气动系统，存在结构占用空间大，稳定性差、故障率高。气压系统空气压缩机受空气环境影响，压力不稳定。体积及寿命等都无法满足当前工作环境及要求。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种解决现有电池框架锁定装置结构复杂，稳定性差、故障率高的问题的液压锁定系统以及托架装置。
4.本发明是这样实现的，一种电池框架液压锁定系统，其特征在于，包括充油启动部件、蓄能器、弹性插销、电磁销、顶销油缸和油壶；所述充油启动部件具有出油口和进油口，所述充油启动部件由置入托放位置的电池框架触发工作并通过出油口输出液压油；所述蓄能器与所述充油启动部件的出油口连通；所述弹性插销包括套体、销杆和复位弹簧，所述套体设有通孔，销杆插装在所述套体的通孔中，所述复位弹簧安装于所述销杆并为所述销杆施加缩入所述套体前端的弹力，所述销杆设有径向固定销孔；所述电磁销设于所述固定销孔的侧方，所述电磁销具有可插入所述固定销孔的销舌；所述顶销油缸与所述蓄能器连通，所述蓄能器向所述顶销油缸输出令顶销油缸的活塞杆顶出的液压油，所述顶销油缸的活塞杆向前伸出并将所述销杆的前端顶出所述套体的前端面；所述油壶的油腔与所述顶销油缸连通，所述油壶的油腔与所述充油启动部件的进油口连通；其中，所述顶销油缸和所述蓄能器之间串连安装第一电磁阀，所述第一电磁阀控制所述顶销油缸的活塞杆伸缩。
5.本发明的优点和效果是：
6.本发明所提出的电池框架液压锁定系统相比现有技术中气动锁定系统，液压油和液压系统具有更加稳定的工作特性，货车工作在恶劣的环境下，可显著降低其故障率。液压系统一般能产生较大的压强(25mpa)，液压系统中的辅助元件均具有耐高压性能。气压系统中空气被压缩后，气体的压强一般为0.6～0.8mpa，系统中所配备的辅助元件的耐压性能通常不高。执行元件在需求相同驱动力下，液压系统的压强是气压系统的几十倍，用较小的执行元件即可达到气压系统的要求，液压系统因液压油在封闭的环境，油压相对稳定。
7.本技术方案中，优先的，所述充油启动部件为第一单作用油缸，所述第一单作用油缸的轴线竖直设置且活塞杆朝上，所述第一单作用油缸安装对活塞杆施加顶升弹力的第一弹簧；所述蓄能器与所述第一单作用油缸的油腔通过出油口连通；所述顶销油缸为第二单作用油缸，所述第二单作用油缸的油腔与所述蓄能器连通，所述第二单作用油缸安装对活
塞杆施加回缩弹力的第二弹簧；所述油壶的油腔与所述第二单作用油缸的油腔连通，所述油壶的油腔与所述第一单作用油缸的油腔通过进油口连通；其中，所述第二单作用油缸和所述蓄能器之间串连安装第一电磁阀，所述第一电磁阀控制所述第二单作用油缸的油腔与蓄能器之间连接的通断且阻止所述第二单作用油缸的油腔中液压油流向油壶的油腔；所述第二单作用油缸和油壶之间串连安装第二电磁阀，所述第二电磁阀控制所述第二单作用油缸的油腔与油壶的油腔之间连接的通断；所述油壶与所述第一单作用油缸之间连接止回阀，所述止回阀阻止所述第一单作用油缸的油腔中液压油向所述油壶的油腔流动。
8.本技术方案提出了一种无源式的电池框架液压锁定系统，可以利用电池框架的自重以液压油作为介质来储存势能，即在框架稳定支撑于底托之后转化为驱动销杆动作的油缸的动能，以此实现底托与电池框架之间的锁定，本系统无独立的驱动系统，可实现无能源工作。
9.本技术方案中，优先的，所述充油启动部件为油泵，所述油泵连接用于控制油泵工作的位置传感器，所述蓄能器与所述油泵通过出油口连通；所述顶销油缸为双作用油缸，所述双作用油缸具有驱动活塞杆顶出的高压腔以及驱动活塞杆回收的低压腔；所述第一电磁阀为二位四通电磁换向阀，所述蓄能器通过所述二位四通电磁换向阀向所述双作用油缸的高压腔或低压腔充油，所述双作用油缸的高压腔或低压腔通过所述二位四通电磁换向阀向所述油壶回油。
10.本技术方案所公开的充油启动部件为油泵，油泵可由用于监测电池框架安装位置的位置传感器触发工作，也可设立触发其工作的独立手动开关，系统配备驱动油泵工作的独立蓄电池，在本发明所提出的液压系统中，充油启动部件的启动方式，即系统触发锁定的方式可根据具体需求进行调整或者改装。
11.本发明的另一目的，提供一种无源液压托架装置，其特征在于，包括底托和电池框架，所述底托安装上述电池框架液压锁定系统，所述电池框架液压锁定系统的顶销油缸与相对应的弹性插销构成一锁销单元，所述底托安装有至少一所述锁销单元，所述锁销单元中的销杆轴线水平横向设置，伸出的所述销杆将所述底托和电池框架连接。
附图说明
12.图1是本发明实施例一的结构示意图；
13.图2是本发明中弹性插销的结构示意图；
14.图3是本发明中弹性插销和电磁销的连接结构示意图；
15.图4是本发明中弹性插销和电磁销的剖视图；
16.图5是本发明中实施例一的油路示意图；
17.图6是本发明中实施例二所述无源液压托架装置的结构示意图；
18.图7是本发明中实施例三的油路示意图。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.为解决现有电池框架锁定装置结构复杂，稳定性差、故障率高的问题，本发明特提供一种液压锁定系统以及托架装置，本锁定系统结构简单、性能稳定、故障率低。为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明书如下：
21.实施例一
22.请参阅图1和图5，一种电池框架液压锁定系统，包括包括充油启动部件、蓄能器、弹性插销、电磁销、顶销油缸和油壶。
23.充油启动部件具有出油口和进油口，充油启动部件由置入托放位置的电池框架触发工作并通过出油口输出液压油。充油启动部件的作用是在电池框架放置至托放正确位置后，充油启动部件将液压油向蓄能器输出，即以液压油为介质，令蓄能器蓄能。
24.本实施例中，充油启动部件为第一单作用油缸1，单作用液压缸是指活塞一侧有活塞柱，并只能向活塞一侧供给压力油的活塞式液压缸。蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常，其为常规已知构件。
25.第一单作用油缸的轴线竖直设置且活塞杆朝上，第一单作用油缸安装对活塞杆施加顶升弹力的第一弹簧7。本实施例中，具体的，第一单作用油缸的活塞杆顶端安装有压头。第一弹簧套装在第一单作用油缸的活塞杆上。第一弹簧常态为压缩状态，其通过弹力令第一单作用油缸的活塞杆竖直向上伸出。配装有第一弹簧的第一单作用油缸可通过外购弹簧回位油缸来实现。弹簧回位油缸是弹簧集成安装于单作用油缸中的成品配件。当第一单作用油缸的活塞杆受到竖直向下的压力时，第一单作用油缸中的液压油被挤压排出油腔。
26.蓄能器与充油启动部件的出油口连通。即蓄能器通过第一单作用油缸的出油口与第一单作用油缸的油腔连通。自第一单作用油缸的油腔中排出的液压油进入蓄能器中并转化为蓄能器中的势能。
27.请参阅图2-图4，弹性插销包括套体3-1、销杆3-2和复位弹簧3-3，套体设有通孔，销杆插装在套体的通孔中，复位弹簧安装于销杆并为销杆施加缩入套体前端的弹力，销杆设有径向固定销孔。具体的，套体为弹性插销的主体构件，本实施例中为独立的构件，且也可以为底托的一部分结构。销杆为阶梯圆柱杆，销杆的前端部为楔形头，销杆的后端部为直径稍大的尾杆部，销杆的后端部可拆卸的独立部件。销杆的前端部插装在套体的通孔中，且套体与销杆之间安装自润滑轴瓦3-4。复位弹簧套装在销杆上，复位弹簧的前端顶压套体的端面，复位弹簧的后端顶压尾杆部的前端面，复位弹簧受挤压并对销杆施加弹力，此弹力令销杆沿轴线向后移动，令销杆向套体中收缩。销杆的前端后部设有环形肩部，此环形肩部与套体的后端内肩部止挡，防止销杆脱出。进一步的，在销杆的后端部尾部端面设有中心插孔，此中心插孔用于第二单作用油缸的活塞杆插入。固定销孔是在销杆的后端部尾部外圆周开设的槽口。
28.电磁销设于固定销孔的侧方，电磁销具有可插入固定销孔的销舌。电磁销为常规构件，可通过外购获得，由电信号控制，可实现销舌的伸缩。本实施例中，具体的，固定销孔竖直朝上，电磁销位于销杆尾部的上方。在销舌伸出并插入销杆的固定销孔中的状态下，销杆的轴向移动被固定。本实施例中，套体的后部为壳体，复位弹簧和槽口设于壳体内侧，电磁销安装在壳体上。
29.顶销油缸与蓄能器连通，蓄能器向顶销油缸输出令顶销油缸的活塞杆顶出的液压油，顶销油缸的活塞杆向前伸出并将销杆的前端顶出套体的前端面。顶销油缸和蓄能器之间串连安装第一电磁阀，第一电磁阀控制顶销油缸的活塞杆伸缩。
30.本实施例中，顶销油缸为第二单作用油缸，第二单作用油缸的油腔与蓄能器连通。具体的，第二单作用油缸和蓄能器之间串连安装第一电磁阀8，第一电磁阀控制第二单作用油缸的油腔与蓄能器之间连接的通断。当第一电磁阀控制第二单作用油缸的油腔与蓄能器之间连接的接通后，蓄能器内的液压油被排入第二单作用油缸的油腔中，蓄能器所储存的势能转化为第二单作用油缸的活塞杆的动能。第二单作用油缸的活塞杆前端与销杆后端相对，第二单作用油缸的活塞杆向前伸出并将销杆的前端顶出套体的前端面，第二单作用油缸的活塞杆的前端顶推弹性插销的销杆。
31.第二单作用油缸安装对活塞杆施加回缩弹力的第二弹簧9。在第二单作用油缸的活塞杆伸出后，第二弹簧受挤压，其通过弹力令第二单作用油缸的活塞杆回缩。配装有第二弹簧的第二单作用油缸可通过外购弹簧回位油缸来实现。
32.油壶的油腔与顶销油缸连通，油壶的油腔与充油启动部件的进油口连通。具体的，油壶的油腔与第二单作用油缸的油腔连通，油壶的油腔与第一单作用油缸的油腔连通。第二单作用油缸和油壶之间串连安装第二电磁阀10，第二电磁阀控制第二单作用油缸的油腔与油壶的油腔之间连接的通断。当弹性插销的销杆被顶出并由电磁销锁定后，第二电磁阀控制第二单作用油缸的油腔与油壶的油腔接通，在第二弹簧的弹力作用下，第二单作用油缸的油腔中液压油排入至油壶的油腔中。
33.当第一单作用油缸的活塞杆所承受的下压力消失时，在第一弹簧的作用下，第一单作用油缸的活塞杆竖直向上伸出，第一单作用油缸的油腔产生负压，油壶的油腔中的液压油再次进入第一单作用油缸的油腔中。油壶与第一单作用油缸之间连接止回阀，止回阀阻止第一单作用油缸的油腔中液压油向所述油壶的油腔流动，以保证第一单作用油缸的活塞杆受压时第一单作用油缸的液压油流向蓄能器。
34.本实施例中，止回阀集成于第二电磁阀中，第一电磁阀和第二电磁阀均为二位二通单向止回电磁阀。具体的，第一电磁阀的两个工作位分别是：1.接通蓄能器与第二单作用油缸且阻止第二单作用油缸向蓄能器回流的止回阀位；2.断开蓄能器与第二单作用油缸之间连接的阀位。第二电磁阀的两个工作位分别是：1.接通第二单作用油缸与油壶的阀位；2.接通油壶与第一单作用油缸且阻止第一单作用油缸向油壶回流的止回阀位。
35.油壶安装有过滤油盖，且其内部设置液位传感器。
36.实施例二
37.请参阅图6，一种无源液压托架装置，包括底托11和电池框架12，底托和电池框架均为刚性框架构件。电池框架的下部形成矩形框腔。底托的上部和电池框架的下部具有相适配的定位部件，定位部件可以为现有传统结构形式。底托安装上述电池框架液压锁定系统，在电池框架放置在底托上之后，电池框架液压锁定系统位于带电池框架下部的矩形框腔中。电池框架液压锁定系统的顶销油缸与相对应的弹性插销构成一锁销单元，底托安装有至少一锁销单元，本实施例中，在底托上左右对称安装两套电池框架液压锁定系统，每套电池框架液压锁定系统具有三个锁销单元，锁销单元的销杆可水平向外侧伸出。电池框架的下部四条边框可被伸出的销杆卡挡，以实现底托和电池框架的连接。
38.本装置的具体工作原理为：
39.电池框架被吊装并向底托放置的过程中，利用电池框架自重(可达3t)对第一单作用油缸的活塞杆施加竖直向下的压力，通过液压油自第一单作用油缸向蓄能器的转移，实现将势能储存至蓄能器中。当电池框架放正并稳定后。第一电池阀打开，通过液压油自蓄能器向第二单作用油缸的转移，实现蓄能器将存储的势能转化为第二单作用油缸的活塞杆动作的动能，第二单作用油缸的活塞杆推动弹性插销的销杆以卡挡电池框架下部的边框，实现底托与电池框架之间的锁定。电磁销的销舌伸出并插入销杆的固定销孔中，对销杆的锁定状态实施固定。第二电磁阀打开，在第二弹簧的弹性作用下，液压油自第二单作用油缸向第三单作用油缸的转移。
40.需要更换电池框架时，电磁销的销舌缩回，弹性插销的销杆在复位弹簧的作用下回缩，底托与电池框架之间解除锁定连接。自底托上方吊离电池框架(101)，第一单作用油缸的活塞杆在第一弹簧的作用下向上顶升，第三中单作用油缸的油腔中液压油在负压作用下进入第一单作用油缸的油腔中，系统恢复到最初状态。等待安装电池框架。
41.实施例三
42.请参阅图7，一种电池框架液压锁定系统，包括包括充油启动部件、蓄能器、弹性插销、电磁销、顶销油缸和油壶。
43.充油启动部件具有出油口和进油口，充油启动部件由置入托放位置的电池框架触发工作并通过出油口输出液压油。充油启动部件的作用是在电池框架放置至托放正确位置后，充油启动部件将液压油向蓄能器输出，即以液压油为介质，令蓄能器蓄能。
44.本实施例中，充油启动部件为油泵13，蓄能器与油泵通过出油口连通。油泵由监测电池框架的位置传感器所监测到的信息控制工作，油泵配备独立的、为油泵提供电能的蓄电池。
45.弹性插销包括套体、销杆和复位弹簧，套体设有通孔，销杆插装在套体的通孔中，复位弹簧安装于销杆并为销杆施加缩入套体前端的弹力，销杆设有径向固定销孔。具体的，套体为弹性插销的主体构件，本实施例中为独立的构件，且也可以为底托的一部分结构。销杆为阶梯圆柱杆，销杆的前端部为楔形头，销杆的后端部为直径稍大的尾杆部，销杆的后端部可拆卸的独立部件。销杆的前端部插装在套体的通孔中，且套体与销杆之间安装自润滑轴瓦。复位弹簧套装在销杆上，复位弹簧的前端顶压套体的端面，复位弹簧的后端顶压尾杆部的前端面，复位弹簧受挤压并对销杆施加弹力，此弹力令销杆沿轴线向后移动，令销杆向套体中收缩。销杆的前端后部设有环形肩部，此环形肩部与套体的后端内肩部止挡，防止销杆脱出。进一步的，在销杆的后端部尾部端面设有中心插孔，此中心插孔用于第二单作用油缸的活塞杆插入。固定销孔是在销杆的后端部尾部外圆周开设的槽口。
46.电磁销设于固定销孔的侧方，电磁销具有可插入固定销孔的销舌。电磁销为常规构件，可通过外购获得，由电信号控制，可实现销舌的伸缩。本实施例中，具体的，固定销孔竖直朝上，电磁销位于销杆尾部的上方。在销舌伸出并插入销杆的固定销孔中的状态下，销杆的轴向移动被固定。本实施例中，套体的后部为壳体，复位弹簧和槽口设于壳体内侧，电磁销安装在壳体上。
47.顶销油缸为双作用油缸14，双作用油缸具有驱动活塞杆顶出的高压腔以及驱动活塞杆回收的低压腔。第一电磁阀为二位四通电磁换向阀15，蓄能器通过二位四通电磁换向
阀向双作用油缸的高压腔或低压腔充油，双作用油缸的高压腔或低压腔通过二位四通电磁换向阀向油壶回油。
48.本实施例中所述锁定系统的工作原理：
49.当电池框架置于托放正确位置后，油泵被触发工作，油泵将油壶中的液压油充入蓄能器中。二位四通电磁换向阀切换至双作用油缸的高压腔与蓄能器连通，高压液压油导入双作用油缸的高压腔中，双作用油缸的低压腔与油壶连通，且低压腔中液压油向油壶回油，双作用油缸伸出的活塞杆驱动弹性插销实现锁定。需要解锁时，二位四通电磁换向阀换位，双作用油缸的高压腔与油壶接通，双作用油缸的低压腔与蓄能器接通，蓄能器向双作用油缸的低压腔中充油，双作用油缸缸杆回缩。电磁销回缩解锁后在复位弹簧的作用下销杆可解除对电池框架的锁定。
50.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。