一种手机充电支架的制作方法

本发明涉及手机充电领域，尤其涉及一种手机充电支架。

背景技术：

市场的手机充电支架种类很多，也能够用于手机充电以及支撑的作用，但是存在以下缺陷：

(1)支持的手机尺寸有限；

(2)不能保证手机无线充电都能对准；

(3)不能单手操作；

(4)不同尺寸手机，需要手动调节，操作不方便；

(5)无线充电支架尺寸较大，不方便携带；

(6)手机横屏时夹持不牢固。

针对这些问题，我们发明了一种手机充电支架。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于解决现有手机充电支架存在支持的手机尺寸有限、不能保证手机无线充电都能对准、不能单手操作、不同尺寸手机需要手动调节、无线充电支架尺寸较大，不方便携带、手机横屏时夹持不牢的问题。具体解决方案如下：

一种手机充电支架，包括固定夹组件、后壳、马达、电路板组件、限力齿轮组件、减速齿轮、限位板、传动齿轮、纵夹臂组件、隔板、横夹臂组件、固定板、充电线圈组件、距离传感器、面壳。

所述固定夹组件的右端为一个向右开口的半球形腔体，左端为一个夹子，上端为所述夹子的按压柄，下端为向下的电源输入接口，所述腔体的上侧设有一个紧松调节旋钮。

所述后壳中心背面向后延伸出一个可嵌入所述马达的球体，所述球体外表面分别镀有导电的正、负极圆弧层，能与设置在所述腔体相应部位的正、负极弹片分别滑动电连接，所述正、负极弹片分别与所述电源输入接口引脚电连接，所述正、负极圆弧层分别与所述马达的正、负极电连接，所述马达主轴套上传动连接环后穿入所述电路板组件的中心通孔，与所述限力齿轮组件的后端套接。

两只所述减速齿轮分别啮合在所述限力齿轮组件的上、下两侧，同时所述减速齿轮的中心孔套在所述限位板后侧设置的短轴上。两只所述传动齿轮分别穿入所述限位板上、下部的通孔，啮合在所述减速齿轮前侧的凸齿上。

所述纵夹臂组件位于所述限位板前侧，并与所述传动齿轮啮合，所述隔板靠在所述纵夹臂组件前侧，所述横夹臂组件靠在所述隔板前侧。所述限力齿轮组件的前端依次穿过所述限位板、所述纵夹臂组件、所述隔板后，与所述横夹臂组件啮合。

所述固定板的背侧设有短轴，依次穿过所述隔板、所述纵夹臂组件，进入所述传动齿轮的中心通孔中，同时靠在所述横夹臂组件前侧。

所述充电线圈组件设置在所述固定板的前侧，所述距离传感器设置在所述面壳的下部，所述面壳从所述充电线圈组件的前侧向后与所述后壳合拢。所述马达、所述充电线圈组件、所述距离传感器分别与所述电路板组件电连接。

进一步地，所述后壳与所述横夹臂组件之间设有一个轻触开关组件，所述轻触开关组件包括轻触开关、状态指示灯、小pcb板、透光按键帽和外壳。所述轻触开关和状态指示灯安装在所述小pcb板上，所述小pcb板与所述电路板组件电连接。

具体地，所述限力齿轮组件从后往前依次由卡簧、垫片、纵夹臂从力齿轮、纵夹臂动力齿轮、传动轴杆、限力弹簧、横夹臂动力齿轮、横夹臂从力齿轮、垫片、挡片、螺丝构成，并通过所述螺丝锁定在所述传动轴杆上面。所述传动轴杆的中部为正六棱柱体，两端为圆柱体，所述限力弹簧套在所述六棱柱体上，所述六棱柱体的两端分别带动所述纵夹臂动力齿轮和所述横夹臂动力齿轮转动，所述纵夹臂动力齿轮的侧齿带动所述纵夹臂从力齿轮的侧齿转动，所述卡簧和垫片将所述纵夹臂从力齿轮装在所述传动轴杆的后端，所述传动轴杆的后端端部设有十字凸台并与所述传动连接环内部设置的十字凹槽套接。所述横夹臂动力齿轮的侧齿带动所述横夹臂从力齿轮的侧齿转动，所述垫片和挡片将所述横夹臂从力齿轮装在所述传动轴杆的前端。

优选地，所述纵夹臂从力齿轮与所述横夹臂从力齿轮为对称设计，结构相同，所述纵夹臂动力齿轮与所述横夹臂动力齿轮为对称设计，结构相同。

具体地，所述纵夹臂组件由两个u型板相对组成，其中一个为一边内侧带排齿的上夹臂，另一个为一边内侧带排齿的下夹臂，所述排齿与所述传动齿轮啮合。所述上夹臂上端至少设有一个钩夹，下端设有多个限位铆钉，下端一侧向外延伸一个矩形小块。所述下夹臂下端对称设有两个钩夹，上端设有多个限位铆钉，所述限位铆钉能在所述限位板上设置的限位槽中滑动，所述上夹臂张到最大时，所述矩形小块遮住设置在所述限位板上的纵臂限位传感器的窗口，所述纵臂限位传感器装在所述电路板组件上。

进一步地，所述限位板对称设有四个位置指示灯的通孔，所述限位板的上部设有纵臂复位传感器的窗口，所述上夹臂完全合拢后，能遮住所述纵臂复位传感器的窗口，所述限位板的右部设有横臂复位传感器的窗口，所述位置指示灯、所述纵臂复位传感器和所述横臂复位传感器分别装在所述电路板组件上。所述隔板和所述固定板相应也设有四个所述位置指示灯的通孔，所述面壳上设有四个所述位置指示灯的导光柱。

具体地，所述横夹臂组件由两个结构相似的滑板相对组成，所述滑板的中间是一个横向阶梯形挖空区，所述阶梯形挖空区的一条长边光滑，另一条长边设有排齿，所述排齿与所述横夹臂从力齿轮啮合，所述阶梯形挖空区的台阶处水平设有滑槽，所述滑板的端部设有一个钩夹，所述钩夹的一旁设有一个向外延伸的小方块。左边所述滑板的所述小方块后面装有所述轻触开关组件，右边所述滑板完全合拢时，所述小方块能遮住所述横臂复位传感器的窗口，所述滑槽套在所述面壳相应设置的限位柱上。

具体地，所述电路板组件包括mcu、分别与所述mcu电连接的震动传感器、数据储存模块、mcu供电模块、马达驱动模块，电源模块、分别与所述电源模块电连接的无线充电模块、备用电池充电管理。所述电源模块分别与所述mcu供电模块、所述马达驱动模块电连接。

具体工作过程如下：

(1)轻按左侧轻触开关开机，电路板组件控制马达，打开横夹臂组件及纵夹臂组件,首次开机则张开到最大尺寸，纵臂限位传感器传送信息至电路板组件控制马达停转。位置指示灯亮，状态指示灯常亮，距离传感器进入待机状态。

(2)当距离传感器检测到手机贴近时，电路板组件控制马达扭动限力齿轮组件，横向及纵向夹臂同时收缩，夹紧手机，横向夹臂因行程短会先夹紧，横夹臂从力齿轮停止转动，横夹臂动力齿轮跳动。纵向夹臂多一组减速齿轮，随后纵向夹臂夹紧，纵夹臂从力齿轮停止转动，纵夹臂动力齿轮跳动。自动横向、纵向居中使手机对准无线充电区域。电路板组件根据延时设置，停止马达转动。手机夹紧动作完成，状态指示灯慢闪,位置指示灯灭。

(3)无线充电开始，充电完成后，状态指示灯常亮。

(4)当要取下手机时，轻按左侧轻触开关，电路板组件控制马达，根据设计要求延时张开横夹臂组件及纵夹臂组件时间，以便能轻松取出手机，但又不张开到最大尺寸，同时电路板组件储存此时数据在数据储存模块中。松开状态下，3秒未取走手机，状态指示灯快闪，取走手机后，状态指示灯常亮，位置指示灯亮,并进入待机状态。

(5)当异常断电时，内部设有备用电池短暂供电，电路板组件控制马达松开手机，但不会太松，防止手机滑落，状态指示灯闪烁至熄灭。

(6)需要关机时，长按轻触开关约3秒，电路板组件控制马达，将横夹臂组件及纵夹臂组件收到最小，横臂复位传感器和纵臂复位传感器分别反馈复位信息至电路板组件，控制马达停转，位置指示灯和状态指示灯灯灭，电路板组件进入休眠。

(7)开机状态下，想手动调大横向及纵向夹臂尺寸时，点按轻触开关。

(8)在使用中，当震动传感器检测到车辆行驶颠簸厉害时，会自动调整、夹紧手机。

(9)具备上电自动开机功能，并自动调节到上一次放置手机尺寸大小，无论在行驶或停止中(有供电条件下)，超过三分钟没放置手机，自动复位，并自动进入休眠状态。

综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明解决了现有手机充电支架存在的以下缺陷：支持的手机尺寸有限，不能保证手机无线充电都能对准，不能单手操作，不同尺寸手机，需要手动调节，操作不方便，无线充电支架尺寸较大，不方便携带，手机横屏时夹持不牢固。纵夹臂组件和横夹臂组件均能自动伸缩夹持手机，且共用一个马达，纵夹臂从力齿轮与横夹臂从力齿轮结构相同，纵夹臂动力齿轮与横夹臂动力齿轮结构相同，上夹臂与下夹臂使用相同的减速齿轮和传动齿轮，这样结构设计非常合理，通用性好，成本低。固定夹组件半球形设计巧妙，90度内自由转动方便支架的角度调节，调节时不断电，不会损坏电源输入线，后壳的球体嵌入马达，节省了支架的空间和厚度，提高了产品的美观。本方案归纳起来具有以下优点：

(1)全智能电动带无线充电手机支架，取放自如，可单手操作。

(2)目前大小带qi协议的无线充电手机，均可自动识别，自动夹紧，自动精确对准无线充电，完全不用担心对不准，充不了电，或充电慢等问题。

(3)横向、纵向夹臂用一个马达控制，降低成本。

(4)独创限力齿轮组件，自动调节动力，防止马达及齿轮损坏。

(5)独创纵向夹臂结构，使夹臂伸长尺寸比传统长2倍。

(6)四个方位夹紧手机，手机横放、纵放均夹持稳固，不滑脱。

(7)电源输入线设计在固定夹组件上，电源输入线不会随手机移动,不会遮挡操作，方便使用，提高用户体验。

(8)尺寸紧凑，不易遮挡车载按键等，易收纳。

(9)配合移动电源，可边充电，边使用手机，看电视剧聊视频等，使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种手机充电支架的正视图；

图2为本发明的一种手机充电支架的侧视图；

图3为图2的剖视图；

图4为本发明的一种手机充电支架的分解图；

图5为本发明的限力齿轮组件的分解图；

图6为本发明的纵夹臂组件的结构图；

图7为本发明的纵夹臂组件的张开结构图；

图8为本发明的横夹臂组件的结构图；

图9为本发明的横夹臂组件的张开结构图；

图10为本发明与充电宝配合使用的结构图；

图11为本发明的一种手机充电支架的电气结构图。

附图标记说明：

1-固定夹组件，2-后壳，3-马达，4-电路板组件，5-限力齿轮组件，6-减速齿轮，7-限位板，8-传动齿轮，9-纵夹臂组件，10-隔板，11-横夹臂组件，12-固定板，13-充电线圈组件，14-距离传感器，15-面壳，16-腔体，17-夹子，18-电源输入接口，19-球体，20-圆弧层，21-弹片，22-传动连接环，23-轻触开关组件，24-轻触开关，25-状态指示灯，26-小pcb板，27-透光按键帽，28-外壳，29-卡簧，30-垫片，31-纵夹臂从力齿轮，32-纵夹臂动力齿轮，33-传动轴杆，34-限力弹簧，35-横夹臂动力齿轮，36-横夹臂从力齿轮，37-垫片，38-挡片，39-螺丝，40-六棱柱体，41-十字凸台，42-十字凹槽，43-上夹臂，44-下夹臂，45-钩夹，46-限位铆钉，47-矩形小块，48-限位槽，49-纵臂限位传感器，50-位置指示灯，51-纵臂复位传感器，52-横臂复位传感器，53-阶梯形挖空区，54-滑槽，55-小方块，56-备用电池，57-限位柱，58-橡胶垫。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图11所示，一种手机充电支架，包括固定夹组件1、后壳2、马达3、电路板组件4、限力齿轮组件5、减速齿轮6、限位板7、传动齿轮8、纵夹臂组件9、隔板10、横夹臂组件11、固定板12、充电线圈组件13、距离传感器14、面壳15。

固定夹组件1的右端为一个向右开口的半球形腔体16，左端为一个夹子17，上端为夹子17的按压柄，下端为向下的电源输入接口18，腔体16的上侧设有一个紧松调节旋钮。

后壳2中心背面向后延伸出一个可嵌入马达3的球体19，球体19外表面分别镀有导电的正、负极圆弧层20，能与设置在腔体16相应部位的正、负极弹片21分别滑动电连接，正、负极弹片21分别与电源输入接口18引脚电连接，正、负极圆弧层20分别与马达3的正、负极电连接，马达3主轴套上传动连接环22后穿入电路板组件4的中心通孔，与限力齿轮组件5的后端套接。

两只减速齿轮6分别啮合在限力齿轮组件5的上、下两侧，同时减速齿轮6的中心孔套在限位板7后侧设置的短轴上。两只传动齿轮8分别穿入限位板7上、下部的通孔，啮合在减速齿轮6前侧的凸齿上。

纵夹臂组件9位于限位板7前侧，并与传动齿轮8啮合，隔板10靠在纵夹臂组件9前侧，横夹臂组件11靠在隔板10前侧。限力齿轮组件5的前端依次穿过限位板7、纵夹臂组件9、隔板10后，与横夹臂组件11啮合。

固定板12的背侧设有短轴，依次穿过隔板10、纵夹臂组件9，进入传动齿轮8的中心通孔中，同时靠在横夹臂组件11前侧。

充电线圈组件13设置在固定板12的前侧，距离传感器14设置在面壳15的下部，面壳15从充电线圈组件13的前侧向后与后壳2合拢。马达3、充电线圈组件13、距离传感器14分别与电路板组件4电连接。

进一步地，后壳2与横夹臂组件11之间设有一个轻触开关组件23，轻触开关组件23包括轻触开关24、状态指示灯25、小pcb板26、透光按键帽27和外壳28。轻触开关24和状态指示灯25安装在小pcb板26上，小pcb板26与电路板组件4电连接。

具体地，限力齿轮组件5从后往前依次由卡簧29、垫片30、纵夹臂从力齿轮31、纵夹臂动力齿轮32、传动轴杆33、限力弹簧34、横夹臂动力齿轮35、横夹臂从力齿轮36、垫片37、挡片38、螺丝39构成，并通过螺丝39锁定在传动轴杆33上面。传动轴杆33的中部为正六棱柱体40，两端为圆柱体，限力弹簧34套在六棱柱体40上，六棱柱体40的两端分别带动纵夹臂动力齿轮32和横夹臂动力齿轮35转动，纵夹臂动力齿轮32的侧齿带动纵夹臂从力齿轮31的侧齿转动，卡簧29和垫片30将纵夹臂从力齿轮31装在传动轴杆33的后端，传动轴杆33的后端端部设有十字凸台41并与传动连接环22内部设置的十字凹槽42套接。横夹臂动力齿轮35的侧齿带动横夹臂从力齿轮36的侧齿转动，垫片37和挡片38将横夹臂从力齿轮36装在传动轴杆33的前端。

优选地，纵夹臂从力齿轮31与横夹臂从力齿轮36为对称设计，结构相同。纵夹臂动力齿轮32与横夹臂动力齿轮35为对称设计，结构相同。

具体地，纵夹臂组件9由两个u型板相对组成，其中一个为一边内侧带排齿的上夹臂43，另一个为一边内侧带排齿的下夹臂44，排齿与传动齿轮8啮合。上夹臂43上端至少设有一个钩夹45，下端设有多个限位铆钉46，下端一侧向外延伸一个矩形小块47。下夹臂44下端对称设有两个钩夹45，上端设有多个限位铆钉46，限位铆钉46能在限位板7上设置的限位槽48中滑动，上夹臂43张到最大时，矩形小块47遮住设置在限位板7上的纵臂限位传感器49的窗口，纵臂限位传感器49装在电路板组件4上。

进一步地，限位板7对称设有四个位置指示灯50的通孔，限位板7的上部设有纵臂复位传感器51的窗口，上夹臂43完全合拢后，能遮住纵臂复位传感器51的窗口，限位板7的右部设有横臂复位传感器52的窗口，位置指示灯50、纵臂复位传感器51和横臂复位传感器52分别装在电路板组件4上，隔板10和固定板12相应也设有四个位置指示灯50的通孔，面壳15上设有四个位置指示灯50的导光柱(图中未画出)。

具体地，横夹臂组件11由两个结构相似的滑板相对组成，滑板的中间是一个横向阶梯形挖空区53，阶梯形挖空区53的一条长边光滑，另一条长边设有排齿，排齿与横夹臂从力齿轮36啮合，阶梯形挖空区53的台阶处水平设有滑槽54，滑板的端部设有一个钩夹45，钩夹45的一旁设有一个向外延伸的小方块55。左边滑板的小方块55后面装有轻触开关组件23，右边滑板完全合拢时，小方块55能遮住横臂复位传感器52的窗口，滑槽54套在面壳15相应设置的限位柱57上。为了更好地保护手机外表不受损，每个钩夹45的内侧设有橡胶垫58。

具体地，如图11所示，电路板组件4包括mcu、分别与mcu电连接的震动传感器、数据储存模块、mcu供电模块、马达驱动模块，电源模块、分别与电源模块电连接的无线充电模块、备用电池充电管理。电源模块分别与mcu供电模块、马达驱动模块电连接。

具体工作过程如下：

(1)轻按左侧轻触开关24开机，电路板组件4控制马达3，打开横夹臂组件11及纵夹臂组件9，首次开机则张开到最大尺寸，纵臂限位传感器49传送信息至电路板组件4控制马达3停转。位置指示灯50亮，状态指示灯25常亮，距离传感器14进入待机状态。

(2)当距离传感器14检测到手机贴近时，电路板组件4控制马达3扭动限力齿轮组件5，横向及纵向夹臂同时收缩，夹紧手机，横向夹臂因行程短会先夹紧，横夹臂从力齿轮36停止转动，横夹臂动力齿轮35跳动。纵向夹臂多一组减速齿轮6，随后纵向夹臂夹紧，纵夹臂从力齿轮31停止转动，纵夹臂动力齿轮32跳动。自动横向、纵向居中使手机对准无线充电区域(即充电线圈组件13对应的面壳15区域)。电路板组件4根据延时设置，停止马达3转动。手机夹紧动作完成，状态指示25灯慢闪,位置指示灯50灭。

(3)无线充电开始，充电完成后，状态指示灯25常亮。

(4)当要取下手机时，轻按左侧轻触开关24，电路板组件4控制马达3，根据设计要求延时张开横夹臂组件11及纵夹臂组件9时间，以便能轻松取出手机，但又不张开到最大尺寸，同时电路板组件4储存此时数据在数据储存模块中。松开状态下，3秒未取走手机，状态指示灯25快闪，取走手机后，状态指示灯25常亮，位置指示灯50亮，并进入待机状态。

(5)当异常断电时，内部设有备用电池56短暂供电，电路板组件4控制马达3松开手机，但不会太松，防止手机滑落，状态指示灯25闪烁至熄灭。

(6)需要关机时，长按轻触开关24约3秒，电路板组件4控制马达3，将横夹臂组件11及纵夹臂组件9收到最小，横臂复位传感器52和纵臂复位传感器51分别反馈复位信息至电路板组件4，控制马达3停转，位置指示灯50和状态指示灯25灯灭，电路板组件4进入休眠。

(7)开机状态下，想手动调大横向及纵向夹臂尺寸时，点按轻触开关24。

(8)在使用中，当震动传感器检测到车辆行驶颠簸厉害时，会自动调整、夹紧手机。

(9)具备上电自动开机功能，并自动调节到上一次放置手机尺寸大小，无论在行驶或停止中(有供电条件下)，超过三分钟没放置手机，自动复位，并自动进入休眠状态。

本方案的应用场景一，用于汽车上时，可以将固定夹组件1的夹子17夹在汽车的出风窗口上，电源输入线直接插在dc车充座上。

本方案的应用场景二，用于其它场合，比如火车、高铁、家庭、休闲娱乐场所时，可以按图10所示，与带支架的充电宝配合起来使用，电源输入线直接插在充电宝dc输出口上。

综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明解决了现有手机充电支架存在的以下缺陷：支持的手机尺寸有限，不能保证手机无线充电都能对准，不能单手操作，不同尺寸手机，需要手动调节，操作不方便，无线充电支架尺寸较大，不方便携带，手机横屏时夹持不牢固。纵夹臂组件9和横夹臂组件11均能自动伸缩夹持手机，且共用一个马达3，纵夹臂从力齿轮31与横夹臂从力齿轮36结构相同，纵夹臂动力齿轮32与横夹臂动力齿轮35结构相同，上夹臂43与下夹臂44使用相同的减速齿轮6和传动齿轮8，这样结构设计非常合理，通用性好，成本低。固定夹组件1半球形设计巧妙，90度内自由转动方便支架的角度调节，调节时不断电，不会损坏电源输入线，后壳2的球体嵌入马达3，节省了支架的空间和厚度，提高了产品的美观。本方案归纳起来具有以下优点：

(1)全智能电动带无线充电手机支架，取放自如，可单手操作。

(2)目前大小带qi协议的无线充电手机，均可自动识别，自动夹紧，自动精确对准无线充电，完全不用担心对不准，充不了电，或充电慢等问题。

(3)横向、纵向夹臂用一个马达3控制，降低成本。

(4)独创限力齿轮组件5，自动调节动力，防止马达3及齿轮损坏。

(5)独创纵向夹臂结构，使夹臂伸长尺寸比传统长2倍。

(6)四个方位夹紧手机，手机横放、纵放均夹持稳固，不滑脱。

(7)电源输入线设计在固定夹组件1上，电源输入线不会随手机移动,不会遮挡操作，方便使用，提高用户体验。

(8)尺寸紧凑，不易遮挡车载按键等，易收纳。

(9)配合移动电源，可边充电，边使用手机，看电视剧聊视频等，使用方便。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。