一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒的制作方法

本发明涉及手机充电技术领域，更具体地说，涉及一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒。

背景技术：

如今，手机越来越普遍，而充电对手机来说却是必不可少的一部分，目前市面上的手机充电方式主要是线充，这种充电方式具有成本低、安全可靠、能量转化率高等优点。但是每次充电时需要人为地对手机进行插拨，很不方便；还有一些比较少用的充电方式就是无线充电和机座式充电了，前者充电时具有能量损耗大、充电慢、充电时发热严重等缺点，而后者不但需要人为地把手机的充电接口接上，且对手机的放置有一定的要求，使用不便利，缺乏灵活方便性，并且适用的手机类型单一。

经检索，中国专利申请号：cn201610315329.6，申请日：2016年05月14日，发明创造名称为：一种能自动对接手机充电接口的充电底盒；该申请案中充电底盒的上端设置一凹面用于放置手机，凹面上设置有一个充电开关，凹面的右端与下端还分别设置有一个可向左移动的定位推杆和向前移动的充电插头。使用时，当把手机放置在充电底盒的凹面上时，手机因自重会触发凹面上的充电开关，从而会使控制系统开始工作，首先，定位推杆会把手机推向最左则，使得手机端的充电接口与凹面下端的充电插头刚好在同一条直线上，进而充电插头向前移动插进手机端的充电接口上，从而自动地接通手机的充电电路对手机充电，该申请案改善了传统手机线充需要人为地对它进行插拔的不便利性和手机底座不能自动地接上手机的充电电路等缺点，但是存在占用空间较大，只能适用某一固定手机类型，不能适用多种手机类型且功能单一的缺点。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有充电装置中，手机线充和座充的不便利性、无线充电的发热严重、能量损耗大，以及适用手机类型单一等缺点，提供了一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒，本发明集中了线充的安全可靠、能量转化率高、充电快速与无线充电器的便利性的优点，且能自动对接手机充电接口，适用多种类型手机，并实现了一个驱动装置同时分别控制两个不同结构，在为消费者提供便利的同时，节约了经济成本。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒，包括充电装置本体，还包括手机定位装置和充电插头切换装置，所述的手机定位装置定位不同型号的手机于充电装置本体表面；所述的充电插头切换装置上设置有多个不同型号的充电插头，充电插头切换装置输送与手机型号相匹配的充电插头至接口位置，手机定位装置推动手机，使充电插头插入手机接口。

作为本发明更进一步的改进，所述的手机定位装置包括第一定位推杆、第二定位推杆、围挡、第一启动开关和第二启动开关，所述的围挡在充电装置本体表面围成一个凹槽，该槽的凹面在相互垂直的两方向上开设有第二通道和第三通道，所述的第一定位推杆能够沿第二通道移动，第二定位推杆能够沿第三通道移动；所述的第一启动开关设置于凹面上，所述的第二启动开关设置于第二定位推杆相对的一侧围挡上。

更进一步的说，所述的充电装置本体在围挡所围凹槽的侧边开设有第一通道，充电插头切换装置能够沿该第一通道移动；所述的充电插头切换装置包括充电插头、充电插头旋转托盘、第一传动突起、第二传动突起、空心螺栓、第三电机、伸缩转轴、激光传感器、激光传感器载体圆盘、固定弹簧和螺纹圆筒；第三电机通过伸缩转轴与充电插头旋转托盘相连，伸缩转轴穿过螺纹圆筒和空心螺栓，充电插头旋转托盘沿其周向间隔设置多个不同型号的充电插头，充电插头旋转托盘下部设置有第一传动突起，且充电插头旋转托盘套于空心螺栓上，空心螺栓侧边设置有第二传动突起，第一传动突起与第二传动突起配合，使充电插头旋转托盘带动空心螺栓旋转；所述的空心螺栓与螺纹圆筒螺纹配合；所述的激光传感器载体圆盘套设在空心螺栓上，该激光传感器载体圆盘正对凹槽的一侧设置激光传感器；所述的固定弹簧设置于激光传感器载体圆盘与螺纹圆筒之间，该固定弹簧的一端与激光传感器载体圆盘相连，另一端与螺纹圆筒相连。

更进一步的说，所述的第一传动突起为倒t型结构，该t型结构的竖杆两侧设置有第三触点和第一触点，所述的第二传动突起两侧设置有第二触点和第四触点，第二触点能够与第一触点相配合，第四触点能够与第三触点相配合。

更进一步的说，所述的充电装置本体内部设置有第一定位推杆、第二定位推杆和充电插头切换装置输送装置；其中，第一定位推杆设置于第二履带上，第一电机经第一减速箱控制第二履带移动；第二定位推杆设置于第三履带上，充电插头切换装置设置于第一履带上，带动第一履带移动的第二传动齿轮与带动第三履带移动的第一传动齿轮通过传动轴相连，第二电机通过第二减速箱驱动第一传动齿轮或者第二传动齿轮转动。

更进一步的说，所述的传动轴两端设置有与第一传动齿轮、第二传动齿轮的连接结构，该连接结构设计相同，但呈轴对称设置；具体为，传动轴包括传动内轴和传动外轴，传动内轴的两端开设有槽，槽内设置有弹簧，弹簧顶部设置有传动键，所述的传动外轴对应位置处开设有梯形孔，该梯形孔形成一锥尖，传动键穿过传动内轴、传动外轴插入第一传动齿轮、第二传动齿轮开设的键槽中，锥尖与传动键的斜面相配合；传动轴的传动内轴突出于第一传动齿轮的一端套有连接齿轮，且传动内轴与连接齿轮内套筒通过螺纹连接；第二减速箱驱动连接齿轮旋转。

更进一步的说，所述的连接齿轮下部设置有齿轮定位槽，该齿轮定位槽限制连接齿轮在水平方向上的移动。

更进一步的说，所述的第一履带、第二履带、第三履带为非闭合履带，该第一履带、第二履带、第三履带与其传动齿轮均通过齿啮合；且第一履带、第二履带、第三履带均设置于限位导轨内，该限位导轨铺设于充电装置本体内壁。

更进一步的说，所述的第一履带、第二履带和第三履带的履块与充电装置本体内壁、限位导轨相接触的面上设置有滚珠。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒，采用隐藏线充，且放弃更为先进的无线充电，能有效地改善传统手机线充时需要人为地对手机进行插接造成的不便利性和无线手机充电器充电时能量损耗大、充电慢、充电时发热严重的缺点；

(2)本发明的一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒，通过多个按钮实现了自动化控制，能在手机充电时自动地接通手机的充电电路、充电完成后自动地切断充电电路；

(3)本发明的一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒，设置有具有特殊结构的传动轴，实现了一个驱动装置同时分别控制两个不同结构，减小了充电底盒所占用的空间，节约了能耗和成本；

(4)本发明的一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒，设置有切换充电插头的充电插头旋转托盘及上升和下降装置，实现了多种充电插头的切换，能适用不同充电接口、不同厚度的手机；

(5)本发明的一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒，采用激光传感器，发散小，提高了定位的精度；

(6)本发明的一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒，结构设计合理，原理简单，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明中充电底盒结构示意图；

图2为本发明的充电底盒内部驱动装置结构示意图；

图3为本发明中传动轴的放大图；

图4中的(a)为齿轮与履带啮合的结构示意图；图4中的(b)为履块结构放大图；

图5为本发明中充电插头切换装置细节图；

图6为本发明中充电插头旋转托盘与空心螺栓配合的示意图；

图7中的(a)～(c)为两传动凸起结构的配合示意图；

图8为本发明中充电底盒对手机充电的示意图；

图9为本发明中充电结束后，手机与充电插头分离的示意图。

示意图中的标号说明：

11、第一定位推杆；12、第二定位推杆；21、第一通道；22、第二通道；23、第三通道；24、第一切口；31、凹面；32、围挡；33、固定挡板；34、限位导轨；41、第一启动开关；42、第二启动开关；43、停止开关；51、供电接口；52、usb输出接口；60、充电插头切换装置；601、充电插头；602、充电插头旋转托盘；603、第一传动突起；604、第二传动突起；605、空心螺栓；606、第三电机；607、伸缩转轴；608、激光传感器；609、激光传感器载体圆盘；610、固定弹簧；611、螺纹圆筒；612、第一触点；613、第二触点；614、第三触点；615、第四触点；71、弹簧；81、第一电机；82、第二电机；83、第一减速箱；84、第二减速箱；85、变速箱齿轮；86、第一传动齿轮；87、第二传动齿轮；88、第一履带；89、第二履带；90、第三履带；901、履块；902、滚珠；91、连接齿轮；92、传动轴；921、传动内轴；922、传动外轴；923、传动键；924、键槽；925、锥尖；93、齿轮定位槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

参照图1、图8和图9，本实施例的一种适应不同型号手机自动充电的充电底盒，包括充电装置本体，还包括手机定位装置和充电插头切换装置60。

本实施例中，所述充电底盒本体上设置有供电接口51、usb输出接口52，供电接口51的类型可以为micro-usb接口、usbtype-c接口或闪电接口等多种类型接口，usb输出接口52可以有一个或多个；供电接口51与电源适配器相连，为充电底盒提供电能，usb输出接口52可以通过数据线给手机充电，实现了无线与有线充电的结合。

本实施例中，所述手机定位装置包括第一定位推杆11、第二定位推杆12、围挡32、第一启动开关41和第二启动开关42，围挡32在充电装置本体表面围成一个凹槽，固定挡板33的高度低于其他三边围挡32的高度，该凹槽用于放置目标手机，该槽的凹面31在相互垂直的两方向上开设有第二通道22和第三通道23，特别地，在第二通道22、第三通道23与围挡32相交处分别开设有用于放置第一定位推杆11和第二定位推杆12的第一切口24和第二切口，第一定位推杆11和第二定位推杆12能够分别沿第二通道22和第三通道23移动，在凹面31上还设置有第一启动开关41，第二启动开关42设置于第二定位推杆12相对的一侧围挡32上。使用时，目标手机依靠自身重力触发第一启动开关41，此时，第二定位推杆12沿第三通道23向目标手机移动，将目标手机推至左侧围挡32处；当目标手机与左侧围挡32接触时，触发第二启动开关42，此时第二定位推杆12沿第三通道23向相反的方向移动，第一定位推杆11开始沿第二通道22向目标手机移动。特别地，第一定位推杆11移动的速度小于第二定位推杆12移动的速度。

结合图2，本实施例中，所述第一定位推杆11和第二定位推杆12分别固定设置在充电装置本体内的第二履带89和第三履带90上，充电装置本体内还设置有第一履带88，第一履带88上设置有充电插头切换装置60；第一电机81经第一减速箱83一侧突出的变速箱齿轮85与第二履带89啮合控制第二履带89移动，穿过第二通道22的第一定位推杆11与第二履带89固定连接，随第二履带89的移动而移动。第二电机82经第二减速箱84一侧突出的变速箱齿轮85与连接齿轮91啮合控制传动轴92的转动，传动轴92可控制第一传动齿轮86或者第二传动齿轮87不同时转动，第一传动齿轮86和第二传动齿轮87分别与第三履带90和第一履带88啮合，穿过第三通道23的第二定位推杆12和穿过第一通道21的充电插头切换装置60分别与第三履带90和第一履带88固定连接，随着第三履带90和第一履带88的移动而移动。

结合图4，本实施例中，所述第一履带88、第二履带89、第三履带90均为非闭合履带，且均位于限位导轨34内，所述限位导轨34铺设于充电装置本体内壁，限位导轨34同样为非闭合导轨，该设置旨在解决传统闭合履带需要两个带动轴，且占用空间较大的问题；第一履带88、第二履带89、第三履带90均由多个履块901通过弹性韧带相连接，履块901与充电装置本体内壁、限位导轨34相接触的面上设置有滚珠902，使第一履带88、第二履带89、第三履带90能够在限位导轨34中以较小摩擦力移动，减小能耗。

结合图3，本实施例中，所述传动轴92包括传动内轴921和传动外轴922，所述传动内轴921与传动外轴922嵌套连接。所述传动轴92两端设置有与第一传动齿轮86、第二传动齿轮87的连接结构，该连接结构设计相同，但呈轴对称设置；具体为：传动内轴921的两端开设有槽，槽内设置有弹簧71，弹簧71顶部设置有传动键923，传动键923随传动内轴921移动而移动，所述的传动外轴922对应位置处开设有梯形孔，该梯形孔形成一锥尖925，传动键923穿过传动内轴921、传动外轴922插入第一传动齿轮86、第二传动齿轮87开设的键槽924中，锥尖925与传动键923的斜面相配合。此时第一传动齿轮86处的传动键923顶端伸出于第一传动齿轮86的键槽924内而第二传动齿轮87处的传动键923顶端与传动外轴922外表面相平，第二电机82带动第三履带90移动而第一履带88不移动，当传动内轴921相对传动外轴922向右滑动时，此时传动外轴922位置不变，由于锥尖925与传动键923的斜面相配合，第一传动齿轮86处的传动键923被锥尖925压入传动内轴921所对应的槽内，其顶端与传动外轴922外表面相平，而第二传动齿轮87处的传动键923由于弹簧71的作用伸出于第二传动齿轮87的键槽924内，第二电机82此时带动第一履带88移动而第三履带90不移动，实现了一个驱动装置同时分别控制两个不同结构。连接齿轮91套于传动轴92的传动内轴921突出于第一传动齿轮86的一端，且传动内轴921与连接齿轮91内套筒通过螺纹连接，特别地，在连接齿轮91的位置设置有齿轮定位槽93，连接齿轮91嵌套于齿轮定位槽93内，限制连接齿轮91只能在水平方向上的移动。

使用时，当所述第二定位推杆12回到初始位置时，由于第二定位推杆12与第三履带90固定连接，第二电机82将无法继续带动第三履带90移动，传动轴92、第一传动齿轮86、第三履带90均处于相对静止状态，由于连接齿轮91与传动内轴921通过螺纹连接，此时第二电机82带动连接齿轮91沿传动内轴921转动，由于连接齿轮91位于齿轮定位槽93内，无法水平移动，故带动传动内轴921沿传动外轴922向第一传动齿轮86方向移动，如前所述，此时第二电机82从带动第三履带90移动切换到带动第一履带88移动。此时第一履带88带动充电插头切换装置60从初始位置开始往充电底盒右侧移动。所述初始位置为充电插头切换装置60位于充电底盒最左侧的位置。

结合图5，本实施例中，所述的充电插头切换装置60包括充电插头601、充电插头旋转托盘602、第一传动突起603、第二传动突起604、空心螺栓605、第三电机606、伸缩转轴607、激光传感器608、激光传感器载体圆盘609、固定弹簧610和螺纹圆筒611；第三电机606通过伸缩转轴607与充电插头旋转托盘602相连，伸缩转轴607穿过螺纹圆筒611和空心螺栓605，所述伸缩转轴607有多个伸缩节组成，这些伸缩节只能沿其轴向方向发生相对移动，而不能发生相对转动，第三电机606带动伸缩转轴607旋转进而带动充电插头旋转托盘602旋转；充电插头旋转托盘602沿其周向间隔设置多个不同型号的充电插头601，可以为micro-usb接口、usbtype-c接口或闪电接口等多种类型插头，在充电插头旋转托盘602下方还设置有第一传动突起603，结合图7，所述第一传动突起603为倒t型结构，该t型结构的竖杆两侧设置有第三触点614和第一触点612，充电插头旋转托盘602套于空心螺栓605上；所述空心螺栓605形状类似普通螺栓，在其下部具有螺纹结构，不同在于空心螺栓605具有可以使伸缩转轴607穿过的圆孔，在其侧边还设置有第二传动突起604，第二传动突起604两侧设置有第二触点613和第四触点615，第一传动突起603可以与第二传动突起604配合，使充电插头旋转托盘602带动空心螺栓605旋转，第一传动突起603上的第三触点614和第一触点612以及第二传动突起604上的第二触点613和第四触点615均为电触点，第一触点612可以与第二触点613发生电接触，第三触点614可以与第四触点615发生电接触；第三电机606固定在第一履带88上，其位于螺纹圆筒611内，螺纹圆筒611也固定在第一履带88上，其内表面具有螺纹结构，空心螺栓605与螺纹圆筒611螺纹配合，空心螺栓605通过旋转可实现上升与下降；所述的激光传感器载体圆盘609套设在空心螺栓605上，该激光传感器载体圆盘609正对凹槽的一侧设置激光传感器608，在激光传感器载体圆盘609下方设置有两端分别固定在激光传感器载体圆盘609和螺纹圆筒611上的固定弹簧610，固定弹簧610保证激光传感器载体圆盘609的上表面始终与空心螺栓605的下表面相贴合，并不随空心螺栓605的转动而转动。使用时，当第一传动突起603不与第二传动突起604相接触时，第三电机606带动充电插头旋转托盘602在水平面内转动，可以实现各种充电插头601在水平面内进行切换；当第一传动突起603与第二传动突起604相接触时，第三电机606会带动充电插头旋转托盘602继续转动，由于第一传动突起603与第二传动突起604的接触，第一传动突起603会带动第二传动突起604转动，第二传动突起604会带动空心螺栓605转动，空心螺栓605就会沿其轴向方向上升或下降，当第三电机606沿相反的方向转动时，充电插头旋转托盘602随之沿相反的方向转动，此时第一传动突起603一面与第二传动突起604的另一面相接触，充电插头旋转托盘602会带动空心螺栓605向相反的方向转动，空心螺栓605就会沿其轴向方向下降或上升；激光传感器载体圆盘609随着空心螺栓605的上升或下降而上升或下降，并不发生转动，激光传感器608始终朝向正对凹槽的一侧；当第一传动突起603与第二传动突起604相接触时，如图7(c)所示，第二传动突起604位于第一传动突起603的t型结构的直角部分，进而空心螺栓605的下降或上升会带动充电插头旋转托盘602下降或上升，伸缩转轴607随之缩短与伸长。特别地，第三电机606为已知转速的慢速电机。

本实施例中，各机构通过控制系统协调控制，可以实现充电底盒自动对接手机接口给手机充电的功能。本实施例中充电底盒具体工作过程大体如下：

1、将目标手机放到围挡32在充电装置本体表面所围成的凹槽的凹面上，目标手机依靠自身重力触发第一启动开关41，此时，第二定位推杆12沿第三通道23向目标手机移动，将目标手机推至左侧围挡32处；当目标手机与左侧围挡32接触时，触发第二启动开关42，此时第二定位推杆12沿第三通道23向相反的方向移动，第一定位推杆11开始沿第二通道22向目标手机移动。特别地，第一定位推杆11移动的速度小于第二定位推杆12移动的速度。

2、当所述第二定位推杆12回到初始位置时，第二电机82受到阻力突然增大，此时变速箱齿轮85带动与传动内轴921螺纹连接的连接齿轮91转动，由于连接齿轮91位于齿轮定位槽93内，无法水平移动，故带动传动内轴921沿传动外轴922向第二传动齿轮87方向移动，此时第二电机82从带动第三履带90移动切换到带动第一履带88移动。此时第一履带88带动充电插头切换装置60从充电底盒最左侧向充电底盒最右侧移动。

3、位于充电插头切换装置60上的激光传感器608随着充电插头切换装置60的向右移动开始对目标手机底部进行扫描，当检测到前后两次距离差突然发生变化，且距离差接近目标手机充电接口的深度时，控制系统记录下此处的位置，并控制充电插头切换装置60继续向右移动一小段距离，使激光传感器608的中心接近目标手机充电接口水平中心距离时，通过第一传动突起603与第二传动突起604的接触控制系统控制充电插头旋转托盘602带动空心螺栓605向上移动，由于固定弹簧610的作用，激光传感器载体圆盘609携带激光传感器608向上移动，当检测到的距离突然变得非常大时，控制系统控制激光传感器608向下移动，此时，控制系统会记录下激光传感器检测到的距离变化的图像。当距离变化的图像为对称图像且中间距离发生一次明显变化时，目标手机充电接口为usbtype-c接口；当检测到距离变化的图像为对称图像但是中间距离没有发生明显变化时，目标手机充电接口为闪电接口；当检测到距离变化的图像不为对称图像时，为micro-usb接口等等。激光传感器608将目标手机充电接口的信息传递给控制系统。当激光传感器608向下扫描的过程中扫描的前后距离差再次接近目标手机充电接口的深度时，控制系统会控制激光传感器608反复确定这个位置，由于激光传感器608距充电插头601的底边的距离设计时已知，此时控制系统控制激光传感器608下降这个距离。然后控制系统控制激光传感器608向左移动返回激光传感器608水平移动时记录下的前后两次距离差突然发生变化且距离差接近目标手机充电接口的深度的位置。

4、第一传动突起603与第二传动突起604在初始位置时相互接触，且与激光传感器608所指向的方向平行且竖直上在一个平面上，且充电插头601中的一个位于第一传动突起603的正上方。充电插头旋转托盘602通过第一传动突起603与第二传动突起604的接触带动空心螺栓605上升或下降，第一传动突起603上设置有第三触点614和第一触点612，第二传动突起604上设置第二触点613和第四触点615，只有当第一触点612和第二触点613、第三触点614和第四触点615相互接触时充电插头旋转托盘602才会带动空心螺栓605上升或下降，第一触点612和第二触点613、第三触点614和第四触点615的每一次接触，控制系统就会记录下每一次的时间，由于第三电机606转速已知，进而知道激光传感器608每一次下降或上升的距离。当充电插头601竖直方向和水平方向与目标手机充电接口大体相对时，此时控制系统控制切换充电插头601，使相应的类型的充电插头601转至与目标手机充电接口正对的位置，具体为：由于第一传动突起603带动第二传动突起604的每一个转动，控制系统都会记录下相应的时间，将时间求和，并乘以第三电机606的转速，就可以知道第三电机606转过的角度，用360°的整数倍减去这一角度，获得一锐角，此为第一传动突起603与第二传动突起604相对初始位置的转动角度，使充电插头旋转托盘602旋转这个角度，则位于第一传动突起603正上方的充电插头601回到初始位置，由于每个类型的充电插头601间的夹角是已知的，此时令充电插头旋转托盘602旋转这个角度，则此时相应的充电插头601正对目标手机充电接口。

5、当相应的充电插头601正对目标手机充电接口时，第一定位推杆11将目标手机推至固定挡板33处，此时充电插头601插入目标手机充电接口内，开始对手机进行充电；当充完电或人为按下停止开关43时，第一电机81会带动第一定位推杆11向相反的方向运动，此时手动拔出手机即可。

6、当充完电或人为按下停止开关43时，充电底盒上的装置均回到初始位置，既第一定位推杆11回到第一切口24位置，充电插头切换装置60回到充电底盒最左侧位置，且激光传感器608回到原来高度，此时连接齿轮91在第二电机82的驱动下沿传动内轴921向相反的方向转动，连接齿轮91固定，故带动传动内轴921沿传动外轴922向第一传动齿轮86方向移动，此时第二电机82从带动第一履带88移动切换到带动第三履带90移动。