微型自动充气装置的制作方法

本实用新型涉及充气设备领域，尤其是微型自动充气装置。

背景技术：

充气设备，是给气囊、气球、轮胎等产品充气的专用设备，与人们的日常生活息息相关。

现在的打气设备种类很多，主要有手动打气设备和电动打气设备。手动式打气设备为了达到便于携带的功能，在打气设备的形态上，尽可能地将打气设备的体积缩小。但是，手动式打气设备因体积缩小化的缘故，其充气腔较小，在进行充气时，使用者手持该手动式打气设备难以施力打气，一次充的气体体积也很小，完成一次充气费时费力。

而各种电动打气设备，是利用电机等作为动力源驱动活塞移动从而实现打气，如申请号为200820169983.1揭示的“一种电动打气设备”，是一种典型的电动打气设备，它包括筒身和筒身内的气缸，气缸上设有用于连接气嘴的气缸螺母，电池包和马达组成动力源，其中马达输出轴连接齿轮副，齿轮副通过连杆连接气缸的活塞实现活塞往复运动。这样的电动打气设备的体积较大，不方便携带。现有的电动打气设备大多数的电动机的轴向都与活塞的往复运动方向都是垂直关系，因此电动机和气缸分处于两个不同的轴向上，呈直角分布，相应地电动充气泵体积较大，占用的空间较大，不便于随身携带，尤其是对于骑行爱好者，便携式且便于使用的打气设备是它们所亟需的。

虽然也有一些尺寸相对较小的电动打气设备，如申请号为2014202418421所揭示的结构，但是这种结构的驱动结构采用齿轮结构来将电机的旋转运动转换为活塞的直线移动，由于从动齿轮由于轴线与筒体的轴线垂直且位于筒体的下方，另外还需要一定的支撑结构使其可自转，因此，造成筒体相应区域的面积要足够大才能有效的实现从动齿轮的安装，这就造成整个筒体的内径尺寸增大，从而为整机结构的进一步微型化带来阻碍。

另外，活塞杆与活塞筒之间形成的气腔的体积较小，活塞往复移动一次所能向待充气物体充入的气体量小，充气效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种微型自动充气装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

微型自动充气装置，包括

壳体，其上设置有进气口、出气口；

电机，设置于所述壳体内用以提供动力；

活塞，可往复伸缩地设置于所述壳体内并由电机驱动，活塞与壳体之间形成有腔体；

所述活塞由与其共轴且由所述电机驱动交错正反转的输出轴驱动往复伸缩；所述活塞通过防扭转结构限定不可相对所述壳体自转。

优选的，所述的微型自动充气装置中，所述壳体为直筒状。

优选的，所述的微型自动充气装置中，所述壳体的直径/长度比在14/150到30/100之间。

优选的，所述的微型自动充气装置中，所述壳体的外径小于25mm和/或所述壳体的长度不超过200mm。

优选的，所述的微型自动充气装置中，所述壳体、电机、活塞、出气口共轴。

优选的，所述的微型自动充气装置中，所述电机由电路板控制正反转。

优选的，所述的微型自动充气装置中，所述电机由与其轴线至少平行的电池供电。

优选的，所述的微型自动充气装置中，所述输出轴和活塞共轴插接且螺纹连接或所述输出轴和活塞之间形成滚珠丝杠结构。

优选的，所述的微型自动充气装置中，所述防扭转结构使活塞与所述壳体的内壁滚动连接。

优选的，所述的微型自动充气装置中，所述防扭转结构包括所述壳体的内壁上形成的多条与其延伸方向平行的导向槽及滚动嵌入在所述导向槽中的滚珠或滚针，所述滚珠或滚针限定于所述活塞的侧壁上形成的限定孔或槽中。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

1.本方案在保留自动打气功能的基础上，采用多种方式来将电机扭矩转换为活塞的直线移动，可以根据不同的需要选择具体的驱动结构，应用灵活，并且这些驱动结构简单，占用空间小，为整机的微型化创造了有利条件，为随身携带提供了可能性。滚动件在回旋驱动槽内往复移动的驱动方式除了兼具上述的优点，更巧妙的是，滚动连接的方式能够有效的降低活塞与输出轴之间的磨损和发热，有利于保持设备长期、稳定地使用。通过电子控制电机的正反转，结合滚珠丝杠驱动结构和螺纹驱动结构，均采用螺旋槽与滚动连接或滑动连接结构，为小尺寸的驱动结构提供了有效的实现方式，同时，滚珠丝杠驱动结构同样兼具减小磨损和发热的优点；而螺纹驱动结构可以使整体结构更简单，更小，最大程度地缩小尺寸。采用多种方式来将电机扭矩转换为活塞的直线移动，可以根据不同的需要选择具体的驱动结构，应用灵活，并且这些驱动。

2．本方案的外壳的长度和外径的设置使得整机的尺寸能够有效的满足口袋式携带的要求，极大地方便了用户的随身、随时携带。

3.本方案的整体外形为圆筒笔形，外观大气简约，便于人体工学，利于手持，还可以增加用户的使用趣味性。

4.本方案的电机、活塞、出气孔、电池、电路板等同轴设置，能够使内部结构更为紧凑，有利于最大化的减小外壳的长度和管径，有利于进一步使整机结构缩小；同时也有利于接线。

5．特制的进气通道结构及通道开关结构有效地保证了进气和排气的实现，提供了稳定可靠的实现方式。

6.活塞与壳体或输出轴之间采有滚动连接的方式，滚动连接一方面能有效地减小活塞与壳体之间的摩擦力，减小部件之间的磨损和发热，延长使用寿命。

7．驱动结构中的滚动件还可以与壳体内壁的导向槽配合形成防扭转结构，从而即使不设置单独的防扭转结构也能够实现防扭转和驱动的双重功能，有利于简化结构，是整体结构更小。

8.本方案的腔体由活塞与外壳直接形成，不需要活塞筒等部件，既简化了结构，又在有限的尺寸条件下最大化的增加气腔的体积，从而增加单次的充气量，能够极大的提高充气效率。

附图说明

图1是本实用新型的剖视图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是本实用新型的外壳的立体图；

图4是本实用新型的输出轴的立体图；

图5是本实用新型的传扭机构的第三种实施例的剖视图（图中结构仅是示意，并不是唯一的限定）；

图6是本实用新型的本实用新型的传扭机构的第五种实施例的剖视图（图中结构仅是示意，并不是唯一的限定）；

图7是本实用新型的尾端示意图；

图8是本实用新型的活塞的立体图；

图9是图1中a区域的放大图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本实用新型揭示的一种微型自动充气装置进行阐述，如附图1-附图3所示，其包括壳体1，所述壳体1用于提供安装空间，其可以是各种可行的材质，如塑料、金属等制作而成的内部具有腔体的各种可行的形状，例如可以是常规的手动打气设备的形状，或者可以是枪钻的外壳形状等。

优选的，所述壳体1为直筒状，并且所述直筒可以是注塑的方式一体成型，也可以是两个半圆形的构件拼装而成，或者可以是多段管件螺接或焊接或胶接或过盈配合等方式组装而成。

如附图1-附图3所示，所述壳体1优选包括一两端开口的中空管106，所述中空管106的一端设置有端板105，所述中空管106的另一端可拆卸地设置有打气头101，所述打气头101可以通过螺纹连接的方式或过盈配合的方式与中空管106连接。所述打气头与所述中空管101的截面（以平行于所述壳体1的轴线的平面作为剖切面剖切得到的截面）可以是各种可行的形状，例如所述壳体1的截面为圆形或椭圆形或边数不小于4的正多边形，优选的，所述直筒的截面形状以圆形为例，所述壳体1的不同区域的管径可以相同，也可以不同，具体根据所需要的内部结构具体设计。

所述壳体1的长度和尺寸是方便携带的重要影响因素，因此，在优选的实施例中，所述外壳1的直径/长度比在14/150到30/100之间。更优选的，所述外壳1的直径不超过25mm，进一步优选为不超过20mm；同时，所述外壳1的长度优选在200mm以下，进一步优选在180mm以下，整个装置的尺寸仅仅与一直笔稍大，能够放置于衣物上的口袋中，从而可以方便地进行随身携带。

如附图1所示，所述壳体1内设置有电机2及由其驱动沿所述壳体1的延伸方向往复移动的活塞3，所述电机2可以是各种可行的电机，如伺服电机、步进电机等，甚至在一些情况下，可以采用气动马达，所述电机2通过固定座（图中未示出）固定在所述壳体1内，所述固定座不可相对所述壳体1转动。并且所述电机2的转轴与所述壳体1的转轴至少平行，优选为共轴，从而可以有效地缩小壳体1的内腔尺寸，进而缩小整个壳体1的大小。当然在其他实施例中，所述电机2的电机轴也可与所述活塞3的轴线不平行，即处于垂直状态，此时，电机及传扭机构需要的安装空间更大，因而整个打气设备的尺寸会相应增大。

如附图1所示，所述电机2与所述活塞3之间设置有减速机10，以便于控制所述电机2的转速并增强驱动力此为现有技术，此处不加赘述，同时，优选所述减速机10的动力输出轴1001与所述电机2的轴线共轴。

此外，所述电机2通过一将其扭矩转换为直线移动的传扭机构驱动所述活塞3往复移动，所述传扭机构可以有多种实现方式。

在第一可行的实施例中，如附图1所示，所述传扭机构包括一输出轴11，所述输出轴11与所述减速机10的动力输出轴1001共轴连接，所述输出轴11与所述动力输出轴1001以螺接、过盈配合连接等方式连接。

如附图1、附图4所示，所述输出轴11的圆周壁上形成有回旋驱动槽1101，并且，所述回旋驱动槽1101为一封闭的环形槽，所述输出轴11的前端插接于所述活塞3上的插槽31内部，同时，所述输出轴11的内部中空，其侧壁具有一开口1102，所述开口1102与所述输出轴11的前端口1103相连通，以便于疏通所述活塞3内部的气压。

如附图1、附图8所示，所述活塞3的插槽31的槽壁上具有一限位孔或槽306，所述限位孔或槽306内可滚动地设有一滚动件12，如钢珠或钢针，所述钢珠或钢针突出于所述限位孔或槽306外，并嵌入至所述回旋驱动槽1101内，从而当所述电机2驱动所述输出轴11自转时，所述钢珠或钢针在所述回旋驱动槽1101中移动并不断切换位置，由于钢珠或钢针在回旋驱动槽1101的不同位置时，其距离所述电机的距离在由远至近，由近至远之间反复变化，同时钢珠或钢针限定于所述活塞3上，因此钢珠或钢针的左右移动带动所述活塞3左右移动，所述钢珠或钢针与活塞3及输出轴11之间为滚动摩擦，可以有效地减少摩擦生热和磨损，避免腔体内过热影响电机等电气元件工作，同时有利于延长零部件的使用寿命。

在第二可行的实施例中，也可以使所述活塞3共轴插接在所述输出轴11的插槽（图中未示出）中，对应的，在活塞3的外壁形成有所述回旋驱动槽1101，所述输出轴11的插槽的槽壁上设置有用于限定滚珠或滚针12的限位槽或孔，此处原理同上述实施例一致，不再赘述。

在第三可行的实施例中，如附图5所示，所述传扭机构包括所述输出轴11，所述输出轴11同样共轴插接在所述活塞3尾部的插槽31中，并且在所述输出轴11的圆周壁形成有外螺纹111（等同于外螺纹槽），在所述活塞3的插槽31的槽壁上形成有上述外螺纹111匹配的内螺纹32，内螺纹与外螺纹之间的连接结构为滑动摩擦连接方式。同时，所述活塞3由一防扭转结构限制而无法相对壳体1自转，具体的防扭转结构将在下面详细阐述。

此时，所述电机2需要通过交错的正反转来驱动所述输出轴11正反转时，输出轴11与活塞3相互咬合的螺纹在输出轴11正反转时可以有效地驱动所述活塞3相对所述输出轴11左右移动。

当然，在第四可行的实施例中，上述第三实施例中的所述外螺纹也可以设置在所述活塞3的外壁，所述内螺纹也可以设置在所述输出轴11上。

在第五可行的实施例中，如附图6所示，所述输出轴11与所述活塞3之间形成有滚珠丝杠结构，例如，在所述输出轴11的外壁上形成有回旋驱动槽112，此时，所述回旋驱动槽不是环形的，在所述活塞3的插槽31的槽壁上形成有限位至少一个滚动件12的限位槽或孔34，所述滚动件12使所述活塞与输出轴3之间形成滚动摩擦。同时，所述活塞3由一防扭转结构限制而无法相对壳体1自转，具体的防扭转结构同样将在下面详细阐述。

此时，所述电机2同样需要通过交错的正反转来驱动所述输出轴11正反转，从而驱动所述活塞3相对所述输出轴11左右移动。并且采用类似丝杠的结构，可以有效地降低输出轴11和活塞3之间的摩擦和发热。当然，所述螺旋槽也可以设置在所述活塞上，所述限位槽或孔设置在所述输出轴11上。

当然，在另外的实施例中，所述电机2及传扭机构也可以构成与现有的电动推杆类似的结构，通过推杆与活塞连接，从而推杆的往复移动可以带动活塞的往复直线移动，此处电动推杆的结构为已知技术，此处不作赘述。

进一步，当所述电机2的轴线与所述壳体1的轴线垂直时，此时，所述电机2可以通过曲柄连杆机构等驱动所述活塞3往复移动，此处为已知技术，不作赘述，对应的，整机的尺寸相对于上述共轴实施例的结构要更大一点。

所述活塞3的防扭转结构可以有多中方式，在一种可行的方式中，在所述活塞3的侧壁上形成有至少一个导向块（图中未示出），在所述壳体1的内壁形成有与所述导向块一一对应的导向槽，从而，所述活塞3往复移动时，所述导向块可以在所述导向槽中往复滑动以限制所述活塞3的自转。当然，上述导向块也可以设置在所述壳体1的内壁上，而所述导向槽设置在所述活塞3的侧壁上。

但是，在上述的防扭转结构中，所述导向块及活塞与所述壳体1的内壁滑动连接，由于活塞3在往复移动过程中与壳体1的内壁之间是存在大量的滑动摩擦，这对于各零件的使用寿命的延长及壳体内的散热显然是不利的，于是，在更优的实施例中，使活塞3与壳体1的内壁之间采用滚动摩擦以减小摩擦显然是必要的。

在一种可行的方式中，如附图5、附图6所示，可以在所述壳体1的内壁上设置有至少一条延伸方向与所述活塞3的轴线平行的导向槽107，优选为多条，进一步优选为至少三条且成多边形分布，所述活塞3的外周壁上形成有与每个所述导向槽107位置对应的限定孔或槽33，所述活塞3上与每个导向槽对应的限定孔或槽33的数量为多个，所述限定孔或槽33中限定有一滚珠或滚针20，所述滚珠或滚针20同时嵌入到与其对应的所述导向槽107中并使壳体1的内壁与活塞3的外壁之间保持微间隙，从而实现活塞3与壳体1的滚动连接。

当然，上述的导向槽107同样可以设置在所述活塞3的侧壁，所述限定孔或槽33也可以设置在所述壳体1的内壁上。

在更优的实施例中，如附图1所示，上述的位于所述回旋驱动槽1101中的滚动件12还凸出到所述活塞3上形成的固定通孔306的两个开口外，并嵌入到所述壳体1的内壁上形成的所述导向槽107中，此时就可以省去部分的限定槽或孔33和滚珠或滚针。

如附图1所示，所述活塞3与所述外壳1及位于所述外壳1前端设置的出气头101中的仅允许气体由壳体1内向所述出气头101外排放的单向控制结构4之间形成一腔体5，所述活塞3的往复移动不断地将外部的气体吸入到所述腔体5中并压缩后从所述出气头101的出气口排出。

要使外部气体进入到所述腔体5可以用多种结构来实现，在一种可行的方式中，例如在壳体1上形成有一个进气口（图中未示出），所述进气口位于所述壳体1的侧壁上且位于所述活塞3和出气口101之间，并且所述进气口在所述活塞3移动至最前端时仍与活塞3保持间距，所述进气口连接位于所述壳体1内的单向阀（图中未示出），所述单向阀是气体仅能从壳体外部流入壳体1内，而无法由壳体内流出到壳体外，此处为已知技术，不作赘述。

在又一可选的实施例中，如附图1所示，外部空气通过一进气通道6引入到所述腔体5中，即所述腔体5通过进气通道6与所述壳体1上的进气口102连接，所述进气通道6在所述活塞3于第一位置处导通，在所述活塞3于第二位置处关断。

此处，所述进气通道6的结构及其通断的控制结构是本方案实现的难点，实用新型人经过大量的创造性劳动得到了一可行的结构，详细如下：

如附图3、附图7、附图8所示，所述壳体1的端板105上设置的进气口102，所述进气通道6包括所述壳体1的内壁上形成的至少一进气槽103，优选所述进气槽103为多条，并且它们的形状可以是三角形槽或弧形槽，其中三角形槽可以作为限位结构，以安装相应的安装座并防止它们自转。所述进气槽103与所述活塞3的外壁上的第一通气槽301连通，此处，是通过所述进气槽103的出气端与所述壳体1的内腔连通，所述第一通气槽301的进气端与所述壳体1的内腔连通来实现进气槽103与第一通气槽301的连通。

并且，如附图8所示，所述活塞3上还设置有位于所述第一通气槽301前端的凹槽302，所述凹槽302的槽底设置有第二通气槽303，所述第二通气槽303与所述活塞3的前端的顶板304上的通气孔305连通。外界气体从所述进气口102进入所述壳体1内，并通过所述进气槽103进入壳体1的内腔，当所述第一通气槽301与第二通气槽303连通时，所述进气通道6导通，壳体1内腔的空气再从所述第一通气槽301、所述第二通气槽303，最后由所述通气孔305进入所述腔体5内。

反之，当所述第一通气槽301与第二通气槽303无法连通时，所述进气通道6被关断，壳体1内腔的空气无法进入到腔体5内。

如附图1、附图9所示，所述进气通道6通过一位于所述凹槽302中且宽度小于所述凹槽302宽度的密封圈7实现通断，具体是通过密封圈7封堵所述第一通气槽的出气端来实现。如图2和图3所示，所述密封圈7可以是各种可行的密封材料制作而成，其与所述壳体1的内壁紧贴从而实现密封，且由于所述密封圈7的宽度小于所述凹槽302的宽度，所以所述密封圈7在所述活塞3做往复移动的过程中，除了在所述凹槽302内往复移动，还会跟随活塞3进行一定的位移。

当所述活塞3左移时（移动到第一位置），所述密封圈7与所述凹槽302的第一侧面3022紧贴，此时，所述第一通气槽301和第二通气槽303之间连通，气体进入到所述腔体5内，即类似于传统打气设备的向外拉活塞使腔体内抽气的动作。

当所述活塞3右移时（移动至第二位置），所述密封圈7与所述凹槽302的第二侧面3021紧贴，所述密封圈7封住所述第一通气槽301的出气端，所述第一通气槽301无法与第二通气槽302连通，此时所述通气管道6关断，此时，活塞3对位于腔体5的气体进行压缩，气体从所述出气头101排出，实现打气。

当然，在其他实施例中，所述密封圈7也可以不与所述活塞3同步移动，而是恰好可与凹槽302的两侧面贴合

如图1所示，所述出气头101中设置的单向控制结构4是一个单向阀，其包括阀体401和弹簧402，所述阀体401与所述弹簧402相连接，并在所述弹簧402的弹力作用下与所述腔体5的出气口相抵接。为了安装拆卸的方便，所述出气头101与所述壳体1螺纹连接。所述出气头101的中央的出气口内壁具有螺纹，以适配不同类型的连接头用于打气。

如附图1所示，为了给所述电机2提供电能，所述壳体1内设置有用于为电机2供电的电池8，所述电池8的轴线与所述电机2的轴线平行，当所述电池8为一个时，其与所述电机2同轴设置；当所述电池8为多个时，它们即成环形分布。并且，优选所述电池8位于所述电机2和端板105之间。所述电池8可以是已知的各种电池，优选为可充电电池。

如附图7所示，所述壳体1上设置有与所述电池8电性连接的充电口104，所述充电口104可以是已知的各种电源接口，例如各种usb接口，更优选为type-c接口、lignting接口等，所述充电口104也可以用于直接连接外部电源给所述电机2供电。可充电电池使用更加环保，充电口的设置避免了多次更换电池，更方便使用者的日常使用，有利于保护环境。当然，所述充电接口除了可以为所述电池8进行充电外，和可以通过电路板上的电路结构直接为电机供电，即在通过连接线连接市电和充电口104连接时，通过市电为电机供电，同时为电池8充电，反之没有连接线时，则由电池8为电机供电，此处的电路结构为已知技术，不作赘述。

充电口104的存在对于防水防尘显然是不利的，当然在其他实施例中，所述充电口104也可以省去，因而可以采用将电池从壳体中取出的方式对电池进行充电，此处为已知技术，不作赘述。

如图7所示，所述壳体1上具有启停开关9，所述电机2与所述启停开关9电性连接并受其控制。为了美观，所述充电口104和所述启停开关9均和所述进气口102一起设置于所述壳体1的尾盖105上。在其他实施例中，所述充电口104和所述启停开关9也可以设置于其他部位。

同时，在其他实施中，还可以省去相应的启停开关，而采取远程遥控的方式来控制电机的启停，例如通过红外遥控或无线通讯或蓝牙通讯等常规的物联网系统的远程控制系统的方式来控制电机启停，甚至可以采用语言控制等方式来进行电机的启停控制，此处的，远程遥控、语言控制等控制方式的具体实现结构均为已知技术，并不是本方案的创新点，此处不作赘述。

如附图1所示，所述启停开关9及充电结构均连接电路板30，并且，所述电路板位于所述电池8和端板105之间，并且其轴线至少与所述壳体1的轴线平行，从而电路板、电池及电机的布置结构能够有效地方便接线及使内部结构更紧凑从而有利于整机的微型化。

本实用新型结构简单精巧，使用电机2控制活塞3快速打气，提高了打气设备的打气效率，减少了使用难度，省时省力。打气设备直筒型的外观便于人体工学，利于手持，方便携带。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。