一种浮动式充电插座及充电连接器
阅读说明：本技术 一种浮动式充电插座及充电连接器 (Floating type charging socket and charging connector ) 是由 李晓晓 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种浮动式充电插座,包括：具有安装腔的下壳体和封装在下壳体上端面的上盖,下壳体的安装腔内置有弹性底座和主壳体；弹性底座能够相对下壳体上下弹性运动；弹性底座上开设有第一孔,主壳体的下端置于弹性底座的第一孔内,上盖上开设有第二孔,主壳体的上端穿过上盖上第二孔突出上盖的端面；弹性底座的上端面沿第一孔边缘处开设有第二钢珠槽,第二钢珠槽内盛装有若干个钢珠,主壳体的下端面上与第二钢珠槽内钢珠接触的表面设为向下突出的第一球面。本发明用球面滚动驱动实现最大幅度自由浮动；仅通过一组压簧实现X/Y/Z方向的移动,零件减少,安装简单；机构安装拆卸简单,便于维护。(The invention discloses a floating type charging socket, which comprises: the device comprises a lower shell with a mounting cavity and an upper cover packaged on the upper end surface of the lower shell, wherein an elastic base and a main shell are arranged in the mounting cavity of the lower shell; the elastic base can elastically move up and down relative to the lower shell; the elastic base is provided with a first hole, the lower end of the main shell is arranged in the first hole of the elastic base, the upper cover is provided with a second hole, and the upper end of the main shell penetrates through the second hole on the upper cover and protrudes out of the end surface of the upper cover; the upper end face of the elastic base is provided with a second steel ball groove along the edge of the first hole, a plurality of steel balls are contained in the second steel ball groove, and the surface of the lower end face of the main shell, which is in contact with the steel balls in the second steel ball groove, is set to be a first spherical surface protruding downwards. The invention realizes the maximum amplitude free floating by using the spherical rolling drive; the movement in the X/Y/Z direction is realized only through a group of pressure springs, so that the number of parts is reduced, and the installation is simple; the mechanism is simple to mount and dismount and convenient to maintain.)
技术领域
本发明属于充电连接器技术领域，具体涉及一种浮动式充电插座，还涉及一种包括此浮动式充电插座的充电连接器。
背景技术
现有连接器按固定形式分为固定式与浮动式，具体理解为：固定式指连接器的插头与插座都为固定形式，接插后不可晃动；浮动式为插头或插座设置浮动机构，即连接本体处于可移动状态，在插合时浮动端被动调整至于固定端配合位置完成配合。固定式较为普遍，浮动式目前主要运用于电动汽车电池包更换接口或类似场景。这种连接器属于新型产品，目前产品种类较少，浮动形式单一，浮动机构主要由拉簧与压簧组合构成。这种机构的缺点有：
1）由于弹簧较多，每个弹簧需要单独的固定机构，零件较多，装配复杂；
2）拉簧与压簧都属于线性弹簧，浮动机构在这些弹簧的作用力运动方向受一定限制，不能做到完全意义上的自由浮动；
3）过多的弹簧在维修拆卸时十分复杂，任意弹簧的损坏都需要拆卸大量零件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种浮动式充电插座，用球面滚动驱动实现最大幅度自由浮动。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种浮动式充电插座，包括：具有安装腔的下壳体和封装在下壳体上端面的上盖，所述下壳体的安装腔内置有弹性底座和具有充电插孔的主壳体；
所述弹性底座能够相对下壳体沿Z轴弹性运动；
所述弹性底座上开设有第一孔，所述主壳体的下端置于弹性底座的第一孔内，所述上盖上开设有第二孔，所述主壳体的上端穿过上盖上第二孔突出上盖的端面，以使主壳体上端的充电插孔暴露出来供充电插头插入充电；
所述弹性底座的上端面沿第一孔边缘处开设有第二钢珠槽，第二钢珠槽内盛装有若干个钢珠，所述钢珠能够在第二钢珠槽内自由转动，所述主壳体的下端面上与第二钢珠槽内钢珠接触的表面设置为向下突出的第一球面，通过第一球面与钢珠的球面滚动驱动使得主壳体能够沿接触面自由旋转。
可选的，所述弹性底座和下壳体的底板之间安装有弹簧。
可选的，所述下壳体的底板上设置有若干个第一弹簧座，所述弹簧底座的下端面设置有第二弹簧座，第二弹簧座与第一弹簧座数量相同且位置一一相对应，下壳体上第一弹簧座与弹簧底座上第二弹簧座相配合来固定安装所述弹簧。
可选的，所述下壳体的安装腔内设有若干个用于限定弹性底座水平方向运动的限定柱。
可选的，所述限定柱为八个，每两个限定柱为一组分别位于弹簧底座的四个顶角处。
可选的，每个所述限定柱上正对弹簧底座上滑动面的表面上沿Z方向开设有第一钢珠槽，第一钢珠槽内盛装有若干个钢珠，所述钢珠能够在第一钢珠槽内自由转动。
可选的，在第二钢珠槽上设置钢珠固定圈，用于固定第二钢珠槽内的钢珠。
可选的，所述上盖上与主壳体接触的下端面上设置有若干个第三钢珠槽，所述第三钢珠槽内盛装有若干个钢珠，所述钢珠能够在第三钢珠槽内自由转动，所述主壳体上与第三钢珠槽内钢珠接触的端面上设置有凹进的圆滑的第二球面，所述上盖上的钢珠与所述主壳体上的第二球面接触。
可选的，所述第三钢珠槽上设置钢珠固定套，用于固定第三钢珠槽内的钢珠。
相应的，本发明还提供了一种充电连接器，包括相匹配的插头和插座，所述插座为上述的一种浮动式充电插座。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明用球面滚动驱动替代拉簧的线性驱动，实现最大幅度自由浮动；仅通过一组压簧实现X/Y/Z方向的移动，零件减少，安装简单；机构安装拆卸简单，便于维护。
附图说明
图1是本发明充电插座的分解图；
图2是充电插座的整体结构示意图；
图3是下壳体的结构示意图；
图4是弹簧底座的结构示意图；
图5是弹簧底座上钢珠槽的结构示意图；
图6是弹簧底座与下壳体之间弹性装配的结构示意图；
图7是弹簧底座装配在下壳体上的俯视示意图；
图8是弹簧底座的运动方向结构示意图；
图9是主壳体的结构示意图；
图10是上盖的结构示意图；
图11是上盖与下壳体的安装示意图；
图12是XY坐标方向的示意图；
图13是Z坐标方向的示意图；
图14是在外力作用下XY方向调整时移动方向的示意图；
图15是图14中复位时移动方向的示意图。
附图标记：
1、螺钉；
2、上盖，201、第三钢珠槽，202、第二螺钉孔；
3、钢珠；
4、钢珠固定套；
5、主壳体，501、第一球面，502、第二球面；
6、钢珠固定圈；
7、弹簧底座，701、第二钢珠槽，702、第二弹簧座；
8、弹簧；
9、下壳体，901、限定柱，902、第一钢珠槽，903、第一弹簧座，904、第一螺钉孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，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发明专利的限制。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。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。
本发明的一种浮动式充电插座，参见图1-15所示，包括下壳体9、弹性底座7、主壳体5和上盖2；其中主壳体5上具有充电插孔，是现有充电插座的核心部件。上述各部件从下到上依次安装组成充电插座，充电插座的分解图参见图1所示，装配后的整体图参见图2所示，为了详细描述方位，以此装配后的充电插座建立坐标系，参见图12-13所示，俯视图中，充电插座上充电孔竖向成排连线方向为Y轴，横向成排连线方向为X轴，主视图中，充电插座的竖直方向为Z轴。
各部件的连接详细介绍如下。
下壳体9的结构参见图3所示，下壳体9为上端开口的空心壳型结构，下壳体9内部具有一个安装腔，弹性底座7的结构参见图4和图5所示，弹性底座7为四边形板状结构，所述弹性底座7置于下壳体9的安装腔内，所述弹性底座7能够相对下壳体9沿Z轴（相对下壳体上下方向）弹性运动。此弹性运动是通过在弹性底座7和下壳体9的底板之间安装弹簧8实现的，具体方案参见图6所示。所述下壳体9的底板上设置有若干个第一弹簧座903，在所述弹簧底座7的下端面设置有第二弹簧座702，第二弹簧座702与第一弹簧座903数量相同且位置一一相对应。为了弹簧底座7稳定移动，本实施例中设置4个第一弹簧座903和4个第二弹簧座702，所述4个第二弹簧座702分别位于弹簧底座7的四个顶角处，下壳体9上第一弹簧座903与弹簧底座7上第二弹簧座702相配合来固定安装所述弹簧8。
参见图6-图8所示，为了实现弹性底座7仅沿Z轴方向运动且限定弹性底座7在安装腔内水平方向运动，在下壳体9的安装腔内设有若干个用于限定弹性底座7水平方向运动的限定柱901，为了实现更好的限定效果，本实施例中设置有八个限定柱901，每两个限定柱901为一组分别位于弹簧底座7的四个顶角处。定义弹性底座与限定柱相接触的表明为滑动面，为了提高弹簧底座7竖直方向运动时滑动面与限定柱901之间的流畅性，每个限定柱901上正对弹簧底座7上滑动面的表面上沿Z轴开设有第一钢珠槽902，第一钢珠槽902内盛装有若干个钢珠3，所述钢珠3能够在第一钢珠槽902内自由转动，对弹簧底座7竖直方向的运动起辅助作用。
弹性底座7的结构参见图4和图5所示，主壳体5的结构参见图9所示，弹性底座7的中间开设有圆形的孔，为了方便区别各个孔，将此孔称为第一孔，主壳体5的下端置于弹性底座7的第一孔内。为了实现主壳体5的XY平面移动，使得主壳体5可在弹性底座7与主壳体5的连接处自由旋转，在弹性底座7的上端面沿第一孔边缘处开设有第二钢珠槽701，第二钢珠槽701的结构参见图5所示，第二钢珠槽701内盛装有若干个钢珠3，所述钢珠3能够在第二钢珠槽701内自由转动，主壳体5的下端面上与第二钢珠槽内钢珠接触的表面设置为向下突出的圆滑的第一球面501，参见图9所示，主壳体5与弹性底座7装配时，第一球面501与第二钢珠槽701内的钢珠3接触配合，即球面滚动驱动主壳体5的位移移动，使得主壳体5可以在弹性底座7内沿钢珠与第一球面的接触面进行X/Y/Z方向自由旋转运动。
优选的，在第二钢珠槽上设置钢珠固定圈6用于固定第二钢珠槽701内的钢珠3，即将钢珠3限定在第二钢珠槽701内，防止钢珠脱离第二钢珠槽701。
上盖2的结构参见图10所示，上盖2的中间开设有第二孔，所述上盖2安装至所述下壳体9上端面时，主壳体5的上端穿过上盖2的第二孔突出上盖2的端面，以供插头插入主壳体5上端的充电插孔中充电。上盖2装配至下壳体9时，参见图11所示，所述上盖2上设置若干个第二螺钉孔202，所述下壳体9上设置有若干个与所述第二螺钉孔202对应的第一螺钉孔904，所述上盖2与所述下壳体9通过螺钉1穿过所述第二螺钉孔202和第一螺钉孔904配合固定。
为了减少主壳体5位移时与上盖2之间的摩擦力，参见图10所示，所述上盖2上与主壳体5接触的下端面上设置有若干个第三钢珠槽201，所述第三钢珠槽201内盛装有若干个钢珠3，所述钢珠3可在第三钢珠槽201内自由转动。本实施例中设置4个第三钢珠槽201，分别位于上盖的四角处。所述主壳体5上与第三钢珠槽201内钢珠接触的端面上设置有凹进的圆滑的第二球面502，所述上盖2上的钢珠3与所述主壳体5上的第二球面502接触，当主壳体5在外力作用下移动时，第三钢珠槽201内钢珠3沿此第二球面502滑动，主壳体5上第二球面502在所述主壳体位移时作为辅助减小摩擦力，并在复位时辅助所述主壳体回归中心位置。
优选的，在第三钢珠槽201上设置钢珠固定套4用于固定第三钢珠槽201内的钢珠3，即将钢珠3限定在第三钢珠槽201内，防止钢珠脱离第三钢珠槽201。
本发明的充电插座在外力作用下可以进行X/Y/Z方向浮动调整，在外力移除后可以在弹簧的作用下复位。
本发明的充电插座具体浮动过程为：进行Z向调整时，所述主壳体5在向下外力作用下下移，直接通过所述弹簧底座7作用于所述弹簧8上，向下压缩弹簧8，所述主壳体5随着向下移动，当外力移除时，所述主壳体5可直接向上移动复位；进行X/Y向调整时，所述主壳体5在外力的作用下产生水平位移，所述第一球面501作用于所述弹簧底座7上的钢珠3，并推动所述弹簧底座7进行位移，所述弹簧底座7在所述下壳体9的限制下只能沿Z向进行位移，因此当所述主壳体5进行X/Y方向位移时，参见图14所示，会推动所述弹簧底座7进行Z向位移并压缩所述弹簧8，所述主壳体5随着向下移动，当外力移除时，参见图15所示，所述弹簧底座7回弹并推动所述主壳体5复位；所主壳体5上第二球面502在所述主壳体5位移时作为辅助减小摩擦力，并在复位时辅助所述主壳体5回归中心位置。所述主壳体5的位移产生的驱动都是通过所述第一球面501与钢珠3配合完成，因此所述主壳体5还可以进行X/Y/Z方向旋转运动。
综上所述，本发明用球面滚动驱动替代拉簧的线性驱动，实现最大幅度自由浮动；取消现有浮动机构的拉簧机构，仅通过一组压簧实现X/Y/Z方向的移动，零件减少，安装简单；机构安装拆卸简单，便于维护。
相应的，本发明的一种充电连接器，包括相匹配的插头和插座，所述插座为上述的一种浮动式充电插座。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
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