CN107720458B - 一种充电桩用卷管器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源电动汽车充电桩用卷管器，包括护罩、外壳、电源万向旋转转换器、卷筒、无级换向锁紧器、卷管器主轴以及动力发条卷簧，其中，所述电源万向旋转转换器包括：转换器固定轴、供多组电线连接的旋转转换组件、旋转运动环状金属铜片以及多个阻燃绝缘体，其中，旋转运动环状金属铜片外沿具有N个凹半圆，N个凹半圆与所述阻燃绝缘体的N个圆形凸台相扣，形成同步旋转运动；多个阻燃绝缘体之间通过凹凸结构依次错位90度连接拼装，形成一个整体，间隙配合的套在所述转换器固定轴上，供多组电线连接的旋转转换组件分别包在各个小空间里面。本发明充电桩用卷管器能够提高充电桩电缆线的使用寿命以及提高充电桩的使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体是一种新能源电动汽车充电桩用卷管器。
背景技术
目前新能源电动汽车10千瓦级以下充电桩的电缆线普遍是人工缠绕状态，无自动收纳装置，在实际使用过程中绝大部分电缆线被凌乱地搁在地面上，处于无人管理状态，极易遭到车辆碾压，破损，特别是户外使用，日晒雨淋，脏乱不堪，破损严重，险象环生不安全，即使少量充电站有专人管理，劳动强度也大，成本也高，另外目前这种充电桩结构存在安装环境位置要求高，推广难度大，用户体验感差。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种充电桩用卷管器，用户在给新能源电动汽车充电时，对充电桩电缆线可以即拉即停，可以在10米范围内任意位置停滞进行充电，充完电拔出充电枪后只需轻轻拽一下充电枪，电缆线即可自动收回在卷管器中，能够提高充电桩电缆线的使用寿命以及提高充电桩的使用安全性。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种充电桩用卷管器，包括护罩、外壳、电源万向旋转转换器、卷筒、无级换向锁紧器、卷管器主轴以及动力发条卷簧，其中，
所述电源万向旋转转换器包括：转换器固定轴、供多组电线连接的旋转转换组件、旋转运动环状金属片以及多个阻燃绝缘体，其中，旋转运动环状金属片外沿具有N个凹半圆，N个凹半圆与所述阻燃绝缘体的N个圆形凸台相扣，形成同步旋转运动；
多个阻燃绝缘体之间通过凹凸结构依次错位90度连接拼装，形成一个整体，间隙配合的套在所述转换器固定轴上，供多组电线连接的旋转转换组件分别包在各个小空间里面；
每个旋转转换组件分别包括：电源输入端固定接头、圆形环状金属片以及波形环状金属弹片，其中，电缆线一端与充电桩本体的输出端用接线端子连接，另一端依次经护罩和外壳后与电源万向旋转转换器的电源输入端固定接头用接线端子连接，电源输入端固定接头一端经过转换器固定轴的凹槽，另一端采用圆形环状的铜片，所述圆形环状金属片与波形环状金属弹片在弹力的作用下充分接触；所述波形环状金属弹片与旋转运动环状金属片在弹力的作用下充分接触，所述旋转运动环状金属片的输出端与电缆线的输入端用接线端子连接；
所述无级换向锁紧器包括：壳体、W型导向滑轨、连接体、弹性滑块拨阻销、拨阻导向盖板、铜轴套、弹簧、换向组件以及壳体下盖，其中，所述壳体内壁通过一W型导向滑轨和一弹簧轴向连接，所述弹簧两端的凸起部位滑动设置于所述W型导向滑轨内，所述弹簧的内圈轴向套接有一铜轴套，铜轴套的内圈和一连接体之间通过凹凸结构连接，连接体与所述卷管器主轴固定连接，卷管器主轴与所述外壳固定连接；
所述弹性滑块拨阻销通过一所述拨阻导向盖板横向活动设置于所述W型导向滑轨的外部一侧，所述拨阻导向盖板和壳体固定连接；
所述壳体下盖和壳体固定连接；
所述卷筒与所述动力发条卷簧的外端固定相连，获得自动收纳的动力，所述动力发条卷簧的内端与卷管器主轴固定连接。
所述阻燃绝缘体为阻燃绝缘体。
所述转换器固定轴上位于多个电源输入端固定接头的外部包有绝缘热缩管。
还包括设置于卷筒和外壳之间的阻尼减速组件，阻尼减速组件包括：单向旋转阻尼器以及齿轮传动组，所述外壳上设有安装固定所述单向旋转阻尼器的安装槽，所述单向旋转阻尼器通过齿轮传动组和所述卷筒之间传动连接。
有益效果：
第一、本发明一种充电桩用卷管器是一种全天候新能源电动汽车充电桩充电枪电缆线收纳卷管器：采用交流或直流电10千瓦级大功率电源万向旋转转换器、无级换向锁紧器、减速组合齿轮配合单向旋转阻尼器、高分子材料一次成型防雨防晒的功能性外壳、卷筒、动力发条卷簧、充电枪构成。
第二、本发明充电桩用卷管器属于充电桩的重要配套设备，可以安装在充电桩本体内部、外部，也可以与充电桩本体分离式安装，中间用电源线连接，形式多样。
第三、采用本发明充电桩用卷管器，大型室内停车场内不靠墙体或柱子的所有范围的停车位都可以采用悬顶式安装充电桩，充电枪悬挂半空中，距离地面1.6到2米之间，高度可调，车主伸手可拽，充完电自动缩回。
附图说明
图1为本发明充电桩卷管器的内部爆炸结构图；
图2为电源万向旋转转换器总成图；
图3为多个旋转转换组件的组合图；
图4为单个旋转转换器组件的结构示意图；
图5为多个阻燃绝缘体的连接结构示意图；
图6为图2的底部视图；
图7为无级换向锁紧器的爆炸图；
图8为W型导向滑轨的结构示意图；
图9为阻尼减速组件与卷筒的连接结构示意图；
其中，1为护罩；2为不锈钢螺母；3为上外壳；4为不锈钢固定螺栓；5为支架；6为单向旋转阻尼器；7为减速组合齿轮系统；8为固定组合卡板；9为螺栓；10为卷筒端盖；11为电源万向旋转转换器；12为第一护罩连接件；13为转轴；14为尼龙滚轮；15为第二护罩连接件；16为卷筒；17为无级换向锁紧器；18为多芯输入线；19为卷管器主轴；20为后盖板；21为动力发条卷簧；23为多芯输出线；24为大端盖；25为充电枪；26为轴向固定器；27为下外壳；28为外壳端盖；11-1为电源输入端固定接头；11-2为波形环状金属弹片；11-3为旋转运动环状金属片；11-4为阻燃绝缘体；11-5为转换器固定轴；17-1为壳体；17-2为W型导向滑轨；17-3为连接体；17-4为弹性滑块拨阻销；17-5拨阻导向盖板；17-6为铜轴套；17-7为弹簧；17-8为换向阻件；17-9为壳体下盖；(W1～W6)为W型导向滑轨中的不同高度位置；D1为弹簧的上端凸起部位；D2为弹簧的下端凸起部位。
具体实施方式
本发明是一种全天候新能源电动汽车充电桩充电枪电缆线收纳卷管器：如图1所示，采用交流或直流电10千瓦级大功率电源万向旋转转换器、无级换向锁紧器、减速组合齿轮配合单向旋转阻尼器、高分子材料一次成型防雨防晒的功能性外壳、卷筒、发条卷簧、充电枪等主要部件构成。
本发明属于充电桩的重要配套设备，可以安装在充电桩本体内部、外部，也可以与充电桩本体分离式安装，中间用电源线连接，形式多样。
目前新能源电动汽车充电桩可分为落地式和挂壁式两种，户外停车场采用落地式的较多，室内停车场依靠墙体或柱子采用挂壁式的较多，局限很多，如果采用本发明，大型室内停车场内不靠墙体或柱子的所有范围的停车位都可以采用悬顶式安装充电桩，充电枪悬挂半空中，距离地面1.6到2.2米之间，高度可调，车主伸手可拽，充完电自动缩回。
如图2所示，电源万向旋转转换器，充电桩220V/32A/7KW的交流充电枪一般采用5芯电缆线，长度7米，其中3根主电线为截面6平方的火、零、地线，另外2根为较细的信号线，如图1中所示的5芯电缆线一端与充电桩本体的输出端用接线端子连接，另一端经护罩1进入与所述电源万向旋转转换器11的电源输入端固定接头11-1用接线端子连接，电源输入端固定接头11-1一端经过转换器固定轴的凹槽，外周套上热缩管保证绝缘，另一端采用圆形环状的铜片，电源输入端固定接头11-1底部所述圆形环状的铜片和波形环状金属弹片11-2在弹力的作用下充分接触；波形环状金属弹片11-2与旋转运动环状金属片11-3在弹力的作用下充分接触，旋转运动环状金属片11-3的输出端与图1中的多芯输出线的输入端用接线端子连接。
本万向旋转转换器共设计5组电线的连接旋转转换，以满足充电枪的5芯电缆线各自的电力传输，图4中所述旋转运动环状金属片外沿的4个凹半圆与图4中阻燃绝缘体11-4的4个圆形凸台相扣，形成同步旋转运动，图4的阻燃绝缘体11-4采用正凸背凹的设计，可以无限个错位90度连接拼装，形成一个整体，间隙配合的套在图2中的转换器固定轴11-5上，将5组旋转转换组件分别包在各个小空间里面，既绝缘又实现了同步旋转运动，如图2的总成所示，转换器固定轴11-5顶端穿过图1的外壳的中心孔，被图1中的固定组合卡板8固定在图1的外壳上，整个转换器固定轴11-5又套在图1的卷管器主轴19上.
所述阻燃绝缘体的4个圆形凸台分别与卷筒16上的4个凹台相扣，实现了与卷筒16的同步旋转运动，卷筒16与动力发条卷簧21的外端固定相连，获得自动收纳的动力，动力发条卷簧21的内端固定在卷管器主轴19上，电缆线的输入端部位同时固定在卷筒16上，如上所述实现了5芯电缆线将充电桩的输出电流可以无限双向旋转的传输给了充电枪。保证了电缆线在任意位置伸缩或锁紧停止状态下保持通电不缠绕打结。
无级换向锁紧器，壳体17-17-1与卷筒16固定连接，受到动力发条卷簧21的回收力作用，铜轴套17-6与连接体17-3通过凹凸机构连接，连接体17-3与卷管器主轴19固定连接，卷管器主轴19与外壳固定连接，运用弹簧17-7与铜轴套17-6之间的顺向阻挡受力即锁紧，逆向阻挡受力即松开的原理→通过弹性滑块拨阻销17-4与换向阻件17-8、W型导向滑轨17-2的配合，对弹簧17-7两端的凸起部位实行顺向或逆向阻挡。
W型导向滑轨采用带坡度与倾斜台阶相结合，在壳体17-1上可以横向滑动的弹性滑块拨阻销17-4在人(车主)的拽动或动力发条卷簧21的收缩的情况下，只能顺着W型导向滑轨17-2一个方向循环运动，并且只能在W型导向滑轨的峰处，当人突然缩回充电枪，它立即拨动W型导向滑轨17-2将弹簧17-7与铜轴套17-6锁紧，只要人轻轻拽动一下充电枪电缆线，弹性滑块拨阻销17-4即发生位移离开W型导向滑轨的峰处到达W型导向滑轨的谷底处，弹簧17-7与铜轴套17-6同步松开，由于W型导向滑轨17-2的W型处的峰与谷底之间的距离很小，灵敏度高，噪音低，所以该锁紧器相当于无级换向，用户使用体验感更好，实现了充电枪电缆线的自由拉伸收缩与任意位置的锁紧停滞。
工作过程：如当前受动力发条卷簧21的作用力，处于收缩静止状态，并没有锁紧动作，依靠卷管器的外壳限位挡球挡着，弹簧17-7的上端凸起部位D2处于W型导向滑轨17-2的W6位置，弹簧17-7的下端凸起部位D1处于W型导向滑轨17-2的W4位置，弹簧17-7处于松开状态，开始，某车主用户拉伸充电枪，卷管器卷筒开始旋转，弹性滑块拨阻销17-4被壳体17-1带到W型导向滑轨17-2的W1位置并受力，反作用力导致W型导向滑轨的W6位置传导给弹簧17-7的上端凸起部位D2，弹簧17-7的上端凸起部位D2受到逆向力，弹簧17-7松开铜轴套17-6开始旋转，持续到车主发生新动作指令。
车主拉出充电枪一段距离到达所需任意位置后停止拉伸，由于动力发条卷簧21的回收力一直存在，弹性滑块拨阻销17-4被壳体17-1带到W型导向滑轨17-2的的W2位置并受力，反作用力导致W型导向滑轨17-2的W5点位置传导给弹簧17-7上端凸起部位D2，弹簧17-7上端凸起部位D2受到顺向力，弹簧17-7锁紧铜轴套17-6，充电枪电缆线处于静止停滞状态，车主给车充电，充完电后，车主只需将充电枪轻拽一下10厘米左右后放松手臂，提着充电枪跟着回即可，弹性滑块拨阻销17-4被壳体17-1带到W型导向滑轨17-2的W3位置后继续沿着W型导向滑轨移动到W4位置，此时弹性滑块拨阻销17-4受到处于W型导向滑轨17-2的W4位置的弹簧17-7下端凸起部位D1阻挡，反作用力的作用，弹簧17-7下端凸起部位D1受到逆向力的作用，弹簧17-7上端凸起部位D2处于W型导向滑轨17-2的W6位置，弹簧17-7松开铜轴套17-6开始旋转，持续到充电枪电缆线收纳进卷管器，限位挡球到位为止，即初始状态，此时无级换向锁紧器完成了一个完整循环动作，如此循环往复。
充电枪电缆线的输入端距根部50厘米20厘米处设有两道预警标识及护簧，尽量不要使劲拉到极限，即使个别车主由于力大拉到根部，也没关系，只需用稍大点力轻触电缆线，利用惯性带动卷筒稍微旋转一下角度，卷管器即可自动收纳。
本发明进一步采用一种单向旋转阻尼器，卷管器收纳充电枪电缆线时，充电枪电缆线以较缓慢的速度收缩，这样不但防止了个别车主充完电后不小心无意手中充电枪滑落，充电枪被快速收纳受撞击的现象发生，延长了设备的使用寿命，还提高了用户的体验感，为了充分保护单向旋转阻尼器，使其达到最佳工作状态，本发明特别优化了齿轮比，采用4级减速传动，采用优质黄铜制作卷管器主轴，轴套，优质不锈钢制作护罩，经久耐用，详见图9。
本发明外壳采用高分子材料一次成型，防雨防晒，针对充电桩经常被安装在户外使用的情况，特别选用一种高分子材料，采用公母口对接，填充密封材料，一次注塑成型，外壳结构采用隐藏式设计，将一些金属材料包裹隐藏，可以长期全天候在户外使用，风吹日晒雨淋，抗高温，耐寒，不老化，不掉色，质量性能不衰减，本发明的防护等级为IP55，电缆线工作中表面温度不高于60度，接线处的工作温度不高于70度。
Claims (1)
1.一种充电桩用卷管器，其特征在于，包括护罩、外壳、电源万向旋转转换器、卷筒、无级换向锁紧器、卷管器主轴、动力发条卷簧和设置于卷筒和外壳之间的阻尼减速组件；
所述的阻尼减速组件包括：单向旋转阻尼器以及齿轮传动组，所述外壳上设有安装固定所述单向旋转阻尼器的安装槽，所述单向旋转阻尼器通过齿轮传动组和所述卷筒之间传动连接；
所述电源万向旋转转换器包括：转换器固定轴、供多组电线连接的旋转转换组件、旋转运动环状金属铜片以及多个阻燃绝缘体，其中，旋转运动环状金属铜片外沿具有N个凹半圆，N个凹半圆与所述阻燃绝缘体的N个圆形凸台相扣，形成同步旋转运动；
多个阻燃绝缘体之间通过凹凸结构依次错位90度连接拼装，形成一个整体，间隙配合的套在所述转换器固定轴上，供多组电线连接的旋转转换组件分别包在各个小空间里面；
每个旋转转换组件分别包括：电源输入端固定接头、圆形环状金属片以及波形环状金属弹片，其中，电缆线一端与充电桩本体的输出端用接线端子连接，另一端依次经护罩和外壳后与电源万向旋转转换器的电源输入端固定接头用接线端子连接，电源输入端固定接头一端经过转换器固定轴的凹槽，另一端采用圆形环状的铜片，所述圆形环状金属片与波形环状金属铜弹片在弹力的作用下充分接触；所述波形环状金属铜弹片与旋转运动环状金属铜片在弹力的作用下充分接触，所述旋转运动环状金属铜片的输出端与电缆线的输入端用接线端子连接；
所述无级换向锁紧器包括：壳体、W型导向滑轨、连接体、弹性滑块拨阻销、拨阻导向盖板、铜轴套、弹簧、换向组件以及壳体下盖，其中，所述壳体内壁通过一W型导向滑轨和一弹簧轴向连接，所述弹簧两端的凸起部位滑动设置于所述W型导向滑轨内，所述弹簧的内圈轴向套接有一铜轴套，铜轴套的内圈和一连接体之间通过凹凸结构连接，连接体与所述卷管器主轴固定连接，卷管器主轴与所述外壳固定连接；
所述弹性滑块拨阻销通过一所述拨阻导向盖板横向活动设置于所述W型导向滑轨的外部一侧，所述拨阻导向盖板和壳体固定连接；
所述壳体下盖和壳体固定连接；
所述卷筒与所述动力发条卷簧的外端固定相连，获得自动收纳的动力，所述动力发条卷簧的内端与卷管器主轴固定连接；
所述转换器固定轴上位于多个电源输入端固定接头的外部包有绝缘热缩管。
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