一种驱动装置及充电机构

技术领域

本发明涉及充电桩领域，具体涉及一种驱动装置及充电机构。

背景技术

在新能源技术领域中，充电枪需轴向进给对接电动车进行充电，电动汽车自动充电设备需要根据车辆停放位置进行调整充电插入口方向，然后再进行轴向插入充电。在公路两侧等停车空间有限、适合离散充电桩的场所，针对电动汽车自动充电过程完全无人化、自主充电特点，以及自主充电过程中车辆停靠情况不同时充电口位置的离散化分成情况，本着降低充电设施成本的原则，结合机器人技术下，电动汽车自动插接自动充电具有重大意义，因此，在自动驾驶及自动泊车技术的发展下，无人值守的自动充电成为电动汽车分支运行发展方向。

目前机械臂式的电动汽车自动充电设备主要有三种：xyz三轴坐标式自动充电机械臂、异形自动充电机械臂和关节式自动充电机械臂。

关于异形自动充电机械臂，如美国著名电动汽车制造厂商Tesla Motors，其推出了一款蛇形汽车自动充电机械臂，采用了关节式自动充电，精度高，加工和安装成本高，造价成本过高，不适合大范围推广。

关于关节式自动充电机械臂，多个机械臂叠加形成手臂关节状，结构复杂，设备造价过高，其串联控制关联性大，且串联控制精度存在累积误差大。

关于现有的XYZ三轴坐标式自动充电机械臂，类似于XYZ三轴移动平台或XYZ三轴机械手，存在以下问题：

1.XYZ三轴需设置驱动结构，占用空间大、维护成本高、防护复杂等问题。

2.线缆需要在XYZ三个方向运动，导致线缆排布比较困难，此外，线缆XYZ三个方向弯曲，因此容易疲劳损坏。

3.与驱动装置连接的充电连接器接插时需要精准对位，需要驱动结构在XYZ三个方向多次运动。

发明内容

为了解决现有技术中充电装置结构复杂，导致线缆多次弯曲，从而容易疲劳损坏的技术问题，本发明提供了一种驱动装置及充电机构，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种驱动装置，包括：直线模组，所述直线模组被固定装配；驱动模组，所述驱动模组配置在所述直线模组上并由所述直线模组驱动滑动，所述驱动模组包括至少两组驱动模块和连杆组件，所述连杆组件包括至少两根连杆，两根所述连杆的一端分别与两组所述驱动模块铰接，两根所述连杆的另一端相互铰接并在铰接处形成有承载件，所述承载件在两个所述驱动模块的驱动下进行偏转动作和/或直线移动。

根据本发明的一个实施例，两根所述连杆分别为第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与其中一组所述驱动模块的驱动端铰接，所述第二连杆的一端与另一组所述驱动模块的驱动端铰接，所述第一连杆和所述第二连杆的非铰接端均与承载件固定连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一连杆设置为平行四连杆，所述平行四连杆的一侧与所述承载件固定连接，所述第二连杆的另一端与所述平行四连杆的固定端铰接。

根据本发明的一个实施例，所述驱动模组设置为两组，两组驱动模组对称设置在所述承载件的两侧。

根据本发明的一个实施例，还包括支撑组件，所述支撑组件包括：第一支撑件，所述第一支撑件固定装配在所述直线模组上，线缆的一端容纳于所述第一支撑件内；第二支撑件，所述第二支撑件与所述固定支架固定连接，所述线缆的另一端穿过所述第二支撑件与所述承载件连接。

根据本发明的一个实施例，还包括导向件，所述导向件与所述固定支架固定装配，所述线缆经所述导向件导向后进入所述第二支撑件。

根据本发明的一个实施例，所述导向件设置为滚轮，所述滚轮位于所述第二支撑件的下方，所述滚轮在径向方向上部分凸出所述第二支撑件的端面。

一种充电机构，包括上述的驱动装置；充电连接器，所述充电连接器在所述驱动装置的带动下沿着不同方向往复运动。

根据本发明的一个实施例，所述充电连接器包括：连接器公端，所述连接器公端包括公端导向套和内置于所述公端导向套的至少一个公端电极座，所述公端电极座上配置弹性触指；连接器母端，所述连接器母端包括与所述公端导向套配合的母端导向套和内置于所述母端导向套的至少一个母端电极座，所述母端电极座上配置电极环，所述电极环与对应的弹性触指电连接。

根据本发明的一个实施例，所述公端电极座为内凹式阶梯结构，所述母端电极座为外凸式阶梯结构，所述外凸式阶梯结构与所述内凹式阶梯结构对插后形成紧配合。

根据本发明的一个实施例，所述连接器公端借助限位弹簧与所述平行四连杆固定连接。

基于上述结构，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的驱动装置包括直线模组和驱动模组，直线模组被固定装配；驱动模组配置在直线模组上并由直线模组驱动滑动，驱动模组包括至少两组驱动模块和连杆组件，连杆组件包括至少两根连杆，两根连杆的一端分别与两组驱动模块铰接，两根连杆的另一端相互铰接并在铰接处形成有承载件，承载件在两个驱动模块的驱动下进行偏转动作和/或直线移动。现有技术中在X、Y、Z三方向分别设置驱动机构，同时还需要设置转接件配合，才能实现承载件在三个方向运动，这样使得驱动装置复杂，占用空间大，维护成本高，而本申请通过直线模组带动承载件在X方向运动，通过两个驱动模块的相同运转，并借助连杆组件实现承载件在Y方向的运动，两个驱动模块的不相同运转，并借助连杆组件实现承载件在Z方向的运动，本申请简化了一个方向上的驱动结构，使得装置简单化。

2.本发明的连杆组件包括第一连杆和第二连杆，其中，第一连杆设置为平行四连杆，平行四连杆的一侧与承载件固定连接，第二连杆的另一端与平行四连杆的固定端铰接，承载件在第一连杆和第二连杆的共同带动下在YZ方向运动时，承载件与Y方向的夹角保持不变。

3.本发明的驱动模组被设置两组，两组驱动模组对称设置在承载件的两侧，这样保证了承载件受力平衡，避免因一侧受力，另一侧不受力而偏转，进而导致承载件与配合件的配合时的精度变差。

4.本发明的驱动装置还包括导向件，导向件与固定支架固定装配，线缆经导向件导向后进入第二支撑件，导向件设置为滚轮，滚轮位于第二支撑件的下方，滚轮在径向方向上部分凸出第二支撑件的端面，通过在线缆在与第二支撑件接触处设置滚轮，使得线缆的弯折处被圆弧过渡，这样有利于延长线缆的寿命，同时滚轮还可起到承载线缆作用。

5.本发明还提供了一种充电机构，充电机构包括驱动装置和充电连接器，充电连接器在驱动装置的带动在不同方向往复运动，以对受电装置供电，充电连接器包括连接器公端和连接器母端，连接器公端和连接器母端接触后形成电连接，具体地，连接器公端包括公端导向套和内置于公端导向套的至少一个公端电极座，公端电极座上配置弹性触指，连接器母端包括与公端导向套配合的母端导向套和内置于母端导向套的至少一个母端电极座，母端电极座上配置电极环，当连接器公端插入连接器母端后，电极环与对应的弹性触指电连接，以使连接器公端和连接器母端形成电连接，本申请的弹性触指和电极环接触后即可形成电连接，如此，不需要连接器公端和连接器母端精准定位去形成电连接。

附图说明

图1为直线模组的结构示意图；

图2为滑动副与固定支架的装配结构示意图；

图3为驱动模组的结构示意图；

图4为支撑组件、导向件、固定支架和线缆的配合的结构示意图；

图5为导向件与第二承载件的配合的结构示意图；

图6为充电机构的结构示意图；

图7为连接器公端的结构示意图；

图8为连接器母端的结构示意图；

图9为母端电极座的结构示意图；

图10为电极环装配结构示意图；

图中：

1-直线模组；11-基座；111-凹槽；12-第一驱动件；13-滑动副； 131-滑管；132-滑块；14-到位传感器；2-驱动模组；21-固定支架； 211-底板；22-驱动模块；221-第二驱动件；222-连接件；2221-限位缺口；23-连杆组件；231-第一连杆；232-第二连杆；24-承载件；3-支撑组件；31-第二支撑件；311-连接板；32-第一支撑件；4-导向件； 5-线缆；6-充电连接器；61-连接器公端；611-公端导向套；6111- 第一导向件；612-公端电极座；6121-内导向斜面；62-连接器母端； 621-母端导向套；622-母端电极座；6221-安装槽；6222-电极环；6223-外导向斜面；6224-第二导向件；7-限位弹簧。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-10所示，本实施例的驱动装置包括直线模组1和驱动模组2，直线模组1被固定装配；驱动模组2配置在直线模组1上并由直线模组1驱动滑动，驱动模组2包括至少两组驱动模块22和连杆 23组件，连杆组件23包括至少两根连杆，两根连杆的一端分别与两组驱动模块22铰接，两根连杆的另一端相互铰接并在铰接处形成有承载件24，承载件24在两个驱动模块22的驱动下进行偏转动作和/ 或直线移动。

本实施例通过直线模组1运动带动驱动模组2及其上的承载件 24在X方向运动，通过两个驱动模块22的相同运转，并借助连杆组件23实现承载件24在Y方向的直线移动，两个驱动模块22的不相同运转，并借助连杆组件23实现承载件24在Z方向的偏摆运动。

现有技术中在X、Y、Z三方向分别设置驱动机构，才能实现承载件24在三个方向运动，这样使得驱动装置结构复杂，占用空间大，维护成本高。

而本实施例通过将两组驱动模组2运转相同设置或不相同设置，以实现承载件24在YZ两个方向运动，本申请简化了一个方向上的驱动结构，使得驱动装置结构简单化，进而使得线缆5排布简单化，避免了线缆5的二次弯曲，进而使得线缆5使用寿命延长。

进一步地，本实施例的驱动模组2设置为两组，两组驱动模组2 对称设置在承载件24的两侧，这样保证了承载件24受力平衡，避免因一侧受力，另一侧不受力而偏转，进而保证了承载件24与配合件的配合时的精度。

如图1-2所示，本实施例的直线模组1带动驱动模组2及承载件 24在X方向做往复运动，具体地，直线模组1包括第一驱动件12、基座11和滑动副13，基座11上形成有凹槽111，第一驱动件12固定装配在凹槽111的一端，第一驱动件12通过传动件带动滑动副13 及其上的装置往复运动，本实施例中传动件设置为皮带轮传动，滑动副13包括滑块132和滑管131，滑管131固定设置在基座11的两侧，两组滑管131平行设置，滑块132滑动装配在滑管131上，滑块132 与固定支架21的底板211固定连接，皮带与底板211固定连接，第一驱动件12驱动皮带轮转动，皮带轮的转动带动滑块132及其上的的装置沿着滑管131座往复运动。第一驱动件12可选但不限于电机，能驱动滑块132运动即可。

进一步地，本实施例在直线模组1总行程的两端设置有到位传感器14，用于防止滑块132及其上的装置直线运动时超出行程，到位传感器14可采用接近开关，例如光电开关、微动开关、霍尔传感器等中的一种或多种的组合，区别在于设置位置不同，通过到位传感器14和电机的控制系统联合使用，相互验证，来保证驱动装置在X方向运动的可靠性。

如图3所示，本实施例的驱动模块22驱动连杆组件23在YZ两个方向运动，具体地，在本实施例中，两组驱动模块22在Z方向上平行设置，驱动模块22包括第二驱动件221、丝杆螺母副和连接件222，连接件222的一侧与螺母固定连接，连接件222的一端与连杆组件 23铰接，第二驱动件221设置为电机，电机转动驱动丝杆转动，丝杆的转动带动螺母及其上的连接件222作往复运动，当两个电机的转速相同时，可驱动连杆组件23带着承载件24沿着Y方向直线运动，当两个电机的转速不相同时，可驱动连杆组件23带着承载件24沿着 Z方向偏摆运动。第二驱动件221可选但不限于电机，能驱动连接件 222运动运动即可。

优选地的，本实施例的连接件222的铰接端设置有U型限位缺口 2221，这样连杆组件23的铰接端偏摆一定角度后抵靠在连接件222 上被限位。

如图3所示，本实施例的两根连杆分别设置为第一连杆231和第二连杆232，在本实施例中，第一连杆231和第二连杆232长度相等，第一连杆231的一端与其中一个连接件222铰接，第二连杆232的一端与另一个连接件222铰接，第一连杆231和第二连杆232的非铰接端均与承载件24固定连接，这样两个铰接点和一个固定点形成三角形，使得承载件24受到对称的推力，在运动中可保持不动。

进一步地，本实施例的第一连杆231设置为平行四连杆，平行四连杆的一侧与承载件24固定连接，第二连杆232的另一端与平行四连杆的固定端铰接，相对于点面接触，本实施例通过平行四连杆与承载件24的固定连接形成面面接触，当连杆组件23推动承载件24运动时，可防止连杆组件23与承载件24局部受力过大而损坏。

如图4和5所示，本实施例的驱动装置还包括支撑组件3，支撑组件3可支撑容纳线缆5，具体地，所述支撑组件3包括第一支撑件 32和第二支撑件31，第一支撑件32的一端固定装配在U型凹槽111 上，第一支撑件32的另一端固定连接在底板211上，线缆5的一端容纳于第一支撑件32，这样，第一支撑件32和线缆5可一起随着底板211的滑动而滑动，第二支撑件31与固定支架21固定连接，线缆 5的另一端穿过第二支撑件31与承载件24连接，第二支撑件31借助连接板311与两个连接件222连接，如此，第二支撑件31和线缆 5可一起随着连接件222的移动而移动，通过上述方式减少了线缆5 相对支撑组件3滑动，从而减少了摩擦。

进一步地，本实施例的驱动装置还包括导向件4，导向件4与固定支架21固定装配，线缆5经导向件4导向后再进入第二支撑件31，导向件4设置为滚轮，滚轮位于第二支撑件31的下方，滚轮在径向方向上部分凸出第二支撑件31的端面，通过在线缆5与第二支撑件 31接触处设置滚轮，使得线缆5的弯折处被圆弧过渡，这样有利于延长线缆5的寿命，同时滚轮还可起到承载线缆5作用。

如图6、7、8、9、10所示，本实施例还提供了一种充电机构，包括上述的驱动装置和充电连接器6，充电连接器在驱动装置的带动下沿着不同方向做往复运动，具体地，充电连接器6包括连接器公端 61和连接器母端62，连接器公端61与连杆组件23固定连接，连接器公端61包括公端导向套611和内置于公端导向套611的至少一个公端电极座612，公端电极座612上配置弹性触指，连接器母端62 包括与公端导向套611配合的母端导向套621和内置于母端导向套 621的至少一个母端电极座622，母端电极座622上配置电极环6222，电极环6222被装配在安装槽6221中，当第二驱动件221通过驱动连杆组件23，使得连接器公端61插入连接器母端62后，电极环6222 与对应的弹性触指电连接，以使连接器公端61和连接器母端62形成电连接。

进一步地，本实施例的公端电极座612被设置为内凹式阶梯结构，内凹的结构可形成容纳空间，如此便于母端电极座622插入，阶梯结构结构自带限位属性，如此，可避免正负电极，接地和通讯电极连接错误，此外，公端电极座612的至少一个台阶面的内壁形成内导向斜面6121，这样相对无角度的平面，可减少公端电极座612和母端电极座622对插时的摩擦力，优选的，公端电极座612固定装配的公端导向套611的一端延伸出第一导向件6111，第一导向件6111设置为倾斜状，如此，便于公端电极座612插入母端电极座622，

为了和公端电极座612对插滑动配合，如图8和9所示，本实施例的母端电极座622为外凸式阶梯结构，这样外凸式阶梯结构与内凹式阶梯结构对插后形成紧配合；母端电极座622的至少一个台阶面的外壁形成与内导向斜面6121相对应的外导向斜面6223，这样，公端电极座612和母端电极座622插接过程中内导向斜面6121和外导向斜面6223滑动配合导向；此外，母端电极座622的插入端延伸出第二导向件6224，第二导向件6224设置为倾斜状，如此，便于母端电极座622插入公端电极座612。

本实施例的母端电极座622的非插入端设有母端导向套621，母端导向套621设置和母端电极座622的非插入端可拆卸式连接，如此，便于更换维修，母端导向套621设置为喇叭状，这样便于公端导向套 611伸入母端导向套621，母端导向套621可对连接器公端61的运动起到引导作用

优选地，本实施例的连接器公端61借助限位弹簧7与平行四连杆固定连接，连接器公端61与母端连接器对插时，如果对位不准，即连接器公端61抵靠在母端连接器一侧，连接器公端61可压缩限位弹簧7沿着与插入相反方向运动，避免了连接器公端61和连接器母端62的刚性接触。

基于上述结构，本实施例的驱动装置及充电机构的工作原理为：

需要充电时，第一驱动件12驱动滑块132及其上固定支架21在 X方向运动，然后第一驱动件12停止转动，第二驱动件221开始运转，并通过两个驱动模块22的相同或不相同运转，进而带动连杆组件23及其上的连接器公端61在Y、Z方向的运动，以调整连接器公端61的位置，并使得连接器公端61与连接器母端62接触形成电电连接，从而对受电装置供电。

需要停止充电时，第二驱动件221反向运转，通过两个驱动模块 22的相同，进而带动连杆组件23及其上的连接器公端61在Y后退，使得连接器公端61与连接器母端62脱离接触，第一驱动件12驱动滑块132及其上固定支架21在X方向运动，以便进行下一次的充电工作。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。