自锁式安全电源插座的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自锁式安全电源插座，主要由核心体、压簧、旋转式棘齿自锁机构、上壳和下壳组成。核心体具有插头孔、载流簧片、自润滑楔形块、动触点和行程限位杆，压簧安装在核心体轴心部位。核心体可按轴线做上下有限制的运动。旋转式棘齿自锁机构由旋转棘轮、固定棘轮、中心轴和核心体的内圆棘齿组成，在插头插入后继续按压或压簧弹力的作用下，可解锁核心体将其释放到朝向上方的使用状态或者锁定核心体将其锁止在偏下方的待用状态。本发明具有防止使用时插头因不确定的外力导致脱开、防止金属物件意外插入插头时导致触电和电源短路故障的功能，安全性高。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种连接可靠并且安全的市电电源输出装置，具体涉及应用于所有强 调可靠连接并且保证安全的电源连接场合（可防爆）的自锁式安全电源插座。 自锁式安全电源插座
【背景技术】
[0002] 传统的电源插座依靠导流簧片的刚度夹紧电源插头，由于过高的刚度将导致插头 的插入和拔出困难，所以在有限制的刚度范围内很容易在使用期间松脱掉电，这常见于施 工场所或者其它临时场合使用的移动电源板。另一方面，敞开的插孔是常规电源插座的固 有缺陷，即使已经有了带滑移保护门的装置，但会在插入插头时非常不便，而且几乎不能 杜绝例如儿童将金属物体插入其内造成触电危险。尽管近年来出现了某种可加紧插头和 (或）同时能在不使用的情况下断开电源防止触电的安全电源插座，但是其牵强于夹紧功 能而使结构劣化，远没有达到国标规定的不同导体之间间隔3_以上的要求，反而造成严 重的安全隐患。这类插座对插头形状的识别机构过于简单，以至当儿童将镊子类型的金属 物插入插座时仍有较高几率启动插座带电。
【发明内容】
[0003] 本发明主要解决的技术问题是提供一种自锁式安全电源插座，该自锁式安全电源 插座对插入其内的插头，其拔出力在小于国标规定的破坏力（150N)情况下可稳妥锁固插 头，并且在本插座处于待用状态下，只有与插头形状相同的物体同时在两个插孔插入到位 时，并且按压力大于5公斤时，才能解锁自锁的状态，使插头带电，因而可靠的防止意外触 电，特别是儿童误操作而意外触电。因为本发明具备插妥并按压后才供电以及再次按压断 电后方能拔出的特点，所以若将防爆开关元件简单替代本发明的动、静接点即可作为防爆 电源插座。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：自锁式安全电源插座，包括固定架和 底端通过凹槽嵌入在所述固定架上的下壳体、底端穿过所述下壳体固定连接在所述固定架 上的中心轴、设置在下壳体上端面上的上壳体，以及设置在所述中心轴顶端的压簧，所述固 定架的纵向截面呈U形，所述下壳体底端的内侧中部设置有内凹槽，所述内凹槽两侧设有 限位凸台，所述内凹槽内设置有补偿簧片，所述补偿簧片上方设置有核心体，所述核心体下 端为核心体内圆棘轮，所述中心轴与所述内圆棘轮之间设置有固定棘轮，所述固定棘轮上 端设置有旋转棘轮；所述核心体顶端设置有核心体封盖，所述核心体封盖上间隔设置有两 个插头孔，所述插头孔对称设置在所述中心轴的两侧，所述每个插头孔的两侧各设置有行 程限位杆，每个行程限位杆的上端设置有行程限位杆拨动凸，所述行程限位杆的下端设置 有倾斜面连接的凸起；所述上壳体的内侧上部设置有两个轴线对称的倾斜面，所述倾斜面 与插头孔外侧壁之间设置有相配合的楔形块，所述楔形块与所述插头孔外侧壁之间设置有 载流簧片，所述载流簧片的上端与所述核心体封盖的下端抵顶接触，所述载流簧片的下端 与所述楔形块之间连接有L形的动触片，所述上壳体的底端面上设置有L形的静触片，所述 动触片水平端面与所述静触片水平端面平行且位于所述静触片水平端面的正下方。
[0005] 在上述技术方案中，所述核心体封盖的外圆周部嵌入在所述上壳体的上部的凹槽 内。
[0006] 在上述技术方案中，所述下壳体的上端面和下端面分别设有两个凸台，所述下壳 体的上端面的两个凸台分别与所述行程限位杆的下端的凸起相配合。
[0007] 在上述技术方案中，所述核心体内圆棘轮包括设置一个空心圆环上的四个导槽， 相邻的两个导槽之间依次设置有锁定齿和解锁齿。
[0008] 在上述技术方案中，所述固定棘轮包括外圈设置的四个均匀分布的导键和内圈设 置的八个拨动棘齿。
[0009] 在上述技术方案中，所述旋转棘轮包括外圈设置的四个均匀分布的旋转棘轮导 键，所述旋转棘轮导键下端为变相棘齿和内圈设置的空心圆环。
[0010] 在上述技术方案中，所述静触片和动触片由防爆开关构成。
[0011] 本发明电源插座主要由核心体、压簧、旋转式棘齿自锁机构、上壳和下壳组成。核 心体具有插头孔、载流簧片、自润滑楔形块、动触点和行程限位杆，压簧安装在核心体轴心 部位。核心体可按轴线做上下有限制的运动。旋转式棘齿自锁机构由旋转棘轮、固定棘轮、 中心轴和核心体的内圆棘齿组成，在插头插入后继续按压或压簧弹力的作用下，可解锁核 心体将其释放到朝向上方的使用状态或者锁定核心体将其锁止在偏下方的待用状态。上壳 具有与核心体上的自润滑楔形块配合的斜面体，使用状态下自润滑楔形块与斜面体契合， 使插入载流簧片的插头被夹紧。由于载流簧片与插头的摩擦系数远大于自润滑楔形块与斜 面体的摩擦系数，故当上壳体与楔形块所具备的斜度小于或等于11度的情形时，在压簧张 力作用下插头被不确定力向外拔出时将形成机械自锁，夹紧力会同步增加，保证插头与自 锁式安全电源插座可靠连接，不至脱落。下壳底部具有限位凸台，在待用状态下，两个载流 簧片中没有同时插入与插头尺寸相当的物体时，该凸台将阻挡行程限位杆，从而制止核心 体下移产生解锁核心体的动作。上、下壳之间装有静触点。待用状态下核心体被锁止时，静 触点与核心体上的动触点保持3mm安全距离，载流簧片不带电，此时当儿童将金属物体，如 金属镊子等，插入插孔，均保证不会造成触电事故；在使用状态下，锁紧插头的同时，静、动 触片结合，给已插入的插头供电。当以标准的防暴开关元件替代上述静、动触片与核心体联 动，则本发明安全电源插座具备防暴性能。
[0012] 本发明通过上述结构实现了三防功能--防止使用时插头因不确定的外力导致 脱开、防止金属物件意外插入插头时导致触电或者电源短路、防爆燃一的安全插座，并达 到了国际标准及各国强制认证的要求，本发明安全性高，操作方便，应用广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它 的附图，其中：
[0014] 图1是本发明自锁式安全插座待用状态剖视图。
[0015] 图2是本发明自锁式安全插座使用状态剖视图。
[0016] 图3是本发明自锁式安全电源插座的行程限位杆处于禁止解锁时的状态图；
[0017] 图4是本发明自锁式安全电源插座的行程限位杆处于允许解锁时的状态图；
[0018]图5是本发明自锁式安全电源插座的自锁机构中的核心体上的内棘轮结构示意 图；
[0019] 图6是本发明自锁式安全电源插座的自锁机构中的固定棘轮结构示意图；
[0020] 图7是本发明自锁式安全电源插座的自锁机构中的旋转棘轮结构示意图；
[0021] 图8本发明自锁式安全电源插座的载流簧片和动触片的结构示意图；
[0022] 图9是图8的左视图；
[0023] 图10是本发明自锁式安全电源插座的自锁机构锁定转为解锁时的状态图；
[0024] 图11是图10的俯视图；
[0025] 图12是本发明自锁式安全电源插座的自锁机构解锁转为锁定时的状态图；
[0026] 附图中各部件的标记如下：
[0027] 1-核心体；1. 1-核心体封盖；1. 2-载流簧片；1. 3-楔形块；1. 4一行程限位 杆；1.5-动触片；1.6-核心体内圆棘轮（1.6. 1-锁定齿；1.6. 2-解锁齿；1.6. 3-导 槽）7-行程限位杆拨动凸；1. 8-插头孔；1. 9一凸起；2-上壳体；2. 1-倾斜面； 2. 2-静触片；3-下壳体；3. 1-限位凸台；3. 2-固定架；3. 2. 1-内凹槽；4. 1-旋转 棘轮（4. 1. 1-变相棘齿；4. 1. 2-空心圆环；4. 1. 3--旋转棘轮导键）；4. 2-固定棘轮 (4. 2. 1 -导键；4. 2. 2 -拨动棘齿）；4. 3 -中心轴；4. 4 -补偿簧片；4. 5 -压簧；5 -插头。
【具体实施方式】
[0028] 下面将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 例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0029] 请参阅图1所示的自锁式安全电源插座，包括固定架3. 2和底端通过凹槽嵌入在 固定架3. 2上的下壳体3、底端穿过下壳体3固定连接在固定架3. 2上的中心轴4. 3、设置 在下壳体3上端面上的上壳体2,以及设置在中心轴4. 3顶端的压簧4. 5,固定架3. 2的纵 向截面呈U形，下壳体3底端的内侧中部设置有内凹槽3. 2. 1，内凹槽3. 2. 1两侧设有限位 凸台3. 1，内凹槽3. 2. 1内设置有补偿簧片4. 4,补偿簧片4. 4上方设置有核心体1，核心体 1下端为核心体内圆棘轮，中心轴4. 3与内圆棘轮1. 6之间设置有固定棘轮4. 2,固定棘轮 4. 2上端设置有旋转棘轮（4. 1);核心体1顶端设置有核心体封盖1. 1，核心体封盖1. 1上 间隔设置有两个插头孔1. 8,插头孔1. 8对称设置在中心轴4. 3的两侧，每个插头孔1. 8的 两侧各设置有行程限位杆1. 4,每个行程限位杆1. 4的上端设置有行程限位杆拨动凸1. 7， 行程限位杆1. 4的下端设置有倾斜面连接的凸起1. 9 ;上壳体2的内侧上部设置有两个轴 线对称的倾斜面2. 1，倾斜面2. 1与插头孔1. 8外侧壁之间设置有相配合的楔形块1. 3,楔 形块1. 3与插头孔1. 8外侧壁之间设置有载流簧片1. 2,载流簧片1. 2的上端与核心体封盖 1. 1的下端抵顶接触，载流簧片1. 2的下端与楔形块1. 3之间连接有L形的动触片1. 5,上 壳体2的底端面上设置有L形的静触片2. 2,动触片1. 5水平端面与静触片2. 2水平端面平 行且位于静触片2. 2水平端面的正下方。
[0030] 核心体封盖1. 1的外圆周部嵌入在上壳体2的上部的凹槽内。下壳体3的上端面 和下端面分别设有两个凸台3. 1，下壳体3的上端面的两个凸台分别与行程限位杆1. 4的下 端的凸起1. 9相配合。核心体内圆棘轮1. 6包括设置一个空心圆环上的四个导槽1. 6. 3,相 邻的两个导槽1. 6. 3之间依次设置有锁定齿1. 6. 1和解锁齿1. 6. 2。固定棘轮4. 2包括外 圈设置的四个均匀分布的导键4. 2. 1和内圈设置的八个拨动棘齿4. 2. 2。旋转棘轮4. 1包 括外圈设置的四个均匀分布的旋转棘轮导键4. 1. 3,旋转棘轮导键4. 1. 3下端为变相棘齿 4. 1. 1和内圈设置的空心圆环4. 1. 2。静触片2. 2和动触片1. 5由防爆开关构成。
[0031] 参见图1和图2所示，本发明包括具有上下行程的核心体1，一个旋转式棘齿自锁 机构、上壳体2和下壳体3。核心体有2或3个插头孔1. 8、每个插头孔1. 8相接触的有2个 载流簧片1. 2,每个载流簧片1. 2侧面各有一个行程限位杆1. 4,载流簧片1. 2位于有动触 片1. 5和自润滑楔形块1. 3之间。旋转式棘齿自锁机构包括固定棘轮4. 2、旋转棘轮4. 1、中 心轴4. 3和补偿簧片4. 4。核心体1与旋转式棘齿自锁机构之间轴线上装有一只压簧4. 5。 上壳体2具有与自润滑楔形1. 3块配合的斜面，上壳体2和下壳体3之间装有静触片2. 2。
[0032] 以下结合图3-图12详细说明本发明的工作原理：
[0033] 在待用状态下，除非与电源插头5尺寸相同的物体（与插头孔1.8相配合的插头） 同时插入两个插孔并且插到位并压下核心体至自锁机构解锁时，静触片2. 2与核心体1的 动触片1. 5接触导电，否则行程限位杆端头凸起1. 9与凸台3. 1抵触，核心体1无法解锁做 上升运动，静触片2. 2与核心体1的动触片1. 5间隔大于3毫米，确保不带电，也不可能使 本安全插座解锁至带电状态。
[0034] 当电源插头5插入核心体1的插头孔1. 8内并且行程到位时，继续压下核心体1 至其行程底端，松手撤销压力后，核心体1上升，使自锁式安全电源插座转换到使用状态， 插座向插头5供电并锁固插头，此锁固力在150N向外拔出力时仍然有效。在插头5已经插 入的状态下，再次下压插头5使核心体1下降至行程底端，撤销压力后核心体1锁定在行程 中下部待用状态，插座载流簧片1. 2断电，插头可轻松取出。对移动插座而言取出插头时不 需双手操作。
[0035] 因本插座固有的插头插入后才能获电和断电后插头才能拔出的特点，故插、拔插 头的时候插头和载流簧片1.2之间不会产生电弧。当以防爆开关单元替换本插座静触片 2. 2、动触片1. 5所处的空间，由核心体1的上下行程驱动开关时，本插座就具备完美的防爆 功能，可应用于易燃易爆的危险场所。
[0036] 本发明具有待用和使用两种状态，这两种状态在将核心体1(图1所示）压至行程 下方最底端的解锁位置时发生转换。待用状态下，安装在核心体封盖1. 1和旋转式棘齿自 锁机构的中心轴4. 3之间的压簧4. 5被压缩，核心体1上内棘轮的锁定齿（图5所示）被 旋转式棘齿自锁机构的变相棘齿外端（图7所示）锁定在行程的偏下位置。此时插头被 取出，核心体上的动触片1. 5向下远离壳体上的静触片2. 2的间距达到3mm，达到国标要求 (参阅图1所示的状态）。由于电源是从静触片2. 2引入并通过动触片1. 5与载流簧片1. 2 连接，因此载流簧片1. 2不带电。此状态下若插孔1. 8中没有插头，行程限位杆1. 4在原始 位置上受到下壳体限位凸台3. 1限制，即使在压力作用下核心体1也不能向下移动到解锁 位置（参阅图3所示的状态），故本插座锁定在载流簧片1. 2不带电的安全状态下，即使用 金属镊子从插孔插入本插座，按最坏情景考虑，也不会因此导致插座解锁至使用状态，所以 不会触电。只有在两个插孔同时插入与插头形状一致的物体，将四个行程限位杆1.4同时 偏移10°，方可压下核心体1到达旋转式棘齿自锁机构的解锁位置（参阅图4所示）。此 时压簧4. 5被进一步压缩，旋转式棘齿自锁机构的旋转棘轮的导键4. 2. 1 (参阅图7所示） 完全脱离核心体内棘轮导槽1. 6. 3 (参阅图5所示）的约束，在补偿簧片4. 4的向上弹力作 用下，旋转式棘齿自锁机构的旋转棘轮的变相棘齿内端（参阅图7所示）沿旋转式棘齿自 锁机构的固定棘轮的拨动棘齿（参阅图6所示）的齿面顺时针滑动至核心体内棘轮解锁螺 旋齿面（参阅图5所示）正上方。此时撤销压力，核心体1在压簧弹力作用下上升，核心体 内棘轮解锁螺旋齿面进一步使上述旋转棘轮导键顺时针滑移进入导槽1. 6. 3,核心体1在 没有限制的情况下继续上升，直至转换为使用状态。
[0037] 使用状态下核心体1的动触片1. 5与壳体上的静触片2. 2接合（如图8和图9所 示），载流簧片1. 2带电。同时自润滑楔形块1. 3与上壳体2的斜面接触，在压簧4. 5的垂 直向上张力F作用下产生6倍于F的水平分力将载流簧片1. 2夹持中的插头锁固。由于载 流簧片1. 2与插头的摩擦系数远远高于自润滑楔形块1. 3与斜面的摩擦系数，故在楔形块 1.3斜度（等于上壳体2的斜面斜度）<=11度的情况下自锁形成，此时若意外拔出力不 大于国标规定的破坏力，插头不能被拔出（参阅图2所示的状态）。
[0038] 在使用状态下，由于行程限位杆1. 4在偏移位置，故向下按压核心体1可使其下移 到解锁位置，产生状态转换。此时压簧4. 5被进一步压缩，旋转式棘齿自锁机构的旋转棘轮 的导键4. 2. 1完全脱离核心体1内棘轮导槽（图5所示的状态）的约束，在补偿簧片4. 4 的向上弹力作用下，旋转式棘齿自锁机构的旋转棘轮4. 1的变相棘齿4. 1. 1内端（图7所 示的状态）沿旋转式棘齿自锁机构的固定棘轮4. 2的拨动棘齿4. 2. 2 (图6所示）的齿面 顺时针滑动至核心体1内棘轮锁定螺旋齿面（图5所示）正上方。此时撤销压力，核心体1 在压簧4. 5弹力作用下上升，核心体1内棘轮解锁螺旋齿面进一步使上述旋转棘轮4. 1导 键顺时针滑移进入锁定齿根部，参阅图10、图11、图12所示，此时释放压力，核心体1因其 内棘轮被旋转棘轮4. 1的变相棘齿4. 1. 1外端限制，故被锁定在前述待用状态。
[0039] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种自锁式安全电源插座，其特征在于：包括固定架（3.2)和底端通过凹槽嵌入在 所述固定架（3. 2)上的下壳体（3)、底端穿过所述下壳体（3)固定连接在所述固定架（3. 2) 上的中心轴（4. 3)、设置在下壳体（3)上端面上的上壳体（2)，以及设置在所述中心轴（4. 3) 顶端的压簧（4. 5)，所述固定架（3.2)的纵向截面呈U形，所述下壳体（3)底端的内侧中部 设置有内凹槽（3. 2. 1)，所述内凹槽（3. 2. 1)两侧设有限位凸台（3. 1)，所述内凹槽（3. 2. 1) 内设置有补偿簧片（4. 4)，所述补偿簧片（4.4)上方设置有核心体（1)，所述核心体（1)下 端为核心体内圆棘轮（1. 6)，所述中心轴（4. 3)与所述内圆棘轮（1. 6)之间设置有固定棘轮 (4. 2)，所述固定棘轮（4. 2)上端设置有旋转棘轮（4. 1); 所述核心体（1)顶端设置有核心体封盖（1. 1)，所述核心体封盖（1. 1)上间隔设置有两 个插头孔（1.8)，所述插头孔（1.8)对称设置在所述中心轴（4.3)的两侧，所述每个插头孔 (1. 8)的两侧各设置有行程限位杆（1. 4)，每个行程限位杆（1. 4)的上端设置有行程限位杆 拨动凸（1.7)，所述行程限位杆（1.4)的下端设置有倾斜面连接的凸起（1.9); 所述上壳体（2)的内侧上部设置有两个轴线对称的倾斜面（2. 1)，所述倾斜面（2. 1) 与插头孔（1.8)外侧壁之间设置有相配合的楔形块（1.3)，所述楔形块（1.3)与所述插头 孔（1. 8)外侧壁之间设置有载流簧片（1. 2)，所述载流簧片（1. 2)的上端与所述核心体封盖 (1. 1)的下端抵顶接触，所述载流簧片（1. 2)的下端与所述楔形块（1. 3)之间连接有L形的 动触片（1.5)，所述上壳体（2)的底端面上设置有L形的静触片（2. 2)，所述动触片（1.5) 水平端面与所述静触片（2.2)水平端面平行且位于所述静触片（2.2)水平端面的正下方。
2. 根据权利要求1所述的自锁式安全电源插座，其特征在于：所述核心体封盖（1. 1) 的外圆周部嵌入在所述上壳体（2)的上部的凹槽内。
3. 根据权利要求1或2所述的自锁式安全电源插座，其特征在于：所述下壳体（3)的 上端面和下端面分别设有两个凸台（3.1)，所述下壳体（3)的上端面的两个凸台分别与所 述行程限位杆（1.4)的下端的凸起（1.9)相配合。
4. 根据权利要求1所述的自锁式安全电源插座，其特征在于：所述核心体内圆棘轮 (1. 6)包括设置一个空心圆环上的四个导槽（1. 6. 3)，相邻的两个导槽（1. 6. 3)之间依次设 置有锁定齿（1. 6. 1)和解锁齿（1. 6. 2)。
5. 根据权利要求4所述的自锁式安全电源插座，其特征在于：所述固定棘轮（4.2)包 括外圈设置的四个均匀分布的导键（4. 2. 1)和内圈设置的八个拨动棘齿（4. 2. 2)。
6. 根据权利要求4所述的自锁式安全电源插座，其特征在于：所述旋转棘轮（4. 1)包 括外圈设置的四个均匀分布的旋转棘轮导键（4. 1.3)，所述旋转棘轮导键（4. 1.3)下端为 变相棘齿（4. 1. 1)和内圈设置的空心圆环（4. 1. 2)。
7. 根据权利要求1所述的自锁式安全电源插座，其特征在于：所述静触片（2. 2)和动 触片（1.5)由防爆开关构成。
【文档编号】H01R13/713GK104064918SQ201410311907
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】张行钢 申请人:张行钢