CN104950446B - 可伸缩悬臂弹性梁头戴机构 - Google Patents

Abstract

本发明可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，含有头顶提升力调节器和支承座调节器，所述头顶提升力调节器与悬臂弹性梁和弹性钢带构成可伸缩悬臂，所述可伸缩悬臂能将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔垂直吊起悬挂在佩戴者的眼前，吊起的力经所述可伸缩悬臂、尼龙扁带和所述的支承座调节器直接传递到佩戴者的头顶和后脑处的三角支点上，能减轻佩戴者面额及鼻梁处的压力。本发明用设计合理、调节方便的可伸缩悬臂吊起的力将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔直接吊起，且起吊的重力直接传递到佩戴者后脑处的三角支点，能减轻佩戴者面额及鼻梁处的压力，使佩戴虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔更实用、轻松和舒服。

Description

可伸缩悬臂弹性梁头戴机构

技术领域

本发明涉及虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔技术领域，具体的，是一种可用于虚拟现实眼镜或者虚拟现实头盔的可伸缩悬臂弹性梁头戴机构。

背景技术

随着虚拟现实技术的飞速发展，目前除了显示屏与电子电路一体化设计的虚拟现实头盔外，与智能手机配套的虚拟现实眼镜也相应而生。由于虚拟现实眼镜与手机本身的自重可达400克以上，靠虚拟现实眼镜的头戴机构佩戴在人的头上，悬挂在佩戴者眼睛前方40毫米处的空中，其重量是通过宽松紧扁带头戴机构斜拉虚拟现实眼镜，其合力经过斜拉的软带传递到佩戴者的头顶、后脑、额头、鼻梁和面额等几个部位的。

目前，不论是简装还是豪华装虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔，其常见的头戴机构为：三根软带，上方一根主吊软带，两侧两根对称的辅助软带（参见图1），三根软带在佩戴者的后脑中部交汇（参见图2），将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔固定在人眼前的工作位置。目前虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔的头戴结构虽结构简单、成本低、使用方便，但是存在明显不足。

其不足主要有：

（1）三根软带要将近400克重的虚拟现实眼镜及手机固在人的眼前使用，头顶软带要产生远大于虚拟现实眼镜重量的总拉力才能实现（参见图3～5）。软主吊带斜拉机盒产生的合力f由软带经过头顶传递到佩戴者后脑的三角支点上。合力f的水平分力f2全部由额头、鼻梁和面部来承担，产生的摩擦力f3将三角支撑座固定在佩戴者的脑后，保持机盒在佩戴者眼前的相对稳定。当软主吊带的吊钩点设置在手机盒重心垂直平面，两根侧吊带设置在水平中截面时（参见图3），佩戴者额头、鼻梁和面部受到的压力G为f2与f3之和。如果主吊带的吊钩点不在重心位置，由于重心与吊点的偏心力矩会使手机盒的一端产生向下或向上的作用力f4，吊钩点重心在手机盒前面的（参见图5），会增加佩戴者额头的压力而减轻对佩戴者面额压力，能给面额增加一点舒适感，但软主吊带的总拉力也增加了。如果主吊带的吊钩点在手机盒后面的（参见图4），佩戴者面额的压力增大，但软主吊带的总拉力会减小。当软主吊带的总拉力产生的压力G完全由佩戴者的额头、鼻梁和面部两侧来承担时，会让使用者的面部产生严重不适。

（2）承受头顶软带总拉力的支承点在脑后三根软带的交叉点上，要维持交叉点在拉力下不滑动又必须通过两根侧面辅助软带对佩戴者面部施加的一个正压力，这个力加重了佩戴者面部的负荷。

（3）三根软带采用同样的宽度，主吊软带的设置位置虽有不同，但两侧辅助软带的吊挂槽都设置在虚拟现实眼镜平面中心对称点上，由于带宽和耳根的干涉，三角受力支承点只能设置在后脑中间部位（参见图1、2），而人头部的该处位置是容易打滑的地方，为了防止软带打滑，需要增加两侧辅助软带的拉紧力，而这个拉紧力有可能再次加大佩戴者面部的正面压力。

（4）生产企业一般会选用尼龙松紧带作为软带，而松紧带的弹力是由其本身的规格和预紧力决定的，如果预紧力不合适，使用者会感到很难受。

（5）用三根软带作为头戴机构，其预紧力是通过活接头人工调节的，可采用“曰”字扣或者尼龙粘胶带锁紧，因此，预紧力的大小很难准确控制和把握：“紧”了让人短时间就会出现不适，“松”了虚拟现实眼镜就会滑动。

上述不足使虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔对佩戴者的面额、鼻梁部位产生较大的压力，让人有严重不适之感。这些问题也给相应产品的市场营销带来很大障碍。为了弥补现有头戴机构的不足，有的企业在三根软带之间增加了摩擦力结构：在三根软带支承点的下方设置海绵软垫，在软垫外面增加装饰罩。有的产品则是在头顶主吊软带下设置一个枕垫，抬高额头处的高度，使主吊软带与两侧水平状辅助软带的夹角能增大一些，以减少对佩戴者面部的压力。有的企业想通过调整主吊钩与重心的位置来调整力的分布。这些措施似乎可改善一下现有头戴机构的舒适度，但都不能解决现有头戴机构结构上的根本向题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的不足，为佩戴虚拟现实眼镜或者虚拟现实头盔提供一种可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，它采用由头顶提升力调节器、悬臂弹性梁和弹性钢带构成的可伸缩悬臂，能将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔垂直吊起悬挂在佩戴者的眼前，然后将吊起的力经可伸缩悬臂和支承座调节器直接传递到佩戴者的头顶和后脑处的三角支点上，减轻佩戴者面额及鼻梁处的压力，使佩戴虚拟现实眼镜更实用、更轻松和舒服。

为实现上述的目的，本发明采取了以下技术方案。

一种可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，其特征在于，含有头顶提升力调节器和支承座调节器，所述头顶提升力调节器与悬臂弹性梁和弹性钢带构成可伸缩悬臂，所述可伸缩悬臂能将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔垂直吊起悬挂在佩戴者的眼前，吊起的力经所述可伸缩悬臂、尼龙扁带和所述的支承座调节器直接传递到佩戴者的头顶和后脑处的三角支点上，能减轻佩戴者面额及鼻梁处的压力。

一种可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，其特征在于，含有头顶提升力调节器和支承座调节器，所述头顶提升力调节器含有悬臂弹性梁、弹性钢带、头顶齿条板、齿轮与棘爪、调节手轮、头顶装饰罩和活动吊扣，所述悬臂弹性梁与所述弹性钢带一起构成所述头顶提升力调节器的底板，在所述头顶提升力调节器的中间设有齿轮与棘爪、调节手轮，在所述头顶提升力调节器的上面设有头顶装饰罩；所述弹性钢带的前端为有内齿结构的头顶齿条板，所述弹性钢带套接在所述头顶提升力调节器的后端，弹性钢带前端的头顶齿条板通过内齿结构卡接在所述齿轮与棘爪上，在所述弹性钢带的后端设有连接结构；在所述齿轮与棘爪上设有调节手轮，转动所述调节手轮能通过所述头顶齿条板调节所述悬臂弹性梁和弹性钢带的松紧；在所述悬臂弹性梁的前端活动铆接所述的活动吊扣所述活动吊扣能与手机盒的前端吊点连接，由所述头顶提升力调节器、悬臂弹性梁和弹性钢带构成的可伸缩悬臂将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔垂直吊起悬挂在佩戴者的眼前；所述支承座调节器为可控制调节结构，含有支撑座底座、后装饰盖、调节齿轮、连接座、左齿条板和右齿条板，在所述支撑座底板的中间设有所述调节齿轮，在所述支撑座底座中间的上方设有所述连接座，所述左齿条板和所述右齿条板的里端通过所述调节齿轮连接，所述左齿条板和所述右齿条板的外端设有连接结构（能通过两侧辅助软带与手机盒的侧面连接）；所述弹性钢带通过其后端的连接结构由尼龙扁带与所述支承座调节器上的连接座连接，实现头顶提升力调节器与所述支承座调节器的联动。

进一步，所述调节手轮和调节齿轮均为齿轮与齿条结构，能单手调节和同步调节。

进一步，所述调节手轮和调节齿轮均采用埋入式结构，能有效减小调节机构的厚度尺寸。

进一步，所述调节手轮为单向伸缩的调节结构，其调节行程≤70毫米。

进一步，所述调节齿轮为双向伸缩的调节结构，其调节行程≤80毫米。

进一步，所述左齿条板和右齿条板为对称平面弯曲的齿条板，所述弯曲结构能使所述支撑座底座向下移动45毫米处于佩戴者后脑拐弯处，能避开佩戴者耳朶根对两侧辅助软带的影响，有效减少维持支承座不滑动的最小拉力。

进一步，所述支承座调节器为三角支承座结构，所述三角支承座通过左右两根塑料软带与手机盒两侧辅助软带连接。

本发明可伸缩悬臂弹性梁头戴机构的积极效果是：

（1）采用由头顶提升力调节器、悬臂弹性梁和弹性钢带构成的可伸缩悬臂能直接将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔垂直吊起悬挂在佩戴者的眼前，然后将吊起的力经可伸缩悬臂和支承座调节器直接传递到佩戴者的头顶和后脑处的三角支点上，减轻佩戴者面额及鼻梁处的压力，使佩戴虚拟现实眼镜更实用、更轻松和舒服。

（2）采用支承座调节器与悬臂弹性梁结合的结构形式，将左右齿条板设计为对称平面弯曲的齿条板，避开人的耳朶根对拉带的干涉，使支撑座底座能向下移动45毫米处于佩戴者后脑拐弯处，能有效减少维持支承座不滑动的最小拉力，这一效果是现有的三软带头戴结构无法做到的。

（3）采用调节手轮和调节齿轮结构，成功地解决了头顶尼龙扁带与两侧辅助软带伸缩和拉力的调节并且可以单手或联合调节。

（4）本发明的可伸缩悬臂弹性梁头戴机构设计合理、调节方便、安全可靠，能满足多种虚拟现实眼镜和虚拟现实头盔的佩戴要求。

附图说明

图1是现有虚拟现实眼镜的结构示意图。

图2是现有虚拟现实眼镜头戴结构的结构示意图。

图3是现有虚拟现实眼镜三软带头戴结构受力I示意图。

图4是现有虚拟现实眼镜三软带头戴结构受力II示意图。

图5是现有虚拟现实眼镜三软带头戴结构受力III示意图。

图6是本发明可伸缩悬臂弹性梁头戴机构装配在虚拟现实眼镜上的结构示意图。

图7是头顶提升力调节器的结构示意图。

图8是图7的俯视图。

图9是支承座调节器的结构示意图。

图10是图9的仰视图。

图11是本发明可伸缩悬臂弹性梁头戴机构使用状态的示意图。

图中的标号分别为：

1、头顶提升力调节器； 2、悬臂弹性梁； 3、弹性钢带；

4、头顶齿条板； 5、齿轮与棘爪； 6、调节手轮；

7、头顶装饰罩； 8、活动吊扣； 9、尼龙扁带；

10、支承座调节器； 11、支撑座底座； 12、后装饰盖；

13、调节齿轮； 14、连接座； 15、左齿条板；

16、右齿条板； 17、侧面辅助软带； 18、手机盒；

19、手机。

具体实施方式

以下结合附图介绍本发明可伸缩悬臂弹性梁头戴机构的具体实施方式。但是需要指出的是，本发明的实施不限于以下的实施方式。

参见图6。一种可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，含有头顶提升力调节器1和支承座调节器10，所述头顶提升力调节器1与悬臂弹性梁2和弹性钢带3构成可伸缩悬臂，所述可伸缩悬臂通过活动吊扣8能将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔垂直吊起悬挂在佩戴者的眼前，吊起的力经所述可伸缩悬臂（头顶提升力调节器1、悬臂弹性梁2和弹性钢带3）、尼龙扁带9和支承座调节器10直接传递到佩戴者的头顶和后脑处的三角支点上，能减轻佩戴者面额及鼻梁处的压力。本发明结构的重点在于可伸缩悬臂垂直起吊结构。

具体实施的内容为：

一种可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，含有头顶提升力调节器1和支承座调节器10，所述头顶提升力调节器1含有悬臂弹性梁2、弹性钢带3、头顶齿条板4、齿轮与棘爪5、调节手轮6、头顶装饰罩7、活动吊扣8（参见图7和8）。所述悬臂弹性梁2与所述弹性钢带3一起构成所述头顶提升力调节器1的底板，使头顶提升力调节器1与悬臂弹性梁2和弹性钢带3一起构成一根可伸缩悬臂。在所述头顶提升力调节器1的中间设置齿轮与棘爪5、调节手轮6，在所述头顶提升力调节器1的上面设置头顶装饰罩7。所述弹性钢带3的前端为有内齿结构的头顶齿条板4，所述弹性钢带3套接在所述头顶提升力调节器1的后端，弹性钢带3前端的头顶齿条板4通过内齿结构卡接在所述齿轮与棘爪5上，在所述弹性钢带3的后端设置一个“曰”字形连接结构（方便尼龙扁带9的穿接）。在所述齿轮与棘爪5上设置调节手轮6。转动所述调节手轮6能通过所述头顶齿条板4调节所述悬臂弹性梁2和弹性钢带3的松紧。在所述悬臂弹性梁2的前端活动铆接所述的一个活动吊扣8，所述活动吊扣8能与手机盒18的顶端连接，由所述头顶提升力调节器1、悬臂弹性梁2和弹性钢带3构成的可伸缩悬臂能将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔垂直吊起悬挂在佩戴者的眼前。所述可伸缩悬臂及其组成结构能在结构上进行调整，以满足不同形状、不同大小头型、不同型号虚拟现实眼镜“垂直吊起”的要求。

所述支承座调节器10可采用可控制调节结构，它含有支撑座底座11、后装饰盖12、调节齿轮13、连接座14、左齿条板15和右齿条板16（参见图9和10）。在所述支撑座底座11中间设置所述调节齿轮13。在所述支撑座底座11中间的上方设置所述连接座14。所述左齿条板15和右齿条板16采用对称平面弯曲的齿条板，能避开佩戴者耳朵根对拉带的干涉，使所述支撑座底座11能向下移动45毫米处于佩戴者后脑拐弯处，能有效减少维持支承座不滑动的最小拉力。所述左齿条板15和右齿条板16对称平面弯曲齿条板的里端通过调节齿轮13连接，在所述左齿条板15和右齿条板16的外端设置“曰”字形连接结构，方便与手机盒18侧面辅助软带17的连接。

实施中，所述支承座调节器10还可采用三角支承座结构，所述三角支承座通过左右两根塑料软带与手机盒18的侧面辅助软带17连接。

所述弹性钢带3通过其后端的“曰”字形连接结构用尼龙扁带9与所述支承座调节器10上的连接座14连接，实现头顶提升力调节器1与所述支承座调节器10的联动。采用一节尼龙扁带9是为了佩戴者的头顶部位与弹性钢带3尾端的贴合更紧蜜，接触面积增大，压强减小，能增强头顶部位的舒适感。所述尼龙扁带9能实现与由头顶提升力调节器1、悬臂弹性梁2和弹性钢带3构成的可伸缩悬臂的联动，满足多种虚拟现实眼镜和虚拟现实头盔的佩戴要求。

在本发明的实施中，所述调节手轮6和调节齿轮13均采用埋入式齿轮与齿条结构，不仅能有效减小调节机构的厚度尺寸，而且能单手调节和同步调节。其中，所述调节手轮6采用单向伸缩的调节结构，其调节行程≤70毫米。所述调节齿轮13采用双向伸缩的调节结构，其调节行程≤80毫米。

实施中，为增加佩戴效果，可在所述支撑座底座11上设置海绵软垫。

本发明可伸缩悬臂弹性梁头戴机构的使用状态参见图11：

（1）将由头顶提升力调节器1、悬臂弹性梁2和弹性钢带3构成的可伸缩悬臂通过前端的活动吊扣8与手机盒18的顶端连接，使所述可伸缩悬臂能将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔垂直吊起悬挂在佩戴者的眼前。

（2）将由头顶提升力调节器1、悬臂弹性梁2和弹性钢带3构成的可伸缩悬臂通过弹性钢带3后端的连接结构用尼龙扁带9完成与支承座调节器10穿接。

（3）将支承座调节器10通过左齿条板15和右齿条板16与手机盒18侧面辅助软带17的连接，完成本发明可伸缩悬臂弹性梁头戴机构与手机盒18的连接。

（4）由于左齿条板15和右齿条板16采用了对称平面弯曲的齿条板，不仅能避开佩戴者耳朵根对拉带的干涉，还能使支撑座底座11能向下移动45毫米处于佩戴者后脑拐弯处，能有效减少维持支承座不滑动的最小拉力。所以通过本发明的可伸缩悬臂弹性梁头戴机构佩戴虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔可将压力尽可能减小并主要由佩戴者的前额承担，使佩戴的感觉更舒服、更轻松。

Claims (7)

1.一种可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，其特征在于，含有头顶提升力调节器（1）和支承座调节器（10），所述头顶提升力调节器（1）含有悬臂弹性梁（2）、弹性钢带（3）、头顶齿条板（4）、齿轮与棘爪（5）、调节手轮（6）、头顶装饰罩（7）和活动吊扣（8），所述悬臂弹性梁（2）与所述弹性钢带（3）一起构成所述头顶提升力调节器（1）的底板，在所述头顶提升力调节器（1）的中间设有齿轮与棘爪（5）、调节手轮（6），在所述头顶提升力调节器（1）的上面设有头顶装饰罩（7）；所述弹性钢带（3）的前端为有内齿结构的头顶齿条板（4），所述弹性钢带（3）套接在所述头顶提升力调节器（1）的后端，弹性钢带（3）前端的头顶齿条板（4）通过内齿结构卡接在所述齿轮与棘爪（5）上，在所述弹性钢带（3）的后端设有连接结构；在所述齿轮与棘爪（5）上设有调节手轮（6），转动所述调节手轮（6）能通过所述头顶齿条板（4）调节所述悬臂弹性梁（2）和弹性钢带（3）的松紧；在所述悬臂弹性梁（2）的前端活动铆接所述的活动吊扣（8），所述活动吊扣（8）能与手机盒（18）的前端吊点连接，由所述头顶提升力调节器（1）、悬臂弹性梁（2）和弹性钢带（3）构成的可伸缩悬臂将虚拟现实眼镜或虚拟现实头盔垂直吊起悬挂在佩戴者的眼前；

所述支承座调节器（10）为可控制调节结构，含有支撑座底座（11）、后装饰盖（12）、调节齿轮（13）、连接座（14）、左齿条板（15）和右齿条板（16），在所述支撑座底座（11）的中间设有所述调节齿轮（13），在所述支撑座底座（11）中间的上方设有所述连接座（14），所述左齿条板（15）和所述右齿条板（16）的里端通过所述调节齿轮（13）连接，所述左齿条板（15）和所述右齿条板（16）的外端设有连接结构；所述弹性钢带（3）通过其后端的连接结构由尼龙扁带（9）与所述支承座调节器（10）上的连接座（14）连接，实现头顶提升力调节器（1）与所述支承座调节器（10）的联动。

2.根据权利要求1所述的可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，其特征在于，所述调节手轮（6）和调节齿轮（13）均为齿轮与齿条结构，能单手调节和同步调节。

3.根据权利要求2所述的可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，其特征在于，所述调节手轮（6）和调节齿轮（13）均采用埋入式结构，能有效减小调节机构的厚度尺寸。

4.根据权利要求3所述的可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，其特征在于，所述调节手轮（6）为单向伸缩的调节结构，其调节行程≤70毫米。

5.根据权利要求3所述的可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，其特征在于，所述调节齿轮（13）为双向伸缩的调节结构，其调节行程≤80毫米。

6.根据权利要求1所述的可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，其特征在于，所述左齿条板（15）和右齿条板（16）为对称平面弯曲的齿条板，所述左齿条板（15）和右齿条板（16）能使所述支撑座底座（11）向下移动45毫米处于佩戴者后脑拐弯处，能避开佩戴者耳朵根对两侧辅助软带的影响，有效减少维持支承座不滑动的最小拉力。

7.根据权利要求1所述的可伸缩悬臂弹性梁头戴机构，其特征在于，所述支承座调节器（10）为三角支承座结构，所述支承座调节器（10）通过左右两根塑料软带与手机盒（18）两侧辅助软带连接。