CN108468783B - 一种转动机构及其使用方法、头戴显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转动机构及其使用方法、头戴显示设备，涉及运动机构技术领域，可解决现有转动机构因需要设置扩展机构来向操作人员反馈转动角度而导致装配复杂的问题。该转动机构包括固定单元和与所述固定单元转动连接的转动单元，所述固定单元和所述转动单元中的一个上设有沿所述转动单元转动方向均匀排列的多个卡槽，所述固定单元和所述转动单元中的另一个上设有可与所述卡槽配合卡接的弹性卡块，所述弹性卡块可在所述卡槽内表面的挤压作用下向远离所述卡槽的方向发生弹性形变，以从所述卡槽内滑出。本发明用于运动机构的输入端。

Description

一种转动机构及其使用方法、头戴显示设备
技术领域
本发明涉及运动机构技术领域，尤其涉及一种转动机构及其使用方法、头戴显示设备。
背景技术
转动机构的使用是基本的运动形态之一，并且被广泛应用为运动机构的输入端，例如头戴显示器中的运动机构。
现有作为运动机构输入端的转动机构通常包括固定单元和与固定单元转动连接的转动单元，人手拨动转动单元即可实现转动单元相对于固定单元的转动。然而，该转动机构的转动单元在转动时无法向操作人员反馈转动角度，需要设置扩展机构来实现该功能，导致装配复杂。
发明内容
本发明的实施例提供一种转动机构及其使用方法、头戴显示设备，可解决现有转动机构因需要设置扩展机构来向操作人员反馈转动角度而导致装配复杂的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供了一种转动机构，包括固定单元和与该固定单元转动连接的转动单元，固定单元和转动单元中的一个上设有沿转动单元转动方向均匀排列的多个卡槽，固定单元和转动单元中的另一个上设有可与卡槽配合卡接的弹性卡块，弹性卡块可在卡槽内表面的挤压作用下向远离卡槽的方向发生弹性形变，以从卡槽内滑出。
进一步的，弹性卡块包括弹性臂和卡块本体，弹性臂的一端固定于固定单元或转动单元上，卡块本体固定于弹性臂上，卡块本体可与卡槽配合卡接，弹性臂可向远离卡槽的方向发生弹性形变，以使卡块本体从卡槽内滑出。
进一步的，弹性卡块为两个，且相对于转动单元的转动轴线对称分布，卡槽为两组，两组卡槽与两个弹性卡块一一对应。
进一步的，固定单元上设有止挡部，转动单元上设有被止挡部，止挡部用于在转动单元带动被止挡部转动时对被止挡部进行限位，以使转动单元在第一位置和第二位置之间转动。
进一步的，止挡部包括第一挡块和第二挡块，被止挡部包括第一挡板和第二挡板，第一挡块、第二挡块、第一挡板以及第二挡板沿转动单元的转动方向排列，且第一挡块和第二挡块相邻，第一挡块用于在转动单元带动第一挡板和第二挡板沿第一方向转动时对第一挡板进行限位，以使转动单元不超出第一位置，第二挡块用于在转动单元带动第一挡板和第二挡板沿第一方向的反向转动时对第二挡板进行限位，以使转动单元不超出第二位置。
进一步的，第一挡块和第二挡块固定于固定单元与转动单元相对的表面上，转动单元上对应第一挡块和第二挡块的位置设有弧形槽，弧形槽的圆心位于转动单元的转动轴线上，第一挡块和第二挡块滑动配合于弧形槽内，第一挡板和第二挡板固定于弧形槽内。
进一步的，固定单元包括轴线重合且可拆卸连接的第一轴和第二轴，第一轴配合穿设于转动单元上的通孔内，第一轴远离第二轴的一端设有凸台，凸台用于阻挡转动单元从第一轴远离第二轴的一端滑出，第二轴靠近第一轴的一端用于阻挡转动单元从第一轴靠近第二轴的一端滑出。
进一步的，第一轴和第二轴通过螺钉连接，第一轴靠近第二轴的一端设有定向槽，第二轴上设有定向筋，定向筋与定向槽配合插接，以阻挡第一轴和第二轴相对转动。
进一步的，第一轴靠近第二轴的一端为筒状结构，第二轴靠近第一轴的一端设有环形槽，筒状结构的筒壁配合设置于环形槽内，定向筋设于环形槽内。
进一步的，转动单元为转动轮，转动轮的一部分为齿轮，一部分为拨轮。
进一步的，齿轮的材料为PC材料，拨轮的材料为TPU材料。
本发明实施例还提供了一种用于上述任一技术方案中的转动机构的使用方法，包括：驱动所述转动单元沿第一方向或第一方向的反向转动，以使所述弹性卡块在所述卡槽内表面的挤压作用下向远离所述卡槽的方向发生弹性形变，直至从所述卡槽内滑出；驱动所述转动单元继续转动，以使所述弹性卡块卡入下一个所述卡槽并产生反馈信号；重复上述步骤，直至所述反馈信号的个数达到预期值。
本发明实施例还提供了一种头戴显示设备，包括调节装置，调节装置被配置为调节瞳距和屈光度的至少一种；其中，调节装置包括上述的转动机构。
本发明实施例提供的转动机构及其使用方法、头戴显示设备，由于包括固定单元和与固定单元转动连接的转动单元，固定单元和转动单元中的一个上设有沿转动单元转动方向均匀排列的多个卡槽，固定单元和转动单元中的另一个上设有可与卡槽配合卡接的弹性卡块，弹性卡块可在卡槽内表面的挤压作用下向远离卡槽的方向发生弹性形变，以从卡槽内滑出，从而允许转动单元相对于固定单元转动，随着转动单元的转动，弹性卡块可遇到下一个卡槽，此时，弹性卡块可在弹性恢复力的作用下卡入该卡槽并产生反馈信号(例如振动、声音等)，因此操作人员可根据反馈信号的个数得知转动单元的转动角度(即将转动单元的转动角度进行量化)，从而无需扩展机构来实现该功能，进而降低了扩展机构的复杂度，也就降低了装配难度。
附图说明
图1为本发明实施例转动机构的剖视图；
图2为本发明实施例转动机构中转动单元与第一轴的装配示意图；
图3为图2的爆炸图；
图4为本发明实施例转动机构中第一轴的示意图；
图5为本发明实施例转动机构中第二轴的示意图；
图6为本发明实施例转动机构中转动单元位于第一位置时的示意图；
图7为本发明实施例转动机构中转动单元位于第二位置时的示意图。
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。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，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中的具体含义。
参照图1至图7，本发明实施例提供了一种转动机构，包括固定单元1和与固定单元1转动连接的转动单元2，固定单元1和转动单元2中的一个上设有沿转动单元2转动方向均匀排列的多个卡槽3，固定单元1和转动单元2中的另一个上设有可与卡槽3配合卡接的弹性卡块4，弹性卡块4可在卡槽3内表面的挤压作用下向远离卡槽3的方向发生弹性形变，以从卡槽3内滑出。
本发明实施例提供的转动机构，由于包括固定单元1和与固定单元1转动连接的转动单元2，固定单元1和转动单元2中的一个上设有沿转动单元2转动方向均匀排列的多个卡槽3，多个卡槽3可以连续，固定单元1和转动单元2中的另一个上设有可与卡槽3配合卡接的弹性卡块4，弹性卡块4可在卡槽3内表面的挤压作用下向远离卡槽3的方向发生弹性形变，以从卡槽3内滑出，从而允许转动单元2相对于固定单元1转动，随着转动单元2的转动，弹性卡块4可遇到下一个卡槽3，此时，弹性卡块4可在弹性恢复力的作用下卡入该卡槽3并产生反馈信号(例如振动、声音等)，因此操作人员可根据反馈信号的个数得知转动单元2的转动角度(即将转动单元2的转动角度进行量化)，从而无需扩展机构来实现该功能，进而降低了扩展机构的复杂度，也就降低了装配难度。
弹性卡块4从一个卡槽3卡入下一个卡槽3，即可完成一级调节，调节的角度与两个卡槽3尖端之间的距离所对应的圆心角相等，在没有外力时，弹性卡块4卡入卡槽3内，可将转动单元2与固定单元1的相对位置锁定，防止转动单元2发生偏转或移位。
弹性卡块4的实施方式较多，例如，弹性卡块4可以包括弹簧和卡块本体，弹簧一端固定于固定单元1或转动单元2上，另一端固定该卡块本体，该卡块本体可与卡槽3配合卡接，弹簧可向远离卡槽3的方向收缩，以使卡块本体从卡槽3内滑出；而本实施例可选弹性卡块4包括弹性臂41和卡块本体42，如图3和图4所示，弹性臂41的一端固定于固定单元1或转动单元2上，另一端呈自由状态，可悬空，形成悬臂梁结构，卡块本体42固定于弹性臂41上，卡块本体42可与卡槽3配合卡接，弹性臂41可向远离卡槽3的方向发生弹性形变，以使卡块本体42从卡槽3内滑出，弹性臂41结构稳固，本实施例可选弹性卡块4包括弹性臂41和卡块本体42。
固定单元1上设有止挡部5，转动单元2上设有被止挡部6，止挡部5用于在转动单元2带动被止挡部6转动时对被止挡部6进行限位，以使转动单元2在第一位置和第二位置之间转动，由此即可实现极限位置设定功能，因此也无需扩展机构来实现该功能，同样降低了扩展机构的复杂度，进而进一步降低了装配难度。
止挡部5和被止挡部6的实施方式较多，例如，止挡部5可以包括一个挡块，被止挡部6可以包括两个挡板，该挡块用于在转动单元2带动两个挡板绕转动单元2的转轴转动时分别对两个挡板进行限位，以使转动单元2在第一位置和第二位置之间转动；止挡部5也可以包括两个挡块，被止挡部6包括一个挡板，两个挡块用于在转动单元2带动该挡板绕转动单元2的转轴沿第一方向和第一方向的反向分别转动对该挡板进行限位，以使转动单元2在第一位置和第二位置之间转动。
可选的，参照图6和图7，本实施例中止挡部5包括第一挡块5a和第二挡块5b，被止挡部6包括第一挡板6a和第二挡板6b，第一挡块5a、第二挡块5b、第一挡板6a以及第二挡板6b沿转动单元2的转动方向排列，且第一挡块5a和第二挡块5b相邻，参照图6，第一挡块5a用于在转动单元2带动第一挡板6a和第二挡板6b沿第一方向x转动时对第一挡板6a进行限位，以使转动单元2不超出第一位置，参照图7，第二挡块5b用于在转动单元2带动第一挡板6a和第二挡板6b沿第一方向x的反向y转动时对第二挡板6b进行限位，以使转动单元2不超出第二位置，从而使转动单元2在第一位置和第二位置之间转动，本实施例中，第一挡块5a、第二挡块5b和第一挡板6a、第二挡板6b结构简单且节省材料，可降低转动机构的生产成本。
参照图3、图6以及图7，第一挡块5a和第二挡块5b固定于固定单元1与转动单元2相对的表面上，转动单元2上对应第一挡块5a和第二挡块5b的位置设有弧形槽7，弧形槽7的圆心位于转动单元2的转动轴线上，第一挡块5a和第二挡块5b滑动配合于弧形槽7内，第一挡板6a和第二挡板6b固定于弧形槽7内，由此使得转动单元2和固定单元1配合的更紧密，从而使转动机构的整体结构更加紧凑。
参照图1，固定单元1包括轴线重合且可拆卸连接的第一轴11和第二轴12，第一轴11配合穿设于转动单元2上的通孔21内(第一轴11与通孔21呈间隙配合，以使转动单元2可相对于第一轴11转动)，第一轴11远离第二轴12的一端设有凸台c，凸台c用于阻挡转动单元2从第一轴11远离第二轴12的一端滑出，第二轴12靠近第一轴11的一端m用于阻挡转动单元2从第一轴11靠近第二轴12的一端滑出，由此可将转动单元2限制在凸台c与第二轴12之间，拆开第一轴11和第二轴12即可安装或拆卸转动单元2，从而方便了转动单元2的拆装。
具体的，可将第一挡块5a和第二挡块5b固定于第一轴11与转动单元2相对的表面上，如图1、图3以及图4所示。
第一轴11和第二轴12通过螺钉8连接，具体的，第一轴11上设有光孔d，第二轴12上设有螺纹孔e，螺钉8穿过光孔d与螺纹孔e配合连接，该光孔d可选为沉孔，以使螺钉8的螺钉头能够沉入第一轴11内，第一轴11靠近第二轴12的一端设有定向槽f，第二轴12上设有定向筋g，定向筋g与定向槽f配合插接，以阻挡第一轴11和第二轴12相对转动，由此可使第一轴11和第二轴12的连接更稳固。
第一轴11靠近第二轴12的一端为筒状结构，第二轴12靠近第一轴11的一端设有环形槽h，筒状结构的筒壁配合设置于环形槽h内，由此可通过筒状结构的筒壁和环形槽h互相配合使得第一轴11和第二轴12的连接更稳固。第二轴12上用于阻挡转动单元2从第一轴11靠近第二轴12的一端滑出的部位m与螺纹孔e平齐，定向筋g连接于环形槽h内。
转动单元2为转动轮，转动轮的一部分为齿轮22，一部分为拨轮23，可选的，转动轮由半个齿轮22和半个拨轮23组成，拨动拨轮23即可带动齿轮22转动，由此使得拨轮23和齿轮22位于同一层，这样不仅加工简单，而且可以节省空间，降低转动机构的辅助定位难度。拨轮23外轮廓设有折线型凸起，从而提供更大的摩擦力。
齿轮22的材料为PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)材料，拨轮23的材料为TPU(Thermoplastic polyurethanes，热塑性聚氨酯弹性体橡胶)材料，可采用双色注塑工艺成型，当然，半个齿轮22和半个拨轮23也可以一体成型，本发明对此不做限定。
图1至图7中示例的，卡槽3设于转动单元2上，弹性卡块4设于第一轴11上，弹性卡块4为两个，且相对于第一轴11的轴线对称分布，卡槽3为两组，两组卡槽3与两个弹性卡块4一一对应，在没有外力时可将转动单元2与固定单元1的相对位置锁定的更稳固，挡板6a、6b设于半个齿轮22一侧，挡块5a、5b设于第一轴11上。
装配时，先将第一轴11穿入转动单元2中央的通孔21，而后将第一轴11上的筒状结构安装到第二轴12上的环形槽h内，同时使定向槽f与定向筋g配合插接，最后用螺钉8穿过第一轴11上的光孔d与第二轴12上的螺纹孔e配合连接，即可完成装配。螺纹孔e的深度以及螺纹孔e是否为通孔，本发明均不做限定。
本发明实施例还提供了一种用于上述任一实施例所述的转动机构的使用方法，包括：驱动转动单元2沿第一方向x或第一方向x的反向y转动，以使弹性卡块4在卡槽3内表面的挤压作用下向远离卡槽3的方向发生弹性形变，直至从卡槽3内滑出；驱动转动单元2继续转动，以使弹性卡块4卡入下一个卡槽3并产生反馈信号；重复上述步骤，直至反馈信号的个数达到预期值；由此，当需要转动单元2转动一定角度时，操作人员可根据相邻两个卡槽3尖端之间的距离所对应的圆心角计算出转动单元2转动该角度需要操作人员接收到多少个反馈信号，即得知该预期值，然后看实际接收到的反馈信号的个数是否达到该预期值，未达到就重复上述步骤，直至达到，这样就能使转动单元2转动该角度。
本发明实施例还提供了一种头戴显示设备，包括调节装置，调节装置被配置为调节瞳距和屈光度的至少一种；其中，调节装置包括上述的转动机构。该头戴显示设备可以是VR(Virtual Reality，虚拟现实)设备或AR(Augmented Reality，增强现实)设备。
本发明实施例提供的头戴显示设备，由于转动机构包括固定单元1和与固定单元1转动连接的转动单元2，固定单元1和转动单元2中的一个上设有沿转动单元2转动方向均匀排列的多个卡槽3，固定单元1和转动单元2中的另一个上设有可与卡槽3配合卡接的弹性卡块4，弹性卡块4可在卡槽3内表面的挤压作用下向远离卡槽3的方向发生弹性形变，以从卡槽3内滑出，从而允许转动单元2相对于固定单元1转动，随着转动单元2的转动，弹性卡块4可遇到下一个卡槽3，此时，弹性卡块4可在弹性恢复力的作用下卡入该卡槽3并产生反馈信号(例如振动、声音等)，因此操作人员可根据反馈信号的个数得知转动单元的转动角度(即将转动单元的转动角度进行量化)，从而无需扩展机构来实现该功能，进而降低了扩展机构的复杂度，也就降低了装配难度。
关于本发明实施例头戴显示设备的其他构成等已为本领域的技术人员所熟知，在此不再详细说明。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种转动机构，其特征在于，包括固定单元和与所述固定单元转动连接的转动单元，所述固定单元和所述转动单元中的一个上设有沿所述转动单元转动方向均匀排列的多个卡槽，所述固定单元和所述转动单元中的另一个上设有可与所述卡槽配合卡接的弹性卡块，所述弹性卡块可在所述卡槽内表面的挤压作用下向远离所述卡槽的方向发生弹性形变，以从所述卡槽内滑出；
所述固定单元包括轴线重合且可拆卸连接的第一轴和第二轴，所述第一轴配合穿设于所述转动单元上的通孔内，所述第一轴远离所述第二轴的一端设有凸台，所述凸台用于阻挡所述转动单元从所述第一轴远离所述第二轴的一端滑出，所述第二轴靠近所述第一轴的一端用于阻挡所述转动单元从所述第一轴靠近所述第二轴的一端滑出；
所述固定单元上设有止挡部，所述转动单元上设有被止挡部，所述止挡部用于在所述转动单元带动所述被止挡部转动时对所述被止挡部进行限位，以使所述转动单元在第一位置和第二位置之间转动。
2.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于，所述弹性卡块包括弹性臂和卡块本体，所述弹性臂的一端固定于所述固定单元或所述转动单元上，所述卡块本体固定于所述弹性臂上，所述卡块本体可与所述卡槽配合卡接，所述弹性臂可向远离所述卡槽的方向发生弹性形变，以使所述卡块本体从所述卡槽内滑出。
3.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于，所述弹性卡块为两个，且相对于所述转动单元的转动轴线对称分布，所述卡槽为两组，两组所述卡槽与两个所述弹性卡块一一对应。
4.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于，所述止挡部包括第一挡块和第二挡块，所述被止挡部包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡块、所述第二挡块、所述第一挡板以及所述第二挡板沿所述转动单元的转动方向排列，且所述第一挡块和所述第二挡块相邻，所述第一挡块用于在所述转动单元带动所述第一挡板和所述第二挡板沿第一方向转动时对所述第一挡板进行限位，以使所述转动单元不超出所述第一位置，所述第二挡块用于在所述转动单元带动所述第一挡板和所述第二挡板沿所述第一方向的反向转动时对所述第二挡板进行限位，以使所述转动单元不超出所述第二位置。
5.根据权利要求4所述的转动机构，其特征在于，所述第一挡块和所述第二挡块固定于所述固定单元与所述转动单元相对的表面上，所述转动单元上对应所述第一挡块和所述第二挡块的位置设有弧形槽，所述弧形槽的圆心位于所述转动单元的转动轴线上，所述第一挡块和所述第二挡块滑动配合于所述弧形槽内，所述第一挡板和所述第二挡板固定于所述弧形槽内。
6.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于，所述第一轴和所述第二轴通过螺钉连接，所述第一轴靠近所述第二轴的一端设有定向槽，所述第二轴上设有定向筋，所述定向筋与所述定向槽配合插接，以阻挡所述第一轴和所述第二轴相对转动。
7.根据权利要求6所述的转动机构，其特征在于，所述第一轴靠近所述第二轴的一端为筒状结构，所述第二轴靠近所述第一轴的一端设有环形槽，所述筒状结构的筒壁配合设置于所述环形槽内，所述定向筋设于所述环形槽内。
8.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于，所述转动单元为转动轮，所述转动轮的一部分为齿轮，一部分为拨轮。
9.根据权利要求8所述的转动机构，其特征在于，所述齿轮的材料为PC材料，所述拨轮的材料为TPU材料。
10.一种用于权利要求1～9中任一项所述转动机构的使用方法，其特征在于，包括：
驱动所述转动单元沿第一方向或第一方向的反向转动，以使所述弹性卡块在所述卡槽内表面的挤压作用下向远离所述卡槽的方向发生弹性形变，直至从所述卡槽内滑出；
驱动所述转动单元继续转动，以使所述弹性卡块卡入下一个所述卡槽并产生反馈信号；
重复上述步骤，直至所述反馈信号的个数达到预期值。
11.一种头戴显示设备，其特征在于，包括调节装置，所述调节装置被配置为调节瞳距和屈光度的至少一种；其中，所述调节装置包括如权利要求1～9任意一项所述的转动机构。
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