CN108646420B - 一种头戴设备及其减振防护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种头戴设备的减振防护结构，包括外壳、设置于所述外壳内的内支架，以及安装于所述外壳与所述内支架间的缝隙中、用于减缓两者间的振动传递的缓冲部件。如此，由于缓冲部件对冲击振动的减缓作用，能够在冲击振动的传递过程中，将其能量大幅削弱(甚至完全抵消)，从而在冲击振动传递到内支架上时，内支架上安装的各类电器组件仅会受到轻微影响，进而防止头戴设备内的电器组件受到损坏。因此，本发明所提供的头戴设备的减振防护结构，能够尽量削弱头戴设备受到的跌落影响，使其满足跌落验证标准，同时避免大幅增重，提高用户佩戴体验，降低生产成本。本发明还公开一种头戴设备，其有益效果如上所述。

Description

一种头戴设备及其减振防护结构

技术领域

本发明涉及VR/AR设备技术领域，特别涉及一种头戴设备的减振防护结构。本发明还涉及一种包括上述减振防护结构的头戴设备。

背景技术

近年来，随着VR/AR技术的发展，越来越多的VR/AR设备不断地进入人们的日常生活。同时，VR/AR设备的也种类多种多样，常见的一般包括：头戴设备(如头盔、眼镜)、手持设备(如遥控器、感应器)、舱室设备、转台设备等。

以VR/AR头戴设备(以下简称“头戴设备”)为例，头戴设备在使用时，用户需要将其佩戴在头部(如缠绕在头骨或耳廓)上，无需手持，使用体验较佳。头戴设备内部的电子元器件种类繁多，结构精巧，重量较大，再加上佩戴方式的影响，其重心比较靠前，当用户佩戴时，容易出现头戴设备不慎滑落的风险，造成内部零件损坏。虽然目前一般通过在头戴设备上添加绑带等部件来提高佩戴稳定性，但用户在实际体验过程中，难免会出现跑动、跳动、剧烈摆动等肢体动作，因此头戴设备仍然存在较高滑落风险。为此，在头戴设备的开发过程中，厂商制定了严苛的跌落验证标准，要求在一定情况的跌落测试下，头戴设备的内部电子元器件受到的损害符合既定规范。

在现有技术中，为了使头戴设备的质量能够满足跌落验证标准，各个生产厂商的结构工程师一般采用加强头戴设备的外壳质量(如刚度、强度)、加强内支架的结构强度、在外壳内设计一些复杂的应力避让结构等方式来提高头戴设备的防护性能。然而，现有技术中的这些改进大幅引入了附加重量，使得头戴设备的整体重量更加偏大，用户在佩戴时舒适性大打折扣。同时，这些改进很大程度上需要对头戴设备的本身结构进行修正，生产成本增加。

因此，如何尽量削弱头戴设备受到的跌落影响，使其满足跌落验证标准，同时避免大幅增重，提高用户佩戴体验，降低生产成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种头戴设备的减振防护结构，能够尽量削弱头戴设备受到的跌落影响，使其满足跌落验证标准，同时避免大幅增重，提高用户佩戴体验，降低生产成本。本发明的另一目的是提供一种包括上述减振防护结构的头戴设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种头戴设备的减振防护结构，包括外壳、设置于所述外壳内的内支架，以及安装于所述外壳与所述内支架间的缝隙中、用于减缓两者间的振动传递的缓冲部件。

优选地，所述缓冲部件包括具有弹性的囊袋，且所述囊袋内具有气体。

优选地，所述囊袋具体为密封腔体。

优选地，所述囊袋上开设有通气孔，且所述囊袋上设置有用于控制所述通气孔的通堵状态的阀门组件。

优选地，所述囊袋包括可拆卸地连接成一体的上壳和下壳，所述通气孔开设于所述下壳上；所述阀门组件安装于所述囊袋的内部，且设置于所述下壳的内表面上。

优选地，所述阀门组件包括环绕设置于所述通气孔开口处的阀体、开设于所述阀体周向侧壁上的若干个阀孔，以及抵接于所述上壳与所述下壳之间的复位弹簧，所述阀体的顶部为具有弹性的阀膜，且所述阀膜的底面上设置有用于在其形变驱动下堵住所述通气孔的限流阀芯。

优选地，所述复位弹簧环绕设置于所述阀体的周向外壁外侧，且所述上壳和所述下壳的内表面上均设置有用于稳固安装所述复位弹簧的两端的圆柱管腔。

优选地，所述阀体上开设有多个所述阀孔，且各所述阀孔在所述阀体的侧壁上沿周向均匀分布。

优选地，所述上壳的外表面上设置有用于与所述外壳的内壁上或所述内支架上所设置的卡槽配合安装的凸台。

优选地，所述外壳包括用于盛装所述内支架的后端半框和与所述后端半框连接形成封闭腔体的前端半框，且所述后端半框的连接端与所述前端半框的连接端可拆卸连接。

优选地，所述后端半框的连接端与所述前端半框的连接端通过拉链相连。

优选地，所述后端半框和/或所述前端半框上设置有若干个用于散热的散热孔。

优选地，所述后端半框与所述前端半框的端部相连区域上设置有加强连接件。

优选地，所述后端半框及所述前端半框的内表面上均设置有具有弹性的减振层。

本发明还提供一种头戴设备，包括如上述任一项所述的减振防护结构。

本发明所提供的头戴设备的减振防护结构，主要包括外壳、内支架和缓冲部件。其中，外壳为头戴设备的外在主体结构，主要用于容纳和安装其余零部件。内支架设置在外壳内部，被外壳包裹，主要用于安装各种各样的电器组件(当然也可包括镜筒、镜片等组件)。缓冲部件一般同时设置多个，主要安装在外壳与内支架之间的缝隙中，用于缓冲两者间的振动传递(主要是从外壳到内支架的振动)。如此，当头戴设备不慎滑落时，外壳碰撞到物体表面，并将冲击和振动传递至外壳内部的内支架上。同时，在冲击振动的传递路径中，势必会经过缓冲部件，而由于缓冲部件对冲击振动的减缓作用，能够在冲击振动的传递过程中，将其能量大幅削弱(甚至完全抵消)，从而在冲击振动传递到内支架上时，内支架上安装的各类电器组件仅会受到轻微影响，进而防止头戴设备内的电器组件受到损坏。同时，相比于现有技术中，本发明所提供的头戴设备的减振防护结构，无需对头戴设备本身的结构进行改进，无需更改模具，无需对外壳进行加强加固，能够尽量削弱头戴设备受到的跌落影响，使其满足跌落验证标准，同时避免大幅增重，提高用户佩戴体验，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体与剖视结构示意图。

图2为图1中所示的缓冲部件的具体结构半剖示意图。

图3为图2中所示的阀门组件的具体结构半剖示意图。

图4为图1中所示的壳体的具体结构示意图。

图5为图4的另一视角结构示意图。

图6为图4中结构设置加强连接件后的结构示意图。

图7为图4中所示的前端半框的内部结构示意图。

图8为图4中所示的后端半框的内部结构示意图。

图9为图4中所示的前端半框与后端半框在拆卸状态的结构示意图。

其中，图1—图9中：

外壳—1，后端半框—101，前端半框—102，散热孔—103，加强连接件—104，减振层—105，拉链—106，缝合布—107，内支架—2，缓冲部件—3，囊袋—301，通气孔—302，圆柱管腔—303，凸台—304，上壳—311，下壳—312，阀门组件—4，阀体—401，阀孔—402，复位弹簧—403，阀膜—404，限流阀芯—405。

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。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体与剖视结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，头戴设备的减振防护结构主要包括外壳1、内支架2和缓冲部件3。

其中，外壳1为头戴设备的外在主体结构，主要用于容纳和安装其余零部件。内支架2设置在外壳1内部，被外壳1包裹，主要用于安装各种各样的电器组件(当然也可包括镜筒、镜片等组件)。缓冲部件3一般同时设置多个，主要安装在外壳1与内支架2之间的各处缝隙中，用于缓冲两者间的振动传递(主要是从外壳1到内支架2的振动)。

如此，当头戴设备不慎滑落时，外壳1碰撞到物体表面，并将冲击和振动传递至外壳1内部的内支架2上。同时，在冲击振动的传递路径中，势必会经过缓冲部件3，而由于缓冲部件3对冲击振动的减缓作用，能够在冲击振动的传递过程中，将其能量大幅削弱(甚至完全抵消)，从而在冲击振动传递到内支架2上时，内支架2上安装的各类电器组件仅会受到轻微影响，进而防止头戴设备内的电器组件受到损坏。

相比于现有技术中，本实施例所提供的头戴设备的减振防护结构，无需对头戴设备本身的结构进行改进，无需更改模具，无需对外壳1进行加强加固，能够尽量削弱头戴设备受到的跌落影响，使其满足跌落验证标准，同时避免大幅增重，提高用户佩戴体验，降低生产成本。

如图2所示，图2为图1中所示的缓冲部件的具体结构半剖示意图。

在关于缓冲部件3的一种优选实施方式中，该缓冲部件3具体可为气囊，其主要包括囊袋301。其中，该囊袋301具有弹性，并且在囊袋301内具有一定量的气体，比如空气或氮气等，该气体量可使囊袋301内保持一定压力(具体数值根据囊袋301的材质相关)。为保证囊袋301的气密性和减缓性能，本实施例中，该囊袋301具体可为密封腔体。如此设置，当受到从外壳1上传递而来的冲击振动时，该囊袋301即可通过内部的空气进行压缩并同时产生弹性形变，在压缩过程中吸收冲击振动的能量，并大幅削弱从外壳1上传递至内部的内支架2上的冲击能量。而在外壳1的压力消失后，囊袋301可在气压作用下回复到初始状态。

如图3所示，图3为图2中所示的阀门组件的具体结构半剖示意图。

在关于缓冲部件3的另一种优选实施方式中，考虑到用户在实际使用头戴设备时，其跌落概率其实并不大，而在用户的正常使用周期中，上述各个囊袋301的内部却需要时刻保持较高压力，如此，各个囊袋301难免会在始终承受较大压力的作用下产生应力疲劳老化。针对此，本实施例中的缓冲部件3的具体结构也为囊袋301，但其并非密封腔体，而是半开放式腔体。具体的，本实施例在囊袋301上开设有通气孔302，同时在囊袋301上设置了用于控制该通气孔302通断状态的阀门组件4。如此，通过该阀门组件4的控制作用，可以实现对囊袋301上的通气孔302的开闭控制，从而在用户的正常体验过程中，使得囊袋301内部的压力尽量降低，防止应力疲劳老化，同时，在头戴设备不慎跌落时，使得囊袋301内部的压力迅速增大，保证足够的减缓性能和弹性形变能力。

进一步的，考虑到阀门组件4的体积较小且结构精细，为防止在减缓冲击振动的过程中，阀门组件4不慎损坏，本实施例将阀门组件4整体设置在囊袋301的内部，如此阀门组件4可以受到囊袋301的保护，同时，阀门组件4的存在也不会增大气囊的整体尺寸，同时也避免对气囊在外壳1与内支架2之间的安装稳定性造成影响。

为了与阀门组件4相配合，同时为方便实现阀门组件4在囊袋301内的稳定安装，本实施例中，该囊袋301具体可为分体式结构，主要包括上壳311和下壳312。其中，该上壳311和下壳312可互相扣合成一体，并且两者之间为可拆卸连接，以方便阀门组件4的安装和对阀门组件4的拆卸更换等。当然，该囊袋301也可以为一体式结构。同时，通气孔302可开设在上壳311或下壳312上，而阀门组件4在囊袋301内部的具体安装位置也可位置上壳311的内表面或下壳312的内表面上。本实施例以通气孔302开设在下壳312上，同时阀门组件4安装在下壳312的内表面上为例进行说明。

在关于阀门组件4的一种优选实施方式中，该阀门组件4主要包括阀体401、阀孔402、阀膜404和限流阀芯405。其中，该阀体401一般可呈环形筒状，并且倒扣在下壳312的内表面上，同时将下壳312上开设的通气孔302笼罩，对通气孔302形成一个封闭腔体。同时，在阀体401的周向侧壁上开设有若干个阀孔402，比如可均匀设置3～6个等。该阀孔402将阀体401内部所形成的封闭腔体与囊袋301的内部腔体导通，使得外界气体能够通过通气孔302进入到阀体401内，并通过阀体401上的阀孔402进入到囊袋301内。阀体401的顶部较薄，形成一层薄膜，并且具有弹性，即阀膜404，可在气压作用下向上或向下产生形变拉伸。在阀膜404的底面上设置有限流阀芯405，该限流阀芯405具体可呈圆球状，主要用于在阀膜404产生形变向内收缩时，在其形变驱动力的作用下将通气孔302堵住。一般的，该限流阀芯405的直径可略大于通气孔302的直径或与其相当。

如此，当头戴设备跌落产生冲击振动时，外壳1将冲击振动传递至囊袋301上，此时，囊袋301内的气体在外界压力的作用下迅速从阀体401上的阀孔402中流出，并通过通气孔302迅速往外界溢出。然而，由于阀体401顶部的阀膜404易形变，同时考虑到流速与压力的关系，当囊袋301内的气体快速通过阀孔402时，流速增大，而阀体401内部的压力减小，因此此时阀膜404底面的压力较低而顶面的压力较高，如此使得阀膜404产生方向向下的形变拉伸，推动阀膜404底面上设置的限流阀芯405向下运动，并速度将通气孔302堵住，防止囊袋301内的气体继续外泄，并保证囊袋301内具有足够的气压(留存气压大小与限流阀芯405的位移距离相关)，保证囊袋301对外壳1上传递的冲击振动具有充足的减缓作用。

同时，考虑到头戴设备当前跌落动作结束后，囊袋301内留存部分气体，并保持较高压力，为防止囊袋301应力疲劳老化，显然需要解除囊袋301的当前高气压状态。为此，本实施例中在囊袋301内增设了复位弹簧403。具体的，该复位弹簧403的两端分别抵接在上壳311与下壳312之间。在正常状态下，囊袋301的上壳311与下壳312未被压缩，此时复位弹簧403也未被压缩，而在跌落状态下，囊袋301的上壳311与下壳312在外部冲击压力下互相挤压，而复位弹簧403也同步受到挤压，并同时产生弹性收缩，蓄积能量。在跌落状态结束时，上壳311与下壳312外部的冲击压力消失，此时复位弹簧403开始释放弹性势能，将上壳311与下壳312互相顶开，使得上壳311与下壳312逐渐恢复到初始未被受压的状态。在此过程中，囊袋301内部的体积增大，因此囊袋301内部气压逐渐减小，当上壳311与下壳312扩张到一定程度时，阀膜404的顶面所受压力较小，而顶面所受压力较大，因此在压差的作用下，阀膜404产生方向向上的弹性伸张，并同时带动其地面上的限流阀芯405脱离通气孔302，使得通气孔302再次导通，并使得囊袋301的内部空间与外界气体导通，外界气体则在压差作用下迅速通过通气孔302和阀孔402进入到囊袋301内部，使得囊袋301回复到初始状态，并且内部压力与外界气压相当，避免承受较大压力。

进一步的，为使复位弹簧403能够快速复位并使囊袋301扩张，可将复位弹簧403环套设置在阀体401的周向外壁的外侧位置，该位置一般也为上壳311和下壳312的中心区域。同时，为保证复位弹簧403在弹性形变时，能够顺利使上壳311与下壳312互相挤压或扩张，本实施例在上壳311和下壳312的内表面上均设置了圆柱管腔303，然后将复位弹簧403的两端分别插设在该圆柱管腔303内。上壳311和下壳312上的圆柱管腔303互相正对，从而对复位弹簧403的弹性形变方向产生导向作用，保证其形变方向正确无偏差。

另外，为方便将囊袋301将安装在内支架2上或外壳1的内表面上，本实施例在上壳311的外表面(下壳312已开设了通气孔302)上设置了凸台304。该凸台304可用于与外壳1或内支架2上设置的卡槽相配合，形成卡接，从而能够方便地实现各个囊袋301在外壳1和内支架2上的安装。

不仅如此，为进一步提高减振防护结构对头戴设备的减振防护作用，本实施例同时对外壳1进行了改进。具体的，该外壳1可为分体式结构，主要包括后端半框101和前端半框102。

如图4、图5和图6所示，图4为图1中所示的壳体的具体结构示意图，图5为图4的另一视角结构示意图，图6为图4中结构设置加强连接件后的结构示意图。

其中，后端半框101主要用于盛装内支架2和其上安装的各个部件，同时后端半框101也是直接与人体接触的部分，比如可架设在鼻翼上等。前端半框102连接在后端半框101上，两者合围形成封闭腔体，对内部的内支架2和各个部件形成防护。同时，为方便对内部的各个部件的拆卸、更换和维修，后端半框101的连接端与前端半框102的连接端为可拆卸连接，比如可通过拉链106连接等，如此可通过对拉链106的滑拉，使操作人员方便地打开外壳1，对内部结构进行检修维护等操作。

当后端半框101与前端半框102通过拉链106连接时，为方便拉链106在后端半框101与前端半框102的端部上进行环绕连接，可在后端半框101与前端半框102的连接端部上设置一块缝合布107，通过缝合布107的缝合作用再将拉链106的首尾连接成一体，方便用户对拉链106的拉动操作。

为尽量减轻头戴设备的重量，提高用户的佩戴舒适性，本实施例中，后端半框101和前端半框102具体可为发泡包布材质，具有较高结构强度，同时密度较低，质量较轻。

如图7、图8和图9所示，图7为图4中所示的前端半框的内部结构示意图，图8为图4中所示的后端半框的内部结构示意图，图9为图4中所示的前端半框与后端半框在拆卸状态的结构示意图。

同时，为提高后端半框101与前端半框102的端部连接稳定性，本实施例在两者的端部相连区域上设置了加强连接件104。具体的，该加强连接件104可为一层包布或魔术贴毛毡等，并且与外壳1可拆卸连接，当需要拉动拉链106等将后端半框101与前端半框102分离时，即可拆掉或撕开加强连接件104，从而方便操作。

另外，考虑到包布的密封性能较好时，可能会对外壳1内部的各个电器组件的散热性能存在一定影响，针对此，本实施例在后端半框101、前端半框102上设置了若干个散热孔103。如此设置，通过该散热孔103的设置，外壳1内部的热量可以顺利通过各个散热孔103排出至外界。

不仅如此，为进一步提高减振防护结构的减缓冲击振动的作用，本实施例在后端半框101和前端半框102的内表面上均设置了减振层105。具体的，该减振层105具有弹性，可在受到外力冲击时产生弹性形变，并同时吸收能量，削弱冲击振动。一般的，该减振层105可为EPE(Expandable Polyethylene，珍珠棉)缓冲泡棉结构等。

本实施例还提供一种头戴设备，主要包括减振防护结构，其中，该减振防护结构的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种头戴设备的减振防护结构，其特征在于，包括外壳（1）、设置于所述外壳（1）内的内支架（2），以及安装于所述外壳（1）与所述内支架（2）间的缝隙中、用于减缓两者间的振动传递的缓冲部件（3）；

所述缓冲部件（3）包括具有弹性的囊袋（301），所述囊袋（301）上开设有通气孔（302），且所述囊袋（301）上设置有用于控制所述通气孔（302）的通堵状态的阀门组件（4）；

所述囊袋（301）包括可拆卸地连接成一体的上壳（311）和下壳（312）；

所述阀门组件（4）包括环绕设置于所述通气孔（302）开口处的阀体（401）、开设于所述阀体（401）周向侧壁上的若干个阀孔（402），以及抵接于所述上壳（311）与所述下壳（312）之间的复位弹簧（403），所述阀体（401）的顶部为具有弹性的阀膜（404），且所述阀膜（404）的底面上设置有用于在其形变驱动下堵住所述通气孔（302）的限流阀芯（405）。

2.根据权利要求1所述的减振防护结构，其特征在于，所述囊袋（301）具体为密封腔体。

3.根据权利要求1所述的减振防护结构，其特征在于，所述通气孔（302）开设于所述下壳（312）上；所述阀门组件（4）安装于所述囊袋（301）的内部，且设置于所述下壳（312）的内表面上。

4.根据权利要求1所述的减振防护结构，其特征在于，所述复位弹簧（403）环绕设置于所述阀体（401）的周向外壁外侧，且所述上壳（311）和所述下壳（312）的内表面上均设置有用于稳固安装所述复位弹簧（403）的两端的圆柱管腔（303）。

5.根据权利要求4所述的减振防护结构，其特征在于，所述阀体（401）上开设有多个所述阀孔（402），且各所述阀孔（402）在所述阀体（401）的侧壁上沿周向均匀分布。

6.根据权利要求5所述的减振防护结构，其特征在于，所述上壳（311）的外表面上设置有用于与所述外壳（1）的内壁上或所述内支架（2）上所设置的卡槽配合安装的凸台（304）。

7.根据权利要求1-6任一项所述的减振防护结构，其特征在于，所述外壳（1）包括用于盛装所述内支架（2）的后端半框（101）和与所述后端半框（101）连接形成封闭腔体的前端半框（102），且所述后端半框（101）的连接端与所述前端半框（102）的连接端可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的减振防护结构，其特征在于，所述后端半框（101）的连接端与所述前端半框（102）的连接端通过拉链（106）相连。

9.根据权利要求8所述的减振防护结构，其特征在于，所述后端半框（101）和/或所述前端半框（102）上设置有若干个用于散热的散热孔（103）。

10.根据权利要求9所述的减振防护结构，其特征在于，所述后端半框（101）与所述前端半框（102）的端部相连区域上设置有加强连接件（104）。

11.根据权利要求10所述的减振防护结构，其特征在于，所述后端半框（101）及所述前端半框（102）的内表面上均设置有具有弹性的减振层（105）。

12.一种头戴设备，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的减振防护结构。