CN112261846B - 一种头戴显示设备及其复合导热铰链 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合导热铰链，包括转动连接的静铰体与动铰体，所述静铰体包括与设备主体相连的静铰座、设置于所述静铰座表面并沿垂向分布的若干层夹持板，所述动铰体包括与支腿相连的动铰座、设置于所述动铰座表面并沿垂向分布的若干层旋转板，各层所述旋转板可旋转地插设于相邻两层所述夹持板之间的旋转空间内。如此，利用各层旋转板与各层夹持板之间的面与面接触作为设备主体至支腿的热传导路径，利用各层旋转板与各层夹持板的层叠安装结构，大幅提高了热传导路径中静铰体与动铰体之间的热传递接触面积，因此能够提高设备主体与支腿之间的热传导效率，提高头戴显示设备的整体散热效率。本发明还公开一种头戴显示设备，其有益效果如上所述。

Description

一种头戴显示设备及其复合导热铰链
技术领域
本发明涉及可穿戴设备技术领域，特别涉及一种复合导热铰链。本发明还涉及一种头戴显示设备。
背景技术
随着虚拟现实、增强现实技术的发展，越来越多的头戴显示设备已得到广泛使用。
AR(Augmented Reality，增强现实)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。
VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象。
在头戴式显示设备领域，越来越多的产品已经上市，各种各样的头戴式、眼镜式产品形态不断出现。目前，AR、VR产品越来越轻量化，眼镜形态的AR、VR产品越来越成为市场的主流，眼镜主体的尺寸逐渐被压缩，导致产品可用于自然对流和辐射的有效散热面积越来越小，而为了保证平台的性能，平台的功耗很难降低，对于有效散热面积偏小的产品，使用自然对流和辐射散热会导致机壳表面温度及主板温度过高。
在现有技术中，设备主体与支腿一般通过铰链相连，该铰链是设备的关键组件，不仅具有转动功能，还可用于导热，将设备主体的热量传递至支腿处进行散热。然而，目前常用的铰链结构，其体积尺寸小巧细致，与设备主体或支腿的接触面积较小，仅相当于铰链转轴的侧面面积，导致热传递面积较小，热传导效率较低，同时散热效率也较低。
因此，如何提高设备主体与支腿之间的热传导效率，提高头戴显示设备的整体散热效率，是本领域技术人员面临的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合导热铰链，能够提高设备主体与支腿之间的热传导效率，提高头戴显示设备的整体散热效率。本发明的另一目的是提供一种头戴显示设备。
为解决上述技术问题，本发明提供一种复合导热铰链，包括转动连接的静铰体与动铰体，所述静铰体包括与设备主体相连的静铰座、设置于所述静铰座表面并沿垂向分布的若干层夹持板，所述动铰体包括与支腿相连的动铰座、设置于所述动铰座表面并沿垂向分布的若干层旋转板，各层所述旋转板可旋转地插设于相邻两层所述夹持板之间的旋转空间内。
优选地，还包括沿垂向贯穿各层所述夹持板的旋转轴，各层所述旋转板均套设于所述旋转轴上。
优选地，各层所述夹持板及各层所述旋转板的悬空端的横截面形状均呈圆弧形。
优选地，所述夹持板在所述静铰座的表面上分布有4～8层，所述旋转板在所述动铰座的表面上分布有3～7层。
优选地，各层所述旋转板与相邻的两层所述夹持板之间的间隙内均填充有导热层和/或润滑层。
优选地，所述导热层及所述润滑层均为石墨层。
优选地，还包括设置于所述静铰座表面的扭簧，所述扭簧的末端向外延伸，用于在所述支腿旋转至展开状态时与所述动铰座的端壁抵接，以对所述支腿形成回转预紧力。
优选地，所述旋转轴的顶端伸出顶层的所述夹持板预设距离，且所述扭簧套设于所述旋转轴的顶端外伸部分。
优选地，还包括覆盖于所述扭簧顶部的垫片，且所述旋转轴的顶端端面上连接有用于压紧所述垫片的紧固件。
本发明还提供一种头戴显示设备，包括设备主体、支腿和连接于两者之间的复合导热铰链，其中，所述复合导热铰链具体为上述任一项所述的复合导热铰链。
本发明所提供的复合导热铰链，主要包括静铰体和动铰体，两者形成转动连接。其中，静铰体主要包括静铰座和夹持板，而动铰体主要包括动铰座和旋转板。静铰座与设备主体相连，而动铰座与支腿相连，如此通过静铰座与动铰座之间的相对转动即可带动支腿在设备主体上进行展开和折叠运动。重要的是，夹持板在静铰座的表面上同时设置有多块，并且沿垂向方向形成多层层叠分布，而旋转板也在动铰座的表面上同时设置有多块，并且也沿垂向方向形成多层层叠分布。同时，各层旋转板分别插设安装在静铰座上对应的相邻两层夹持板之间，由对应的两层夹持板进行夹持安装，并且保持各层旋转板可在对应两层夹持板之间的旋转空间内进行自由旋转。如此，静铰体与动铰体之间的转动连接，即由各层夹持板与各层旋转板之间的转动连接实现，由于各层旋转板的两侧表面分别与对应的相邻夹持板的表面保持接触，因此利用各层旋转板与各层夹持板之间的面与面接触作为设备主体至支腿的热传导路径，相比于现有技术，本发明利用各层旋转板与各层夹持板的层叠安装结构，大幅提高了热传导路径中静铰体与动铰体之间的热传递接触面积，因此能够提高设备主体与支腿之间的热传导效率，提高头戴显示设备的整体散热效率。
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结构示意图。
图2为图1的局部结构示意图。
图3为图2的局部结构剖视图。
图4为静铰体的具体结构示意图。
图5为旋转板与夹持板的安装结构示意图。
图6为图2的俯视图。
其中，图1—图6中：
设备主体—1，支腿—2，静铰体—3，动铰体—4，旋转轴—5，导热层—6，润滑层—7，扭簧—8，垫片—9，紧固件—10，热管—11；
静铰座—31，夹持板—32，动铰座—41，旋转板—42，末端—81；
端壁—411。
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2、图3，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1的局部结构示意图，图3为图2的局部结构剖视图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，复合导热铰链主要包括静铰体3和动铰体4，两者形成转动连接。
其中，静铰体3主要包括静铰座31和夹持板32，而动铰体4主要包括动铰座41和旋转板42。静铰座31与设备主体1相连，而动铰座41与支腿2相连，如此通过静铰座31与动铰座41之间的相对转动即可带动支腿2在设备主体1上进行展开和折叠运动。
重要的是，夹持板32在静铰座31的表面上同时设置有多块，并且沿垂向方向形成多层层叠分布，而旋转板42也在动铰座41的表面上同时设置有多块，并且也沿垂向方向形成多层层叠分布。同时，各层旋转板42分别插设安装在静铰座31上对应的相邻两层夹持板32之间，由对应的两层夹持板32进行夹持安装，并且保持各层旋转板42可在对应两层夹持板32之间的旋转空间内进行自由旋转。
如此，静铰体3与动铰体4之间的转动连接，即由各层夹持板32与各层旋转板42之间的转动连接实现，由于各层旋转板42的两侧表面分别与对应的相邻夹持板32的表面保持接触，因此利用各层旋转板42与各层夹持板32之间的面与面接触作为设备主体1至支腿2的热传导路径，相比于现有技术，本实施例利用各层旋转板42与各层夹持板32的层叠安装结构，大幅提高了热传导路径中静铰体3与动铰体4之间的热传递接触面积，因此能够提高设备主体1与支腿2之间的热传导效率，提高头戴显示设备的整体散热效率。
为方便实现静铰体3与动铰体4之间的转动连接，本实施例中增设了旋转轴5。具体的，该旋转轴5沿垂向贯穿了各层夹持板32，将各层夹持板32同时连接固定，并且在各层夹持板32上均开设有安装孔，以供旋转轴5穿过。同时，旋转轴5与各层夹持板32上的安装孔之间均为间隙配合，可保证旋转轴5能够顺利进行旋转。相应的，各层旋转板42上也开设有通孔，以在插设安装进相邻两层夹持板32后，使得旋转轴5顺利穿过。同时，各层旋转板42套设在旋转轴5上，可保证旋转轴5在进行旋转时，能够带动各层旋转板42进行同步旋转。
如图4所示，图4为静铰体3的具体结构示意图。
一般的，夹持板32在静铰座31的表面上沿垂向同时分布有4～8层，而旋转板42在动较座的表面上沿垂向同时分布有3～7层，并且，夹持板32在静铰座31上的分布情况与旋转板42在动铰座41上的分布情况相同，如此可使各层旋转板42顺利插设进入对应的相邻两层夹持板32之间的旋转空间内，形成在垂向上交错分布的层叠安装结构。当然，夹持板32与旋转板42的具体分布数量并不固定，若要进一步提高导热效率，还可继续增加两者的数量。
进一步的，考虑到静铰体3与动铰体4产生相对旋转时，各块旋转板42在各自的旋转空间内可能会出现悬空端端面摩擦到静铰座31表面的情况，针对此，一方面可优化旋转板42的长度，使其长度小于夹持板32的长度，从而避免旋转板42的悬空端触碰到静铰座31；另一方面可优化旋转板42的形状，将旋转板42的悬空端的横截面形状设置为圆弧形，从而减小与静铰座31产生摩擦时的阻力。同理，对夹持板32也可进行相同的形状优化。
如图5所示，图5为旋转板42与夹持板32的安装结构示意图。
此外，考虑到各层旋转板42与对应的相邻两层夹持板32之间必然存在一定缝隙，正常情况下，缝隙内充满空气，而空气是隔热材料，不利于热量传递，针对此，本实施例在该缝隙内填充有导热层6。具体的，该导热层6可为石墨粉、聚氨酯粉、铜粉等材料组成或混合形成。如此设置，通过导热层6的作用，可使旋转板42的表面与夹持板32的表面形成更加充分、紧密地接触，防止缝隙内出现空气产生隔热效果，进而提高热传导效率。
进一步的，为保证静铰体3与动铰体4之间的相对旋转运动在长期运动下仍保持顺畅，减小摩擦阻力，本实施例在各层旋转板42与对应的相邻两层夹持板32之间的缝隙内填充有润滑层7。具体的，该润滑层7的成分可与导热层6相同，均为石墨粉组成。当然，润滑层7还可为油膜等。
另外，为保证支腿2在展开一定角度时对人体皮肤具有压紧作用，确保佩戴稳定，本实施例还在静铰座31的表面上增设了扭簧8。具体的，该扭簧8水平安装在位于顶层的夹持板32的表面上，其末端81伸出静铰座31的表面并向外延伸一定距离。同时，扭簧8的末端81位于支腿2在展开状态下的动铰座41的位置处，从而使得支腿2在旋转至展开状态时，动铰座41的端壁411能够与扭簧8的末端81产生抵接，并利用该抵接作用力使得扭簧8的末端81被压缩，从而通过扭簧8的弹性反力对动铰座41形成回转预紧力，使得动铰座41具有向内回转折叠的运动趋势，进而利用该运动趋势确保支腿2在展开状态下紧贴皮肤表面。
如图6所示，图6为图2的俯视图。
进一步的，为方便安装扭簧8，本实施例中，旋转轴5的顶端伸出顶层的夹持板32预设距离，同时，扭簧8的内孔套设在该旋转轴5的顶端外伸部分。当然，旋转轴5与扭簧8之间并无相互作用力，旋转轴5在进行旋转时不会带动扭簧8进行旋转。
不仅如此，本实施例还在扭簧8的顶部表面增设了垫片9，同时在旋转轴5的顶端端面上设置了紧固件10，以通过紧固件10在旋转轴5上的紧固，将垫片9压紧，进而压紧扭簧8的顶部，将扭簧8固定在夹持板32的表面上，防止其产生晃动或位移。
本实施例还提供一种头戴显示设备，主要包括设备主体1、支腿2和连接在两者之间的复合导热铰链，其中，该复合导热铰链的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。一般的，头戴显示设备为VR眼镜或AR眼镜。
此外，为进一步提高导热效率和散热效率，设备主体1和支腿2可以均与热管11相连，并分别通过热管11与静铰体3和动铰体4相连，从而可将热量通过热管11进行传递。
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 (10)

1.一种复合导热铰链，包括转动连接的静铰体(3)与动铰体(4)，其特征在于，所述静铰体(3)包括与设备主体(1)相连的静铰座(31)、设置于所述静铰座(31)表面并沿垂向分布的若干层夹持板(32)，所述动铰体(4)包括与支腿(2)相连的动铰座(41)、设置于所述动铰座(41)表面并沿垂向分布的若干层旋转板(42)，各层所述旋转板(42)可旋转地插设于相邻两层所述夹持板(32)之间的旋转空间内。
2.根据权利要求1所述的复合导热铰链，其特征在于，还包括沿垂向贯穿各层所述夹持板(32)的旋转轴(5)，各层所述旋转板(42)均套设于所述旋转轴(5)上。
3.根据权利要求2所述的复合导热铰链，其特征在于，各层所述夹持板(32)及各层所述旋转板(42)的悬空端的横截面形状均呈圆弧形。
4.根据权利要求3所述的复合导热铰链，其特征在于，所述夹持板(32)在所述静铰座(31)的表面上分布有4～8层，所述旋转板(42)在所述动铰座(41)的表面上分布有3～7层。
5.根据权利要求2所述的复合导热铰链，其特征在于，各层所述旋转板(4)与相邻的两层所述夹持板(32)之间的间隙内均填充有导热层(6)和/或润滑层(7)。
6.根据权利要求5所述的复合导热铰链，其特征在于，所述导热层(6)及所述润滑层(7)均为石墨层。
7.根据权利要求5所述的复合导热铰链，其特征在于，还包括设置于所述静铰座(31)表面的扭簧(8)，所述扭簧(8)的末端(81)向外延伸，用于在所述支腿(2)旋转至展开状态时与所述动铰座(41)的端壁(411)抵接，以对所述支腿(2)形成回转预紧力。
8.根据权利要求7所述的复合导热铰链，其特征在于，所述旋转轴(5)的顶端伸出顶层的所述夹持板(32)预设距离，且所述扭簧(8)套设于所述旋转轴(5)的顶端外伸部分。
9.根据权利要求8所述的复合导热铰链，其特征在于，还包括覆盖于所述扭簧(8)顶部的垫片(9)，且所述旋转轴(8)的顶端端面上连接有用于压紧所述垫片(9)的紧固件(10)。
10.一种头戴显示设备，包括设备主体(1)、支腿(2)和连接于两者之间的复合导热铰链，其特征在于，所述复合导热铰链具体为权利要求1-9任一项所述的复合导热铰链。
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