CN110143169B - 用于显示终端的旋转机构以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于显示终端的旋转机构以及车辆，所述旋转机构包括：安装单元、驱动单元、旋转轴，所述安装单元用于安装显示终端，所述驱动单元包括机壳、设于所述机壳内的动力输出件和离合件，所述动力输出件可输出扭矩，所述离合件至少部分伸入所述动力输出件内，所述离合件与所述动力输出件在轴向上相对且常相互锁止；所述旋转轴的一端与所述安装单元相连且另一端伸入所述驱动单元内并与所述离合件动力耦合连接。本发明实施例的旋转机构通过额外设置离合件以承受扭矩，一定程度上提高动力输出件的寿命，同时离合件至少部分伸入动力输出件内，能够缩短整个旋转机构的轴向长度，提升了整体旋转机构的抗弯、抗扭的静态受载性能。

Description

用于显示终端的旋转机构以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种用于显示终端的旋转机构以及车辆。

背景技术

随着现代汽车在娱乐化、智能化上的要求不断提高，以及移动设备的日益普及，使得多媒体的功能、形式日趋丰富，可与手机、电脑互联、能与互联网连接的多功能、大尺寸触摸屏已成为未来发展的主流趋势，但目前触摸屏的固定方式大都以横屏或竖屏的单一模式直接固连于仪表台。这种形式在面对不同规格的图片及视频等影像资源时不能实现等比例、全屏显示，同时也不能够兼顾不同用户的个人使用习惯。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于显示终端的旋转机构，该旋转机构可实现显示终端的手动和自动旋转，进而能够实现显示终端在显示屏所在的平面的任意角度转动或者预设角度转动。

本发明还提出了一种具有所述旋转机构的车辆。

根据本发明实施例的用于显示终端的旋转机构包括：安装单元、驱动单元、旋转轴，所述安装单元用于安装显示终端，所述驱动单元包括机壳、设于所述机壳内的动力输出件和离合件，所述动力输出件可输出扭矩，所述离合件至少部分伸入所述动力输出件内，所述离合件与所述动力输出件在轴向上相对且常相互锁止；所述旋转轴的一端与所述安装单元相连且另一端伸入所述驱动单元内并与所述离合件动力耦合连接。

本发明实施例的旋转机构通过额外设置离合件以承受扭矩，一定程度上提高动力输出件的寿命，同时离合件至少部分伸入动力输出件内，能够缩短整个旋转机构的轴向长度，提升了整体旋转机构的抗弯、抗扭的静态受载性能。

在一些实施例中，所述安装单元被构造成可被手动转动，以通过所述旋转轴带动所述离合件相对于动力输出件可转动地在多个接合位置之间切换。

在一些实施例中，所述动力输出件具有用于供所述旋转轴穿过的安装孔，所述安装孔内形成有第一接合部，所述离合件具有第二接合部，所述第二接合部伸入所述安装孔内以与所述第一接合部锁止配合。

在一些实施例中，所述离合件从所述动力输出件的一端伸入所述安装孔内，所述旋转轴从所述动力输出件的另一端穿过所述安装孔并***所述离合件内。

在一些实施例中，还包括弹性件，所述弹性件设于所述机壳内，所述弹性件在所述动力输出件的一端将所述离合件推抵在所述动力输出件上。

在一些实施例中，所述弹性件至少部分伸入所述动力输出件内，

在一些实施例中，所述弹性件为压缩弹簧，所述压缩弹簧套设在所述离合件的外壁和所述动力输出件之间。

在一些实施例中，所述离合件还包括定位套，所述第二接合部连接在所述定位套的一端，所述弹性件外套于所述定位套且在轴向上夹在所述第二接合部与所述机壳之间，所述动力输出件内套于所述定位套。

在一些实施例中，还包括第一端面轴承和第二端面轴承，第一端面轴承位于动力输出件和机壳之间，第二端面轴承位于所述弹性件和机壳之间。

在一些实施例中，所述机壳包括前壳和后壳，所述弹性件通过第一端面轴承止抵在所述前壳的一端，所述动力输出件通过第二端面轴承止抵在所述后壳的一端。

在一些实施例中，所述第一接合部和所述第二接合部中的一个包括多个锁止槽，所述第一接合部和所述第二接合部中的另一个包括至少一个锁止齿，每个所述锁止齿适于与至少两个所述锁止槽咬合以使所述第二接合部与所述第一接合部至少适于在两个所述接合位置接合。在一些实施例中，所述锁止槽和所述锁止齿均具有弧形截面。

在一些实施例中，所述第一接合部、所述第二接合部均为圆环形，且所述锁止槽和所述锁止齿均为扇环形。

在一些实施例中，所述安装单元具有限位柱，所述机壳具有多个限位挡墙，所述限位柱适于与所述限位挡墙配合以对所述安装单元进行行程限位。

在一些实施例中，所述驱动单元还包括：驱动电机、减速器，所述驱动电机设置在所述机壳内,所述驱动电机具有输出轴；所述减速器至少为一级传动机构且至少包括蜗杆直齿传动机构，所述蜗杆直齿传动机构包括互相啮合的蜗杆和直齿轮，所述蜗杆直接或间接与所述驱动电机的输出轴连接，所述直齿轮形成为所述动力输出件。

根据本发明第二方面实施例的车辆包括：显示终端以及所述的旋转机构，所述旋转机构安装于车辆的车体，所述显示终端安装于所述旋转机构的所述安装单元。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于显示终端的调节机构、显示屏以及固定支架的立体拆分示意图。

图2是图1的剖视示意图。

图3是图1的立体拆分示意图。

图4是根据本发明实施例的驱动单元的局部示意图。

图5是根据本发明实施例的第二接合部的局部示意图。

附图标记：

旋转机构100，固定支架200，显示终端，连接支架400，

安装单元10，

离合件20，第二接合部21，定位套22，

驱动单元30，机壳31，前壳311，后壳312，限位挡墙313，驱动电机32，减速器33，一级蜗杆331，一级齿轮332，二级蜗杆333，二级直齿轮334，安装孔334a，第一接合部334b，第一端面轴承34，第二端面轴承35，第一滚动轴承36，第二滚动轴承37，限流电路板38，锁止槽m，锁止齿n,

弹性件40，

旋转轴50，端盖60。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照图1至图4详细描述根据本发明实施例的用于显示终端的旋转机构100。

如图1和图3所示，根据本发明实施例的用于显示终端的旋转机构100包括：安装单元10、驱动单元30、旋转轴50。

安装单元10用于安装显示终端，其中安装单元10可以通过设置在显示终端上的连接支架400与所述显示终端固定连接，连接支架400可以集成在显示终端的背面，也可以可拆卸地连接在显示终端上，连接支架400与安装单元10可以通过形状统一的接口进行配合，这样不同型号或不同尺寸的显示终端均能够通过统一的接口连接在安装单元10上，这样安装单元10具有更好的通用性、适用范围更广。

驱动单元30包括机壳31、设于机壳31内的动力输出件和离合件20，动力输出件可输出扭矩，离合件20至少部分伸入动力输出件内，离合件20与动力输出件在轴向上相对且常相互锁止；旋转轴50的一端与安装单元10相连且另一端伸入驱动单元30内并与离合件20动力耦合连接。

需要说明的是，“离合件20与动力输出件常互相锁止”是指在显示终端不受外力作用或受的外力作用较小时，离合件20与动力输出件始终处于互相锁止的状态，安装单元10的旋转可以通过两种方式实现：手动方式和自动方式，手动方式的开启力可以通过对离合件20以及动力输出件的结构设计实现。第一接合部334b、第二接合部21在轴向预紧力的作用下形成周向的静摩擦力，该周向的静摩擦力形成第一接合部334b、第二接合部21相对转动的开启力。当第一接合部334b受到的扭矩大于该开启力时，第一接合部334b、第二接合部相对转动以改变接合位置；当第一接合部334b受到的扭矩小于该开启力时，第一接合部334b、第二接合部21相互接合以传递扭矩。

此外，在自动方式下，电动驱动单元30的动力输出件输出扭矩并通过离合件20将扭矩传递给安装单元10，从而带动连接在安装单元10上的显示终端转动，由此通过自动控制显示终端旋转实现显示终端在显示屏所在的平面的任意角度转动或者预设角度转动。

本申请人经深入研究发现，如果将动力输出件直接与旋转轴50配合以传递扭矩，会导致动力输出件在工作过程中承受较大摩擦力和正压力，造成动力输出件以及电动驱动单元30的耐久寿命较低。基于此，本发明实施例的旋转机构100通过额外设置离合件20以承受扭矩，一定程度上提高动力输出件的寿命，同时离合件20至少部分伸入动力输出件内，能够缩短整个旋转机构100的轴向长度，提升了整体旋转机构的抗弯、抗扭的静态受载性能。

如图3所示，动力输出件具有用于供旋转轴50穿过的安装孔334a，安装孔334a内形成有第一接合部334b，离合件20具有第二接合部21，第二接合部21伸入安装孔334a内以与第一接合部334b锁止配合。由此，通过第一接合部334b和第二接合部21实现了自动旋转方式下的扭矩传递以及手动模式下的旋转切换。

如图1所示，离合件20从动力输出件的一端伸入安装孔334a内，旋转轴50从动力输出件的另一端穿过安装孔334a并***离合件20内。这样，进一步降低了直接施加在动力输出件轴向上的正压力，进一步提升了整体旋转机构的抗弯、抗扭的静态受载性能。具体地，离合件20可以与动力输出件采用花键连接等能够传递扭矩的连接方式进行动力耦合连接。

可以理解的是，本发明实施例的旋转机构100的离合件20与动力输出件之间可以始终处于锁止状态，此时该旋转机构100能够通过电控方式实现对显示终端的旋转角度的调节。当然，本发明并不限于此，离合件20与动力输出件还可以构成一个离合器，以使显示终端能够通过手动方式被旋转。换言之，安装单元10被构造成可被手动转动，以通过旋转轴50带动离合件20相对于动力输出件可转动地在多个接合位置之间切换。

第一接合部334b和所述第二接合部21中的一个包括多个锁止槽m，第一接合部334b和第二接合部21中的另一个包括至少一个锁止齿n，每个所述锁止齿n适于与至少两个所述锁止槽m咬合以使所述第二接合部21与所述第一接合部334b至少适于在两个所述接合位置接合。比如第一接合部334b的端面设有锁止槽m，第二接合部21的端面设有锁止齿n；或者，第二接合部21的端面设有锁止槽m，第一接合部334b的端面设有锁止齿n。由此，采用槽齿配合的方式实现离合件与动力输出件的连接，不仅结构简单紧凑，而且方便加工生产。

下面仅以第一接合部334b包括锁止齿m，第二接合部21包括锁止槽n为例作进一步地说明。

多个锁止槽m沿周向均匀间隔开布置，多个锁止齿n沿第一接合部334b的周向均匀间隔开布置，锁止槽m、锁止齿n的数目相同，比如锁止槽m、锁止齿n均为四个。在不考虑加工误差的情况下，相邻的两个锁止槽m的中线的夹角为90°，在初始状态，多个锁止齿n与多个锁止槽m一一对应地咬合，当第一接合部334b相对于第二接合部21转动到某个锁止齿n与相邻的另一个锁止槽m咬合时，即可实现移动终端的转动。

每个锁止齿n适于与至少两个锁止槽m咬合以使离合件20与动力输出件至少适于在两个接合位置接合。比如对于某个锁止齿n，该锁止齿n可以与两个锁止槽m咬合，这两个锁止槽m之间的角度即表示离合件20相对于动力输出件转动的一个角度。

如图5所示，或者锁止槽m包括多组，每组包括多个锁止槽m，不同组的锁止槽m沿周向交错设置，第一接合部334b和第二接合部21在其中一个接合位置接合时，多个锁止齿n与其中一组的多个锁止槽m一一对应，第一接合部334b和第二接合部21转动到另一个接合位置时，多个锁止齿n与另一组的多个锁止槽m一一对应，其中两组的锁止槽m中相互对应的两个锁止槽m的轴线的夹角为90°。

锁止槽m的组数可以与显示终端的位置数目一一对应，比如显示终端包括横竖屏两个位置时，锁止槽m为2组，以锁止槽m包括两组为例，每组包括三个沿周向均匀间隔开设置的锁止槽m，两组所述锁止槽m沿周向交错设置，比如第一组的每个锁止槽m两侧各设有一个第二组的锁止槽m，这样在每次转动过程中，每个锁止齿n只需从一个锁止槽m嵌入另一个锁止槽m，不会在转动过程中掉入非目标锁止槽m，第一组的这个锁止槽m与第二组的这两个锁止槽m中的一个的夹角为90°，第一组的这个锁止槽m与第二组的这两个锁止槽m中的另一个的夹角为30°，锁止齿n包括三个，三个锁止齿n沿周向均匀间隔开设置，当这三个锁止齿n与不同组的锁止槽m配合时即可实现显示终端的转动。

锁止槽m和锁止齿n均具有弧形截面，且锁止齿n的根部宽度大于锁止齿n的顶端的宽度，锁止槽m敞开端的宽度大于锁止槽m底部的宽度，锁止齿n的宽度从根部到顶端逐渐变小。

在锁止齿n的弧形侧面与锁止槽m的弧形侧壁抵压时，离合件20、动力输出件(如附图3所示的334)之间可以传递扭矩；在第一接合部334b、第二接合部21之间的扭矩大于预紧力时，锁止齿n的弧形侧面与锁止槽m的弧形侧壁发生相对滑动并脱离，锁止齿n滑动到另一个锁止槽m，即实现显示终端的旋转。

由于设置弧形锁止槽m和弧形锁止齿n，使得离合件20与动力输出件在受到大扭矩时可以通过弧形面的相对滑动而脱离，不易发生卡死的情况。锁止槽m、锁止齿n脱离后，弧形的锁止齿n沿第二接合部21的端面滑动，第一接合部334b、第二接合部21之间的摩擦力小，便于迅速滑动到下一个接合位置，不易卡死。

锁止槽m和锁止齿n为与所述第一接合部334b或第二接合部21同心的扇环形。也就是说，锁止槽m的宽度沿径向从内向外逐渐变大，锁止齿n的宽度沿径向从内向外逐渐变大。可以理解的是，在第一接合部334b、第二接合部21传递扭矩时，外端受到的力矩大，通过设置上述结构可增大外端的受力面积，降低外端受到压强，增强外端的强度，防止断裂。

锁止槽m敞开端的宽度小于锁止齿根部的宽度。换言之，锁止槽m敞开端的扇环形的圆心角小于锁止齿n根部的扇环形的圆心角，在离合件20与动力输出件接合时，锁止齿n与锁止槽m的咬合位置与锁止齿n与锁止槽m的周向对齐位置相关。

可以理解的是，理想情况下(不考虑锁止齿与锁止槽的加工误差)，每个锁止齿n的两侧等高处分别与锁止槽m的敞开端的两侧边沿抵压；由于加工误差，比如相邻的两个锁止齿n的夹角不等于90°，每个锁止齿n的宽度不等，部分锁止齿n与对应的锁止槽m可能是单侧抵压，锁止齿n的至少一侧抵压与锁止槽m的对应侧以使锁止齿n与锁止槽m咬合。

也就是说，通过设置上述结构形式的锁止齿n与锁止槽m，可以保证每个锁止齿n均与对应的锁止槽m咬合，且在显示终端实际转动角度与设计角度存在一定误差时，每个锁止齿n均与对应的锁止槽m保持咬合，防止发生部分锁止齿n均与对应的锁止槽m虚咬合的情况，另一方面锁止齿的一部分与锁止槽m咬合，便于手动操作时锁止齿滑出锁止槽m。

锁止槽m的深度小于锁止齿n的高度，这样第二接合部21的强度大。

如图5所示，锁止槽m和锁止齿n均具有与第一接合部334b或第二接合部21同心的扇环形截面。也就是说，锁止槽m的宽度沿径向从内向外逐渐变大，锁止齿n的宽度沿径向从内向外逐渐变大。可以理解的是，在第一接合部334b、第二接合部21传递扭矩时，外端受到的力矩大，通过设置上述结构可增强外端的强度，防止断裂。

显示终端转动时为了确保转动到目标角度，比如目标角度可以为90°，显示终端在横竖屏之间切换，在与车身固定连接的零件与转动零件之间设置配对的定位机构，比如驱动单元30的机壳31与安装单元10上设有配对的定位机构，以使所述显示终端转动目标角度，下面介绍两种形式的定位机构。

在一种实施例中，定位机构包括限位挡墙313和限位柱(图中未示出)，驱动单元30的机壳31设有两个限位挡墙313，这两个限位挡墙313沿驱动单元30的机壳31的周向间隔开，这两个限位挡墙313之间的角度为转动的目标角度，比如90°，安装单元10设有限位柱，限位柱朝向驱动单元30的机壳31伸出，限位柱适于抵压限位挡墙，在初始位置时，限位柱抵压一个限位挡墙313，转动显示终端，安装单元10与限位柱一起转动到限位柱抵压另一个限位挡墙313时，表示显示终端转动到位，配合第一接合部334b和第二接合部21的锁止槽m和锁止齿n，可以保证第一接合部334b和第二接合部21始终接合。

在附图未示出的实施例中，定位机构包括限位槽和定位销，安装单元10设有圆弧形的限位槽，驱动单元30的壳体安装有定位销，定位销朝向限位槽伸出，定位销可以在限位槽内滑动，限位槽的弧度等于显示终端的目标转动角度，定位销适于抵压限位槽的端部，在定位销从限位槽的一端转动到另一端时，即表示显示终端转动到位，配合第一接合部334b和第二接合部21的锁止槽和锁止齿，可以保证第一接合部334b和第二接合部21始终接合。

为了消除传动机构的间隙，旋转机构100还包括弹性件40，弹性件40设于机壳31内，弹性件40在动力输出件的另一端将离合件20推抵在动力输出件上。由此，可以将机芯内部的传动***与外部冲击进行有效隔绝，不仅可以避免因为传动***内部齿隙等造成的触摸屏微颤回旋，提高***稳定性及防抖、抗振能力，同时也可以避免外界冲击对传动***的损伤，提高***可靠性及寿命。

在一些实施例中，弹性件40至少部分伸入动力输出件内，具体地，弹性件40为压缩弹簧，压缩弹簧套设在离合件20的外壁和动力输出件之间。由此，以减少机构整体轴向长度，同时机壳31也轴向缩短尺寸。这样可以节省空间，提高适配性、同时提高机构整体的抗弯抗扭受载能力。

进一步地，离合件20还包括定位套22，第二接合部21连接在定位套22的一端，弹性件40外套于定位套22且在轴向上夹在第二接合部21与机壳31之间，动力输出件内套于定位套22。由此，离合件20还能够对弹性件40起到中心定位作用，使弹簧伸缩更平稳，消隙效果更好。

在一些实施例中，还包括第一端面轴承34和第二端面轴承35，第一端面轴承34位于动力输出件和机壳31之间，第二端面轴承35位于弹性件40和机壳31之间。换言之，弹性件40通过第一端面轴承34止抵在机壳31的一端，动力输出件通过第二端面轴承35止抵在机壳31的另一端。由此，两个端面轴承的设置进一步增强了动力输出件转动的流畅性，同时减少了对机壳31的摩擦损耗。

进一步地，机壳31包括前壳311和后壳312，弹性件40通过第一端面轴承34止抵在前壳311的一端，动力输出件通过第二端面轴承35止抵在后壳312的一端。这样，机壳31采用分体式结构，更方便设于机壳内的各个零部件的拆装更换。

在一些实施例中，驱动单元30还包括：驱动电机32、减速器33，驱动电机32设置在机壳31内,驱动电机32具有输出轴；减速器33至少为一级传动机构且至少包括蜗杆直齿传动机构，蜗杆直齿传动机构包括互相啮合的蜗杆和直齿轮，蜗杆直接或间接与驱动电机32的输出轴连接，直齿轮形成为动力输出件。

如图4所示，电动驱动单元30包括：机壳31、驱动电机32、减速器33，驱动电机32设置在机壳31内,驱动电机32具有输出轴，减速器33至少为一级传动机构且至少包括蜗杆直齿传动机构，蜗杆直齿传动机构包括互相啮合的蜗杆和直齿轮，蜗杆直接或间接与驱动电机32的输出轴连接。

具体地，驱动电机32为旋转驱动电机32，输出轴为能够输出扭矩的可转动的驱动电机32轴，减速器33和驱动电机32中的至少一个具有自锁功能，以在驱动电机32断电时，能够将第一接合部334b以及第二接合部21锁定，从而使可以是一级传动机构，也可以是二级传动机构、三级传动机构，传动机构至少包括蜗杆直齿传动机构。在图所示的具体实施例中，当减速器33是二级传动机构时，减速器33可以由蜗杆斜齿传动机构以及蜗杆直齿传动机构组成，蜗杆斜齿传动机构包括互相啮合的一级蜗杆331和一级齿轮332，蜗杆直齿传动机构包括互相啮合的二级蜗杆333和二级直齿轮334，一级蜗杆331与驱动电机32的输出轴连接，二级蜗杆333与一级齿轮332同轴设置且固定连接。

显示终端需要以极缓慢的转速进行旋转(约为6-10r/min)，这就要求机芯具有较大的传动比，约1500-2000左右。采用上述蜗杆直齿传动机构具有以下优点：结构紧凑、体积小、重量轻；且传动平稳、噪声低，传动比高、减速效果明显。

可以理解，本发明的电动驱动单元30不限于采用电动驱动方式，也可以是气动、液压或磁驱动等驱动方式，减速器33并不限于上述具体实施例提及的传动机构，还可以包括行星齿轮传动机构、锥齿轮传动机构等。

此外，安装单元10、电动驱动单元30、旋转轴50均形成为具有沿轴向延伸的走线孔的中空结构。由此，布局更灵活，便更于走线，而且更适用整车机构空间紧凑、整车限重的要求，同时也可以给用户更好的驾乘体验。

需要说明的是，显示终端的调节角度不限于度(即显示终端的位置不限于横屏和竖屏)，本领域技术人员可以根据需要设置合适的目标调节角度。

旋转轴50的轴向限位可以通过限位端盖60，所述旋转轴50伸出所述机壳31外且与位于所述机壳31一端的限位端盖60连接。

此外，旋转轴50可分别通过第一滚动轴承36和第二滚动轴承37枢转连接在机壳21上。

需要说明的是，上述关于安装单元10、离合件20、电动驱动单元30的各个实施例在不相悖的情况的下可以相互结合以形成更多个有关于旋转机构100的实施例。

下面描述本发明实施例的执行机构的电动驱动单元30的结构。

如图4所示，电动驱动单元30包括：驱动电机32和减速器33，驱动电机32的输出轴与减速器33相连，减速器33的动力输出件上设有第二接合部21。

动力源可以为驱动电机32、油泵、气泵等，减速器33可以为齿轮减速机、带传动减速，减速器33也可以为蜗杆齿轮传动机构等。减速器33可以为一级减速机构，也可以为多级减速机构。

用于驱动显示终端运动的电动驱动单元30，包括：动力源和减速器33，减速器33包括主动蜗杆和从动直齿轮，主动蜗杆与动力源的输出轴相连，从动直齿轮与主动蜗杆啮合。

采用蜗杆直齿轮减速机构，该机构紧凑、体积小、重量轻，且传动平稳、噪声低，整个减速机构布局灵活，便于走线，更适用整车机构空间紧凑、整车限重的要求，同时也可以给用户更好的驾乘体验。

参见图4所示，主动蜗杆的轴线与从动直齿轮的轴线的夹角为锐角。主动蜗杆的轴线L1与从动直齿轮L2的轴线的夹角为锐角为α，满足：82°≤α≤88°。进一步地，84°≤α≤86°，比如α＝85°，α的大小根据主动蜗杆的螺旋升角来定。

也就是说，主动蜗杆与从动直齿轮并非垂直布置，这样可以保证主动蜗杆与从动直齿轮的啮合状态佳，传动效率更高。直齿轮的加工方便，将相关技术中的蜗轮蜗杆传动改进为蜗轮直齿轮传动，从而避免遇到蜗轮加工性能差的问题。

在一些实施例中，减速器33为一级传动机构，且减速器33包括：一级蜗杆331和一级直齿轮，一级蜗杆331与动力源的输出轴固定连接，一级蜗杆331与一级直齿轮啮合，且一级蜗杆331的轴线L1与一级直齿轮L2的轴线的夹角为锐角。一级蜗杆331的轴线L1与一级直齿轮的轴线L2的夹角为α，满足：82°≤α≤88°。进一步地，84°≤α≤86°，比如α＝85°，α的大小根据一级蜗杆331的螺旋升角来定。也就是说，一级蜗杆331与一级直齿轮并非垂直布置，这样可以保证一级蜗杆331与一级直齿轮的啮合状态佳，传动效率更高。直齿轮的加工方便，将相关技术中的蜗轮蜗杆传动改进为蜗轮直齿轮传动，从而避免遇到蜗轮加工性能差的问题。

在另一些实施例中，如图4所示，二级传动机构包括：一级蜗杆331、一级直齿轮、二级蜗杆333、二级直齿轮334。

其中，动力源的输出轴与一级蜗杆331固定连接，一级蜗杆331可以集成于动力源的输出轴外。

一级蜗杆331与一级直齿轮啮合，一级蜗杆331的轴线与一级直齿轮的轴线的夹角为锐角，一级蜗杆331的轴线L1与一级直齿轮的轴线L2的夹角α，满足：82°≤α≤88°，进一步地，84°≤α≤86°，比如α＝85°，α的大小根据一级蜗杆331的螺旋升角来定。也就是说，一级蜗杆331与一级直齿轮并非垂直布置，这样可以保证一级蜗杆331与一级直齿轮的啮合状态佳，传动效率更高。直齿轮的加工方便，将相关技术中的蜗轮蜗杆传动改进为蜗轮直齿轮传动，从而避免遇到蜗轮加工性能差的问题。

二级蜗杆333与一级直齿轮同轴设置，二级蜗杆333与一级直齿轮沿轴向间隔开设置，二级蜗杆333与一级直齿轮可以一体加工，或者一级直齿轮可以通过花键与二级蜗杆333相连。

二级直齿轮334与二级蜗杆333啮合。二级蜗杆333的轴线L2与二级直齿轮334的轴线L3的夹角为锐角，二级蜗杆333的轴线L2与二级直齿轮334的轴线L3的夹角β，满足：82°≤β≤88°，进一步地，84°≤β≤86°，比如β＝85°，β的大小根据二级蜗杆333的螺旋升角来定。也就是说，二级蜗杆333与二级直齿轮334并非垂直布置，这样可以保证二级蜗杆333与二级直齿轮334的啮合状态佳，传动效率更高。直齿轮的加工方便，将相关技术中的蜗轮蜗杆传动改进为蜗轮直齿轮传动，从而避免遇到蜗轮加工性能差的问题。

一级蜗杆331的轴线L2、二级直齿轮334的轴线L2、离合件20的轴线平行。动力源的输出轴的轴线与二级直齿轮334的轴线平行且间隔开。从而可以实现动力源的布置方向与电动驱动单元30的输出方向平行，便于装配设计。

在动力源不工作时，利用蜗杆的自锁功能(蜗杆的螺旋升角小于摩擦角即可触发自锁)，可以实现整体方案的离合功能，即手动操作时，减速器33自锁，使得第一接合部334b被固定，从而第一接合部334b可以相对转动。

采用蜗杆直齿轮减速机构，该机构紧凑、体积小、重量轻，且传动平稳、噪声低，整个减速机构布局灵活，便于走线，更适用整车机构空间紧凑、整车限重的要求，同时也可以给用户更好的驾乘体验。

一级直齿轮将一级蜗杆331的高速转动传递给二级蜗杆333，为了降低传动过程中的震动，一级直齿轮可为塑胶件，一级蜗杆331、二级蜗杆333、二级直齿轮334为金属件。

二级直齿轮334与第一接合部334b相连，从而实现动力输出，比如二级直齿轮334与第一接合部334b形成为一体，根据二级直齿轮334与第一接合部334b的功能需求，二者可采用不同材料制成，二级直齿轮334为耐磨材料制成，第一接合部334b为自润滑材料制成。

下面参照图1描述根据本发明的一个具体实施例显示屏的旋转机构100。其中，该显示屏可以是能够进行人机互动的触摸屏。

在图1所示的具体实施例中，旋转盘与连接支架400(设有相应接口结构)通过螺栓固连；旋转盘(即安装单元10)与旋转轴50螺钉实现固连，旋转盘和旋转轴50也可直接做成一体；旋转轴50与离合套环(即离合件20)有对应花键及导槽，装配时有导向，旋转时能传扭。

离合套环与低速级齿轮配合，对应有梯形齿或者凹凸包进行配位，在相对转动时形成离合结构，齿轮被限位不动，而离合套环向着弹簧压缩方向移动，在相对静止一同转动时，梯形齿提供扭矩。

旋转轴50和所有部件之间的位置和连接关系请描述。穿入机芯(即电动驱动单元30)到端盖60为止并与之螺钉连接，弹簧(即弹性件40)提供***预紧力，一端抵于后壳312，其间设有端面轴承减小摩擦，一端抵于离合套环，可以跟随旋转轴50旋转。

机芯内部结构被机壳31的相应结构限位，轴向方向上不会蹿位。机壳31预留螺钉孔，将其固定在连接固定支架200上。与此同时，自动旋转又通过旋转到位时的过电保护锁止；手动旋转则通过凹凸包(第一接合部334b、第二接合部21)进行90°旋转行程的控制。旋转盘上有限位筋位、前壳311上设有限位挡墙，实现90°到位功能。

下面简述本发明实施例的旋转机构100的工作过程以及重点部件的工作原理。

1)旋转***在自动方式下的传递路线：由机芯开始，将驱动电机32的输出扭矩进行减速增扭，通过二级蜗杆333齿轮传动机构实现，通过低速级齿轮将扭矩传递给离合套环，此时驱动电机32的输出扭矩小于手动方式的开启力，于是离合套环与驱动电机32及传动***相对静止，而同时转动，并带动旋转轴50、旋转盘及连接支架400旋转。旋转盘上设计有行程挡墙，当转过90°时会与机芯壳体上的限位柱接触而被限位。

被机芯上的限位柱限位后，驱动电机32堵转，电流增大，控制***检测到堵转信号且连接支架400或者显示装置内置的陀螺仪传递出到位信号，控制***识别出到位，并对驱动电机32进行断电处理，动力***传递中断，***到位锁止；

2)旋转***在手动方式下的传递路线：

在自动方式下，离合套环、低速级齿轮相对静止一起转动，但是在手动方式下由于机芯内部的传动机构具有自锁功能，机芯的低速齿轮被锁紧，不能由手动提供的扭矩驱动，同时离合套环也受到低速齿轮的约束不能旋转，但是受到扭矩增大到阀值以上时会后退，并与齿轮分离，此时扭矩由人手提供，通过旋转盘及旋转轴50传递到离合套环。

3)到位锁止及防护***：

此旋转机构***自动方式下的到位锁止功能由弹簧装配压缩变形提供的施加给低速级齿轮及离合套环再传递给机芯壳体的正压力来保证；各部件接触面之间足够大的***正压力，可以有效的隔绝来自固定支架200传递至***的路面冲击对***的影响，从而对传动***进行有效的保护，进一步提高了***的可靠性。

旋转轴50的一端使用螺钉与旋转盘固连，再通过机芯内的弹簧将相关联部件压紧，该设计可以有效的防止因为机芯中齿隙存在而导致的显示屏微颤回旋，避免其引起的视觉停留现象，同时防止了振动冲击中微颤打齿造成的传动***破坏风险，从而保证了***的防抖、抗振性能。

而手动方式通过离合部件和机芯前壳311限位柱的设计实现90°旋转行程的有效锁止。离合套环设置有若干梯形齿，转矩较小时与齿轮结合，转矩较大时与齿轮分离由上述介绍，手动方式的关键部件是驱动电机32及传动***、离合套环，自动方式是这两个部件暂时紧固成一体，由机芯输出自动动力实现自动旋转。本方案的突出特点就是具备手动、自动两个工作模式，手动方式的开启力设定一个较为合适阀值，要求其大于机芯的输出扭矩且留有一定余量，即可以实现手动、自动的切换，结构上则是通过离合套环与机芯的低速级齿轮离合实现两个模式共存的。

4)为提高客户的驾乘体验，本***触摸屏以极缓慢的转速进行旋转(约为6～10r/min)，这就要求机芯的传动***有较大的传动比，约1500～2000左右。可以根据具体结构布局选择行星轮系减速器33或者两级蜗杆斜齿轮的双蜗杆减速***，整体转轴设计为中空结构，方便锁止***的设计。

5)本旋转***通过内嵌限流电路板，当检测到超过设定阀值的电流后，对驱动电机32进行断电处理，从而实现***的安全防夹及过载保护。

6)到位及异常位置控制：***90°到位或者触摸屏遇外部阻力而造成防夹指示启动，均是依靠电流上升，超过限流小板设计阀值，***对驱动电机32进行断电处理，来实现，在驱动电机32断电后，控制***会依据触摸屏内置陀螺仪传递的信号，来判断触摸屏是否处于异常位，若陀螺仪所传信号表明触摸屏处于横屏位或者竖屏位置则表示驱动电机32断电为到位断电，反之则判定触摸屏处于异常位，判定驱动电机32断电为异常遇阻断电，则出现警示画面，提醒客户进行异物排查，当阻力消失后，再依据客户选择重新启动归位。异常位判定包括在自动运行状态下的手动操作，实际的异常位反馈处理可根据客户要求定义来设计软件功能，此方案的限位锁止结构在物理层面上可充分适应不同的软件功能定义(关于异常位置的控制)。

7)整个机构的部件都是中空设计，使得屏后线束走线合理、美观，出线口有较大圆角，也是为了防止割线。

8)此***为定中心旋转***，即旋转过程中旋转中心始终保持不变，因此可以通过采用统一接口的连接支架400，来实现多尺寸终端间的匹配、兼容。从而提高了产品的通用性、节约成本、方便品控。

9)该***触摸屏悬浮于中控，可以使得仪表台面更加整洁，美观。

本专利涉及一种触摸屏的手动、自动旋转***，该***可以实现以下功能：

1)触摸屏在横、竖屏两种状态间的自动切换；2)为增强用户的体验，提供手动、自动两种旋转模式；3)旋转到位后的自动定位锁止；4)***的防抖、抗振；5)***过载保护及安全防夹；6)多尺寸终端匹配兼容，适配性强。

机芯可以采用行星轮系或者两级蜗杆、斜齿轮传动***，使***具有以下优点：1)机构紧凑、体积小、重量轻；2)传动平稳、噪声低，传动比高、减速效果明显；3)布局灵活，便于走线。更适用整车机构空间紧凑、整车限重的要求，同时也可以给用户更好的驾乘体验；4)到位锁止***可以将机芯内部的传动***与外部冲击进行有效隔绝，不仅可以避免因为传动***内部齿隙等造成的触摸屏微颤回旋，提高***稳定性及防抖、抗振能力，同时也可以避免外界冲击对传动***的损伤，提高***可靠性及寿命；5)用于触摸屏的旋转机构同样适用于其他有旋转要求的电子产品；6)低速级齿轮在***中受到弹簧提供的轴向应力，增加端面轴承提高受载能力并减小摩擦；7)低速级齿轮若直接与旋转轴50实现离合及传扭功能，其在工作过程中承受较大摩擦力和正压力，导致其耐久寿命较低。于是将齿轮拆件，分离出一个部件来承受扭矩，一定程度上提高齿轮的寿命；8)离合套环与齿轮被弹簧压紧防止颤动，可以将两者挖出适当槽位，弹簧内嵌，以减少机构整体轴向长度，同时机壳31也轴向缩短尺寸。这样可以节省空间，提高适配性、同时提高机构的抗弯抗扭受载能力；9)可以增加驱动电机32控制电路，除机械限位外增加一层保险，也可以配合触摸屏输入信号实现更多功能。

根据本发明第二方面实施例的车辆包括：显示终端以及上述实施例的安装总成，固定支架200安装于车辆的车体，显示终端安装于旋转机构100的安装单元10。由此，车辆采用具备防抖、抗振、防夹、性能的调节显示终端的旋转机构100，不仅可以实现屏横、竖屏之间的自动切换，还可以根据用户需要进行手动操作，为用户提供更好的操作体验及视听享受；同时根据手动或自动旋转分别具备稳定、可靠的到位锁止、消隙***，可以有效的避免行车过程中路面冲击引起的的屏幕抖动所造成的画面模糊或振动破坏。

需要说明的是，上述显示终端可以是设置在车辆内部的多媒体、导航、显示屏，该显示终端不限于在车辆出厂时就集成在车辆上，也可以是在出厂时并未设置在车辆的中控台上但可以应用并集成在车辆上的显示终端。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，包括：

安装单元(10)，所述安装单元(10)用于安装显示终端(300)；

驱动单元(30)，所述驱动单元(30)包括机壳(31)、设于所述机壳(31)内的动力输出件和离合件(20)，所述动力输出件可输出扭矩，所述离合件(20)至少部分伸入所述动力输出件内，所述离合件(20)与所述动力输出件在轴向上相对且常相互锁止；

旋转轴(50)，所述旋转轴(50)的一端与所述安装单元(10)相连且另一端伸入所述驱动单元30内并与所述离合件(20)动力耦合连接。

2.根据权利要求1所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述安装单元(10)被构造成可被手动转动，以通过所述旋转轴(50)带动所述离合件(20)相对于动力输出件可转动地在多个接合位置之间切换。

3.根据权利要求1所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述动力输出件具有用于供所述旋转轴(50)穿过的安装孔(334a)，所述安装孔(334a)内形成有第一接合部(334b)，所述离合件(20)具有第二接合部(21)，所述第二接合部(21)伸入所述安装孔(334a)内以与所述第一接合部(334b)锁止配合。

4.根据权利要求3所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述离合件(20)从所述动力输出件的一端伸入所述安装孔(334a)内，所述旋转轴(50)从所述动力输出件的另一端穿过所述安装孔(334a)并***所述离合件(20)内。

5.根据权利要求3所述的用于显示终端(300) 的旋转机构(100) ，其特征在于，还包括弹性件(40)，所述弹性件(40)设于所述机壳(31)内，所述弹性件(40)在所述动力输出件的一端将所述离合件(20)推抵在所述动力输出件上。

6.根据权利要求5所述的用于显示终端(300) 的旋转机构(100)，其特征在于，所述弹性件(40)至少部分伸入所述动力输出件内。

7.根据权利要求6所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述弹性件(40)为压缩弹簧，所述压缩弹簧套设在所述离合件(20)的外壁和所述动力输出件之间。

8.根据权利要求5所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述离合件(20)还包括定位套(22)，所述第二接合部(21)连接在所述定位套(22) 的一端，所述弹性件(40)外套于所述定位套(22)且在轴向上夹在所述第二接合部(21)与所述机壳(31)之间，所述动力输出件内套于所述定位套(22)。

9.根据权利要求5所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，还包括第一端面轴承(34)和第二端面轴承(35)，第一端面轴承(34)位于动力输出件和机壳(31)之间，第二端面轴承(35)位于所述弹性件(40)和机壳(31)之间。

10.根据权利要求9所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述机壳(31)包括前壳(311)和后壳(312)，所述弹性件(40)通过第一端面轴承(34)止抵在所述前壳(311)的一端，所述动力输出件通过第二端面轴承(35)止抵在所述后壳(312)的一端。

11.根据权利要求3所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述第一接合部(334b)和所述第二接合部(21)中的一个包括多个锁止槽(m)，所述第一接合部(334b)和所述第二接合部(21)中的另一个包括至少一个锁止齿(n)，每个所述锁止齿(n)适于与至少两个所述锁止槽(m)咬合以使所述第二接合部(21)与所述第一接合部(334b)至少适于在两个接合位置接合。

12.根据权利要求11所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述锁止槽(m)和所述锁止齿(n)均具有弧形截面。

13.根据权利要求12所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述第一接合部(334b)、所述第二接合部(21)均为圆环形，且所述锁止槽(m)和所述锁止齿(n)为扇环形。

14.根据权利要求1所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述安装单元(10)具有限位柱，所述机壳(31)具有多个限位挡墙，所述限位柱适于与所述限位挡墙配合以对所述安装单元(10)进行行程限位。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的用于显示终端(300)的旋转机构(100)，其特征在于，所述驱动单元(30)还包括：

驱动电机(32)，所述驱动电机(32)设置在所述机壳(31)内,所述驱动电机(32)具有输出轴；

减速器(33)，所述减速器(33)至少为一级传动机构且至少包括蜗杆直齿传动机构，所述蜗杆直齿传动机构包括互相啮合的蜗杆和直齿轮，所述蜗杆直接或间接与所述驱动电机(32)的输出轴连接，所述直齿轮形成为所述动力输出件。

16.一种车辆，其特征在于，包括：

显示终端(300)；以及

如权利要求1-15中任一项所述的旋转机构(100)，所述旋转机构(100)安装于车辆的车体，所述显示终端(300)安装于所述旋转机构(100)的所述安装单元(10)。

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