一种车载显示器的凸轮及凸轮组件的制作方法

本实用新型涉及车载显示器领域，尤其涉及一种车载显示器的凸轮及凸轮组件。

背景技术：

车载显示器分有两种，一种是小尺寸车载显示器，另一种是放置在客车上面观看的电视，实质上就是车载电视；本实用新型的应用场合着重于车载电视。目前，车载电视已经成为中长途客车的必备设备，其有效缓和了车内空间的枯燥氛围，成为中长途旅客消磨时间的重要工具。为便于旅客观看，车载电视常安装在过道中，但这在一定程度上会对乘客的上下车造成影响，因此，现用的车载电视被设计为可开合机构。当客车位于车站时，车载电视收起并贴合在客车天花板上；当客车行驶时，车载电视转动打开。车载电视转动打开后，需固定在一个合适角度以便于旅客观看，通过何种结构实现上述转动角度定位就显得极为重要。

授权公告号为cn206694399u的中国专利公开了一种转轴装置及显示器支架，包括一端具有端帽的转轴、固定支架、锁紧件、固定凸轮、旋转凸轮和弹性件；所述转轴的另一端依次穿过所述弹性件、旋转凸轮、固定凸轮和所述固定支架，并与所述锁紧件相连接；所述旋转凸轮与所述固定凸轮相啮合，所述固定凸轮与所述固定支架相固定连接，所述转轴转动时带动所述旋转凸轮转动，所述旋转凸轮带动所述固定凸轮和所述固定支架同时转动。

上述专利中，旋转凸轮与固定凸轮相啮合，旋转凸轮的峰和谷分别与固定凸轮的峰和谷相对应，固定凸轮与固定支架相固定连接，转轴转动时带动旋转凸轮转动，旋转凸轮带动固定凸轮和固定支架同时转动，在旋转一定角度之后，在旋转凸轮和固定凸轮作用下可以自动滑回归位，不用人工再进行旋转归位。

上述实用新型通过相啮合的旋转凸轮和固定凸轮可以实现对车载电视进行转动角度的0~180°限位，并可以实现自动归位。但是，欧洲共同市场规定，对汽机车及其安全零配件产品均需依照欧盟法令（eecdirectives）与欧洲经济委员会法规（eceregulation）的规定进行e-mark认证；其中，对于客车用显示器，相关认证标准规定处于观看状态的显示器在受到载荷撞击后，应沿载荷方向可发生小角度转动；当乘客的头部不小心撞击到显示器时，显示器在碰撞载荷的作用下与乘客头部分离，从而避免乘客头部因硬碰撞造成损伤。上述实用新型对车载电视进行转角限位后，车载电视被固定，在碰撞载荷的作用下无法发生小角度偏移，因此乘客与其之间的碰撞为硬碰撞，乘客极容易受伤。

此外，中长途客车为保证旅客的乘车舒适性，座椅均为倾斜式设计，而人眼观看的最佳角度是视线与车载电视屏幕基本垂直；将座椅倾斜角度考虑在内，车载电视处于稳定打开状态时，其与天花板之间的最佳夹角范围为110°左右。如授权公告号为cn102734614b的中国专利公开了一种可收折的显示器支撑架，包括：屏幕支架，用来固定屏幕，该屏幕支架下端设有至少一个枢转部，该枢转部上设有限位部；底座，设有枢接座；支撑臂，具有至少一个上枢接部与至少一个下枢接部，该上枢接部通过上转轴与该屏幕支架的枢转部枢接，该下枢接部通过下转轴与该底座的枢接座枢接，且该支撑臂的侧边设有至少一个连动机构来连动该上转轴和下转轴；该上转轴包括心轴及套设在该心轴上的第一凸轮、第二凸轮、限位片和第一弹性组件，该第一凸轮和第二凸轮分别具有至少一个凸块，该限位片设有止挡部，该止挡部与该屏幕支架的限位部能够相互止挡，来限制屏幕在第一角度范围内旋转；当该支撑臂通过下转轴转动时，该连动机构连动该第一凸轮和第二凸轮相对转动，当第一凸轮的凸块和第二凸轮的凸块相接触推顶时，该第二凸轮会轴向移动，并推动该限位片使其止挡部离开该屏幕支架的限位部，而使屏幕能够在第二角度范围内旋转。

上述实用新型提供了一种可收折的显示器支撑架，支撑架从收折状态解锁展开时，屏幕转动到特定角度可形成定位，具体的，通过对构件的微调整，上述支撑架在110°左右也可实现定位；但是上述实用新型的转角定位机构极复杂，机构的容错率较低。

技术实现要素：

本实用新型为了克服现有技术中车载显示器的角度定位机构较复杂的技术问题，提供一种车载显示器的凸轮组件，所述凸轮组件中的弹性件和调节块配合可对凸轮的转动角度进行限位，当横向滑动块的接触端与凸轮轮廓曲面的打开区接触时，车载显示器就可以自动定位至最佳观赏角度，无需附加定位机构。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种车载显示器的凸轮，凸轮轮廓曲面沿凸轮轴向的投影呈圆环形，轮廓曲线上设有关闭区、打开区和过限区，关闭区与打开区之间设有过渡区，打开区的另一端与过限区的一端相连，过限区的另一端连接有自锁区，凸轮包括高位和低位，高位在打开区，低位在关闭区，高位和低位之间存在沿凸轮轴向的高度差。

凸轮轮廓曲面沿凸轮轴向的投影为呈圆环形的轮廓曲线，其中，凸轮的内环可套接在转动部件上，从而使凸轮在转动部件的带动下一体转动。将上述技术方案中的凸轮应用于车载显示器，关闭区与车载显示器的初始闭合状态对应，打开区与车载显示器的观看状态对应，自锁区与车载显示器的翻转闭合状态对应。

作为优选，关闭区的周角分配为0~5°，过渡区的周角分配为5~80°，打开区的周角分配为80~130°，过限区的周角分配为130~170°，自锁区的周角分配为170~180°。

当车载显示器处于初始闭合状态时，其与车辆天花板之间的夹角为0~5°，关闭区的对应周角为0~5°；车载显示器转动75°后抵达观看状态，此转动过程对应凸轮上的过渡区，对应周角为5~80°；当车载显示器处于观看状态时，其与车辆天花板之间的夹角为80~130°，打开区的对应周角为80~130°；车载显示器继续转动40°后抵达翻转闭合状态，此转动过程对应凸轮上的过限区，对应周角为130~170°；当车载显示器处于翻转闭合状态时，其与车辆天花板之间的夹角为170~180°，自锁区的对应周角为170~180°。凸轮上的各区域与车载显示器的各位置状态一一对应，对凸轮轮廓曲线上各区域的周角分配进行调整，就可以实现车载显示器位置状态的调整。本实用新型通过上述技术方案，使车载显示器转动到特定角度即可自动形成定位。

作为优选，凸轮的轮廓曲线呈中心对称分布。

通过前文叙述可知，对凸轮轮廓曲线上0~180°的周角进行分区，就可以满足车载显示器从初始闭合状态到观看状态，再到翻转闭合状态的位置状态变化要求；但是，单侧转动的结构是不稳定的，且凸轮一旦发生磨损，车载显示器的位置精度将大幅下降。本实用新型中将凸轮的轮廓曲线设计为中心对称状，通过凸轮上中心对称的相同区域对车载显示器的位置状态进行确定；具体的，当车载显示器处于初始闭合状态时，其与车辆天花板之间的夹角为0~5°，关闭区的对应周角为0~5°和180~185°；车载显示器转动75°后抵达观看状态，此转动过程对应凸轮上的过渡区，对应周角为5~80°和185~260°；当车载显示器处于观看状态时，其与车辆天花板之间的夹角为80~130°，打开区的对应周角为80~130°和260~310°；车载显示器继续转动40°后抵达翻转闭合状态，此转动过程对应凸轮上的过限区，对应周角为130~170°和310~350°；当车载显示器处于翻转闭合状态时，其与车辆天花板之间的夹角为170~180°，自锁区的对应周角为170~180°和350~360°。车载显示器处于任意位置状态时，凸轮上均有两个中心对称的同结构区域对齐进行定位，车载显示器的位置精度大幅提升。

作为优选，对凸轮轮廓曲面沿凸轮轴向的垂直方向做投影，过限区的对应曲线与自锁区的对应曲线位置连续，过限区对应曲线上各点的曲率半径均小于自锁区对应曲线上各点的曲率半径，其余各区的对应曲线之间平滑过渡。

对凸轮轮廓曲面沿凸轮轴向的垂直方向做投影，过限区的对应曲线与自锁区的对应曲线位置连续，过限区对应曲线上各点的曲率半径均小于自锁区对应曲线上各点的曲率半径，车载显示器由观看状态进入翻转闭合状态时，需要较大的外部载荷驱动；基于此，当车载显示器进入翻转闭合状态后，车载显示器在较小的振动载荷作用下，与车辆天花板之间的振动夹角将限定在170~180°的范围内，从而形成较小振动载荷下的自锁现象。当车载显示器在打开状态下受到碰撞时，由于其余各区的对应曲线之间平滑过渡，车载显示器在碰撞载荷的作用下转动偏移，耗散了部分反作用载荷，当乘客碰撞车载显示器时不会产生损伤，从而满足了e-mark的相关规定。

一种车载显示器的凸轮组件，所述凸轮套装在转轴上，转轴上设有横向滑动块，横向滑动块的一端设有接触端，接触端贴合凸轮上的轮廓曲面，横向滑动块的另一端连接有套装在转轴上的弹性件的一端，弹性件的另一端与安装在转轴上的调节块相抵接。

凸轮固定套装在转轴上，连接在转轴上的横向滑动块的一端设有接触端，接触端贴合凸轮上的轮廓曲面。当凸轮随转轴一体转动时，与凸轮轮廓曲面相贴合的接触端沿凸轮轮廓曲面移动；当接触端自凸轮上的高位向低位运动时，横向滑动块沿转轴靠近凸轮，连接在横向滑动块另一端的弹性件拉伸，车载显示器由打开状态进入关闭状态；当接触端自凸轮上的低位向高位运动时，横向滑动块沿转轴远离凸轮，连接在横向滑动块另一端的弹性件收缩，车载显示器由关闭状态进入打开状态。

作为优选，接触端包括沿横向滑动块长度方向相对布置的两个接触轴和套装在接触轴上的接触滚子，接触滚子转动连接在接触轴上，接触滚子与凸轮的轮廓曲面之间为线接触。

接触端包括相对布置的两个接触轴和套装在接触轴上的接触滚子，接触滚子转动连接在接触轴上，接触滚子与凸轮的轮廓曲面之间为线接触；线接触的两机构相对运动时做滚动摩擦，摩擦阻力较小，只需要很小的驱动载荷，凸轮就可以推动横向滑动块运动。

作为优选，接触滚子的中心轴线与凸轮的中心轴线相交且垂直。

接触滚子的中心轴线与凸轮的中心轴线相交且垂直，可保证凸轮驱动横向滑动块运动时，驱动载荷的方向与转轴轴向一致，从而防止横向滑动块在运动中发生侧倾现象。

作为优选，调节块为限位螺母，转轴上设有螺纹段，限位螺母配合套接在螺纹段上，限位螺母在弹性件的驱动下可沿所述螺纹段的轴向移动。

转轴带动凸轮转动，横向滑动块接触端的接触滚子沿凸轮轮廓曲面滑动，当接触滚子沿关闭区—过渡区—打开区滑动时，接触滚子沿转轴轴向发生位移，由于凸轮固定套装在转轴上，凸轮不会沿转轴横向移动，因此横向滑动块沿转轴轴向发生位移并压缩弹性件，被压缩的弹性件有驱动限位螺母发生横向位移的趋势，此过程中，转轴转动，限位螺母在横向驱动和转动的双重作用下，沿螺纹段轴向发生位移；上述过程中，转轴每转动1/4周，接触滚子自关闭区沿过渡区移动至打开区，接触滚子沿凸轮轴向的移动距离和高位、低位之间的轴向距离相等，弹性件被压缩高位、低位之间的轴向距离，限位螺母在弹性件驱动下有轴向移动趋势，但是由于转轴转动仅1/4周，限位螺母在螺纹段的锁止下仅有移动趋势而无法实际移动，因而弹性件恒处于高位、低位之间轴向距离的最大压缩量，接触滚子被固定在打开区，车载显示器被定位至最佳观赏角度。

综上所述，本实用新型具有如下有益效果：（1）将所述凸轮及凸轮组件应用于车载显示器时，车载显示器转动到特定角度即可自动形成定位，无需附加定位机构；（2）将所述凸轮及凸轮组件应用于车载显示器，当车载显示器在打开状态下受到碰撞时，车载显示器可发生小角度偏移，进而消除部分反作用载荷；（3）车载显示器处于任意位置状态时，凸轮上均有两个中心对称的同结构区域对齐进行定位，车载显示器的位置精度大幅提升。

附图说明

图1是本实用新型中凸轮的结构示意图。

图2是本实用新型中凸轮的周角分配示意图。

图3是本实用新型中凸轮的另一个结构示意图。

图4是本实用新型中凸轮组件整体的结构示意图。

图5是本实用新型中横向滑动块的结构示意图。

图6是本实用新型中横向滑动块的另一个结构示意图。

图7是本实用新型中车载显示器关闭时凸轮组件的结构示意图。

图8是本实用新型中车载显示器打开时凸轮组件的结构示意图。

图中：1、凸轮，1a、本体，1b、异形凸轮，1c、环形槽，2、关闭区，3、过渡区，4、打开区，5、过限区，6、自锁区，7、高位，8、低位，9、转轴，9a、螺纹段，10、横向滑动块，11、接触轴，12、接触滚子，13、弹性件，14、调节块，15、销钉孔，16、销钉，17、安装盘，18、通孔，19、安装孔，20、滑动块，20a、基体，20b、叉体，21、导向块，22、减震垫片，23、轴孔，24、第一加强板，25、第二加强板，26、安装板，27、螺纹安装孔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语”纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

实施例：

一种车载显示器的凸轮及凸轮组件，包括固定套装在转轴9上的凸轮1，转轴上设有横向滑动块10，横向滑动块的一端设有接触端，接触端贴合凸轮上的轮廓曲面，横向滑动块的另一端连接有套装在转轴上的弹性件13的一端，弹性件的另一端与安装在转轴上的调节块14相抵接；凸轮轮廓曲面的垂直投影呈圆环形，轮廓曲线上设有关闭区2、打开区4和过限区5，关闭区与打开区之间设有过渡区3，打开区的另一端与过限区的一端相连，过限区的另一端连接有自锁区6，关闭区的周角分配为0~5°，过渡区的周角分配为5~80°，打开区的周角分配为80~130°，过限区的周角分配为130~170°，自锁区的周角分配为170~180°；凸轮的轮廓曲线呈中心对称分布；凸轮轮廓曲面的水平投影上，过限区的对应曲线与自锁区的对应曲线位置连续，过限区对应曲线上各点的曲率半径均小于自锁区对应曲线上各点的曲率半径，其余各区的对应曲线之间平滑过渡；凸轮包括高位7和低位8，高位在打开区，低位在关闭区；接触端包括相对布置的两个接触轴11和套装在接触轴上的接触滚子12，接触滚子转动连接在接触轴上，接触滚子与凸轮的轮廓曲面之间为线接触；接触滚子的中心轴线与凸轮的中心轴线相交且垂直；横向滑动块的中心轴线与凸轮的中心轴线共线，横向滑动块在凸轮驱动下可沿转轴做横向移动；调节块为限位螺母，转轴上设有螺纹段9a，限位螺母螺纹连接螺纹段，限位螺母可升降连接在螺纹段上。

如图1至图3所示，凸轮包括本体1a和异形凸轮1b，本体的外周面和异形凸轮的外周面之间设有环形槽1c。本体是由环形柱切割而成，本实施例中，本体的侧周面被切割出四个平面，四个平面与侧周面上的剩余曲面间隔分布，切割后的凸轮本体面对称且中心对称；本体上设有一对销钉孔15，两个销钉孔设在相对的切割平面上，销钉孔贯通凸轮本体的侧壁。异形凸轮也是由环形柱加工而来，其中，异形凸轮的内外环直径与本体的内外环直径一致。异形凸轮呈中心对称，将其分为ⅰ区和ⅱ区，接下来仅在ⅰ区的180°范围内对异形凸轮进行分区介绍。异形凸轮轮廓曲面的垂直投影为呈圆环形的轮廓曲线，轮廓曲线上依次设有关闭区、过渡区、打开区、过限区和自锁区；关闭区的周角分配为0~5°，过渡区的周角分配为5~80°，打开区的周角分配为80~130°，过限区的周角分配为130~170°，自锁区的周角分配为170~180°；沿异形凸轮轴向，关闭区位于“波谷”位置，打开区位于“波峰”位置，过渡区平滑地过渡连接关闭区与打开区。凸轮轮廓曲面的水平投影上，过限区的对应曲线与自锁区的对应曲线位置连续，过限区对应曲线上各点的曲率半径均小于自锁区对应曲线上各点的曲率半径，基于此，当凸轮工作时，配合工件要从自锁区进入过限区，需要较大的载荷进行驱动。关闭区、过渡区、打开区和过限区对应曲面依次平滑连接；过限区对应曲面上各点的曲率半径均小于自锁区对应曲面上各点的曲率半径；ⅰ区中自锁区的对应曲面与ⅱ区中关闭区的对应曲面平滑连接；异形凸轮的高位位于打开区，异形凸轮的低位位于关闭区。

本实施例将凸轮应用于车载显示器，关闭区与车载显示器的初始闭合状态对应，打开区与车载显示器的观看状态对应，自锁区与车载显示器的翻转闭合状态对应。具体的，当车载显示器处于初始闭合状态时，其与车辆天花板之间的夹角为0~5°，关闭区的对应周角为0~5°；车载显示器转动75°后抵达观看状态，此转动过程对应凸轮上的过渡区，对应周角为5~80°；当车载显示器处于观看状态时，其与车辆天花板之间的夹角为80~130°，打开区的对应周角为80~130°；车载显示器继续转动40°后抵达翻转闭合状态，此转动过程对应凸轮上的过限区，对应周角为130~170°；当车载显示器处于翻转闭合状态时，其与车辆天花板之间的夹角为170~180°，自锁区的对应周角为170~180°。凸轮上的各区域与车载显示器的各位置状态一一对应，对凸轮轮廓曲线上各区域的周角分配进行调整，就可以实现车载显示器位置状态的调整。本实用新型通过上述技术方案，使车载显示器转动到特定角度即可自动形成定位。

但是，单侧转动的结构是不稳定的，且凸轮一旦发生磨损，车载显示器的位置精度将大幅下降。本实用新型中将凸轮的轮廓曲线设计为中心对称状，通过凸轮上中心对称的相同区域对车载显示器的位置状态进行确定；具体的，当车载显示器处于初始闭合状态时，其与车辆天花板之间的夹角为0~5°，关闭区的对应周角为0~5°和180~185°；车载显示器转动75°后抵达观看状态，此转动过程对应凸轮上的过渡区，对应周角为5~80°和185~260°；当车载显示器处于观看状态时，其与车辆天花板之间的夹角为80~130°，打开区的对应周角为80~130°和260~310°；车载显示器继续转动40°后抵达翻转闭合状态，此转动过程对应凸轮上的过限区，对应周角为130~170°和310~350°；当车载显示器处于翻转闭合状态时，其与车辆天花板之间的夹角为170~180°，自锁区的对应周角为170~180°和350~360°。车载显示器处于任意位置状态时，凸轮上均有两个中心对称的同结构区域对齐进行定位，车载显示器的位置精度大幅提升。

如图4所示，销钉16穿过凸轮本体上的销钉孔将凸轮固定安装在转轴上，转轴呈空心状，转轴的一端设有用于连接电机的圆柱状安装盘17，安装盘沿其轴向被部分切割，安装盘的中心位置设有与转轴同心的通孔18，安装盘远离凸轮的端面上设有四个螺纹安装孔19，安装孔以安装盘的轴向为轴心均匀分布。异形凸轮的曲面端与横向滑动块的接触端配合连接。横向滑动块的另一端装有减震垫片22，减震垫片上固定连接有沿转轴轴向的弹性件，本实施例中的弹性件为弹簧，其套接在转轴上。弹性件的另一端连接有调节块，调节块为限位螺母，转轴上调节块的可运动范围内均设有螺纹，限位螺母螺纹连接该螺纹段，通过弹性件收缩拉伸与转轴的转动配合，可使调节块沿转轴做往复运动。

如图5和图6所示，横向滑动块包括滑动块20和导向块21。滑动块包括基体20a和叉体20b，基体为环形柱，其内环用以安装转轴，叉体呈板状，在其端面上设有轴孔23，轴孔中装有接触轴，接触轴上套接有接触滚子，接触滚子与接触轴之间可发生相对转动。叉体包括第一叉体ⅲ和第二叉体ⅳ，对称连接在基体的外周面上；第一叉体的另一端连接在导向块的外周面上，第一叉体的左端面与基体的侧周面之间设有第一加强板24，第一加强板的截面呈三角形；第二叉体上轴孔与第一叉体上的轴孔同心，轴孔的轴线垂直于基体轴线；第二叉体的上端面与基体的右端面之间设有第二加强板25，第二加强板的截面也呈三角形。导向块为环形柱，其外周面上沿其轴向设有两个对称的切割平面；第一叉体与导向块通过安装板26连接起来；导向块的左端面与第一叉体的左端面平齐；导向块的一个切割平面上设有螺纹安装孔27。

接下来对凸轮组件驱动车用显示器各位置状态变化的过程进行描述：

如图7和图8所示，转轴转动时带动凸轮一起转动，接触滚子与凸轮的接触位置从关闭区经过渡区向打开区移动，横向滑动块被推动向左移动，弹簧压缩并对调节块施加沿其轴向的推力，转轴每转动一周后，限位螺母向左移动一个螺距的距离，当接触滚子移动到打开区时，车载显示处于打开状态，本实施例中车载显示器与天花板的最佳夹角为110°。当车载显示器处于最佳观看位置时，转轴停止转动，此时限位螺母不再移动，处于压缩状态的弹簧对横向滑动块进行限位，使其无法继续沿轴向移动，从而将车载显示器保持在最佳观看位置。基于弹簧的柔性变形能力，上述车载显示器的位置保持不是刚性的，当乘客与车载显示器发生碰撞时，接触滚子在瞬时的碰撞载荷作用下发生移动，从打开区进入过限区，限位螺母在压缩弹簧的驱动下继续向左移动，使得车载显示器发生小角度转动从而与乘客分离，此过程中将大量的碰撞载荷耗散至周围空间中，避免乘客因刚性碰撞而受伤。当转轴继续带动凸轮转动时，接触滚子在过限区上移动并最终进入自锁区，此过程中，由于弹簧始终处于压缩状态，一直为限位螺母提供轴向推力，因而限位螺母一直向左移动；当接触滚子转动至自锁区时，限位螺母到达最左端，此时车载显示器处于翻转闭合状态，弹簧处于自然延伸状态。