本发明涉及一种手持式导航仪，具体涉及用于山地自行车的便携式GPS导航设备。
背景技术：
随着生活质量的不断改善，人们除了工作学习之外，对出行的要求也越来越高，使用的交通工具也越来越多样化。对于就在家附近的目的地，人们也许可以轻易地到达，但对于一些遥远而又陌生的目的地，人们就必须依靠导航仪的帮助了。导航仪通过GPS，即全球定位系统，能够快捷地对人们当前的位置进行定位，再结合地图，能够帮助人们到达想要前往的地方。
目前广泛应用于老百姓的导航仪主要分为车载导航仪和便携式导航仪，相比车载导航仪只能应用于汽车上，便携式导航仪拥有体积小、携带方便等优点。便携式导航仪主要分为手持型导航仪、穿戴型导航仪、智能手表型导航仪和智能眼镜型导航仪。其中，手持型导航仪是目前最流行的一种便携式导航仪，人们可通过手持，也可以配合支架放置在自行车上，在人们进行户外徒步、骑自行车、坐船的时候，均可以使用手持式导航仪对自己的所在位置进行精确定位。
但是，由于传统的手持型导航仪是通过人们手持或是放置在自行车支架上的，如果人们不小心、或是自行车抖动猛烈，可能会导致手持型导航仪坠落至地上，造成手持型导航仪的损坏。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是传统手持型导航仪的缺陷，目的在于提供用于山地自行车的便携式GPS导航设备，解决人们在使用传统手持式导航仪的过程中，在不小心将手持型导航仪摔落至地上时容易造成手持型导航仪损坏的问题。
本发明通过下述技术方案实现：用于山地自行车的便携式GPS导航设备，包括形状为长方体的外壳、以及安装在外壳上的显示屏，还包括金属壳层，所述金属壳层为空腔结构，金属壳层仅包裹外壳的一个角，金属壳层与外壳之间连接有弹簧，金属壳层的一个端面上铰链连接有活动板，所述活动板铰链连接在外壳的侧面上。
目前，手持式导航仪非常广泛地应用在户外徒步、骑自行车、探测地形、快艇等多个领域。在使用过程中，难免会遇到手持式导航仪摔落至地上的情况。由于下落距离的原因，第一下碰撞时，地面对手持式导航仪的冲力是最大的。而由于传统的手持式导航仪各部分重量大致相同，所以落地时与地面发生碰撞的位置也是随机的，如果第一下碰撞的位置是屏幕，屏幕很容易裂掉，如果碰撞的位置是靠近核心电子元件例如主板的位置，那么很可能导致导航仪无法正常使用。
为了解决上述问题，本发明提供了一种碰撞地面时能够避免损坏的手持式导航仪。
本装置与传统的手持式导航仪一样，也包含了外壳、显示屏等零部件，显示屏连接位于外壳内部的电子元件。与现有技术不同的是，本装置包括一个空腔结构的金属壳层，金属壳层仅包裹外壳的一个角。应当指出的是，通常对于相对薄的长方体，即高度明显小于其宽度和长度的长方体，例如板材，所描述的角指的是一个三棱柱，而非一个顶点。本专利所描述的角也是一个三棱柱，定义显示屏所在的面为顶面，平行于顶面的面为底面，顶面的四个角中任意一个角，即顶点，与底面上相对应的顶点之间形成连线，这根连线向相邻的两个侧面上各自扫过一段距离形成两个矩形，两个矩形的平行于连线的线段与顶面、底面相交，形成的交点在顶面和底面上各有两个，连接两个交点，则在顶面和底面上各形成一个三角形，再将顶面和底面上的交点对应连接起来，即形成一个矩形，底面上的三角形、顶面上的三角形、侧面上的两个矩形、以及四个交点所组成的矩形，这五个面共同组成了三棱柱。可以看出，外壳一共有四个角，这里指的一个角即是这四个角中任意的一个角。金属壳层与外壳之间通过弹簧连接。
通过上述结构，本装置的重量不再是各部分大致相等，由于金属壳层具有一定重量，再加上弹簧的重量，手持式导航仪的重量向其一个角集中，其重心发生改变。当掉落时，本装置在掉落途中逐渐向金属壳层和弹簧所在的角倾斜，最终金属壳层首先与地面接触并发生碰撞。为了解释为什么金属壳层和弹簧所在的角下落速度更快从而导致金属壳层首先与地面碰撞，将金属壳层所在的位置设置为A，其对角的位置为B。A、B两处在下落过程中都受到重力和阻力，A下落的加速度为重力加速度减去A受到的阻力与A的质量的商；同理，B下落的加速度为重力加速度减去B受到的阻力与B的质量的商，这个公式是普通的加速度求解公式，本领域技术人员应该清楚。A、B两处受到的重力加速度是相同的，而由于A、B两处的形状差异不大，所以A、B两处受到的阻力差值可以忽略。A的质量大于B的质量，则A受到的阻力与A的质量的商小于B受到的阻力与B的质量的商。所以A处的下落加速度大于B处的下落加速度。导航仪的其他部分也同理，由于金属壳层所在的角的质量最大，所以在下落过程中导航仪会逐渐向金属壳层所在的角倾斜，通过导航仪本身重心偏移的原理也可以证明导航仪在下落过程中会向金属壳层所在的角倾斜。金属壳层与外壳之间设置有弹簧，通过弹簧的反弹力，减弱了碰撞所产生的冲力，相应的传到外壳内部的冲力也相应减小。
综上所述，本装置从两个方面解决了传统导航仪在摔落时与地面碰撞容易损坏的问题，首先，本装置在下落过程中会向金属壳层和弹簧所在的角偏转，最终金属壳层与地面碰撞，大幅度降低了本装置其他部分与地面发生碰撞的几率，有效地保护了其他部分不被损坏；其次，本装置对金属壳层所在的角加强了防护，在金属壳层与外壳之间设置有弹簧，通过弹簧降低碰撞对外壳造成的冲力，使得外壳受到的冲力减弱，同时，也保护外壳内部的电子元件。
考虑到金属壳层与外壳之间仅是通过弹簧连接，弹簧的连接力本身是比较弱的。而且，与地面碰撞后，如果碰撞产生的冲力过大，金属壳层与外壳之间有可能会发生幅度比较大的相对移动，金属壳层会与外壳接触并撞击外壳，造成外壳受损。为了解决上述问题，在金属壳层的一个端面上铰链连接有活动板，活动板另一端铰链连接在外壳上。通过活动板的设计，有三个优点。第一，加强了金属壳层与外壳之间的连接能力，金属壳层是有重量的，单是依靠若干弹簧进行连接，在使用一段时间后也容易导致弹簧损坏，活动板能进一步加强金属壳层与外壳之间的连接；第二，在金属壳层与外壳的相对移动过程中，活动板能通过铰链起到限位的作用，即通过两端的铰链连接，活动板的两端可分别绕外壳、金属壳层进行一定角度的旋转，但是活动板的总长度是不变的，由此在允许金属壳层与外壳发生相对移动的同时，两者之间的总距离不会改变，防止了金属壳层与外壳的相对移动幅度过大、金属壳层与外壳发生碰撞，有效地保护了金属壳层和外壳；第三，活动板具有重量，使得金属壳层所在的角所集中的重量更大，这样更有利于本装置在下落过程中向金属壳层所在的角倾斜。
进一步地，金属壳层外表面的表面积不大于外壳的表面积的十分之一。金属壳层只需要覆盖外壳的一个角即可，其外表面积如果大于外壳的表面积的十分之一，那么不仅会出现如金属壳层覆盖屏幕的情况导致导航仪使用不方便，还会使得导航仪各部分质量重回至大致相等，那么落地时，与地面碰撞的部位又是随机的了。
进一步地，金属壳层外表面上贴附有缓冲层。所述缓冲层能够进一步减缓地面对本装置造成的冲力，同时保护金属壳层，延长金属壳层的使用寿命。
进一步地，金属壳层的材料为铝合金。铝合金采用4000系列的铝合金，例如4A01，4000系列的铝合金不仅具有一定的重量，能够使本装置在下落过程中偏转，同时还具有耐磨损的特点，在与地面发生碰撞时不易损坏。
进一步地，外壳的侧面设置有防滑垫。人们在户外运动时手上会出汗，如果手直接与外壳接触，汗会导致手滑，从而摔落本装置，为了解决这个问题，在外壳的侧面上人们设置有防滑垫，防滑垫增加了人的手与本装置之间的摩擦力，即使手上出汗，本装置也不会轻易从手中滑落。
进一步地，外壳剩余的三个角上设置有缓冲垫，所述缓冲垫包裹所在的角。这里的角的概念与之前提到的相同，本装置其余的三个角上均设置有缓冲垫。因为金属壳层的重量可以使得本装置在摔落至地面时，第一次碰撞大概率发生在金属壳层与地面之间。然而，第一次碰撞之后的碰撞位置则是随机的，但之后的碰撞对本装置造成的冲力相对第一次碰撞是很小的。所以，为了加强对本装置的保护，减轻第一次碰撞之后的碰撞对本装置的损伤，在外壳的其余三个角上设置有缓冲垫。
进一步地，外壳上设置有反光带。在夜晚使用本装置时，如果不小心滑落或者遗失，反光带能够提高人们找到本装置的几率。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明从两个方面解决了传统导航仪在摔落时与地面碰撞容易损坏的问题，首先，本装置在下落过程中会向金属壳层和弹簧所在的角偏转，最终金属壳层与地面碰撞，大幅度降低了本装置其他部分与地面发生碰撞的几率，有效地保护了其他部分不被损坏；其次，本装置对金属壳层所在的角加强了防护，在金属壳层与外壳之间设置有弹簧，通过弹簧降低碰撞对外壳造成的冲力，使得外壳受到的冲力减弱，同时，也保护外壳内部的电子元件；
2、本发明通过设计活动板，进一步加强金属壳层与外壳之间的连接；在金属壳层与外壳的相对移动过程中，活动板能通过铰链起到限位的作用，防止金属壳层与外壳的相对移动幅度过大、金属壳层与外壳发生碰撞，有效地保护了金属壳层和外壳；不仅如此，活动板具有重量，使得金属壳层所在的角所集中的重量更大，这样更有利于本装置在下落过程中向金属壳层所在的角倾斜；
3、本发明在金属壳层外表面上贴附有缓冲层，缓冲层能够进一步减缓地面对本装置造成的冲力，同时保护金属壳层，延长金属壳层的使用寿命；
4、本发明在外壳剩余的三个角上设置有缓冲垫，所述缓冲垫包裹所在的角，缓冲垫加强了对本装置的保护，减轻第一次碰撞之后的碰撞对本装置的损伤。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的主视图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-外壳，2-缓冲垫，3-金属壳层，4-弹簧，5-显示屏，6-缓冲层，7-防滑垫，8-活动板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，本发明为用于山地自行车的便携式GPS导航设备，包括形状为长方体的外壳1、以及安装在外壳1上的显示屏5，还包括金属壳层3，金属壳层3为空腔结构，金属壳层3仅包裹外壳1的一个角，金属壳层3与外壳1之间连接有弹簧4，金属壳层3的一个端面上铰链连接有活动板8，活动板8铰链连接在外壳1的侧面上。金属壳层3外表面的表面积不大于外壳1的表面积的十分之一。金属壳层3外表面上贴附有缓冲层6。金属壳层3的材料为铝合金。外壳1的侧面设置有防滑垫7。外壳1剩余的三个角上设置有缓冲垫2，缓冲垫2包裹所在的角。外壳1上设置有反光带。
通过上述结构，本装置的重量不再是各部分大致相等，由于金属壳层3具有一定重量，再加上弹簧4的重量，本装置的重量向外壳1的一个角集中，本装置的重心发生改变。当本装置掉落时，在掉落途中逐渐向金属壳层3和弹簧4所在的角倾斜，最终金属壳层3首先与地面接触并发生碰撞。通过弹簧4的反弹力，减弱了碰撞所产生的冲力，相应的传到外壳1内部的冲力也相应减小，同时，活动板8能够限制金属壳层3与外壳1之间产生的相对移动的幅度过大，避免金属壳层3与外壳1发生碰撞，有效地保护了金属壳层3和外壳1。不仅如此，缓冲垫2还能在第一次碰撞之后的碰撞中保护本装置。
本发明在下落过程中会向金属壳层3和弹簧4所在的角偏转，最终金属壳层3与地面碰撞，大幅度降低了本装置其他部分与地面发生碰撞的几率，有效地保护了其他部分不被损坏；另外，本装置对金属壳层3所在的角加强了防护，在金属壳层3与外壳1之间设置有弹簧4，通过弹簧4降低碰撞对外壳1造成的冲力，使得外壳1受到的冲力减弱，同时，也保护外壳1内部的电子元件。
图1中的虚线表示被遮挡住的部分。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。