CN106051392A - 支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支撑系统。该系统包括：支撑臂(4)，该支撑臂能够在其近侧端部绕着中间接头轴线X”旋转；监视器支撑头部(5)，该支撑头部位于支撑臂(4)的远侧端部并具有内部滑动器元件和压缩弹簧；以及连杆和枢轴布置，其产生了扭矩以对抗头部(5)上的载荷所产生的扭矩，并且该连杆和枢轴布置在臂(4)于其移动范围内移动时将监视器板(6)相对于竖直方向而保持在相同的观赏平面内。

Description

支撑系统

本申请是中国专利申请号201180028130.0、发明名称为“支撑系统”、申请人为“科尔布鲁克鲍森桑德斯产品有限公司”、国际申请日为2011年6月9日的进入中国的PCT专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种支撑系统。本发明具体的实施方式涉及用于监视器或者显示设备的可移动支撑臂。

背景技术

以现代屏幕为基础的显示设备通常是诸如液晶显示屏(LCD)或等离子显示屏的平面监视器。这样的设备能够安装在诸如支撑臂的抬升支撑设备上，该支撑臂然后能够紧固至表面，从而平板监视器保持在所述表面的上方或前方。

已知的是，监视器的支撑系统允许对监视器进行安装的头部、底座或支架进行三维移动。如此也允许在全范围内调整监视器。文献GB2 438 581和US 7,438,269都公开了包括拱形连接件的底座或支架，其允许监视器绕着实质上水平的虚拟枢轴轴线枢转。在文献US7,438,260中，虚拟枢轴轴线经过监视器或显示器的重心，从而在拱形连接件上选定的位置处减少了将底座保持到位所必须的力。

为了允许绕实质上竖直的轴线(或正交于拱形连接件的轴线的轴线)进行调整，诸如文献GB2 348 581和US 7,438,269中所公开的那些已知的设置具有与第一枢转机构完全分离的第二枢转机构。第二枢轴是类似于棒的单独的竖直元件，该元件限定了竖直轴线。该第二枢轴与拱形连接件的枢轴不相同并且与其分离。

这些现有技术的设置需要两个分离并且不同的枢轴设置。因此他们建造相对复杂并且昂贵，所具有的两个枢轴(并且因此更多的移动部分)会发生故障并且相对不美观。

发明内容

在其第一方面中，本发明提供了单一的简单机构，该机构允许在三个正交方向(即大约正交的X、Y和Z轴线)上全范围的调整载荷。相比于已知的设置，制造该装置更加简单和便宜，并且在看起来更加美观。

已知的是，用于监视器的支撑系统包括铰链臂布置以利用可倾斜的底座或支架机构来用于升高和降低监视器，随着臂的上下移动，该可倾斜的底座或支架机构将监视器保持在相同平面内。诸如那些在文献US 2004/0245419中公开的布置具有四个连杆装置或者平行四边形的布置，其中具有在主支撑臂下方(或上方)并且与该主支撑臂相平行的第二连杆或臂，并且该第二连杆或臂枢转地联接至监视器安装所在的可倾斜的底座或支架。第二连杆或臂在主支撑臂和底座之间枢转地联接至枢轴下方(或上方)的底座或支架，并且也枢转地联结至基底或支撑元件，主支撑臂的另一端部在主支撑臂和基底或支撑元件之间的枢轴下方(或上方)的某点处枢转地联接至该基底或支撑元件。主支撑臂和第二连杆臂彼此平行，并且连杆装置(该能够被认为是基底元件和底座的每一者上的一对枢轴之间所画的线)，该对枢轴也彼此平行。

该平行四边形的四连杆装置意味着当支撑臂上下移动的时候，倾斜底座上的两个枢轴之间的连杆装置保持在相同的平面上，该平面平行于基底元件上的两个枢轴之间的连杆装置。

已知的四杆式平行四边形连杆布置的缺点在于需要设置第二连杆，该第二连杆平行于支撑臂并且从该支撑臂分离。因此该布置必须具有平行于主支撑臂的第二可见的(并且因此不美观)连杆或臂。任选地，该平行四边形布置具有大而深的外壳，该外壳能够容置主支撑臂、第二平行连杆以及两者之间的空间。其体积庞大并因此也不美观。

第二方面中，本发明的支撑系统不再需要与第一平行连杆分离的第二平行连杆以及在两个平行连杆之间的竖直间隔。因此第二方面中的本发明允许更加紧凑和看上去美观的支撑臂，随着支撑臂上下运动该支撑臂将其载荷底座保持在相同平面内。

使用能够沿着支撑臂的纵向轴线移动(没有正交或垂直于支撑臂的移动分量)的滑动器元件，使得结构看起来美观而不具有带有沿着并且垂直于支撑臂的移动分量的第二可见臂。

用于载荷(例如监视器或显示设备，所述监视器或显示设备随着它们绕水平轴线枢转而上下移动)的铰链式支撑臂的问题在于：绕着水平轴线施加的监视器的恒定的重量造成了变化的扭矩。随着臂上下移动，从支撑臂端部的载荷到支撑臂的另一端部以及支撑臂和其基底之间的枢轴的距离发生变化。当臂是水平时(参见图12b和14b)，距离以及因此的扭矩是最大值，并且当所述臂处在其最高(参见图12a和14a)和最低位置(参见图12c和14c)时，该距离和扭矩为最小值。

为了对抗该变化扭矩，已知(例如参见文献US 2004/0245419)的是设置压缩弹簧，该压缩弹簧提供可变的力以产生扭矩，从而对抗并且匹配由载荷重量所产生的扭矩。该弹簧受到凸轮布置的支配，该凸轮布置控制弹簧的压缩程度的并且因此控制其施加的力。

文献US 2004/0245419中公开的凸轮布置的类型相对复杂并且因此生产昂贵。

本发明在其第三方面提供了用于改变扭矩的布置，该扭矩应用于对抗由于支撑臂绕水平轴线枢转而造成的扭矩的变化。

本发明在其第三方面中提供了一种机构，该机构允许了当支撑臂枢转时产力构件所提供的扭矩中发生变化，并且该扭矩对抗支撑臂的载荷的重量，以更好的匹配当支撑臂枢转时所述重量所提供的扭矩的改变。本专利申请的发明人是第一个认识到：当近侧力传输连杆枢轴处在近侧支撑臂枢轴周围的移动范围的中点时，采取将近侧力传输连杆枢轴移动远离其位于某一线上(所述线竖直穿过近侧支撑臂枢轴并且实质上正交于支撑臂的纵向轴线)的通常位置的步骤，采用该步骤使得人们更好地将支撑扭矩和载荷重量扭矩中变化图表的形状与支撑臂移动相互进行匹配，并且因此更好地支撑支撑臂上的载荷。本发明人是第一个领悟到：移动远离现有技术的实质上对称的近侧支撑臂枢轴和近侧力传输枢轴布置的反常规的步骤事实上允许人们在支撑扭矩中产生更对称的变化，以更好地匹配载荷重量扭矩。

本发明在其第四方面提供了对支撑系统进行设计的方法。发明人领会到，可以提供美观宜人的支撑系统，该系统不需要复杂的布置来匹配随着支撑系统移动通过其移动范围而在系统上的载荷引起的扭矩变化，该移动范围是通过该系统的尺寸和几何形态所精心挑选出来的。

附图说明

现在参考附图，仅通过非限定性实例来描述本发明的优选实施方式。附图仅用于解释和图解本发明优选实施方式的目的，并且不应当解释为对权利要求进行限制。本领域技术人员会轻松并且轻易地从其不同方面构想出本发明可选的实施方式。

在附图中：

图1是体现本发明的支撑设备的立体图；

图2是图1的支撑设备的侧视图；

图3是图1的支撑设备的俯视图；

图4是图1至图3的支撑设备的局部分解图；

图5是图1至图4的支撑设备的上臂的分解图；

图6是图1至图5的设备的安装和移动头部的立体图；

图7是图6的安装和移动头部部分的局部分解图；

图8是图1至图6的上臂的上端部和安装和移动头部的分解图；

图9是沿着图2中IX-IX截面的安装和移动头部的多个方面的横截面图；

图10a和图10b是沿着图3中的X-X部分截面的横截面图，其图示了安装和移动头部在第一平面内的调整；

图11a至图11c是安装和移动头部的俯视图，其图示了在与图10a和图10b的截面平面正交的第二平面中对安装和移动头部进行调整；

图12a至图12c是沿着图3的X-X部分截面的横截面图，其图示了当上部支撑臂枢转的时候在第二方面中的本发明；

图13a至图13g是图1设备的不同零件之间的几何关系的示意图，并且其中图13a是臂(4)的分解侧视图，图13b是通过安装头部的横截面侧视图，图13c是通过中间接头(31)的横截面侧视图，图13d图示了支撑臂近侧端部处的几何形态，图13e图示了支撑臂及其枢轴的几何形态，并且图13g图示了支撑臂的远侧端部处的几何形态；

图14a至图14c和图15图示了当支撑臂绕着其底部端部处的枢轴枢转时，由于诸如安装在上臂的上端部的监视器的重量而在图1至图12的上臂底部端部上的枢轴周围形成的扭矩的变化，

图16a至图16c和图17、图18图示了图13和图14的扭矩是如何对抗已知的支撑设备布置；

图19a至图19c是图示了本发明第三方面中类似于图12a至图12c的横截面图；

图20a至图20c和图21图示了由于在上部支撑臂的下端部载荷的重量而在枢轴处产生的扭矩是如何对抗图1至图12和图18的布置；

图22是根据本发明的支撑系统的另一个实施方式的侧视示意图；

图23从前方示出了图22的支撑系统；并且

图24是图22和图23的设备的侧面横截面的示意图。

具体实施方式

参考图1至图3，支撑设备1包括工作台紧固元件2、下臂3、上臂4、监视器安装头部和枢轴5、以及用于紧固到待支撑的监视器(未示出)背部的监视器板6。工作台紧固元件2具有螺丝或夹钳布置，以用于可移除地将元件2紧固至工作台或其他表面，且工作台紧固元件2具有直立的销7，该销7被容纳在下臂3的端部中的对应孔8内，如此下臂3能够在相对于工作台紧固元件2的竖直Y’轴周围旋转(参见图1)。然后，下臂3在其上端部处具有孔或阴接头9以接收上臂4的底部端部处的销或阳接头10。上臂4能够通过该销和孔相接合而相对于下臂3绕着竖直轴线Y”(参见图1)旋转。

参考图1，下臂3能够相对于工作台紧固元件2而绕着竖直轴线Y’旋转，上臂4能够相对于下臂3绕着竖直轴线Y”的和水平轴线X”旋转，并且(下面详细讨论)安装头部5能够相对于上部支撑臂4的远侧端部而绕着两条正交轴线(一个是实质上水平轴线X”’并且另一个是实质上竖直轴线Y”’)旋转。监视器支撑头部5也能够绕着正交于X”’和Y”’轴线的水平轴线Z”’旋转。

参考图5至8，安装头部5包括带有固定部分12的移动接头箍11，以用于可滑动地与监视器支撑板6相接合，并包括长型弯曲构件(圆弧或箍部段)13，其横截面大体上是圆形的。带有对应于弯曲构件13的外周的内部圆形支承表面15的运动接头14定位在弯曲构件13上并且能够沿着箍部段或弯曲构件13移动并绕着箍部段旋转。运动接头14是两部分的塑料模制物。塑料模制物保持在上部支撑臂4的远侧端部处的两个突出部分16之间。开缝螺丝17通过矩形螺母和Belleville垫片而将压力施加于模制物每侧的外部，如此运动接头摩擦地接合在箍上。

突出臂16能够相对于运动接头14旋转，从而支撑臂能够绕着水平轴线X”’旋转。上臂突出物16内部的突出部分60与运动接头14上的轨道61相接合，以允许绕着轴线X”’进行相对旋转。

参考图5，支撑设备1包括运动接头箍11，远侧前部连杆枢轴销19、近侧前部连杆枢轴销42、运动接头模制物左半部20、运动接头调整螺丝17、Belleville垫圈18、前部连杆21、薄六角螺母22、中间接头圆头螺丝23、上臂铸件左半部24、弹簧滑动器模制物左半部25、摩擦衬垫26、防止指头陷入的模制物27、动力连杆28、中间接头枢轴销29、力调整螺丝30、中间接头31、钢制垫圈32、弹簧滑动器模制物右半部34、压缩弹簧35、头部螺丝36、上臂铸件右半部37、矩形螺母38、运动接头模制物右半部39、弹簧螺母板40以及电缆管理夹41。

如图10a和10b所示，运动接头14能够相对于弯曲构件13移动。在本申请中，我们通常会表示为运动接头沿着箍或者箍部段的移动。该表述表示在沿着弯曲构件13的弯曲的方向上相对地移动，并且包括箍保持静止的情况下的运动接头的移动、运动接头保持静止的情况下而箍移动以及运动接头和箍都移动。

在本发明特别优选的实施方式中，弯曲构件13位于圆的圆周上，该圆的中心位于或者靠近于在安装头部上支撑的监视器或其他元件的重心。这减少了摩擦力的大小，其中为了将其位置保持在箍上，运动接头的支承表面15必须将该摩擦力施加在弯曲构件13的表面。如图11a至11c所示，运动接头14还能够相对于弯曲构件13旋转，并且沿着弯曲构件13并且绕着该弯曲构件13旋转的组合移动意味着诸如在安装头部5上的监视器(未示出)能够绕着正交的X”’和Y”’轴线旋转。在本申请中，我们通常表示为运动接头绕着箍旋转。该表述表示在延伸直到弯曲构件13的中间的弯曲轴线的周围的相对旋转，并且包括箍保持静止而运动接头移动，运动接头保持静止而箍旋转以及运动接头和箍都旋转。

底座固定部分12保持在监视器支撑板6的类似于转盘的部分中，从而监视器支撑板6能够相对于底座固定部分12而绕着轴线Z”’(参见图1)旋转。

上部支撑臂4是两部分的金属铸件，该两部分的金属铸件的两部分24、37由朝着上部支撑臂的远侧端部的螺丝和螺母联接36、22以及一对近侧中间接头圆头螺丝23(该螺丝23每个穿过中间接头31的上端部的一对孔并且接合了中间接头枢轴销29的相对的端部)而保持在一起，从而上部支撑臂4能够绕着中间接头枢轴销29并因此绕着水平轴线X”(参见图1)枢转。上部支撑端部外壳的每半部分的远侧端部形成U型运动接头固定部分的一个半部16，从而如上所述(参见图8和9)，铸件的两个半部一起将运动构件14俘获。上部支撑臂前部连杆21(也称之为远侧滑动器连杆)的远侧端部安装到远侧前部连杆枢轴19(或远侧枢轴)上，该枢轴19保持在运动接头14的两个半部20、39之间，并且该上部支撑臂前部连杆21的近侧端部安装在近侧前部连杆枢轴销42上，该近侧前部连杆枢轴销42枢转地安装在支撑在上臂外壳内的滑动道或弹簧滑动器43的远侧端部。该弹簧滑动器43是两部分的模制物25、34并且近侧前部连杆枢轴销42保持在两个半部的远侧端部之间，以支撑前部连杆21。当所述设备进行组装的时候，滑动器43沿着支撑臂4的纵向轴线L移动，而不具有垂直于该纵向轴线L的移动分量。所述的实施方式具有支撑臂内部的弹簧滑动器43；其也能够设置在上部支撑臂4的周围或该上部支撑臂4旁边，设置为它沿着该上部支撑臂4的纵向轴线L或平行于上部支撑臂4的纵向轴线L移动，而没有明显的垂直于该纵向轴线L的移动分量。

弹簧滑动器43在其内部具有压缩弹簧35(在图12a至12c中未示出)，该弹簧滑动器43在其远侧端部与安装在力调整螺丝30远侧端部上的弹簧螺母板40相接合。在初始构建或最终生产支撑设备1时，力调整螺丝被设定成限定了弹簧螺母板40和弹簧滑动器43的近侧端部之间的具体间隔。这限定了压缩弹簧35的空间长度并且因此确定了弹簧35所提供的力。力调整螺丝30能够调整弹簧滑动器模制物内的弹簧螺母板40的位置，并且因此增大或者减小了压缩弹簧的长度，并且因此分别减少或增加了弹簧将会施加在弹簧滑动器以及弹簧螺母板上的力，以及因此施加到后部动力连杆28的力，该后部动力连杆28(也称之为近侧滑动器连杆或力传输构件连杆)枢转地连接至弹簧滑动器43近侧端部，弹簧35的近侧端部对着该弹簧滑动器43的近侧端部来进行作用。

后部动力连杆28设置在弹簧滑动器43近侧端部和中间接头31之间，从而将来自压缩弹簧35的力传输至中间接头31。后部动力连杆28在后部动力连杆的远侧端部通过远侧后部连杆枢轴销44而连接至弹簧滑动器43，该远侧后部连杆枢轴销44保持在弹簧滑动器43的两个模制物半部25、44之间，并且该后部动力连杆28通过近侧后部连杆枢轴销45连接至中间接头31，该近侧后部连杆枢轴销45保持在U型中间接头31的两个直立部分46之间。后部动力连杆近侧枢轴45(或者仅称之为近侧枢轴)定位在上臂枢转点29下方的中间接头上，并且定位在穿过支撑臂枢转点29的竖直轴线的前面或远侧的位置处。

正如在以下更加向详细地论述那样，支撑臂外部外壳47在其近侧端部处枢转地联接至中间接头31并且在其远侧端部处枢转地联接至运动接头14，内部滑动器43通过前部连杆21在其远侧端部处被联接，并且通过后部动力连杆28在其近侧端部处被联接，这种支撑臂外部外壳47结合了内部滑动器43的这样一种组合意味着如图12a、12b和12c中的方式所示，当上部支撑臂4绕着中间接头31枢转时，支撑在安装头部的监视器实质上保持在相同平面。

参考图12a至12c，当上部支撑臂例如从图12a所示的位置到图12b所示的位置(或者如从图12b所示的位置到图12c所示的位置)在A方向上绕着中间接头枢轴销枢转的时候，后部动力连杆28将支撑臂外壳47中的滑动器43朝着运动接头14推动。然后这造成前部连杆21将其枢转点在运动接头上向前推动。当远侧前部连杆枢轴销19在动作在运动接头14和支撑臂外部外壳47之间的枢轴或旋转轴线X”’下方的点处位于运动接头14上时，这造成了运动接头14相对于支撑臂外壳47在方向B上旋转，因此减少或防止监视器相对于其初始平面倾斜。如果运动接头并未在方向B上相对于支撑外壳进行移动，则保持在安装头部上的监视器会随着支撑臂在方向A上旋转而在方向C上倾斜。

滑动器43能够沿着支撑臂外壳47，沿着杆或者力调整螺丝30的中心或纵向轴线L自由滑动。在图示的实施方式中，滑动器43位于支撑臂外壳47内部，但是也可以使得滑动器43以及相关联的连杆和枢轴布置在外壳47的外部和周围。随着上部支撑臂在其运动范围内移动(例如在A方向上如图2a所示的从高于水平线大约40°到图12c所示的低于水平线40°)，滑动器43以一定的速率(即每旋转一度时沿着臂外壳滑动的距离)沿着臂外壳47并且相对于臂外壳47滑动。该滑动速率由后部动力连杆28的几何形态、近侧后部连杆枢轴销45相对于中间接头枢轴销29的位置、以及远侧后部连杆枢轴44相对于杆30的中央纵向轴线的位置而限定。在方向B上以限定的速度(即滑动器43沿着臂的中央轴线在每一距离度量下所移动的旋转角度)旋转。该旋转速率由前部连杆21、前部连杆远侧枢轴19、枢轴X”’(参见图1)和前部连杆近侧枢轴42相对于中央轴线L的几何形态所限定。

参考图13a至13g，距离或数值d、z、e、g、l、n、o、偏移量、m、j、In length和k，其中d-中间接头枢轴29和近侧力传输连杆枢轴45之间的距离；z-中间接头枢轴29和近侧力传输连杆枢轴45之间的直线与竖直方向形成的角度；e-沿着从(支撑臂的纵向轴线)至近侧连杆28的远侧枢轴44的垂线的距离；g-近侧力传输连杆28各自枢轴之间的长度；l-近侧和远侧支撑臂枢轴29，X”’之间的距离；n-沿着远侧连杆21的近侧枢轴42和近侧连杆28的远侧枢轴44之间的支撑臂纵向轴线的分量；o-沿着从(支撑臂纵向轴线)至远侧连杆21的近侧枢轴42的垂直线的距离；偏移量-运动头部的枢转点到纵向轴线的垂直距离；m-运动头部的枢转点和枢转点19之间的平行距离；j-远侧连杆21各自的枢轴19、42’之间的长度；In length-自由弹簧的长度(即未加载的弹簧的长度)；K-弹簧常数，当上部支撑臂4绕着枢轴销29枢转的时候，以上都为常数；数值x、y、a、弹簧D、p、f、B1、B2、角度C和(未在图13a至13g中示出的)弹簧力W，其中x-臂的纵向轴线和竖直方向之间的角度；y-臂的纵向轴线和线(该线位于力传输连杆28的多个枢轴之间)之间的角度；a-沿着连杆远侧枢轴44和中间接头枢轴29之间的臂的纵向轴线的距离；弹簧D-压缩的弹簧长度；p-沿着远侧连杆近侧枢轴44和安装头部枢轴X”’之间臂的纵向轴线的距离；f-枢轴42和横截面(该横截面位于运动接头表面15的中央线和竖直线运动头部之间)之间的平行距离；B1-臂的纵向轴线和线(该线在安装头部枢轴X”’和远侧连杆近侧枢轴43之间)之间的角度；B2-安装头部枢轴X”’和远侧连杆近侧枢轴43之间的线与安装头部枢轴X”’和远侧连杆远侧枢轴19之间的线之间所形成的角度；T-倾斜角度(竖直方向之间的线与安装头部枢轴X”’和远侧连杆远侧枢轴19之间的线所形成的角度)；角度C-安装头部枢轴X”’和远侧连杆远侧枢轴19之间的线与远侧连杆21的枢轴19、42之间的线之间所形成的角度)，上述这些值都随着臂47绕着枢轴29旋转或枢转而改变，均改变了角度x。

当滑动器43将远侧后部连杆枢轴44和近侧前部连杆枢轴42a保持在固定的距离下或保持分隔时，枢轴42和44会以如上所讨论的相同的速率移动，该相同速率由后部动力连杆28、近侧后部连杆枢轴45、中间接头枢轴29、远侧后部连杆枢轴44、以及穿过滑动器43、支撑臂外壳47和杆30(所有三个都沿着该杆30相对于彼此移动)的轴线L的中央线的几何形态所限定。

当枢轴42在滑动器43的近侧端部和支撑臂外壳47处以不同元件的几何形态所设定的速率向前移动时，前部连杆21将其滑动行为转换成在方向B上绕着轴线X”’旋转(参见图1和12a至12c)。

当臂4旋转的时候，其目的是为了使角度T(参见图13e和13f)保持恒定或几乎恒定，以便例如安装头部上的监视器与旋转中的臂处于相同角度。在实践中，角度T被选定成使得监视器向上倾斜5度角，因为这允许了支撑臂组件中的任意公差/变化。经验也建议如果屏幕轻微指向上而不是指向下(这给出了对下垂的印象)，则市场上对监视器臂的看法更好些。

图13a至13g中所图示的各种参数之间的相互关系由以下公式所限定：

p＝l-n-a (1)

$cos\left(B2\right)=\frac{m^2+f^2-J^2}{2mf}---\left(4\right)$

T＝x-B1-B2 (5)

$\cos C=\frac{m^2+J^2-f^2}{2mj}---\left(6\right)$

例如如图1、12a、12b和12c所示出，为了对固定至安装头部14的监视器(未示出)相对于下臂3以及由此的工作台表面(支撑设备1安装在该工作台上)而升高和/或降低，上部支撑臂4能够从其最高的位置(参见图12a)(近似高于水平线45°)向下旋转至其最低位置(参见图11c)，其近似低于水平线45°。在支撑臂4内的弹簧35通过后部连杆28而作用在中间接头31上，以产生扭矩(该扭矩反作用于由监视器的重量所产生的扭矩)。

如从图14中所见，当上部支撑臂为水平的时候(参见图14b)，从监视器重心至中间接头枢轴P的监视器的距离是最大的，并且当监视器在最高(图14a)或最低(图14c)的位置时，该距离是最小的。

这意味着(如图15所示出)当臂角度与水平线为0°时，由监视器重量所产生的在中间接头枢轴29(图14和16中的P)处的扭矩是最大，并且在图示的实例中在+45°和-45°的移动范围的端部处，扭矩最小。图15的曲线图是图示了由监视器重量所产生的在P(即枢转点29)处的扭矩的大小，假设监视器重量为40N，臂长度为265mm，并且移动范围为从水平线起的+/-45°。

对抗由支撑臂的远侧端部处的载荷在枢转点处所产生的扭矩的已知的布置(参见图16)是使用由机械弹簧或上部支撑臂4内的气体弹簧锁产生的弹簧力G。该弹簧力G通过f长度的后部动力连杆51，在距离d下作用通过近侧后部连杆枢转点52，而竖直地转动至主支撑臂枢转点P(或29)。由弹簧力G所产生的扭矩T和P是在后部连杆51中的在距离d下的力S的产物。力S等于沿着后部动力连杆方向弹簧力G的分量。

如图17所示，如果弹簧力G是恒定的，并且支撑臂的移动范围在水平线的+/-45°，那么T中的变化正如图17中由恒定的力线65所示出。扭矩T随着支撑臂枢转而改变，这是因为随着枢轴相对于上部支撑部和弹簧力G的方向枢转，沿着后部动力连杆51的方向的弹簧力G的分量改变。如图17中所能看到的，图16的已知的布置中由恒定的弹簧力所产生的扭矩并不会以相同的方式随着载荷W的重量(图中线66)所产生的扭矩而改变。实际上，峰值重量对抗扭矩62(即由弹簧力G所产生的扭矩)与由载荷重量所产生的峰值扭矩并不是在同一个地方。而且，如果弹簧力是由诸如压缩弹簧的机械弹簧所产生的，那么差别会更大(参见图18，其中来自压缩弹簧的扭矩的变化是线67)。这是因为当上部支撑臂旋转，弹簧力G的大小随着弹簧被压缩的变化程度而变化。

在图1至11和图18中所示的本发明的实施方式中，由监视器的重量(参见图19和20)所产生的扭矩与弹簧力所产生的扭矩相对抗，该弹簧力产生的扭矩是在后部动力连杆28中的压缩弹簧35所产生的，并且垂直距离e在该力的线和近侧动力连杆枢轴45之间。

参考图13a至13g和图20a至20c：

弹簧D＝布置n+阻力-a (9)

弹簧力＝(In length-弹簧D)K (10)

其中：In length＝未压缩弹簧长度(即自由/初始弹簧长度)

弹簧D＝压缩的弹簧长度(其实瞬间值，能够在移动的任意点处得到)

K＝弹簧衡量

由以下公式给出在枢轴29处来自弹簧力的扭矩ω

选择支撑臂和其相关联的元件的尺寸(即d-中间接头枢轴29和近侧力传输连杆枢轴45之间的距离；z-中间接头枢轴29和近侧力传输连杆枢轴45之间直线与竖直方向所成的角度；e-沿着从支撑臂纵向轴线至近侧连杆28的远侧枢轴44的垂直直线的距离；g-近侧力传输连杆28其各自枢轴之间的长度；l-近侧和远侧支撑臂枢轴29、X”’之间的距离；n-沿着远侧连杆21的近侧枢轴42和近侧连杆28的远侧枢轴44之间的支撑臂纵向轴线的分量；o-沿着从支撑臂的纵向轴线到远侧连杆21的近侧枢轴42的垂直线的距离；偏移量-运动头部的枢转点到纵向轴线的垂直距离；m-运动头部的枢转点和枢转点19之间的平行距离；j-远侧连杆21各自枢轴19，42’之间的长度；In length-自由弹簧长度(即未载荷弹簧)；K-弹簧常数。从而在支撑臂运动范围内，试图并且最好地匹配保持角度T大体上恒定的成对目标，以及在枢轴49周围的紧密匹配扭矩的成对目标，该扭矩由载荷重量(例如在安装头部14上的监视器)，并且由弹簧力在支撑臂移动范围内所施加。摩擦作用在以下两个主要点上：作用在滑动器43和外部外壳47之间的点以及也作用在中间接头29。当摩擦用作有助于向摩擦系统提供偏差程度时，弹簧载荷上升造成了摩擦的上升，但是也没有必要精确地测定出准确的摩擦水平。

本发明的发明人已经认识到有可能将由支撑臂中的弹簧的弹簧力所产生的扭矩与载荷重量所产生的扭矩相匹配，而不用使用凸轮(诸如在本领域中通过精心选择的臂几何学而使用的凸轮)，并且带有滑动器的该支撑臂能够沿着其中央轴线移动，其后部和前部连杆枢轴自由地联合以定位至该点的后部连杆近侧枢轴45，而不是竖直地在支撑臂近侧枢轴29的下方，这允许足够紧密地与所选的载荷的几何学相匹配。发明人已经认识到并不需要完美匹配的摩擦力装置，并且带有后部连杆动力枢轴(在主支撑臂近侧枢轴竖直下方)的标准结构是次选。

通过目标绘图方法来完成支撑臂几何学的选择。对于现场载荷，由不同的支撑臂位置来确定枢轴29周围的扭矩以及用类似于图15的图表来绘画该扭矩。

相对平衡的扭矩由公式11所给出。限于每个可能并且适合于臂功能和美学的数值范围，重复地选择每个相关恒定(即随着臂旋转的常数)参数的值。那些每套选定的数值输入到公式7至11中，以用于一系列不同的角度x的值(以及因此随着臂旋转而可变的角度和长度)，从而得出类似于图21的曲线图。固定或恒定的值(即d-中间接头枢轴29和近侧力传输连杆枢轴45之间的距离；z-中间接头枢轴29和近侧力传输连杆枢轴45之间的直线与竖直方向所成的角度；e-沿着从支撑臂的纵向轴线至近侧连杆28的远侧枢轴44的垂直线的距离；g-近侧力传输连杆28各自枢轴之间的长度；l-近侧和远侧支撑臂枢轴29，X”’之间的距离；n-沿着远侧连杆21的近侧枢轴42和近侧连杆28的远侧枢轴44之间的支撑臂纵向轴线的分量；o-沿着从支撑臂纵向轴线至远侧连杆21的近侧枢轴42的垂直线的距离；偏移量-运动头部的枢转点到纵向轴线的垂直距离；m-运动头部的枢转点和枢转点19之间的平行距离；j-远侧连杆21各自的枢轴19、42’之间的长度；In length-自由弹簧的长度(即未载荷弹簧的长度)；K-弹簧常数)然后重复地变化，直到由图21的弹簧力所产生的扭矩的图中的线紧密地匹配于由图15的载荷所产生的扭矩的图中的线。

本发明所图示的实施方式具有力调整螺丝30，该力调整螺丝30能够预压弹簧35至不同的范围，并且因此也影响着由弹簧力所得的枢轴29周围的扭矩。因此上述的匹配试验重复了多次(4次)不同的预应力，该预应力会对应于不同的监视器重量或载荷，以核定所选定的几何形态也能够匹配不同载荷以及弹簧35的预应力的合适程度。

一旦得到紧密地匹配扭矩的几何学，公式1至6用于绘制T的图并且重复相同的方法用于找到在臂移动范围内T保持在大致恒定的几何学数值。这可能需要对由第一阶段重复所确定的数值进行某些修改，从而其可能必须要重复匹配扭矩线或图的第一方法直到几何学最好地与恒量T的成对需求相匹配，并且得到匹配扭矩ω。

如图19a至19c所示，在所描述的实施方式中，本发明描述的实施方式中的近侧后部动力连杆枢轴销44定位在经过中间接头枢轴29的轴线W(参见图19b)的前面(或远侧)，该轴线W在上部支撑臂移动范围的中点处正交于上部支撑臂的纵向轴线；即，当上部支撑臂能在水平线的+/-45°之间移动，近侧后部连杆枢轴44在穿过中间接头枢轴29的竖直轴线的前面。发明人已经测定出将后部动力连杆枢轴销44定位在穿过中间接头枢轴29的竖直线的前面或后面，这允许随着支撑臂在其动作范围内移动，更好地将由弹簧力在枢轴29周围所施加的扭矩匹配于安装头部14上的重量或载荷所施加的扭矩。

如图20和21中所示，其中线68图示了在枢轴销29周围由压缩弹簧35通过作用后部动力连杆28所产生的扭矩的变化，近侧后部动力连杆枢轴销4的位置移动了在中间接头枢轴29周围由弹簧35通过作用后部动力连杆28所产生的峰值扭矩。精心选择的元件的几何形状和/或尺寸(以及他们相关的几何形状和尺寸)组成了上部支撑臂4的近侧端部(包括后部连杆28、枢轴29、44、45)、弹簧特性和载荷重量允许该近侧端部将峰值对抗扭矩64(参见图21)的位置移动至更加接近于线66的峰值载荷重量扭矩位置的位置。

将后部连杆的近侧枢轴45放置在穿过近侧支撑臂枢轴29的竖直线的前面或远侧(即沿着重力作用的线或轴线的前面或远侧)，这意味着垂直距离e的变化方式相比于已知布置(该已知布置具有与穿过近侧支撑臂枢轴的竖直线对准的后部连杆枢轴点)的情况而言更接近于监视器的重量引起的扭矩变化。

参考图19a至19c，随着支撑臂4从其最高位置(参见图19a)穿过中间点(参见图19b)而一直旋转至其最低位置(19c)，通过将弹簧35对着固定弹簧螺母板40推动，后部动力连杆28逐渐地压缩弹簧35。这意味着随着支撑臂4降低，由弹簧35所提供的力逐渐地增加，其方式类似于与图18相关的上述讨论。

附图中图22-24中示出了另一个实施方式。

尽管通常将显示设备安装在支撑臂上，但是存在一些情况可能希望显示设备被存储成平直地抵靠凹槽(或存储在凹槽中)，从而当显示设备不使用时与表面(例如墙壁工作台顶部)齐平，但是当使用时，其能够远离所述表面而移动至更加舒服的观赏位置。图22至24中示意性地示出的支撑系统利用了旨在用于这些场合的本发明。

图22至24的实施方式与上述那些实施方式的区别在于支撑臂和箍元件被单一的弯曲臂100所取代，该弯曲臂100沿着其整个操作长度具有圆形横截面。弯曲臂100与运动接头102相配合，该运动接头102基本类似于上述的运动接头14。

运动接头102的内部特征，特别是接合了弯曲臂100的外表面的内部支承表面与运动接头14的内部支承表面相同，但是运动接头102的外部外壳104被设计成允许将其牢固地安装在贯通口中，该贯通口形成在诸如桌面106的大体水平的表面上(如图所示)。例如，外部外壳104可以由两部分形成，每部分都设有向外延伸的环形法兰，从而当外壳104的两部分紧固一起时，环绕在贯通口周围的桌面106边缘限制在法兰之间，以将外壳104紧固在贯通口中。可选地，通过诸如胶粘的其它方式能够紧固外壳104。

尽管图22至24示出了使用支撑系统将显示设备101相对于基本水平的表面进行安装，但是能够理解的是类似的布置能够用于基本竖直的表面(例如墙壁)或者甚至涉及倾斜表面。

通过合适的安装板108将显示设备101紧固至弯曲臂100。尽管其能够简单地用于将显示设备101保持在固定位置中的弯曲臂100的端部上，但是安装板108优选地包括轴承110，从而显示设备101能够绕着在弯曲臂100圆截面的端部随意旋转。这不仅仅允许了对使用中的显示设备101的观赏位置进行微调，而且在不再需要显示设备时，也易于将显示设备101灵巧地对着桌面106装载或(在设置了凹槽的情况下)装载在凹槽内。

弯曲臂100的远离显示设备101的那个端部设有端部帽112，该端部帽的直径大于弯曲臂100，该端部帽用作止挡件以防止弯曲臂100通过运动接头102而一直被拉动，以及防止从运动接头102上移除。

在使用中，弯曲臂100能够通过运动接头102进行移动，克服由内部支承表面所施加的摩擦，直到显示设备101与桌面106的表面相距适合的距离。内部支承表面与弯曲臂100圆柱形表面的摩擦接合将会避免臂100通过运动接头102向回滑动。然后显示设备的位置和定向能够进一步调整，该调整要么通过弯曲臂100绕其轴线在运动接头102的内部支承表面内旋转，要么通过显示设备101的安装板108绕着弯曲臂100端部的中央轴线旋转，或者两者一起进行。

当不再需要显示设备时，其能够简单地返回其初始位置(对着桌面106中形成的凹槽或者容置在该凹槽内)。弯曲臂100可也是中空的，从而电缆能够填充穿过其中。

Claims (25)

1.一种支撑系统，其用于可枢转地支撑显示设备，该系统包括弯曲构件和运动接头，所述支撑系统的特征在于，所述运动接头能够沿着所述弯曲构件滑动并能够绕着所述弯曲构件旋转以实现在三个正交方向上的移动；其中，所述弯曲构件具有实质上圆形的横截面，所述运动接头具有对应于弯曲构件的圆周的内部支承表面。

2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括安装头，所述安装头包括：

带有固定部分的移动接头箍，以用于能够滑动地与监视器支撑板相接合；

长型弯曲构件，其横截面大体上是圆形的；

运动接头，其具有对应于弯曲构件的圆周的内部支承表面，所述运动接头设置在弯曲构件上并且能够沿着弯曲构件移动以及能够绕着弯曲构件旋转。

3.一种支撑系统，包括：

运动接头，该运动接头具有内部支承表面，所述支撑系统的特征在于，该支撑系统包括：

长型弯曲构件，该长型弯曲构件具有至少一个轴向延伸的至少部分圆柱形的操作表面，该操作表面用于与所述运动接头的内部支承表面相接合；

所述运动接头的内部支承表面为至少部分圆柱形，并且被适配成与所述弯曲构件的至少部分圆柱形的操作表面或者每个操作表面进行摩擦接合，从而使得紧固到弯曲构件的显示设备在所述弯曲构件的相对于所述运动接头的选定的纵向位置得到支撑；所述弯曲构件在所述内部支承表面内能够绕着所述操作表面的轴线旋转以实现在三个正交方向上的移动，从而进一步地调整所述显示设备相对于所述运动接头的位置和/或定向。

4.根据权利要求1或权利要求3所述的支撑系统，其中所述弯曲构件具有底座以将显示设备紧固至所述弯曲构件。

5.根据权利要求1或权利要求3所述的支撑系统，其中：

所述弯曲构件由圆的部分圆周所限定，并且

所述运动接头进一步包括支撑臂底座，从而使得安装在其上的支撑臂能够沿着所述弯曲构件的轴线滑动并能够绕着所述弯曲构件的轴线旋转。

6.根据权利要求5所述的系统，其中支撑臂枢转地连接到所述运动接头。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述弯曲构件为圆的部分圆周，所述圆的中心处于安装在安装系统的显示设备的重心或者靠近安装在安装系统的显示设备的重心。

8.根据权利要求1或权利要求3所述的系统，其中所述弯曲构件的表面与所述运动接头的支承表面相匹配。

9.根据权利要求3所述的支撑系统，其中所述运动接头具有将所述运动接头紧固在壁或表面中形成的贯通口的装置，从而使得使用中，所述弯曲构件延伸穿过所述壁或表面。

10.根据权利要求1或权利要求3所述的支撑系统，其具有设置在所述弯曲构件的至少一个端部的止挡装置，以避免所述弯曲构件穿过所述运动接头而完全收回。

11.一种支撑系统，其用于支撑显示设备，所述支撑系统包括用于显示设备的底座、基底元件和支撑臂，所述支撑臂位于所述底座和基底元件之间，并且该支撑臂的远侧部分和近侧部分分别枢转地连接至底座和基底元件，其中所述支撑臂包括：

近侧支撑臂枢轴，其将所述支撑臂的近侧部分联接至所述基底元件；

远侧支撑臂枢轴，其将所述支撑臂的远侧部分联接至所述底座，所述支撑系统的特征在于，该支撑系统包括：

滑动器元件，该滑动器元件能够沿着所述支撑臂的纵向轴线相对于所述支撑臂移动；

近侧滑动器连杆，其位于所述滑动器的近侧部分和基底元件之间并且枢转地连接至所述滑动器的近侧部分和所述基底元件，所述连杆包括将所述近侧连杆联接至所述基底元件的近侧枢轴以及将所述近侧连杆联接至所述滑动器元件的远侧枢轴；

远侧滑动器连杆，其位于所述滑动器的远侧部分和底座之间并且枢转地连接到所述滑动器的远侧部分和所述底座，所述远侧连杆包括将所述滑动器元件的远侧部分联接至所述底座的远侧滑动器枢轴以及将所述远侧连杆联接至所述滑动器元件的近侧枢轴；

从而，在使用时，所述滑动器元件将所述近侧连杆的远侧枢轴和所述远侧滑动器连杆的近侧枢轴保持在固定的距离间隔；

其中，所述滑动器元件容置有弹簧，所述弹簧将力施加于所述滑动器元件的近侧端部，该滑动器元件自身与所述近侧滑动器连杆的远侧端部相联接。

12.根据权利要求11所述的支撑系统，其中所述滑动器元件布置在所述支撑臂中。

13.根据权利要求11所述的支撑系统，其中所述滑动器元件布置为毗邻于所述支撑臂或在所述支撑臂的旁边。

14.根据权利要求13所述的支撑系统，其中所述滑动器元件布置在所述支撑臂周围。

15.根据权利要求11至14中任意一项所述的支撑系统，其中所述近侧滑动器连杆近侧枢轴和远侧滑动器连杆远侧枢轴都位于所述支撑臂枢轴的下方。

16.根据权利要求11至14中任意一项所述的支撑系统，其进一步包括根据权利要求1和权利要求3至7中任意一项所述的支撑系统。

17.根据权利要求11至14中任意一项所述的支撑系统，其中，容置在滑动器元件中的所述弹簧为压缩弹簧。

18.根据权利要求11至14中任意一项所述的支撑系统，所述支撑系统包括用于显示设备的底座、基底元件和支撑臂，所述支撑臂的远端部分和近端部分分别联接到所述底座和所述基底元件，并且该支撑臂枢转地连接至至少一个基底元件，其中所述支撑臂包括：

近侧支撑臂枢轴，其将所述支撑臂的近侧部分联接至所述基底元件；

力传输构件连杆，其用于在所述近侧支撑臂枢轴周围提供扭矩，以对抗由所述底座上的显示设备在近侧支撑臂枢轴周围的扭矩，其中所述力传输连杆位于产力构件和基底元件之间，并且该力传输连杆的远侧部分和近侧部分分别枢转地连接至所述产力构件和所述基底元件，所述产力构件位于所述支撑臂之内或旁边，所述连杆包括，

近侧力传输连杆枢轴和远侧力传输连杆枢轴，该近侧力传输连杆枢轴将所述连杆的近侧部分联接至所述基底元件，该远侧力传输连杆枢轴在所述支撑臂的近侧部分和远侧部分之间的位置上将所述连杆的远侧部分联接至所述产力构件，

并且其中所述近侧力连杆枢轴从穿过所述近侧支撑臂枢轴的竖直线处位移。

19.根据权利要求18所述的支撑系统，其中所述支撑臂枢转地连接至所述底座和所述基底元件。

20.根据权利要求18所述的支撑系统，其中所述支撑臂的纵向轴线在所述支撑臂的移动范围的中点处实质上是水平的，并且所述近侧力臂枢轴在朝着所述支撑臂的远侧端部的方向上，从穿过第一近侧支撑臂枢轴的竖直轴线处位移。

21.根据权利要求18所述的支撑系统，其中所述产力构件保持在滑动器元件内并且对着所述滑动器元件的近侧端部进行作用，并且远侧力传输枢轴与所述滑动器元件和所述力传输连杆相联接。

22.根据权利要求18所述的支撑系统，其中所述产力构件是弹簧，以将力施加至所述力传输连杆的远侧端部。

23.根据权利要求22所述的支撑系统，其中所述弹簧是压缩弹簧。

24.根据权利要求22或权利要求23所述的支撑系统，其包括容置所述弹簧的滑动器元件，该滑动器元件布置在支撑臂内并且能够沿着所述支撑臂的纵向轴线移动，所述弹簧将力施加于所述滑动器元件的近侧端部，该滑动器元件自身与所述力传输连杆的远侧端部相联接。

25.一种根据权利要求11至14和19-23中任意一项所述的支撑系统，其进一步包括根据权利要求1至10中任意一项所述的支撑系统。