CN116888398A - 改进的支撑和稳定装置 - Google Patents

Abstract

一种支撑和稳定装置(1)，包括第一附接件(3)、第二附接件(4)、分别连接到第一和第二附接件(3、4)的第一和第二铰接装置(7、8)，以及设置在第一与第二铰接装置之间的稳定装置(2)；稳定装置包括：至少一个臂(5、6)，其设置有纵向轴线(Y)并具有旋转地连接至铰接装置的两个端部；固定后部件(15)，其与臂形成为一体并设置有通道(16)；滑动引导装置(22)，其连接至臂；杆(17)，其穿过通道并在滑动引导装置中滑动；以及弹性装置(9、10)，其与滑动引导装置和杆(17)相关联；其中，滑动引导装置允许杆(17)改变其相对于臂的方向。

Description

改进的支撑和稳定装置

技术领域

本工业发明专利申请涉及一种改进的支撑和稳定装置。

背景技术

参考领域是支撑件，并且它特指一种支撑和稳定装置，该支撑和稳定装置特别适于支撑一件设备并将所述设备连接到例如车辆或人的机构，从而最小化所述机构到所述设备的移动和振动的传输。用于摄像机或其它设备的各种类型的支撑装置是已知的，其以各种类型的方式用在车辆中或者用于促进操作人员稳定地支撑此类设备。为了稳定设备，所述支撑件涉及使用振动臂和弹性装置，其基于所施加的负载而提供对比力或扭矩。

现有技术的这种支撑件的缺陷在于它们不能确保它们所关联的车辆或载体的移动的完美缓冲。

这种已知装置的另一个缺点在于它们难以适应不同重量的负载。

现有技术的所述装置的另外的缺点在于，它们具有不均匀的性能，这取决于它们所受到的应力的强度；它们有时会进行“粗暴”的操作，也就是说可能会停止和/或不够平稳；它们很复杂和/或不够可靠。

根据现有技术的支撑件的另一个缺点是，一般来说，它们适于单一应用并且适于沿单一轴线的稳定。

与本专利申请具有相同发明人的ITBO2008019A1公开了一种支撑和稳定装置，包括用于载体的第一附接件、用于负载的第二附接件、连接到第一附接件的第一铰接装置、连接到第二附接件的第二铰接装置、以及设置在第一铰接装置与第二铰接装置之间的至少一个稳定装置。稳定装置包括：

-至少一个臂，其设置有纵向轴线并且具有旋转地连接到第一铰接装置和第二铰接装置的两个端部，

-与臂形成为一体并具有通道的固定后部件；

-连接至臂的管状的滑动引导装置；

-通过连接杆而连接至所述铰接装置之一的杆；杆穿过固定后部件的通道并滑动地插入滑动引导装置中。和

-弹性装置，其具有与滑动引导装置相关联的第一端部和与杆相关联的第二端部。

管状的滑动引导装置不允许杆振动，也就是说，当装置正在使用时，其配置为保持杆平行于臂的纵向轴线或者更好地与臂的纵向轴线对齐。

然而，在这种配置中，发明人发现该装置对振动和/或外部应力的响应不令人满意。换句话说，通过文档ITBO2008019A1的规则实现的装置的性能明显偏离同一装置应具有的理想性能。

US2015053829A1公开了一种负载支撑装置，包括用于载体的第一附接件、用于负载的第二附接件、连接到第一附接件的第一铰接装置、连接到第二附接件的第二铰接装置、以及设置在第一铰接装置与第二铰接装置之间的稳定装置。稳定装置包括：

-旋转地连接至第一铰接装置和第二铰接装置的臂；

-通过螺钉横向固定在臂上的固定板；

-伸缩组件，具有通过连接杆而连接到第一附接件的管状的滑动装置和滑动地插入到滑动装置中的杆；杆具有始终接合于固定板的头部以及与头部相对且设置于滑动装置内的端部；和

-弹性装置，其形状如螺旋弹簧，具有接合抵靠滑动装置的止动环的第一端部，以及接合抵靠杆的头部的第二端部。

滑动引导装置和杆均布置在弹簧的螺旋面内部。因此，弹簧趋于不断地使杆远离滑动引导装置并不断地将杆的头部推靠在固定板上。

US2015053829A1中描述的装置因一些缺陷而受到损害。

首先，随着时间的推移，杆的头部持续接合的板会受到磨损和/或变形和/或与臂分离，从而改变装置的操作。显然，为了恢复装置的正常功能，需要由专业操作人员进行频繁的维护和/或修理干预。

此外，第二个不便之处是由于杆的端部设置在管状的滑动装置中并且不与滑动装置外部的任何外部元件结合这一事实而造成的。

众所周知，当螺旋弹簧被压缩时，除了被压缩之外，螺旋弹簧还可能会轻微弯曲，尤其是当弹簧作用的两个表面彼此不完全平行时。弯曲时，弹簧横向作用在杆上，使杆对应于端部而轻微转动，造成杆与管状的滑动装置之间产生轻微错位。换句话说，基本上对应于端部产生铰链，由于弯曲弹簧的作用，杆可以围绕该铰链轻微旋转。这种轻微的未对齐可能会妨碍杆在滑动装置内的平滑滑动，从而改变装置的操作。

发明内容

本发明的目的是设计一种支撑装置，其不具有损害现有技术的支撑和稳定装置的缺点。

具体地，本发明的目的是设计一种支撑和稳定装置，其比ITBO2008019A1中描述的装置具有更好的对外部振动或应力的响应。

另一个目的是设计一种支撑和稳定装置，其能够缓冲车辆或与其相关的载体的移动，从而确保始终平稳均匀的操作而不会停止。

另一个目的是公开一种能够容易地调节从而适应不同重量的负载并且能够在负载变化时保持相同的操作的装置。

进一步的目的是公开一种具有恒定性能的装置，无论其所受到的应力的强度如何。

另一个目的是公开一种相对简单的装置，其即使在不利的环境条件下也非常可靠。

另一个目的是公开一种非常通用的装置，适于人类、动物和机械载体，其一般可用于相机、视觉或测量系统、座椅或腰部支撑、铺位和床。

这些目的是根据具有所附独立权利要求1中列出的特征的本发明来实现的。

有利的实施方式从从属权利要求中显现出来。

根据本发明的支撑和稳定装置由权利要求1限定。

附图说明

为了解释清楚起见，参照附图继续描述根据本发明的支撑和稳定装置，附图仅具有说明性而非限制性的目的，其中：

图1为本发明的支撑和稳定装置的侧视图；

图2和图3分别是图1的装置的俯视图和主视图；

图4、图4A和图4B是沿图1的装置的一部分的中间平面而截取的放大图；所述图4、图4A、图4B的不同点在于杆的滑动引导装置的结构；

图5是装置处于闲置状态时的一部分的示意性侧视图，其中负载设置在比载体更高的高度处；

图6是图5所示装置的一部分的细节的放大透明示意图；

图7是处于操作状态的装置的一部分的示意性侧视图，其中负载设置在比载体更低的高度处；

图8是图7所示装置的一部分的细节的放大透明示意图；

图9是示出其中每个杆的轴线始终与相应臂的轴线对齐的装置与其中每个杆的轴线可以相对于相应臂的轴线变化的装置之间的性能差异的曲线图；

图10是根据本发明的支撑和稳定装置的技术细节的示意图，其涉及可延伸类型的连接杆。

具体实施方式

参考图1至图8，描述了通常用附图标记1表示的支撑和稳定装置。

支撑和稳定装置1可以附接至装置或载体，例如附接至操作人员的身体安全带或车辆，从而支撑负载，例如摄像机装置、观看器或工具，缓冲了载体在移动过程中产生、承受和传递的主要垂直应力。特别地，下面描述的本发明的实施方式适于缓冲主要垂直的冲击和应力，并且其可以被布置在如图1所示的操作条件下。

参考图1、图2和图3，支撑和稳定装置1包括用于载体的第一附接件3、用于负载的第二附接件4、连接到第一附接件3的第一铰接装置7、以及连接到第二附接件4的第二铰接装置8。

装置1还包括插入在第一附接件3与第二附接件4之间的至少一个稳定装置2。

在附图所示的实施方式中，装置1包括两个稳定装置2，即相对于载体处于近端位置的稳定装置2和相对于载体处于远端位置的稳定装置。

两个稳定装置2通过第一接头装置32彼此连接，第一接头装置32在一侧连接到处于远端位置的稳定装置2的一端，并且在另一侧连接到处于近端位置的稳定装置2的一端。

在操作状态下，两个稳定装置2可以在重合或不同的竖直平面上振动。

第一接头装置32的两个侧向部别包括用于处于近端位置的稳定装置2的第二铰接装置8和用于处于远端位置的稳定装置2的第一铰接装置7。

用于载体的第一附接件3构成第二接头装置33的侧向部，第二接头装置33的另一侧向部由处于近端位置的稳定装置2的近端的第一铰接装置7来构成。第二接头装置33的中心部通过两个竖直旋转轴线而连接至侧向部3、7。

用于负载的第二附接件4与处于远端位置的稳定装置2的远端的第二铰接装置8制成为一体或固定至该第二铰接装置8。

参见图4，每个稳定装置2包括两个臂5、6，每个臂5、6均设有纵向轴线Y并具有两个端部，该两个端部通过具有旋转轴线30、31的水平装置而旋转地连接至第一铰接装置7和第二铰接装置8。

每个臂5、6设有纵向空腔29。

每个稳定装置2包括用于每个臂5、6的固定后部件15。固定后部件15与臂形成为一体并具有通道16。固定后部件15由穿孔隔膜组成，该穿孔隔膜被横向固定在纵向空腔29内并在一侧界定了纵向空腔29。穿孔隔膜的孔限定了固定后部件15的通道16。

每个稳定装置2包括用于每个臂5、6的管状的滑动引导装置22，该滑动引导装置连接至臂5、6。

每个稳定装置2包括用于每个臂5、6的具有轴线H的杆17。

杆17通过连接杆11、12来连接至所述铰接装置7、8之一。杆17穿过固定后部件15的通道16并滑动地插入滑动引导装置22中。

每个稳定装置2包括用于每个臂的弹性装置9、10。弹性装置9、10设置在臂5、6的纵向空腔29中，并具有与滑动引导装置22相关联的第一端部13和与杆17相关联的第二端部14。

弹性装置9、10优选地由金属类型的圆柱形螺旋弹簧组成。所述杆17穿过弹簧的螺旋面。

杆17包括扩大的第一端部段20，该第一端部段20用作相应弹性装置9、10的第二端部14的后部件。扩大的第一端部段20的尺寸小于纵向空腔29的尺寸。

所述第一端部段20包括接合在杆17的第一螺纹端部中的内螺纹，该内螺纹可以用手动工具旋转从而改变其沿着杆17的位置，从而调节相应的弹性装置9、10的预载。

杆17包括铰接至相应连接杆11、12一端的第二端部段21，该相应连接杆11、12的另一端铰接至突出附接件，该突出附接件固定至或形成于相应第一铰接装置7或相应的第二铰接装置8中，从而在铰接装置7、8与相应的臂5、6之间施加弹性扭矩。

杆17的第二端部段21包括止动装置25，该止动装置适于在稳定装置2的闲置状态下与固定后部件15接合。所述止动装置25具有与第二端部段21的螺纹接合的内螺纹，从而调节闲置状态。

每个杆17都是直线的，并且相应的第二端部段21通过第一接头元件26(例如是球形的或具有垂直于杆17自身的水平销)来铰接到相应的连接杆11、12的一端。每个连接杆11、12通过第二接头元件27(例如是球形的或者具有与第一接头元件26的销平行的销)来连接到相应的第一铰接装置7或第二铰接装置8。

所述滑动引导装置22在外部设置有衬套部23，该衬套部23具有突出的环形边缘24，弹性装置8、9的第一端部13抵接在该环形边缘24上。

如上所述，本发明的目的是改进由本发明的同一发明人设计的ITBO2008019A1中描述的装置的性能。如已经提到的，ITBO2008019A1的发明人设想滑动引导装置应该是能够保持杆的轴线始终平行于或更好地与臂的纵向轴线对齐的刚性装置。

然而，在进行了大量的测试和研究之后，发明人发现ITBO2008019A1中描述的装置的性能并不令人满意。

为了改进所述装置的性能，申请人考虑修改滑动引导装置22，将其构造成除了沿着滑动引导装置22滑动之外，杆17还可以改变其轴线H相对于臂5、6的纵向轴线Y的方向。

通过允许杆17根据作用在装置上的力而改变其相对于臂5、6的倾斜度，申请人获得了装置本身的性能的显著改进。参考图9，可以直观地看出新装置1相对于旧装置的改进性能。

特别地，图9示出了将设置有具有使杆保持与臂对齐的滑动引导装置的稳定装置的装置(根据ITBO2008019A1的规则而制造的装置)的性能与设置有具有允许杆17改变其倾斜度的滑动引导装置22的稳定装置2的装置(根据本发明的原理而制造的装置)的性能进行比较的图表。

横坐标表示装置相对于水平轴的方向。换句话说，值“0”表示装置1被布置在水平位置。

另一方面，纵坐标表示由装置产生的平衡力矩，该平衡力矩对应于位于载体的近端位置的附接件或接头。平衡力矩根据负载和负载施加距离而进行归一化。

图9的图表显示了三个曲线C1、C2、C3，即：

-第一曲线C1，其表示由理想装置产生的平衡力矩；所述第一曲线C1具有与余弦函数相同的趋势；

-第二曲线C2，其表示由设置有稳定装置2的装置1而产生的平衡力矩，稳定装置2具有允许杆17改变其倾斜度的滑动引导装置22，就像在本发明中提出的新装置那样；

-第三曲线C3，其表示由设置有稳定装置2的装置而产生的平衡力矩，稳定装置具有滑动引导装置22，滑动引导装置22保持杆17与臂5、6对齐，就像在ITBO2008019A1中所描述的装置中那样。

显然，第二曲线C2比第三曲线C3更接近第一曲线C1；因此，具有振动杆17的装置1比具有与臂5、6对齐的杆17的装置更有效。

参考图4、图4A和图4B，示出了滑动引导装置22的三种不同构造，其确定所述滑动引导装置22使得杆17能够改变其轴线H相对于轴Y的倾斜度的方式。

在图4和图4A中，滑动引导装置包括用于以能移动的方式连接至臂5、6的移动连接装置M1、M2。更具体地，所述移动连接装置M1、M2构造成允许滑动引导装置22振动。

具体地，在图4中，移动连接装置M1、M2包括插入在滑动引导装置22与固定后部件15之间的弹性变形装置M1。

举例来说，所述弹性变形装置M1可以由扭力弹簧、盘形弹簧、螺旋弹簧等组成。

参考图4A，移动连接装置M1、M2包括枢转装置M2，其将滑动引导装置22旋转地连接至相应臂5、6，并且能够围绕相对于臂5、6的纵向轴线Y的横向轴线而旋转。

举例来说，枢转装置M2包括两个彼此对齐的侧向销，其突出到滑动引导装置22的外部并且旋转地插入到相应的孔中，或者替代地，它们可以由形成在滑动引导装置22与臂5、6之间的两个凹凸表面之间的球型或圆柱型接触而限定。

参考图4B，杆17的移动是通过将滑动引导装置22固定到固定后部件15并且是能变形的(优选是能弹性变形的)来获得的。

优选地，在图4B所示的实施方式中，滑动引导装置由高科技聚合物制成或者可以由具有合适厚度的金属材料制成从而确保柔性。

每个臂5、6的每个端部通过具有水平且平行于第一接头元件26和第二接头元件27的销的旋转轴线30、31的相应装置而连接到相应的第一铰接装置7和相应的第二铰接装置8。

在旋转轴线30、31基本上指向水平方向的装置的情况下，如图1所示的实施方式，对于大部分垂直应力，第二接头元件27定位在具有旋转轴线30的装置的一侧，旋转轴线30确定了适于对比由负载的重量引起的应力的弹性扭矩。

在旋转轴线30、31基本上指向水平方向的装置的情况下，两个臂5、6的弹性扭矩共同作用从而对比负载与两个臂5、6的重量，考虑到它们各自的杆和连接杆，是平行且反对称的。

每个稳定装置2的两个臂5、6的具有旋转轴线30、31的四个装置限定了铰接的平行四边形的顶点，该平行四边形的四个边由两个臂5、6以及第一铰接装置7和第二铰接装置8的部分而形成。

装置1的操作使得第一附接件3固定至装置或载体，例如固定至操作人员的身体安全带，并且第二附接件连接至负载，例如连接至摄像机，负载的重量(在很宽的范围内变化)导致稳定装置2在闲置状态下稍微向下旋转，直到实现所述稳定装置2的最佳的、实际上水平的布置。这种旋转是由于弹性装置9、10的压缩和缩短而发生的。当操作员行走时，该装置缓冲竖直位移，同时保持负载的恒定方向。稳定装置2的构造，特别是通过杆和相应连接杆的弹力传递，提供了很大程度上独立于负载重量并且对环境条件不敏感的操作。

作为上述实施方式的替代，本发明规定：稳定装置之一的旋转轴线30、31可以相对于另一稳定装置的旋转轴线而倾斜，从而实现沿两个倾斜轴线的稳定。例如，稳定装置之一可以在竖直平面上振动而另一个在水平平面上振动。在稳定装置具有实际上沿垂直方向定向从而在水平面上振动的旋转轴线30、31的装置的情况下，两个臂5、6的弹性扭矩相反地作用并且弹性装置9、10的预载可以减少到零或接近于零。

本发明进一步规定，该装置可以设置有单个稳定装置，该单个稳定装置具有第一铰接装置7和第二铰接装置8，其直接连接到第二接头装置33或第一附接件3，并且直接连接到第二个附接件4。

本发明还规定，装置1可以包括单个臂，该单个臂设有其自己的弹性装置，具有杆和连接到第一铰接装置7的连接杆，第一铰接装置7直接连接到第二接头装置33或第一附接件3。与第二接头装置33相对的臂的端部直接或通过旋转铰接头而连接至第二附接件4。在这种变型中，不需要任何具体的附图来理解该变型，不保留保持负载的方向的功能。

在图10所示的本发明的一个替代实施方式中，连接杆11、12可以不是形成为一体的，而是可以是长度能调节型的，也就是说，连接杆可以包括第一部P1和第二部P2，第一部P1和第二部P2能够滑动并且能够锁定到位，从而调节连接杆11、12的长度，使得该装置具有通用性，可适应不同的用途。

支撑和稳定装置能够缓冲由车辆、载体以及与其相关联的一般装置传递的移动，始终具有平稳均匀的操作而不停止。

根据本发明的支撑和稳定装置可以容易地调节，从而适应不同重量的负载，并且能够在变化的负载下保持相同的操作。

根据本发明的装置具有恒定的性能，而不管其所受到的应力的强度如何。

根据本发明的装置相对简单并且即使在不利的环境条件下也非常可靠。

此外，根据本发明的装置非常通用并且适于人类、动物和机械载体，并且一般可用于照相机、摄像机、视觉或测量系统、座椅或腰部支撑、铺位和床。

此外，该装置可以在多个轴线上稳定。

以下总结了根据本发明的装置与现有技术中引用的ITBO2008019A1和US2015053829A1中描述的装置相比的优点。

与ITBO2008019A1中描述的装置相比，根据本发明的装置的性能更接近于该设备应具有的理想性能(参见图9)。因此，新装置比ITBO2008019A1中描述的装置更高效并且代表ITBO2008019A1中描述的装置的技术演进。

与US2015053829A1中描述的装置相比，根据本发明的装置：

-更可靠，因为它需要更少的维护和/或修理干预；并且

-较少受到停止并具有更平稳的操作，因为杆17的端部不是位于滑动引导装置内部，而是位于滑动引导装置外部并且铰接至连接杆。

在本领域技术人员的能力范围内，但在所附权利要求所表达的本发明的范围内，可以对本发明的当前实施方式进行多种变化和详细修改。

Claims (15)

1.一种支撑和稳定装置(1)，其适于将负载固定到载体上，相对于该载体而稳定该负载；所述装置(1)包括：

-第一附接件(3)，其用于该载体，

-第二附接件(4)，其用于该负载；

-第一铰接装置(7)，其连接到该第一附接件(3)，

-第二铰接装置(8)，其连接到该第二附接件(4)，

-至少一个稳定装置(2)，其设置在该第一铰接装置(7)与该第二铰接装置(8)之间；

其中，所述至少一个稳定装置(2)包括：

-至少一个臂(5、6)，其设置有纵向轴线(Y)并且具有旋转地连接至第一和第二铰接装置(7、8)的两个端部，

-固定后部件(15)，其与该臂形成为一体并设有通道(16)；

-连接到臂(5、6)的管状滑动引导装置(22)；

-杆(17)，其具有轴(H)；所述杆通过连接杆(11、12)而连接至铰接装置(7、8)；所述杆(17)穿过该固定后部件(15)的该通道(16)并滑动地插入该滑动引导装置(22)中；和

-弹性装置(9、10)，其设有与该滑动引导装置(22)相关联的第一端部(13)和与该杆(17)连接的第二端部(14)；

装置(1)的特征是，该滑动引导装置(22)配置为使得该杆(17)能够改变其轴线(H)相对于该臂(5、6)的该纵向轴线(Y)的方向。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征是，所述滑动引导装置(22)包括移动连接装置(M1、M2)，其用于以能移动的方式将该滑动引导装置(22)连接至该臂(5、6)。

3.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征是，所述移动连接装置(M1、M2)包括设置在该滑动引导装置(22)与该固定后部件(15)之间的弹性变形装置(M1)。

4.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征是，所述移动连接装置(M1、M2)包括枢转装置(M2)，该枢转装置(M2)用于将该滑动引导装置(22)旋转地连接到相应的臂(5、6)，能够围绕相对于该臂(5、6)的该纵向轴线(Y)的横向轴线而旋转。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述滑动引导装置(22)是能变形的。

6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征是，所述滑动引导装置(22)是能弹性变形的。

7.根据权利要求6所述的装置(1)，其特征是，所述滑动引导装置(22)由具有适当厚度的高科技聚合物或金属材料制成从而确保柔性。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述弹性装置(9、10)的该第一端部(13)和该第二端部(14)在压缩下操作；其中，所述杆(17)包括用于该弹性装置(9、10)的该第二端部(14)的第一端部段(20)，以及铰接至该连接杆(11、2)的端部的第二端部段。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述弹性装置(9、10)是螺旋型的、实际上是圆柱型的；其中，所述杆(17)在内部穿过相应弹性装置(9、10)的螺旋面。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征是，所述稳定装置(5)包括处于并排位置的两个臂装置(5、6)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述滑动引导装置(22)在外部设置有衬套部(23)，该衬套部(23)包括突出的环形边缘(24)，该弹性装置(8、9)的该第一端部(13)接合在该环形边缘(24)上。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述连接杆(11、12)是长度能调节型的，并且包括能够滑动并已锁定到位的第一部(P1)和第二部(P2)。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述第一端部段(20)包括接合在该杆(17)的第一螺纹端部中的内螺纹，所述内螺纹的旋转允许改变沿着该杆的位置(17)。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述第二端部段(21)包括适于抵靠该固定后部件(15)的止动装置(25)；其中，所述止动装置(25)具有与该第二端部段(21)的螺纹接合的内螺纹。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，包括两个稳定装置(2)，即处于靠近该负载的近端位置的稳定装置(2)和处于靠近载体的远端位置的稳定装置(2)。