CN215890926U

CN215890926U - 平衡机构及安装支架

Info

Publication number: CN215890926U
Application number: CN202121243837.0U
Authority: CN
Inventors: 尤小东; 王宏军
Original assignee: Ningbo Tuotuohe Design Co ltd
Current assignee: Ningbo Tuotuohe Design Co ltd
Priority date: 2021-06-04
Filing date: 2021-06-04
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2031-06-04
Also published as: US20220390061A1; US11920726B2

Abstract

本申请实施例提供了一种平衡机构及安装支架。其中，平衡机构，包括：安装部；滑动部，滑动部以可滑动地方式连接在安装部；弹簧，弹簧的第一端固定在滑动部；调节件，调节件具有第三端以及与第三端相对的第四端，第三端与安装部连接，第四端与弹簧的第二端连接，调节件配置为对弹簧形成调节作用，以使弹簧伸缩。本申请实施例能够降低平衡机构的成本，从而降低安装支架的成本。

Description

平衡机构及安装支架

技术领域

本申请涉及电视机安装设备技术领域，特别是涉及一种平衡机构及安装支架。

背景技术

自由平衡悬停技术是一种可以使用户在不借用工具的情况下，方便调节电视机的高度的技术，用户只需要将电视机移动至想要的高度，就可以将电视机固定在该高度处，满足用户以舒适的姿态面对电视机的需求。

相关技术中，用于安装电视机的安装支架通常采用气弹簧来实现自由平衡悬停的效果。但是气弹簧具有成本高的缺点。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种平衡机构及安装支架，以降低平衡机构的成本，从而降低安装支架的成本。具体技术方案如下：

根据本申请实施例的一个方面，提供一种平衡机构，包括：

安装部；

滑动部，所述滑动部以可滑动地方式连接在所述安装部；

弹簧，所述弹簧的第一端固定在所述滑动部；

调节件，所述调节件具有第三端以及与所述第三端相对的第四端，所述第三端与所述安装部连接，所述第四端与所述弹簧的第二端连接，所述调节件配置为对所述弹簧形成调节作用，以使所述弹簧伸缩。

本申请实施例的平衡机构1在使用中，平衡机构的弹簧的第一端连接在基座或上臂，安装部背离滑动部的一端连接在下臂，安装支架的连接头可以固定面板。在使用安装支架将电视机固定在墙面时，可以将基座固定在墙面，将电视机安装在面板。这样，当电视机固定在连接头时，电视机在自身重力的作用下，产生下降的趋势，以及产生顺时针的重力转矩；此时通过操作调节件，使弹簧伸缩并对连接头及电视机产生向上的作用力，从而产生逆时针的弹力转矩，从而使得重力转矩与弹力转矩相抵消，进而使得不论电视机处于何种高度，均能够使电视机固定在该高度处，即，安装支架与电视机处于平衡状态。而在调整电视机的高度的过程中，平衡机构与基座或上臂的连接点，与平衡机构与下臂的连接点之间的距离发生变化，而由于滑动部以可滑动地方式连接在安装部，因此，在该过程中，滑动部能够在安装部上滑动从而使得平衡机构的总长度变化，以适应两个连接点之间距离的变化。

在一些实施例中，所述安装部包括两个相对的第一侧板以及固定在所述两个第一侧板之间的第一底板，在两个所述第一侧板的边缘均朝内设置有第一翻边；

所述滑动部位于两个所述第一侧板之间，所述第一翻边用于对所述滑动部形成限位。

在一些实施例中，所述滑动部包括两个相对的第二侧板，以及固定在两个所述第二侧板之间的第一连接件，所述弹簧的第一端固定在所述第一连接件，所述第二侧板位于两个所述第一侧板之间。

在一些实施例中，在所述两个第一侧板上均设置有第一滑槽；

所述平衡机构还包括限位件，所述限位件固定在所述弹簧的第二端，所述限位件的两端分别位于两个所述第一侧板的所述第一滑槽内。

在一些实施例中，所述安装部还包括固定在两个所述第一侧板之间的固定件，所述调节件的外表面设置有外螺纹，所述调节件以可转动地方式穿设于所述固定件；

所述弹簧的第二端固定有第二连接件，所述第二连接件设置有与所述外螺纹相适配的内螺纹。

在一些实施例中，在所述第一侧板和所述第二侧板上均设置有限位结构，所述限位结构配置为限制所述第一侧板相对所述第二侧板的位移。

在一些实施例中，在所述第一底板设置有第二滑槽，在所述弹簧的第二端设置有凸起，所述凸起位于所述第二滑槽内；

在所述第一底板背离所述第一侧板的表面设置有刻度。

在一些实施例中，所述弹簧的数量至少为两个，至少两个所述弹簧并排设置。

本申请实施例的另一个方面，提供一种安装支架，所述安装支架包括：基座、连接头、上臂、下臂以及前述任意技术方案所述的平衡机构，所述上臂和所述下臂均连接在所述基座和所述连接头之间，所述基座、所述连接头、所述上臂和所述下臂之间形成平行四边形结构，所述平衡机构的弹簧的第一端连接在所述基座或所述上臂，所述平衡机构的安装部背离滑动部的一端连接在所述下臂。

在一些实施例中，所述基座包括第三底板以及固定在所述第三底板的两个第三侧板，所述平衡机构连接在所述两个第三侧板之间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本申请实施例的一种平衡机构的结构示意图；

图2为本申请实施例的安装支架在第一种状态下的结构示意图；

图3为图1所示的平衡机构的分解示意图；

图4为本申请实施例的一种平衡机构的在另一视角下的结构示意图；

图5为图2所示的安装支架的分解示意图；

图6为本申请实施例的安装支架在第二种状态下的结构示意图；

图7为本申请实施例的安装支架在第三种状态下的结构示意图；

图8为本申请实施例的安装支架在第四种状态下的结构示意图；

图9为图2所示的安装支架的力学分析示意图；

图10为图2所示的安装支架的弹力做功与重力做功的测试结果图。

图标：1-平衡机构；11-安装部；111-第一侧板；1111-第一滑槽；112-第一底板；1121-第二滑槽；113-第一翻边；114-固定件；115-限位结构；116-延伸段；117-刻度；12-滑动部；121-第二侧板；122-第一连接件；123-第二底板；124-第二翻边；125-凸起段；1221-U型板；1222-连接板；13-弹簧；131-第一端；132-第二端；133-凸起；14-调节件；141-第三端；142-第四端；15-限位件；16-第二连接件；161-螺母；2-基座；21-第三底板；22-第三侧板；3-上臂；4-下臂；5-连接头；6-墙面；7-面板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为实现降低平衡机构1的成本，从而降低安装支架的成本，本申请实施例提供了一种平衡机构1及安装支架。

如图1所示，本申请一些实施例提供了一种平衡机构1，包括：安装部11、滑动部12、弹簧13和调节件14。滑动部12以可滑动地方式连接在安装部11。弹簧13的第一端131固定在滑动部12。调节件14具有第三端141以及与第三端141相对的第四端142，第三端141与安装部11连接，第四端142与弹簧13的第二端132连接，调节件14配置为对弹簧13形成调节作用，以使弹簧13伸缩。

如图2所示，本申请实施例的平衡机构1在使用中，平衡机构1的弹簧13的第一端131连接在基座2或上臂3，安装部11背离滑动部12的一端连接在下臂4，安装支架的连接头5可以固定面板7。在使用安装支架将电视机固定在墙面6时，可以将基座2固定在墙面6，将电视机安装在面板7。这样，当电视机固定在连接头5时，电视机在自身重力的作用下，产生下降的趋势，以及产生顺时针的重力转矩；此时通过操作调节件14，使弹簧13伸缩并对连接头5及电视机产生向上的作用力，从而产生逆时针的弹力转矩，从而使得重力转矩与弹力转矩相抵消，进而使得不论电视机处于何种高度，均能够使电视机固定在该高度处，即，安装支架与电视机处于平衡状态。而在调整电视机的高度的过程中，平衡机构1与基座2或上臂3的连接点，与平衡机构1与下臂4的连接点之间的距离发生变化，而由于滑动部12以可滑动地方式连接在安装部11，因此，在该过程中，滑动部12能够在安装部11上滑动从而使得平衡机构1的总长度变化，以适应两个连接点之间距离的变化。

此外，在安装不同重量的电视机时，可以通过操作调节件14从而调整弹簧13的长度，以调整弹簧13产生的弹力转矩，并使电视机与安装支架始终处于平衡状态。

如图3所示，在一些实施例中，安装部11包括两个相对的第一侧板111以及固定在两个第一侧板111之间的第一底板112，在两个第一侧板111的边缘均朝内设置有第一翻边113；滑动部12位于两个第一侧板111之间，第一翻边113用于对滑动部12形成限位。这样，滑动部12可以在两个第一侧板111之间滑动，而由于第一侧板111的边缘处设置的第一翻边113能够对滑动部12形成限位，因此，也能够避免滑动部12从安装部11的两个第一侧板111之间，沿与第一底板112垂直的方向掉落的情况。

如图3所示，在一些实施例中，滑动部12包括两个相对的第二侧板121，以及固定在两个第二侧板121之间的第一连接件122，弹簧13的第一端131固定在第一连接件122，第二侧板121位于两个第一侧板111之间。具体地，第二侧板121与第一侧板111相接触。这样，当滑动部12在安装部11上滑动时，第二侧板121可以在第一侧板111上滑动。

进一步地，如图3所示，第一连接件122包括U型板1221以及固定在U型板1221两端的连接板1222，两个连接板1222分别与两个第二侧板121固定连接。

进一步地，如图3所示，滑动部12还包括固定在两个第二侧板121之间的第二底板123，第二底板123位于两个第二侧板121朝向第一底板112的边缘。第二底板123与第一底板112相接触。

进一步地，如图3所示，在两个第二侧板121的边缘均朝内设置有第二翻边124，第二翻边124位于第一翻边113的内侧。这样，能够更好地避免滑动部12从安装部11的两个第一侧板111之间，沿与第一底板112垂直的方向掉落的情况。

在一些实施例中，如图1和图3所示，在两个第一侧板111上均设置有第一滑槽1111；平衡机构1还包括限位件15，限位件15固定在弹簧13的第二端132，限位件15的两端分别位于两个第一侧板111的第一滑槽1111内。平衡机构1在使用时，弹簧13的第一端131连接在基座2或上臂3，安装部11背离滑动部12的一端连接在下臂4，当操作调节件14时，弹簧13的长度产生变化，当弹簧13的第一端131固定时，弹簧13的第二端132产生位移，由于弹簧13的第二端132固定限位件15，因此，弹簧13的第二端132带动限位件15移动。当限位件15的两端分别位于两个第一侧板111的第一滑槽1111内时，则限位件15在移动时，沿第一滑槽1111进行移动，也就是说，第一滑槽1111能够为限位件15起到限位作用，也能够为弹簧13的第二端132的移动起到限位作用。

在一些实施例中，如图1所示，安装部11还包括固定在两个第一侧板111之间的固定件114，调节件14的外表面设置有外螺纹，调节件14以可转动地方式穿设于固定件114；弹簧13的第二端132固定有第二连接件16，第二连接件16设置有与外螺纹相适配的内螺纹。这样，当需要通过操作调节件14使弹簧13的长度变化时，可以通过旋转调节件14来实现。调节件14在固定件114上的位置不变，因此随着调节件14的旋转，第二连接件16将沿着调节件14的轴线运动，第二连接件16与弹簧13的第二端132固定，因此，也能够带动第二端132移动，从而调整弹簧13的长度，上述技术方案使得调整弹簧13的长度的方法较为简单。

进一步地，如图3所示，第二连接件16的结构可以与第一连接件122相同，在第二连接件16的U型板1221上固定有螺母161，该螺母161的内螺纹与调节件14的外螺纹相适配。

限位件15可以为限位销，限位销穿设于第二连接件16的两个连接板1222，且伸出于连接板1222延伸至第一滑槽1111内。

在一些实施例中，如图3所示，在第一侧板111和第二侧板121上均设置有限位结构115，限位结构115配置为限制第一侧板111相对第二侧板121的位移。这样，限位结构115能够避免滑动部12在安装部11上滑动的过程中，滑出安装部11的情况。

进一步地，由于第一侧板111上设置有第一翻边113，第二侧板121上设置有第二翻边124，因此，限位结构115可以设置在第一翻边113和第二翻边124。具体地，如图3所示，在第一翻边113上设置有延伸段116，在第二翻边124上设置有凸起段125，凸起段125与第二底板123之间的距离，与延伸段116与第二底板123之间的距离相同。这样，当滑动部12朝向远离安装部11的方向滑动时，当延伸段116与凸起段125相抵接时，滑动部12便不能继续沿该方向继续滑动，从而能够起到限制第一侧板111相对第二侧板121的位移的作用。

如图4所示，在一些实施例中，在第一底板112设置有第二滑槽1121，在弹簧13的第二端132设置有凸起133，凸起133位于第二滑槽1121内；在第一底板112背离第一侧板111的表面设置有刻度117。这样，当通过操作调节件14调整弹簧13的长度时，弹簧13的第二端132产生位移，能够带动凸起133在第二滑槽1121内滑动，因此，用户能够通过观察凸起133所指向的刻度117，从而直观地观察到安装支架上所安装的电视机对应的刻度117。进一步地，该刻度117可以表示电视机的重量，因此，用户通过观察刻度117可以知晓当前弹簧13的长度所对应的电视机的重量。

在一些实施例中，如图1和图3所示，弹簧13的数量至少为两个，至少两个弹簧13并排设置。这样，至少两个弹簧13产生变形时，所产生的弹力转矩更大，因此，使用本申请实施例的平衡机构1的安装支架能够适用的电视机的重量范围更大。

如图2和图5所示，本申请实施例的另一个方面，提供了一种安装支架，安装支架包括：基座2、连接头5、上臂3、下臂4以及前述任意技术方案的平衡机构1，上臂3和下臂4均连接在基座2和连接头5之间，基座2、连接头5、上臂3和下臂4之间形成平行四边形结构，平衡机构1的弹簧13的第一端131连接在基座2或上臂3，平衡机构1的安装部11背离滑动部12的一端连接在下臂4。

本申请实施例提供的安装支架，平衡机构1的弹簧13的第一端131连接在基座2或上臂3，安装部11背离滑动部12的一端连接在下臂4，安装支架的连接头5可以固定面板7。在使用安装支架将电视机固定在墙面6时，可以将基座2固定在墙面6，将电视机安装在面板7。这样，当电视机固定在面板7时，电视机在自身重力的作用下，产生下降的趋势，以及产生顺时针的重力转矩；此时通过操作调节件14，使弹簧13伸缩并对连接头5及电视机产生向上的作用力，从而产生逆时针的弹力转矩，从而使得重力转矩与弹力转矩相抵消，进而使得不论电视机处于何种高度，均能够使电视机固定在该高度处，即，安装支架与电视机处于平衡状态。而在调整电视机的高度的过程中，平衡机构1与基座2或上臂3的连接点，与平衡机构1与下臂4的连接点之间的距离发生变化，而由于滑动部12以可滑动地方式连接在安装部11，因此，在该过程中，滑动部12能够在安装部11上滑动从而使得平衡机构1的总长度变化，以适应两个连接点之间距离的变化。

如图6、图7和图8所示，不同高度的电视机对应的平衡机构1的位置示意图。

进一步地，上臂3和下臂4均铰接于基座2，上臂3和下臂4均铰接于连接头5。

如图5所示，在一些实施例中，基座2包括第三底板21以及固定在第三底板21的两个第三侧板22，平衡机构1连接在两个第三侧板22之间。这样，平衡机构1的两侧，分别与两个第三侧板22连接，即，平衡机构1位于整个安装支架的中部，能够避免在操作调节件14调整弹簧13的长度时，导致出现安装支架偏载的情况。

进一步地，如图5所示，安装部11的第一底板112位于第二底板123的上方，这样，位于两个第二侧板121之间的弹簧13，将被第一底板112和两个第一侧板111遮挡，从而不会使用户看到弹簧13，因此能够使得安装支架更为美观。

本申请实施例应用平衡原理和结构力学分析，结合弹簧13上午力值特性，建立起目标函数方程公式，并采用计算机优化分析，综合安装支架的结构特征及应用特性，计算出上臂3和下臂4的结构尺寸、弹簧13相关参数的组合以及弹簧13安装位置，达到在重量合理范围内和高度调节范围内实现恒力承载的效果。本申请实施例的安装支架调节简单方便，还具有成本低、简单可靠、寿命高、及安全环保等优点。

以下是应用平衡原理和结构力学分析，建立目标函数方程公式的过程。

如图9所示，以基座2与下臂4的铰链点作坐标原点，建立二维坐标系。

DE表示机械弹簧13，OC表示基座2，OA表示下臂4，AB表示连接头5，BC表示上臂3。其中弹簧13的第一端D在基座2OC上，第二端E在下臂4OA上。

设L1为上臂3长度或下臂4长度，L2为弹簧13的第二端132在下臂4上的点E到原点O的距离OE，弹簧13的第一端131在基座2上的点坐标为(x，y)，下臂4与水平面X轴正方向的夹角为a，弹簧13与基座2点D到原点的距离OD与水平线X轴正方向夹角为b，弹簧13与下臂4的夹角c。

因安装电视机的面板7安装于连接头AB上，要使电视机在高度上自由停止，连接头AB也需在高度上自由停止。以A点为分析对象。

要实现满足不同承重且高度上可自由停止的要求，此平衡系统需同时满足以下两个平衡。

平衡1：在初始角度a0时，转动调节件14从而控制弹簧13拉伸量X0，来满足不同承重的电视机。

为使电视机在高度上平衡，即重力提供的重力转矩M1需等于弹簧13提供上午弹力转矩M2，即mg*L1*cos(a0)＝k*X0*L2*sin(c)，式中，m表示电视机重量，k表示弹簧13的刚性系数，X0表示弹簧13初始拉伸量，a0表示下臂4的初始位置角度。

由上述公式得弹簧13初始拉伸量的计算公式，该计算公式为：

由三角公式得：

联立前述的两个公式，可得弹簧13的初始拉伸量：

平衡2：重量一定时，上下调节电视机位置时，即角度a变化时，也需保证平衡。

根据动能定理，力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。即

因整个平衡机构1在运动过程中所受的外力仅为弹力和重力。要使在运动范围内，在高度上任一点自由停止，即在任一角度a，转动角度Δa后，前后速度v2-v1＝0，即动能变化为0。因此，在任一角度a，往下转动角度Δa这个过程中，重力所做的功与弹力所做的功之和为0，在此过程重力做正功，弹力做负功。即：

W_重力-W_弹力＝0。

此过程中重力做功为：

W_重力＝mg*L1*(sina-sin(a+Δa))

弹力做功为：

设电视机重量m，弹簧13的刚性系数k，初始位置角度a0，转动角度a弹簧13对应的拉伸量x1，转动角度a+Δa时弹簧13对应的拉伸量x2，对应电视机重量m的弹簧13初始拉伸量x0。

在初始位置a0时，弹簧13长度为：

在任意角度a时，弹簧13长度为：

此时弹簧13在任意角度a弹簧13对应的拉伸量为：

在转动角度a+Δa时弹簧13的拉伸量为：

带入弹力做功公式中，可得：

因在此运动过程中，重力做正功，弹力做负功，即：W₁₂＝W_重力-W_弹力。

在理想状态下，W₁₂＝0，即，重力做功＝弹力做功，在任意角度a上，达到平衡。

W₁₂>0，即重力做功>弹力做功，在任意角度a上，电视机下降。

W₁₂<0，即重力做功<弹力做功，在任意角度a上，电视机上升。

实际情况下，因有摩擦力等外在因素参与，在任意角度a上达到平衡并不一定要W₁₂＝0，可在W₁₂＝0的线上可上下波动。

基于上述公式，在计算机中优化分析，假定弹簧13的刚性系数为k，电视机重量为m，弹簧13的第一端131在基座2的点为(x，y)，下臂4在任一角度a的微量转动量为Δa。可得到在任一角度a时W₁₂的值，进而得到在a转动范围内一系列W₁₂值，形成一条曲线。理论要求这条曲线需在y＝0上，即可保证在高度上任一点自由停止。但实际有不可避免的摩擦力因素，曲线可在线y＝0处上下波动。从而反求出弹簧13的第一端131在基座2的点(x，y)，进而确定弹簧13的安装位置。

如图10所示，在转动范围a在(-38°，82°)，弹簧13的刚性系数k＝8.3，电视机质量为14kg，弹簧13的第一端131在基座2的点(x，y)上，下臂4在任一角度a的微量转动量Δa＝1°的情况下，可求得弹簧13初始拉伸量X0＝25mm以及W₁₂的曲线值。图10中，横坐标表示转动范围a，纵坐标表示W₁₂。

此时弹簧13的第一端131在基座2的点(x，y)确定后，只需通过改变初始拉伸量X0来适配不同承重的电视机重量m，从而实现一种承重可调、在高度上能自由停止的安装支架。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims

1.一种平衡机构，其特征在于，包括：

安装部；

滑动部，所述滑动部以可滑动地方式连接在所述安装部；

弹簧，所述弹簧的第一端固定在所述滑动部；

2.根据权利要求1所述的平衡机构，其特征在于，所述安装部包括两个相对的第一侧板以及固定在所述两个第一侧板之间的第一底板，在两个所述第一侧板的边缘均朝内设置有第一翻边；

3.根据权利要求2所述的平衡机构，其特征在于，所述滑动部包括两个相对的第二侧板，以及固定在两个所述第二侧板之间的第一连接件，所述弹簧的第一端固定在所述第一连接件，所述第二侧板位于两个所述第一侧板之间。

4.根据权利要求2所述的平衡机构，其特征在于，在所述两个第一侧板上均设置有第一滑槽；

5.根据权利要求3所述的平衡机构，其特征在于，所述滑动部还包括固定在两个所述第二侧板之间的固定件，所述调节件的外表面设置有外螺纹，所述调节件以可转动地方式穿设于所述固定件；

6.根据权利要求3所述的平衡机构，其特征在于，在所述第一侧板和所述第二侧板上均设置有限位结构，所述限位结构配置为限制所述第一侧板相对所述第二侧板的位移。

7.根据权利要求2所述的平衡机构，其特征在于，在所述第一底板设置有第二滑槽，在所述弹簧的第二端设置有凸起，所述凸起位于所述第二滑槽内；

在所述第一底板背离所述第一侧板的表面设置有刻度。

8.根据权利要求1所述的平衡机构，其特征在于，所述弹簧的数量至少为两个，至少两个所述弹簧并排设置。

9.一种安装支架，其特征在于，所述安装支架包括：基座、连接头、上臂、下臂以及如权利要求1-8任一项所述的平衡机构，所述上臂和所述下臂均连接在所述基座和所述连接头之间，所述基座、所述连接头、所述上臂和所述下臂之间形成平行四边形结构，所述平衡机构的弹簧的第一端连接在所述基座或所述上臂，所述平衡机构的安装部背离滑动部的一端连接在所述下臂。

10.根据权利要求9所述的安装支架，其特征在于，所述基座包括第三底板以及固定在所述第三底板的两个第三侧板，所述平衡机构连接在所述两个第三侧板之间。