专利名称：具有链和弹簧的铰接监视器臂的制作方法
具有链和弹簧的铰接监视器臂相关申请的交叉引用本申请要求2010年6月9日提交的第PCT/US2010/038058号PCT国际申请和2010 年10月沈日提交的美国临时申请第61/407，007号的权益，其全部内容在此通过引用被并入，犹如其被完全地阐述。发明构思的背景本文公开的发明构思涉及用于支撑设备例如电子显示器(例如监视器)的铰接臂的领域。现有的铰接臂使用被连接至臂的弹簧或气缸来提供平衡力至铰接臂，从而在贯穿臂的角度位置范围内支撑铰接臂的质量和附接至铰接臂的任何设备(例如电子显示器)的质量。许多已知的铰接臂被构型成支撑已知质量的设备或非常有限范围的质量的设备。这些已知臂中的一些使用具有固定的一致的弹簧刚度的盘簧。在这些臂中，对盘簧组件的调节能够证明是困难的，并且其可能不能够在不改变铰接臂的内部部件例如弹簧的情况下在不同质量的设备之间交换，且交换也是既昂贵又费时的过程。涉及盘簧组件的另外的问题在于，当铰接臂在其角度位置范围内运动时，盘簧组件可能很难适当地适应臂和附接设备的组合的质量。臂在其角度位置范围内的多个个别的角度位置能够在盘簧组件上设置相当不同的平衡要求，并当铰接臂在所述角度位置范围内被定位时，这些平衡要求通常动态地变化。因为标准的盘簧在其被拉长或压缩时具有线性力响应，所以仅采用盘簧作为平衡力提供装置的已知铰接臂不能够在贯穿铰接臂的角度位置范围内适当地重现所需要的用于支撑铰接臂(和附接至铰接臂的任何设备)的近似的平衡力。近期为解决该问题的努力包括采用被连接至气缸的可枢转的挂钩构件，当铰接臂在其角度位置范围内被定位时，可枢转的挂钩组件用于动态地调节由气缸提供给铰接臂的平衡力。在此通过引用被并入且犹如被完全地阐述的美国专利第7，748，666号公开了一种示例性的用于铰接臂中的可枢转的挂钩组件。连续地依赖于气缸的使用的一些缺点包括气缸既昂贵又易于出故障，并且气缸设置在臂内限制了减小铰接臂整个尺寸的能力。此外，气缸随着时间而失去强度，并因此必须被周期性地更换。而且，可枢转的挂钩构件的使用对于生产铰接臂的总费用增加了额外的量。此外，当电子显示器变得更小更轻时，期望生产具有更纤细轮廓的铰接臂，例如为了美观的目的。减小铰接臂的尺寸和重量也由于节省了材料费用而使生产所述臂的费用减小。铰接臂内的弹簧或气缸的维修限制了减小铰接臂的尺寸的可能性。因此，克服这些和其它问题的新式延伸臂组件是所期望的。发明构思的概述在一个方面中，本申请公开了一种用于支撑物体的具有铰接部分的延伸臂，该延伸臂包括基部构件，其可释放地连接到支撑表面；端盖(endcap)，其围绕基部构件，端盖包括在其中的弹簧，弹簧具有位于其缠绕部分(coiled portion)的内部的中心腔；枢转构件，其附接至所述臂，枢转构件适合于当所述铰接部分的角度位置被调节时随着端盖内的所述铰接部分旋转，枢转构件位于中心腔的外部并且在中心腔的第一侧上；以及刚性元件， 其延伸穿过中心腔，其中刚性元件的位于中心腔的外部并且在中心腔的第一侧上的第一端通过枢转构件的运动来操纵，并且刚性元件的第二端近似地在中心腔的第二侧或在中心腔的第二侧的外部被附接至端盖。在另一个方面中，本申请公开了一种用于支撑物体的具有铰接部分的延伸臂，该延伸臂包括端盖，其位于所述铰接部分的第一端，端盖具有用于与位于其中的所述铰接部分和枢转构件连接的至少两个附接部位；弹簧管，其位于端盖的内部，弹簧管将弹簧封装在其中；以及刚性元件，其延伸穿过弹簧的中心腔、在处于弹簧管的第一侧的第一端附接至枢转构件，并且在处于弹簧管的第二侧的第二端附接至端盖。在又另一个方面中，本申请公开了一种用于支撑物体的延伸臂，该延伸臂包括基部构件，其可释放地连接到支撑表面；和平行四边形部分，其连接至基部构件，平行四边形部分包括第一端盖、第二端盖、上部槽构件和下部槽构件，上部槽构件和下部槽构件两者都具有近似“U”形的横截面轮廓、对应于“U”形的闭合侧的第一表面以及对应于“U”形的开口侧的第二表面，第一表面和第二表面彼此直接地相对，其中，当基部构件被安装至水平支撑表面时，上部槽构件和下部槽构件两者的第二表面面向下。附图简
本发明构思将在此后结合附形来描述，其中相同的数字标示相同的元件。
图1是根据本发明构思的延伸臂的第一实施方式的透视图，且铰接部分处于第一角度位置；图2A是沿图1的线2A-2A截取的截面图；图2B是图1的延伸臂的一些部件的侧视图，且铰接部分处于第二角度位置；图2C是图2B中所示的延伸臂的部件的侧视图，且铰接部分处于第三角度位置；图3是图1的延伸臂的一些部件的部分分解图；图4是图1的延伸臂的一些部件的部分分解图；图5A是沿图4的线5A-5A截取的截面图；图5B是沿图4的线5B-5B截取的截面图；图6A根据本发明构思的枢转构件的一个实施方式的前透视图；图6B是其侧视图；以及图7是根据本发明构思的延伸臂的第二实施方式的截面图。优选实施方式的详细描述随后的详细描述只提供了优选的示例性的实施方式，并且并不意在限制本文所公开的发明构思的范围、适用性或构型。更确切地，优选的示例性的实施方式的随后的详细描述将为本领域的那些技术人员提供一种可行的描述，用来实施本发明构思的优选的示例性的实施方式。应当理解，在这些实施方式中在元件的布置和功能方面可作出不同的变化而不偏离本发明构思的精神和范围，如所附的权利要求阐述的那样。为了帮助描述本发明构思或其具体的实施方式，在说明书和权利要求中可使用方向术语来描述本实施方式的部分(例如上、下、左、右等)。这些方向限定仅用以帮助描述和要求本发明构思，并不意在以任何方式来限制本发明构思。此外，被引入到说明书中的与图形相关的参考数字可在一个或多个后续的图形中重复而无需在说明书中另外描述，以提供
5用于其它特征的背景。为了说明书和权利要求的目的，术语“连接”意指两个或更多个部分通过一个或多个中间部分被直接地或间接地固定、耦合、紧固、接合、环接和/或合并。为了说明书和权利要求的目的，术语“水平”意指与沿着被连接至铰接部分的端盖的各自的旋转轴线所画的线正交的平面。为了本文说明书和权利要求的目的，假设不同实施方式的延伸臂被安装至支撑表面，使得“水平”对应于与正常状态下的重力的方向正交的平面。在该构型中，当延伸臂的铰接部分处于0度的角度位置时，即，使得沿着铰接部分的上表面所画的线正交于所述端盖的旋转轴线，沿着铰接部分的上表面所画的线也正交于重力的方向。应当理解，本文所公开的任何实施方式的铰接部分也可被安装至支撑表面，使得铰接部分的0度的角度位置不垂直于重力的方向。现在参考图形，图1-6B大体上描绘了根据本发明构思的延伸臂10的第一实施方式。参考图1，在该实施方式中，延伸臂10具有用于连接至支撑表面的支撑安装件12、基部部分14、下臂16、上臂18、倾斜器20以及用于连接至用户设备例如平面屏幕监视器的设备安装件22。支撑安装件12可被连接至任何已知的支撑表面，例如书桌或工作台。在替代性的方案中，其它已知的安装装置可用于支撑延伸臂10，包括但不限于贯穿螺栓的安装件 (bolt-through mount)、平安装件或板条壁安装件(slatwall mount)。在该实施方式中， 上臂18包括从支撑安装件12成近似+45度角(即平行于图1和图2A中的下臂16的角度位置)的刚性前臂。在替代性的实施方式中，上臂18可从下臂16以任何所期望的角度延伸，例如平行于支撑安装件12。在另一个替代性的实施方式中，上臂18可包括缆绳控制夹具或保持器，用于在沿着上臂18布线时可支撑和/或隐藏用户设备的缆绳使不能从外部观察到。在该实施方式中，上臂18、倾斜器20以及设备安装件22的相互作用提供了沿着全部三个坐标轴的可调节性，使得所附接的用户设备能够以任何用户所期望的位置和方向来定位。该实施方式的设备安装件22包括两组工业标准的安装孔(未标记)，例如用于附接至具有VESA 75mm或VESA IOOmm型的螺栓的监视器。应理解，其它已知的倾斜器和设备安装件装备可用于替换在本发明构思的范围内的本实施方式的倾斜器20和设备安装件22。现在参考图2A，支撑安装件12经由螺钉32被连接至基部部分14，螺钉32将基部板30附接至支撑安装件12。当以这种构型安装时，基部板30被设置成至少部分地与支撑表面接触。基部部分14还包括安装杯管(mount cup tube) 34、弹簧管64以及套管45，安装杯管34位于基部板30中的凹槽(未示出)中，弹簧管64位于安装杯管34的内部，套管 45具有位于弹簧管64和安装杯管34之间的端缘(lip)46。在该实施方式中，套管45是分裂的套管，然而应理解，在替代性的实施方式中，套管45可具有整块的主体。套管45允许在弹簧管64和安装杯管34之间的旋转自由且不存在弹簧管64和安装杯管34相互摩擦。 在该实施方式中，套管45主要由塑料组成，然而应理解，可使用任何合适的材料来替代塑料用于套管45。弹簧管64具有适应于张紧螺钉36通过的弹簧管狭槽41。如图2A中所看到的， 张紧螺钉36延伸至弹簧管狭槽41的内部和外部两处。通过具有螺钉狭槽38的螺钉罩47 使张紧螺钉36的外部部分隐蔽不被看到。在该实施方式中，弹簧管狭槽41稍大于180度地围绕在弹簧管64的圆周周围，使得在张紧螺钉36的轴邻接弹簧管狭槽41的边缘之前， 弹簧管64具有近似180度的旋转自由(在从图2A所示位置的任一方向上的近似90度的旋转自由)，由此防止弹簧管64在该方向的进一步旋转。安装杯管34还具有允许张紧螺钉 36通过的安装杯孔35。因为安装杯管34不与弹簧管64 —起旋转，所以安装杯孔35仅稍大于张紧螺钉36的螺纹部分。弹簧M和刚性元件48位于弹簧管64内，刚性元件48在该实施方式中为链。如下面更详细描述的，链48穿过由弹簧M的缠绕部分界定的中心腔43，并且在其分别位于弹簧管64的上方和下方的第一端和第二端固定到适当位置处。在该实施方式中，如图2A中最佳所示的，弹簧M具有近似截圆锥的形状，然而应理解，在本发明构思的范围内弹簧M可以是其它的形状，例如柱形、砂漏形或桶形。在该实施方式中，当延伸臂10被安装至水平支撑表面时，弹簧讨和弹簧管64垂直地定向。在该实施方式中，链48是链节式链(link-style chain)例如通常用于自行车齿轮系统的那些链。参考图3，链48主要由多个链节49组成， 多个链节49经由多个链销50连接至彼此。链销滚筒51围绕多个链销50中的每个，链销滚筒51为管状形状并且自由地围绕其各自的链销50旋转。链销滚筒51的操作将在下面更详细地讨论。返回参考图2A，链48的下端穿过垫圈44的中心孔33，其中链48的下端通过设置链压缩销42而保持在适当位置中，链压缩销42在一对链销50之间被放置垫圈44的下方。 为了构造延伸臂10以用于使用，用户根据所附接的用户设备的质量来预选定弹簧M的被期望的压缩状态。当弹簧M的必需的拉伸状态被选定时，弹簧M的向下作用在垫圈44和链压缩销42上的恢复力足以使链48的底端的位置固定在离其平衡位置一定距离处。具有链通路孔68和带螺纹的螺栓接合部分67的弹簧调节器66位于弹簧管64的顶端处。弹簧调节器66在弹簧管64内的位置经由螺栓60的旋转是可调节的，以改变弹簧 54的压缩状态。当螺栓60的头部61在顺时针或逆时针方向转动时，螺栓60的螺纹部分 62与弹簧调节器66的螺栓接合部分67相互作用，以使弹簧调节器66相应地在弹簧管64 内向上或向下地运动。例如，当弹簧调节器66向下抵着弹簧M运动时，弹簧M的压缩状态增大，由此增大由弹簧M产生的恢复力。相反地，当弹簧调节器66在弹簧管64内向上地运动时，弹簧M的压缩状态减小，由此减小由弹簧M产生的恢复力。以这种方式，弹簧 54的压缩状态可根据所附接的用户设备的质量来预选定。端盖56围绕弹簧管64，设备缆绳罩58可释放地附接至端盖56。当设备缆绳围绕基部部分14来布线时，设备缆绳罩58可用于至少部分地隐藏设备缆绳使不能从外部观察至IJ。在该实施方式中，为了美观的目的，设备缆绳罩58具有多个穿孔(未标记)。在替代性的实施方式中，穿孔可以被省略，或设备缆绳罩58可被完全地省略。在该实施方式中，端盖 56装配在弹簧管64上，并且置于套管45的端缘46的顶部上。当弹簧M的压缩状态已被选定时，张紧螺钉36被安装。除了提供以上所描述的旋转停止特征外，张紧螺钉36还使端盖56保持在合适的位置。带螺纹的嵌入件40沿着张紧螺钉36的螺纹部分定位，带螺纹的嵌入件40通过尺寸被制定成稍大于弹簧管狭槽41来抵着弹簧管64保持在合适的位置中。 带螺纹的嵌入件40将张紧螺钉36保持在合适的位置中。在该实施方式中，端盖56具有第一段和第二段，第一段容纳弹簧管64和弹簧M，第二段包含与铰接部分90和枢转构件72 附接的至少两个附接部位。在该实施方式中，第二段相对于第一段成角度或偏置。一对链节滚筒销狭槽3la、3lb (31a未示出)在端盖56内，链节滚筒销53的相对端被支撑在所述一对链节滚筒销狭槽31a、31b中(见图3)。链节滚筒(link roller)52可旋转地围绕链节滚筒销53，链节滚筒52尺寸被制定成稍小于链节49的宽度。如图3中最佳所示的，链节滚筒52具有比链节滚筒销53短的长度，使得链节滚筒52能够自由地在端盖56内围绕链节滚筒销53旋转。当链48的位置在弹簧管64内被向上或向下调节时，链销滚筒51可与链节滚筒52接触并抵着链节滚筒52滚动。链销滚筒51与链节滚筒52之间的相互作用确保了在枢转构件72旋转时链48的平滑运动，并防止对链48产生破坏。在该实施方式中，端盖罩70经由一对延伸部(未标记)并经由一对端盖销59a、59b(59b未标记)被附接至端盖56，所述一对延伸部部分地容纳在链节滚筒销狭槽31a、31b内，所述一对端盖销59a、59b分别地连接在位于端盖56上的端盖销孔57a、57b与位于端盖罩70上的对应的一对端盖罩销孔(未示出)之间。在该实施方式中，链48在其顶端经由连接销75连接至枢转构件72的链连接孔 74 (见图2、图3和图6A)。在枢转构件72另一端，枢转构件72经由轴销76附接至端盖56 和下部槽构件82。如图3中最佳所示的，轴销76具有孔接合部分77、矩形部分78和柱状部分79。当轴销76安装在端盖56的轴销孔55a、55b中时，轴销76的孔接合部分77—— 其在该实施方式中是矩形的形状——经由互补形状的轴销孔63附接至下部槽构件82。因此，下部槽构件82的角度位置的调节将影响轴销76的旋转位置。轴销76的矩形部分78 在横截面上是非圆形的，且尺寸和形状被制定成使得牢固地装配在枢转构件72的轴销狭槽73内且接合枢转构件72的轴销狭槽73 (见图6A和图6B)。轴销76的柱状部分79容纳在轴销孔5 和下部槽构件82上的轴销孔65内，并且能够在其内自由地旋转(即，柱状部分79不与轴销孔55b、65接合)。轴销狭槽73还具有中心点83，中心点83位于轴销狭槽 73的区域中心处并且对应于垂直于图2A的页面穿过的轴线。轴销76通过销保持器(未示出)被保持在合适的位置，销保持器围绕轴销76的柱状部分79的延伸出轴销孔65的端部附接。在该实施方式中，枢转构件72主要由4140钢构成，然而应理解，在本文所公开的发明构思的范围内，可以使用其它合适的材料用于枢转构件72。在该实施方式中，下臂16包括铰接部分90，即下臂16的角度位置相对于水平面是可调节的。在图1和图2A中，铰接部分90显示为处于第一角度位置中，该第一角度位置在该实施方式中表示铰接部分90的最大正角度位置。在平行于上部槽构件80的顶部画出的第一线与平行于水平面画出的第二线之间测得的铰接部分角度A表示铰接部分90相对于水平面的角度位置的测量结果。在该实施方式中，角度A1等于从水平面的约+45度。图2B和图2C描绘了处于另外角度位置中的铰接部分90，分别地对应于铰接部分角度A2和A3。在图2B中，铰接部分90显示为处于对应于铰接部分角度A2的第二角度位置中。角度A2等于从——即平行于——水平面的0度。在图2C中，铰接部分90显示为处于对应于铰接部分角度A3的第三角度位置中。角度A3等于从水平面的-45度。在该实施方式中，该角度表示铰接部分90的最大负角度位置。因此，在该实施方式中，铰接部分90可调节到在从水平面的+45度与-45度之间的角度，使得铰接部分90具有90度的角度范围。 应理解，在其它的实施方式中，铰接部分90的角度范围可以比以上提到的角度范围更大或更小、具有更大或更小绝对值的其最大正角度位置和最大负角度位置、或具有绝对值不相等的最大正角度位置和最大负角度位置。当铰接部分90在其角度位置的范围内旋转时，枢转构件72以对应于铰接部分90 的角度调节量的量来围绕轴销76枢转。例如，当铰接部分从其最大正角度位置(如图2A所示)旋转至其最大负角度位置(如图2C所示)时，轴销76并通过附接至枢转构件72的延伸部来旋转对应的量(见例如在图2A、2B和2C中的铰接部分90和枢转构件72的相对位置)。链48在铰接部分90处于其不同的角度位置时的近似路线通过图2A-2C的对比来显示。当铰接部分90处于其最大角度位置(如图2A所示)时，链48不与链节滚筒52接触。在其+45度和0度位置之间的某一点处，枢转构件72的旋转使链48朝向链节滚筒52 运动，使得链48接触链节滚筒52。贯穿铰接部分90的所有负角度位置，链48保持与链节滚筒52接触。换句话说，在该实施方式中，当铰接部分90的角度位置具有第一组值时，链节滚筒52与链48接触，并且当铰接部分90的角度位置具有第二组值时，链节滚筒52不与链48接触。所述第一组值可以是例如在大约+45度至大约+10度的范围内，并且第二组值可以是例如在+10度至-45度的范围内。为了校准弹簧处在准确的拉伸下以用于适当质量的被附接的用户设备，用户将铰接部分90设置到水平角度位置(如图2B所示)，并且在弹簧M上预加载适当量的拉伸，使得铰接部分90停留在水平角度位置中，同时不费力地保持自由地向上或向下的可调节性。 由于弹簧M被控制在弹簧管64内，所以弹簧M的压缩使一定量的力(经由垫圈44，垫圈 44继而压在链压缩销42上)传递至链48，该一定量的力与由弹簧M在其压缩状态下产生的恢复力的量相对应。被传递至链48的力沿着链48的长度传递，并经由连接销75作用在枢转构件72上。被传递至枢转构件72的力继而维持轴销76的旋转位置，轴销76 (经由与下部槽构件82的相互作用)继而支撑铰接部分90的角度位置。如在下面进一步详细讨论的，弹簧M作用在链48上的力因此提供了必需量的平衡力给枢转构件72，以在铰接部分 90的整个角度位置范围内支撑所附接的用户设备(和任何中间部件例如下臂16、上臂18、 倾斜器20和设备安装件22)的质量。在以上方式中，延伸臂10可被调节成适应不同质量范围的用户设备，且不需要替换其任何内部部件。在某些应用中，期望准确地接近必须被施加至铰接部分的平衡力的量，以在臂的全部角度位置范围内来调节臂时可支撑臂(和附接至臂的任何设备)的质量。这种“平衡力接近”增大了铰接部分的运动的平滑度，并且减小了由于所施加的平衡力相对于臂和任何附接设备的组合质量太大或太小而引起臂将偏离所选定角度位置的风险。根据本发明构思，平衡力接近不需要是精确的；如果需要，另外的平衡力可由例如在不同枢转部位处施加在铰接部分90上的摩擦力来提供。在图2A-2C中所示的实施方式中，枢转构件72的形状以及轴销狭槽73的中心点 83与链48的切点TA、Tb和Tc之间的距离Dt被预先确定，以当铰接部分90的角度位置在铰接部分90的操作范围内被调节时，动态地改变由弹簧M、链48和枢转构件72的操作提供的平衡力。切点TA、Tb和Tc分别是链48以铰接部分90的(i)+45度(图2A)、(ii)0度 (图2B)和(iii)-45度(图2C)的角度位置不与枢转构件72的表面接触时所在的点。当铰接部分90在其角度位置范围内运动时，中心点83与在给定角度位置处的切点之间的距离Dt会改变。在图2A-2C所示的实施方式中，当铰接部分90从其正45度位置运动至其负 45度位置时，距离Dt减小。当铰接部分90在其角度位置范围内运动时，动态变化的物体质量力在铰接部分 90上产生，该物体质量力与(a)铰接部分90、另外的臂部件和附接的设备的组合质量以及(b)铰接部分90的长度的水平分量的乘积相对应。在数学方面中，物体质量力=(cos A) (La) (mobJ)；其中(cos A)=水平面和铰接部分90的角度位置之间的角度A的余弦(见例如图2A-2C中的角度、為和^) ； (La)=铰接部分的长度；以及(m。bj)=铰接部分90、另外的臂部件和任何附接设备的组合质量。根据本发明构思为了抵抗物体质量力，动态平衡力经由弹簧M、链48和枢转构件72的操作来产生。动态平衡力通过得出(a)由弹簧讨产生的恢复力和(b)在铰接部分90的不同角度位置处的正切距离Dt的乘积来测定。在数学方面，平衡力=(s) (x) (Dt)，其中(s)=弹簧M的弹簧常数；(χ)=弹簧M的端部从其平衡位置运动的距离；以及(Dt)=在轴销狭槽73的中心点83与链48在铰接部分90的不同角度位置处摆脱与枢转构件72的表面的接触时所在的点(见例如图2A-2C中的切点ΤΑ、ΤΒ 和Tc)之间所测定的距离。2010 年 6 月 9 日提交的且标题为 “ARTICULATING MONITOR ARM WITH CABLE AND SPRING(具有缆绳和弹簧的铰接监视器臂)”的PCT国际申请第PCT/US10/38058号，其通过引用被并入本文犹如被完全地阐述，教导一种与本发明构思相似的发明构思，并且采用了相同的数学公式但其特别描述了这样一种延伸臂的实施方式，该延伸臂采用沿着枢转构件前行且终止于所述延伸臂的铰接部分内的缆绳。以上提到的PCT国际申请以比本申请更详细的方式阐述了力平衡的概念和相关的数学公式。应理解，在以上提到的PCT国际申请中公开的数学公式和发明构思可直接应用于本公开。在本实施方式中，下臂16主要由上部槽构件80、下部槽构件82、第一端盖56和第二端盖96 (见图4)组成。上部槽构件80经由一对端盖销98a、98b连接至第一端盖56。 端盖销98a附接在端盖56上的销孔69a与上部槽构件80上的销孔9 之间，并且端盖销 98b附接在端盖56上的销孔69b与上部槽构件80上的销孔9 之间。销孔95a、％b彼此对准，并且销孔69a、69b彼此对准。因为端盖销98a、98b和销孔95a、％b都是柱状的形状， 所以当上部槽构件80的角度位置被调节时，上部槽构件80独立于端盖56而旋转。在该实施方式中由塑料制成的合适的套管(未标记)被包括在上部槽构件80和端盖56、96之间的各个连接部位处，以防止金属在金属上的接触。如果需要，套管还可用于将摩擦力施用于上部槽构件80的运动，以提供另外的平衡力。上部槽构件80经由端盖销97a连接至第二端盖96。端盖销97a具有矩形部分(未示出)和柱状部分(未示出)，矩形部分紧贴地装配在上部槽构件80上的销孔23内，柱状部分穿过第二端盖96中的销狭槽(未示出)和上部槽构件80上的销孔25并在该第二端盖96中的销狭槽(未示出)和该上部槽构件80上的销孔25内自由地旋转。在该实施方式中，销孔23是矩形的，且尺寸被制定成与端盖销97a的矩形部分互补。端盖销97a由销保持器(未示出)保持在合适的位置，销保持器围绕端盖销97a的柱状部分的延伸出销孔 25的端部附接。端盖销97a的矩形部分和销孔23的相互作用(连同端盖销97b和下部槽构件82上的销孔71的相互作用一起)确保了第二端盖96的顶表面(未标记)在上部槽构件80的位置的整个角度范围内保持与水平面平行。如以上所提到的，下部槽构件82经由轴销76连接至第一端盖56。由于轴销76的孔接合部分77的矩形横截面形状和互补形状的轴销孔63，因此下部槽构件82的角度位置的调节将影响轴销76的旋转位置。下部槽构件82经由端盖销97b连接至第二端盖96。端盖销97b具有带有矩形横截面面积的部分(未示出)和柱状部分(未示出)，带有矩形横截面面积的部分紧贴地装配在下部槽构件82上的销孔71内，柱状部分穿过第二端盖96中的销狭槽(未示出)和下部槽构件82上的销孔88并在该第二端盖96中的销狭槽(未示出)和该下部槽构件82上的销孔88内自由地旋转。在该实施方式中，销孔71是矩形的横截面，且尺寸被制定成与端盖销97b的矩形部分互补。端盖销97b由销保持器(未示出) 保持在合适的位置，销保持器围绕端盖销97b的柱状部分的延伸出销孔88的端部附接。端盖销97b的矩形部分和销孔71的相互作用(连同端盖销97a和上部槽构件80上的销孔23 的相互作用一起)确保了第二端盖96的顶表面(未标记)在下部槽构件82的角度位置的整个范围内保持与水平面平行。在本实施方式中由塑料制成的合适的套管(未标记)被包括在下部槽构件82和端盖56、96之间的各个连接部位处，以防止金属在金属上的接触。如果需要，这些套管还可用于将摩擦力施用于下部槽构件82的运动，以提供另外的平衡力。当铰接部分90在其角度位置的范围内运动时，端盖56、96与上部槽构件80和下部槽构件82之间的连接使铰接部分90维持平行四边形的形状。换句话说，铰接部分90被构型成在角度位置的范围内在端盖56、96之间维持基本上恒定的相对旋转位置。再以另一种方式来陈述，端盖56、96中的每个具有纵向轴线，并且当铰接部分90在其角度位置的范围内运动时这两个纵向轴线保持平行。应理解，端盖之间的这种关系存在于本文所公开的所有实施方式中。在本实施方式中，上部槽构件80和下部槽构件82两者都具有近似“U”形横截面轮廓，且“U”形的开口部分一般朝下。参考图4和图5A，上部槽构件80具有上表面81、下表面91和一对侧壁^a、^b。在该实施方式中，上表面81基本上是平面且未加修饰的。下表面91包括加强结构92，加强结构92包括多个横向构件(cross member) 93，多个横向构件 93在侧壁^a、28b之间延伸以形成横向花纹小室94的图样，横向花纹小室94在该实施方式中为三角形或钻石形的形状。在该实施方式中，横向构件93倾斜于侧壁^a、28b延伸， 即不垂直于侧壁观3、2813延伸。在替代性的实施方式中，横向构件93可以从侧壁^aJSb 在任何可能的方向延伸，并且可具有任何合适的形状以构成加强结构92。参考图4和图5B，下部槽构件82具有上表面85、下表面84和一对侧壁^aJ9b。 在该实施方式中，上表面85和下表面84基本上都是平面且未加修饰的。侧壁29a包括三个狭槽83a-83c，并且侧壁29b包括三个狭槽83d_83f。这些狭槽83a-83c、83d_83f用于支撑位于设备缆绳罩86上的各自的翼片(tab)87a-87C、87d-87f (87d-87f未示出)。设备缆绳罩86被偏斜，以将尺寸制定成使其翼片87a-87f紧贴地装配到各自的狭槽83a_83f内。 由于下部槽构件82的“倒置的U”形和狭槽83a-83f的位置，使得设备缆绳罩86在安装时被至少部分地隐藏在下部槽构件82的侧壁^a、29b后面。这最小化了下臂16的可视轮廓的尺寸，同时提供所期望的缆绳控制特征。为将设备缆绳罩86安装在下部槽构件82上，用户将用户缆绳保持在沿着下部槽构件82的下表面84的合适的位置，共同压挤设备缆绳罩 86的侧部以使相对的翼片对87a/87f、87b/87e和/或87c/87d朝向彼此运动，将设备缆绳罩86移动到下部槽构件82的侧壁内的合适位置，并然后对设备缆绳罩86的侧部解压缩以使翼片87a-87f自身偏置到各自的狭槽83a-83f中。当设备缆绳围绕下臂16布线时，设备缆绳罩86可用于至少部分地隐藏设备缆绳使不能从外部观察到。在该实施方式中，为了美观的目的，设备缆绳罩86具有与基部部分14的设备缆绳罩58上建立的穿孔相配的多个穿孔(未标记)。在替代性的实施方式中，设备缆绳罩86上的穿孔可被省略，或设备缆绳罩86可被完全地省略。由于将延伸臂10所有的平衡力供给部件设置在基部部分14中，在该实施方式中， 上部槽构件80的下表面91和下部槽构件82的上表面85能够非常紧密的邻近彼此。在上部槽构件80和下部槽构件82之间仅留有很小的空间，以防止这两个部件一起摩擦。在上部槽构件80和下部槽构件82之间的空间足够小，使得其不足以允许设备缆绳在其中通过。 作为本发明构思的结果，延伸臂10的铰接部分90能够具有非常纤细的设计轮廓。当平面屏幕监视器已变得更薄和更轻时，对于具有与纤细的监视器轮廓匹配的延伸臂10的需求日益增大。本文所公开的实施方式解决了该目标。如图1所示，臂罩M附接在铰接部分90上，以将铰接部分90的部件隐蔽使不能从外部观察到。臂罩M在其内部侧壁上具有分别与位于第一端盖56上的突出部^a 未示出)和位于第二端盖96上的突出部27a、27b (27b未示出)对准的两对对准的凹部(未示出)。图7显示出根据本发明构思的基部部分的第二实施方式。在该实施方式中，与第一实施方式(延伸臂10)共享的元件通过增加因数100的参考数字来表示。例如，图2A的枢转构件72对应于图7的枢转构件172。除了下面所讨论的弹簧组件之外，图7的基部部分在所有主要方面上与图2A的基部部分一致。在该实施方式中，第一弹簧1 和第二弹簧141位于弹簧管164内。弹簧154、 141由弹簧分离器131分离开，弹簧分离器131在该实施方式中近似为平垫圈，平垫圈具有位于其中心处的孔133，以允许链148在其中通过。在另外的替代性的实施方式中，弹簧分离器131可以具有任何合适的形状，以保持被适当地定向(即横向于图7中所示的链148 的路径)，同时保持牢固地与两个弹簧154、141接触。在该实施方式中，第一弹簧IM和第二弹簧141两者是圆锥的形状。因为弹簧154、141都具有非柱状的形状，所以其各自具有非恒定的弹簧刚度，并因此在弹簧被压缩一单位距离时可用于产生非恒定量的恢复力。两个或更多个弹簧的组合，例如本实施方式的那些，可用于适应延伸臂上的比单个弹簧系统能够承受的质量大的质量。应理解，在本发明构思的范围内，任何数量或类型的弹簧的组合可被包括在弹簧管中，例如柱形、圆锥形、砂漏形或桶形的弹簧的任何组合。发明构思的另外方面虽然以上结合不同图形的优选实施方式来描述了本发明的方面，但应清楚地理解，可使用其它相似的实施方式，或对所描述的实施方式可作出修改和添加，以实现本发明构思的相同功能而不偏离本发明构思。因此，要求保护的本发明构思不应限制于任何单个的实施方式，而是应根据所附权利要求在宽度和范围上来解释。例如，下面的方面也应理解为是本公开的一部分方面1 一种用于支撑物体的具有铰接部分的延伸臂，该延伸臂包括基部构件， 其可释放地连接到支撑表面；端盖，其围绕基部构件，端盖包括在其中的弹簧，弹簧具有中心腔，中心腔位于弹簧的缠绕部分的内部；枢转构件，其附接至臂，枢转构件适合于当铰接部分的角度位置被调节时随着端盖内的铰接部分旋转，枢转构件位于中心腔的外部并且在中心腔的第一侧上；以及刚性元件，其延伸穿过中心腔，其中刚性元件的位于中心腔的外部并且在中心腔的第一侧上的第一端通过枢转构件的运动来操纵，并且刚性元件的第二端近似地在中心腔的第二侧或在中心腔的第二侧的外部被附接至端盖。
方面2 方面1的延伸臂，其中刚性元件在第一端被附接至枢转构件。方面3 方面1或方面2的延伸臂，其中刚性元件为自行车式链(bicycle-style chain)0方面4 方面1-3中的任一个的延伸臂，其中枢转构件经由轴销被附接至铰接部分的下部槽构件。方面5 方面4的延伸臂，其中轴销具有轴，并且该轴的至少一部分具有非圆形的横截面面积。方面6 方面1-5中的任一个的延伸臂，还包括滚筒，当角度位置具有第一组值时， 滚筒与刚性元件接触；并且当角度位置具有第二组值时，滚筒不与刚性元件接触。方面7 方面1-6中的任一个的延伸臂，其中刚性元件、弹簧和枢转构件用于通过经由刚性元件的第一端和枢转构件的相互作用来动态地改变弹簧的压缩率或延伸率，来随着调节铰接部分的角度位置而近似地平衡铰接部分与物体的组合的质量。方面8 —种用于支撑物体的具有铰接部分的延伸臂，该延伸臂包括端盖，其位于铰接部分的第一端，端盖具有用于与位于其中的铰接部分和枢转构件相连接的至少两个附接部位；弹簧管，其位于端盖的内部，弹簧管在其中封装有弹簧；以及刚性元件，其延伸穿过弹簧的中心腔、在处于弹簧管的第一侧的第一端附接至枢转构件并且在处于弹簧管的第二侧的第二端附接至端盖。方面9 方面8的延伸臂，其中刚性元件为自行车式链。方面10 方面8或方面9的任何一个的延伸臂，其中当延伸臂被安装到水平支撑表面时，弹簧和弹簧管被垂直地定向。方面11 方面8-10中的任一个的延伸臂，其中端盖具有第一段和第二段，其中第一段容纳弹簧管和弹簧，并且第二段包含至少两个附接部位和枢转构件，其中第二段相对于第一段成角度。方面12 方面8-11中的任一个的延伸臂，还包括位于弹簧管的第一端或第二端中的一个处的弹簧调节器，弹簧调节器允许通过弹簧调节器在弹簧管内的运动来调节弹簧的拉伸状态。方面13 方面8-12中的任一个的延伸臂，其中弹簧具有近似的截圆锥形状。方面14 一种用于支撑物体的延伸臂，该延伸臂包括基部构件，其可释放地连接到支撑表面；和平行四边形部分，其连接至基部构件，平行四边形部分包括第一端盖、第二端盖、上部槽构件和下部槽构件，上部槽构件和下部槽构件两者都具有近似“U”形的横截面轮廓、对应于“U”形的闭合侧的第一表面以及对应于“U”形的开口侧的第二表面，第一表面和第二表面彼此直接地相对，其中当基部构件被安装至水平支撑表面时，上部槽构件和下部槽构件两者的第二表面面向下。方面15 方面14的延伸臂，其中上部槽构件和下部槽构件中的至少一个还包括位于其中的加强构件。方面16 方面14或方面15的任何一个的延伸臂，其中上部槽构件和下部槽构件中的至少一个还包括缆绳罩，由于缆绳罩被至少部分地嵌入上部槽构件或下部槽构件的 “U”形内，因此缆绳罩至少部分地被隐蔽使得不能从外部观察到。
权利要求
1.一种用于支撑物体的具有铰接部分的延伸臂，所述延伸臂包括 基部构件，其可释放地连接到支撑表面；端盖，其围绕所述基部构件，所述端盖包括在其中的弹簧，所述弹簧具有中心腔，所述中心腔位于所述弹簧的缠绕部分的内部；枢转构件，其附接至所述臂，所述枢转构件适合于当所述铰接部分的角度位置被调节时随着所述端盖内的所述铰接部分旋转，所述枢转构件位于所述中心腔的外部并且在所述中心腔的第一侧；以及刚性元件，其延伸穿过所述中心腔，其中所述刚性元件的位于所述中心腔的外部并且在所述中心腔的所述第一侧的第一端通过所述枢转构件的运动来操纵，并且所述刚性元件的第二端近似地在所述中心腔的第二侧或在所述中心腔的第二侧的外部被附接至所述端至ΓΤΠ ο
2.如权利要求1所述的延伸臂，其中所述刚性元件在所述第一端被附接至所述枢转构件。
3.如权利要求1所述的延伸臂，其中所述刚性元件为自行车式链。
4.如权利要求1所述的延伸臂，其中所述枢转构件经由轴销被附接至所述铰接部分的下部槽构件。
5.如权利要求4所述的延伸臂，其中所述轴销具有轴，并且所述轴的至少一部分具有非圆形的横截面面积。
6.如权利要求1所述的延伸臂，还包括滚筒，当所述角度位置具有第一组值时，所述滚筒与所述刚性元件接触；并且当所述角度位置具有第二组值时，所述滚筒不与所述刚性元件接触。
7.如权利要求1所述的延伸臂，其中所述刚性元件、所述弹簧和所述枢转构件用于通过经由所述刚性元件的所述第一端和所述枢转构件的相互作用来动态地改变所述弹簧的压缩率或延伸率，来随着调节所述铰接部分的所述角度位置而近似地平衡所述铰接部分与物体的组合质量。
8.一种用于支撑物体的具有铰接部分的延伸臂，所述延伸臂包括端盖，其位于所述铰接部分的第一端，所述端盖具有用于与位于所述端盖中的所述铰接部分和枢转构件相连接的至少两个附接部位；弹簧管，其位于所述端盖的内部，所述弹簧管将弹簧封装在其中；以及刚性元件，其延伸穿过所述弹簧的中心腔、在处于所述弹簧管的第一侧的第一端处附接至所述枢转构件，并且在处于所述弹簧管的第二侧的第二端处附接至所述端盖。
9.如权利要求5所述的延伸臂，其中所述刚性元件为自行车式链。
10.如权利要求8所述的延伸臂，其中当所述延伸臂被安装到水平支撑表面时，所述弹簧和所述弹簧管被垂直地定向。
11.如权利要求8所述的延伸臂，其中所述端盖具有第一段和第二段，其中所述第一段容纳所述弹簧管和所述弹簧，并且所述第二段包含所述至少两个附接部位和所述枢转构件，其中所述第二段相对于所述第一段成角度。
12.如权利要求8所述的延伸臂，还包括位于所述弹簧管的第一端或第二端中的一个处的弹簧调节器，所述弹簧调节器允许通过所述弹簧调节器在所述弹簧管内的运动来调节所述弹簧的拉伸状态。
13.如权利要求8所述的延伸臂，其中所述弹簧具有近似的截圆锥形状。
14.一种用于支撑物体的延伸臂，所述延伸臂包括 基部构件，其可释放地连接到支撑表面；和平行四边形部分，其连接至所述基部构件，所述平行四边形部分包括第一端盖、第二端盖、上部槽构件和下部槽构件，所述上部槽构件和所述下部槽构件两者都具有近似“U”形的横截面轮廓、对应于所述“U”形的闭合侧的第一表面以及对应于所述“U”形的开口侧的第二表面，所述第一表面和所述第二表面彼此直接地相对，其中，当所述基部构件被安装至水平支撑表面时，所述上部槽构件和所述下部槽构件两者的所述第二表面面向下。
15.如权利要求14所述的延伸臂，其中所述上部槽构件和所述下部槽构件中的至少一个还包括位于其中的加强构件。
16.如权利要求14所述的延伸臂，其中所述上部槽构件和所述下部槽构件中的至少一个还包括缆绳罩，由于所述缆绳罩被至少部分地嵌入所述上部槽构件或所述下部槽构件的所述“U”形内，因此所述缆绳罩至少部分地被隐蔽使得不能从外部看到。
全文摘要
本申请教导了一种包括铰接部分(90)的延伸臂(10)，该延伸臂在贯穿铰接部分的位置范围内通过平衡机构的操作近似地平衡铰接部分的质量与被连接到该延伸臂的任何物体例如电子设备的质量。在根据所公开的发明构思的一些实施方式中，平衡机构采用了弹簧(54)，该弹簧(54)在第一端处被连接到链(48)，该链在其相对端被连接到枢转构件(72)上，链和该枢转构件(72)相互作用以支撑延伸臂的铰接部分和被连接至延伸臂的任何物体。
文档编号F16M11/04GK102472428SQ201180001780
公开日2012年5月23日 申请日期2011年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者B·A·迪瑞, 大卫·凡都泽, 小奥德·N·奥德森, 斯蒂芬·J·鲍曼 申请人:创新办公产品公司