CN101495707B - 具摩擦调整的自平衡式可调安装系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于平板显示器的自平衡式可调安装系统。具有中空的截头球形壳体部的显示器接口附装至平板显示器上。所述显示器接口接纳于导向结构中，所述导向结构具有与截头球形壳体的外表面相啮合的支承部以及与截头球形壳体的内表面相啮合的第二支承部。在第一与第二支承部之间对截头球形壳体进行导向，以使平板显示器及装置接口可大体围绕半球形壳体的曲率半径中心旋转。摩擦调整机构能选择性地调整第一及第二支承部与截头球形壳体之间的摩擦大小，以便能够将平板显示器固定于位置上，从而阻止因接触或其它原因而使显示器意外移动。

Description

具摩擦调整的自平衡式可调安装系统

技术领域

本发明涉及电子显示器的安装座，且更具体而言，涉及用于将诸如等离子体屏幕及液晶显示(liquid crystal display，LCD)屏幕等平板电子显示器安装于垂直结构上的装置。 

背景技术

平板显示器已日益普遍地取代投影装置及阴极射线管(cathode ray tube，CRT)。平板显示器通常安装于诸如墙壁等结构上。平板显示器通常是在显示器正前方的位置处观看时最为清楚，尤其是LCD显示器。如果从很大的角度处观看，所显示的图像常常变得很暗或看不到。 

因此，平板显示器的角度较佳是可调整的而达到最佳观看效果。人们已在使用各种现有技术定位装置，例如基于摩擦的铰链、带弹簧或其他偏置装置的机械连杆以及各种机械闩锁。基于摩擦的装置需要足够坚固以容纳相对较重的平板显示器，同时应易于操作。 

传统的基于摩擦的装置及机械闩锁常常需要由一个人以正确角度握住平板显示器，同时由另一个人调整所述装置。在向上移动时，则需要操作者提起平板显示器相当大的一部分重量。在某些情形中，操作者还必须克服定位装置的阻力。 

此外，在现有装置中所用的铰链及枢轴关节通常使显示器每一关节仅围绕一个轴线定位。此种装置的显示器位置可调度受限于经济地及实际上可提供的关节数量。 

带弹簧的机械连杆制造成本高昂。例如，美国专利第6,419,196号(颁予Sweere等人)即揭示一种用于对平板显示器进行支撑及定位的多关节式带枢轴支撑臂，其使用氮气弹簧平衡机制。因此，业内需要一种低成本、易于操作且相对免维护、并还提供高的显示器位置可调度的平板显示器固定及定位系统。 

发明内容

本发明是一种平板显示器安装系统，其能实质满足业内的上述需求。具有中空、半球形壳体部的显示器接口附连至平板显示器上。所述半球形壳体形成有大体恒定的曲率半径。曲率半径的中心设置在附连有显示器接口的平板显示器重心附近。显示器接口接纳于导向结构中，所述导向结构具有与半球形壳体外表面相啮合的支承部以及通过形成于半球形壳体中的开孔而与半球形壳体内表面相啮合的第二支承部。所述半球形壳体在第一与第二支承部之间受到导向，以使平板显示器及装置接口大体上可围绕半球形壳体的曲率半径中心旋转。 

上述配置使平板显示器能够在安装座中的半球形壳体的行程范围内定位于无级任意的位置上。由于使显示器旋转中心的位置靠近显示器重心，装置接口能达成自平衡，从而在将显示器定位于任一位置上时，皆需要进行实际相等且相对较低的力度，进而可由单个使用者完成定位。 

根据本发明，提供一种适合安装于固定结构上的自平衡式可调平板电子显示器系统。所述系统包含支撑结构以及平板电子显示装置，支撑结构适于附装至所述固定结构上，平板电子显示装置上面具有装置接口部。所述平板显示装置与所述装置接口部一同具有重心。装置接口部包含半球形部，所述半球形部具有曲率半径大体恒定的外表面且其中心靠近重心。所述系统还包含导向部，所述导向部可操作地耦合至装置接口部及支撑结构。所述导向部具有用于啮合并导向半球形部外表面的第一支承部以及用于使装置接口部与第一支承部的保持部保持啮合。平板显示器及装置接口部可围绕半球形部的曲率半径中心旋转。 

在实施例中，摩擦调整机构能选择性地调整第一及第二支承部与截头球形壳体之间的摩擦程度，以使平板显示器能够固定于能阻止显示器因接触或其它原因而意外移动的位置上。 

附图说明

图1为本发明平板显示器及安装系统的后视透视图； 

图2为图1所示显示器及安装系统的分解图； 

图2A为用于将平板显示器附装至安装系统上的配接板的透视图； 

图3为安装系统的安装座部从内部透视的分解图； 

图3A为安装系统的安装座部从外部透视的分解图； 

图4为安装座部的剖视图； 

图5为安装座的外导向部的透视分解图；     

图6为平板显示器及安装座的侧视正面图，其上面显示实际重心与虚拟重心； 

图7为安装座的外导向部的替代实施例的透视分解图； 

图8为安装系统的安装托架部的分解图； 

图9为具有摩擦调整特征的本发明替代实施例的透视图； 

图10为图9所示实施例的分解图； 

图11为图9所示实施例中装置接口与导向结构部的片断侧视正面图； 

图12为图9所示实施例中装置接口与导向结构部的片断透视图；以及 

图13为本发明实施例的安装托架总成的片断分解透视图。 

具体实施方式

在图1-图8中显示本发明的自平衡式可调安装系统10。系统10总体上包含平板显示器12、安装座14及支撑结构16。支撑结构16可附装至任意固定结构上，例如墙壁18上。 

安装座14总体上包含装置接口20及导向结构22。装置接口20总体上包含安装板部24及半球形壳体部26。半球形壳体部26具有外表面28、内表面30及贯穿壳体26所形成的开孔32。半球形壳体部26在壳体26的所有弯曲部上具有从共有中心36界定的大体恒定的曲率半径34。 

安装板24可拆卸地附装至平板显示器12上。螺纹紧固件38贯穿配接板42中的狭槽40并旋入平板显示器12的孔44内。狭槽40使配接板42可垂直定位于平板显示器12上，以便能够使中心36位于显示器的重心附近，此将在下文中进一步加以说明。可提供交错的狭槽46，以使配接板42能够与各种制品及模型(其可具有交错位置的孔44)的平板显示器12相配合。 

紧固按钮48借助紧固件50而牢固至配接板42上。紧固按钮48具有头部52、基部54以及窄的柄部56，其中柄部56界定狭槽58。狭槽58的尺寸适于接纳安装板24的边缘60。安装板24具有与紧固按钮48的位置相对应的多个缺口62。缺口62的位置使安装板24可滑动至如下位置上：在所述位置上，缺口62啮合每一紧固按钮48的柄部56，且安装板24的边缘被保持于每一紧固按钮48的头部52与基部54之间。在安装板24处于所述位置时，可将闩锁机构64枢转至位于其中一个紧固按钮48的头部52上方的位置上，从而将安装板24牢固于定位上。除上述布置外，也可使用任何其他适于将安装板24附装至平板显示器12上的结构，包括用于将安装板24直接牢固至平板显示器12上的紧固件。

导向结构22总体上包含外导向部66及呈内导向部68形式的保持部67。外导向部66具有凸起70，凸起70带有一对凸出的叉齿72。凸起70贯穿半球形壳体部26中的开孔32。凸起70具有钻孔74，钻孔74带有内螺纹部76。外导向部66还具有至少一支承部78，支承部78接触半球形壳体部26的外表面28并用于对装置接口20及平板显示器12的旋转运动进行导向。如在图3及图5中所示，支承部78可为在外导向部66的周缘84处贴合于唇缘82内的环形条80。在所述实施例中，支承部78与外表面28进行滑动啮合。尽管支承部78可由任何具有适宜摩擦及耐用特性的材料制成，然而，当前较佳的是使用超高分子量聚乙烯(ultra highmolecular weight polyethylene，UHMWPE)，因为其具有优异的润滑性、耐磨性、韧性且不会出现应力裂纹。 

作为对支承部78与外表面28的摩擦接触的替代，可使用滚珠轴承机构86取代支承部78而提供滚动接触。如在图7中所示，滚珠轴承机构86总体上包含滚圈部88，其中容纳有多个滚珠90。滚珠90在滚圈88中的承口92内滚动。 

内导向部68总体上包含保持板94及支承部96。支承部96具有带一对凸角100的中心孔98，所述一对凸角具有顺应的形状以接纳凸起70的叉齿72。保持板94贴合于支承部96上方并具有中心孔102。套管104穿过保持板94的中心孔102及支承部96的中心孔98装入，并延伸入凸起70的钻孔74内。套管104具有唇缘106，以用于啮合保持板94的边缘108。紧固件110贯穿套管104并旋入凸起70的带螺纹部76内，从而将内导向部68牢固至外导向部66上。 

支承部96滑动地啮合半球形壳体部26的内表面30，并用作对装置接口20及所附装平板显示器12的旋转的额外导向件。在所示的滑动接触实施例中，较佳使支承部96由UHMWPE材料制成，因为此种材料具有特别有利于此种应用的特性。同样，预计在此种配置中也可使用其他适宜的机构，例如能提供滚动接触的滚珠轴承结构。 

安装座14可制作成能附装至任何适宜的支撑结构16上。如在图1及图2中所示，支撑结构16可以是摇臂总成110。摇臂总成110总体上包含内臂112、外臂114及安装托架116。外臂114具有带朝上扩张部120的钻孔118。导向结构22具有带朝下扩张部124的对应钻孔122。套管126配合于扩张部120及124内并可在其中旋转。因此，安装座14可相对于外臂114水平地旋转调整，如图2中的箭头所示。 

紧固件128贯穿钻孔118、套管126及钻孔122，在外臂114的底侧132处没入凹槽130中。紧固件128具有端头134，接纳于在导向结构22的顶侧138中所形成的凹槽136中。可在端头134与导向结构22之间提供一个或多个摩擦垫圈140，以便施加大小可调的摩擦力，从而阻止导向结构22相对于外臂114枢转。螺母142可螺合地啮合紧固件128，以容许通过旋紧而对摩擦垫圈140施加轴向压力。可在安装座14与外臂114之间提供摩擦垫圈144，以使所述关节平滑地旋转。由于外臂114的底侧145是开口的，因而可如图所示使用紧固件145b固定底板145a，以使外臂114封闭，从而达到美观的目的，并固持可能敷设于所述臂内的任何电缆或导线。 

可使用类似结构将外臂114可旋转地附装至内臂112上。外臂114具有带朝下扩张部148(未显示)的钻孔146。内臂112具有带朝上扩张部152的钻孔150。套管154可旋转地配合于扩张部148及152中，紧固件156贯穿钻孔146、150以及套管154。紧固件156可使用螺母158而牢固地定位，从而将内臂112与外臂114固定在一起。可如前面一样提供一个或多个摩擦垫圈160、162。同样，由于内臂112的底侧163是开口的，因而可如图所示使用紧固件163b固定底板163a，以使内臂112封闭，从而达到美观的目的，并固持可能敷设于所述臂内的任何电缆或导线。 

在图8中显示安装托架116，其总体上包含托架部164及吊板166。吊板166可使用插穿过开孔168的紧固件而牢固至固定结构上，例如墙壁上。托架部164具有位于外壳172内的槽170，以用于接纳吊板166的边缘174。 

可使用与上文所述用于使内臂112与外臂114相连的相同结构将摇臂(例如内臂112)牢固至安装托架116上。托架部164具有带朝上扩张部178的钻孔176。内臂112具有带朝下扩张部182的钻孔180。同样，套管184可旋转地配合于扩张部178、182中。紧固件186、螺母188及摩擦垫圈190、192将摇臂牢固至托架上。 

安装托架116可通过如下方式而牢固至固定结构上：首先将吊板166安装于上文所述的结构上。在吊板166就位之后，将外壳172放置于吊板166上以盖住吊板166。使外壳172向下滑动，从而使吊板166的边缘174啮合于槽170中，并将托架部164与吊板166牢固于一起。旋穿过孔196并以螺母198加以紧固的紧定螺钉194能阻止托架部164向上滑动，从而防止托架部164脱离安装托架166。 

图6以例示方式显示安装于安装座14上的平板显示器12的侧视图。平板显示器12及装置接口20共同具有标注为200的实际重心。如上文所述，半球形壳体部26具有恒定的曲率半径34及共有中心36。装置接口20的位置较佳使曲率半径34的中心36尽可能地靠近实际重心200。 

当然，容易理解，实际重心200的位置将因附装至安装系统上的特定平板显示器12的重量分布而异。出于本发明的目的，可由其实际重心200位于中心处的球形空间204近似表示虚拟重心202。 

现在，参照图1-图8便可理解本发明的操作。如上文所述，半球形壳体部26被保持于导向结构22的外导向部66与内导向部68之间。这些导向部66、68具有各自的与半球形壳体26的表面28、30相啮合的支承部78、96。半球形壳体26可由支承部78、96进行导向而在外导向部66与内导向部68之间运动。 

在要调整平板显示器12的位置时，使用者可推拉平板显示器12的周缘206的任一部位。当半球形壳体26在支承部78、96之间行进时，所施加的力使平板显示器12及装置接口20围绕中心36旋转。由于中心36在虚拟重心202内的位置靠近实际重心200，因而使平板显示器12能够自平衡，从而无需使用很大的力便能定位于任意特定方向上。此种配置能在半球形壳体26在导向结构22的行进范围内达成任意方向的旋转运动，从而使平板显示器12能够定位于实际无级的任意的取向上。 

在某些情形中，可能希望使平板显示器的位置相对于支撑结构固定，以防止出现意外运动，例如因意外接触而运动。参见图9-图12，其绘示本发明安装座220的替代实施例，安装座220包含摩擦调整措施，以选择性可调地固定平板显示器相对于支撑结构的位置，从而防止出现意外运动。安装座220总体上包含装置接口222及导向结构224。装置接口222总体上包含带有横向凸缘228的截头球形壳体 部226。截头球形壳体部226具有外表面230、内表面232并具有贯穿其而形成的开孔234。截头球形壳体部226可如前面所述，在壳体226的所有弯曲部位上具有相对于共有中心所界定的大体恒定的曲率半径。 

凸缘228可移开地附装至平板显示器12上。螺纹紧固件236贯穿凸缘228中的键孔狭槽238，并旋入平板显示器12中的对应孔中。在需要时，可在带螺纹紧固件236上提供垫片240，以使凸缘228与平板显示器间隔开。如在图10中所示，键孔狭槽238的缩窄部242可在凸缘228的相对侧上彼此面对，以使装置接口222能够朝向任意所需取向。 

导向结构224总体上包含外导向部244及保持部246。外导向部244总体上包含通过上桥部252及下桥部254相耦合的后柱状部248及杯状部250，其中下桥部254界定有开孔256。柱状部248具有垂直贯穿其而形成的用于接纳螺栓258的钻孔256，以如前面所述将导向结构224可枢转地附装至支撑结构260上。 

杯状部250具有突入凹槽部264内的中央凸起结构262。如在图10及图12中所示，凸起262可具有大体椭圆形的截面。钻孔266自端部268贯穿凸起262并终止于开孔256中。杯状部250进一步具有围绕周缘272延伸的支承部270，以用于接触并导向截头球形部226的外表面230。 

保持部246总体上包含保持板274，保持板274具有内支承部276及保持螺栓278。保持板274具有贯穿其所界定而成的椭圆形中央钻孔280，以用于接纳凸起262的椭圆形截面，从而防止保持板274在凸起262上旋转。保持板274进一步具有带有一对平面284的外凹槽部282。螺栓278具有板状头部286及螺纹柄288。螺纹柄288穿过凸起262的钻孔280而伸入开孔256内。把手290具有用于以螺合方式接纳螺纹柄288的螺纹孔292。板状头部286具有平面294，用于与平面284相啮合，以将螺栓278可旋转地锁定至保持板274及凸起262上。把手290具有周缘295，周缘295带有多个可用手指抓握的凹口295a，以利于转动把手290。 

在操作中，可使把手290沿两个旋转方向之一旋转，从而旋于螺栓278的螺纹柄288上。从而，视旋转把手290的方向而定，螺栓278的端头286使保持板274被拉向或被推离杯状部250及支承部270。因此，杯状部250的支承部270及保持板274的内支承部278所施加的夹紧力出现变化，从而引起支承部270、276与截头球形部226之间的滑动摩擦成正比地变化。在把手290松开以对截头球形部226 施加最小限度的夹紧力时，可如上文所述将平板显示器的位置调整至任意所需位置，由于截头球形部的曲率半径中心的位置靠近平板显示器的重心，因而在任意旋转方向上，皆使用实质相同的力进行所述位置调整。当到达所需位置时，可将把手290旋紧以将支承部270、276抵靠截头球形部226的外表面及内表面牢牢地夹紧，并增大对平板显示器相对于支撑结构的运动的摩擦阻力。 

同样，安装座220可制作成能附装至适宜的支撑结构260上，例如摇臂总成296上。摇臂总成296总体上包含内臂298、外臂300及安装托架总成302。外臂300具有远端304，远端304带有朝上的钻孔306。轴308接纳于配合于钻孔306中的套管310中，并自其向上伸出。导向结构224的钻孔256具有朝下的扩张部，以用于在套管312中接纳轴308。螺栓258贯穿外臂300并接纳螺母314。由此，使安装座220可相对于外臂300水平旋转地进行调整。内臂298以类似方式在各端上附装至外臂300及安装托架302，以使内臂可相对于外臂300及安装托架302二者水平旋转地进行调整。内臂298具有远端316，远端316带有朝上的钻孔318。轴320接纳于配合于钻孔318中的套管322中并自其向上伸出。外臂300的近端326中的钻孔324具有朝下的扩张部，以用于在套管328中接纳轴320。螺栓330贯穿外臂300并接纳螺母332。 

在图13中显示安装托架总成302，其总体上包含托架部334及吊板336。吊板336具有带一对朝内的槽340的纵向凹槽部338。吊板336可借助插穿过开孔344的紧固件342而牢固至固定结构上，例如墙壁上。视需要，为美观起见，可使用螺钉罩346、通过使横凸的凸缘348啮合于吊板336的内槽350中而罩住紧固件342。此外，可使用端帽352罩住吊板336的端部，以进一步增强装置的外观美观性。托架部334具有与槽340滑动啮合的一对凹槽354，以用于将托架部334牢固至吊板336上并使得能沿吊板336在纵向上将托架部334的位置调整至任意部位。一旦托架部处于所期望的位置上，便可旋紧紧定螺钉356，以将托架部334牢固于定位上。 

可使用与上文所述用于使内臂298与外臂300相连的相同结构，将摇臂(例如内臂298)牢固至安装托架334上。托架部334具有朝上的钻孔358。轴360接纳于配合于钻孔358中的套管362中，并自其朝上伸出。内臂298的近端366中的钻孔364具有朝下的扩张部，以用于在套管368中接纳轴360。螺栓370贯穿内臂298及托架部334，并接纳螺母372。 

Claims (3)

1.一种适合安装于非水平固定结构上的可调平板电子显示器系统，所述系统的特征是包含：

支撑结构，其适于附装至所述固定结构上；

平板电子显示装置；

装置接口部，其用于接纳在上面的所述平板电子显示装置，所述装置接口部包含截头球形部，所述截头球形部具有内表面、外表面以及自所述截头球形部沿径向向外延伸的凸缘部，所述凸缘部具有界定有至少一个开孔的结构，以用于接纳紧固件，从而使所述装置接口部与所述平板电子显示装置相耦合，所述截头球形部具有界定有开孔并带有开孔周缘的结构；

导向结构，其可操作地耦合所述装置接口部及所述支撑结构，所述导向结构包含第一支承部及保持部，所述第一支承部摩擦啮合并导向所述截头球形部的外表面，所述保持部则摩擦啮合并导向所述截头球形部的内表面，以使所述装置接口部与所述第一支承部保持啮合，所述第一支承部与所述保持部一同对所述截头球形部施加夹紧力，所述保持部可选择性可调地相对于所述第一支承部移动，以改变由所述第一支承部与所述保持部施加于所述截头球形部上的夹紧力大小；以及

摩擦调整机构，其包含可旋转的摩擦调整把手，所述可旋转的摩擦调整把手带有周缘并具有围绕所述周缘设置的多个可用手指抓握的凹口，所述摩擦调整把手与所述保持部进行螺纹啮合，以在旋转所述摩擦调整把手时选择性地移动所述保持部，从而可使用所述摩擦调整把手而选择性地调整用于抵抗所述截头球形部相对于所述第一支承部及所述保持部进行运动的所述摩擦大小。

2.一种适合安装于非水平固定结构上的自平衡式可调平板电子显示器系统，所述系统的特征是包含：

支撑结构，其适于附装至所述固定结构上；

平板电子显示装置；

装置接口部，其用于接纳在其上的所述平板电子显示装置，所述平板显示装置具有重心，所述装置接口部包含截头球形部，所述截头球形部具有曲率半径大体恒定的外表面及自所述截头球形部沿径向向外延伸的凸缘部，所述凸缘部具有界定有至少一个开孔的结构，以用于接纳紧固件，从而使所述装置接口部与所述平板电子显示装置相耦合，所述截头球形部的曲率半径在靠近所述平板显示装置的重心处界定其中心；

导向结构，其可操作地耦合所述装置接口部及所述支撑结构，所述导向结构具有第一支承部及保持部，所述第一支承部摩擦地啮合并导向所述截头球形部的外表面，所述保持部用于使所述装置接口部与所述第一支承部保持啮合，其中可使用相等的力使所述平板电子显示装置围绕所述截头球形部的曲率半径的中心以滚动的形式选择性地旋转定位；以及

装置，其用于选择性地调整所述第一支承部与所述截头球形部外表面之间的摩擦力大小。

3.一种平板电子显示器安装座，其特征是包含：

装置接口部，其用于接纳在其上的平板电子显示装置，所述平板显示装置具有重心，所述装置接口部包含截头球形部，所述截头球形部具有曲率半径大体恒定的外表面及自所述截头球形部沿径向向外延伸的凸缘部，所述凸缘部具有界定有至少一个开孔的结构，以用于接纳紧固件，从而使所述装置接口部与所述平板电子显示装置相耦合，所述截头球形部的曲率半径在靠近所述平板显示装置的重心处界定其中心；

导向结构，其可操作地耦合所述装置接口部及所述支撑结构，所述导向结构具有第一支承部及保持部，所述第一支承部摩擦地啮合并导向所述截头球形部的外表面，所述保持部用于使所述装置接口部与所述第一支承部保持啮合，其中可使用相等的力使所述平板电子显示装置围绕所述截头球形部的曲率半径的中心以滚动的形式选择性地旋转定位；以及

摩擦调整机构，其用于选择性地调整所述第一支承部与所述截头球形部外表面之间的摩擦力大小。 

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