[發明專利]一種搖臂重力平衡機構

有效

• 申請號: 202011196933.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112445268B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 王寶龍;周晶晶;沈國喜;張瑜
• 申請（專利權）人: 江西昌河航空工業有限公司
• 主分類號: G05G1/04
• 分類號: G05G1/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明涉及一種搖臂重力平衡機構，包括底座、位置調整裝置、搖臂、彈簧、輕質牽引繩和導向套。彈簧拉力產生的扭矩完全抵消了搖臂自重產生的扭矩，操縱力只需克服系統摩擦，同一位置的不同方向操縱力感完全相同。

技術領域

本發明涉及機械裝置操控技術領域，具體提供一種搖臂重力平衡機構。

背景技術

操縱桿是是機械裝備領域常用的一種裝置，而且操縱桿向著集成化的方向發展明顯，越來越多的操控功能集成到操縱桿上，使操縱桿的重量越來越重，那么由于操縱桿自重帶來如下缺陷：1、操縱桿會因為自重而向下旋轉。2、向上提升操縱桿時需要克服操縱桿自重，所以比較費力，而向下推操縱桿時與操縱桿自重趨勢相同，所以比較省力或不用力，甚至需要稍微向上施力阻止操縱桿向下旋轉，因此導致向上提升和向下推的操縱力感不同。

現有技術中，用扭轉彈簧的扭矩去抵消操縱桿自重扭矩，因為操縱桿自重產生的向下的扭矩是正弦變化的，而扭轉彈簧的扭矩是線性變化的，用一個線性變化的扭矩去抵消一個正弦變化的操縱桿自重扭矩是不可能完全抵消的；或用對稱配重的方式抵消操縱桿的自重扭矩，這種方法大大增加裝備的重量。本發明提出了一種可以實現操縱桿在360°全時平衡的技術方案，可以完美的抵消操縱桿自重扭矩。

發明內容

本發明的目的：抵消搖臂自重帶來的扭矩，從而減小操縱桿向不同方向轉動操縱時的力差。

本發明的技術方案：提供一種搖臂重力平衡機構，包括底座、位置調整裝置、搖臂、彈簧、輕質牽引繩和導向套；

所述的搖臂下端通過轉軸與所述底座可轉動連接，使得搖臂能夠以轉軸軸心為圓心做擺動；

所述輕質牽引繩一端聯接到與所述搖臂的繩連接點上，另一端貫穿導向套后與所述彈簧下端聯接；

所述彈簧上端與位置調整裝置固定連接；

所述導向套下端口與所述轉軸軸心的距離B等于所述繩連接點到所述轉軸軸心的距離r；

所述導向套下端口到轉軸軸心的距離B小于所述輕質牽引繩長度的1/2；

所述彈簧與導向套同軸，且軸線垂直水平面并過所述圓心

所述位置調整裝置用于調整彈簧的空間位置，使得在搖臂向上垂直于水平面時，輕質牽引繩拉直，搖臂不受輕質牽引繩拉力，彈簧僅僅承受輕質牽引繩的重力作用；

所述彈簧的彈性系數K、搖臂的重力G、搖臂重心運動半徑R_G、所述導向套下端口與所述轉軸軸心的距離B之間存在如下關系式：K＝GR_G/B²，單位N/m。

工作原理：當搖臂3的重心在轉軸軸心的正上方時力臂為零，必然是平衡狀態。當搖臂3繞轉軸軸心旋轉了α，那么搖臂3的自重G對轉軸軸心的力臂等于R_G*sinα，所以搖臂3的自重G對轉軸中心產生的扭矩等于G*R_G*sinα，彈簧4被拉伸了2*B*sin(α/2)，彈簧的剛度系數為K，所以彈簧4的拉力等于K*2*B*sin(α/2)，彈簧4的拉力對轉軸中心的力臂等于B*cos(α/2)，所以彈簧4的拉力對轉軸中心產生的扭矩等于K*2*B*sin(α/2)*B*cos(α/2)。搖臂3的自重和彈簧4拉力產生的兩個扭矩的方向相反，所以令兩個扭矩大小相等既可達到平衡，即G*A*sinα＝K*2*B*sin(α/2)*B*cos(α/2)，將sinα＝2*sin(α/2)*cos(α/2)帶入前式可以求得K＝GR_G/B²，所以當彈簧4的剛度系數K＝GR_G/B²時搖臂3是平衡狀態。

當搖臂3的重心在轉軸軸心的正下方時力臂為零，必然是平衡狀態。

對于本技術方案的結構來說，還可以進一步如下設置：