[发明专利]关于旋转式阻力装置的改进

说明书

本发明涉及一种旋转式阻力装置，用于在两个相对转动的部件之间提供一种具有选定速度/转矩特性的联接器。本发明特别适用于电机/摄像机支架、例如摇动头和倾斜头(pan and tilt heads)。

利用摩擦或粘性剪切在两个相对运动的部件之间产生阻力或阻尼的装置是众所周知的。利用摩擦的装置一般包括一个摩擦离合器，该离合器连接于一个部件且在压力作用下接触另一相对运动的部件，从而由所产生的滑动接触耗散能量。阻尼力的值取决于摩擦接触压力且因此易于改变。

摩擦阻尼器的转矩/速度特性可以改变，方法是通过选择摩擦材料和/或在摩擦表面上供给流体以提供滑动接触的边界润滑，在这种情况下，随着速度从静止位置增加到一初始值，阻尼力会增大，然后阻尼力基本上保持与速度无关的恒量。

粘性阻尼器一般包括多个交替连接于每个相对运动部件的插入板，每个板与各相邻板分隔开一个由粘性流体所充满的小间隙。各板的相对运动导致流体中产生粘性剪切。所产生的阻尼力趋向于随着速度基本上呈线性增加，但在静止时为零。

阻力/阻尼装置的一个特别重要的用途是用于摄像机、特别是电视摄像机的摇动头和倾斜头中。在这样的用途中，最好当从静止开始非常慢的摄像机运动时避免“跳动”，因为在接近零速度时转矩基本上为零。另一方面，对于高于一定速度的越来越快的摄像机运动，最好阻力矩不随移动摄像机所需施加力的增加成比例地增大。

在例如摄像机支架的应用中，其阻尼装置的目的是为了提高手动操作的平稳性和可控性，因此希望具有以下特性：

1.阻尼/速度关系的变化率在高速下应趋向于零，以便能够实现比

  较快速地运动而不会产生不合理的限制，同时在低速下能提供

  足够的阻尼控制。

2.为了在运动开始时和换向过程中精确控制，该装置应在静止时

  提供零阻尼而在低速下提供高的阻尼/速度的变化率。

我们的英国专利UK9018312.0描述并示出了一种旋转阻尼器，它包括两个串联的抗转矩的旋转阻尼装置，其中一个旋转阻尼装置具有输入、输出和粘性流体联接器，以便对输入与输出之间的相对转动提供阻力矩，当输入和输出之间的相对速度为零时，该阻力矩为零，而随着输入与输出之间的相对速度的增加，该阻力矩总体呈线性增大。另一个旋转阻尼装置具有输入、输出和抗转矩的摩擦联接器，该联接器抵抗输入和输出之间的相对运动直到一定转矩，在高于该转矩时该摩擦联接器可以基本上恒定的阻力矩打滑。因此，两个旋转阻尼装置一起提供了相结合的速度/转矩特性，其中由粘性联接器产生的阻力矩随着速度升至一定值，在该阻力矩值下导致摩擦联接器打滑，之后在更高速下由阻尼器提供的阻力矩基本上保持恒定。

然而，如果单独的摩擦联接器和粘性联接器串联将会导致一种难于装入有限空间内的复杂装置。在摄像机支架内阻力装置可利用的空间通常是有限的，因此非常希望使阻力装置尽可能紧凑。

本发明提供了一种具有相对转动部件的旋转阻力装置，其中一个转动部件具有多个沿圆周安装于其上的小间隔的薄壁挠性环形板，以便提供环形工作面，粘性流体充填各板之间的空隙；另一个转动部件具有多个弓形元件，该弓形元件具有与环形板交替插入的部分环形工作面，以便在两部件相对转动时在各板之间滑动，还具有当随着两部分之间的相对速度增加而使弓形板前面的流体压力升高时使粘性流体从板之间排放的装置，环形板的挠性可以使板靠近在一起以适应各板之间的粘性流体的损失，由此当部件的相对速度低时在环形板和弓形板的相对工作面间的粘性阻力之间可以改变装置的阻尼特性，并且随着各板之间的粘性流体的损失，当各部件的相对转动速度较高时可以变为相应各板工作面之间的边界润滑。

在本发明的一种设置中，使各板之间的粘性流体排放的装置包括在环形板中位于其工作面外侧的一些孔，以使粘性流体在各板之间轴向流动。

更具体而言，所述孔可包括围绕环形板位于其工作面外侧的间隔开的细长弧形缝隙。

在本发明的一种具体设置中，细长弧形缝隙可包括相互错开的内组弧形缝隙和外组弧形缝隙，以便在内外缝隙的相应端部之间提供挠性梁构件，从而使环形板的工作面部分相对于板的周边固定部分轴向运动，由此环形板工作面之间的间隙可随着各板之间的粘性流体量而发生变化。

在关于上述的任一种设置中，弓形元件可具有使元件的工作面产生有限轴向运动的装置，以便适应环形板工作面的轴向运动。