Устройство навески поворотной створки транспортного средства
DEVICE FOR HINGING A ROTATABLE FLAP OF THE VEHICLE

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к авиастроению и может быть использовано в конструкциях механизмов навески поворотных створок, в частности дверей, крышек люков, смотровых панелей и других поворотных элементов.
В корпусах транспортных средств (ТС) выполняются различные проемы для бытовых, эксплуатационных и технологических нужд, закрываемые поворотными створками (далее - створки), например дверьми, крышками люков, смотровыми панелями и т.д. Также в транспортных средствах могут быть использованы другие поворотные элементы, выполненные в виде створок.
В закрытом положении створки сопряжены с обводом проемов, а при открытии поворачиваются относительно оси вращения.
Соединение створки и корпуса осуществляется при помощи устройства навески, представляющего собой совокупность узлов, состоящих из неподвижных и подвижных звеньев, закрепленных на корпусе ТС и на створке со стороны оси вращения, соответственно.
При повороте створок могут возникать проблемы, связанные с образованием зазоров различной величины между створкой и корпусом, в зависимости от расстояния между осью вращения створки и обводом проема возле оси вращения створки и угла поворота створки в текущий момент времени. Это должно быть компенсировано изменением длины узла навески, обеспечивающим связь между створкой и корпусом ТС в конкретном месте, в соответствии с конструкторским замыслом. Одновременно, при навеске целесообразно использовать и простые шарнирные соединения, выполненные в виде петлевого или шарового шарниров, поскольку они обладают меньшей консольностью.
Известен узел навески двери транспортного средства, содержащий шарнирные соединения, состоящие из неподвижного и подвижного звеньев, закрепленных на корпусе ТС и на створке возле оси вращения створки соответственно, образующих вращательную кинематическую пару с помощью оси, закрепленной на неподвижном элементе. Подвижный элемент выполнен с одним ребром жесткости, проходящим по его плоскости перпендикулярно оси вращения, при этом один конец подвижного элемента выполнен цилиндрической формы с возможностью установки в упомянутом конце поворотной оси (Полезная модель RU 40369 U1, МПК E05D 3/02, опубл. 10.09.2004).
Приведенный узел достаточно технологичен, однако невозможно его исключительное использование при любом требуемом расположении мест навески в случае криволинейного обвода проема ТС возле оси вращения створки, поскольку в случае открытия створки невозможно компенсировать образующийся зазор.
Известно устройство навески двери, преимущественно, бронированного транспортного средства, содержащее узел, включающий два элемента, закрепленных соответственно на корпусе ТС и поворотной створке, и два шарнирно связанных между собой звена, каждое из которых шарнирно соединено с соответствующим элементом. При этом соединение элементов и звеньев между собой выполнено с возможностью образования острого угла между элементами при закрытой двери (Патент на полезную модель RU 8991 U1, МПК E05D 15/28, опубл. 16.01.1999).
Недостатком данной навески является сложность конструкции используемого узла, а также большое количество шарнирно сочлененных пар, что может привести к неплотному закрытию проемов в ТС и рассогласованию работы при повороте створки.
Известно устройство навески поворотной створки двери самолета, снабженное поворотными шарнирами типа «гусек», содержащими искривленные рычаги, шарнирно соединенные с корпусом и поворотной створкой (патент на полезную модель CN 202081756 U, МПК В64С 1/14, E05D 5/02, E05D 7/04, опубл. 21.12.2011).
Недостатками такого устройства являются сложность конструкции и необходимость наличия свободного пространства для размещения искривленного рычага при нахождении створки в закрытом состоянии, а также выступание рычага вовнутрь проема при открытой створке.
Известно устройство навески крышки люка, содержащее кронштейны навески, в которых используется шарнирное соединение с осью, совпадающей с осью вращения крышки люка при любом ее положении, и узел навески, выполненный в виде разъемно-сочлененной пары, включающей ведущий крюкообразный кронштейн с внутренними направляющими поверхностями и ведомый кронштейн с проушинами (Авторское свидетельство SU 607388 A1, МПК В64С 1/14, опубл. 10.04.1996).
Недостатками устройства являются невозможность компенсации корпусом ТС усилий, направленных наружу от крышки, при положении крышки от начала ее открытия и выходе ведомых кронштейнов из крюков до состояния полного открытия, а также в открытом положении крышки, поскольку ведущие крюкообразные кронштейны разъемно-сочлененной пары снабжены только внутренними направляющими поверхностями. Одновременно, ни одна из пар кронштейнов данного механизма не предусматривает ограничения угла поворота крышки при открытии, что потребует введения дополнительного элемента, обеспечивающего такое ограничение.
Прототипом изобретения является устройство навески боковой двери ТС, представляющее собой поворотную створку, сопряженную с обводом проема в корпусе ТС, в исходном - закрытом положении, устройство содержит одно шарнирное соединение, состоящее из неподвижного и подвижного звеньев, закрепленных на корпусе и на створке возле оси вращения створки соответственно и образующих вращательную кинематическую пару, выполненную в виде шарнирной петли, при этом ось поворота подвижного элемента шарнирного соединения совпадает с осью вращения створки, также устройство содержит дугообразную телескопическую направляющую, при этом шарнирная петля установлена по высоте в средней части стойки кузова и двери, а дугообразная телескопическая направляющая установлена в нижней части стойки кузова и двери (Патент на изобретение RU 2480133 С2, МПК А47В 88/14, B60J 5/04, E05D 1/04, опубл. 27.04.2013).
Недостатками устройства являются ограниченность ее применения при различном выполнении поверхностей обвода проема возле оси вращения створки, не позволяющая обеспечить связь с любыми конструктивно выбранными участками корпуса, поскольку при необходимости установки нескольких телескопических направляющих сложно обеспечить синхронность работы всей навески в целом, недостаточна надежность конструкции, поскольку требуется значительное усилие на преодоление трения скольжения между телескопическими направляющими при повороте створки. Также существует возможность заклинивания телескопической направляющей в случае несинхронности ее раскрытия с учетом допустимой деформации створки под действием внешних факторов.
Задачей, поставленной при создании изобретения, является разработка надежной конструкции устройства навески поворотной створки транспортного средства, сопряженной в закрытом положении с обводом проема в корпусе ТС и, в случае поворота, обеспечивающей ее связь с любыми конструктивно выбранными участками корпуса при различном выполнении поверхностей обвода возле оси вращения створки.
Поставленная задача решается конструкцией навески, содержащей, по меньше, одно шарнирное соединение, состоящее из неподвижного и подвижного звеньев, закрепленных на корпусе ТС и на створке возле оси вращения створки соответственно и образующих вращательную кинематическую пару, при этом ось поворота подвижного элемента шарнирного соединения совпадает с осью вращения створки, а также, по меньшей мере, один раздвижной узел, содержащий подвижное и неподвижное звенья, одно из которых содержит опорный элемент, размещенный в направляющем дугообразном пазу, выполненном в другом звене, с возможностью свободного перемещения подвижного звена относительно неподвижного, при этом неподвижное и подвижное звенья закреплены на корпусе ТС или на створке возле оси вращения створки соответственно, ось вращения створки перпендикулярна радиусам образующих окружностей дугообразного паза и проходит через центр этих окружностей.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является возможность установки поворотной створки при различном выполнении поверхностей обвода проема возле оси вращения створки, обеспечивающей связь створки с любыми конструктивно выбранными участками корпуса, а также повышение жесткости и надежности конструкции устройства навески.
В частных случаях осуществления изобретения:
- количество шарнирных соединений и узлов, а также места их установки определяются в соответствии с выбранной конструктивно-силовой схемой навески и/или с условиями компоновки, и/или требованиями к жесткости конструкции;
- использование шарнирного соединения или раздвижного узла выбирается по условиям компоновки в зависимости от расстояния между осью вращения створки и обводом проема возле оси вращения створки;
- звено, содержащее опорный элемент, является подвижным, а звено, выполненное с направляющим пазом, является неподвижным, или наоборот, звено, выполненное с направляющим пазом, является подвижным, а звено, содержащее опорный элемент, является неподвижным;
- кинематическая пара шарнирного соединения выполнена в виде шарнирной петли или шарового шарнира;
- опорный элемент выполнен в виде ролика с осью вращения коллинеарной оси вращения створки;
- дугообразный паз ограничен упорами, соответствующими крайним положениям поворотной створки;
- звено, выполненное с дугообразным пазом, содержит элемент для подачи смазки в дугообразный паз;
- раздвижной узел содержит фиксатор для предотвращения выхода опорного элемента из дугообразного паза.
Для пояснения сущности полезной модели используются следующие графические материалы:
Фиг. 1 Поворотная створка в закрытом положении, вид в плане;
Фиг. 2 Поворотная створка в открытом положении, вид сбоку;
Фиг. 3 Сечение А-А фиг. 1*;
Фиг. 4 Сечение Б-Б фиг. 2*;
Фиг. 5 Сечение В-В фиг. 4*.
Примечание*: на фиг. 3, 4, 5 представлен частный случай исполнения навески, при котором звено, выполненное с направляющим пазом (9), является подвижным (8), а звено, содержащее опорный элемент (7), является неподвижным (6). Специалисту в данной области техники должна быть очевидна схема закрепления звеньев по другому варианту, поскольку, в этом случае, рассматривается аналогичное изменение положения опорного элемента (7) в направляющем пазу (9).
Устройство навески поворотной створки транспортного средства (Фиг. 1, 2; далее - устройство навески) осуществляет соединение между створкой (2) и корпусом ТС (1) при повороте створки.
В закрытом положении створка (2) сопряжена с корпусом ТС и обладает возможностью поворота относительно оси вращения створки (3) при открытии.
При повороте створки происходит поворот подвижного звена (15) шарнирного соединения (4) относительно неподвижного (14) и перемещение подвижного звена (8) раздвижного узла (5) относительно неподвижного (6) за счет изменения положения опорного элемента (7) в дугообразном пазу (9).
Устройство навески содержит, по меньшей мере, одно шарнирное соединение (4), состоящее из неподвижного (14) и подвижного звеньев (15), закрепленных на корпусе ТС (1) и на створке (2) возле оси вращения створки (3) соответственно и образующих вращательную кинематическую пару, при этом ось поворота подвижного элемента шарнирного соединения совпадает с осью вращения створки (3), и, по меньшей мере, один раздвижной узел (5), содержащий подвижное и неподвижное звенья (8, 6), одно из которых содержит опорный элемент (7), размещенный в направляющем дугообразном пазу (9) (Фиг. 3, 4, 5). Дугообразный паз (9) выполнен в другом звене. Форма и размеры опорного элемента и дугообразного паза обеспечивают возможность свободного перемещения подвижного звена (8) относительно неподвижного (6).
Неподвижное звено (8) закреплено на корпусе ТС (1), а подвижное (6) - на створке (2) возле оси вращения створки (3). Ось вращения створки (3), принятая при разработке конструкторской документации при разработке ТС в целом, перпендикулярна радиусам образующих окружностей (R1 и R2) дугообразного паза (9) и проходит через центр (17) этих окружностей.
Дугообразный паз может быть выполнен с помощью фрезерования или проточки, при этом режущий инструмент будет перемешаться по сектору окружности, формируя стенки паза в виде криволинейных поверхностей (перемещение образующей), проекция которых представляет собой секторы окружностей радиусами R1 и R2 с центром в одной точке.
Количество шарнирных соединений и узлов, а также места их установки определяются в соответствии с выбранной конструктивно силовой схемой навески и/или с условиями компоновки, и/или требованиями к жесткости конструкции (например, в соответствии с рекомендациями: «Проектирование конструкций самолетов», Е.С. Войт и др., М.: Машиностроение, 1987; «Основы конструирования в самолетостроении», А.В. Кожина, А.Л. Гиммельфарб, М.: Машиностроение, 1980).
Использование шарнирного соединения (4) или раздвижного узла (5) выбирается по условиям компоновки, в зависимости от расстояния (20) между осью вращения створки (3) и обводом проема (18) возле оси вращения створки (3).
min
min
В требуемых местах соединения, где расстояния (20) между осью вращения створки (3) и обводом проема (18) возле оси вращения створки (3) является минимальным L и одинаковым, устанавливают шарнирное соединение (4), поскольку при повороте не будет образовываться изменяющийся зазор, что целесообразно, поскольку это повысит жесткость конструкции навески. Одновременно, в местах, с расстоянием (20) больше L устанавливают раздвижной узел (5), обеспечивающий, за счет своего раздвижения при повороте створки, связь при изменяющейся величине зазора между створкой и обводом проема корпуса возле оси вращения створки.
В зависимости от нагрузок, действующих на поворотную створку, ее веса, конструкторского замысла и/или обеспечения технологичности сборки звено, содержащее опорный элемент (7), может являться подвижным (8) и закрепляться к поворотной створке возле оси вращения створки, а звено, выполненное с направляющим пазом (9), являться неподвижным (6) и закрепляться на корпусе ТС; или наоборот, звено, выполненное с направляющим пазом (9) может являться подвижным (8), а звено, содержащее опорный элемент (7), являться неподвижным (6).
Кинематическая пара шарнирного соединения (4) может быть выполнена в виде шарнирной петли (цилиндрического шарнира), что проще и дешевле при изготовлении или для снижения требований к точности сборки и компенсации деформаций в процессе эксплуатации - в виде шарового шарнира.
Для снижения трения в узле (5) при перемещении подвижного звена относительно неподвижного опорный элемент (7) может быть выполнен в виде ролика с осью вращения (19), коллинеарной оси вращения (3) створки.
Для ограничения перемещения опорного элемента относительно дугообразного паза дугообразный паз (9) может быть снабжен упорами (10, 11), соответствующими крайним положениям поворотной створки (2).
Для снижения трения в узле (5) при перемещении подвижного звена относительно неподвижного звено, выполненное с дугообразным пазом (9), может содержать элемент (12) для подачи смазки в дугообразный паз (9) (например, Пресс-масленку ГОСТ 19853-74).
Для предотвращения рассоединения подвижного (8) и неподвижного (9) звеньев, раздвижной узел (5) содержит фиксатор (13), исключающий выход опорного элемента (7) из дугообразного паза (9).
Установка элементов и узлов устройства навески на поворотную створку и корпус ТС может быть осуществлена с использованием общеизвестных сборочных операций (например, «Технология самолетостроения», Под ред. А.Л. Абибова. М.: Машиностроение, 1982), с использованием технологической оснастки (например, «Приспособление для сборки узлов и агрегатов самолетов и вертолетов», В.П. Хригорьев, Ш.Ф. Ганшсанов, М.: Машиностроение, 1977) следующим образом:
- в зависимости от разработанной технологии закрепляют элементы и звенья на поворотной створке и на корпусе ТС, при этом могут быть использованы как разъемное, (например, болтовое), так и неразъемное (например, с использованием сварки) соединения. Подвижные элемент и звено закрепляют на поворотной створке, а неподвижные - на корпусе ТС. При позиционировании участков мест закрепления конструктивно учитывается, что ось поворота шарнирного соединения должна совпадать с осью вращения створки, а центр окружности дугообразного паза должен быть расположен на оси вращения створки;
- сборочными операциями образуют вращательную кинематическую пару между подвижным и неподвижным звеньями шарнирного соединения;
- отводя створку в крайнее открытое положение, совмещают направляющий паз с опорным элементом, или наоборот;
- фиксируют технологической оснасткой положение створки, устанавливают упоры и фиксатор;
- убирают оснастку и переводят створку в закрытое положение, с последующей фиксацией створки по отношению к корпусу ТС используемыми элементами механизма навески.
Поворот створки осуществляется следующим образом.
При приложении открывающего усилия (например, с использованием гидро- или электропривода) осуществляется поворот створки (2) вокруг оси вращения (3). Подвижный элемент (15) шарнирного соединения (4) поворачивается относительно оси вращения шарнира. Одновременно происходит перемещение подвижного звена (8) раздвижного узла (5) по дуге окружности с центром, расположенным на оси вращения створки (3), за счет изменения положения опорного элемента (7) в дугообразном пазу (9).
При этом осуществляется синхронный поворот створки относительно оси (3) за счет ее связи с поворачивающимися относительно оси (3) подвижными звеньями раздвижного узла (5) и шарнирного соединения (4).
В зависимости от угла поворота створки (2) происходит изменение положения подвижного звена (8) и изменяется относительное положение опорного элемента (7) в дугообразном пазу (9) согласно изменению расстояния (образованию зазора) между створкой и корпусом в месте установки раздвижного узла (5), сохраняя постоянную связь между корпусом и створкой.
Из анализа конструкции и функциональности предложенной конструкции навески поворотной створки очевидно, что ее использование реализует возможность установки поворотной створки при различном выполнении поверхностей обвода проема возле оси вращения створки, обеспечивающей связь створки с любыми конструктивно выбранными участками корпуса, а также повысит жесткость и надежность конструкции устройства навески.