ПРИВОД УПРАВЛЕНИЯ ПРИСЛОННО-СДВИЖНОЙ ДВЕРИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
CONTROL DRIVE OF THE PLUG DOOR OF THE VEHICLE

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к устройствам управления створками двери прислонно-сдвижного типа, и может быть использовано на рельсовых и автомобильных транспортных средствах.
На пассажирском транспорте широко используют двери прислонно-сдвижного типа, приводы которых при открывании створки или створок сначала выдвигают их из дверного проема наружу, а затем разводят в стороны вдоль боковины транспортного средства, освобождая проход. При закрывании - все движения выполняются в обратной последовательности.
Известен ряд устройств, обеспечивающих перемещение дверных створок транспортных средств во взаимно перпендикулярных плоскостях, см. патенты на изобретение RU 2330766 С2 и RU 2347688 С2, содержащие, по меньшей мере, одну створку, которые передвигаются с помощью продольных и поперечных направляющих механизмов, обеспечивающих движение поперек и вдоль стенки транспортного средства, а также силовой привод двери и подвеска двери с запорными устройствами, приводимыми в действие от двигателя, в котором используется ходовой винт для перемещения створок двери, например, описанный в патенте RU 2114976 С1. Однако известные устройства для выполнения функций открывания и закрывания створок двери содержат большое количество взаимодействующих между собой разнообразных конструктивных элементов, что значительно усложняет компоновочное решение привода и снижает надежность работы приводов управления створками прислонно-сдвижных дверей.
Известен также механизм прислонно-сдвижных дверей, см. патент ЕА 021552 В1, который содержит направляющее средство, имеющее первую секцию направляющего средства и вторую секцию направляющего средства, причем, первая секция направляющего средства перемещается параллельно дверному проему и связана со второй секцией направляющего средства, вторая секция направляющего средства расположена так, чтобы перемещаться перпендикулярно первой секции направляющего средства, при этом механизм дополнительно включает в себя рычажный элемент, выполненный с возможностью перемещения с дверным полотном и содержащий первый соединительный элемент и второй соединительный элемент, расположенный на постоянном расстоянии от первого соединительного элемента, причем, первый соединительный элемент выполнен с возможностью соединения привода механизма с рычажным элементом, а второй соединительный элемент выполнен с возможностью перемещения в/по направляющему средству, при этом второй соединительный элемент представляет собой шарнирный соединительный элемент, соединенный с кареткой дверного полотна, прикрепленной без возможности поворота относительно дверного полотна, а рычажный элемент выполнен с возможностью поворота относительно каретки дверного полотна в результате перемещения рычажного элемента из первой секции направляющего средства во вторую секцию направляющего средства, вследствие чего дверное полотно прислоняется к дверному проему, при этом первый соединительный элемент установлен в рычажном элементе таким образом, что при закрывающем перемещении двери первый соединительный элемент находится позади второго соединительного элемента в/на наружной поверхности первой секции направляющего средства. Первый соединительный элемент выполнен с возможностью выхода из первой секции направляющего средства в ее конце и с возможностью продолжения его перемещения за вторую секцию направляющего средства при закрывающем перемещении двери. Направляющее средство содержит направляющий паз и направляющий рельс. Известное устройство обеспечивает хорошие условия для управления створками двери. Однако в этой конструкции применена сложная кинематическая схема с множеством достаточно нагруженных и требующих регулярного обслуживания элементов, что, в свою очередь, приводит к снижению надежности механизма и требует в процессе эксплуатации дополнительных затрат.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является механизм прислонно-сдвижной двери, см. патент RU 2630566 С1, обеспечивающий перемещения дверных полотен во взаимно перпендикулярных плоскостях, снабженный внутренней и внешней рамами, имеющими возможность перемещаться одна относительно другой в плоскости, перпендикулярной оси транспортного средства, и хотя бы одну каретку, сопряженную с дверным полотном и имеющую возможность перемещаться в плоскости, параллельной оси транспортного средства, с использованием одного двигателя с попеременной фиксацией вращательного движения роторной или статорной части посредством управляющего Г-образного паза, сопряженного через ролик с кареткой дверного полотна и обеспечивающего фиксацию роторной части двигателя при расположении ролика в вертикальной части управляющего паза и фиксацию статорной части двигателя при расположении ролика в горизонтальной части управляющего паза, причем возможность перпендикулярного оси транспортного средства перемещения дверного полотна обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом статорной части двигателя, шарнирно сопряженным с внешней рамой, кривошип которого имеет возможность поворачиваться на угол больше 180° до упора, фиксируя механизм в закрытом положении от несанкционированного открывания, а возможность параллельного оси транспортного средства перемещения не менее чем одного дверного полотна, сопряженного с двигателем через каретку, поводок, ременную либо цепную передачу во внутренней раме, обеспечивается вращением роторной части двигателя, кроме того, механизм снабжен устройством синхронизации взаимных движений кареток.
Такое устройство механизма обеспечивает простое управление дверными полотнами при открытии и закрытии на всей траектории движения, от одного специального двигателя (с поворотным статором и вращающимся ротором) выполняется автоматическое переключение движений с перпендикулярного оси транспортного средства на параллельное и обратно, посредством управляющего паза и ролика каретки. Однако, перпендикулярное движение внутренней рамы на двух разнесенных каретках, нагруженной продольной направляющей с кареткой и дверным полотном, относительно внешней рамы, посредством кривошипно-шатунного механизма, установленного на одном конце рамы, может выполняться с перекосами и заклиниванием в этих каретках, поэтому в реальной конструкции, для устранения этого явления, механизм снабжен устройством синхронизации взаимных движений кареток, то есть параллельно продольной направляющей дополнительно введен вал с двумя шестернями на концах и зубчатыми рейками. Для параллельного перемещения каретки с хотя бы одним дверным полотном используются поводки, зубчатая ременная или цепная передача с устройством натяжения и синхронизации.
Эти дополнительные устройства усложняют конструкцию и требуют дополнительных регулировок в процессе эксплуатации.
Кроме этого, в механизме, для перемещения дверных полотен в обоих направлениях используется специальной конструкции электродвигатель, у которого статор имеет возможность поворачиваться относительно кронштейнов крепления двигателя вокруг его оси не менее, чем на 180°, что приводит к усложнению конструкции крепления двигателя и конструкции подвода электропитания к двигателю.
Отсутствие в механизме устройства поворота статора вручную и перевода связанного с ним кривошипно-шатунного механизма в положение для параллельного движения дверных полотен усложняет управление процессом ручного аварийного открывания дверей, дверные полотна для открывания надо выталкивать вручную, а затем отводить в стороны.
Задачей предлагаемого изобретения является создание надежного и простого в эксплуатации привода управления створкой/створками прислонно-сдвижной двери транспортного средства.
Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение кинематической схемы механизма передвижения дверных створок во взаимно-перпендикулярных плоскостях за счет исключения дополнительных синхронизирующих устройств и специальной конструкции крепления электродвигателя с поворотным статором.
Задача решается, а указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве привода управления прислонно-сдвижной двери транспортного средства, содержащем механизм прислонно-сдвижной двери, обеспечивающий перемещения, по меньшей мере, одной дверной створки во взаимно перпендикулярных плоскостях, снабженный внешней и внутренней рамами и, по меньшей мере, одной кареткой с двигателем, сопряженной с дверной створкой, установленной с возможностью перемещения в плоскостях перпендикулярно и параллельно оси транспортного средства посредством управляющего Г-образного паза, взаимодействующего через ведущий ролик с кареткой дверной створки, кривошипно-шатунный механизм, шарнирно сопряженный с внешней рамой. Внутренняя рама выполнена в виде установленного подвижно, на колесах, взаимодействующих с пазами внешней рамы, несущего ходового винта с расположенной на нем подвижно, по меньшей мере, одной кареткой с установленной внутри нее гайкой, имеющей возможность вращаться вместе с ходовым винтом посредством передачи, например, зубчато-ременной, относительно каретки или вращаясь двигаться по винтовой линии относительно неподвижного ходового винта, в зависимости от положения ведущего ролика каретки в коротком поперечном или длинном продольном участке управляющего Г-образного паза, установленного горизонтально на внешней раме. Каретка с дверной створкой перемещается в плоскости, перпендикулярной или параллельной оси транспортного средства, двигаясь по винту, а кривошипы кривошипно-шатунного механизма жестко соединены с концами винта и установлены с возможностью вместе с винтом поворачиваться синхронно на угол больше 180°, перемещая несущий ходовой винт перпендикулярно оси транспортного средства, а за тем фиксировать ходовой винт с кареткой и дверной створкой во втянутом внутрь или выдвинутом из дверного проема наружу положении. Несущий ходовой винт с гайкой выполнены с углом подъема винтовой линии близким 45° к оси винта, например, в виде двухзаходной шариковинтовой пары с циркулирующими шариками. На одном из концов несущего ходового винта, закреплен механизм ручного открывания двери, например, храповой с тросовым приводом в оболочке, обеспечивающий поворот винта с гайкой для выталкивания дверной створки наружу при ручном открывании. На крайних кронштейнах внешней рамы установлен, по меньшей мере, один рычаг управления движением нижней части дверной створки, взаимодействующий с концом ходового винта и вертикальным валом или тягой нижнего механизма привода. На горизонтальной плоскости управляющего Г-образного паза установлен взаимодействующий с опорным роликом каретки электромагнитный механизм блокировки каретки для несанкционированных открываний двери при движении транспортного средства.
Применение несущего ходового винта в качестве внутренней рамы, выполненной в виде установленного подвижно, на колесах, взаимодействующих с пазами внешней рамы, несущего ходового винта с расположенной на нем подвижно, по меньшей мере, одной кареткой позволяет двигаться с возможностью качения колес по пазам внешней рамы при вращении винта и исключить дополнительную несущую направляющую для каретки, а также поводки, ременную либо цепную передачу с натяжными устройствами для параллельного движения каретки со створкой двери и две каретки перпендикулярного перемещения с устройством синхронизации взаимных движений кареток, состоящего из дополнительного вала с двумя шестернями на концах вала и зубчатых реек, что значительно упрощает кинематическую схему и конструкцию привода.
Применение ходового винта на колесах, а также жесткое крепление на концах винта двух кривошипов кривошипно-шатунного механизма, позволяет в одном устройстве совместить функции продольной направляющей для каретки, двух кареток перпендикулярного движения и устройства для надежной, синхронной фиксации дверных створок в выдвинутом и втянутом, закрытом положении.
Применение ходового винта с постоянным шагом, с углом подъема винтовой линии близкой 45° к оси по всей длине винта, позволяет, силы в контакте пары винт-гайка, возникающие от вращения гайки каретки рационально использовать для качения винта на колесах по пазам наружной рамы или для движения гайки с кареткой вдоль винта, в зависимости от места положения ролика каретки в Г-образном пазу, а также снизить энергопотери на трение при перемещении гайки каретки под нагрузкой относительно винта в осевом направлении и выполнить пару винт-гайка с высоким КПД, например, двухзаходной с циркулирующими шариками, что и позволяет вручную, без больших усилий, перемещать дверные створки с каретками по неподвижным винтам в параллельном направлении.
Использование одного простого двигателя, закрепленного жестко на каретке, совместно с передачей винт-гайка, позволяет при непрерывном вращении ротора двигателя автоматически выполнять смену движений дверных створок с перпендикулярного на параллельное оси транспортного средства и обратно, при взаимодействии ролика каретки с Г-образным пазом, этим самым достигается упрощение управления дверью.
Установка на одном из концов ходового винта механизма ручного открывания двери, например, храпового, позволяет поворачивать винт вручную, посредством тросового привода в оболочке на угол более 180 градусов и выдвигать дверные створки из дверного проема наружу не прикасаясь к дверным створкам, что упрощает, по сравнению с прототипом, управление при ручном открывании двери.
Установка на крайних кронштейнах наружной рамы рычагов управления движением нижней части дверной створки, взаимодействующих с концами ходового винта позволяет передать перпендикулярное оси транспортного средства движение винта вертикальным валам или тягам нижнего механизма привода и синхронно выдвигать нижнюю часть дверной створки одним двигателем.
Применение электромагнитного механизма блокировки каретки, установленного на верхней плоскости внешней рамы, позволяет включением электромагнита запереть опорный ролик каретки в коротком поперечном участке Г-образного паза во время движения транспортного средства и блокировать любые несанкционированные открывание дверей, до остановки транспорта, повышая надежность привода при запирании дверей.
Кинематическая схема механизма значительно проще в исполнении, содержит меньше элементов, отсутствует в конструкции синхронизирующий вал исключены специальный электродвигатель и конструкция подвода электропитания к вращающемуся статору электродвигателя, добавлено устройство запирания дверей при движении, а значит повышается надежность в работе и упрощается управление дверными створками, требуется меньше затрат на обслуживание в процессе эксплуатации по сравнению с аналогами.
Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение технического результата, примененные в комплексе позволяют сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
Совокупность указанных отличительных существенных признаков явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию патентноспособности «изобретательский уровень».
Устройство может быть выполнено и работает при выполнении привода управления с одной створкой или двумя створками подобным образом.
Для пояснения сущности предложенного технического решения рассмотрим устройство привода управления прислонно-сдвижной двери на примере двустворчатой двери в соответствии с чертежами, на которых изображены:
- фиг. 1 - общий вид привода управления створками прислонно-сдвижной двустворчатой двери транспортного средства;
- фиг. 2 - схематичное изображение привода управления створками прислонно-сдвижной двери транспортного средства, вид сверху;
- фиг. 3 - поперечный разрез А-А (на фиг. 2) привода управления (электромагнитное блокирующее устройство, условно, не показано);
Привод управления прислонно-сдвижной двери для транспортного средства содержит внешнюю раму 1 (фиг. 1) с опорными кронштейнами 2 и пазами для опорных колес 3, которыми она крепится к кузову 4 транспортного средства (фиг. 2), управляющие Г-образные пазы 5 и 6 на плоскости В, соединяющей опорные кронштейны 2 рамы 1. Пазы состоят из двух участков: длинного прямолинейного Ж и короткого поперечного 3. Механизм, кроме этого, содержит несущие ходовые винты левый 7 и правый 8 с опорными колесами 3 на концах, а также на концах винтов 7, 8 закреплены кривошипы левый 9 и правый 10 связанные шарнирно с шатунами 11 и 12 кривошипно-шатунных механизмов, опирающихся на неподвижные опоры 13. На винтах 7, 8 размещены каретки левая 14 и правая 15. Внутри кареток 14, 15 могут вращаться, на подшипниках 16 гайки левая 17 и правая 18, соответственно. Каждый винт 7, 8 вместе с каждой гайкой 17, 18 создают двухзаходную винтовую пару, например, шариковинтовую с рециркулирующими шариками, с углом подъема винтовой линии около 45°, для обеспечения разведения створок двери вручную без большого усилия. На каретках 14 и 15 установлены: электродвигатели 19, связанные с гайками 17 и 18 посредством зубчатоременных передач 20, кроме того закреплены опорные ролики 21 на каретках 14 и 15 и кронштейны левый 22 и правый 23 дверных створок 24 и 25.
Кроме, перечисленного, привод содержит:
- Механизм ручного открывания двери 26, установленный на одном из концов несущего ходового винта 7 или 8 с возможностью поворачивать его на угол более 180 градусов вручную, посредством тросового привода в оболочке 27 и выдвигать дверные створки 24 и 25 из дверного проема наружу.
- Механизм выдвижения нижней части 28 дверных створок 24 и 25, установленный на крайних опорных кронштейнах 2 внешней рамы 1, включающий в себя, по меньшей мере, рычаги управления движением нижней части створки двери 24 или 25, взаимодействующие с концом ходового винта 7,8 и вертикальным валом или тягой (на фигурах не показаны) механизма выдвижения нижней части 28 привода двери.
- Электромагнитный механизм блокировки 29 (фиг. 1) каретки 14 и 15, установленный на верхней плоскости В внешней рамы 1, взаимодействующий с опорным роликом 21 каретки 14 и 15 в коротком поперечном участке 3, Г-образного паза и во время движения транспортного средства блокирующего любые несанкционированные открывания дверей до остановки транспорта.
Для изготовления заявляемого технического решения используются стандартные технологические операции, материалы и оборудование.
Работает устройство следующим образом.
В исходном состоянии обе дверные створки 24 и 25 находятся в закрытом положении, сдвинуты между собой и втянуты в дверной проем, (фиг. 1, 2). Двери заперты. На электродвигатели 19 питание не подается и гайки 17, 18 на ходовых винтах 7, 8 не вращаются. Опорные ролики каретки 21 (фиг. 2) находятся в коротких участках 3 Г-образных пазов 5 и 6 и удерживают каретки 14 и 15 от перемещения вдоль несущих винтов 7 и 8.
Несущие ходовые винты 7, 8, опираясь колесами 3 на пазы опорных кронштейнов 2 внешней рамы 1 удерживаются двумя кривошипами 9 и 10, повернутыми на угол более 180° до упора, каретки 15 на винтах 7, 8 вместе с дверными створками 24, 25 не могут быть сдвинуты в перпендикулярном направлении при нажатии на них в сторону выталкивания, так как кривошипно-шатунные механизмы находятся в устойчивом крайнем положении (перешли «верхнюю мертвую точку») и удерживают их. Нижние части дверных створок 24 и 25 тоже находятся во втянутом положении, удерживаемые неподвижным концом ходового винта 7 и 8, посредством рычагов 28 (рис. 1) управления движением нижней части дверных створок 24, взаимодействующих с вертикальным валом или тягой (на фигурах не показаны) нижнего механизма привода. Кроме этого, если транспортное средство находится в движении, то включенный электромагнитный механизм блокировки 29 (фиг. 1), каретки 14 или 15 установленный на верхней плоскости В внешней рамы 1 блокирует опорный ролик 21 каретки 15 в коротком поперечном участке 3 паза 6, и во время движения транспортного средства механизм привода двери не может выполнять ни какие движения до остановки транспорта.
Открывание двери с помощью электропривода. При подаче электропитания на электродвигатель 19 (фиг. 2, 3) происходит следующее: от электродвигателя 19 посредством передачи 20 начинают вращаться гайки 17, 18 в каретках 14, 15 вместе с несущими ходовыми винтами 7, 8, за счет раскладывания сил, возникающих в местах контакта пар винт-гайка и опорных роликов 21 кареток 15 со стенками поперечных участков Г-образного паза. Несущие ходовые винты 7, 8 поворачиваясь, поворачивают закрепленные на них кривошипы 9, 10, которые опираясь на шатуны 11, 12 кривошипно-шатунных механизмов, взаимодействующих с неподвижным корпусом 4, перемещают винты 7, 8 вместе с каретками 15 и дверными створками 24, 25 в перпендикулярном направлении относительно оси транспортного средства, при этом винты 7, 8 перекатываются на опорных колесах 3 по пазам корпусов 2 внешней рамы 1 до упора колес 3 в конец паза. Одновременно опорные ролики 21 (фиг. 2) кареток 15 катятся по перечному участку 3 Г-образного паза до перехода в продольный паз Ж, вращение несущих винтов 7 и 8 останавливается, а гайки левая 17 и правая 18 в каретках 15 от двигателя продолжают вращаться и от взаимодействия с винтовыми канавками неподвижных несущих ходовых винтов 7 и 8 начинают перемещать каретки 15 на них вдоль винтов, при этом опорные ролики 21 кареток 15 катятся по длинному продольному участку Ж Г-образного паза 5 и 6,
то есть, при вращении роторов двигателей автоматически происходит смена направления движений дверных створок 24, 25 с перпендикулярного на параллельное оси транспортного средства, каретки 15 раздвигают дверные створки 24, 25 до упора в разные стороны, так как несущие ходовые винты левый 7 и правый 8 имеют разное направление нарезки винтовой линии. Управление дверным приводом значительно упрощается.
Для закрывания двери подается электропитание на электродвигатели 19 для вращения их роторов в обратную сторону, соответственно, гайки левая 17 и правая 18 в каретках 15 начнут вращаться в обратную сторону и перемещать вдоль неподвижных винтов левого 7 и правого 8 каретки 15 вместе с дверными створками 24 и 25 до смыкания дверных створок 24 и 25, одновременно опорные ролики 21 кареток 15 будут катиться по длинным продольным участкам Ж Г-образных пазов, не давая винтам 7 и 8 катиться на колесах 3 по пазам опорных кронштейнов левого 22 и правого 23 внешней рамы 1 в перпендикулярном направлении относительно оси транспортного средства. Далее движение кареток 15 и дверных створок 24 и 25 в продольном направлении останавливается, так как опорные ролики 21 кареток 15 переходят в короткие поперечные участки 3 Г-образных пазов и несущие ходовые винты левый 7 и правый 8 начинают вращаться вместе с гайками левой 17 и правой 18, одновременно поворачивая кривошипы левый 9 и правый 10 на угол более 180° кривошипно-шатунных механизмов и шатуны 11 и 12, концы которых, опираясь на неподвижные опоры 13, несущие ходовые винты левый 7 и правый 8 вместе с дверными створками 24, 25, перекатываются на опорных колесах 3 (фиг. 1) по поверхности пазов опорных кронштейнов 2 внешней рамы 1, перемещая в перпендикулярном направлении дверные створки 24, 25 в сторону втягивания во внутрь транспортного средства до упора створок двери 24, 25 в уплотнения, при этом концы несущих ходовых винтов 7, 8 взаимодействуют с тягами и рычагами механизмов выдвижения нижних частей дверных створок 24, 25, синхронно втягивая во внутрь транспортного средства нижние части (на фигурах не показаны) дверных створок 24 и 25. После этого электропитание электродвигателей 19 прекращается, вращение гаек 17, 18 останавливается и опорные ролики 3 кареток 15 остаются в коротких поперечных участках 3 Г-образных пазов 6.
Открывание и закрывание двери вручную, без участия электропривода 19, посредством механизма ручного открывания двери выполняется храповым механизмом 26 (фиг. 1) с тросовым приводом в оболочке 27 следующим образом: оператор тянет на себя ручку (на фигурах не показаны), связанную с тросом в оболочке 27, который своим натяжением вращает шкив, преодолевая усилие обратной пружины шкива, собачки храповика входят в зацепление с храповым колесом (на фигурах не показаны), закрепленном на несущем ходовом винте 8 и вращают его вместе с гайкой 18 в сторону открывания, при этом несущие ходовые винты 7, 8 поворачиваясь, поворачивают закрепленные на них кривошипы 9,10, которые опираясь на шатуны 11, 12 кривошипно-шатунных механизмов, взаимодействующих с неподвижным корпусом, перемещают винты 7, 8 вместе с каретками 16, 17 и дверными створками 24 25 в перпендикулярном направлении относительно оси транспортного средства, несущие ходовые винты 7, 8 перекатываются на опорных колесах 3 по пазам внешней рамы 1 до упора опорных колес 3 в конец паза. Одновременно опорные ролики 21 кареток 14 и 15 катятся по поперечному участку 3 Г-образного паза 6 до упора в продольный паз Ж, каретки 15 с дверными створками 24 и 25 выдвигаются из дверного проема, то есть происходят все движения механизмов привода в той же последовательности, что и при открывании двери электроприводом 19 до выдвижения дверных створок 24, 25 из проема, далее оператор может раздвинуть дверные створки 24 и 25 за ручки на них, преодолевая усилие сопротивления движению кареток 15 по несущему ходовому винту 7, 8 в осевом направлении, при этом гайки 17 и 18 вместе с валом электродвигателя 19 будут вращаться за счет угла наклона винтовой линии близкого к 45°, причем, чем больше этот угол, тем меньше требуются усилия на раздвигание и сдвигание дверных створок 24, 25 вручную.
Таким образом, привод управления прислонно-сдвижной двери транспортного средства по заявляемому техническому решению значительно проще в исполнении, кинематическая схема механизма содержит меньшее количество взаимодействующих между собой разнообразных конструктивных элементов, синхронное перемещения дверных створок во всех направлениях выполняется винтовой парой без применения ременных или цепных передач и дополнительных устройств синхронизации и специальных поперечных направляющих, по сравнению с аналогами. Кроме того, исключен специальный электродвигатель с вращающимся статором, введено устройство запирания двери при движении транспортного средства, а значит обеспечена безопасность для пассажиров и надежность в работе, при упрощении управления дверными створками, требуется меньше затрат на обслуживание в процессе эксплуатации.