ШАРНИРНАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ САМОЗАКРЫВАЮЩИХСЯ ДВЕРЕЙ ИЛИ Т.П., В ЧАСТНОСТИ СТЕКЛЯННЫХ ДВЕРЕЙ ИЛИ Т.П., И УЗЕЛ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКУЮ СТРУКТУРУ
HINGED STRUCTURE FOR SELF-CLOSING DOORS OR SIMILAR, IN PARTICULAR, GLASS DOORS OR SIMILAR, AND UNIT COMPRISING SUCH STRUCTURE

Настоящее изобретение применяется в области шарнирного и подвесного оборудования для дверей или тому подобного и, в частности, относится к шарнирной структуре для самозакрывающихся дверей.
Шарнирная структура, согласно изобретению, может обеспечивать самостоятельное закрывание любых дверей, окон или ставней, ориентированных горизонтально или вертикально, в частности стеклянных дверей.
Кроме того, изобретение относится к узлу, содержащему такую шарнирную структуру.
Шарнирная структура для самозакрывающихся дверей, в частности стеклянных дверей или т.п., известна из уровня техники.
Эта шарнирная структура, согласно уровню техники, содержит, как известно, неподвижный элемент, прикрепляемый к раме двери, первый подвижный элемент, подлежащий прикреплению к двери и установке с возможностью поворота на неподвижном элементе для поворота вокруг продольной оси между открытым положением двери и закрытым положением двери.
Эта шарнирная структура, согласно уровню техники, дополнительно содержит средства для автоматического возвращения двери в указанное закрытое положение во время ее открывания.
Эта шарнирная структура, согласно уровню техники, имеет определенные хорошо заметные недостатки.
Первым недостатком является большой размер, большой вес и высокая стоимость, обусловленная ее выполнением из многих различных частей, которые дополнительно усложняют ее сборку и обслуживание.
Кроме того, она имеет плохую универсальность, и ее необходимо заменять или как-то регулировать при замене двери или рамы, на которой она установлена.
Дополнительно к этому, эти шарнирные структуры, согласно уровню техники, не обеспечивают управляемое движение двери при ее открывании и закрывании. Этот недостаток особенно ощутим при стеклянных дверях, движения открывания и закрывания которых должны быть плавными для исключения непоправимых повреждений самой двери.
Однако поведение этих структур, согласно уровню техники, сильно зависит от массы двери, на которой они установлены.
Кроме того, во время работы эти шарнирные структуры, согласно уровню техники, имеют изменяющееся положение закрывания, что приводит к неудобствам и увеличению стоимости обслуживания.
Дополнительно к этому, известные структуры не обеспечивают возможность автоматического движения закрывания двери после ее открывания.
Из GB-А-396889 известна шарнирная структура, имеющая все признаки ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Основной задачей данного изобретения является устранение указанных выше недостатков посредством создания шарнирной структуры, обеспечивающей возможность удобного обслуживания, которая имеет высокие рабочие характеристики, простую конструкцию и низкую стоимость изготовления.
Одной задачей данного изобретения является создание шарнирной структуры, которая обеспечивает возможность автоматического закрывания двери из открытого положения.
Частной задачей является создание шарнирной структуры, которая обеспечивает возможность управляемого движения двери, с которой она соединена.
Другой задачей изобретения является создание шарнирной структуры, которая обеспечивает опору дверей и окон большого веса без изменения своего поведения и без необходимости какого-либо регулирования.
Другой задачей изобретения является создание шарнирной структуры, которая имеет минимальное количество деталей и которую можно приспосабливать ко многим оболочкам различной формы и размера.
Еще одной задачей изобретения является создание шарнирной структуры, которая может сохранять свое закрытое положение неизмененным во времени.
Другой задачей изобретения является создание высоконадежной шарнирной структуры, которая не создает сопротивления движению закрывания, даже при резком рывке.
Эти и другие задачи, как будет пояснено ниже, полностью достигнуты с помощью шарнирной структуры, заданной в пункте 1 формулы изобретения.
Предпочтительно, закрывающие средства могут удерживаться в первой рабочей камере, а гидравлические демпфирующие средства могут удерживаться либо в первой рабочей камере, либо во второй рабочей камере, отличной от первой камеры.
Согласно другому аспекту данного изобретения, предлагается шарнирный узел для самозакрывающихся дверей или т.п., заданный в пункте 20 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения заданы в зависимых пунктах формулы изобретения.
Другие признаки и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже подробного описания нескольких предпочтительных, но не исключительных вариантов выполнения шарнирной структуры и узла, согласно изобретению, описание которых приведено в качестве не имеющих ограничительного характера примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - дверь с установленной на ней шарнирной структурой, согласно изобретению, на виде в плане;
фиг. 2 - первый вариант выполнения шарнирной структуры, согласно изобретению, в закрытом положении двери, в изометрической проекции;
фиг. 3 - разрез в плоскости А-А шарнирной структуры, согласно фиг. 2;
фиг. 4а - первая предпочтительная, но не исключительная конфигурация шарнирной структуры, согласно фиг. 2, в разнесенной изометрической проекции;
фиг. 4b - вторая предпочтительная, но не исключительная конфигурация шарнирной структуры, согласно фиг. 2, в разнесенной изометрической проекции;
фиг. 5а и 5с - закрывающие средства 4 шарнирной структуры, согласно изобретению, в изометрической проекции;
фиг. 5b - частичный разрез некоторых деталей, согласно фиг. 5а, в плоскости М-М;
фиг. 6 - определенные детали шарнирной структуры, согласно фиг. 5, в увеличенном масштабе;
фиг. 7а и 8а - разрезы шарнирной структуры, согласно фиг. 2, в плоскости В-В в открытом и закрытом положении двери соответственно;
фиг. 7b и 8b - разрезы шарнирной структуры, согласно фиг. 2, в плоскости В-В в условиях частичного открывания двери, во время открывания двери и закрывания двери соответственно;
фиг. 9 и 10 - разрезы альтернативных вариантов выполнения шарнирной структуры, согласно фиг. 2, в плоскости А-А;
фиг. 11 - второй вариант выполнения шарнирной структуры, согласно изобретению, в изометрической проекции;
фиг. 12 - разрез шарнирной структуры, согласно фиг. 11, в плоскости С-С;
фиг. 13 - разрез шарнирной структуры, согласно фиг. 11, в плоскости D-D;
фиг. 14 - шарнирная структура, согласно фиг. 11, в разнесенной изометрической проекции;
фиг. 15 - первый и второй плунжерные элементы шарнирной структуры, согласно фиг. 11, в разнесенной изометрической проекции;
фиг. 16 - некоторые детали, согласно фиг. 11, при этом неподвижные элементы изображены штриховыми линиями, в разнесенной изометрической проекции;
фиг. 17 - разрез первого предпочтительного, но не исключительного варианта выполнения пальца шарнирной структуры, согласно фиг. 11;
фиг. 18 - разрез пальца, согласно фиг. 17, в плоскости Е-Е;
фиг. 19 - разрез второго предпочтительного, но не исключительного варианта выполнения пальца шарнирной структуры, согласно фиг. 11;
фиг. 20-23 - разрезы устройства, согласно фиг. 11, в плоскостях F-F и G-G в частично закрытом положении, в частично открытом положении во время открывания двери, в открытом положении и в частично открытом положении во время закрывания двери соответственно;
фиг. 24 - дверь с установленной на ней шарнирной структурой, согласно второму варианту выполнения изобретения;
фиг. 25 - узел, согласно изобретению, в изометрической проекции;
фиг. 26 - узел, согласно изобретению, в изометрической проекции, при этом первая и вторая шарнирные структуры показаны в разнесенной изометрической проекции;
фиг. 27 - узел, согласно изобретению, в изометрической проекции, при этом первые и вторые неподвижные элементы показаны штриховыми линиями;
фиг. 28 - разрез первой и второй шарнирных структур узла, согласно изобретению, в плоскостях Н-Н, H'-H' соответственно;
фиг. 29 - разрез первой и второй шарнирных структур в закрытом положении двери узла, согласно изобретению, в плоскостях L-L, L'-L' соответственно;
фиг. 30 - разрез первой и второй шарнирных структур узла в промежуточном положении открывания двери, согласно изобретению, в плоскостях L-L, L'-L' соответственно;
фиг. 31 - разрез первой и второй шарнирных структур узла в открытом положении двери, согласно изобретению, в плоскостях L-L, L'-L' соответственно;
фиг. 32 - разрез первой и второй шарнирных структур узла в промежуточном положении закрывания двери, согласно изобретению, в плоскостях L-L, L'-L' соответственно.
На фигурах показаны варианты выполнения шарнирной структуры для самозакрывающихся дверей или тому подобного, обозначенной в целом позицией 1, которую можно устанавливать предпочтительно, но не ограничиваясь этим, на стеклянных дверях.
Во всех этих вариантах выполнения шарнирная структура 1 содержит по существу неподвижный элемент 2, предназначенный для закрепления на раме Т двери Р, и подвижный элемент 3, предназначенный для закрепления на двери Р. Подвижный элемент 3 установлен с возможностью поворота на неподвижном элементе 2 для поворота вокруг первой продольной оси Х между открытым положением двери и закрытым положением двери.
Шарнирная структура 1 дополнительно содержит закрывающие средства, обозначенные в целом позицией 4, и гидравлические демпфирующие средства, обозначенные в целом позицией 5, которые могут состоять в указанных здесь вариантах выполнения, но не ограничиваясь этим, из заданного количества масла.
Закрывающие средства 4 воздействуют на первый подвижный элемент 3 для автоматического возвращения двери в закрытое положение при открывании, и гидравлические демпфирующие средства 5 воздействуют на этот элемент 3 для противодействия и демпфирования движения, вызываемого закрывающими средствами 4.
Специальным признаком изобретения, общим для всех указанных здесь вариантов выполнения, является то, что закрывающие средства 4 и гидравлические демпфирующие средства 5 удерживаются, по меньшей мере, в одной рабочей камере 6 внутри неподвижного элемента 2.
За счет такого расположения получается шарнирная структура, которая обеспечивает управляемое поворотное движение двери. Это означает, что когда дверь находится в открытом положении, то закрывающие средства 4 воздействуют на подвижный элемент 3 и создают крутящий момент, который вызывает поворот двери Р вокруг оси Х в закрытое положение. С другой стороны, все это время гидравлические демпфирующие средства 5 воздействуют на этот подвижный элемент 3 для создания крутящего момента сопротивления, противоположного крутящему моменту, создаваемому закрывающими средствами 4.
Шарнирная структура, согласно изобретению, обеспечивает также высокую безопасность, поскольку она не оказывает сопротивления движению закрывания даже при резком рывке. Это предотвращает ранение невнимательных пользователей, в частности детей. Независимо от прикладываемой к двери силы, она всегда возвращается плавно в закрытое положение двери, что обеспечивает безопасность для детей.
Шарнирная структура, согласно изобретению, является особенно эффективной и недорогой, поскольку она может сохранять свои первоначальные характеристики неизменными во времени, даже при использовании в трудных условиях с высоким содержанием влаги и проникновения влаги.
Кроме того, за счет предусмотренного расположения закрывающих средств 4 и гидравлических демпфирующих средств 5 полностью, по меньшей мере, в одной первой рабочей камере 6 внутри неподвижного элемента 2 шарнирная структура 1 особенно удобна в обращении, имеет минимальные размеры и требует для размещения минимальное пространство. Поэтому ее установка не требует особых каменных или выемочных работ. Как показано на прилагаемых фигурах, шарнирная структура 1 прикрепляется к раме двери (или к стене) вдоль вертикальной длины двери над уровнем пола или стены, к которой прикреплен неподвижный элемент.
Закрывающие средства 4 включают первый кулачковый элемент 11, выполненный как единое целое с первым подвижным элементом 3 и имеющий первую по существу плоскую контактную поверхность 16, и первый плунжерный элемент 12, установленный с возможностью перемещения внутри указанной первой рабочей камеры 6 вдоль поперечной оси Y между конечным положением хода сжатия, соответствующим открытому положению двери, и конечным положением хода расширения, соответствующим закрытому положению двери. Плунжерный элемент 12 имеет переднюю поверхность 17, которая предназначена для контакта с поверхностью 16 кулачкового элемента 11.
Согласно изобретению, первая контактная поверхность 16 первого кулачкового элемента 11 смещена относительно продольной оси Х на заданное расстояние g, так что передняя поверхность 17 плунжерного элемента 12 в его конечном положении расширения расположена позади указанной продольной оси Х.
За счет такого расположения обеспечивается возможность отличного управления движением закрывания двери. Действительно, смещение контактной поверхности 16 относительно продольной оси Х обеспечивает возможность автоматического закрывания двери. Это означает, что когда дверь Р закрывается, начиная с полностью открытого положения, как показано на фиг. 8b, 22 и 31, то благодаря расстоянию g между осью Х и поверхностью 16 передняя поверхность 17 плунжерного элемента 12 немедленно (после нескольких градусов поворота) начинает взаимодействовать с поверхностью 16, поворачивая тем самым дверь Р в закрытое положение двери, как показано на фиг. 7а, 20 и 29.
Первый предпочтительный, но не исключительный вариант выполнения изобретения показан на фиг. 2-8, в котором имеется лишь одна рабочая камера 6, содержащая закрывающие средства 4 и гидравлические демпфирующие средства 5.
В этом варианте выполнения, как показано на фиг. 4а и 4b, неподвижный элемент 2 может быть образован основанием 7, предназначенным для крепления на раме Т с помощью винтов, вводимых в отверстия 8, 8', 8”, 8'”, в то время как подвижный элемент 3 может в свою очередь содержать две половинные оболочки 9, 9', соединяемые вместе с помощью винтов 10, 10'.
Закрывающие средства 4 могут предпочтительно включать кулачковый элемент 11, лучше показанный на фиг. 5а, который способен поворачиваться вокруг оси Х вместе с подвижным элементом 3 и предназначен для взаимодействия с плунжерным элементом 12, лучше показанным на фиг. 5с, который установлен с возможностью перемещения в продольном направлении внутри рабочей камеры 6.
Используемое здесь понятие «кулачок» обозначает механический элемент любой формы, который предназначен для преобразования кругового движения в прямолинейное движение.
Обычно, в этом варианте выполнения, плунжерный элемент 12 перемещается вдоль линии Y, по существу перпендикулярной линии, заданной продольной осью Х, для минимизации требуемого пространства. Как показано, в частности, на фиг. 7 и 8, линия Y задана осью цилиндрической рабочей камеры 6.
Палец 13, показанный, в частности, на фиг. 5а, который задает ось Х, предусмотрен в неподвижном элементе 2. Палец 13, который предназначен для установки в цилиндрическом приемном гнезде 24 неподвижного элемента 2, имеет центральную часть 14 подходящей формы, которая образует кулачковый элемент 11, и боковые части 15, 15', подлежащие соединению с подвижным элементом 3. За счет такого расположения кулачок 11 поворачивается вместе с подвижным элементом 3.
Кулачковый элемент 11, который образован центральной частью 14 пальца 13, содержит по существу плоскую поверхность 16, параллельную оси Х и упирающуюся в переднюю поверхность 17 плунжерного элемента 12. За счет поворота вокруг оси Х поверхность 16 взаимодействует с передней поверхностью 17 плунжерного элемента 12 для вызывания его прямолинейного перемещения вдоль линии d. Для этого рабочая камера 6 и цилиндрическое приемное гнездо 24 соединены друг с другом в зоне контакта между поверхностью 16 пальца 13 и передней поверхностью 17 плунжерного элемента 12.
Как показано, в частности, на фиг. 5b, поверхность 16 предпочтительно имеет расстояние g до оси Х, равное 1-6 мм, предпочтительно 1-3 мм и более предпочтительно примерно 2 мм. За счет этого расстояния движение закрывания двери является полностью автоматическим.
Как показано на фиг. 5с, плунжерный элемент 12 состоит из противодействующей пружины 18, запирающего колпачка 19, покрывного цилиндра 20 и обратного клапана 21, который образует средство для управления потоком масла 5 в камере 6, как будет подробнее пояснено ниже. Все «упаковано» и введено с помощью уплотнения 22 в рабочую камеру 6, при этом запирающий колпачок образует ее нижнюю стенку.
Понятно, что обратный клапан 21 может быть также установлен внутри покрывного цилиндра 20, как показано, например, на фиг. 4b. В этом случае передняя поверхность 17 плунжерного элемента 12 задана передней поверхностью 23 покрывного цилиндра 20.
Как показано, в частности, на фиг. 7а, 7b, 8а и 8b, концевая стенка 32 плунжерного элемента 12, которая задает его переднюю поверхность 17, предназначена для разделения рабочей камеры 6 на первое и второе отделения 33, 34 изменяемого объема, которые находятся смежно друг с другом и соединены друг с другом с возможностью прохождения текучей среды между ними. Противодействующая пружина 18 расположена в первом отделении 33.
Этот вариант выполнения шарнирной структуры, согласно изобретению, обеспечивает возможность очень простой установки. Процесс установки выполняется просто за счет введения пальца 13 в цилиндрическое приемное гнездо 24 неподвижного элемента 2, соединения его боковых частей 15, 15' с подвижным элементом 2 посредством введения поверхностей 25, 25' пальца 13 в приемные гнезда 26, 26' половинной оболочки 9', введения масляных уплотнений 27, 27', если они предусмотрены, упорных подшипников 28, 28' и опор 29, 29' упорных подшипников в приемное гнездо 24, прикрепления штифта 23 к оболочке 9' с использованием винтов 30, 30' и соединения вместе установленных половинной оболочки 9 и половинной оболочки 9' с помощью винтов 10, 10'. Плунжерный элемент 12, упакованный указанным выше образом, вводится в свою рабочую камеру 6, и затягивается запирающий колпачок 19.
Этот процесс сборки завершается подачей масла 5 в рабочую камеру 6 для гидравлического демпфирования движения закрывания, вызванного с помощью закрывающих средств 4. Для этого может быть образовано сквозное отверстие 31 в неподвижном элементе 2 для образования канала загрузки масла, обеспечивающего соединение между рабочей камерой 6 и наружным окружением, как показано на фиг. 4а. Понятно, что количество масла, подлежащего зарядке в камеру 6, а также объем камеры, могут изменяться в зависимости от массы приводимой в движение двери Р.
Работа шарнирной структуры 1 показана на фиг. 7а, 7b, 8а и 8b.
В закрытом положении двери, как показано на фиг. 7а, плоская поверхность 16 пальца 13 и передняя поверхность 17 плунжерного элемента 12 находятся в контакте друг с другом, находясь по существу параллельно друг другу. Противодействующая пружина 18 предварительно сжата между цилиндром 20 и колпачком 19. В этом положении по существу все количество масла 5 находится в первом отделении 33 изменяемого объема, которое имеет максимальный объем. Противодействующая пружина 18 также имеет свою максимальную длину.
L
1
Когда пользователь открывает дверь Р посредством приложения к ней наружной нагрузки E, то дверь Р движется в направлении стрелки F из закрытого положения двери, как показано на фиг. 7b. Это движение приводит к тому, что плоская поверхность 16 пальца 13 поворачивается вокруг оси Х и тем самым взаимодействует с передней поверхностью 17 плунжерного элемента 12 со сжиманием противодействующей пружины 18. Плоская поверхность 16 пальца 13 и передняя поверхность 17 плунжерного элемента 12 находятся на угловом расстоянии α друг от друга, которое увеличивается при открывании двери. Таким образом, концевая стенка 32 плунжерного элемента 12 смещается вдоль линии Y в направлении V. В то же время, за счет движения разделительной стенки 32 масло 5 переводится из первого отделения 33, объем которого уменьшается, во второе отделение 34, объем которого соответственно увеличивается, через отверстие 35 обратного клапана 21.
В показанном здесь варианте выполнения обратный клапан 21 образован удлиненным выступом 36 на концевой стенке 32, коаксиальным цилиндрической рабочей камере 6, и является клапаном нормально открытого типа, т.е. обеспечивает возможность прохождения масла 5 из первого отделения 33 во второе отделение 34 во время открывания двери и предотвращает его протекание обратно при закрывании двери.
На фиг. 8а показано положение полностью открытой двери. В этом положении плоская поверхность 16 пальца 13 и передняя поверхность 17 плунжерного элемента 12 расположены перпендикулярно друг другу. Как показано на фиг. 8а, по существу все количество масла 5 находится во втором отделении 34 изменяемого объема, которое имеет максимальный объем, в то время как первое отделение 33 имеет минимальный объем. Противодействующая пружина 18 также находится в положении максимального сжатия, которое соответствует ее минимальной длине.
L
Когда пользователь поворачивает дверь Р из ее положения полного открывания или же, что является эквивалентным, пользователь отпускает дверь из положения частично открытой двери (т.е. когда больше не действует наружная нагрузка E), то закрывающие средства 4 начинают воздействовать на подвижный элемент 3 для автоматического возвращения двери Р в открытое положение. Одновременно, гидравлические демпфирующие средства 5 начинают воздействовать на подвижный элемент 3 для противодействия и демпфирования движения закрывания, создаваемого с помощью закрывающих средств 4.
2
На фиг. 8b показано указанное выше состояние, когда дверь Р находится в положении частично открытой двери во время закрывания двери в направлении стрелки F. В этом положении плоская поверхность 16 пальца 13 и передняя поверхность 17 плунжерного элемента 12 находятся на угловом расстоянии α друг от друга, которое уменьшается по мере закрывания двери. Сжатая перед этим пружина 18 оказывает противоположное действие посредством толкания передней поверхности 17 плунжерного элемента 12 к поверхности 16 пальца 13, вызывая тем самым скольжение поверхностей 16 и 17 друг по другу и перемещение концевой стенки 32 вдоль линии Y в направлении V'. Одновременно, за счет движения разделительной стенки 32 масло 5 переводится из второго отделения 34, объем которого начинает уменьшаться, в первое отделение 33, объем которого соответственно увеличивается. Однако масло больше не протекает через отверстие 35 обратного клапана 21, который закрыт, а течет обратно в первое отделение 33 через трубчатое пространство 37 между боковой стенкой 38 рабочей камеры 6 и боковой стенкой 39 покрывного цилиндра 22 плунжерного элемента 12. Подходящее регулирование размера воздушного пространства 37 может увеличивать или уменьшать демпфирующее действие, обеспечиваемое маслом 5, что делает шарнирную структуру, согласно изобретению, исключительно безопасной.
В альтернативной конфигурации изобретения, показанной на фиг. 10, в боковой стенке 39 покрывного цилиндра 20 плунжерного элемента 12 может быть образовано, по меньшей мере, одно отверстие 40 для облегчения и/или управления обратным потоком масла 5 в первое отделение 33. Подходящие размеры и/или число отверстий 40 обеспечивают возможность управления обратным движением двери Р в закрытое положение двери.
В другом альтернативном варианте выполнения изобретения, показанном на фиг. 9, шарнирная структура 1 может содержать винт 41 для дросселирования воздушного зазора 37 и регулирования тем самым по желанию его размера для изменения скорости обратного потока масла 5 и тем самым регулирования демпфирующего действия.
На фиг. 11-24 показан не ограничивающий изобретения второй вариант выполнения шарнирной структуры, согласно изобретению, обозначенной в целом позицией 1'. Она содержит по существу неподвижный элемент 2 и подвижный элемент 3, подлежащий креплению к двери Р с помощью двух половинных оболочек 42, 42'. Неподвижный элемент 2 предназначен для крепления на неподвижной опоре S, такой как стена или пол, с помощью бортика 43, как показано на фиг. 24.
Этот второй вариант выполнения отличается от первого варианта выполнения тем, что, в то время как закрывающие средства 4 удерживаются в единственной первой рабочей камере 6, гидравлические демпфирующие средства 5 удерживаются как в первой рабочей камере 6, так и во второй рабочей камере 44, которая соединена с первой камерой с возможностью прохождения текучей среды. Как показано на фиг. 14, как первая рабочая камера 6, так и вторая рабочая камера 44 находятся в коробчатом корпусе, заданном неподвижным элементом 2.
Эта конфигурация обеспечивает возможность управляемого движения очень тяжелых дверей Р и/или ворот. Этот результат достигается за счет второй рабочей камеры 44, которая обеспечивает дополнительный объем для гидравлических демпфирующих средств 5, с помощью которых можно эффективно управлять движением объектов очень большой массы.
В этом втором варианте выполнения закрывающие средства содержат дополнительно к первому кулачковому элементу 11 второй кулачковый элемент 45, который также поворачивается вокруг оси Х вместе с кулачковым элементом 11, как показано, в частности на фиг. 17. Кроме того, второй кулачковый элемент 45 взаимодействует со вторым плунжерным элементом 46, который установлен с возможностью перемещения в продольном направлении вдоль линии Y' внутри второй рабочей камеры 44.
Линия Y', которая задана осью второй цилиндрической рабочей камеры 44, предпочтительно параллельна линии Y движения первого кулачкового элемента 11, что обеспечивает минимизацию требуемого пространства.
Во втором варианте выполнения центральная часть 14 пальца 13, которая всегда удерживается внутри неподвижного элемента 2 в цилиндрическом приемном гнезде 24, задает как первый кулачковый элемент 11, так и второй кулачковый элемент 45.
Палец 13 предназначен для крепления на неподвижном элементе 3 с помощью крепежных поверхностей 25, 25' концевых частей 15, 15'. В частности, верхняя поверхность 25 предназначена для введения в канавку 47 половинной оболочки 42 подвижного элемента 3, а нижняя поверхность 25' вводится в бортик 43, прикрепляемый к полу S.
В этом варианте выполнения как первый кулачковый элемент 11, так и второй кулачковый элемент 45 образованы посредством придания специальной формы центральной части 14 пальца 13. Первый кулачковый элемент 11, аналогично первому варианту выполнения, содержит первую по существу плоскую поверхность 16, параллельную оси Х и упирающуюся в переднюю поверхность 17 первого плунжерного элемента 12. Второй кулачковый элемент 45, расположенный над первым, по существу задан стенкой 48, имеющей пару вторых по существу плоских поверхностей 49, 49', параллельных оси Х и по существу перпендикулярных первой поверхности 16.
Стенка 48 упирается своими поверхностями 49, 49' в переднюю поверхность 50 второго плунжерного элемента 46. Для этого, как показано на фиг. 16, цилиндрическое приемное гнездо 24 предназначено для соединения как с первой рабочей камерой 6, так и со второй рабочей камерой 44 в зоне контакта между первым кулачковым элементом 11 и первым плунжерным элементом 12 и в зоне контакта между вторым кулачковым элементом 45 и вторым плунжерным элементом соответственно.
Второй плунжерный элемент, аналогично первому плунжерному элементу, состоит по существу из второй противодействующей пружины 51, второго запирающего колпачка 52, второго покрывного цилиндра 53 и второго обратного клапана 54, который образует средство для управления потоком масла 5 во второй рабочей камере 44, как указывалось выше. Все «упаковано» и введено с помощью второго уплотнения 55 во вторую рабочую камеру 44, при этом запирающий колпачок 52 задает ее нижнюю стенку.
Как показано, в частности, на фиг. 20-23, концевая стенка 50 второго плунжерного элемента 46 задана стенкой 56, которая предназначена для разделения второй рабочей камеры 44 на третье и четвертое отделения 57, 58 изменяемого объема, которые расположены смежно друг с другом и соединены с возможностью прохождения текучей среды. Противодействующая пружина 51 расположена в четвертом отделении 58.
Неподвижный элемент 2 имеет канал 60, показанный четко на фиг. 13, для соединения друг с другом с возможностью прохождения текучей среды первой и второй рабочих камер 6, 44. Кроме того, канал 60 содержит дроссельный винт 61 для регулирования демпфирующего действия гидравлического средства 5.
В описываемом здесь втором варианте выполнения обратный клапан 21 является клапаном нормально открытого типа, т.е. обеспечивает прохождение масла 5 из первого отделения 33 во второе отделение 34 во время открывания двери и предотвращает его протекание обратно при закрывании двери, в то время как обратный клапан 54 является клапаном нормально закрытого типа, т.е. обеспечивает прохождение масла 5 из третьего отделения 57 в четвертое отделение 58 во время открывания двери и предотвращает его протекание обратно при закрывании двери.
Этот вариант выполнения шарнирной структуры, согласно изобретению, обеспечивает возможность очень простой установки, аналогично первому варианту выполнения. Процесс установки выполняется просто посредством введения пальца 13 в цилиндрическое приемное гнездо 24 неподвижного элемента 2, соединения его боковых частей 15, 15' с подвижным элементом 3, как указывалось выше, введения масляных уплотнений 27, 27', если они предусмотрены, упорных подшипников 28,28' и опор 29, 29' упорных подшипников в приемное гнездо 24 и соединения вместе установленных половинной оболочки 42 и половинной оболочки 42' с помощью винтов 10, 10', 10”. Первый плунжерный элемент 12, упакованный указанным выше образом, вводится в свою рабочую камеру 6, и затягивается запирающий колпачок 19, в то время как второй плунжерный элемент предназначен для упаковки и введения во вторую рабочую камеру 44.
Этот процесс сборки завершается введением масла 5 в рабочие камеры 6 и 44 для гидравлического демпфирования движения закрывания, создаваемого закрывающими средствами 4. Это можно осуществлять посредством использования загрузочного канала 31 в неподвижном элементе 2, который соединяет внешнее окружение со второй рабочей камерой 44, которая в свою очередь соединена с возможностью прохождения текучей среды с первой рабочей камерой 6. Понятно, что заданное количество масла 5, загружаемое через канал 31, распределяется между первым 33, вторым 34, третьим 57 и четвертым 58 отделениями изменяемого объема. Канал 31, который пригоден, в частности, для добавления при необходимости масла 5, закрыт колпачком 59.
Работа шарнирной структуры 1 лучше показана на фиг. 20-23.
На фиг. 20 показано относительное положение закрывающих средств 4 и гидравлических демпфирующих средств 5 в закрытом положении двери. В этом положении передняя поверхность 17 первого плунжерного элемента 12 упирается в плоскую поверхность 16 первого кулачкового элемента 11 и находится параллельно ей для удерживания двери закрытой, аналогично первому варианту выполнения. Передняя поверхность 50 второго плунжерного элемента 46 в свою очередь упирается в стенку 48 своими элементами 49, 49' и находится перпендикулярно к ней.
Первая противодействующая пружина 18 предварительно сжата между цилиндром 20 и колпачком 19, и вторая противодействующая пружина 51 сжата между колпачком 52 и цилиндром 53. В этом положении первое 33 и третье 57 отделения изменяемого объема имеют максимальный объем, а второе 34 и четвертое 58 отделения имеют минимальный объем. Кроме того, противодействующая пружина 18 имеет свою максимальную длину, а вторая противодействующая пружина 51 имеет свою минимальную длину (находится в положении максимального сжатия).
L
1
При открывании двери Р, т.е. при приложении к ней наружной нагрузки E, подвижный элемент 3 начинает поворачиваться вокруг оси Х относительно неподвижного элемента 2, палец 13 перемещается в направлении стрелки F, первая поверхность 26 первого кулачкового элемента 1 и вторые поверхности 49, 49' второго кулачкового элемента 45 начинают поворачиваться вместе с ним. Это частично открытое положение двери во время открывания двери показано на фиг. 21.
За счет поворота пальца 13 и приложения усилия со стороны поверхности 16 к передней поверхности 17 первого плунжерного элемента 12 он начинает двигаться вдоль линии Y в направлении V. В то же время, второй плунжерный элемент 46 начинает двигаться вдоль линии Y' в направлении V', противоположном направлению V. По мере открывания двери угол α между плоской поверхностью 16 пальца 13 и передней поверхностью 17 первого плунжерного элемента 12 начинает увеличиваться, в то время как угол β между плоскими поверхностями 49, 49' второго плунжерного элемента 46 начинает уменьшаться.
Таким образом, объем первого отделения 33 начинает уменьшаться при нагрузке на первую пружину 18. Кроме того, при уменьшении объема первого отделения 33 находящееся в нем масло 5 начинает вытекать из отверстия 35 клапана 21 во второе отделение 34 изменяемого объема, которое начинает принимать масло и увеличивает свой объем.
В то же время, за счет поворота поверхностей 49, 49' и воздействия усилия на переднюю поверхность 50 второго плунжерного элемента 46 объем четвертого отделения 58 начинает увеличиваться с разгрузкой второй пружины 51. Кроме того, начинает уменьшаться объем третьего отделения 57, масло 5 начинает вытекать из него в четвертое отделение 58, объем которого соответственно увеличивается.
На фиг. 22 показано полностью открытое положение двери. Понятно, что устройство, согласно изобретению, позволяет открывать дверь на 90° также в другом направлении. В этом положении четвертое отделение 58 имеет максимальный объем, в то время как второе отделение 34 имеет минимальный объем. Первая пружина 18 находится в состоянии своей максимальной нагрузки (минимальной длины), а вторая пружина 51 находится в состоянии своей минимальной нагрузки (максимальной длины).
2
При отпускании пользователем двери или перемещении из показанного на фиг. 22 закрытого положения первая пружина 18 начинает отпускаться, а первый плунжерный элемент 12 начинает толкать в поверхность 16 пальца 13, поворачивая его тем самым в направлении стрелки F обратно в закрытое положение двери. В то же время поверхности 49, 49' сжимают вторую пружину 51, так что объем четвертого отделения 58 начинает уменьшаться, и масло вытекает из него.
2
На фиг. 23 показано указанное выше положение, в котором дверь Р находится в частично открытом положении двери во время закрывания двери в направлении стрелки F. В этом положении первая плоская поверхность 16 пальца 13 и передняя поверхность 17 первого плунжерного элемента 12 находятся на угловом расстоянии α друг от друга, которое уменьшается по мере закрывания двери, в то время как вторые плоские поверхности 49, 49' пальца 13 и передняя поверхность 50 второго плунжерного элемента 46 находятся на угловом расстоянии β друг от друга, которое увеличивается.
Прежде сжатая первая пружина 18 выполняет свое противодействующее действие посредством толкания передней поверхности 17 первого плунжерного элемента 12 к первой поверхности 16 пальца 13, что приводит к скольжению поверхностей 16 и 17 друг к другу и к перемещению первой концевой стенки 32 вдоль линии Y в направлении V. Теперь сжимается также вторая пружина 51 под действием давления со стороны второй стенки 48 второго кулачкового элемента 45 на второй плунжерный элемент 46, который перемещается вдоль линии Y' в направлении V', противоположном направлению V.
Второй клапан 54 является клапаном нормально закрытого типа и не позволяет рабочей текучей среде проходить через отверстие 62, за счет чего масло 5 вынуждено вытекать из отверстия 63 в воздушный зазор 63, заданный боковыми стенками 65, 66 второй рабочей камеры 44 и второго покрывного цилиндра 53 соответственно. Вытекающее масло 5 протекает через канал 60 в первое отделение 33, объем которого непрерывно увеличивается.
Первый клапан 21, который является клапаном нормально открытого типа, не позволяет проходить маслу 5 через отверстие 35, поэтому масло течет из второго отделения 34 в третье отделение 57, которые соединены друг с другом с возможностью прохождения текучей среды.
Действительно, во втором варианте выполнения, как показано на фигурах, рабочая текучая среда проходит против часовой стрелки по пути внутри коробчатого корпуса, образованного неподвижным элементом 2, для гидравлической задержки поворотного движения подвижного элемента 3 относительно его возвратного движения в закрытое положение двери. Аналогичным образом, рабочая текучая среда задерживается также во время открывания двери, так что шарнирная структура, согласно изобретению, является весьма безопасной даже при установке двери, при которой ветер или невнимательный пользователь могут прикладывать чрезмерную нагрузку к двери.
В альтернативном варианте выполнения изобретения, как показано на фиг. 19, первый кулачковый элемент 11 пальца 13 может иметь округленную периферийную поверхность, например, образованную посредством токарной обработки, для обеспечения возможности движения двери Р обратно в закрытое положение двери из любого открытого положения двери. Этот вариант выполнения является предпочтительным, в частности, для пожарных дверей.
На фиг. 25-30 показан предпочтительный, но не исключительный вариант выполнения шарнирного узла, обозначенного в целом позицией 70, предназначенного для установки на самозакрывающихся дверях Р или т.п. Узел 70 содержит первую и вторую шарнирные структуры 71 и 72, содержащие каждая неподвижный элемент 2, 2', подлежащий креплению на раме Т двери Р, и подвижный элемент 3, 3', подлежащий креплению на двери Р. Подвижные элементы 3, 3' установлены с возможностью поворота на соответствующих им неподвижных элементах 2, 2' для поворота вокруг оси Х. В этом варианте выполнения дверь Р действует в качестве «приводного вала» между двумя шарнирными структурами 71, 72.
Как показано, в частности, на фиг. 28, закрывающие средства 4 и гидравлические демпфирующие средства 5 удерживаются в двух рабочих камерах 6, 44 внутри коробчатого корпуса, заданного первым неподвижным элементом первой шарнирной структуры 71, в то время как вторая шарнирная структура 72 содержит вторые демпфирующие средства 80, которые могут также состоять из заданного количества того же масла, используемого в первой шарнирной структуре 71, содержащейся в другой рабочей камере 81 внутри коробчатого корпуса, заданного вторым неподвижным элементом 2'.
Другими словами, первая шарнирная структура 71 воздействует на подвижный элемент 3 (и тем самым на подвижный элемент 3') для создания крутящего момента С, необходимого для вызывания поворота двери Р в свое закрытое положение вокруг оси Х, в то время как вторая шарнирная структура 32 воздействует на свой подвижный элемент 3' (и тем самым на подвижный элемент 3) для гидравлического демпфирования движения, вызванного шарнирной структурой 71, создавая крутящий момент C' сопротивления, противоположный крутящему моменту С.
Эта конфигурация обеспечивает оптимальное управление перемещением очень тяжелых дверей и ворот как во время движений открывания, так и закрывания.
Относительно как конструкции, так и работы, первая шарнирная структура 71 весьма аналогична первому варианту выполнения, показанному на фиг. 1-10, или же нижней половине варианта выполнения, показанного на фиг. 11-24. Однако вторая шарнирная структура 72 весьма аналогична относительно конструкции и работы верхней половине второго варианта выполнения, показанного на фиг. 11-24. Единственное функциональное и конструктивное отличие между этим вариантом выполнения и шарнирным узлом 70 состоит в том, что рабочие камеры 6, 44 и рабочая камера 81 не соединены друг с другом с возможностью прохождения текучей среды, хотя их работа является идентичной. В альтернативном варианте выполнения узел 70, согласно изобретению, может быть образован из первого варианта выполнения шарнирной структуры, показанной на фиг. 1-10 (с расположением закрывающих средств в единственной рабочей камере 6), и шарнирной структуры 72.
Вторая шарнирная структура 72 содержит второй палец 13', имеющий соответствующую контактную поверхность 82, которая предназначена для взаимодействия с другим плунжерным элементом 83, связанным со вторыми демпфирующими средствами 80.
Контактная поверхность 82 второго пальца 13' по существу перпендикулярна поверхностям 16 и 49 первого пальца 13 первой шарнирной структуры 71.
Кроме того, второй палец 13' имеет центральную часть 14', которая задает соответствующий кулачковый элемент 86, а также боковые части 87, 87', которые имеют подходящую форму для соединения со вторым подвижным элементом 3'.
Кулачковый элемент 86 взаимодействует с соответствующим плунжерным элементом 83, как указывалось выше.
Вторая шарнирная структура 72 дополнительно содержит соответствующий обратный клапан 84, расположенный у одной концевой стенки 85 плунжерного элемента 83 для обеспечения прохождения масла 80 во время закрывания двери и предотвращения обратного потока во время открывания двери. Стенка 85 разделяет рабочую камеру 81 на соответствующие отделения 88 и 89 изменяемого объема, при этом противодействующая пружина 90 расположена в отделении, обозначенном позицией 88.
Как показано, в частности, на фиг. 29-32, обратные клапаны 21, 54 и 84, связанные со своими соответствующими плунжерными элементами 12, 46 и 83, являются клапанами нормально открытого типа.
Другое различие между второй шарнирной структурой 72 и верхней половиной второго варианта выполнения, показанного на фиг. 11-24, состоит в том, что второй обратный клапан 84 является клапаном нормально открытого типа (аналогично первым клапанам 21, 54), т.е. обеспечивает возможность прохождения масла 5 из четвертого отделения 58 в третье отделение 57 во время открывания двери и предотвращает его обратный поток во время закрывания двери.
Таким образом, в отличие от второго варианта выполнения, показанного на фиг. 11-24, первые клапаны 21, 54 и второй обратный клапан 84 работают в одинаковых направлениях, т.е. являются открытыми во время открывания двери и закрытыми во время закрывания двери.
Первая и вторая шарнирные структуры 71 и 72 собираются указанным выше образом. Предусмотрены два канала 78, 79 для заполнения масла 5 после завершения сборки.
При работе первая и вторая шарнирные структуры 71, 72 установлены на двери Р и взаимодействуют друг с другом для управления поворотным движением двери вокруг оси Х. Как показано на фиг. 26, их пальцы 13 и 13' имеют такую конфигурацию, что расположенные друг над другом плоские поверхности пальца 13 и противоположные плоские поверхности 82, 82' пальца 13' перпендикулярны друг другу.
Для регулирования выравнивания двери Р первая шарнирная структура 71 может иметь подходящие регулирующие штыри 75, 76.
Работа узла 70 идентична работе второго варианта выполнения шарнирной структуры, показанной на фиг. 11-24, за исключением того, что потоком масла 5 управляют клапаны 21, 54 нормально открытого типа, в то время как потоком масла 80 управляет клапан 84, который является клапаном того же типа.
На фиг. 29 показаны первая и вторая шарнирные структуры 71, 72 в закрытом положении двери Р. Понятно, что хотя на фиг. 29-32 показана лишь верхняя часть шарнирной структуры 71, компоненты нижней части (не изображена) работают точно так же, как компоненты верхней части.
L
1
При открывании двери Р пользователем, т.е. при приложении к ней внешней нагрузки E, например, в направлении F, как показано на фиг. 30, первый палец 13 и второй палец 13' поворачиваются вокруг оси Х и вызывают поворот лежащей сверху поверхности 16 и противоположных плоских поверхностей 82, 83' вокруг той же оси Х. Пружина 18 первого плунжерного элемента 12 начинает сжиматься, в то время как пружина 90 начинается расширяться.
Таким образом, объем первого отделения 33 начинает уменьшаться с нагрузкой первой пружины 18. Кроме того, при уменьшении объема первого отделения 33 масло 5 в нем начинает вытекать через отверстие 35 клапана 21 во второе отделение 34 изменяемого объема, которое начинает принимать масло 5 и увеличивает свой объем.
В то же время, за счет поворота поверхностей 82', 82 объем отделения 89 начинает увеличиваться с началом освобождения пружины 90. Объем отделения 88 также начинает уменьшаться, так что масло 80 в нем начинает течь в смежное отделение 89, объем которого соответственно увеличивается. Однако поскольку клапан 80 является клапаном нормально открытого типа, то масло 80 не может проходить через отверстие клапана и течет в отделение 89 через воздушный зазор 91 между боковой стенкой 92 рабочей камеры 81 и боковой стенкой плунжерного элемента 83.
2
При отпускании двери пользователем или при ее движении из показанного на фиг. 31 положения в закрытое положение первая пружина 18 начинает расширяться, а первый плунжерный элемент 12 начинает толкать в поверхность 16 пальца 13, вызывая тем самым его поворот в направлении стрелки F обратно в закрытое положение двери. В то же время, поверхность 82 (или 82' в зависимости от направления открывания двери) сжимает пружину 90, так что объем отделения 89 начинает уменьшаться и масло 80 вытекает из него.
2
На фиг. 32 показано указанное выше состояние, когда дверь Р находится в частично открытом положении двери во время закрывания двери в направлении стрелки F. Прежде сжатая первая пружина 18 оказывает свое противодействующее действие посредством толкания передней поверхности 17 первого плунжерного элемента 12 к первой поверхности 16 пальца 13, вызывая скольжение поверхностей 16 и 17 друг к другу и перемещение концевой стенки 32 вдоль линии Y в направлении V. Теперь вторая пружина 90 также сжимается за счет давления кулачкового элемента 86 на плунжерный элемент 83, который перемещается вдоль линии Y' в направлении V', противоположном направлению V.
Первый клапан 21, который является клапаном нормально открытого типа, не позволяет маслу 5 проходить через отверстие 35, поэтому масло протекает из второго отделения 34 в первое отделение 33 через воздушный зазор 37 между боковой стенкой 38 рабочей камеры 6 и боковой стенкой 39 цилиндра 20. Клапан 84, который также является клапаном нормально открытого типа, позволяет проходить маслу 80 через свое отверстие, вызывая его перетекание из отделения 89 изменяемого объема в отделение 88.
Понятно, что как первая шарнирная структура 71, так и вторая шарнирная структура 72 могут включать средства управления потоком текучей среды, аналогично указанным в первом и втором вариантах выполнения, описание которых было приведено выше. Это обеспечивает управление как во время открывания, так и закрывания двери Р. Таким образом, дверь может быть предназначена для оказания нулевого (или очень небольшого) сопротивления при малых скоростях закрывания и для увеличения своего сопротивления при увеличении скорости закрывания двери Р.
За счет этого, если дверь установлена снаружи, она может быть предназначена для легкого открывания пользователями, при этом она не захлопывается под воздействием внешних факторов, таких как ветер или т.п.
Из приведенного выше описания следует, что шарнирная структура и узел, согласно изобретению, выполняют поставленные задачи и, в частности, удовлетворяют требованию обеспечения управляемого движения двери как при ее открывании, так и закрывании.
Во время закрывания двери такое управляемое движение предотвращает удары двери в свою раму, что обеспечивает ее сохранность и долгий срок службы.
С другой стороны, во время открывания такое управляемое движение предотвращает любое резкое открывание двери Р за счет порывов ветра для защиты как двери, так и любых пользователей внутри ее рабочих пределов.
Возможны различные изменения и вариации шарнирной структуры и узла, согласно изобретению, внутри концепции изобретения, раскрытой в прилагаемой формуле изобретения. Все их детали можно заменять технически эквивалентными частями и можно заменять материалы в зависимости от различных потребностей без выхода за объем изобретения.
Хотя описание шарнирной структуры и узла было приведено с конкретными ссылками на прилагаемые чертежи, цифровые позиции, указанные в описании и в формуле изобретения, используются лишь для лучшего понимания изобретения и не должны никоим образом ограничивать объем формулы изобретения.