СИСТЕМА ДВУНАПРАВЛЕННОГО ПРИВОДА ДЛЯ СИСТЕМЫ ДВЕРИ И СИСТЕМА ДВЕРИ МОТОРНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
BIDIRECTIONAL DRIVE SYSTEM FOR DOOR SYSTEM AND MOTOR VEHICLE DOOR SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящий документ относится, в целом, к простой и недорогой системе двунаправленного привода элемента компактной конструкции, которая полезна в качестве актуатора для дверей, ворот, блокирующих запоров, ручек, рычагов, сидений, поверхностей управления летательного аппарата и т.п.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Компактный привод требуется для многих устройств, включающих в себя, например, автомобили и другие моторные транспортные средства. В дополнение к компактности, актуаторы должны быть надежными в течение длительного срока эксплуатации, поскольку они типично устанавливаются в местах, которые не имеют легкого непосредственного доступа для обслуживания. В дополнение к пространственным ограничениям, гистерезис в системе привода может быть ограничивающим фактором. Для системы с зубчатым приводом устранение люфта является дорогостоящим.
[0003] Дополнительно, некоторые системы требуют быстрой реакции. В частности, трудной прикладной задачей является демпфирование и управление дверью транспортного средства. Большое усилие должно быть амортизировано на очень коротком расстоянии, а меньшие усилия должны поддерживаться в течение длительной продолжительности. Люфт является неприемлемым, даже с длинным плечом момента на двери. Кроме того, актуатор должен подходить к высококачественной отделке либо в двери, либо в стойке, поддерживая непосредственный механический доступ к другому элементу. Еще дополнительно, электронное управление должно иметь возможность абсорбировать потенциальную энергию на концах перемещения двери, когда дверь закрывается и запирается, и когда дверь полностью открыта.
[0004] Этот документ относится к актуатору или системе двунаправленного привода элемента, выполненной из недорогого мотора, который обеспечивает отличное вращательное или линейное управление без традиционной передачи какого-либо типа. Система также имеет малый гистерезис или, по сути, не имеет гистерезиса. Преимущественно, только небольшой мотор необходим для приложений больших усилий. Дополнительно, в выключенном состоянии система может быть спроектирована таким образом, чтобы преодолеваться посредством человеческого усилия, тем самым предоставляя возможность открытия и закрытия двери даже в случае отключения электропитания в транспортном средстве.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] В соответствии с целями и преимуществами, описанными в данном документе, предоставляется система двунаправленного привода элемента. Эта система привода может быть в широком смысле описана как содержащая мотор, включающий в себя (a) приводной вал, (b) тросовый анкер, (c) тросовое соединение, поддерживаемое на приводном валу и имеющее два конца, соединенные с тросовым анкером, (d) опору и (e) приводимый элемент. Приводимый элемент смещается между первой позицией и второй позицией относительно опоры посредством мотора.
[0006] В одном возможном варианте осуществления мотор прикрепляется к опоре, а тросовый анкер прикрепляется к приводимому элементу. В одном возможном варианте осуществления мотор прикрепляется к приводимому элементу, а тросовый анкер прикрепляется к опоре.
[0007] В одном возможном варианте осуществления тросовый соединитель также прикрепляется к ведущему валу. В одном возможном варианте осуществления тросовый соединитель представляет собой один трос. В другом возможном варианте осуществления тросовый соединитель представляет собой два троса.
[0008] В одном возможном варианте осуществления приводимый элемент поворачивается между первой позицией и второй позицией вокруг оси вращения. В одном возможном варианте осуществления тросовый анкер является закрепленным шкивом. В одном варианте осуществления закрепленный шкив центрируется на оси поворота.
[0009] В одном возможном варианте осуществления тросовый анкер является аркообразным. В одном возможном варианте осуществления приводимый элемент выбирается из группы структур, состоящих из ворот, двери, ручки, блокирующего запора и рычага.
[0010] В одном возможном варианте осуществления приводимый элемент скользит между первой позицией и второй позицией. В этом варианте осуществления приводимый элемент выбирается из группы структур, состоящей из ворот, двери, блокирующего запора, сиденья и поверхности управления летательного аппарата.
[0011] В одном возможном варианте осуществления тросовый соединитель также включает в себя пружину, чтобы устранять люфт.
[0012] В соответствии с дополнительным аспектом, система двери предоставляется для моторного транспортного средства. Система двери содержит мотор, включающий в себя (a) приводной вал, (b) тросовый анкер и (c) тросовый соединитель. Тросовый соединитель поддерживается на приводном валу и имеет два конца, соединенных с тросовым анкером. Кроме того, опорная точка предусматривается на кузове моторного транспортного средства. Дополнительно, дверь принимается в дверной проем на кузове моторного транспортного средства. Дверь смещается между открытой позицией и закрытой позицией посредством мотора.
[0013] В одном возможном варианте осуществления системы двери мотор прикрепляется к опорной точке, а тросовый анкер прикрепляется к двери. В другом возможном варианте осуществления системы двери мотор прикрепляется к двери, а тросовый анкер прикрепляется к опорной точке.
[0014] В еще одном варианте осуществления дверь поворачивается вокруг оси вращения между открытой позицией и закрытой позицией, и тросовый анкер центрируется на этой оси вращения. В одном возможном варианте осуществления тросовый анкер является закрепленным шкивом, а опорная точка является дверной стойкой транспортного средства.
[0015] В соответствии с дополнительным аспектом предоставляется способ привода элемента между первой позицией и второй позицией относительно опоры. Способ может быть в широком смысле описан как содержащий этапы: (a) прикрепления мотора к одному из элемента и опоры, (b) прикрепления тросового анкера к другому из элемента и опоры, (c) соединения двух концов тросового соединителя, поддерживаемого на приводном валу мотора, с опорой троса, и (d) приведения в действие мотора в первом направлении, чтобы перемещать элемент из первой позиции во вторую позицию, и затем во втором направлении, чтобы перемещать элемент из второй позиции в первую позицию.
[0016] В последующем описании показаны и описаны несколько предпочтительных вариантов осуществления системы двунаправленного привода элемента, системы двери и связанного способа. Как должно быть понятно, системы и способ допускают другие, отличные варианты осуществления, и их несколько деталей допускают модификацию в различных, очевидных аспектах, все без отступления от систем и способа, как изложено и описано в последующей формуле изобретения. Соответственно, чертежи и описания должны рассматриваться как иллюстративные по своей сути, а не как ограничивающие.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0017] Сопровождающие чертежи, включенные в данный документ и формирующие часть материалов заявки, иллюстрируют несколько аспектов системы привода и вместе с описанием служат, чтобы объяснять некоторые ее принципы. На чертежах:
[0018] Фиг. 1a - это схематичная блок-схема первого варианта осуществления системы двунаправленного привода элемента.
[0019] Фиг. 1b - это схематичная блок-схема второго варианта осуществления системы двунаправленного привода элемента.
[0020] Фиг. 1c - это схематичная блок-схема третьего варианта осуществления системы двунаправленного привода элемента.
[0021] Фиг. 2 - это перспективный вид транспортного средства, проиллюстрированного с боковой дверью в закрытой позиции.
[0022] Фиг. 2a - это схематичный вид сверху системы двери для моторного транспортного средства, в которой мотор установлен на дверь, которая поворачивается на неподвижной оси, и тросовый анкер прикреплен к стойке и центрирован на этой неподвижной оси. Дверь иллюстрируется в закрытой позиции.
[0023] Фиг. 2b - это боковой вид в вертикальном разрезе мотора, тросового анкера и тросового соединителя, проиллюстрированного на фиг. 2a.
[0024] Фиг. 3 - это вид, аналогичный фиг. 2, с дверью транспортного средства, теперь открытой по дуге около 40°.
[0025] Фиг. 3a - это схематичный вид сверху системы двери, иллюстрирующий дверь, открытую по дуге около 40°.
[0026] Фиг. 4 - это альтернативный вариант осуществления системы двери, содержащей пружину в тросовом соединителе, чтобы помогать устранять люфт из системы.
[0027] Сейчас будет сделана ссылка в деталях на настоящие предпочтительные варианты осуществления системы двунаправленного привода элемента и системы двери, примеры которых проиллюстрированы на сопутствующих чертежах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0028] Теперь обратимся к фиг. 1a, которая в широком смысле иллюстрирует первый вариант осуществления системы 10 двунаправленного привода элемента. Эта система 10 включает в себя мотор 12, включающий в себя приводной вал 14, тросовый анкер 16 и тросовый соединитель 18. Тросовый соединитель 18 поддерживается на приводном валу 14 и имеет два конца 20, 22, соединенных с тросовым анкером 16.
[0029] В одном возможном варианте осуществления тросовый соединитель 18 содержит трос низкой вытяжки, имеющий множество витков, обернутых вокруг борозчатой или резьбовой секции приводного вала 14. В одной точке 24 тросовый соединитель 18 постоянно закреплен или прикреплен к приводному валу 14, чтобы устранять любую возможность проскальзывания троса на приводном валу. В одном варианте осуществления тросовый соединитель 18 содержит один трос, имеющий первый конец 20, прикрепленный в первой точке к тросовому анкеру 16, второй конец 22, прикрепленный во второй точке к тросовому анкеру, и среднюю точку, прикрепленную в точке 24 к приводному валу 14. В другом возможном варианте осуществления тросовый соединитель 18 содержит два отдельных троса: один протягивается от точки 24 прикрепления к концу 20, а другой протягивается от точки 24 прикрепления к концу 22. Когда два троса предусматриваются для тросового соединителя 18, оба троса оборачиваются на множество витков вокруг приводного вала 14 между точкой 24 прикрепления и отдельными концами 20, 22.
[0030] В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1a, мотор 12 соединяется и поддерживается на приводимом элементе 26, в то время как тросовый анкер 16 соединяется и поддерживается на неподвижной опоре 28. В одном возможном варианте осуществления тросовый анкер 16 является аркообразным элементом. В другом возможном варианте осуществления тросовый анкер 16 является закрепленным шкивом. Тросовый анкер/закрепленный шкив 16 центрируется на оси 30 вращения. Приводимый элемент 26 поворачивается вокруг оси 30 по дуге, проиллюстрированной стрелкой A действия между проиллюстрированной первой или закрытой позицией и второй или открытой позицией.
[0031] Теперь обратимся к фиг. 1b, иллюстрирующей второй вариант осуществления системы 10 двунаправленного привода элемента. В этом варианте осуществления мотор 12 поддерживается на неподвижной опоре 28, а тросовый анкер 16 поддерживается на приводимом элементе 26. Тросовый соединитель 18 соединяется между ведущим валом 14 мотора 12 и тросовым анкером 16 тем же образом, что и описанный выше относительно варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 1a с аналогичными позиционными обозначениями, указывающими точки присоединения.
[0032] Как должно быть понятно, в варианте осуществления на фиг. 1b, тросовый анкер 16, прикрепленный к приводимому элементу 26, центрируется на оси 30 вращения, так что, когда мотор 12 приводится в действие в направлении по часовой стрелке, приводимый элемент 26 движется по дуге B в направлении по часовой стрелке. В отличие от этого, когда мотор 12 приводится в действие в направлении против часовой стрелки, приводимый элемент 26 движется по дуге B в направлении против часовой стрелки вокруг оси 30.
[0033] Теперь обратимся к фиг. 1c, иллюстрирующей еще один вариант осуществления системы 10 двунаправленного привода элемента. В этом варианте осуществления мотор 12 поддерживается на приводимом элементе 26, который перемещается по дорожке 32. Тросовый соединитель 18 протягивается от приводного вала 14 мотора 12 к разделенному на части тросовому анкеру 16, поддерживаемому на неподвижной опоре 28 на каждом конце дорожки 32. Как проиллюстрировано, концы 20, 22 тросового соединителя 18 прикрепляются к противоположным фрагментам тросового анкера 18 на противоположных концах дорожки 32, в то время как средняя точка тросового соединителя прикрепляется к приводному валу 14 шпинделя 24. Когда мотор 12 приводится в действие в первом направлении, приводимый элемент 26 движется по дорожке 32 в направлении стрелки C действия. В отличие от этого, когда мотор 12 приводится в действие в противоположном направлении, приводимый элемент 26 движется по дорожке 32 в направлении стрелки D действия.
[0034] Фиг. 2, 2a, 2b, 3 и 3a иллюстрируют систему 100 актуатора двери для моторного транспортного средства. Более конкретно, фиг. 2 иллюстрирует транспортное средство V, включающее в себя дверь D в закрытой позиции. Как проиллюстрировано на фиг. 2a и 2b, система 100 актуатора двери включает в себя мотор 102, установленный на дверь D и удерживаемый во внутреннем отделении 103 этой двери. Тросовый соединитель 104 соединяет приводной вал 106 мотора 102 с тросовым анкером 108. В проиллюстрированном варианте осуществления тросовый анкер 108 является аркообразным элементом в форме шкива, который прикрепляется к стойке P транспортного средства V. Тросовый анкер/закрепленный шкив 108 центрируется на точке поворота/оси 110 вращения двери D. Тросовый соединитель 104 имеет первый конец, прикрепленный к тросовому анкеру/шкиву 108 в точке 112, и второй конец, прикрепленный к тросовому анкеру/шкиву в точке 114. Тросовый соединитель 104 оборачивается вокруг приводного вала 106 множество раз и прикрепляется в промежуточной точке 116 к приводному валу.
[0035] Дверь D открывается посредством активизации мотора 102. Более конкретно, мотор 102 может приводиться в действие по часовой стрелке по дуге приблизительно в 40°, чтобы открывать дверь D приблизительно на 40°, как проиллюстрировано на фиг. 3 и 3a. Различные типы небольших моторов 102 могут быть использованы для этой цели, включающие в себя, например, шаговый мотор, интеллектуальный мотор, AC-мотор, DC-мотор, мотор с постоянным магнитом, щеточный мотор, бесщеточный мотор, вентильно-индукторный мотор, мотор параллельного возбуждения, мотор с последовательным возбуждением, мотор смешанного возбуждения, индукционный мотор, универсальный мотор, сервомотор, пьезомотор и гидромотор.
[0036] Теперь обратимся к фиг. 4, иллюстрирующей еще один альтернативный вариант осуществления системы 100 привода. В этой системе 100 привода тросовый соединитель 104 содержит пружину 120 большого усилия, которая функционирует, чтобы удалять какой-либо люфт в системе, включающий в себя какое-либо растяжение, которое может, в конечном счете, возникать в тросовом соединителе 104 со временем. Иначе, структура варианта осуществления на фиг. 4 соответствует варианту осуществления на фиг. 2a, и идентичные позиционные обозначения используются, чтобы идентифицировать идентичные компоненты. В то время как одна пружина 120 предусматривается в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 4, должно быть понятно, что он может также включать в себя множество пружин.
[0037] Таким образом, многочисленные преимущества получаются в результате применения системы 10, 100 привода, как проиллюстрировано в этом документе. Система 10, 100 привода является относительно недорогой для производства, легкой для упаковки и требует очень немного пространства. Система 10, 100 привода имеет, по сути, низкий гистерезис или люфт (низкий свободный ход). Дополнительно, приводимый элемент или дверь 26, D всегда ограничивается. Поскольку соотношение приводной вал/шкив является произвольным, передача не нужна, тем самым, уменьшается стоимость и вес. Преимущественно, система 10, 100 привода может быть спроектирована с приводным валом 14, 106, гораздо меньшим по диаметру, чем могла бы быть спроектирована с каким-либо ремнем жесткой передачи (звездочка или без проскальзывания), предоставляя возможность гораздо более высоких соотношений шкива, чем другие системы. Таким образом, мотор малой мощности может быть использован для смещения даже относительно тяжелых приводимых элементов или дверей 26, D между двумя позициями.
[0038] Вышеупомянутое было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не предназначено для того, чтобы быть исключительным или чтобы ограничивать варианты осуществления точной раскрытой формой. Очевидные модификации и разновидности возможны в свете вышеупомянутых принципов.
В то время как дверь иллюстрируется в качестве приводимого элемента на фиг. 2, 2a, 2b, 3, 3a и 4, должно быть понятно, что система 10 двунаправленного привода элемента может также быть использована, чтобы приводить в действие другие структуры, такие как ворота, ручки, блокирующие запоры, рычаги, сиденья транспортного средства и даже поверхностей управления летательного аппарата. Она может быть использована, чтобы поворачивать приводимый элемент 26 вокруг оси или перемещать приводимый элемент по дорожке или другому пути. Все такие модификации и варианты находятся в рамках прилагаемой формулы изобретения, когда интерпретируются в соответствии с широтой защиты, для которой они являются безусловно, юридически и справедливо правомочны.