Механизм привода сдвижной двери
SLIDING DOOR DRIVE MECHANISM

Изобретение относится к приводам сдвижных дверей транспортных средств, например рельсовых транспортных средств и автобусов, а также стационарных объектов, в том числе к приводам внутренних сдвижных дверей, например, железнодорожных вагонов.
Известны изобретения раздвижных дверей транспортных средств с электрическим приводом бесконечного зубчатого ремня (патенты RU №2347688 от 08.02.2006 и ПМ RU №57736 от 21.06.2006), расположенного на двух зубчатых шкивах, приводимых электродвигателем, при этом верхняя часть каждой створки двухстворчатой двери соединена с одной из частей бесконечного ремня или цепи, расположенной между зубчатыми шкивами.
Недостаток системы раздвижных дверей по данному изобретению -сложность ручного открытия и закрытия двери в аварийной ситуации, например, при отсутствии напряжения в электрической сети или в случае выхода из строя привода двери при возникновении аварийной ситуации.
Известно изобретение сдвижной двери с приводом от электродвигателя (патент ЕР №0837211 от 18.10.1996) через механизм с бесконечной замкнутой передачей, имеющей зубчатый ремень или цепь, надетую на удаленные зубчатые шкивы, один из которых приводится электродвигателем через зубчатую передачу, в которой предусмотрена возможность вручную с помощью рычага отсоединять электродвигатель от шестерни, установленной на шкиве механизма для обеспечения возможности ручного открытия и закрытия двери при возникновении аварийной ситуации.
Недостаток механизма привода сдвижной двери по данному изобретению в том, что при возникновении аварийной ситуации необходимо вручную отсоединять электродвигатель от механизма привода, а также вручную открывать и закрывать дверь.
Известен механизм закрытия сдвижной двери (патент US №4884369 от 31.03.1989) за счет накапливаемой при ее открытии пользователем потенциальной энергии груза, размещенного в вертикально расположенной трубе и соединенного со створкой двери тросом, перекинутым через блок.
Недостаток такого механизма - в необходимости иметь устройства торможения груза в конце закрытия двери.
Известен механизм закрытия сдвижной двери (патент US №6691465 от 25.03.2002, заявка ЕР №1865136 А2 от 04.06.2007, патент US №8402606 от 18.10.2011, патент CN №000204418893 от 14.01.2015), имеющий пружину растяжения, один конец которой закреплен на раме двери, а противоположный конец - на створке двери или на ее каретке, подвижной в направляющей. При открытии двери пользователем пружина растягивается и накапливает потенциальную энергию упругой деформации, а закрытие двери происходит за счет накопленной пружиной энергии упругой деформации. В связи с преобразованием части энергии упругой деформации пружины в кинетическую энергию массы подвижных частей двери, в механизме закрытия предусматривают демпфирующие устройства и регуляторы натяжения пружин, усложняющие конструкцию механизма.
Недостатком данных конструкций является увеличивающаяся сила, необходимая для открытия двери, находящаяся в прямой зависимости от величины хода створки.
Известен механизм закрытия сдвижной двери (патент FR №1459576 от 14.12.1965), имеющей раму с горизонтальной направляющей и каретками, подвижными в направляющей, сдвижную створку с ручкой для ее открытия пользователем, закрепленную на каретках, содержащий:
- копир с линейным наклонным профилем рабочей поверхности копира, закрепленный на направляющей, высота которого увеличивается в направлении открытия двери;
- рычаг, закрепленный шарнирно поблизости от края каретки; ролик, установленный на оси на конце рычага с возможностью качения по рабочей поверхности копира,
- пружину кручения, установленную на рычаге и его шарнире, поджимающую ролик к копиру, конструкция которой позволяет накапливать потенциальную энергию ее упругой деформации при повороте рычага в процессе открытия двери и расходовать накопленную энергию путем ее преобразования в кинетическую энергию створки двери при ее автоматическом закрытии; пневматический демпфер, установленный на краю каретки, противоположном краю, на котором установлен шарнир рычага и установленный на конце направляющей упор с отверстием для дросселирования воздуха, выходящего из полости демпфера при взаимодействии с упором в конце хода открытия створки.
Недостаток данного механизма закрытия сдвижной двери - в отсутствии условия обеспечения работоспособности и надежности в небольшой потенциальной энергии упругой деформации, накапливаемой пружиной кручения, а также отсутствие возможности регулирования усилия на открытие двери.
Известен механизм закрытия сдвижной двери (патент FR №2847611 от 22.11.2002, прототип), имеющей раму с горизонтальной направляющей и кареткой, подвижной в направляющей, сдвижную створку с ручкой для ее открытия пользователем, закрепленную на каретке, содержащий:
- копир с линейным наклонным профилем рабочей поверхности копира, закрепленный на направляющей, высота которого увеличивается в направлении открытия двери;
- рычаг, закрепленный шарнирно поблизости от края каретки; ролик, установленный на оси на конце рычага с возможностью качения по рабочей поверхности копира,
- упругое звено с пружинным цилиндром, шарнирно соединенное с концом рычага с роликом, поджимающее ролик к копиру, конструкция которого позволяет накапливать потенциальную энергию упругой деформации пружины при сокращении длины упругого звена при сжатии пружины в цилиндре в процессе открытия двери и расходовать накопленную энергию путем ее преобразования в кинетическую энергию створки двери при ее автоматическом закрытии;
фиксатор закрытого положения створки, установленный на краю каретки, противоположном краю, на котором установлен шарнир рычага и установленный на конце направляющей выступ, взаимодействующий с фиксатором в конце хода открытия створки.
В изобретении отсутствует описание условия обеспечения работоспособности механизма и его надежности в зависимости от приведенного коэффициента трения.
Недостаток данного механизма закрытия сдвижной двери - в отсутствии условия обеспечения работоспособности и надежности работы механизма вследствие небольшой потенциальной энергии упругой деформации, накапливаемой короткой пружиной упругого звена, и значительного увеличения высоты механизма при увеличении длины пружины.
Техническая задача, решаемая изобретением, - обеспечение работоспособности и надежности работы механизма при ручном открытии двери и ее автоматическом закрытии.
Техническая задача решена в конструкции механизма привода сдвижной двери, имеющей раму, по меньшей мере, одну створку двери с ручкой, закрепленную на каретке, подвижной в направляющей для перемещения створки двери, закрепленной над дверью, содержащего:
- копир с профилем рабочей поверхности переменной высоты, закрепленный на направляющей,
- рычаг, первый конец которого шарнирно закреплен на краю каретки, а второй конец имеет ролик, взаимодействующий с рабочей поверхностью копира,
- упругое звено, один конец которого шарнирно закреплен на другом краю каретки, а второй конец имеет шарнирное соединение с рычагом,
при этом
- рычаг является двуплечим, при этом первый конец второго плеча жестко соединен под острым углом с первым плечом рычага, имеющим ролик, взаимодействующий с рабочей поверхностью копира, а второй конец второго плеча шарнирно соединен со вторым концом упругого звена,
- отношение высоты профиля в любой точке касания роликом профиля с рабочей поверхности копира к величине хода створки при открытии и закрытии двери выбирается по условию:
i
где Δh - высота профиля рабочей поверхности копира в i-й точке касания ролика в процессе движения (открытия-закрытия створки двери);
i
l - величина хода створки (и ролика по копиру) от начала открытия двери,
- приведенный коэффициент трения в подвижных элементах механизма привода и створки сдвижной двери в ее направляющих,
при этом угол между плечами двуплечего рычага больше приведенного угла трения
а расстояние между осями шарниров второго плеча больше максимальной высоты профиля рабочей поверхности копира.
Для регулирования угла наклона копира при изменении приведенного коэффициента трения для повышения работоспособности, надежности работы механизма и изменения силы на открытие, сторона копира с минимальной высотой рабочей поверхности шарнирно закреплена на направляющей створки двери с осью шарнира перпендикулярной плоскости створки, а сторона копира с максимальной высотой рабочей поверхности закреплена шарнирно на направляющей створки двери и имеет устройство регулирования положения по высоте.
Для повышения надежности работы упругое звено является пружинным штоковым цилиндром с пружиной, размещенной в штоковой полости, при этом корпус пневмоцилиндра шарнирно соединен с краем каретки, а конец штока, выступающий из передней крышки, соединен со вторым концом второго плеча двуплечего рычага.
Для увеличения ширины проема при открытой двери дверь является двухстворчатой, каждая створка закреплена на индивидуальной каретке, обе каретки подвижны в единой направляющей, механизм привода установлен на одной из кареток, а на левой и правой сторонах верхней рамы установлены зубчатые шкивы и охватывающий их зубчатый ремень, при этом каретка одной створки соединена с первым участком зубчатого ремня между зубчатыми шкивами, а вторая каретка - со вторым участком зубчатого ремня между зубчатыми шкивами.
Для упрощения конструкции механизма привода двухстворчатой двери каждая створка закреплена на индивидуальной каретке, обе каретки подвижны в единой направляющей, при этом на направляющей над каждой створкой на направляющей установлен копир механизм привода, а на каждой каретке установлены двуплечий рычаг с роликом на втором конце первого двуплечего рычага и упругое звено.
Достижение технической задачи, - работоспособность, надежность работы механизма при ручном открытии двери и автоматическом закрытии, - обеспечивается за счет следующей совокупности отличительных признаков:
- рычаг является двуплечим, при этом первый конец второго плеча жестко соединен под острым углом с первым плечом рычага, имеющим ролик, взаимодействующий с рабочей поверхностью копира, а второй конец второго плеча шарнирно соединен со вторым концом упругого звена,
- отношение высоты профиля в любой точке касания роликом профиля с рабочей поверхности копира к величине хода створки при открытии и закрытии двери выбирается по условию:
i
где Δh - высота профиля рабочей поверхности копира в i-й точке касания ролика в процессе движения (открытия-закрытия створки двери);
i
l - величина хода створки (и ролика по копиру) от начала открытия двери,
- приведенный коэффициент трения в подвижных элементах механизма привода и створки сдвижной двери в ее направляющих,
при этом угол между плечами двуплечего рычага больше приведенного угла трения
а расстояние между осями шарниров второго плеча больше максимальной высоты профиля рабочей поверхности копира.
Данная совокупность отличительных признаков не обнаружена в ходе проведенного патентно-информационного исследования, следовательно, техническое решение соответствует критерию «новизна». Она также не следует явно из уровня техники, что свидетельствует о соответствии критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 показана конструкция механизма привода одностворчатой сдвижной двери.
На фиг. 2 показана конструкция криволинейной формы профиля рабочей поверхности копира механизма привода.
На фиг. 3 показан пример конструкции копира механизма привода с регулируемым углом наклона копира.
На фиг. 4 показана конструкция двухстворчатой двери с двумя механизмами привода.
На фиг. 5 - конструкция двухстворчатой двери с одним механизмом привода с ременно-зубчатой передачей.
На фиг. 6 показана конструкция пружинного цилиндра механизма привода.
Механизм привода сдвижной двери 1 (фиг. 1-6), имеющей раму 2, по меньшей мере, одну створку 3 двери 1 с ручкой 4, закрепленную на каретке 5, подвижной в направляющей 6, закрепленной над дверью 1, содержит:
- копир 7 с профилем рабочей поверхности 8 переменной высоты, закрепленный на направляющей 6,
- двуплечий рычаг 9 с первым плечом 10 рычага 9, имеющий ролик 11, взаимодействующий с рабочей поверхностью 8 копира 7, при этом первый конец 12а второго плеча 12 жестко соединен под острым углом с первым плечом 10 рычага 9, а второй конец 126 второго плеча 12 соединен шарниром со вторым концом упругого звена 13,
при этом
- отношение высоты профиля рабочей поверхности копира 7 в любой точке касания роликом 11 рабочей поверхности 8 копира 7 к величине хода створки 3 при открытии и закрытии двери 1 выбирается по условию:
i
где Δh - высота профиля рабочей поверхности копира 8 в i-й точке касания ролика 11 в процессе движения (открытия-закрытия створки 3 двери 1);
i
l - величина хода ролика 11 по рабочей поверхности 8 копира 7 от начала открытия створки 3 двери 1,
- приведенный коэффициент трения в подвижных элементах механизма привода и створки 3 сдвижной двери 1 в ее верхней направляющей 6 и нижней направляющей (не показана),
тр
где F - силы трения скольжения двери 1 и ее деталей относительно направляющей 6;
тр
М- момент трения качения в роликах;
j
N - нормальная сила, действующая на элемент скольжения;
q
N - нормальная сила, действующая на элемент качения;
j - номер пары трения скольжения;
q - номер пары трения качения,
пр
при этом острый угол а между плечами 10 и 12 двуплечего рычага 9 больше приведенного угла α трения:
а расстояние между осями шарниров второго плеча 12 больше максимальной высоты профиля рабочей поверхности 8 копира 7.
Для снижения себестоимости копира 7 профиль рабочей поверхности копира является линейным (фиг. 1) и расположен под углом а к горизонтальной плоскости, выбираемым из интервала 9°…16°.
Для регулирования угла наклона рабочей поверхности 8 копира 7 в случае изменения приведенного коэффициента трения в механизме сторона копира 7 с минимальной высотой рабочей поверхности 8 имеет шарнирное закрепление 14 (фиг. 3) на направляющей 6 створки 3 с осью 14а, перпендикулярной плоскости створки 3, а сторона копира 7 с максимальной высотой рабочей поверхности имеет крепление 15, шарнирное на направляющей 6 створки 3 и устройство 7а регулирования положения копира 7 по высоте (регулировка угла а, но могут быть установлены регуляторы по высоте (угла а) на каждой стороне копира 7.
Для повышения надежности работы механизма упругое звено 13 является пружинным штоковым цилиндром 16 (фиг. 1) с пружиной 17, охватывающей шток 18 расположенной между поршнем 19 (фиг. 6) и основанием корпуса 20, при этом крышка 20а цилиндра 16 шарниром 21 соединена с краем каретки 5, а конец штока 18, выступающий из основания корпуса 20, соединен со вторым концом 12а второго плеча 12 двуплечего рычага 9.
Для увеличения ширины проема при открытой двери при одном механизме привода дверь 1а является двухстворчатой (фиг. 5), каждая створка 3а и 3b закреплена на индивидуальной каретке 5а и 5b, каретки 5а и 5b подвижны в единой направляющей 6, механизм привода установлен на одной из кареток 5а и 5b, а на левой и правой сторонах верхней части рамы 2 (на направляющей 6) установлены зубчатые шкивы 22а и 22b и охватывающий их зубчатый ремень 23, при этом каретка 5а одной створки За соединена с первым участком 23а зубчатого ремня 23 между зубчатыми шкивами 22а и 22b, а вторая каретка 5 b - со вторым участком 23b зубчатого ремня 23 между зубчатыми шкивами 22а и 22b.
Для упрощения механизма привода двухстворчатой двери 1 и снижения силы ее открытия дверь 1 является двухстворчатой (фиг. 4), каждая створка 3а и 3b закреплена на индивидуальной каретке 5а и 5b, каретки 5а и 5b подвижны в единой направляющей 6, при этом на направляющей 6 над каждой створкой 3а и 3b на направляющей 6 установлен копир 7 механизма привода, а на каждой каретке 5а и 5b установлены двуплечий рычаг 9 с роликом 11 на втором конце 12b первого двуплечего рычага 9 и упругое звено 13.