СТОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО С НАКАПЛИВАЮЩИМ ЭНЕРГИЮ КОРПУСОМ ДЛЯ ДВЕРИ АВТОМОБИЛЯ
STOP DEVICE WITH ENERGY-ACCUMULATING BODY FOR CAR DOOR

Область техники
Изобретение относится к стопорным устройствам для двери автомобиля, в частности к компактному механическому устройству, способному удерживать дверь автомобиля в нескольких заданных положениях открытия с предварительно заданным усилием.
Уровень техники
Было установлено, что полезно стопорить движение двери автомобиля в нескольких заданных положениях открытия для обеспечения удобного и безопасного входа/выхода пассажиров. Дверь нормально стопорится от перемещения в по меньшей мере одном положении открытия с усилием или силой противодействия, достаточными для сопротивления действию таких факторов, как порывы ветра и парковка на уклоне или подъеме дороги.
Наиболее распространенная конструкция стопорного устройства для двери автомобиля представляет собой механическое устройство, которое противодействует перемещению путем накопления энергии с возможностью ее высвобождения в соответствии с принудительным движением системы. Эти устройства, расположенные между каркасом кузова транспортного средства и дверью, могут быть выполнены за одно целое с петлей двери или отдельно в виде автономных механических узлов. Накопление энергии обычно осуществляется пружиной, наиболее популярны винтовые и торсионные пружины. Когда дверь открывается или закрывается, стопорное устройство двери высвобождает энергию при входе в положения стопорения и накапливает энергию при перемещении из положений стопорения. Наиболее распространенным способом накопления энергии в пружинной системе является использование кулачкового механизма, движение в котором осуществляется совместно с дверью. Данный кулачок может работать внутри петли для создания в итоге крутящего момента относительно оси поворота петли, или может работать линейно в отдельном стопорном устройстве, которое создает вектор силы для сопротивления перемещению двери в выбранных положениях открытия.
Патентный документ US5173991 (Carswell) раскрывает отдельное стопорное устройство для двери обычного типа, которое использует формованный соединительный элемент, образующий кулачковый механизм, и пару винтовых пружин для накопления энергии с возможностью ее высвобождения. Винтовые пружины размещены в корпусе стопорного устройства и работают в соответствии с воздействием формованного соединительного элемента через шариковые опоры и упоры шариковых опор. Корпус стопорного устройства жестко соединен с дверью транспортного средства, и формованный соединительный элемент шарнирно соединен с каркасом кузова транспортного средства. Устройство согласно патентному документу US5173991 предлагает прочное, надежное и относительно компактное решение для стопорения перемещения двери автомобиля. Имеется множество подобных решений, в которых используются ролики или ползуны вместо шариковых опор, как в патентном документе US5173991. Патентный документ US6370733 (Paton и др.) раскрывает отдельное стопорное устройство, использующее формованный соединительный элемент или рычаг и ролики. Патентный документ US6842943 (Hoffmann и др.) раскрывает отдельное стопорное устройство, использующее формованный рычаг и ползуны.
Так как стопорное устройство для двери автомобиля размещается между каркасом кузова транспортного средства и дверью, оно должно занимать очень ограниченное место, так как между каркасом кузова транспортного средства и дверью имеется только ограниченный зазор, и очень небольшой объем доступен внутри двери. Дополнительно, вес стопорного устройства для двери автомобиля не должен быть слишком большим, так как значительная часть массы стопорного устройства для двери располагается внутри двери, которая поворачивается на шарнире и очень чувствительна к весу. Обычно стоимость изготовления автомобильных компонентов является одной из самых низких среди любых сопоставимых отраслей промышленности, и поэтому простые решения с небольшим количеством деталей являются очень желательными. Основной целью при разработке стопорных устройств для двери автомобиля является создание устройства, обеспечивающего требуемые усилия стопорения, имеющего при этом минимальные возможные размеры при самых низких достижимых весе и стоимости изготовления. Очень желательно использовать минимальное возможное количество компонентов. Тип пружины и соответствующая способность накопления потенциальной энергии упругой деформации вместе с  возможностью оптимального размещения исполнительного механизма в итоге определяют общую эффективность стопорного устройства для двери автомобиля.
Сущность изобретения
Соответственно, было бы предпочтительно создать стопорное устройство для двери автомобиля, которое обеспечивает функциональные характеристики, идентичные конструкциям по предшествующему уровню техники, но при этом имеет меньшее количество компонентов и подвижных частей, чем данные известные конструкции.
Настоящее изобретение уменьшает сложность, вес и стоимость изготовления стопорного устройства для двери автомобиля путем объединения функций корпуса стопорного устройства и кронштейна для крепления с функциями устройства для накопления энергии. Данное объединение функций исключает необходимость в отдельных пружинах, многокомпонентных корпусах стопорного устройства и шариковых опорах, роликах или ползунах, которые используются в устройствах по предшествующему уровню техники. Стопорное устройство для двери по настоящему изобретению содержит две подвижные части в сравнении с по меньшей мере семью в конструкциях по предшествующему уровню техники.
В настоящем изобретении корпус стопорного устройства, кронштейн для крепления и пружины стандартного стопорного устройства для двери автомобиля по предшествующему уровню техники заменены однокомпонентным унитарным корпусом стопорного устройства, изготовленным из упругого материала, способного накапливать и высвобождать энергию. Данный унитарный корпус стопорного устройства жестко прикреплен к двери транспортного средства с помощью крепежной поверхности и имеет пару податливых лепестков и направляющее средство. Рычаг стопорного устройства имеет стопорящие элементы и кулачковые поверхности и выполнен с возможностью шарнирного соединения с каркасом кузова транспортного средства и прохождения в дверь транспортного средства через соответствующее отверстие для доступа. Унитарный корпус стопорного устройства жестко прикреплен к двери транспортного средства в отверстии для доступа. Рычаг стопорного устройства выполнен с возможностью перемещения через унитарный корпус стопорного устройства и взаимодействия путем скольжения с направляющим средством в соответствии с поворотным движением двери транспортного средства относительно каркаса кузова транспортного средства. Данное относительное поворотное движение стопорится с предварительно заданным усилием в положениях, задаваемых взаимным расположением стопорящих элементов рычага стопорного устройства относительно направляющего средства унитарного корпуса стопорного устройства. Предварительно заданные усилия стопорения создаются энергией, накопленной и высвобожденной податливыми лепестками унитарного корпуса стопорного устройства. Податливые лепестки унитарного корпуса стопорного устройства накапливают и высвобождают энергию в соответствии с движением направляющего средства, когда они принудительно следуют профилю стопорящих элементов и кулачковых поверхностей рычага стопорного устройства при перемещении рычага стопорного устройства через унитарный корпус стопорного устройства. Предварительно заданные усилия стопорения действуют вначале вдоль осевой линии рычага стопорного устройства, и рычаг стопорного устройства установлен со смещением относительно оси поворота петли, чтобы создать стопорящий крутящий момент для сопротивления относительному поворотному движению между дверью транспортного средства и каркасом кузова транспортного средства. Таким способом стопорное устройство для двери автомобиля по настоящему изобретению обеспечивает идентичные усилия стопорения и крутящий момент, что и устройства по предшествующему уровню техники, но с помощью только двух основных компонентов.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения рычаг стопорного устройства имеет прилив шарнира и шарнирно соединен с кронштейном для крепления через прилив шарнира. Кронштейн для крепления затем жестко крепится к каркасу кузова транспортного средства с помощью болтов, сварки, пайки, заклепок или подобных средств крепления.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения рычаг стопорного устройства сформирован из формуемого пластикового материала и содержит металлическую арматуру, совместно формуемую внутри пластикового материала.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения рычаг стопорного устройства имеет жесткий упор, выполненный с возможностью прохождения через направляющее средство унитарного корпуса стопорного устройства без контакта с ними. Дальнейшему повороту двери транспортного средства после достижения ею полностью открытого предельного положения препятствует жесткий упор, контактирующий с унитарным корпусом стопорного устройства на его крепежной поверхности. Таким способом стопорящие нагрузки, связанные с предотвращением дальнейшего поворота двери транспортного средства, передаются непосредственно на каркас двери транспортного средства, а не через унитарный корпус транспортного средства. Это позволяет оптимизировать унитарный корпус стопорного устройства для единственной функции по созданию предварительно заданных усилий стопорения с помощью податливых лепестков, без необходимости также нести стопорящие нагрузки при полном открытии. Данный жесткий упор является основным отличительным признаком по сравнению с предшествующим уровнем техники, в котором корпуса стопорных устройств предназначены выдерживать стопорящие нагрузки в полностью открытом предельном положении двери.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения жесткий упор рычага стопорного устройства содержит поглотитель энергии, так что когда он контактирует с обратной стороной крепежной поверхности унитарного корпуса стопорного устройства, кинетическая энергия движущейся двери транспортного средства рассеивается. За счет управляемого рассеивания кинетической энергии предотвращается отскок двери транспортного средства при достижении ею полностью открытого предельного положения.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения рычаг стопорного устройства выполнен с возможностью приема приспособления для окраски в виде зажима, которое имеет дополнительные стопорящие элементы и кулачковые поверхности. Приспособление для окраски в виде зажима предназначено обеспечить дополнительные положения стопорения, которые потребуются во время окраски и сборки транспортного средства. Приспособление для окраски в виде зажима выполнено с возможностью легкого снятия с рычага стопорного устройства после окраски и сборки. Таким образом стопорное устройство для двери автомобиля по настоящему изобретению может обеспечить временное положение стопорения в полностью закрытом предельном положении двери автомобиля для облегчения окраски перед установкой дверного замка.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения унитарный корпус стопорного устройства изготовлен из высокопрочной стали или подобного податливого, но прочного материала. Механические свойства данного упругого материала, геометрическая конфигурация податливых лепестков и форма профиля стопорящих элементов и кулачковых поверхностей выбираются таким образом, чтобы упругий материал никогда не превысил свой предел упругости в диапазоне работы стопорного устройства для двери автомобиля.
Согласно дополнительным аспектам настоящего изобретения:
а) унитарный корпус стопорного устройства содержит пару податливых лепестков и направляющее средство и выполнен с возможностью жесткого крепления к двери транспортного средства с помощью болтов, сварки, пайки, заклепок или подобных средств крепления;
б) унитарный корпус стопорного устройства изготовлен из высокопрочной стали, так что податливые лепестки способны накапливать и высвобождать энергию;
в) рычаг стопорного устройства содержит жесткий упор, кулачковые поверхности и стопорящие элементы и шарнирно соединен с каркасом кузова транспортного средства с помощью кронштейна для крепления и оси-заклепки шарнира, и выполнен с возможностью взаимодействия путем скольжения с направляющим средством унитарного корпуса стопорного устройства;
г) рычаг стопорного устройства сформирован из формуемого пластикового материала и содержит арматуру, совместно сформованную в пластиковом материале;
д) жесткий упор включает в себя поглощающий энергию материал, совместно сформованный с пластиковым материалом рычага стопорного устройства;
е) кронштейн для крепления жестко крепится к кузову транспортного средства с помощью болтов, сварки, пайки, заклепок или подобных средств крепления;
так что поворотное движение двери транспортного средства относительно каркаса кузова транспортного средства стопорится с предварительно заданными усилиями, создаваемыми энергией, накопленной и высвобожденной податливыми лепестками унитарного корпуса стопорного устройства, в положениях, заданных взаимным расположением между стопорящими элементами рычага стопорного устройства относительно направляющего средства, и дальнейший поворот двери транспортного средства в ее полностью открытом предельном положении предотвращается жестким упором, контактирующим с корпусом стопорного устройства на его крепежной поверхности, так что стопорящие нагрузки, связанные с предотвращением дальнейшего поворота, передаются непосредственно на каркас двери транспортного средства, и предотвращается отскок двери транспортного средства с помощью поглощающего энергию материала.
Другие аспекты изобретения станут очевидны из последующего описания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид в перспективе стопорного устройства для двери автомобиля согласно изобретению.
Фиг.2 - вид в перспективе, показывающий типичный вариант установки стопорного устройства для двери автомобиля согласно изобретению в автомобиле.
Фиг.3 - вид сверху рычага стопорного устройства для двери автомобиля согласно изобретению.
Фиг.4 - вид в плане стопорного устройства для двери автомобиля согласно изобретению, на котором дверь транспортного средства находится в ее полностью открытом предельном положении.
Фиг.5 - вид в перспективе рычага стопорного устройства для двери автомобиля согласно изобретению, частично показывающий его внутреннюю структуру.
Фиг.6 - вид в перспективе альтернативного варианта осуществления стопорного устройства для двери автомобиля согласно изобретению.
Фиг.7 - вид в перспективе другого альтернативного варианта осуществления стопорного устройства для двери автомобиля согласно изобретению, включающего в себя приспособление для окраски в виде зажима.
Фиг.8 - вид в перспективе другого альтернативного варианта осуществления стопорного устройства для двери автомобиля согласно изобретению, иллюстрирующий снятие приспособления для окраски в виде зажима.
Фиг.9 - вид в перспективе другого альтернативного варианта осуществления стопорного устройства для двери со снятым приспособлением для окраски в виде зажима.
Подробное описание изобретения
Как показано на фиг.1 и фиг.3, стопорное устройство (1) для двери автомобиля содержит унитарный корпус (10) стопорного устройства и рычаг (30) стопорного устройства. Унитарный корпус (1) стопорного устройства имеет крепежную поверхность (12), два податливых лепестка (14), направляющее средство (16) и по меньшей мере один крепежный элемент (18). Рычаг (30) стопорного устройства имеет прилив (32) шарнира, кронштейн (34) для крепления, ось-заклепку (36) шарнира, стопорящие элементы (38), кулачковые поверхности (39) и жесткий упор (40). Как показано на фиг.1 и фиг.2, унитарный корпус (10) стопорного устройства выполнен с возможностью жесткого крепления к двери (2) транспортного средства с помощью по меньшей мере одного крепежного элемента (18). Рычаг (30) стопорного устройства выполнен с возможностью жесткого крепления к каркасу (3) кузова транспортного средства с помощью кронштейна (34) для крепления и по меньшей мере одного крепежного элемента (48). Рычаг (30) стопорного устройства выполнен с возможностью поворота вокруг оси-заклепки (36) шарнира и перемещения через унитарный корпус (10) стопорного устройства и взаимодействия путем скольжения с направляющим средством (16).
Относительное поворотное движение между дверью (2) транспортного средства и каркасом (3) кузова транспортного средства вынуждает рычаг (30) стопорного устройства перемещаться через унитарный корпус (10) стопорного устройства и взаимодействовать путем скольжения с направляющим средством (16), заставляя податливые лепестки (14) перемещаться в соответствии с кулачковыми поверхностями (39) и стопорящими элементами (38) рычага (30) стопорного устройства.
Унитарный корпус (10) стопорного устройства изготовлен из упругого материала, способного накапливать и высвобождать энергию, при этом создавая предварительно заданные усилия контакта в соответствии со смещением податливых лепестков (14). Механические свойства упругого материала, геометрическая конфигурация податливых лепестков (14) и форма профиля стопорящих элементов (38) и кулачковых поверхностей (39) подбираются таким образом, чтобы упругий материал никогда не превысил его предел упругости в диапазоне работы стопорного устройства (1) для двери автомобиля. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения упругим материалом для унитарного корпуса (10) стопорного устройства является высокопрочная сталь. В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения упругим материалом для унитарного корпуса (10) стопорного устройства является высокопрочный композитный материал или подобный податливый, но прочный материал.
Когда рычаг (30) стопорного устройства перемещается через унитарный корпус (10) стопорного устройства, он взаимодействует путем скольжения с направляющим средством (16), и податливые лепестки (14) перемещаются в стопорящие элементы (38), высвобождая энергию и уменьшая свои усилия контакта. Когда рычаг (30) стопорного устройства продолжает перемещаться через унитарный корпус (10) стопорного устройства и взаимодействует путем скольжения с направляющим средством (16), податливые лепестки (14) выходят из стопорящих элементов (38) и поднимаются по кулачковым поверхностям (39), увеличивая свои усилия контакта и накапливая энергию. Усилия контакта в сочетании с формой профиля стопорящих элементов (38) создают предварительно заданные усилия стопорения вдоль оси рычага (30) стопорного устройства. Относительное поворотное движение двери (2) транспортного средства и каркаса (3) кузова транспортного средства стопорится предварительно заданными усилиями стопорения в положениях, задаваемых взаимным расположением между стопорящими элементами (38) рычага (30) стопорного устройства относительно направляющего средства (16).
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения рычаг (30) стопорного устройства сформирован из формуемого пластикового материала, который включает выполненные за одно целое с ним стопорящие элементы (38), кулачковые поверхности (39), прилив (32) шарнира и жесткий упор (40). На фиг.5 иллюстрируется дополнительный аспект предпочтительного варианта осуществления, в котором рычаг (30) из формованного пластика содержит совместно формованную с ним арматуру (44), изготовленную из стали, алюминия, армированного пластика или подобного конструкционного материала.
Фиг.4 иллюстрирует другой аспект стопорного устройства для двери, показывая дверь (2) транспортного средства в ее полностью открытом предельном положении, и жесткий упор (40), контактирующий с обратной стороной крепежной поверхности (12) унитарного корпуса (10) стопорного устройства. Дальнейший поворот двери (2) транспортного средства предотвращается жестким упором (40), передающим стопорящие нагрузки непосредственно от рычага (30) стопорного устройства в каркас двери транспортного средства только через толщину материала крепежной поверхности (12) унитарного корпуса (10) стопорного устройства. Короткий путь передачи нагрузки между жестким упором (40) и каркасом двери транспортного средства позволяет оптимизировать унитарный корпус (10) стопорного устройства для единственной функции создания предварительно заданных усилий стопорения с помощью податливых лепестков (14), без необходимости также нести стопорящие нагрузки полностью открытого положения. Данный жесткий упор является основным отличительным признаком по сравнению с предшествующим уровнем техники, в котором корпуса стопорных устройств предназначены выдерживать стопорящие нагрузки в полностью открытом предельном положении двери.
Предпочтительный вариант осуществления жесткого упора (40) рычага (30) стопорного устройства иллюстрируется на фиг.6. Поглотитель (42) энергии встроен в жесткий упор (40) таким образом, что когда он контактирует с обратной стороной крепежной поверхности (12) унитарного корпуса (10), кинетическая энергия двери (2) транспортного средства рассеивается, тем самым предотвращая отскок двери (2) транспортного средства, когда она достигает своего полностью открытого предельного положения. Согласно дополнительному аспекту данного предпочтительного варианта осуществления поглотитель (42) энергии совместно формуется с рычагом (30) стопорного устройства.
Как показано на фиг.7, 8 и 9, согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения рычаг (30) стопорного устройства выполнен с возможностью приема приспособления (46) для окраски в виде зажима, имеющего дополнительные стопорящие элементы (58) и криволинейные поверхности (59). Приспособление (46) для окраски в виде зажима предназначено обеспечить дополнительные положения стопорения, которые потребуются во время окраски и сборки транспортного средства. Приспособление (46) для окраски выполнено с возможностью легкого снятия с рычага (30) стопорного устройства после окраски и сборки. Фиг.8 иллюстрирует снятие приспособления (46) для окраски в виде зажима с рычага (30) стопорного устройства, используя отвертку для его поднятия и отсоединения. Фиг.9 показывает рычаг (30) стопорного устройства с полностью снятым приспособлением (46) для окраски в виде зажима. Таким образом, стопорное устройство (1) для двери автомобиля согласно настоящему изобретению может обеспечить временное положение стопорения для двери (2) транспортного средства в полностью закрытом предельном положении для облегчения окраски перед установкой дверного замка.