ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ПРИСПОСОБЛЕНИЙ ДЛЯ ВХОДА И ВЫХОДА ИЗ СРЕДСТВ ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА
ACTUATORS OF ENTRY AND EXIT APPLIANCES FOR PUBLIC TRANSPORT MEANS

Изобретение касается приводного устройства приспособлений для входа и выхода из средств общественного транспорта. Приводное устройство включает приводной блок, расположенный в поворотной колонке и приводящий ее в движение за счет того, что он поворачивает поворотную колонку при открытии и закрытии приспособлений для входа и выхода вращается вокруг ее продольной оси.
Известны различные приспособления для входа и выхода из общественного транспорта, в частности, в форме пассажирских дверей, рамп, сдвижных подножек и т.п. Для приведения соответствующих приспособлений для входа и выхода в движение используются подходящие устройства. Зачастую они располагаются на дверной раме или портале над проемом двери и служат для открытия и закрытия дверей. Обычно такие двери средств общественного транспорта представляют собой поворотно-раздвижные двери, которые во время открытия и закрытия не только поворачиваются, но и сдвигаются вбок. Такие дверные системы описаны, например, в EP 1040979 A2 и EP 1314626 A1. Приводные устройства обычных распашных или поворотных дверей, которые не смещаются в сторону, как правило, монтируются над или под дверями в области дверного проема. Например, в патенте DE 20316764 U1 описано расположение приводного устройства в верхней части дверного проема.
Кроме того, подобные приводные устройства обычно очень компактны, чтобы их можно было интегрировать в поворотную колонку пассажирской двери. К примеру, такое приводное устройство описано в DE 202008007585 U1. Размещение приводного устройства внутри поворотной колонки не только позволяет сэкономить место, но и обеспечивает многие другие преимущества с точки зрения монтажа и техобслуживания устройства. Кроме того, специальная опора практически исключает воздействие на приводное устройство нагрузок, вызываемых движениями транспортного средства, дверного проема или поворотной колонки.
Однако зачастую недостаток подобных компактных приводных систем заключается в том, что, если в открытом или закрытом состоянии на створку двери воздействуют большие внешние силы, они передаются на приводной блок и передачу рычагами дверной системы. Такие силы возникают в результате актов вандализма или при открытии и закрытии двери в переполненном транспортном средстве и при рывке, например, за дверную створку могут привести к повреждению привода и(или) передачи.
Для решения этой проблемы, например, в WO 2011/067001 A1 предлагается установить муфту между приводным блоком и кронштейном, с помощью которого приводное устройство крепится к транспортному средству. При превышении предельно допустимого момента вращения, действующего на приводное устройство, эта муфта делает возможным вращения приводного устройства вокруг вертикальной оси. Таким образом, начиная с определенного момента вращения весь приводной блок начинает вращаться, что предотвращает повреждения двигателя и передачи. При этом муфта расцепляется только в случае превышения предельно допустимого значения, в то время как моменты вращения, необходимые для работы в обычном режиме, передаются без проблем. Кроме того, между муфтой и кронштейном предусмотрен подшипник, благодаря которому поворотная колонка с муфтой может качаться для предотвращения скручиваний и деформации, вызванных движениями транспортного средства.
Для предотвращения открытия дверей вручную можно использовать самотормозящиеся понижающие передачи, блокирующие двери. В любом случае, например, в WO 2009/060085 A1 предлагается использовать несамотормозящуюся понижающую передачу, чтобы двери транспортного средства можно было перемещать вручную и это движение не блокировалось в результате самоторможения передачи. Однако для предотвращения нежелательного открытия дверей предусматривается отдельное блокировочное устройство. Чтобы двери можно было открыть в случае аварии, данное блокировочное устройство является управляемым, то есть при необходимости блокировку можно снять. Благодаря незначительному самоторможению передачи возможность ручного задействования приспособлений для входа и выхода в аварийной ситуации гарантирована всегда; для этого требуется только деблокировать блокирующее устройство.
В этой связи задача изобретения состоит в создании приводного устройства приспособлений для входа и выхода из средств общественного транспорта, приводной блок которого защищен от повреждения в результате воздействия на приспособление для входа и выхода чрезмерных внешних сил. При этом приводное устройство должно быть как можно более прочным, устойчивым и компактным.
Согласно изобретению данная задача решена путем создания приводного устройства согласно независимому п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты приводного устройства описаны в зависимых пп. 2-10 формулы изобретения.
Согласно изобретению приводное устройство приспособлений для входа и выхода из средств общественного транспорта включает в себя приводной блок, расположенный в поворотной колонке и приводящий ее в движение, при этом поворотная колонка при открытии и закрытии приспособлений для входа и выхода поворачивается вокруг своей продольной оси Z-Z. При этом приводное устройство закреплено на транспортном средстве и имеет приводной двигатель, несамотормозящуюся понижающую передачу и управляемые блокировочные средства. Эти средства блокируют вращение поворотной колонки.
Согласно изобретению приводное устройство снабжено датчиком, измеряющим величину внешней силы, которая действует на приводное устройство. При этом под этим понимается воздействие человека, который хочет открыть приспособление для входа и выхода вручную или даже с применением силы. Величина силы может измеряться непосредственно или косвенно, например, на основании деформации элемента под действием внешней силы. Таким образом, датчик должен измерять не саму силу, а определять ее действие, на основании которого может быть установлена величина этой силы.
Приводное устройство также снабжено средствами для анализа сигналов датчика и для активации блокирующего действия блокировочных средств в случае превышения предельно допустимой внешней силы, измеренной датчиком. Благодаря этому при воздействии внешних сил определенной величины блокировку приводного устройства можно снять, чтобы соответствующее приспособление для входа и выхода можно было открыть вручную, не повредив приводной блок. При этом предельное значение прямо или лишь косвенно соответствует величине внешней силы. Если, например, внешняя сила измеряется на основании деформации элемента, предельное значение соответствует степени деформации и, следовательно, лишь косвенно соответствует величине внешней силы.
Предпочтительно, чтобы приводное устройство было снабжено стопором против проворачивания, который соединяет приводное устройство с транспортным средством, причем этот стопор должен функционировать как контропора момента вращения приводного устройства. Таким образом, момент вращения приводного блока воспринимается контропорой, так как приводной блок смонтирован на неподвижной части транспортного средства. Таким образом, возможна передача момента вращения с выхода приводного устройства на поворотную колонку и, следовательно, ее вращение.
В качестве датчика можно использовать, например, тензодатчик. Его можно легко наклеить на компонент приводного устройства, который деформируется при воздействии на это устройство внешних сил. Тензодатчик регистрирует эту деформацию, и, если она превышает определенный предел, блокировочные средства могут быть деактивированы. Таким образом, тензодатчик измеряет величину внешней силы, действующей на приводное устройство, косвенно - на основании вызванной этим деформации определенного компонента. В этом случае предельное значение, при котором снимается блокировка, лишь косвенно соответствует величине внешней силы, так как это предельное значение является степенью деформации.
В предпочтительном варианте изобретения тензодатчик крепится на стопор против проворачивания, который служит контропорой для восприятия момента вращения приводного устройства. Если в этом месте стопор деформируется, это значит, что на приводное устройство действует столь большая сила, что приводной блок может быть поврежден.
В еще одном варианте изобретения датчик соединен с блокировочными средствами блоком управления, причем в блоке управления сохранено по меньшей мере одно предельное значение внешней силы, измеряемой датчиком. В этом случае в блоке управления есть устройства управления блокировочными средствами, с помощью которых блокировочные средства активируются при превышении по меньшей мере одного предельного значения внешней силы, измеренной датчиком.
Также можно предусмотреть, чтобы приводное устройство было снабжено средствами управления приводным двигателем при превышении предельного значения внешней силы, измеряемой датчиком, причем приводной двигатель включается в направлении, противоположном направлению действия внешней силы. Благодаря этому можно предотвратить полное открытие приспособлений для входа и выхода, так как двигатель перемещает их в направлении, противоположном внешней силе.
В одном из примеров реализации изобретения предельное значение, при котором активируются блокирующие действия блокировочных средств, отличается от предельного значения, при котором включается приводной двигатель, так что противодействие двигателя активируется лишь при достижении силой достаточно высокой величины. Однако эти предельные значения могут быть и идентичными.
В предпочтительном варианте изобретения между приводным блоком и стопором против проворачивания находится опорный блок, делающий возможным качание поворотной колонки. Благодаря этому перекашивания и отклонения поворотной колонки при работе транспортного средства не могут отрицательно сказываться на приводном устройстве. Под качанием подразумевается отклонение в направлении X и(или) Y. Для обеспечения качения опорный блок включает, например, шарнирный подшипник, который соосен с поворотной колонкой. Кроме того, у стопора против проворачивания могут быть два шарнирных подшипника, оси вращения которых находятся на одной высоте или в одной горизонтальной плоскости. Все три шарнирных подшипника находятся в очень высокой точке поворотной колонки, так что возможность качания поворотной колонки возникает уже непосредственно в зоне крепления поворотной колонки на транспортном средстве или в дверном проеме.
Подвижная и гибкая опора приводного устройства делает возможным установку приводного устройства в различные транспортные средства. Можно рассмотреть и вариант монтажа приводного устройства в поворотной колонке с незначительным наклоном, например до 5°.
В частности, по сравнению с вариантом с защитной муфтой, описанным в WO 2011/067001 A1, преимущество данного изобретения состоит в том, что требуется гораздо меньше компонентов и изобретение можно реализовать с меньшими затратами. Кроме того, приводное устройство без защитной муфты более компактно и требует меньше обслуживания. Более того, все приводное устройство не участвует во вращении, что представляло бы проблему в переполненном транспортном средстве, когда к поворотной колонке прислонялись бы люди или предметы. Кроме того, предельное значение для блокировки можно настроить индивидуально для различных транспортных средств или условий эксплуатации. Например, если при эксплуатации транспортного средства выяснится, что было выбрано слишком высокое или слишком низкое предельное значение, его можно быстро изменить, перепрограммировав блок управления.
В частности, преимуществом является размещение тензодатчика на стопоре против проворачивания, так как датчик в этом месте можно закрепить без сложностей, и он с надежностью определит, может ли внешняя сила привести к повреждению приводного блока. Если стопор деформируется, несмотря на наличие опоры, это будет свидетельствовать о том, что блокировку следует снять.
Прочие преимущества, особенности и целесообразные варианты изобретения описаны в подпунктах формулы изобретения и в следующем описании предпочтительных примеров исполнения с соответствующими иллюстрациями.
На фигурах показано следующее:
фиг. 1 - принципиальное изображение поворотной стойки с интегрированным приводным устройством;
фиг. 2 - схематичное осевое сечение части варианта приводного устройства согласно изобретению;
фиг. 3 - верхняя часть приводного устройства в трехмерном изображении.
На фиг. 1 в упрощенном виде показано принципиальное изображение приводного устройства для приспособления для входа и выхода из транспортных средств. При этом соответствующий приводной блок 11 приводного устройства 10 находится в наружной трубе поворотной колонки 20, так что приводное устройство 10 состоит по меньшей мере из поворотной колонки 20 и находящегося в ней приводного блока 11. Поворотная колонка 20 имеет кронштейны 22 и 23 для крепления не показанной двери и устанавливается на основании, обычно на полу транспортного средства в опоре 24 с возможностью вращения.
При активации приводного блока 11 поворотная колонка вращается вокруг своей продольной оси Z-Z (оси вращения Z-Z), что приводит в движение кронштейны 22, 23 и закрепленную на них дверь. При этом приводное устройство 11 может быть сконструировано различными способами или его компоненты могут по-разному располагаться в поворотной колонке. Один из предпочтительных вариантов конструкции приводного устройства 10 показан на фиг. 2, причем показана только верхняя часть поворотной колонки 20 с приводным блоком и верхней опорой.
В этой части поворотной колонки 20 есть наружная труба 21, в которой расположены приводной двигатель 30 и понижающая передача 31. Элемент отбора мощности двигателя 30 соединен с входным элементом передачи 31, вал отбора мощности которой входит в крепление двигателя 70 в качестве ведущего вала 72. Для передачи момента вращения от понижающей передачи 31 на крепление двигателя 70 ведущий вал 72 должен быть предпочтительно некруглым. К примеру, он может иметь многогранное или многоугольное поперечное сечение. Крепление двигателя 70 может вращаться в гильзе 71, которая, в свою очередь, жестко соединена с наружной трубой 21 поворотной колонки 20. Ведущий вал 72 может быть установлен в креплении двигателя 70 с возможностью смещения в направлении Z, чтобы сделать возможным смещение приводного блока в направлении Z для компенсации изменений длины в результате сжатий или удлинений поворотной колонки 20.
Предпочтительно, чтобы все приводное устройство 10 представляло собой компактный привод, в котором приводной электродвигатель 30 и понижающая передача 31 расположены друг за другом на одной оси в трубчатом корпусе 21 поворотной колонки 20. Благодаря этой изящной форме привод можно аккуратно интегрировать в любом месте поворотной колонки двери в форме трубы. Благодаря этому привод можно простым способом разместить в соответствии с характеристиками транспортного средства и возможностями присоединения, в результате чего в местах обычного монтажа дверных приводов, например в области крыши, появляется место для других компонентов.
Кроме того, выходной элемент понижающей передачи 31 может быть соединен с подъемно-поворотным механизмом. При этом речь идет об известном компоненте, который используется, в частности, в дверях, открываемых наружу. При этом подъем двери обеспечивает соединение полотна двери с дверным проемом с геометрическим замыканием благодаря клиновым замкам.
Согласно изобретению предусмотрена также опора приводного устройства 10 или установленного в нем приводного блока, которая учитывает, что в связи с длиной поворотной колонки ее перекашивание и отклонение во время эксплуатации практически неизбежны. Причиной движений поворотной колонки 20 могут быть, к примеру, скручивания или осаживание транспортного средства при ускорении, торможении или прохождении поворота. У автобусов контакт шин с бордюром или другими кромками также приводит к деформации транспортного средства и, следовательно, к движению поворотной колонки 20. Так как приводное устройство 10 смонтировано на жесткой части корпуса, подобные перекашивания и отклонения поворотной колонки 20 могут отрицательно сказываться на приводном блоке.
Приводное устройство 10 установлено на транспортном средстве с помощью крепежного приспособления. Предпочтительно, чтобы это был стопор против проворачивания 40, соединяющий приводное устройство 10 с транспортным средством. Стопор 40 функционирует как контропора момента вращения приводного устройства и имеет предпочтительно два шарнирных подшипника 41 и 42. Кроме того, приводное устройство соединено еще одним шарнирным подшипником 60 со стопором против проворачивания 40, причем опора 60 делает возможным качание поворотной колонки. Оси вращения трех шарнирных опор 41, 42 и 60 при этом расположены на одной высоте или плоскости, что обеспечивает правильное распределение сил.
Согласно изобретению можно также предусмотреть датчик пути вращения. Для этого предпочтительно использовать датчик приращений или датчик абсолютного значения непосредственно на валу приводного двигателя 30 или вала отбора мощности для приспособления для входа и выхода. Если приводное устройство 10 используется, например, для пассажирской двери, путь вращения может измеряться на валу отбора мощности для поворотной колонки. Преимущество измерения пути вращения на валу отбора мощности заключается в том, что при этом можно распознавать поломки в приводе и сигнализировать при нежелательном открытии двери.
Понижающая передача 31 приводного блока согласно изобретению не является самотормозящей, благодаря чему ручное задействование устройств входа и выхода в аварийной ситуации гарантировано всегда. Однако для обеспечения блокировки приспособления для входа и выхода предусматривается блокировочное устройство 32, которое может быть выполнено, например, в виде тормоза. Как показано на фиг. 2, этот тормоз находится в осевом направлении ниже двигателя 30. Чтобы открыть дверь в аварийной ситуации, нужно только деактивировать блокировочное устройство 32. Это обеспечивает высокую безопасность.
Дополнительное блокировочное или тормозное устройство может быть таким, чтобы в обесточенном состоянии блокировать привод механически. Этот тормоз можно деблокировать электрически и вручную, чтобы расцепить привод и, следовательно, сделать возможным электрическое и(или) ручное управление. Для ручной деблокировки тормоза можно использовать известный пружинный тормоз с ручным расцеплением, причем ручное расцепление тормоза можно использовать для механического устройства ручной деблокировки. Подобные тормоза известны под названием «низкоактивный тормоз». В качестве альтернативы можно использовать и любое другое подходящее блокирующее устройство. Например, тормоз может действовать на вал отбора мощности приводного двигателя 30 силой пружины и расцепляться под действием электромагнитной силы.
От тормоза в качестве блокирующего устройства можно вообще отказаться, если приводной двигатель 30 можно замкнуть накоротко. Возникающий момент короткого замыкания приводного двигателя 30 блокирует приспособление для входа и выхода, предотвращая его движение. Это возможно даже в том случае, если транспортное средство не движется и не эксплуатируется. Блокировочные устройства 32 согласно изобретению представляют собой не отдельный компонент, а средства для замыкания приводного двигателя 30 накоротко.
При задействовании аварийной деблокировки соединение между двумя контактами двигателя 30 прерывается (предпочтительно механическим выключателем), момент короткого замыкания устраняется, в результате чего дверь можно легко открыть рукой. Таким образом, самоблокировка двери устраняется простым разъединением положительного или отрицательного провода двигателя. Блокировка при отсутствии напряжения на двигателе имеется всегда, то есть отключение питания не приводит ни к каким изменениям. При отключении питания или выходе электроники из строя для аварийной деблокировки всегда можно задействовать замыкающий выключатель. После устранения короткого замыкания приспособление для входа и выхода, в частности дверь, можно снова заблокировать, вернув закорачивающий переключатель в исходное положение. При этом закорачивающий переключатель предпочтительно функционирует без дополнительной энергии, то есть при выключенном моторе транспортного средства и при отключении питания.
Преимущества использования подобного закорачивающего переключателя заключаются в сокращении количества требуемых компонентов системы аварийного деблокирования; кроме того, закорачивающий переключатель можно установить в любом выгодном с точки зрения эргономики месте. Необходимость в используемых обычно тросах Боудена или пневматических линиях в таком варианте блокировочных устройств отпадает. Возможно и сочетание блокировки коротким замыканием и тормоза или механического блокиратора. Это возможно, в частности, в том случае, если момент короткого замыкания недостаточен для надежной блокировки двери.
Для переключения короткого замыкания предпочтительно использовать специальную обмотку двигателя, предназначенную исключительно для создания короткого замыкания. С помощью специальной обмотки можно добиться и повышенной мощности тормоза или блокиратора.
Благодаря этому выбранные блокировочные средства 32 можно открывать активно, если требуется возможность открыть дверь вручную. Это может потребоваться, например, в случае аварии. При воздействии на дверь нежелательных внешних сил, например в случае вандализма или при открытии/закрытии двери переполненного транспортного средства, эти блокировочные устройства предотвратят открытие двери. Если в открытом или закрытом состоянии на створку двери воздействуют большие силы, они передаются на приводной блок и передачу рычагами дверной системы. Это может привести к повреждению привода или передачи.
В этой связи согласно изобретению приводное устройство 10 оснащено по меньшей мере одним датчиком 50, который прямо или косвенно может измерять внешнюю силу, действующую на приводное устройство 11. Если измеренная сила превысит определенное предельное значение, выбранные блокирующие средства 32 будут расцеплены, чтобы дверь можно было открыть. Например, при этом открывается тормоз и(или) устраняется момент короткого замыкания двигателя 30.
Предпочтительно, чтобы датчик 50 находился на стопоре против проворачивания 40, как показано в трехмерной проекции на фиг. 3. На фиг. 3 показана верхняя шарнирная опора 60, делающая возможным качание поворотной колонки 20, и две шарнирные опоры 41 и 42 стопора против проворачивания 40.
Датчик 50 может представлять собой тензодатчик, наклеенный специальным клеем на стопор против проворачивания 40 в подходящем месте. Под действием большой внешней силы, например под давлением человека на дверь, стопор против проворачивания 40 деформируется, что регистрирует тензодатчик 50. Когда деформация достигнет определенного предела, система сочтет это попыткой открыть дверь и откроет выбранные блокировочные устройства 32. Благодаря этому дверь можно будет открыть, не повредив приводной блок.
Однако датчик 50 может находиться и в другом месте приводного устройства 10, если оно подходит для измерения внешней силы, действующей на приспособление для входа и выхода, например на дверь. Можно использовать и несколько датчиков. При этом датчик 50 можно размещать не только непосредственно на том месте, на которое действует сила, но и там, где эта сила действует на приводное устройство 10. Например, датчик 50 может находиться на кронштейнах 22, 23 или на поворотной колонке 20 для измерения деформации этих компонентов. Кроме того, можно предусмотреть несколько датчиков, чтобы изменять действие внешней силы в нескольких местах.
При этом предельное значение внешней силы можно сохранить в не показанном на фигурах блоке управления, соединенном с датчиком 50 и блокировочными устройствами 32. Блок управления принимает сигналы датчика 50 и анализирует их. Если сила превысит сохраненное предельное значение, блок управления отправит сигнал блокировочным устройствам 32. Если сила не превышает предельное значение, считается, что нагрузки на приспособление для входа и выхода являются обычными для условий эксплуатации, например, когда люди опираются на двери. В таких случаях дверь, конечно, не должна открываться. Но если сила превышает предельное значение, можно считать, что дверь пытаются открыть сознательно, что может привести к повреждению приводного блока. В таком случае для предотвращения повреждения дверь должна открыться. Чтобы система управления различала эти ситуации правильно, предельное значение, при котором открываются блокировочные устройства, следует определить точно. Это можно сделать на основании тестов, в рамках которых измеряется действие различных внешних сил на приводное устройство. Предельное значение можно определить и теоретически.
Благодаря этому блокировочные устройства 32 можно открывать активно, если требуется возможность открыть приспособление для входа и выхода. Они могут открываться и пассивно, если открытие двери нежелательно, однако должно произойти для предотвращения повреждения компонентов приводного блока.
Также можно предусмотреть, чтобы при превышении предельного значения внешней силы, действующей на приводное устройство 10, срабатывал бы также приводной двигатель 30. Предпочтительно, чтобы он работал в направлении, противоположном направлению действия внешней силы. Благодаря этому открыть дверь будет можно, но двигатель будет препятствовать полному открытию. При этом предельные значения для открытия блокирующих устройств 32 и активации приводного двигателя 30 могут быть идентичными или разными. Если значения различаются, предусмотрено, что предельное значение, при котором открываются блокировочные устройства 32, ниже значения, при котором активируется двигатель 30. Таким образом, двигатель включается только при очень больших силах.
При определенных условиях двигатель 30 может также включать и в том же направлении, в котором действует внешняя сила. В таком случае для предотвращения дальнейших актов вандализма дверь откроется автоматически. Если вид и место монтажа датчика 50 на приводном устройстве 10 не позволяют определить направление действия силы, при управлении двигателем 30 могут обрабатываться и другие сведения. Например, кто-то может захотеть силой закрыть открытую дверь. Если выбранный датчик 50 не может определить, хочет ли человек открыть или закрыть дверь, а способен только зарегистрировать внешнюю силу, блок управления может передать информацию о том, в каком состоянии находится дверь. Если дверь закрыта, значит, ее пытаются открыть, если она открыта, речь может идти о попытке насильно закрыть ее. В таком случае двигатель 30 может соответственно включиться в том же или в противоположном направлении.
Если тензодатчик правильно расположен на стопоре против проворачивания 40, можно также регистрировать деформации стопора 40 в различных направлениях. На основании этих данных можно определить направление действия силы. Можно использовать и несколько тензодатчиков, чтобы точнее определить направление действия силы.
В данном примере реализации изобретения в случае превышения внешней силой предельного значения дополнительно подается сигнал тревоги. Он может передаваться водителю транспортного средства и(или) в диспетчерскую.
Перечень позиций
10 Приводное устройство
11 Приводной блок
20 Поворотная колонка
21 Наружная труба, корпус
22, 23 Кронштейн
24 Нижняя опора
30 Приводной двигатель
31 Понижающая передача
32 Блокировочное средство, блокировочное устройство, тормоз
40 Стопор против проворачивания
41, 42 Шарнирная опора
50 Датчик, тензодатчик
60 Шарнирная опора
70 Крепление двигателя
71 Гильза
72 Ведущий вал