УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТКИДЫВАНИЯ ОТКРЫВАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕМЕНТА КУЗОВА
DEVICE FOR AUTOMATIC TILTING OF BODY OPENING ELEMENT

Данное изобретение относится к области автотранспортных средств и, в частности, к их устройствам откидывания открывающегося элемента относительно конструкции кузова.
Изобретение относится к устройству откидывания открывающегося элемента относительно конструкции кузова транспортного средства, ограничивающей проем доступа к отсеку, в частности к багажному отсеку, при этом устройство откидывания содержит средство шарнирного соединения, на котором подвижно установлен открывающийся элемент с возможностью перемещения между положениями закрывания и максимального открывания проема доступа к отсеку.
Известны транспортные средства, в которых конструкция кузова ограничивает багажный отсек, а также проем доступа к нему. Часто открывающийся элемент кузова установлен подвижно по существу с возможностью поворота между положением закрывания проема доступа и положением максимального открывания. В своем положении закрывания открывающийся элемент закрывает проем доступа, чтобы изолировать багажный отсек от наружного пространства. В его положении открывания становится возможным доступ к багажному отсеку для обеспечения погрузки или выгрузки предметов.
Открывающийся элемент является деталью кузова, часто выполненной из стали или из пластического материала, а с недавних пор - из композиционного материала. С учетом его веса им управляют при помощи устройств содействия. Например, в варианте применения указанные устройства содействия обеспечивают усилие, толкающее открывающийся элемент в его положения открывания и закрывания, например, при помощи пружинных элементов, и контроль скорости и усилия открывания посредством использования балансиров.
Изменяющееся положение, а также изменяющееся состояние указанного устройства содействия предопределяет содействующий момент, изменяющийся в зависимости от углового положения открывания открывающегося элемента. Это изменение состояния содействия необходимо для получения идеального компромисса при управлении открывающимся элементом как в фазе его открывания, так и в фазе его закрывания. Так, при недостаточном моменте, чтобы поднять открывающийся элемент, указанное устройство содействия сопровождает открывающийся элемент, вес которого стремится закрыть его, начиная с заранее определенного промежуточного положения. При прохождении этого заранее определенного промежуточного положения, которое можно назвать положением нейтральной точки, содействующий момент является достаточным, во всяком случае превышающим момент открывающегося элемента, чтобы он откинулся из своего заранее определенного промежуточного положения в свое положение максимального открывания под действием устройства откидывания.
Проблемой такого устройства содействия является то, что оно требует вмешательства пользователя, чтобы начать откидывание открывающегося элемента.
Потребность в содействии при открывании все время возрастает, поэтому в настоящее время устройства содействия выполняют спаренными и даже иногда заменяют системами автоматического открывания, которые могут взять на себя роль всех или части известных устройств содействия, к которым добавляют или которые полностью заменяют приводами типа редукторного двигателя или электрического привода.
Такие системы автоматического открывания являются сложными в применении и нуждаются в средствах контроля работы, требующих наличия многочисленных датчиков, чтобы сделать управление более надежным. Кроме того, такие системы автоматического открывания должны быть интегрированы в окружающую среду, ограниченную задней конструкцией кузова, чтобы быть скрытыми этой конструкцией. С учетом их габарита они могут ограничивать доступ к багажному отсеку. Кроме того, было установлено, что для их работы требуется дополнительный источник энергии, часто источник электрической энергии.
С учетом технологического уровня таких автоматических систем они оказываются дорогими, поэтому могут применяться только для определенных классов транспортных средств и не могут быть распространены на транспортные средства более низкого класса.
В этих условиях было разработано устройство откидывания открывающегося элемента. Заявленное устройство предназначено для решения вышеупомянутых проблем габарита и стоимости.
Задача изобретения состоит в создании устройства откидывания открывающегося элемента относительно конструкции кузова транспортного средства, ограничивающей проем доступа к отсеку, в частности к багажному отсеку, при этом устройство откидывания содержит средство шарнирного соединения, на котором подвижно установлен открывающийся элемент с возможностью перемещения между положениями закрывания и максимального открывания проема доступа к отсеку. Устройство откидывания открывающегося элемента содержит устройство содействия при открывании, следующее по меньшей мере первому и второму правилам усилия, последовательно применяемым к открывающемуся элементу в зависимости от его углового положения открывания относительно конструкции кузова. Первое правило усилия применяют к открывающемуся элементу в первом угловом диапазоне открывания между положением закрывания и заранее определенным промежуточным положением открывания, второе правило применяют к открывающемуся элементу во втором угловом диапазоне открывания между заранее определенным промежуточным положением открывания и его положением максимального открывания. Первое и второе правила усилия реализуют в зависимости от разных конфигураций пружины растяжения.
Предпочтительно первое правило усилия состоит в работе пружины на растяжение на меньшем числе ее витков, при этом открывающийся элемент содержит первый крепежный палец, предназначенный для зацепления с одним из витков пружины таким образом, чтобы между положением закрывания и заранее определенным промежуточным положением открывания открывающегося элемента усилие растяжения пружины увеличивалось.
Благодаря изобретению, открывающийся элемент откидывается под влиянием двух правил усилия, поэтому можно управлять двумя последовательными и разными фазами откидывания между его положением закрывания и его положением максимального открывания. Первое правило предназначено для первоначальной фазы открывания и начинается, когда открывающийся элемент разблокирован относительно конструкции кузова и когда он откидывается в заранее определенное промежуточное положение открывания, называемое также нейтральным положением. Второе правило вступает в силу, когда указанные устройства содействия производят крутящий момент откидывания, позволяющий толкнуть открывающийся элемент из его заранее определенного промежуточного положения в его положение максимального открывания.
Заявленное устройство откидывания может иметь следующие признаки, рассматриваемые отдельно или в комбинации:
- пружина содержит деформирующийся корпус в виде спиральных витков, в котором один из витков предназначен для зацепления с первым пальцем крепления, когда открывающийся элемент находится между своими положениями закрывания и заранее определенного промежуточного открывания, при этом виток, предназначенный для опоры на первый крепежный палец для передачи первого правила усилия на открывающийся элемент, приблизительно находится на расстоянии от конца деформирующегося корпуса, составляющем от одной трети до одной четверти его общей длины;
- на каждом из своих концов пружина содержит крепежный крючок, при этом один крючок связан с неподвижной точкой на кузове, а другой - с подвижной точкой, связанной с шарнирным открывающимся элементом, при этом второе правило состоит в работе пружины на растяжение с использованием всех витков пружины между заранее определенным промежуточным положением открывания открывающегося элемента и положением максимального открывания открывающегося элемента;
- пружина растяжения связана одним из крепежных крючков с устройством регулирования натяжения пружины, которое расположено на конструкции кузова, образуя одну неподвижную точку из нескольких, при этом другой из крепежных крючков установлен на втором пальце крепления, изогнутом, чтобы постоянно сохранять связь между пружиной и открывающимся элементом при любом угловом положении открывающегося элемента между его положениями закрывания и полного открывания, при этом второй крепежный палец установлен на соединительном звене петли, связывающем открывающийся элемент с указанным средством шарнирного соединения.
Объектом изобретения является также транспортное средство, в частности, типа автомобиля, содержащее конструкцию кузова, ограничивающую проем доступа к отсеку, например к багажному отсеку, при этом транспортное средство содержит устройство откидывания в соответствии с любой из вышеуказанных характеристик.
Объектом изобретения является также способ открывания открывающегося элемента, связанного с конструкцией кузова транспортного средства через вышеупомянутое устройство откидывания, при этом открывающийся элемент находится в положении закрывания, при этом первый крепежный палец зацепляется с одним витком пружины, при этом средство блокировки удерживает открывающийся элемент в положении закрывания, при этом способ содержит следующие этапы:
- поворачивают средство блокировки в неактивное состояние удержания открывающегося элемента в положении закрывания,
- открывающийся элемент находится под действием первого правила усилия таким образом, что открывающийся элемент откидывается из своего положения закрывания в свое заранее определенное промежуточное положение открывания, при этом первый крепежный палец остается в зацеплении с витком пружины, затем
- первый крепежный палец отсоединяется от витка, при этом открывающийся элемент находится под действием второго правила усилия, при этом открывающийся элемент откидывается в свое положение полного открывания.
Способ характеризуется также тем, что на открывающийся элемент, подчиняющийся действию первого и второго правил усилия, действует момент откидывания, превышающий момент инерции открывающегося элемента, что обеспечивает автоматическое открывание открывающегося элемента.
Эти объекты, отличительные признаки и преимущества данного изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания неограничивающего конкретного варианта осуществления заявленного устройства откидывания со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
на фиг. 1 схематично показана часть заявленного устройства откидывания открывающегося элемента, вид сзади в перспективе на три четверти;
на фиг. 2 схематично показано заявленное устройство откидывания открывающегося элемента, вид спереди в перспективе на три четверти;
на фиг. 3 представлена первая кривая, отображающая момент, необходимый для перемещения открывающегося элемента, и вторая кривая, отображающая момент, создаваемый заявленным устройством откидывания.
На всех фигурах поперечная ось Y проходит от правой к левой стороне транспортного средства, вертикальная ось Z проходит снизу вверх, продольная ось Х проходит вдоль нормального направления перемещения и спереди назад. Термины «верх» и «низ» или «верхний» или «нижний» относятся к ориентации вертикальной оси Z. Чтобы не усложнять фигуры, цифровые обозначения не повторяются на всех фигурах, иллюстрирующих осуществление изобретения.
На фиг. 1 показан открывающийся элемент 2, соединенный с конструкцией 3 кузова транспортного средства при помощи средства 4 шарнирного соединения. Последнее представляет собой шарнирную петлю, позволяющую открывающемуся элементу поворачиваться вокруг оси Y. Конструкция 3 кузова представляет собой заднюю полку, сзади которой неподвижно установлена петля, в частности, при помощи винтов. Вблизи своих боковых краев открывающийся элемент 2 содержит подвижное звено 16 петли по существу S-образной формы. Один из концов подвижного звена петли, который находится спереди, взаимодействует с указанным средством 4 шарнирного соединения. Для этого в полке напротив петли выполнен проем. Подвижное 16 звено петли должно проходить через проем. Другой из концов подвижного звена 16 петли жестко соединен с открывающимся элементом 2, например, при помощи винтов.
Кроме указанного средства 4 шарнирного соединения, устройство 1 откидывания содержит первый и второй пальцы 7, 15 крепления, установленные на подвижных звеньях 16 петель и выполненные с возможностью зацепления с пружиной 6.
Подвижное звено 16 петли может быть трубчатым и иметь по существу квадратное сечение. Пластинка, содержащая выступающий второй крепежный палец 15, установлена на подвижном звене 16 петли, предпочтительно при помощи винтов. Выступающий от этой пластинки второй крепежный палец 15 имеет сложную форму, во всяком случае имеет несколько радиусов кривизны, один из которых предназначен для удержания пружины 6 при помощи одного из ее крепежных крючков 10 при любом угловом положении открывания открывающегося элемента 2 и, следовательно, подвижного звена 16 петли вокруг петли. Таким образом, крепежный крючок 10 установлен на подвижной точке 13, связанной с шарнирным открывающимся элементом.
Пружина 6 содержит крепежный крючок 11 на уровне другого из концов спирального витка 8. Крепежный крючок 11 связан с неподвижной точкой 12 на кузове. Предпочтительно с конструкцией кузова неподвижно соединено устройство 14 регулирования натяжения пружины 6, и, таким образом, устройство 1 откидывания содержит средство регулирования натяжения пружины, которое состоит в установке крепежного крючка 11 в одной среди нескольких неподвижных точек 12. Например, устройство 14 содержит пластинку, закрепленную на кузове сваркой, при этом пластинка содержит линейный контур, на котором находятся две неподвижные точки 12, предназначенные для приема крепежного крючка 11 в одной или другой из конфигураций растяжения.
Предпочтительно крепежные крючки 10 и 11, находящиеся соответственно на двух концах спирального витка 8, выполнены в виде половины дуги окружности.
На фиг. 1 заявленное устройство 1 откидывания показано без пружины 6. Это позволяет более наглядно показать другие элементы, в частности, первый крепежный палец 7. Он выступает от наружного бокового края подвижного звена 16 петли. Первый крепежный палец 7 имеет заранее определенную длину, чтобы зацепляться с пружиной 6, в частности, с конкретным витком 9. Например, первый крепежный палец 7 содержит функциональную часть, предназначенную для зацепления с пружиной 6, и захватную часть для его крепления на подвижном звене петли посредством завинчивания. Для этого захватная часть выполнена соответствующей по форме зажимному инструменту, такому как рожковый гаечный ключ, будучи продолженной в осевом направлении резьбовой частью, позволяющей крепить ее завинчиванием на подвижном звене 16 петли.
Первый крепежный палец 7 является прямолинейным и ориентирован параллельно оси Y транспортного средства. Как будет более детально пояснено ниже, первый крепежный палец 7 выполнен с возможностью пересекать путь пружины между положением закрывания и промежуточным положением открывания таким образом, чтобы только часть спирального витка 8 работала на растяжение для обеспечения усилия открывания открывающегося элемента. Контакт между витком 9 и первым пальцем 7 крепления образует подвижную точку 17 растяжения пружины. Чтобы предохранить виток 9 пружины от любого преждевременного износа по причине прямого зацепления этого витка 9 с первым пальцем 7 крепления, можно предусмотреть средство защиты. Например, на соответствующем витке 9 или на пальце 7 крепления можно расположить деталь из пластического материала.
Использование ограниченного числа витков пружины позволяет получить большее усилие растяжения пружины, чем если бы использовался спиральный виток целиком. Сверх этого значения при движении открывания открывающегося элемента первый крепежный палец 7 отсоединяется от пружины 6, которая после этого действует только усилием растяжения, обеспечиваемым всем спиральным витком 8.
На фиг. 2 показан открывающийся элемент 2 в конфигурации закрывания, при этом точками крепления пружины 6 являются неподвижная точка 12 на кузове и подвижная точка 17. Как можно видеть на фиг. 3, момент откидывания открывающегося элемента зависит от усилия растяжения пружины 6 и следует последовательным правилам усилия L1 и L2.
Первое правило L1 усилия определяется пружиной 6, натянутой между неподвижной точкой 12 и подвижной точкой 17. Первое правило L1 усилия, определяемое пружиной 6, позволяет создавать момент откидывания, значение которого остается превышающим момент инерции самого открывающегося элемента, что показано кривой 1. Поскольку момент откидывания превышает момент инерции самого открывающегося элемента, разблокировка открывающегося элемента на конструкции кузова приводит к откидыванию открывающегося элемента из его положения закрывания в его угловое положение нейтральной точки N.
Нейтральная точка N представляет собой точку, начиная от которой весь спиральный виток 8 обеспечивает тяговое усилие для открывающегося элемента 2. На фиг. 3 нейтральная точка N соответствует приблизительно 40° открывания открывающегося элемента. Угол открывания открывающегося элемента может быть другим для определения нейтральной точки N, которая зависит от самого усилия, а также от конструкции открывающегося элемента и от геометрии конструкции кузова, на котором шарнирно установлен открывающийся элемент. После этого для своего открывания открывающийся элемент 2 подчиняется второму правилу L2 усилия, при этом момент откидывания остается больше момента инерции открывающегося элемента. Во время действия второго правила L2 усилия первый крепежный палец 7 отсоединяется от пружины 6. Момент откидывания зависит от усилия растяжения, передаваемого пружиной 6, натянутой теперь между крепежными крючками 10 и 11. Пружина 6 калибрована по своей толщине, а также по природе материала, используемого для изготовления открывающегося элемента 2, таким образом, чтобы момент откидывания, представленный кривой 2, оставался на равном удалении от момента инерции открывающегося элемента, что обеспечивает открывание с почти постоянной скоростью перемещения.
В отсутствие заявленного устройства откидывания использование только второго пальца 15 крепления для создания механического натяжения пружины 6 было бы меньше момента инерции отдельно взятого открывающегося элемента. Именно поэтому кривая 3 находится под моментом инерции отдельно взятого открывающегося элемента (кривая 1).
Если сравнить заявленное устройство откидывания с известным решением, то оно использует механические усилия для улучшения откидывания открывающегося элемента 2. Механическое натяжение пружины 6 последовательно первым пальцем 7 крепления, затем вторым пальцем 15 крепления во время фазы открывания выражается первым и вторым правилами усилия L1 и L2, при этом первое правило усилия стремится увеличить примерно на 20 Н усилие, которым действует пружина 6 на открывающийся элемент 2 во время первой фазы открывания.
Учитывая, что устройство 1 откидывания основано на использовании полностью механических средств для автоматизации открывания открывающегося элемента, пользователь должен вручную закрывать открывающийся элемент, прикладывая немного более значительную силу, превышающую примерно на 20 Н, между заранее определенным положением открывания и полным закрыванием открывающегося элемента, что остается намного ниже любого предела, затрудняющего закрывание для пользователя транспортного средства.
Заявленное устройство 1 откидывания примечательно тем, что позволяет при меньших затратах улучшить использование транспортного средства, оснащенного таким устройством. За счет добавления дополнительного пальца крепления, предназначенного для зацепления с одним из витков пружины, оно позволяет изменять правило открывания открывающегося элемента. Простое нажатие на дистанционный пульт разблокировки открывающегося элемента на кузове приводит к автоматическому открыванию открывающегося элемента, при этом открывающийся элемент может быть задним откидным бортом или крышкой багажника.
За счет соответствующего выполнения пружины 6 усилие, прикладываемое устройством 1 откидывания к открывающемуся элементу 2, превышает самое большее на 20-30 Н момент инерции открывающегося элемента. Скорость перемещения открывающегося элемента является по существу постоянной, поскольку разность между моментом инерции открывающегося элемента и усилием, которым действует пружина на открывающийся элемент, остается примерно постоянной во всем диапазоне открывания открывающегося элемента.