УСТРОЙСТВО БЛОКИРОВКИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ЭЛЕМЕНТА
DEVICE FOR BLOCKING MOVEMENT OF MOVABLE ELEMENT

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается конструкции средств блокировки для предотвращения несанкционированного воздействия на подвижные элементы, например, транспортных средств.
Известен замок капота, описанный в патенте Российской Федерации на изобретение №2188773 (публ. 10.09.2002 г.).
Замок капота содержит штырь, закрепленный на капоте, и подпружиненный запорный элемент, который выполнен в виде подвижно установленного на кузове автомобиля штифта. Запорный элемент связан с рукояткой ручного привода отпирания замка через узел блокировки. Узел блокировки представляет собой размещенные в корпусе ригель и элемент управления ригелем, привод которого может быть механическим или электромагнитным. Корпус узла блокировки установлен в неподвижном корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения и гибкой тягой связан с запорным элементом. Ригель узла блокировки гибкой тягой связан с рукояткой ручного привода отпирания замка и подпружинен относительно неподвижного корпуса пружиной сжатия. Гибкая тяга аварийного отпирания связана с корпусом, на ее конце имеется петля или рукоятка.
В исходном состоянии ригель узла блокировки имеет возможность продольного перемещения, поэтому воздействие на рукоятку ручного привода отпирания замка при попытке несанкционированного отпирания вызовет перемещение ригеля, а не запорного элемента. Пружина сжатия возвращает ригель в исходное положение. Чтобы вывести запорный элемент из взаимодействия со штырем, размещенным на капоте, нужно посредством привода воздействовать на элемент управления ригелем и лишить ригель возможности перемещения. После этого воздействие на рукоятку ручного привода отпирания замка приведет к тому, что начнет перемещаться корпус узла блокировки и гибкая тяга, воздействуя на запорный элемент, выведет его из зацепления со штырем капота. Таким образом, отпирание замка капота становится возможным при заблокированном ригеле. При аварийном открывании замка воздействуют на дополнительную рукоятку, гибкой тягой связанную непосредственно с корпусом узла блокировки.
В случае использования электромагнитного привода элемента управления ригелем должна быть постоянно подключена одна из двух катушек, которые формируют позицию подвижного сердечника привода, непосредственно воздействующего на элемент управления ригелем. Такое подключение, особенно в случае нахождения транспортного средства на длительной парковке, приводит к повышенному расходу электроэнергии и потере заряда аккумуляторной батареей. Кроме того, для использования рассмотренного замка необходимо разорвать штатную гибкую тягу между запорным элементом штыря капота и рукояткой ручного привода отпирания замка капота.
Из патента Российской Федерации на изобретение №2451611 (публ. 27.05.2012 г.) известна система блокировки замка капота автомобиля.
Система включает замок капота, подвижная запирающая часть которого соединена при помощи троса привода замка капота с рычагом привода троса замка капота, и блокирующее устройство. Блокирующее устройство содержит корпус, в котором размещена вставка с двумя пальцами, каждый из которых на боковой поверхности снабжен поперечной окружной канавкой. Первый палец связан с тросом привода замка капота и подпружинен со стороны установки рычага привода троса замка капота. Второй палец выполнен из ферромагнитного материала и установлен с возможностью перемещения посредством взаимодействия с расположенной в корпусе электромагнитной системой. Первый палец выполнен с возможностью фиксации при помощи шарика, размещенного между пальцами. Трос привода замка капота проходит через корпус блокирующего устройства и выполненное в первом пальце сквозное отверстие и закреплен в этом отверстии. Электромагнитная система сформирована в виде одной катушки соленоида, выполненной с возможностью изменения ее полярности и снабженной постоянным магнитом.
В закрытом положении блокирующего устройства канавки в пальцах смещены друг относительно друга, шарик углублен в канавку первого пальца и препятствует его перемещению в осевом направлении. При этом постоянный магнит притягивает к себе второй палец и фиксирует его в этом положении. Любое воздействие на рычаг привода троса замка капота не может передаться к подвижной части замка капота. При подаче электрического тока определенной полярности в катушку соленоида электромагнитное поле выталкивает второй палец из полости катушки соленоида, канавки на первом и втором пальцах располагаются друг напротив друга, шарик выходит в радиальном направлении из канавки первого пальца и освобождает его от фиксации. Силовое воздействие на рычаг привода троса замка капота передается к подвижной части замка капота и водитель имеет возможность обычным образом открывать и закрывать замок капота. Для блокировки замка капота в катушку соленоида подается электрический ток обратной полярности, электромагнитное поле втягивает второй палец в полость катушки соленоида, канавки на первом и втором пальцах смещаются друг относительно друга, шарик углубляется в канавку первого пальца и препятствует его перемещению в осевом направлении.
В рассмотренной системе блокировки замка капота автомобиля первый и второй пальцы блокирующего устройства должны одновременно перекрывать отверстие, в котором располагается блокирующий шарик, в противном случае он может выпасть из отверстия и работа блокирующего устройства будет нарушена. Также существенным недостатком является необходимость постоянной подачи питания на катушку соленоида при нахождении блокирующего устройства в состоянии разблокирования, поскольку необходимо преодолеть усилие постоянного магнита, направленное на удержание второго пальца в исходном положении блокировки перемещения первого пальца. Таким образом, во избежание разряда аккумуляторной батареи описанная система длительное время должна находиться в состоянии блокировки замка капота и кратковременно в состоянии разблокирования, что в некоторых случаях неудобно, например, при гаражном хранении автомобиля. Кроме того, блокирующее устройство устанавливается на штатный трос привода замка капота, что может быть расценено гарантийными организациями как изменение конструкции автомобиля с последующими проблемами при гарантийном обслуживании.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является привод блокировки замка капота транспортного средства, описанный в патенте РФ на полезную модель №87736 (публ. 20.10.2009 г.).
Привод блокировки содержит корпус, в котором расположен основной трос, соединенный с блокирующим устройством. Блокирующее устройство выполнено в виде вставки с двумя цилиндрами с поперечными окружными канавками на боковой поверхности. Первый цилиндр соединен с основным тросом с подпружиниванием относительно корпуса. Второй цилиндр установлен с возможностью его перемещения при помощи катушки соленоида. Между цилиндрами в поперечном канале расположен фиксирующий шарик с возможностью захода в окружные канавки на боковых поверхностях цилиндров. На втором цилиндре блокирующего устройства с торцевой стороны закреплен постоянный магнит, размещенный внутри катушки соленоида, в которой со стороны входа магнита жестко закреплен кольцевой магнитопровод для фиксации второго цилиндра. Второй цилиндр с торцевой стороны взаимодействует с рычагом аварийного открытия, который в свою очередь связан с подпружиненным страховочным тросом.
В режиме блокировки второй цилиндр находится в крайнем левом положении в корпусе и расположен так, что шарик под воздействием цилиндрической поверхности второго цилиндра углублен в канавку первого цилиндра и это препятствует перемещению первого цилиндра в осевом направлении. При пропускании тока через катушку соленоида возникают электромагнитные силы, которые взаимодействуют с магнитным полем постоянного магнита в направлении, соответствующем выталкиванию магнита из катушки соленоида. Вместе с магнитом влево смещается и второй цилиндр. После отключения тока через катушку магнит оказывается притянутым к магнитопроводу, который удерживает его в положении, соответствующему режиму блокировки замка. Из-за невозможности перемещения первого цилиндра заблокировано перемещение основного торса привода блокировки, что предотвращает несанкционированное открытие замка капота.
При необходимости открытия замка капота в катушке соленоида пропускается ток в обратном направлении, магнит втягивается в катушку соленоида. При этом второй цилиндр перемещается в крайнее правое положение, а первый цилиндр освобожден от фиксации, так как при его осевом перемещении шарик переходит в канавку второго цилиндра и не препятствует перемещению первого цилиндра влево под воздействием основного торса. В этом положении цилиндров появляется возможность открытия замка капота.
Связь страховочного троса с аварийным рычагом открытия во взаимодействии со вторым цилиндром позволяет, при необходимости аварийного открытия замка, потянуть за страховочный трос и, вытянув его из корпуса, разблокировать замок.
В отличие от ранее рассмотренных конструкций устройств блокировки замка капота транспортного средства привод блокировки замка капота по патенту РФ на полезную модель №87736 не затрагивает штатный трос привода замка капота и устанавливается своим основным тросом в противоход штатному тросу, то есть крепятся к подвижному элементу замка капота с противоположных сторон так, что при заблокированном основном тросе блокируется перемещение подвижного элемента замка капота в сторону воздействия штатного троса.
Технической проблемой данной конструкции привода блокировки замка капота является повышенный расход электроэнергии, поскольку для поддержания разблокированного состояния основного троса электромагнит должен быть постоянно подключен с определенной полярностью. Кроме того, для однозначного установления позиции блокировки основного троса электромагнит также должен быть постоянно подключен с противоположной полярностью.
Указанная техническая проблема в устройстве блокировки перемещения подвижного элемента, содержащем расположенные в корпусе неподвижную катушку электромагнита и неподвижную обойму с продольным отверстием, в котором с возможностью перемещения установлен блокирующий элемент, и поперечным отверстием с фиксирующим элементом, расположенным с возможностью перемещения в выемку на наружной поверхности блокирующего элемента и в выемку подвижной детали, подпружиненной относительно корпуса и связанной с выходной тягой, при этом блокирующий элемент установлен с возможностью взаимодействия с дополнительной тягой и первым постоянным магнитом, решается тем, что неподвижная обойма расположена в катушке электромагнита с зазором относительно ее внутренней поверхности, в котором размещена цилиндрическая часть подвижной детали с выемкой на внутренней поверхности, при этом неподвижная обойма снабжена по своим концам двумя постоянными магнитами, блокирующий элемент выполнен с возможностью поочередного взаимодействия с постоянными магнитами при изменении полярности включения электромагнита, причем при взаимодействии с первым магнитом выемка блокирующего элемента расположена напротив отверстия неподвижной обоймы, а при взаимодействии со вторым магнитом выемка блокирующего элемента удалена от отверстия неподвижной обоймы.
Катушка электромагнита, подвижная деталь, неподвижная обойма и блокирующий элемент установлены концентрично в корпусе, выполненном предпочтительно цилиндрическим.
Установленные в продольном отверстии неподвижной обоймы блокирующий элемент и первый магнит могут быть снабжены центральными отверстиями, образующими сквозной канал с расположенной в нем дополнительной тягой, концевое утолщение которой сформировано с возможностью воздействия на блокирующий элемент при ручной манипуляции дополнительной тягой.
Подвижная деталь со стороны, противоположной катушке электромагнита, как правило, снабжена подпружиненной относительно корпуса торцевой частью, с которой соединена выходная тяга.
Выемка на внутренней поверхности подвижной детали и выемка на наружной поверхности блокирующего элемента выполнены преимущественно в виде кольцевых канавок.
Фиксирующий элемент может быть выполнен в виде шарика или в виде цилиндра со скругленными торцами.
Неподвижная обойма может быть снабжена несколькими радиальными отверстиями с фиксирующим элементом в каждом из них.
Выходная тяга и дополнительная тяга выполнены, как правило, в виде гибких тросов.
Техническим результатом изобретения является создание устройства блокировки перемещения подвижного элемента, потребляющего электроэнергию только в виде кратковременного импульса при переключении из заблокированного состояния в разблокированное и обратно. Кроме того, ход подвижной детали может быть увеличен за счет невозможности безвозвратного выпадения фиксирующего элемента в зазор между неподвижной обоймой и катушкой электромагнита при выходе подвижной детали из зазора.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «новизна». Совокупность отличительных признаков, приводящая к решению технической проблемы, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». В то же время, заявляемое техническое решение применимо в конструкции противоугонных устройств, поэтому оно соответствует условию "промышленная применимость".
Заявляемое изобретение представлено на следующих рисунках.
На фиг. 1 показано устройство блокировки перемещения подвижного элемента в разблокированном состоянии до воздействия на выходную тягу.
На фиг. 2 изображено устройство блокировки перемещения подвижного элемента в разблокированном состоянии после воздействия на выходную тягу.
На фиг. 3 представлено устройство блокировки перемещения подвижного элемента в заблокированном состоянии.
На фиг. 4 приведено устройство блокировки перемещения подвижного элемента в разблокированном состоянии после воздействия на дополнительную тягу до воздействия на выходную тягу.
На фиг. 5 показано устройство блокировки перемещения подвижного элемента в разблокированном состоянии после воздействия на дополнительную тягу и после воздействия на выходную тягу.
Устройство блокировки перемещения подвижного элемента, например, подвижного узла замка капота или багажника транспортного средства, или подвижного узла, связанного с рычагом переключения передач, содержит расположенные в корпусе 1 неподвижную катушку 2 электромагнита, неподвижную обойму 3 и подвижную деталь 4. Неподвижная обойма 3 снабжена продольным отверстием 5, в котором с возможностью перемещения установлен блокирующий элемент 6, и поперечным отверстием 7 с фиксирующим элементом 8, расположенным с возможностью перемещения в выемку 9 на наружной поверхности блокирующего элемента 6 и в выемку 10 подвижной детали 4. Катушка 2 электромагнита, подвижная деталь 4, неподвижная обойма 3 и блокирующий элемент 6, как правило, установлены концентрично в корпусе 1, выполненном цилиндрическим. Подвижная деталь 4 со стороны, противоположной катушке 2 электромагнита, подпружинена относительно корпуса 1 пружиной 11 сжатия и связана с выходной тягой 12 предпочтительно своей торцевой частью 13.
Неподвижная обойма 3 расположена в катушке 2 электромагнита с зазором относительно ее внутренней поверхности, в котором размещена цилиндрическая часть 14 подвижной детали 4 с выемкой 10 на внутренней поверхности, при этом неподвижная обойма 3 снабжена по своим концам двумя постоянными магнитами 15, 16. Блокирующий элемент 6 установлен с возможностью взаимодействия с дополнительной тягой 17 и поочередного взаимодействия с постоянными магнитами 15, 16 при изменении полярности включения обмотки 18 электромагнита, причем при взаимодействии с первым магнитом 15 выемка 9 блокирующего элемента 6 расположена напротив отверстия 5 неподвижной обоймы 3, а при взаимодействии со вторым магнитом 16 выемка 9 блокирующего элемента 6 удалена от отверстия 5 неподвижной обоймы 3. Выемка 10 на внутренней поверхности подвижной детали 4 и выемка 9 на наружной поверхности блокирующего элемента 6 выполнены преимущественно в виде кольцевых канавок. Фиксирующий элемент 8 выполнен, как правило, в виде шарика или цилиндра со скругленными торцами. Как вариант исполнения, неподвижная обойма 3 может быть снабжена несколькими радиальными отверстиями 5 с фиксирующим элементом 8 в каждом из них.
Продольное отверстие 5 неподвижной обоймы 3 может быть выполнено ступенчатым, а установленный в нем первый магнит 15 и блокирующий элемент 6 снабжены центральными отверстиями, образующими сквозной канал с расположенной в нем дополнительной тягой 17, концевое утолщение 19 которой сформировано с возможностью воздействия на блокирующий элемент 6 при ручной манипуляции дополнительной тягой 17. При этом выходная тяга 12 и дополнительная тяга 17 выполнены преимущественно в виде гибких тросов, однако в некоторых случаях возможно их выполнение в виде стержней.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники будут способны разработать множество альтернативных вариантов осуществления без отступления от объема приложенной формулы изобретения. Сам по себе тот факт, что определенные критерии перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация этих критериев не может быть использована для получения положительного эффекта.
Устройство блокировки закреплено, например, на транспортном средстве в удобном месте без возможности стороннего доступа, выходная тяга 12 соединена с подвижным элементом транспортного средства, обмотка 18 электромагнита подключена к источнику питания, в частности, к аккумулятору, через электрический переключатель или электронное коммутационное устройство. Дополнительная тяга 17 может быть выведена пользователем транспортного средства в скрытное место.
В исходном разблокированном состоянии (фиг.1) устройства блокировки при отсутствии электропитания обмотки 18 электромагнита блокирующий элемент 6 примагничен с прилеганием к первому постоянному магниту 15. В этом случае выемка 9 блокирующего элемента 6 расположена напротив отверстия 5 неподвижной обоймы 3, которое, в свою очередь, расположено напротив выемки 10 подвижной детали 4. Фиксирующий элемент 8 свободно перемещается между выемками 9, 10, подвижная деталь 4 и неподвижная обойма 3 не связаны между собой. Устройство блокировки находится в разблокированном состоянии, при котором воздействие на подвижный узел замка капота или багажника транспортного средства, или подвижный узел, связанный с рычагом переключения передач, или иной подвижный элемент транспортного средства приводит к воздействию Р на выходную тягу 12 и через нее на подвижную деталь 4, выводя цилиндрическую часть 14 подвижной детали 4 из зазора между неподвижной обоймой 3 и катушкой 2 электромагнита, преодолевая усилие пружины 11 (фиг. 2). Подвижный элемент транспортного средства функционирует беспрепятственно.
При этом фиксирующий элемент 8 может только незначительной своей частью разместиться в зазоре между неподвижной обоймой 3 и катушкой 2 электромагнита, что не препятствует возвращению цилиндрической части 14 подвижной детали 4 в зазор между неподвижной обоймой 3 и катушкой 2 электромагнита.
При прекращении воздействия на подвижный элемент транспортного средства подвижная деталь 4 под действием пружины 11 возвращается в исходное положение, цилиндрическая часть 14 располагается в зазоре между неподвижной обоймой 3 и катушкой 2 электромагнита.
При подаче на обмотку 18 электромагнита кратковременного импульса прямой полярности формируется магнитное поле, преодолевающее усилие первого магнита 15 на удержание блокирующего элемента 6, который перемещается ко второму магниту 16 и прилегает к нему под действием его магнитного поля (фиг. 3). Питание обмотки 18 электромагнита отключается.
В этом положении выемка 9 блокирующего элемента 6 удалена от отверстия 5 неподвижной обоймы 3, но сам блокирующий элемент 6 расположен напротив отверстия 5 неподвижной обоймы 3, таким образом фиксирующий элемент 8 расположен в отверстии 5 неподвижной обоймы 3 и в выемке 10 подвижной детали 4 без возможности смещения, связывая неподвижную обойму 3 и подвижную деталь 4 между собой. Попытка воздействия на подвижный элемент транспортного средства приводит к воздействию D на выходную тягу 12 устройства блокировки и через нее на подвижную деталь 4, зафиксированную относительно неподвижной обоймы 3. Перемещения подвижного элемента транспортного средства не происходит, его функционирование блокировано.
Для возврата устройства блокировки в разблокированное состояние необходимо подать на обмотку 18 электромагнита кратковременный импульс обратной полярности, формирующий магнитное поле, преодолевающее усилие второго магнита 16 на удержание блокирующего элемента 6, который перемещается к первому магниту 15 и прилегает к нему под действием его магнитного поля. Питание обмотки 18 электромагнита отключается.
Для аварийного перевода устройства блокировки в разблокированное состояние, независимо от того, заблокировано оно или разблокировано, используется дополнительная гибкая тяга 17, которая может быть расположена скрытно.
В исходном состоянии дополнительная тяга 17 проходит через корпус 1 устройства блокировки и центральные отверстия первого магнита 15 и блокирующего элемента 6, располагаясь своим концевым утолщением 19 в продольном отверстии 5 неподвижной обоймы 3 около второго магнита 16. При выведении дополнительной тяги 17 под действием внешнего усилия Е из корпуса 1 устройства блокировки ее концевое утолщение 19 воздействует на блокирующий элемент 6 (фиг. 4), переводя его в положение прилегания к первому магниту 15, соответствующее разблокированному состоянию устройства блокировки подвижного элемента транспортного средства (фиг. 5) и возможности перемещения блокирующей тяги 12 под действием усилия F.