ЗАМОК С ДОВОДЧИКОМ ДВЕРИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
LOCK WITH DOOR CLOSER OF VEHICLE

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для запирания дверей транспортного средства, преимущественно легкового автомобиля.
Прототипом является запирающее устройство двери, содержащее привод, кинематически связанный с поворотной защелкой, имеющей возможность взаимодействия с запорным элементом и механизмом фиксации ее [Пат. 2382862, МПК Е05В 65/20, Е05С 21/02, 2010].
Недостатками прототипа являются:
- относительно сложная конструкция устройства;
- низкая универсальность в отношении возможности использования замка и на правой и на левой дверях и в отношении типа привода - только электрический;
- шум при функционировании замка, вызываемый работой храпового механизма и собачек.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение ее надежности и улучшение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в замке с доводчиком двери транспортного средства, содержащем привод, кинематически связанный с поворотной защелкой, имеющей возможность взаимодействия с запорным элементом и механизмом фиксации ее, кинематическая связь выполнена в виде соединенного с приводом и установленного с возможностью вращения и осевого перемещения червяка, имеющего возможность контакта с ломаным рычагом, один конец которого шарнирно закреплен на поворотной защелке, а другой - на оси, при этом механизм фиксации реализован в виде сопряженного с червяком зубчатого колеса, жестко скрепленного с ним ротора и сопряженного с последним статора, в котором сделан паз с имеющей заклинивающую поверхность консольной балкой, взаимодействующей свободным концом с подвижным упором, и размещено тело качения с возможностью контакта с заклинивающей поверхностью и с ротором.
Ось конца ломаного рычага и ось поворотной защелки размещены симметрично относительно плоскости, в которой расположены зубчатое колесо и червяк. Отверстие, размещенное на конце ломаного рычага и взаимодействующее с осью, выполнено в виде продольного паза. Зубчатое колесо выполнено заодно с ротором. Червяк выполнен глобоидным. Червяк и зубчатое колесо выполнены в виде самотормозящейся червячной передачи. Червяк выполнен и в виде цилиндрического вала с закрепленной на нем и охватывающей его, по крайней мере, одной витой пружиной, концы которой могут контактировать с ограничителем осевого перемещения червяка. Червяк выполнен и в виде цилиндрического вала с закрепленными на нем и охватывающими его двумя витыми пружинами, концы которых могут контактировать с ограничителем осевого перемещения червяка, причем между витками первой пружины размещены витки второй пружины. В положении разблокировки угол между плечами ломаного рычага не больше угла между ними в положении, когда ось сопряжения этого рычага с поворотной защелкой расположена в плоскости, проходящей через ось сопряжения плеч и ось вращения поворотной защелки.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Выполнение кинематической связи в виде соединенного с приводом и установленного с возможностью вращения и осевого перемещения червяка, имеющего возможность контакта с ломаным рычагом, один конец которого шарнирно закреплен на поворотной защелке, а другой - на оси, упрощает конструкцию, повышает надежность и позволяет применять электрический или пневматический привод, т.е. унифицировать последний.
Реализация механизма фиксации в виде сопряженного с червяком зубчатого колеса, жестко скрепленного с ним ротора и сопряженного с последним статора, в котором сделан паз с имеющей заклинивающую поверхность консольной балкой, взаимодействующей свободным концом с подвижным упором, и размещено тело качения с возможностью контакта с заклинивающей поверхностью и с ротором, способствует бесшумной работе замка, упрощает конструкцию и повышает надежность. Кроме того это позволяет сделать механизм замка универсальным в отношении установки на правую и левую двери, а также осуществлять дистанционное разблокирование замка и приоткрывание двери.
Размещение оси конца ломаного рычага и оси поворотной защелки симметрично относительно плоскости, в которой расположены зубчатое колесо и червяк, позволяет унифицировать механизм замка в отношении применения его на правой или левой двери. Для этого достаточно только поменять местами ломаный рычаг и поворотную защелку. Все это повышает эксплуатационные характеристики.
Выполнение отверстия, размещенного на конце ломаного рычага и взаимодействующего с осью, в виде продольного паза позволяет предотвратить поломку механизма замка при чрезмерно сильном закрывании (захлопывании) двери. В этом случае за счет паза рычаг будет скользить по оси, предотвращая ее поломку. Все это повышает надежность и эксплуатационные характеристики.
Выполнение зубчатого колеса заодно с ротором упрощает конструкцию и повышает ее надежность.
Выполнение червяка глобоидным позволяет передавать большие усилия на ломаный рычаг при тех же габаритах зубчатой передачи.
Выполнение червяка и зубчатого колеса в виде самотормозящейся червячной передачи позволяет автоматически фиксировать элементы механизма замка после выключения электродвигателя, что упрощает конструкцию.
Выполнение червяка и в виде цилиндрического вала с закрепленной на нем и охватывающей его, по крайней мере, одной витой пружиной, концы которой могут контактировать с ограничителем осевого перемещения червяка, позволяют выбрать зазоры в зубчатой передаче при открытой поворотной защелке, что предотвратит нежелательный возможный шум при перемещении указанных деталей в зазорах. Кроме того упрощается конструкция червяка и колеса.
Выполнение червяка и в виде цилиндрического вала с закрепленными на нем и охватывающими его двумя витыми пружинами, концы которых могут контактировать с ограничителем осевого перемещения червяка, и размещение между витками первой пружины витки второй пружины, дает возможность увеличить силу противодействия перемещению пружин вдоль вала червяка и, следовательно, обеспечить больший момент на червяке. Кроме того, за счет разной жесткости пружин можно получить различные упругие силы, воздействующие на ограничители осевого перемещения червяка. Все это упрощает конструкцию и повышает ее надежность.
Установка в положении разблокировки угла между плечами ломаного рычага не больше угла между ними в положении, когда ось сопряжения этого рычага с поворотной защелкой расположена в плоскости, проходящей через ось сопряжения плеч и ось вращения поворотной защелки, позволяет исключить блокирование поворотной защелки в положении разблокировки (при открытой двери) даже в случае ложного срабатывания привода. Это улучшает эксплуатационные характеристики и повышает надежность.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен разрез А-А замка с доводчиком двери транспортного средства. На фиг. 2. изображен замок в момент начала срабатывания. На фиг. 3. изображен замок (вид сверху). На фиг. 4 изображен замок в момент блокировки. На фиг. 5 изображено пружинное кольцо на статоре замка. На фиг. 6 изображен толкатель в положении блокировки замка. На фиг. 7 изображен замок в момент разблокирования. На фиг. 8 изображен вариант замка, для противоположной двери транспортного средства. На фиг. 9 изображен вариант выполнения осей поворотной защелки замка и ломаного рычага. На фиг. 10 изображен привод поворотной защелки с червяком, выполненным в виде вала с охватывающей его пружиной. На фиг. 11 изображен привод с червяком в виде вала с охватывающими его двумя пружинами.
Замок с доводчиком двери транспортного средства содержит поворотную защелку 1, установленную с возможностью вращения на оси 2 и взаимодействия с запорным элементом 3 проема двери и имеющую ось 4 поворота конца плеча ломаного рычага 5, конец другого плеча которого имеет возможность поворота на оси 6 и может иметь продольный паз 7. Ломаный рычаг имеет возможность контакта с торцом соединенного с приводом (например электродвигателем) червяка 8, сопряженного с зубчатым колесом 9, которое жестко связано с ротором 10, установленным с возможностью вращения в статоре 11, имеющем паз с заклинивающей поверхностью 12 консольной балки 13, взаимодействующей свободным концом 14 с подвижным упором 15, при этом в пазу размещено поджатое пружиной 16 к заклинивающей поверхности тело 17 качения, имеющее возможность контакта с ротором. Подвижный упор обладает возможностью контакта с механизмами внутренней и внешней разблокировки замка, каждый из которых имеет толкатель, выполненный в виде ломаного рычага 18, конец одного плеча которого размещен с возможностью скольжения и поворота в направляющих 19, при этом конец другого плеча, имеющего возможность контакта с обладающим прорезью 20 кулачком 21, выполнен с пазом 22, располагающим возможностью перемещения относительно неподвижной оси 23, и может взаимодействовать с кнопкой 24. Червяк 8 может быть выполнен в виде вала 25, имеющего больший диаметр, чем ось 26, на котором закреплена и охватывает его, по крайней мере одна витая пружина 27, имеющая возможность зацепления с колесом 9, концы которой соприкасаются с ограничителями ее осевого перемещения, например опорой 28 и ломаным рычагом 5. На валу червяка возможно закрепление и второй пружины 29, витки которой расположены между витками первой. На статор может быть надето пружинное кольцо 30 с возможностью контакта с концом упругой балки.
Работает замок с доводчиком двери транспортного средства следующим образом.
В исходном состоянии замка (дверь открыта) привод (не показан) червяка 8 выключен, ось сопряжения плеч ломаного рычага 5 лежит в одной плоскости с осями 2, 4 или левее ее, что исключает блокирование защелки 1 при ложном срабатывании привода, поскольку защелка в этом случае начнет поворачиваться против часовой стрелки, упираясь, например в ограничитель вращения (не показан). При закрывании двери зуб защелки начинает взаимодействовать с запорным элементом 3 проема двери, заставляя поворачиваться ее по часовой стрелке (фиг. 1, 2, 3). При вращении защелки плечи ломаного рычага 5 начинают опускаться. После перемещения защелки 1 на некоторый угол, например до положения неполной блокировки, включается привод червяка 8, который начинает вращаться, двигаясь вниз. Сила реакции, вызванная действием осевой силы червяка, стремится повернуть зубчатое колесо 9 и скрепленный с ним ротор 10 против часовой стрелки, заставляя тело 17 качения упереться в заклинивающую поверхность 12 и застопорить ротор. Воздействие тела качения на упругую консольную балку 13 вызывает в ней упругое напряженное состояние, но не перемещает (или перемещает в пределах зазоров) ее свободный конец 14, поскольку он прижат к упору 15. Неподвижное состояние зубчатого колеса 9 вынуждает вращающийся червяк 8 перемещаться вдоль своей оси и давить на ломаный рычаг 5, поворачивая посредством него защелку 1. После того, как плечи рычага окажутся на одной линии, защелка 1 (замок) достигнет положения блокировки, дверь будет прижата к уплотнителю, и привод выключится (фиг. 4). Поскольку механизм замка не имеет каких-либо защелок, храповиков и т.п. деталей, то его работа происходит бесшумно. Вместо электрического в замке может быть применен и пневматический (гидравлический) привод, шток поршня которого действует вдоль оси червяка. В этом случае червячная передача может быть заменена реечной, поскольку вращения червяка уже не требуется.
Замок может быть закрыт и вручную без помощи привода. В этом случае закрывание двери будет сопровождаться поворотом защелки 1 до положения блокировки и опусканием плеч рычага до горизонтального положения. При этом червяк 8 под действием собственного веса или осевой пружины опустится вниз, поворачивая колесо 9 с ротором 10 по часовой стрелке, которые будут беспрепятственно вращаться, поскольку тело качения 17 отойдет от заклинивающей поверхности 12 и не станет препятствовать указанному вращению. Если дверь будет закрыта не до конца, т.е. плечи рычага 5 не займут горизонтального положения, то включившийся привод доведет дверь до требуемого закрытого состояния. Если дверь будет захлопнута с чрезмерным усилием, то занявший горизонтальное положение ломаный рычаг 5 сначала сдвинется вправо вслед за лишним перемещением оси 4 защелки 1 (при этом паз 7 будет скользить относительно оси 6), а потом за счет упругих сил уплотнителя двери вернется назад, упершись в ось 6. Такое движение ломаного рычага предотвращает поломку механизма замка. Заметим, что вместо паза 7 можно закрепить ось 6 на упругом основании, которое при необходимости позволит ей вместе с концом плеча переместиться вправо.
В закрытом положении замок может находиться сколь угодно долго, при этом усилия, воздействующие на защелку 1 в процессе движения транспортного средства, в том числе и от сжатого уплотнителя, будут в основном восприниматься плечами ломаного рычага и осями 2, 6, что избавит основной механизм замка от нежелательных нагрузок. Заметим, что у разных по размеру дверей упругие силы сжатого уплотнителя различны, поэтому для регулировки упругого усилия консольной балки 13 (возможность применения замка для различных по размеру дверей) на ее конец 14 и статор 11 могут надеваться кольца 30 различной жесткости (фиг. 5). Для страховки от разблокировки замка в случае поломки, например упругой балки 13, а также для получения сочного звука, сигнализирующего о полном закрывании двери, поворотная защелка 1 может быть снабжена стопорной собачкой (не показана), которая должна освобождать ее при открывании замка. Для исключения несанкционированного открывания замка кнопкой 24 механизмы внутренней и внешней разблокировки выключаются. Для этого, например с помощью шагового двигателя, поворачивают кулачок 21 в положение, в котором плечи ломаного рычага 18 провисают, исключая передачу от кнопки 24 нажимного усилия на подвижный упор 15. Для восстановления работоспособности кнопки 24 необходимо вернуть кулачок 21 в прежнее положение, в котором рычаг 18 займет горизонтальное положение. Если по какой-то причине сделать это с помощью шагового двигателя не удается, то применяют механический ключ, который вставляют в личину замка (не показана) так, чтобы, например его конец вошел в прорезь 20 кулачка 21, и поворачивают его вместе с кулачком на 90 градусов. Работоспособность кнопки восстанавливается. Заметим, что кулачок может быть выполнен на четыре положения: в одном механизмы внутренней и внешней разблокировки выключаются, в другом - работоспособны, в третьем и четвертом работоспособен только один из них.
Для разблокирования замка и открывания двери нажимают на кнопку 24, в результате чего упор 15 поворачивается вокруг оси и освобождает конец 14 консольной балки 13 (фиг. 7). Теперь, если даже кнопка 24 будет отпущена, то упор 15 не вернется в свое исходное вертикальное состояние, так как будучи упруго напряженной ранее посредством тела 17 качения при закрывании замка, балка освобождается от упругой деформации. При этом ее конец 14 немного приподнимается, препятствуя возврату упора 15 в исходное положение. Далее за счет сил, действующих со стороны защелки 1 (возможно; также применение возвратной пружины на рычаге 5) происходит подъем плеч рычага 5 и червяка 8, который начинает поворачивать зубчатое колесо 9 вместе с ротором 10 против часовой стрелки. Поворачиваясь, ротор увлекает за собой тело 17 качения, которое перекатываясь по заклинивающей поверхности балки 13, приподнимает ее вместе с концом 14. На подъем балки и деформацию пружинного кольца 30 (если таковое имеется) тратится энергия, в которую переходит (рассеивается) потенциальная энергия сжатого уплотнителя двери, поэтому дверь приоткрывается плавно и бесшумно. Дойдя до стенки паза, тело качения проскальзывает, не препятствуя при этом дальнейшему повороту ротора 10 с зубчатым колесом 9 против часовой стрелки в положение разблокировки. При последующем закрывании замка опускающийся вниз червяк 8 поворачивает по часовой стрелке зубчатое колесо 9 и ротор 10, который увлекая за собой тело 17 качения, снимает (скатывает) его с заклинивающей поверхности 12, конец 14 балки 13 при этом опускается, и упор 15 возвращается в свое первоначальное вертикальное положение, замок также оказывается в исходном положении. Упор 15 может быть возвращен в вертикальное положение и до последующего закрывания замка. Для этого кратковременно вращают червяк 8 в обратном направлении, зубчатое колесо 9 вместе с ротором 10 начинают вращаться по часовой стрелке, тело 17 качения сходит с заклинивающей поверхности 12, балка 13 вместе с концом 14 опускаются, и упор 15 занимает свое вертикальное положение.
Путем вращения червяка 8 в обратном направлении можно дистанционно разблокировать замок, при этом приоткрыть дверь за счет упругой силы сжатого уплотнителя или открыть полностью, например дверь багажника с помощью дополнительного привода.
Замок можно устанавливается и на противоположную дверь, для чего следует симметрично перевернуть защелку 1 и ломаный рычаг 5 (фиг. 8). Если ось 2 вращения защелки 1 и ось 6 поворота рычага 5 выполнить симметрично относительно плоскости, проходящей через червяк 8 и зубчатое колесо 9, то при производстве замков для левой и правой дверей рычаг 5 и защелка 1 только меняются местами на этих осях (фиг. 9).
Червяк можно выполнять упрощенно путем напрессовывая пружин 27, 29 (или одной из них) на вал 25 (фиг. 10, 11). При этом, если витки пружин соприкасаются (на фиг. 11 касание показано пунктиром), то увеличивается сила сопротивления сползанию их с вала 25 под действием осевой силы червяка.
Внедрение изобретения позволит создать простой по конструкции и надежный универсальный замок с повышенными эксплуатационными характеристиками (бесшумность работы и возможность дистанционного приоткрывания или открывания двери), позволяющий применять для работы различные типы приводов.