Механизм привода прислонно-сдвижной двери транспортного средства
VEHICLE SLIDING PLUG DOOR DRIVE MECHANISM

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкциям приводов дверей транспортных средств, в частности автобусов и троллейбусов.
Известен механизм привода открываемой наружу двери (патент RU №131674 от 15.03.2013), каждая из двух створок которой установлена шарнирно с помощью дугообразных рычагов, закрепленных на вертикальной поворотной стойке, установленной в каркасе кузова транспортного средства. Механизм привода поворотной стойки от пневмоцилиндра установлен над рамой двери; пневмоцилиндр, закрепленный шарнирно на раме, имеет поршень с выдвижным штоком, соединенным шарнирно с рычагом поворота вертикальной стойки, жестко закрепленным на ее верхней части.
Недостаток данного механизма привода - в значительном изменении крутящего момента, действующего на стойку от пневмоцилиндра через рычаг поворота стойки при открытии и закрытии двери или створки двери вследствие значительной зависимости крутящего момента от угла между штоком и рычагом, который изменяется при повороте стойки на угол более 90°. Минимальный крутящий момент действует в начале открытия двери или створки и в начале ее закрытия. Для увеличения крутящего момента в этих положениях двери необходимо увеличивать диаметр поршня и давление воздуха в пневмоцилиндре, что приводит к существенному понижению КПД механизма привода двери.
Известен дверной механизм транспортного средства (патенты RU №2251611 от 02.06.2003), у которого для обеспечения параллельного переноса двери при открытии наружу дверь соединена с каркасом корпуса тягой с шарнирами, при этом поворотная стойка соединена с водилом планетарного редуктора, на входном валу которого закреплен рычаг поворота, шарнирно соединенный со штоком пневмоцилиндра. Планетарный редуктор позволяет поворачивать стойку с дугообразными рычагами и дверью на угол 130°-150° при повороте входного вала планетарного редуктора на угол 60°-90°, что позволяет снизить диапазон изменения действующего на поворотную стойку крутящего момента при открытии и закрытии двери.
Недостаток данного дверного механизма, включающего планетарный редуктор, - в сложности конструкции и обслуживания и пониженном КПД.
Известна прислонно-сдвижная дверь с пневматическим приводом ее открытия и закрытия (патент GB №2083545 от 04.09.1980), в котором пневмоцилиндр двойного действия через цепную передачу приводит поворотную стойку с дугообразными рычагами и дверью.
Недостаток данного механизма привода двери - в его сложности и, как следствие, пониженном КПД.
Известен механизм привода прислонно-сдвижной двери транспортного средства (патент RU №153061 от 22.10.2014, прототип), установленной в дверной раме каркаса кузова так, что один из краев двери соединен с каркасом кузова с помощью тяги с шарнирами на концах, а дверь закреплена шарнирно, по меньшей мере, на одном дугообразном рычаге, жестко соединенном с обеспечивающей перемещение двери наружу вертикальной поворотной стойкой, установленной в каркасе кузова в опорах с подшипниками, имеющей на верхнем конце жестко закрепленный рычаг ее поворота, с шарниром на конце, соединенным с возвратно-поступательно движущимся штоком размещенного над дверью линейного цилиндра, корпус которого шарнирно закреплен на каркасе кузова.
Недостаток данного механизма привода - в значительном изменении крутящего момента, действующего на стойку от пневмоцилиндра через рычаг поворота стойки при открытии и закрытии двери или створки двери вследствие значительной зависимости крутящего момента от угла между штоком и рычагом при повороте стойки на угол более 90°. Минимальный крутящий момент действует в начале открытия двери или створки и в начале ее (их) закрытия. Для увеличения крутящего момента в этих положениях двери необходимо увеличивать диаметр поршня и давление воздуха в пневмоцилиндре, что приводит к существенному снижению КПД механизма привода двери.
Техническая задача изобретения - повышение КПД привода прислонно-сдвижной двери транспортного средства.
Техническая задача решена в конструкции механизма привода прислонно-сдвижной двери транспортного средства, установленной в дверной раме каркаса кузова так, что один из краев двери соединен с каркасом кузова с помощью тяги с шарнирами на концах, а дверь закреплена шарнирно, по меньшей мере, на одном дугообразном рычаге, жестко соединенном с обеспечивающей перемещение двери наружу вертикальной поворотной стойкой, установленной в каркасе кузова в опорах с подшипниками, имеющей на верхнем конце жестко закрепленный рычаг ее поворота, с шарниром на конце, соединенным с возвратно-поступательно движущимся штоком размещенного над дверью линейного цилиндра, корпус которого шарнирно закреплен на каркасе кузова, при этом соединение штока с шарниром рычага поворота стойки имеет дополнительный рычаг, шарнирно закрепленный на штоке и на каркасе кузова над дверью на расстоянии, большем расстояния от шарнира штока до оси поворотной стойки, и звено, соединенное шарнирно с дополнительным рычагом и рычагом поворота стойки, при этом расстояние между осями шарниров звена составляет 0,8…1,2 расстояния между осью шарнира рычага поворота стойки и осью поворотной стойки.
Для оптимального размещения шарнира крепления дополнительного рычага и поворотной стойки в каркасе кузова отношение расстояния между осью шарнира крепления дополнительного рычага на каркасе кузова над дверью и осью поворотной стойки к расстоянию между осями шарнира рычага поворота стойки и осью стойки находится в интервале 0,4…0,7.
Для гарантированного уменьшения необходимой силы, действующей со стороны линейного цилиндра на дополнительный рычаг, при ограничении габаритного размера механизма привода в направлении, перпендикулярном двери, отношение расстояния между осями шарнира крепления звена к дополнительному рычагу и шарнира крепления дополнительного рычага на каркасе кузова над дверью к расстоянию между осью шарнира рычага поворота стойки и осью поворотной стойки находится в интервале 1,0…1,5; а также отношение расстояния между осями шарниров крепления дополнительного рычага к каркасу кузова и к штоку к расстоянию между осью шарнира крепления дополнительного рычага к каркасу кузова и осью шарнира крепления звена к дополнительному рычагу находится в интервале 1,0…1,5.
Для сокращения времени открытия и закрытия двери линейный цилиндр является пневматическим цилиндром двойного действия.
Для экономии энергии источника в качестве линейного цилиндра применяется электромеханический цилиндр с шарико-винтовым преобразователем вращательного движения ротора электродвигателя в поступательное движение штока.
Для повышения быстродействия и КПД линейным цилиндром является электромеханический цилиндр с шарико-винтовым преобразователем вращательного движения ротора электродвигателя в поступательное движение штока с электродвигателем постоянного тока, имеющим ротор с постоянными магнитами.
Решение технической задачи - повышение КПД привода прислонно-сдвижной двери транспортного средства - достигается следующей совокупностью отличительных признаков: соединение штока с шарниром рычага поворота стойки имеет дополнительный рычаг, шарнирно закрепленный на штоке и на каркасе кузова над дверью на расстоянии, большем расстояния от шарнира штока до оси поворотной стойки, и звено, соединенное шарнирно с дополнительным рычагом и рычагом поворота стойки, при этом расстояние между осями шарниров звена составляет 0,8-1,2 расстояния между осью шарнира рычага поворота стойки и осью поворотной стойки.
Для оптимального размещения шарнира крепления дополнительного рычага и поворотной стойки в каркасе кузова отношение расстояния между осью шарнира крепления дополнительного рычага на каркасе кузова над дверью и осью поворотной стойки к расстоянию между осями шарнира рычага поворота стойки и осью стойки находится в интервале 0,4…0,7.
Для гарантированного уменьшения необходимой силы, действующей со стороны линейного цилиндра на дополнительный рычаг, при ограничении габаритного размера механизма привода в направлении, перпендикулярном двери, отношение расстояния между осями шарнира крепления звена к дополнительному рычагу и шарнира крепления дополнительного рычага на каркасе кузова над дверью к расстоянию между осью шарнира рычага поворота стойки и осью поворотной стойки находится в интервале 1,0…1,5; а также отношение расстояния между осями шарниров крепления дополнительного рычага к каркасу кузова и к штоку к расстоянию между осью шарнира крепления дополнительного рычага к каркасу кузова и осью шарнира крепления звена к дополнительному рычагу находится в интервале 1,0…1,5.
Для сокращения времени открытия и закрытия двери линейный цилиндр является пневматическим цилиндром двойного действия.
Для экономии энергии источника в качестве линейного цилиндра применяется электромеханический цилиндр с шарико-винтовым преобразователем вращательного движения ротора электродвигателя в поступательное движение штока; при этом электромеханический цилиндр может иметь электродвигатель постоянного тока с ротором с постоянными магнитами.
Данная совокупность отличительных признаков не обнаружена в ходе проведенного патентно-информационного поиска, следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна" и не следует явно из уровня техники, что подтверждает соответствие изобретения критерию "изобретательский уровень".
На фиг. 1 показана кинематическая схема механизма с пневмоприводом при закрытой двери.
На фиг. 2 - кинематическая схема механизма на фиг. 1 с обозначением шарниров.
На фиг. 3 - кинематическая схема механизма с электромеханическим линейным приводом перемещения штока при закрытой двери.
На фиг. 4 - вид изнутри на дверь с механизмом пневмопривода.
На фиг. 5 - вид сверху на механизм пневмопривода при закрытой двери.
На фиг. 6 - вид сверху на механизм пневмопривода в промежуточном состоянии при открытии или закрытии двери.
На фиг. 7 - вид сверху на механизм пневмопривода при открытой двери.
a
Механизм 1 (фиг. 1) привода прислонно-сдвижной двери 2 транспортного средства 3 (фиг. 4), установленной в дверной раме 4 (фиг. 1, 3-7) каркаса 5 кузова 6 так, что один из краев двери 2 соединен с каркасом 5 кузова 6 с помощью тяги 7 с шарнирами 8, 9 на концах, а дверь 2 закреплена шарнирно на дугообразных рычагах 10, жестко соединенных с обеспечивающей перемещение двери 2 наружу вертикальной поворотной стойкой 11, установленной в каркасе 5 кузова 6 в нижней опоре 12 и верхней опоре 13 с подшипниками (не показаны), при ее повороте размещенным над дверью 2 (фиг. 1, 3-7) механизмом 1 привода, включающим рычаг 14 с шарниром 15, имеющий жесткое разъемное соединение 16 (фиг. 1, 3, 4) с верхним концом 17 поворотной стойки 11, и линейный цилиндр 18, корпус которого шарнирно закреплен в кронштейне 19 (фиг. 4) на каркасе 5 кузова 6, с возвратно-поступательным движением штока 20, имеющего соединение 21 с шарниром 15 рычага 14 поворота стойки 11, при этом соединение 21 имеет дополнительный рычаг 22 (фиг. 1, 3, 5-7), шарнирно закрепленный на штоке 20 и на каркасе 5 кузова 6 над дверью 2, и звено 23, соединенное шарнирно с дополнительным рычагом 22 и рычагом 14 поворота стойки 11, при этом расстояние между осями шарниров C и D звена 23 (фиг. 2) составляет 0,8-1,2 расстояния между шарниром 15 рычага 14 и осью поворотной стойки 11 (CD/BD=0,8…1,2, фиг. 2); поворотная стойка 11 может быть разъемной, состоящей из двух частей, соединенных муфтой 13 (фиг. 4), при этом нижняя часть поворотной стойки 11 закреплена в опоре 12, а верхняя - в опоре 13; отношение расстояния между осью шарнира A крепления дополнительного рычага 22 на каркасе 5 кузова 6 и осью поворотной стойки 11 к расстоянию между осями шарнира 15 рычага 14 поворота стойки 11 и осью стойки 11 находится в интервале 0,4…0,7 (AB/BD=0,4…0,7, фиг. 2); отношение расстояния между осями шарнира C крепления звена 23 к дополнительному рычагу 22 и шарнира A крепления дополнительного рычага 22 на каркасе 5 кузова 6 над дверью 2 к расстоянию между осью шарнира 15 рычага 14 поворота стойки 11 и осью поворотной стойки 11 находится в интервале 1,0-1,5 (AC/BD=1,0…1,5, фиг. 1-3); а также отношение расстояния между осями шарниров A крепления дополнительного рычага 22 к каркасу 5 кузова 6 и к штоку 20 к расстоянию между осью шарнира A крепления дополнительного рычага 22 к каркасу 5 кузова 6 и осью шарнира крепления звена 23 к дополнительному рычагу 22 находится в интервале 1,0…1,5 (AE/AC=1,0…1,5, фиг. 2).
a
Для сокращения времени открытия и закрытия двери линейный цилиндр 18 является пневматическим цилиндром 18 двойного действия (фиг. 1, 2, 5-7).
Для повышения КПД линейный цилиндр 18 является электромеханическим цилиндром 18b (фиг. 3) с шарико-винтовым преобразователем 24 вращательного движения ротора 25 электродвигателя 26 в поступательное движение штока 20.
Электромеханический цилиндр 18b может иметь электродвигатель 26 постоянного тока с ротором 25 с постоянными магнитами.
Для повышения КПД электродвигатель 26 электромеханического линейного привода является двигателем постоянного тока, на роторе 25 которого установлены постоянные магниты.
Работа механизма привода.
0
При закрытой двери 2 (фиг. 1-5) шток 20 выдвинут из корпуса 27 линейного цилиндра 18, при этом угол α (фиг. 5) между дополнительным рычагом 22 и осевой линией, проходящей через ось шарнира крепления дополнительного рычага 22 на каркасе 5 кузова 6 и ось поворотной стойки 11 находится в интервале 20…35°, что обеспечивает повышенный крутящий момент, создаваемый линейным цилиндром 18 относительно оси шарнира крепления дополнительного рычага 22.
а
При работе механизма 1 привода от пневмоцилиндра 18 (фиг. 1) для открытия двери 2 воздух подается в штоковую полость 28, шток 20 задвигается в корпус 27 и поворачивается дополнительный рычаг 22 через звено 23 и рычаг 14 и дугообразные рычаги 10 со стойкой 11 (фиг. 6) по часовой стрелке, и закрывает дверь 2 после поворота дополнительного рычага 22 на угол 75°…90°, а рычага 14 поворота стойки 11 на угол 115°…135°.
Поворот тяги 7 по часовой стрелке при открытой двери 2 обеспечивает параллельный перенос двери 2 при равенстве межосевых расстояний 300…500 мм для дугообразных рычагов 10 и тяги 7.
a
а
Для закрытия двери 2 воздух подается в поршневую полость 29 (фиг. 1) пневмоцилиндра 18 и осуществляется движение дополнительного рычага 22, рычага 14 и дугообразных рычагов 10 против часовой стрелки. КПД работы механизма с пневмоцилиндром 18 достигает 20%, но при меньшем времени открытия и закрытия двери 2, чем при электромеханическом цилиндре 18b.
a
Работа механизма 1 от электромеханического привода 18b (фиг. 3) с шарико-винтовым преобразователем 24 вращательного движения электродвигателя 26 в поступательное движение штока 20 аналогична его работе от пневмоцилиндра 18, но при большем времени открытия и закрытия двери 2 и большем КПД, достигающем 60%.