ВРАЩАТЕЛЬНАЯ ПРИВОДНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДВЕРИ С ОРИЕНТИРУЕМЫМИ СТВОРКАМИ, В ЧАСТНОСТИ, В ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ
ROTARY DRIVE SYSTEM FOR DOOR MOVEMENT WITH ORIENTABLE LEAVES, IN PARTICULAR, IN VEHICLES

Настоящее изобретение относится к вращательной приводной системе для перемещения двери с ориентируемыми створками, в частности, для транспортных средств, например автобусов и поездов.
Ориентируемая створка двери транспортного средства, например автобуса, соединена посредством ориентируемых рычагов или непосредственно с вращательной стойкой и может перемещаться, посредством вращательного перемещения вращательной стойки, из открытого положения в закрытое положение.
В первой известной конфигурации перемещение вращательной стойки осуществляется посредством вращательной приводной системы с внешним корпусом, связанным с конструкцией транспортного средства, и выходным валом, поддерживающимся во внешнем корпусе и соединенным с вращательной стойкой таким образом, чтобы вращаться как одно целое. Перемещение створки, таким образом, осуществляется в ответ на вращение выходного вала, тогда как корпус является неподвижным. В этой первой конфигурации является известным использовать вращательную приводную систему с пневматическим линейным приводом и винтовой передачей, которая преобразует поступательное движение линейного привода во вращательное движение выходного вала.
Во второй известной конфигурации перемещение вращательной стойки осуществляется посредством вращательной приводной системы с внешним корпусом, который сам образует вращательную стойку, а также с неподвижным валом, поддерживающимся во внешнем корпусе и связанным с конструкцией транспортного средства. В отличие от первой конфигурации, перемещение створки осуществляется в ответ на вращение внешнего корпуса, тогда как вал является неподвижным.
В этой второй конфигурации является известным использовать электрические вращательные приводные системы, так как известные основывающиеся на динамике текучей среды приводные системы имеют диаметры, которые являются слишком большими, чтобы быть способными сами работать в качестве вращательной стойки.
Однако существует потребность, заключающаяся в возможности использования преимуществ, основывающихся на динамике текучей среды вращательных приводных систем, в частности пневматических систем, также для применений, в которых внешний корпус приводной системы работает непосредственно в качестве вращательной стойки для створки двери транспортного средства.
Задачей настоящего изобретения, следовательно, является обеспечение основывающейся на динамике текучей среды вращательной приводной системы для перемещения двери с ориентируемыми створками, в частности, для транспортных средств, например автобусов, имеющей небольшой наружный диаметр, таким образом, что внешний корпус может работать в качестве вращательной стойки.
Еще одной другой задачей изобретения является обеспечение энергоэффективной вращательной приводной системы с упрощенной и прочной конструкцией.
Эта и другие задачи решены посредством создания вращательной приводной системы для перемещения двери с ориентируемыми створками, в частности, для транспортных средств, при этом вращательная приводная система задает ось вращения и содержит:
- вал статора, соосный с осью вращения и выполненный ограниченным таким образом, чтобы не вращаться вокруг оси вращения;
- внешний корпус, соединенный с валом статора вращательным образом вокруг оси вращения, при этом корпус имеет цилиндрическую внешнюю стенку, соосную с осью вращения;
- основывающийся на динамике текучей среды линейный привод с кольцевым поршнем, размещенным в кольцевой камере давления, образованной между валом статора и внешней стенкой, при этом указанный поршень находится в герметичном скользящем контакте с валом статора и с внешней стенкой и способен поступательно перемещаться параллельно оси вращения;
- винтовую передачу с трубчатым ротором, размещенным в кольцевой камере давления и соединенным с поршнем таким образом, чтобы поступательно перемещаться вместе с поршнем параллельно оси вращения,
причем вал статора, посредством одного или более элементов качения, сцепляется с винтовой дорожкой качения, образованной в роторе, так что поступательное перемещение ротора относительно вала статора вызывает одновременное вращение ротора относительно вала статора вокруг оси вращения,
при этом ротор, посредством одного или более элементов качения, сцепляется с линейным направляющим элементом корпуса, так что ротор может поступательно перемещаться относительно корпуса параллельно оси вращения, и корпус вращается вместе с ротором относительно вала статора вокруг оси вращения.
Благодаря интеграции вала статора в конструкцию основывающегося на динамике текучей среды цилиндра и выполнению винтовой дорожки в трубчатом роторе, а не в вале статора, является возможным уменьшить диаметр вала статора и наружный диаметр корпуса, который образует основывающийся на динамике текучей среды цилиндр. Это дает возможность уменьшить радиальный габарит относительно вращательных приводных систем по предшествующему уровню техники и позволяет использование внешнего корпуса в качестве вращательной стойки для створок дверей для транспортного средства. Кроме того, расположение ротора в кольцевой камере давления основывающейся на динамике текучей среды группы приводит к упрощению конструкции и экономии материала и времени для обработки и сборки приводной системы.
Для того чтобы лучше понять изобретение и оценить его преимущества, некоторые неограничивающие иллюстративные варианты осуществления будут описаны в дальнейшем, со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 - вид в перспективе вращательной приводной системы, образующей вращательную стойку двери транспортного средства;
фиг.2 - увеличенный вид вращательной приводной системы в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.3 - вид вращательной приводной системы в соответствии с вариантом осуществления, на котором внешняя стенка была удалена;
фиг.4 - вид вращательной приводной системы с фиг.3, на котором линейный направляющий элемент корпуса был удален, делая видимым кольцевой ротор;
фиг.5 - частичный вид вращательной приводной системы с фиг.3, в продольном разрезе;
фиг.6 - вид вращательной приводной системы в продольном разрезе в первой рабочей конфигурации (поршень отведен назад);
фиг.7 - вид вращательной приводной системы в продольном разрезе во второй рабочей конфигурации (поршень впереди);
фиг.8 - вид вращательной приводной системы в поперечном разрезе, демонстрирующий элементы качения, сцепленные с винтовой дорожкой качения ротора, в соответствии с вариантом осуществления;
фиг.9 - вид вращательной приводной системы в поперечном разрезе, демонстрирующий элементы качения, сцепленные с линейным направляющим элементом внешнего корпуса, в соответствии с вариантом осуществления.
На чертежах вращательная приводная система 1 для перемещения двери 2 с ориентируемыми створками, в частности, для транспортных средств, в целом обозначена ссылочной позицией 1.
Вращательная приводная система 1 задает ось 3 вращения и содержит вал 4 статора, соосный с осью 3 вращения и выполненный таким образом, чтобы быть ограниченным так, чтобы не вращаться вокруг оси 3 вращения.
Приводная система 1 также содержит внешний корпус 5, соединенный с валом 4 статора таким образом, чтобы быть способным вращаться вокруг оси 3 вращения, при этом корпус 5 имеет цилиндрическую внешнюю стенку 6, соосную с осью 3 вращения.
Кольцевой поршень 7 основывающегося на динамике текучей среды привода 8 размещен в кольцевой камере 9 давления, образованной между валом 4 статора и внешней стенкой 6. Поршень 7 находится в герметичном скользящем контакте с валом 4 статора и с внешней стенкой 6 и способен поступательно перемещаться параллельно оси 3 вращения.
Трубчатый ротор 10 винтовой передачи 11 размещен в кольцевой камере 9 давления и соединен с поршнем 7 таким образом, чтобы поступательно перемещаться вместе с поршнем 7 параллельно оси 3 вращения.
Вал 4 статора, посредством одного или более первых элементов 12 качения, сцепляется с винтовой дорожкой 13 качения, образованной в роторе 10, таким образом, поступательное перемещение ротора 10 относительно вала 4 статора вызывает одновременное вращение ротора 10 относительно вала 4 статора вокруг оси 3 вращения. Кроме того, ротор 10, посредством одного или более вторых элементов 14 качения, сцепляется с линейным направляющим элементом 15 корпуса 5, таким образом, ротор 10 может поступательно перемещаться относительно корпуса 5 параллельно оси 3 вращения, и корпус 5 вращается вместе с ротором 10 относительно вала 4 статора вокруг оси 3 вращения.
Благодаря интеграции вала 4 статора в конструкцию основывающегося на динамике текучей среды цилиндра и выполнению винтовой дорожки 13 в трубчатом роторе 10, а не в вале 4 статора, является возможным уменьшить диаметр вала 4 статора и наружный диаметр корпуса 5, который образует основывающийся на динамике текучей среды цилиндр. Это позволяет уменьшить радиальный габарит по сравнению с вращательными приводными системами по предшествующему уровню техники и позволяет использование внешнего корпуса в качестве вращательной стойки для створок дверей транспортного средства. Кроме того, расположение ротора 10 в кольцевой камере 9 давления основывающейся на динамике текучей среды группы приводит к упрощению конструкции и экономии материала и времени для обработки и сборки приводной системы 1.
В соответствии с вариантом осуществления, основывающийся на динамике текучей среды привод 8 может быть выполнен в виде привода двустороннего действия, в котором камера 9 давления разделена поршнем 7 на первую камеру 9A давления и вторую камеру 9B давления, расположенные на противоположных сторонах поршня 7. В этом случае вал 4 статора может непосредственно задавать часть как первой, так и второй камер 9A, 9B давления. Предпочтительно, поступательно перемещаемый ротор 10, линейный направляющий элемент 15 и первые и вторые элементы 12, 14 качения также размещены внутри кольцевой камеры 9 давления.
Таким образом, область преобразования поступательного движения во вращательное движение полностью размещается в камере 9 давления основывающегося на динамике текучей среды линейного привода 8, таким образом обеспечивая возможность выполнения одного внешнего корпуса 5 для всей вращательной приводной системы 1, верхняя стенка 16 и боковая стенка (внешняя стенка 6) которого также могут непосредственно задавать камеру 9 давления.
Это также уменьшает осевые размеры всей вращательной приводной системы, упрощает и уменьшает массу ее конструкции и облегчает ее обработку и сборку.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, первые элементы 12 качения содержат штифт 17, образованный на или соединенный с валом 4 статора, и втулку 18, поддерживающуюся с возможностью вращения на штифте 17 посредством размещения между ними группы (цилиндрических) роликов и имеющую кулачковую следящую поверхность 19, которая сцепляется с дорожкой 13 качения, образованной в трубчатом роторе 10, в контакте качения.
Первые элементы 12 качения, таким образом, выполнены из подшипников качения, использующих (цилиндрические) ролики, внутренняя опора которых (штифт 17) соединена с валом 4 статора, а наружное кольцо которых (втулка 18) образует кулачковую следящую поверхность 19 в контакте с кулачковой поверхностью дорожки 13 качения трубчатого ротора 10.
Аналогичным образом, вторые элементы 14 качения содержат штифт 17, образованный на или соединенный с трубчатым ротором 10, и втулку 18, поддерживающуюся с возможностью вращения на штифте 17 посредством размещения между ними группы (цилиндрических) роликов и имеющую кулачковую следящую поверхность 19, которая сцепляется с линейным направляющим элементом 15 корпуса 5 в контакте качения.
Предпочтительно, ориентация штифтов 17 первых и вторых элементов 12, 14 качения или, другими словами, местная ось качения втулки 18 является, по существу, радиальной относительно оси 3 вращения, которая, в свою очередь, соответствует продольной оси вала 4 статора.
Могут иметь место два первых элемента 12 качения в диаметрально противоположных положениях относительно оси 3 вращения или три элемента качения с угловым шагом 120°.
Кулачковые следящие поверхности дорожки 13 качения и/или линейного направляющего элемента 15 предпочтительно являются выпуклыми или скругленными выпуклым образом в направлении оси качения для исключения трения скольжения вследствие разницы качения между радиально внешней областью втулки и ее радиально внутренней областью.
В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления, внешний корпус 5 образован из цилиндрической внешней стенки 6 и двух противоположных верхних стенок 16, соединенных с внешней стенкой 6 посредством множества винтов 20.
Верхние стенки 16 поддерживают вал 4 статора в радиальном и осевом направлении (со ссылкой на ось 3 вращения) посредством упорных шариковых подшипников 21, в которые упирается заплечик 22 вала 4 статора.
Линейный направляющий элемент 15 содержит цилиндрическую трубку, расположенную в кольцевом пространстве между внешней стенкой 6 и ротором 10 и имеющую две линейные канавки 25, проходящие параллельно оси 3 вращения и образующие дорожки качения для вторых элементов 14 качения.
Цилиндрическая трубка линейного направляющего элемента 15 может быть связана с первой верхней стенкой 16' таким образом, чтобы вращаться как одно целое, посредством геометрического соединения между одним или более осевыми выступами 23 первой верхней стенки 16' и одним или более соответствующими осевыми углублениями 24 цилиндрической трубки или наоборот.
Линейный направляющий элемент 15 может быть связан с корпусом 5 таким образом, чтобы поступательно перемещаться как одно целое посредством соединения запрессовки с внешней стенкой 6 или посредством соединения с первой верхней стенкой 16' посредством винтов.
Одна из верхних стенок 16 (предпочтительно первая верхняя стенка 16', с которой связан линейный направляющий элемент 15) имеет центральное отверстие, через которое конец 26 вала 4 статора проходит наружу корпуса 5. Конец 26 вала 4 статора может иметь шлицы или профиль таким образом, чтобы обеспечить возможность поворотного объединенного соединения с потребителем, в частности, с транспортным средством, например автобусом или железнодорожным вагоном.
Поршень 7 может содержать кольцевое тело в виде одной детали или состоящее из множества деталей, объединенных друг с другом, и которое образует:
- окружную внешнюю поверхность 27, предпочтительно с одним или более посадочными местами, которые размещают внешние кольцевые уплотнители 28, для скользящего герметичного сцепления с цилиндрической внутренней поверхностью внешней стенки 6, и
- окружную внутреннюю поверхность 29, предпочтительно с одним или более посадочными местами, которые размещают внутренние кольцевые уплотнители 30, для скользящего и герметичного сцепления с внешней поверхностью 31 вала 4 статора.
Ротор 10 содержит трубчатый участок, который образует винтовую дорожку 13 качения и который может быть выполнен в виде одной детали (или другими словами: монолитно) с поршнем 7, или соединен таким образом, чтобы вращаться и поступательно перемещаться как одно целое с ним.
Возврат поршня 7 может быть получен посредством пневматического или гидродинамического управления (создания давления во второй камере 9B давления в случае привода двустороннего действия (показанного на чертежах)) или, в качестве альтернативы, посредством возвратной пружины, воздействующей на поршень (не показано).
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, линейный привод 8 содержит пневматическую демпфирующую систему, которая замедляет перемещение поршня 7, когда он входит в область концевого ограничителя.
В варианте осуществления корпус 5, в частности верхняя стенка 16, 16', образует первый канал 31 для подачи и выпуска текучей среды под давлением во взаимодействии с первым отверстием в камеру 9 давления и второй канал 32 для подачи и выпуска во взаимодействии со вторым отверстием в камеру давления, причем второй канал 32 имеет дросселированное сечение (посредством регулировочного винта 33) относительно сечения первого канала 31. Кроме того, поршень 7 образует кольцевую изоляционную стенку 34, подходящую для герметичного сцепления с кольцевым изоляционным посадочным местом 35 (возможно, оснащенным уплотнителем), когда поршень 7 входит в область концевого ограничителя. Кольцевое изоляционное посадочное место 35 проходит между первым отверстием и вторым отверстием таким образом, что, когда поршень 7 входит в области концевых ограничителей, сцепление изоляционной стенки 34 с изоляционным посадочным местом 35 отделяет объем воздуха в камере 9 давления от первого отверстия и заставляет его проходить только через второе отверстие и второй канал 32 с дросселированием. Таким образом, скорость поршня 7 уменьшается при приближении к его концевому ограничителю.
В соответствии с вариантом осуществления, второй канал 32 соединяется с первым каналом 31 в точке дальше по ходу (направление выпуска) относительно дросселирования так, чтобы обеспечить возможность подачи и сжатия рабочей текучей среды (сжатого воздуха) всегда через первый канал 31 и первое отверстие, таким образом исключая нежелательное замедление во время начальных этапов перемещения поршня 7 и, следовательно, приведенной в движение двери.
Как показано на фиг.6 и 7, такая идея и конструкция описанного пневматического демпфера могут быть аналогично воплощены в обеих камерах 9A, 9B давления привода двустороннего действия.
Предпочтительно, датчики углового и осевого положения могут быть смонтированы на корпусе 5 вращательной приводной системы 1 и взаимодействуют с концом 26 вала 4 статора, который проходит наружу из корпуса 5. Такие датчики могут, например, содержать потенциометрические, механические, оптические и/или индуктивные датчики.
Вращательная приводная система настоящего изобретения имеет множество преимуществ, и, в частности, она имеет небольшие радиальные размеры, прочную, но упрощенную конструкцию, а также высокий энергетический кпд в преобразовании поступательного движения, создаваемого линейным приводом, во вращательное движение корпуса.
Само собой разумеется, специалист в данной области может внести дополнительные модификации и варианты во вращательную приводную систему в соответствии с настоящим изобретением для удовлетворения возможных и конкретных требований, все из которых, в любом случае, охватываются объемом охраны изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения.