СКЛАДНАЯ ЛЕСТНИЦА

Полезная модель относится к конструкциям складных лестниц для автомобильных фургонов.
Удобство и безопасность работы в автомобильном фургоне специального назначения (автомастерская, вахтовый автобус, автодом и т.п.) в значительной степени связаны с удобством приведения в рабочее и в транспортное положение лестницы, по которой приходится подниматься в фургон, а также безопасностью при ее эксплуатации.
Известна складная лестница Фиг. 1 (http://www.4wdmotorhome.com), представляющая собой складной параллелограммный механизм, несущий на себе ступеньки, который раскладывается вручную и удерживается в раскрытом положении для увеличения жесткости конструкции при помощи двух газовых пружин. Складывают лестницу также вручную, преодолевая усилие газовых пружин. После складывания и фиксирования в сложенном состоянии лестница снова вручную задвигается в транспортное положение под фургоном.
Главным недостатком данного технического решения является невысокая жесткость механизма лестницы, что вынудило пользователя применить подставку, опирающуюся на землю. Без подставки пользоваться такой лестницей было бы травмоопасно.
Другим недостатком является необходимость приведения лестницы в рабочее или транспортное состояние вручную, что требует участия человека, находящегося снаружи фургона. Открыть или закрыть лестницу человеком, находящимся в фургоне, невозможно.
Известно другое техническое решение складной лестницы, приведенное на Фиг. 2 и 3 (http://caravanua.com/index.php?topic=35.0).
Главное преимущество данного технического решения перед предыдущим - в наличии электрического привода, позволяющего раскрывать и закрывать лестницу с пульта управления, в том числе и из фургона, что дает возможность устанавливать и приводить лестницу в транспортное положение человеком, находящимся в фургоне.
Недостатками данного технического решения являются то, что:
1. Имеющаяся в продаже конструкция складной лестницы (из двух ступенек) не обеспечивает высоту, достаточную для подъема человека в фургоны, имеющие высоту входа более 0,7 метров над уровнем земли.
Для высоких фургонов, имеющих высоту входа более 0,7 м (на большинстве грузовых автомобилях типа ГАЗ, КАМАЗ, Урал и множестве других, в том числе зарубежных), требуется 3 и более ступенек или заниженный вход, как на Фиг. 3, требующий изменения конструкции стандартного фургона;
2. При увеличении количества ступенек до необходимых 3-4 шт. (конструкция лестницы позволяет это сделать) жесткость лестницы, как показал наш опыт, сильно уменьшается. Пользоваться такой лестницей без опоры на землю становится невозможно.
3. Конструкция лестницы не предусматривает никакой защиты от загрязнения и повреждения при эксплуатации фургона.
В качестве прототипа выбрана наиболее близкая к предлагаемому техническому решению конструкция складной лестницы, представленная на Фиг. 4. (http://camper4x4.ru/blog/tools/166.html).
Данная конструкция складной лестницы включает в себя параллелограммный механизм, изготовленный из листового металла, на котором закреплены ступеньки лестницы, электромеханический привод с пультом управления и защитный ящик с автоматически закрывающейся и открывающейся крышкой.
Важная для нас особенность конструкции в том, что складной параллелограммный механизм ступенек лестницы при закрывании с помощью электромеханического привода компактно (несмотря на большое количество ступенек) складывается в прочный вандало- и влагозащищенный ящик, расположенный под фургоном.
Крышка, снабженная по периметру резиновым уплотнением, с помощью рычагов, шарнирно прикрепленных к ней, закрывается при складывании лестницы.
Открыть закрытую крышку возможно только с пульта управления, который, при необходимости, может быть установлен не только снаружи, но и продублирован в фургоне. В последнем случае открывание и закрывание лестницы может полностью контролироваться людьми, находящимися в фургоне.
Основным недостатком представленного выше технического решения снова является недостаточная для такого количества ступенек жесткость конструкции, делающая небезопасным применение лестницы без опоры на землю.
Другим недостатком является применение в качестве электромеханического привода двух гидроцилиндров, приводимых в действие от автономной масляной станции, что существенно увеличивает стоимость конструкции лестницы.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает следующий технический результат -конструкцию складной лестницы с электромеханическим приводом для автомобильного фургона для варианта с 4-5 ступеньками (без применения подставок, упирающихся в землю) при уменьшении ее цены.
Технический результат достигается тем, что в конструкции складной лестницы, включающей параллелограммный механизм, изготовленный из листового металла, электромеханический привод и защитный ящик с автоматически открывающейся и закрывающейся крышкой, для изготовления параллелограммного механизма вместо листового металла применяют металлическую прямоугольную профильную трубу, в качестве электромеханического привода применяют электрический привод винт-гайка с редуктором, верхнюю часть параллелограммного механизма при полном открывании лестницы фиксируют в верхней части защитного ящика, нижнюю часть механизма при полном открывании лестницы фиксируют рычагами, приводящими в движение крышку ящика, а при закрывании лестницы крышку ящика фиксируют в закрытом положении за счет передаточного числа не менее 10 редуктора электрического привода.
Конструкция предлагаемой лестницы в закрытом и открытом состояниях схематично изображена на Фиг. 5:
На Фиг. 5 слева схематично изображена конструкция складной лестницы 1, убранной в ящик 2 и закрытой крышкой 3. Лестница в ящике удерживается на кронштейнах 4, поворачивающихся вокруг осей 5, закрепленных на каркасе ящика. Электрический привод 6 позволяет выдвигать лестницу наружу (фиг. 5 справа), открывая крышку при помощи рычагов 7, шарнирно прикрепленных к крышке и параллелограммному механизму 8 лестницы, на котором закреплены ступеньки 9.
Лестница открывается до соприкосновения упоров 10, закрепленных с обеих сторон на параллелограммном механизме лестницы, с каркасом ящика. Другие упоры 11, так же закрепленных с обеих сторон лестницы, приходят в механический контакт с рычагами 7, открывающими крышку ящика. В этот момент концевой выключатель (на рисунке не показан) размыкает цепь питания и останавливает работу электропривода.
Упоры 10 и 11, расположенные с обеих сторон параллелограммного механизма, предназначены для создания дополнительных точек опоры механизма открытой лестницы, закрепленного только лишь на осях 5 и полностью выдвинутом штоке электромеханического привода. Дополнительные точки опоры фиксируют открытый механизм (без опоры на землю), что уменьшает раскачивание лестницы при перемещении по ней человека.
Упоры 10 препятствует перемещению конструкции лестницы в продольном направлении. Упоры 11 препятствует перемещению конструкции лестницы в поперечном направлении.
Все рычаги параллелограммного механизма 8 для повышения его жесткости изготовлены из стальной трубы прямоугольного сечения 40×25×1,5 мм, а не из листового металла, который не обеспечивает достаточной жесткости конструкции в прототипе даже при толщине металла (сталь) 5 мм.
Ящик с лестницей закрепляется под полом фургона 12.
При закрывании лестницы электромеханический привод 6, поворачивая рычаги 4 вокруг осей 5, убирает лестницу в ящик, складывая параллелограммный механизм, и закрывает крышку. Второй концевой выключатель (на рисунке не показан) после полного закрывания крышки отключает электропривод, и крышка оказывается в запертом состоянии, открыть ее невозможно из-за большого, не менее 10, передаточного числа редуктора электропривода.
Выдвижной шток электромеханического привода с передаточным числом редуктора 10 и более единиц при выключенном электродвигателе оказывается самозаторможенным и не может быть сдвинут с места.
Сущность полезной модели поясняется на примере изготовления реальной конструкции складной лестницы, предназначенной для установки на фургон (Фиг. 6). Высота нижней плоскости фургона над поверхностью земли после его установки на шасси автомобиля 1000 мм.
На приведенной на Фиг.6 фотографии лестница в процессе изготовления с еще незакрытыми боковыми стенками, сфотографированная с двух сторон, что бы ее конструкция была достаточно хорошо видна.
Конструкция лестницы из 4 ступенек размещена в ящике высотой 600 мм, изготовленным из стального уголка 40×40 мм. Параллелограммный механизм был изготовлен из стальных прямоугольных профильных труб 40×25 со стенками 1,5 мм, шарнирно соединенных между собой. На механизме закреплены 4 ступеньки из рифленого алюминия, дополнительно усиленные с внутренней стороны ребрами жесткости.
Высота ступеньки 192 мм.
Крышка, закрывающая механизм закрытой лестницы, прикреплена к ящику с помощью петель и приводится в движение двумя рычагами от механизма самой лестницы. По периметру крышки установлено резиновое уплотнение.
Электрический привод механизма осуществляется линейным электромеханическим приводом (актуатором LAS-2 фирмы Hiwin). Актуатор шарнирно закреплен в нижней части каркаса ящика и на верхней ступеньке лестницы. Ход штока актуатора, ограничиваемый концевыми выключателями на ящике, 230 мм. Питается актуатор через кнопочный пульт управления напряжением 12 В постоянного тока от бортовой сети автомобиля.
Управление открыванием и закрыванием лестницы осуществляется двумя кнопками на пульте управления за счет изменения полярности напряжения на электродвигателе актуатора.
Механизм лестницы при открывании и закрывании останавливается в крайних положениях за счет разрыва цепи электропитания двигателя актуатора концевыми выключателями, положение которых, как и положение нажимающего на них элемента, имеет возможность регулировки для точной настройки работы всего механизма. Концевые выключатели, установленные на каркасе ящика, и «флажок» нажимающий на них (белого цвета), хорошо видны на левом изображении на Фиг. 6.
При полном открывании параллелограммный механизм фиксируется установленными на нем упорами 10 и 11, входящими в соприкосновение с упорами, установленными на каркасе ящика на уровне верхней ступеньки, и с рычагами 7, приводящими в движение крышку ящика, на уровне нижней ступеньки ящика (Фиг. 5). Тем самым обеспечиваются дополнительные точки опоры раскрытого параллелограммного механизма, способствующие его устойчивому положению при подъеме человека.
Точной регулировкой положения концевых выключателей и нажимающего на них флажка добиваются того, чтобы остановка электрического привода происходила с небольшой задержкой после контакта фиксаторов с опорными элементами. При этом происходит некоторое упругое напряжение всей конструкции лестницы, компенсирующее все люфты в подвижных соединениях и, как следствие, ее «замоноличивание». Жесткость открытой лестницы при такой регулировке концевых выключателей значительно увеличивается, а крышка ящика и сам механизм лестницы внутри ящика при закрывании лестницы жестко фиксируются в закрытом положении.
Последнее важно, так как лестница устанавливается на транспортное средство.
Конструкция каркаса ящика и параллелограммного механизма, сделанные из прочных материалов, имеют жесткость, обеспечивающую устойчивость при подъеме человека по лестнице, не смотря на то, что лестница находится на весу и не имеет опоры на землю.
Последнее иллюстрируется следующими экспериментальными данными, полученными на испытательном стенде, при сдаче готовой лестницы заказчику.
Предлагаемая конструкция
Прототип
Отклонение нижней ступеньки открытой лестницы вниз (мм) при ее нагрузке грузом 150 кг
Отклонение нижней ступеньки открытой лестницы вбок (мм) при ее нагрузке боковым усилием 50 кг
Отклонение нижней ступеньки открытой лестницы вниз (мм) при ее нагрузке грузом 150 кг
Отклонение нижней ступеньки открытой лестницы вбок (мм) при ее нагрузке боковым усилием 50 кг
4
3
10
18
Значительное отклонение от ненагруженного состояния лестницы-прототипа при приложении горизонтальной боковой нагрузки к нижней ступеньке связано с недостаточной жесткостью элементов параллелограммной конструкции, выполненных лазерной резкой из листовой стали толщиной 5 мм. Изгиб этих элементов при испытаниях под нагрузкой был хорошо заметен даже невооруженным глазом.
Также в данной конструкции лестницы полностью отсутствуют элементы, способствующие повышению жесткости. Недооценка разработчиками этой конструкции ее недостаточной жесткости подчеркивается наличием прорезей в рычагах параллелограммной конструкции, уменьшающих ее вес, но дополнительно снижающих ее жесткость. (См. Фиг. 4.).
При подъеме на лестницу-прототип ощущалась ее неустойчивость, особенно нижних ступенек. Пользоваться такой лестницей без дополнительной опоры на землю проблематично.
Предлагаемая полезная модель складной лестницы имеет существенно более высокую жесткость за счет применения стальной трубы прямоугольного сечения взамен листового материала, а так же и за счет дополнительных средств, описанных выше (дополнительных упоров и создания упругого напряжения конструкции за счет настройки положения концевых выключателей).
При подъеме на предлагаемую в данной заявке лестницу ощущения ее неустойчивости не возникало.
Применение прямоугольной трубы с толщиной стенки 1,5 мм вместо листового металла толщиной 5 мм уменьшает вес лестницы и, вместе с тем, уменьшает цену готового изделия, так как при мелкосерийном производстве при изготовлении рычагов параллелограммной конструкции не требуется применения дорогостоящей лазерной, плазменной и т.п резки листового металла.
Следует отметить, что актуатор, примененный в предлагаемой полезной модели для привода механизма лестницы, имеет стоимость более, чем в 5 раз ниже, чем примененный в прототипе гидропривод с автономной масляной станцией на 12 Вольт, что позволяет существенно снизить цену предлагаемой складной лестницы по сравнению с прототипом.