КУЛАЧКОВЫЙ ПРИВОД С ХОЛОСТЫМ ХОДОМ
CAM DRIVE WITH IDLE RUN

Область применения изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию узла кулачка для приведения в действие рычага, такого как рычаг блокировки, или упор отключения силового привода на замке транспортного средства.
Предпосылки к созданию изобретения
Дверные замки (защелки) с электрическим приводом для запирания и отпирания имеют широкое распространение. Типично, такие замки снабжены двигателем постоянного тока, который вращает ряд шестерен и кулачков для перемещения рычага блокировки между его положениями запирания (блокировки) и отпирания (деблокировки). Однако, из соображений безопасности и удобства, также должна быть обеспечена возможность запирания и отпирания замка вручную. Преимущественно, запирание и отпирание вручную не должно создавать обратного хода кинематической цепи силового привода. Известные в настоящее время исполнительные механизмы, которые обеспечивают запирание и отпирание как вручную, так и за счет силового привода, являются сложными и/или дорогими. В дополнение к запиранию и отпиранию при помощи силового привода, в настоящее время начинают снабжать приводом и другие компоненты замка. Например, некоторые замки в настоящее время снабжают средством отключения силового привода. В замках, имеющих средство отключения силового привода, собачка обычно смещена пружиной в зацепление с храповым механизмом. Двигатель постоянного тока вращает зубчатую передачу для перемещения собачки в положение отключения силового привода. После отключения силового привода двигатель следует вывести из зацепления, чтобы позволить произвести механическое запирание.
Одно из решений связано с использованием кулачка, который может приводить в действие рычаг блокировки, когда двигатель находится в зацеплении, но не связан с траекторией движения рычага блокировки, когда двигатель не находится в зацеплении. За счет этого рычаг блокировки можно легко приводить в действие вручную. Однако на практике было обнаружено, что такие системы не всегда движутся полностью изолированно от траектории движения рычага блокировки. Например, когда кулачок должен полностью прекратить вращение, он может отскакивать назад в траекторию движения рычага блокировки. В этом случае кулачок может частично или полностью препятствовать приведению в действие рычага блокировки вручную.
Желательно создать привод для дверного замка транспортного средства, который обеспечивает силовое запирание/отпирание и позволяет производить надежное запирание/отпирание вручную, без обратного хода кинематической цепи привода. Желательно также создать привод для дверного замка транспортного средства, который обеспечивает отключение силового привода и позволяет производить защелкивание вручную. Кроме того, желательно создать привод, который является дешевым при сборке.
Краткое изложение изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предлагается привод, в частности, для замка транспортного средства. Привод содержит рычаг, выполненный с возможностью перемещения (поворота) на оси между двумя положениями. Рычаг имеет первую поверхность взаимодействия, такую как вилка, и вторую поверхность взаимодействия, такую как упор. Привод также содержит шестерню, выполненную с возможностью избирательного вращения относительно оси, и кулачок, выполненный с возможностью вращения относительно оси. Кулачок имеет пару ветвей для приведения в действия рычага или для другого кинематического соединения с ним, так что одна из ветвей кулачка входит в зацепление с первой поверхностью взаимодействия, чтобы поворачивать рычаг на оси, а другая из двух ветвей кулачка входит в зацепление со второй поверхностью взаимодействия, чтобы останавливать вращение кулачка. Между шестерней и кулачком предусмотрено соединение холостого хода. Соединение холостого хода уменьшает обратное вращение или "отскок назад" кулачка, вызванное зацеплением другой из двух ветвей кулачка со второй поверхностью взаимодействия.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид в перспективе участка замка в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.
На фиг.2 показано перспективное изображение с пространственным разделением деталей узла кулачка, показанного на фиг.1.
На фиг.3-8 показаны изолированные виды узла кулачка и рычага блокировки, показанных на фиг.1, которые движутся из положения деблокировки в положение блокировки за счет приведения в действие при помощи силового привода.
На фиг.9-10 показаны изолированные виды узла кулачка и рычага блокировки, показанных на фиг.1, которые движутся из положения блокировки в положение деблокировки за счет приведения в действие вручную.
На фиг.11 показан изолированный вид узла кулачка в соответствии со вторым вариантом настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.1, на которой замок показан в общем виде позицией 10. Замок 10 содержит прессованный кожух 12, преимущественно изготовленный из ударопрочной пластмассы. Рычаг 14 блокировки установлен с возможностью поворота относительно стойки 16, выполненной в виде единого целого с внутренней поверхностью кожуха 12 и выступающей из него. Поворот рычага 14 блокировки приводит в действие рычаг связи (не показан), который перемещает замок 10 в запертое или отпертое состояние. Ветвь 18 идет из рычага 14 блокировки и заканчивается зубом 19. Конец дверной тяги (не показана), соединенный с внутренним рычагом блокировки (тоже не показан), образует петлю вокруг зуба 19. Таким образом, блокировка/деблокировка внутреннего рычага блокировки вручную приводит в действие рычаг 14 блокировки. Угловое перемещение рычага 14 блокировки ограничено при помощи заплечиков 20 и 22, выполненных в виде единого целого с кожухом 12. Рычаг 14 блокировки выполнен с возможностью перемещения между "блокированным" положением, в котором ветвь 18 упирается в заплечик 20, и "деблокированным" положением, в котором ветвь 18 упирается в заплечик 22. Для снижения уровня шума и износа предусмотрен амортизатор 23 рычага блокировки, который преимущественно установлен вокруг ветви 18. Когда рычаг 14 блокировки перемещается в положение блокировки или деблокировки, амортизатор 23 упирается в один из заплечиков 20 и 22. Рычаг 14 блокировки дополнительно содержит углубленную область 24, расположенную между двумя заплечиками 25 кулачка. Углубленную область 24 и заплечики 25 кулачка используют для силового приведения в действие рычага 14 блокировки, как это обсуждается далее более подробно.
Силовое приведение в действие рычага 14 блокировки производят при помощи кинематической цепи силового привода. В соответствии с этим вариантом, эта кинематическая цепь силового привода содержит двигатель 26 замка, установленный в кожухе 12. Двигатель 26 замка представляет собой двигатель постоянного тока, который реверсивно вращает червяк 28. Червяк 28, в свою очередь, имеет зацепление с многовенцовой шестерней 30, установленной с возможностью вращения вокруг шпильки 31. В свою очередь, многовенцовая шестерня 30 имеет зацепление с шестерней 32 замка. Специалисты легко поймут, что и другие зубчатые передачи могут быть использованы между двигателем 26 замка и шестерней 32 замка в кинематической цепи силового привода, что не выходит за рамки настоящего изобретения.
Шестерня 32 замка выполнена с возможностью вращения относительно оси вала 34, расположенного в отверстии (не показано) в кожухе 12. Преимущественно, вал 34 фиксирован в отверстии за счет трения, так что он не вращается при нормальном использовании. Как это показано на фиг.2, вал 34 проходит через центральное отверстие 36 в кольцевой стойке 38, идущей наружу из плоской поверхности шестерни 32 замка. Шестерня 32 замка содержит полость 40, образованную между кольцевой стойкой 38 и зубчатой стенкой 42. Резиновое кольцо 44 установлено вокруг кольцевой стойки 38 и содержит два упругих амортизатора 46а и 46b. Два амортизатора 46 упираются в выступ 48, который выходит из шестерни 32 замка в полость 40.
Кулачок 50 также установлен с возможностью вращения на валу 34, рядом с шестерней 32 замка. Вал 34 проходит через центральное отверстие 51 в кольцевой стойке 52, выполненной в виде единого целого с кулачком 50. Преимущественно, в отверстии 51 создается более тесная фрикционная посадка для вала 34, чем в отверстии 36 для шестерни 32 замка, так что кулачок 50 вращается легче, чем шестерня 32 замка. Кулачок 50 также содержит изогнутую зависимую (свисающую вниз) боковую стенку 54, которая может заходить в полость 40 и является концентрической с зубчатой стенкой 42. Зависимая боковая стенка 54 обеспечивает соединение холостого хода между шестерней 32 замка и кулачком 50. Длина дуги зависимой боковой стенки 54 между ее кромками 56а и 56b короче, чем длина дуги, образованной в полости 40 между двумя амортизаторами 46а и 46b, так что кулачок 50 может вращаться вокруг вала 34 независимо от шестерни 36 замка между двумя амортизаторами 46. Таким образом, различие длин дуг между амортизаторами 46а и 46b и кромками 56а и 56b определяет диапазон свободного перемещения кулачка 50 относительно шестерни 36 замка. Кулачок 50 дополнительно содержит две противоположные ветви 58а и 58b, которые идут наружу из кольцевой стойки 52 в направлении окружности кулачка 50. На дистальном конце каждой ветви 54 кулачка находится пара противоположных эвольвентных кромок 60. Как это обсуждается далее более подробно, профили эвольвентных кромок 60 являются дополняющими к кромке рычага 14 блокировки в углубленной области 24.
Далее будет описано запирание замка 10 при помощи силового привода с дополнительной ссылкой на фиг.3-8. Вращение рычага 14 блокировки, шестерни 32 замка и кулачка 50 указано стрелками 'L', 'G', и 'С' соответственно. Для силового запирания замка 10 включенный двигатель 26 вращает червяк 28, который в свою очередь вращает многовенцовую шестерню 18. Шестерня 32 замка вращается при помощи двигателя 26 по часовой стрелке (фиг.3). Кулачок 50 еще не вращается, по причине наличия соединения холостого хода (то есть амортизатор 46а еще не находится в контакте с кромкой 56а зависимой боковой стенки 54).
После окончания холостого хода и упора кромки 56а зависимой боковой стенки 54 в амортизатор 46а выступ 48 начинает передавать усилие вращения на зависимую боковую стенку 54 (фиг.2), при этом шестерня 32 замка и кулачок 50 начинают совместно вращаться по часовой стрелке (фиг.4). Ветвь 58а кулачка при вращении входит в углубленную область 24, при этом передняя эвольвентная кромка 60а начинает взаимодействовать с первой поверхностью 62 зацепления, образованной на кромке углубленной области 24 рычага 14 блокировки, поворачивая рычаг 14 блокировки против часовой стрелки. Первая поверхность 62 зацепления имеет эвольвентный профиль, дополняющий эвольвентные кромки 60, что снижает трение между рычагом 14 блокировки и ветвями 58 кулачка.
Шестерня 32 замка и кулачок 50 продолжают перемещать рычаг 14 блокировки до тех пор, пока он не пройдет весь свой путь (фиг.5) и не дойдет до положения блокировки. Ветвь 58а кулачка выходит из зацепления с рычагом 14 блокировки, а шестерня 32 замка и кулачок 50 продолжают вращение до тех пор, пока ветвь 58а кулачка не соударяется со второй поверхностью 64 зацепления, расположенной на заплечике 25 рычага блокировки 14 (фиг.6). Когда встречается сопротивление от второй поверхности 64 зацепления, амортизатор 46b (фиг.2) сжимается и двигатель 26 останавливается.
Как только двигатель 26 перестает вращать шестерню 32 замка, энергия, накопленная в сжатом амортизаторе 46b, заставляет шестерню 32 замка отскакивать и вращаться против часовой стрелки, то есть в направлении, противоположном ее предыдущему вращению (фиг.7), в результате чего создается обратный ход многовенцовой шестерни 30 и червяка 28. Трение между кулачком 50 и валом 34 по существу не позволяют кулачку 50 вращаться вместе с шестерней 32 замка до конца холостого хода, когда амортизатор 46b (фиг.2) упирается в кромку 56b зависимой боковой стенки 54.
Как только кромка 56b зависимой боковой стенки 54 упирается в амортизатор 46b, кулачок 50 начинает перемещение вместе с шестерней 32 замка против часовой стрелки (фиг.8). Трение между кулачком 50 и валом 34 замедляет перемещение как кулачка 50, так и шестерни 32 замка. На фиг.8 показано ориентировочное положение, в котором кулачок 50 и шестерня 32 замка останавливаются после отскока. При нахождении кулачка 50 и шестерни 32 замка в этом положении рычаг 14 блокировки может быть вручную перемещен между положениями блокировки и деблокировки, без перемещения кулачка 50, шестерни 32 замка или вращения двигателя 26. Кроме того, все эти три компонента готовы к проведению следующего силового цикла запирания или отпирания.
Если кулачок 50 и шестерня 32 замка продолжают движение в направлении отскока после положения, показанного на фиг.8, кулачок 50 в конечном счете входит в углубленную область 24 рычага 14 блокировки (фиг.9). В этом положении рычагом 14 блокировки все еще можно управлять вручную по причине наличия соединения холостого хода между кулачком 50 и шестерней 32 замка. Рычаг 14 блокировки вращают вручную по часовой стрелке до тех пор, пока первая поверхность 62 зацепления с углубленной областью 24 не входит в зацепление с эвольвентной кромкой 60 ветви 58b кулачка. По причине наличия холостого хода между шестерней 32 замка и кулачком 50 кулачок 50 вращается в диапазоне его свободного хода, но шестерня 32 замка остается на месте (фиг.10). Таким образом, отсутствует обратный ход двигателя 26. Рычаг 14 блокировки проходит полный путь до его положения деблокировки. Теперь его можно поворачивать вручную взад и вперед без повышенных усилий, связанных с поворотом шестерни 32 замка и двигателя 26. Силовой цикл также может быть начат в любом направлении.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.11, на которой второй вариант настоящего изобретения показан более подробно. Фрикционная пружина 70 расположена вокруг стойки 72, образованной на поверхности кожуха 12. Ветви 74а и 74b пружины охватывают периметр боковой стенки 76 кулачка 50. Когда кулачок 50 вращается, фрикционная пружина 70 остается неподвижной за счет того, что она образует петлю вокруг стойки 72. Трение, созданное между периметром боковой стенки 76 и ветвями 74а и 74b пружины, уменьшает отскок назад кулачка 50 в конце перемещения, после того, как одна из ветвей 58а или 58b кулачка соударяется со вторым заплечиком 64 зацепления. Торможение, вызванное фрикционной пружиной 70, недостаточно для существенного торможения движения кулачка 50 во время силового запирания/ отпирания при помощи двигателя 26 или во время запирания/ отпирания вручную за счет поворота рычага 14 блокировки.
Несмотря на то, что описанный вариант настоящего изобретения имеет отношение к использованию привода с холостым ходом для приведения в действие рычага блокировки, следует иметь в виду, что этот привод может быть использован и для приведения в действие других компонентов замка. Например, привод может быть использован для приведения в действие собачки, чтобы отключать силовой привод. Собачка смещена пружиной в зацепление с храповым механизмом (который входит в зацепление с ударником, чтобы запереть дверь). Включение двигателя отключения силового привода заставляет кулачок поворачивать собачку и отпускать храповой механизм. Когда замок приводят в действие вручную, собачка может совершать свободный поворот без обратного хода двигателя. Специалисты найдут и другие применения привода с холостым ходом. Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения.