СИЛОВОЙ ШЛАГБАУМ ДЛЯ ГАРАЖЕЙ Российский патент 1994 года по МПК E01F13/00 B61L29/00 E04H6/42 

Изобретение относится к оборудованию гаражей и предназначено для временного перекрытия пути следования автомобилей. Может быть использовано при управлении последовательным перемещением автомобилей в очереди на прием от одной позиции до следующей, при контроле у въездных и выездных ворот.

Известен шлагбаум для гаражей, содержащий поворотный вокруг горизонтальной оси преграждающий элемент (патент Франции N 2591261, кл. Е 04 Н 6/42, 1985). Однако форма преграждающего элемента такова, что он не может контактировать с передним бампером автомобиля, что увеличивает вероятность повреждения последнего. Кроме того, в данной конструкции шлагбаума нет упругих элементов, предохраняющих автомобиль от повреждений в случае его наезда на шлагбаум.

Известен также силовой шлагбаум, содержащий основание, буферную систему, состоящую из поворотной оси, связанного с ней преграждающего элемента и механизма поворота, двигатель, с выходным валом которого через редуктор связан вал механизма поворота и упоры крайних положений буферной системы. Недостатком данной конструкции является то, что для поворота преграждающего элемента в положение "открыт" или "закрыт" требуется значительное свободное пространство, т. к. поворотная ось установлена вертикально и преграждающий элемент поворачивается вокруг нее в горизонтальной плоскости. В гаражах из-за недостатка свободного пространства это вызовет большие неудобства.

Указанные недостатки устраняются предложенной конструкцией шлагбаума.

Сущность изобретения состоит в том, что основание представляет собой сварную раму, на которой в подшипниковых опорах горизонтально установлена поворотная ось буферной системы. Последняя дополнительно включает в себя жестко закрепленную на упомянутой поворотной оси с образованием равноплечего рычага рессору и свободно охватывающие эту ось две пары противоположно направленных одноплечих рычагов. К свободным концам пары направленных вниз рычагов прикреплена упорная пластина, а к свободным концам пары направленных вверх рычагов - преграждающий элемент. Последний представляет собой буфер, с которым взаимодействует верхний конец рессоры, с нижним концом которой взаимодействует упорная пластина. Механизм поворота буферной системы включает в себя установленный на его валу кулачковый диск и соосно ему установленный с возможностью одновременного поворота зубчатый сектор, с зубьями которого взаимодействуют зубья второго зубчатого сектора, жестко закрепленного на поворотной оси буферной системы. Средства фиксации состоят из V-образно и жестко соединенных общей горизонтальной осью кулачкового и упорного рычагов, конец первого из которых взаимодействует с кулачковым диском, а конец второго обращен к упорной пластине с противоположной от рессоры стороны с возможностью взаимодействия с ней и выхода из взаимодействия с фиксацией и расфиксацией буферной системы при срабатывании механизма поворота.

Верхние и нижние одноплечие рычаги буферной системы подпружинены в сторону рессоры цилиндрическими пружинами, соединенными с несущей их поворотной осью. Упорный и кулачковый рычаг V-образного соединения имеют на концах ролики и второй из них подпружинен в направлении кулачкового диска цилиндрической пружиной для поджатия ролика к торцу диска. При этом кулачковый диск имеет ступицу, на которую свободно одет первый из упомянутых зубчатых секторов и в его наружную поверхность врезан сухарь, на ступицу кулачкового диска свободно одет с размещением между ним и зубчатым сектором промежуточный сектор, имеющий на наружной поверхности дуговой вырез, в который входит консольный конец Г-образной шпонки, врезанной в наружную поверхность кулачкового диска, причем угловая величина дугового выреза промежуточного сектора соответствует величине угла взаимного размещения рычагов V-оразного соединения, а указанный сухарь входит внутрь дугового выреза промежуточного сектора и взаимодействует с одной из его боковых поверхностей с постоянным поджатием к ней пружиной. Для фиксации крайних положений буферной системы установлены подпружиненные упоры, снабженные путевыми выключателями, включенными в цепь управления упомянутого двигателя для отключения последнего в крайних положениях системы. Сам буфер образован двумя коробками, изготовленными из гнутых швеллеров с приваренными к ним ребрами жесткости, соединенных между собой направляющими стержнями и втулками, а между коробами помещены пакеты тарельчатых пружин.

На фиг. 1 показан вертикальный продольный разрез, шлагбаум в рабочем положении, буфер; на фиг.2 - то же, конец упорной пластины и противовеса (разрез А-А на фиг.3); на фиг.3 - разрез В-В на фиг.2; на фиг.4 - разрез Г-Г на фиг. 1 и 2 (пунктиром показаны поперечные стержни рамы распределителя, к которым подвешена рама шлагбаума); на фиг.5 - разрез Д-Д на фиг.2; на фиг. 6 - разрез Е-Е на фиг.3; на фиг.7 - разрез Ж-Ж на фиг.3; на фи.8 - разрез И-И на фиг.3; на фиг.9 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.10 - разрез К-К на фиг.5; на фиг.11 - разрез Л-Л на фиг.10.

Линиями обозначено: D-D - ось симметрии автомобиля и направляющих желобов распределителей, F-F - линия, отсекающая зону возможного размещения червячного редуктора с механизмом (край левого нижнего рычага поворотной системы на фиг.3).

На основании, представляющем собой прямоугольную раму 1, сваренную из отрезков горячекатаного швеллера, закреплены две проставки 2. На них установлены два подшипника 3, в которые входят концы оси 4 буферной системы. Последняя включает в себя рессору 5, середина которой жестко закреплена на оси 4, две пары рычагов, свободно на нее надетых - верхнюю пару 6 и нижнюю 7. К концам верхних рычагов привернут преграждающий элемент в виде буфера 8, задняя сторона которого контактирует с верхним концом рессоры. Концы нижних рычагов 7 соединены упорной пластиной 9 повышенной твердости, соприкасающейся с нижним концом рессоры. В центре оси 4 закреплена колодка 10, в паз которой входит пакет рессорных полос, прижатый крышкой 11 с помощью винтов 12. На верхней и нижней плоскостях этой колодки установлены угольники 13, служащие опорой для пружины 14, которые прижимают верхние и нижние рычаги к концам рессоры, для чего пружина воздействует на стержни 15 и 16, соединяющие каждую пару рычагов. Поворот буферной системы вокруг оси 4 осуществляется механизмом поворота, включающим в себя средства фиксации рабочего положения буферной системы.

Для фиксации буферной системы в ее рабочем положении в опорах рамы 1 установлена ось 17, на которой закреплены упорный рычаг 18 и управляющий его поворотом кулачковый рычаг 19. На их концах установлено по ролику: на рычаге 18 - ролик 20, который упирается в пластину 9, а на рычаге 19 - ролик 21, взаимодействующий с кулачковым диском 22, насаженным на вал механизма поворота, которым является выходной вал 23 червячного редуктора 24, приводимого электродвигателем 25. Пружина 26 прижимает ролик 21 к кулачковому диску 22.

Механизм поворота включает в себя средства поворота, в которые входят закрепленный на оси 4 ведомый зубчатый сектор 27, ведущий зубчатый сектор 28, свободно надетый на ступицу кулачкового диска 22. На эту же ступицу между сектором 28 и диском 22 также свободно надет промежуточный сектор 29, имеющий наружный дуговой вырез, в который входит консольный конец Г-образной ведущей шпонки 30, врезанный в наружную поверхность диска 22. Для связи промежуточного сектора 29 с зубчатым сектором 28 в наружную поверхность последнего врезан сухарь 31, прижимаемый пружиной 32 к выступу сектора 29.

Крайние положения буферной системы ограничиваются пружинными упорами: при ее повороте в рабочее положение - упором 33, установленным в раме 1, а при ее отводе - упором 34, закрепленным на планке 35, прикрепленной к раме 1. Упор 33 контактирует с противовесом 36, привернутым к одному из нижних рычагов 7 поворотной системы, а упор 34 - с задней стороной буфера 8. К концу каждого упора прикреплена линейка 37, взаимодействующая с роликом выключателя путевого 38.

Буфер 8 содержит передний 39 и задний 40 короба. К переднему прикреплены два направляющих стержня 41, входящих во втулки 42, соединенные с задним коробом. Между коробами помещены пакеты тарельчатых пружин 43. Чтобы они не смещались, зазор между стержнем 41 и втулкой 42 перекрыт гильзой 44, удерживаемой в надлежащем положении цилиндрической пружиной 45. Во избежание прогиба стенки заднего короба под давлением верхнего конца рессоры к этой стенке прикреплена пластина 46, имеющая повышенную твердость в зоне соприкосновения с рессорой.

На фиг.1 и 2 показан шлагбаум, встроенный в гаражное устройство (в данном случае - в один из распределителей), выполненный с горизонтальными направляющими желобами. Рама 1 шлагбаума подвешена к поперечным стержням 47 основной рамы распределителя через проставки 48. Направляющие желоба 49 в таком исполнении распределителя лежат непосредственно на раме 47. В случае же исполнения распределителя с наклонными желобами не требуется никаких изменений в конструкции шлагбаума, а так как между рамой 47 и желобами 49 появляется в этом исполнении нарастающий по длине зазор, то в месте своего расположения шлагбаум должен быть установлен несколько выше, что осуществляется только исключением проставок 48.

При серийном производстве для более строгого исполнения можно сдвинуть угловую зону поворота буфера на угол наклона желобов 49 (более 5^о не требуется), повернув шпонку ведомого зубчатого сектора 27 и укоротив рычаг 18.

Предусматриваются в качестве конкретного примера следующие основные размеры устройства, мм: минимальная колея автомобиля t_min - 1100; ширина шин v - 140; допуск на боковое его смещение w - 50 (в каждую сторону); размеры направляющего желоба распределителя, влияющие на размещение червячного редуктора: а - 370, b - 340, с - 120; расстояние от дороги до контактной (с бампером автомобиля) плоскости буфера; нижнего края d - 320, верхнего края е - 570; ширина буфера f - 650; габаритные размеры шлагбаума; ширина g - 820; длина h - 1420; высота швеллера гнутого рамы распределителя i₁ - 250; высота швеллера горячекатаного: рамы ШС i₂ - 160 + 20; толщина проставки между ними К - 70; длина рессоры l - 950; габаритный диаметр конкретного электродвигателя m - 200; диаметр оси поворотной системы в месте крепления рессоры n - 80; ширина рессоры р - 80. Кинематика: электродвигатель АИР71А6 - 0,37 кВт, 1000 об/мин, фланцевый; модуль червячной передачи - 3, Z₁ = 1, Z ₂ = 97; передаточное число зубчатых секторов - 1; угол поворота буфера со всей системой - 96^о, угол, на который поворачивается кулачковый диск до начала поворота буфера α= 30^о; полный угол поворота выходного вала червячного редуктора - 126^о. Поворот преграждающего элемента совершается приблизительно за 3 с.

Шлагбаум действует следующим образом.

В рабочем положении буферная система расположена вертикально и удерживается роликом 20, к которому прижата упорная пластина 9 под давлением пружинного упора 33, контактирующего с противовесом 36. После прихода в это положение консольный конец ведущей Г-образной шпонки 30 соприкасается с левым краем дугового выреза промежуточного сектора 29. Для вывода из рабочего положения ЭВМ гаража включает электродвигатель 25 червячного редуктора 24. Поворачиваясь, кулачковый диск 22 воздействует на ролик 21, преодолевает усилие пружины 26 и поворачивает кулачковый рычаг 19 вместе с осью 17 устройства фиксации поворотной системы и с закрепленным на этой оси упорным рычагом 18. К тому моменту, когда его ролик 20 выйдет из контакта с упорной пластиной 9 и, следовательно, освободит буферную систему, консольный конец Г-образной шпонки 30, пройдя весь дуговой вырез промежуточного сектора 29 (после поворота кулачкового диска 22 на угол α), начнет его поворачивать, вследствие чего его выступ, нажимая на сухарь 31, поведет зубчатый сектор 28, а значит, и ось 4 буферной системы. Поворачивается при этом и рессора 5, связанная с осью колодкой 10 с крышкой 11 и винтами ее крепления 12, а нижний конец рессоры через упорную пластину 9 поведет нижние рычаги 7. Верхняя же пружина 14, опираясь на угольник 13, увлечет в поворот верхние рычаги 6 с буфером 8. Опередить свой привод, т.е. самопроизвольно ускорить движение, буферная система не может, поскольку масса противовеса 36 создает некоторый односторонний момент.

Подходя к своему нерабочему положению, буфер встречается с упором 34, линейка 37 которого заставит сработать выключатель путевой 38, а на выбеге пружина поглотит часть динамического момента инерции буферной системы. Из этого положения она самопроизвольно сдвинуться не может (под влиянием момента, создаваемого противовесом), поскольку этого не допустит контакт шпонки 30 с краем дугового выреза промежуточного сектора 29.

При включении электродвигателя в обратную сторону поворот системы либо происходит под влиянием противовеса, либо ее ведет шпонка 30 (при значительном трении между деталями привода). Если ролик 20 возвратится в свое рабочее положение раньше, чем мимо него пройдет упорная пластина 9, то ее задний скос отведет ролик, а после ее прохода его вернет в рабочее положение пружина 26.

Для того, чтобы при упоре бампера автомобиля происходила упругая деформация обоих концов рессоры (а не только верхнего), ось 4 должна иметь возможность поворота на некоторый (небольшой) угол. Это обеспечивается тем, что сухарь 31 зубчатого сектора 28 (который здесь получается ведомым) может отойти от выступа промежуточного сектора 29 за счет сжатия пружины 32. При этом болт, соединяющий эти детали, имеет возможность небольшого перекоса.

Данный шлагбаум имеет дистанционное управление, требующее только двух сигналов: включение электродвигателя "вперед" и включение "назад". Благодаря высокой энергоемкости своих упругих элементов, допускает упор переднего бампера автомобиля в буфер шлагбаума при несвоевременном торможении (до определенной величины половины произведения массы автомобиля на квадрат его скорости в момент контакта с буфером). Модульное исполнение - в виде автономного агрегата облегчает встройку шлагбаума в различные гаражные устройства.

Использование: для временного перекрытия пути следования автомобилей, например при управлении последовательным их перемещением в очереди на прием, при контроле у въездных ворот, а также для использования в других гаражных устройствах. Сущность изобретения: шлагбаум имеет компактное модульное исполнение в виде автономного агрегата, что облегчает встройку его в различные гаражные устройства. Поворот преграждающего элемента - буфера, осуществляется вокруг горизонтальной оси посредством механизма поворота буферной системы, включающей в себя рычаги, рессору, буфер ведомый зубчатый сектор. Фиксация буферной системы в рабочем и нерабочем положениях осуществляется средствами фиксации, включающими в себя V-образное соединение упорного рычага с кулачковым рычагом. Первый взаимодействует с упорной пластиной, второй - с кулачковым диском, закрепленным на валу, связанном с выходным валом двигателя. Средства фиксации связаны с буферной системой ведущим зубчатым сектором, установленным соосно кулачковому диску и находящимся в зацеплении ведомым зубчатым сектором. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. СИЛОВОЙ ШЛАГБАУМ ДЛЯ ГАРАЖЕЙ, содержащий основание, буферную систему, состоящую из поворотной оси, связанного с ней преграждающего элемента и механизма поворота, двигатель, с выходным валом которого через редуктор связан вал механизма поворота, и упоры крайних положений буферной системы, отличающийся тем, что основание представляет собой сварную раму, на которой в подшипниковых опорах горизонтально установлена поворотная ось буферной системы, последняя дополнительно включает в себя вертикально ориентированную рессору, жестко закрепленную на поворотной оси с образованием равноплечего рычага, а также две пары противоположно направленных одноплечих рычагов, свободно охватывающих указанную ось: первые - верхними, вторые - нижними концами с закрепленными соответственно на противоположных концах упорной пластиной и упомянутым преграждающим элементом, представляющим собой буфер, с которым взаимодействует верхний конец упомянутой рессоры, нижний конец которой взаимодействует с упорной пластиной, а механизм поворота включает в себя установленный на его валу кулачковый диск и соосно с ним установленный с возможностью одновременного поворота первый зубчатый сектор, с зубьями которого взаимодействуют зубья второго зубчатого сектора, жестко закрепленного на поворотной оси буферной системы, и средства фиксации, состоящие из V-образно и жестко соединенных общей горизонтальной осью кулачкового и упорного рычагов, конец первого из которых взаимодействует с упомянутым кулачковым диском, а конец второго обращен к упомянутой упорной пластине с противоположной от рессоры стороны с возможностью взаимодействия с ней и выхода из взаимодействия с фиксацией и расфиксацией буферной системы при срабатывании вала механизма поворота. 2. Шлагбаум по п.1, отличающийся тем, что одноплечие рычаги буферной системы подпружинены в сторону рессоры цилиндрическими пружинами, соединенными с несущей их поворотной осью. 3. Шлагбаум по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что упорный и кулачковый рычаги имеют на конце ролик и кулачковый рычаг подпружинен в направлении кулачкового диска цилиндрической пружиной для поджатия ролика к наружной торцевой поверхности диска. 4. Шлагбаум по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что кулачковый диск закреплен на валу жестко, имеет ступицу, на которую свободно одет первый из упомянутых зубчатых секторов и в его наружную поверхность врезан сухарь, на ступицу кулачкового диска свободно одет с размещением между ним и зубчатым сектором промежуточный сектор, имеющий на наружной поверхности дуговой вырез, в который входит консольный конец Г-образной шпонки, врезанной в наружную поверхность кулачкового диска, причем угловая величина дугового выреза промежуточного сектора соответствует величине угла поворота V-образно соединенных рычагов, а указанный сухарь входит внутрь дугового выреза промежуточного сектора и взаимодействует с одной из его боковых поверхностей с постоянным поджатием к ней пружиной. 5. Шлагбаум по пп.1 - 4, отличающийся тем, что упоры крайних положений буферной системы снабжены путевыми выключателями, включенными в цепь управления упомянутого двигателя для отключения последнего в крайних положениях буфера, и подпружинены. 6. Шлагбаум по пп.1 - 5, отличающийся тем, что буфер содержит размещенный со стороны наезда транспортного средства передний короб, изготовленный из гнутого швеллера с приваренными к нему ребрами жесткости, и привернутый к концам верхних одноплечих рычагов аналогичный переднему задний короб, причем короба соединены посредством прикрепленных к переднему коробу направляющих стержней, входящих в закрепленные на заднем коробе сопряженные втулки, а между коробами с предварительным натягом посредством указанных стержней размещены пакеты тарельчатых пружин.