УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СДВИЖНОЙ ДВЕРИ Российский патент 2003 года по МПК E05D15/10 

Изобретение относится к устройствам для приведения в действие створок, в частности, сдвижной двери и может быть использовано для перемещения дверей железнодорожного пассажирского вагона или автотранспортного средства.

Известно устройство перемещения сдвижной двери для использования на пассажирских транспортных средствах, содержащее подвеску створки двери, включая телескопическую направляющую, размещенную над дверным проемом (см. патент США 5207024). Телескопическая направляющая установлена с возможностью перемещения перпендикулярно плоскости дверного проема посредством шарнирно-рычажного механизма с пантографом. Названный механизм связан с гидро- или пневмоцилиндром L-образным направляющим рельсом, имеющим паз, и со створкой двери. На телескопической направляющей установлена каретка для крепления одного конца створки двери. Другой конец створки соединен с внутренним телескопическим элементом направляющей.

При открывании двери пневмоцилиндр приводит в действие шарнирно-рычажный механизм, и сначала осуществляется выдвижение телескопической направляющей наружу вместе с закрепленной на ней створкой перпендикулярно плоскости дверного проема. Затем производится сдвиг створки вдоль стенки транспортного средства, в процессе которого из телескопической направляющей последовательно выдвигаются ее телескопические элементы в направлении сдвига створки.

В данном устройстве использована сложная шарнирно-рычажная система привода створки.

Известны устройства для перемещения сдвижной двери транспортного средства (см. патент США 5263280 и патент ЕПВ 0820889). Они содержат устройства для подвески створки двери, конструктивные элементы для крепления к дверной раме, механизм выдвижения створки в ее поперечной плоскости и механизм продольного перемещении створки. Механизм продольного перемещения створки включает направляющий элемент с криволинейным участком, ходовой винт в соединении с перемещающейся вдоль него ходовой гайкой и направляющую трубу с кареткой, установленной с возможностью перемещения вдоль трубы. Направляющий элемент выполнен в виде балки, представляющей собой, например, ребро (патент ЕПВ 0820889), или имеющей П-образный профиль (патент США 5263280, патент ЕПВ 0820889), и установлен неподвижно относительно дверной рамы в направлении перемещения створки вдоль стенки транспортного средства. На каретке закреплен ролик, который размещен в профиле направляющего элемента, контактирует с ним и обеспечивает фиксацию (удерживание) створки в выдвинутом положении и легкое перемещение направляющей трубы и каретки вдоль направляющего элемента. Направляющая труба и ходовой винт связаны с механизмом выдвижения створки в ее поперечной плоскости. Створка жестко закреплена на каретке. Каретка жестко соединена непосредственно с ходовой гайкой. Ходовой винт кинематически связан с электродвигателем.

В патенте ЕПВ 0820889 элементы механизма поперечного выдвижения створки при открывании двери совершают перемещения в вертикальной поперечной плоскости створки. При этом электродвигатель с ходовым винтом и направляющая труба перемещаются вместе со створкой, выдвигая ее за пределы стенки транспортного средства.

Устройство, описанное в патенте США 5263280, является наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения и принято за прототип.

В данном устройстве при открывании двери привод поворачивает рычаги шарнирно-рычажного механизма в горизонтальной поперечной плоскости створки. Воздействуя на элементы подвески створки и направляющую трубу, шарнирно-рычажный механизм выдвигает створку в ее поперечной плоскости за пределы стенки транспортного средства. При этом направляющая труба и ходовой винт перемещаются вместе со створкой, как и в вышеописанном аналоге (патент ЕПВ 0820889). Ходовая гайка перемещается по вращающемуся ходовому винту и приводит в движение каретку со створкой вдоль направляющей трубы и направляющего элемента. Использование ходового винта в качестве приводного звена обеспечивает жесткость конструкции и легкость ее управления.

В описанном аналоге-прототипе использована сложная конструкция подвески и шарнирно-рычажного механизма, и устройство обладает достаточно высокой инерционностью, обусловленной большой массой конструктивных частей, приводимых в движение и выдвигаемых в поперечном направлении. Это ухудшает управляемость устройства и затрудняет управление створкой двери.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, обеспечение малой инерционности устройства и улучшение управления створкой двери.

Указанный технический результат достигается следующим.

Устройство для перемещения сдвижной двери содержит шарнирно-рычажный механизм выдвижения створки, установленный с возможностью поворота в ее горизонтальной поперечной плоскости, устройство фиксации створки в выдвинутом положении, механизм продольного перемещения створки. Механизм продольного перемещения створки включает опорно-направляющую балку, неподвижно установленную у дверного проема в направлении перемещения створки, направляющую штангу с кареткой и ходовой винт с ходовой гайкой. Каретка установлена на штанге с возможностью продольного перемещения. На каретке закреплен ролик, который контактирует с опорно-направляющей балкой. Ходовой винт установлен с возможностью вращения параллельно направляющей штанге и может быть связан с силовым механизмом, например, электродвигателем. Гайка установлена на ходовом винте с возможностью продольного перемещения.

Согласно предлагаемому изобретению шарнирно-рычажный механизм выдвижения створки выполнен в виде пантографа, установлен на каретке по меньшей мере на двух шарнирах, разнесенных между собой вдоль каретки, и снабжен по меньшей мере двумя шарнирами для соединения со створкой. Направляющая штанга и ходовой винт установлены неподвижно относительно опорно-направляющей балки и параллельно ей. Ролик контактирует с опорно-направляющей балкой с возможностью создания момента, уравновешивающего момент от силы тяжести створки в ее вертикальной поперечной плоскости. Ходовая гайка связана с пантографом поворотной тягой, шарнирно закрепленной на ходовой гайке и пантографе. Устройство фиксации створки в выдвинутом положении выполнено в виде муфты, которая установлена с возможностью продольного перемещения и фиксации на конце каретки, обращенном в сторону ее перемещения для закрытия двери. Муфта снабжена тягой, которая шарнирно соединена с рычагом пантографа и муфтой.

Предложенное выполнение шарнирно-рычажного механизма в виде пантографа необходимо для осуществления плоскопараллельного перемещения створки двери. Размещение пантографа на каретке в совокупности с неподвижной установкой направляющей штанги и ходового винта относительно опорно-направляющей балки и предложенным взаимодействием ролика с опорно-направляющей балкой позволяет отказаться от многочисленных несущих нагрузку элементов подвески створки, упростить конструкцию устройства, уменьшить массу конструктивных элементов, выдвигаемых в поперечной плоскости створки. За счет этого обеспечивается малая инерционность конструкции.

Выполнение устройства фиксации в виде муфты и взаимосвязи пантографа с муфтой и ходовой гайкой обеспечивают выдвижение пантографа со створкой в ее поперечной плоскости, передачу усилия на каретку для ее продольного перемещения, открывание двери вручную за счет прикладывания усилия лишь в одном направлении. Малое количество конструктивных частей, приводимых в движение для поворота пантографа, упрощает устройство для перемещения двери в целом. Небольшая масса и небольшие амплитуды движения названных конструктивных частей обеспечивают малую инерционность устройства, что улучшает управление створкой, делая его более легким и точным.

Целесообразно выполнить пантограф по меньшей мере с двумя рычагами, соединяющими его шарниры на каретке с шарнирами для соединения со створкой.

Это наиболее простой и обладающий меньшей инерционностью вариант конструкции пантографа.

Муфта может быть установлена с возможностью фиксации на каретке посредством шариков, размещенных в радиальных каналах каретки и контактирующих с муфтой и направляющей штангой. Причем на поверхности штанги напротив радиальных каналов каретки в ее крайнем положении при закрытой двери выполнена освобождающая кольцевая канавка для шариков. Описанная конструкция муфты является наиболее простым устройством фиксации каретки и пантографа.

Опорно-направляющую балку предпочтительно разместить выше направляющей штанги перед роликом со стороны соединения устройства со створкой и обеспечить опору ролика на поверхность балки, расположенную под углом к горизонтальной поперечной плоскости створки и обращенную вверх. Предложенное взаимное расположению балки и ролика обеспечивает необходимый компенсирующий момент и, как следствие, меньшую инерционность устройства в целом. Ролик надежно удерживается от соскальзывания с направляющей под воздействием нагрузки. Крепление ролика позволяет регулировать его положение по высоте и изменять компенсирующий момент.

Предлагаемое устройство для перемещения сдвижной двери иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.

На фиг. 1 представлено устройство для перемещения сдвижной двери, вид сверху;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - конструкция пантографа с механизмом выдвижения и фиксации;
н фиг.4 - схема нагрузок, воспринимаемых роликом.

Устройство для перемещения сдвижной двери (фиг.1) состоит из направляющей штанги 1 с кареткой 2, на которой закреплены пантограф 3 и ролик 4. Пантограф 3 представляет собой шарнирно-рычажный механизм, установленный на каретке 2 на двух шарнирах 5 (фиг.3) и снабженный двумя шарнирами 6 для соединения со створкой 7 двери. Оси шарниров 5, 6 расположены в вершинах параллелограмма, образованного рычагами 8, кареткой 2 и створкой 7, и перпендикулярны его плоскости, лежащей в горизонтальной поперечной плоскости створки 7 двери. Ролик 4 опирается на опорно-направляющую балку 9, установленную параллельно направляющей штанге 1 и ходовому винту 10 с ходовой гайкой 11. Ходовой винт 10 установлен с возможностью вращения в подшипниковых опорах 12, 13, закрепленных неподвижно на опорно-направляющей балке 9. Ходовая гайка 11 соединена с рычагом 8 пантографа 3 поворотной тягой 14, установленной на шарнирах 15 (фиг.2). Опорно-направляющая балка 9 и направляющая штанга 1 неподвижно закреплены у дверного проема посредством болтового соединения и вместе с ходовым винтом 10, ходовой гайкой 11, кареткой 2 и роликом 4 образуют механизм продольного перемещения створки 7 двери.

Опорно-направляющая балка 9 расположена выше направляющей штанги 1 перед роликом 4 со стороны крепления устройства к створке 7 двери, поэтому ролик 4, опираясь на балку 9, создает момент М_R=R•h, уравновешивающий момент M_G= G•L от силы тяжести G створки 7 в ее вертикальной поперечной плоскости (R - реакция опоры; h - плечо силы R; L - плечо силы G) (фиг.4). Возможно и другое взаимное расположение ролика 4, опорно-направляющей балки 9 и направляющей штанги 1, при котором ролик 4 уравновешивает момент М от силы тяжести створки 7 (не показано). Опорно-направляющая балка 9 может иметь прямоугольный профиль сечения. На фиг.2 представлен профиль балки 9, у которого опорная для ролика 4 грань 16 выполнена под углом к плоскости 7 створки и обращена вверх. Это позволяет наиболее просто осуществлять регулировку момента М_R путем перемещения ролика 4 по высоте профиля балки 9, обеспечивает малый момент инерции, меньшую нагрузку на ролик и, следовательно, меньшую инерционность устройства.

Каретка 2 установлена на направляющей штанге 1 на линейных подшипниках 17 (фиг. 3). На правом конце каретки 2, обращенном в сторону ее перемещения для закрытия двери, установлена скользящая муфта 18 с тягой 19. Тяга 19 соединена шарнирами 20 и 21 соответственно с муфтой 18 и рычагом 8 пантографа 3. Муфта 18 снабжена торцевой гайкой 22. В каретке 2 выполнены радиальные каналы 23, в которых размещены шарики 24, контактирующие с муфтой 18 и направляющей штангой 1. На поверхности направляющей штанги 1 у крайнего положения каретки 2 при закрытой двери (фиг.1) выполнена освобождающая кольцевая канавка 25 для шариков 24 (фиг.3). В крайнем положении каретки 2 при закрытой двери канавка 25 расположена напротив радиальных каналов каретки 2.

Ходовой винт может быть связан с электродвигателем 26 (фиг.1) через муфту 27 сцепления. Электродвигатель 26 закреплен на опорно-направляющей балке 9. Пара ходовой винт 10 - гайка 11 выполнена не самотормозящейся для управления створкой 7 вручную при отключенном электродвигателе 26.

При закрытой двери створка 7 прижата к раме 28, шарики 24 каретки 2 контактируют с кольцевой канавкой 25 и муфтой 18, а муфта 18 смещена на каретке 2 в крайнее правое положение 29, показанное штрихпунктирной линией.

Чтобы открыть дверь вручную, створку 7 одним движением сдвигают в сторону (на фиг.1 - влево). Для открывания двери электроприводом (фиг.1) на электродвигатель 26 подается электрический сигнал. При этом выходной вал электродвигателя 26 приводится во вращение, которое передается на ходовой винт 10 через муфту 27 сцепления. Ходовая гайка 11 поступательно перемещается по ходовому винту 10 и через поворотную тягу 14 приводит в движение пантограф 3. Рычаги 8 пантографа 3 поворачиваются вокруг шарниров 5, 6 и выдвигают створку 7 наружу в ее поперечной плоскости на некоторое расстояние от наружной стенки транспортного средства. При этом рычаг 8 увлекает за собой тягу 19 с муфтой 18, перемещая последнюю вдоль каретки 2 влево до упора торцевой гайки 23 в торец каретки 2. В начале движения муфты 18 шарики 24 вытесняются из кольцевой канавки 25 и радиальных каналов 23 в полость муфты 18 и, контактируя с муфтой 18 и поверхностью направляющей штанги 1, фиксируют муфту 18 на каретке 2 и одновременно - рычаги 8 пантографа 3 в выдвинутом положении (фиг. 3). Дальнейшее движение створки 7 совершается вдоль направляющей штанги 1 и опорно-направляющей балки 9 до крайнего левого положения.

При закрывании двери ходовой гайке 11 сообщают движение в обратном направлении. Прижатие створки 7 к раме 28 (фиг.1) осуществляется одновременно по всему контуру рамы 28 после освобождения муфты 18 от фиксации на каретке 2. Когда радиальные каналы 23 (фиг.3) каретки 2 занимают положение напротив освобождающей кольцевой канавки 25 и шарики 24 под воздействием муфты 18 перемещаются в радиальных каналах 23 в канавку 25, муфта 18 получает возможность перемещения вдоль каретки 2 в крайнее правое положение 29, увлекая за собой тягу 19. При этом рычаги 8 под воздействием тяги 19 поворачиваются вокруг шарниров 5, 6, поворотная тяга 14 поворачивается вокруг шарниров 15 (фиг. 2), и пантограф 3 складывается, сообщая створке 7 плоскопараллельное перемещение к раме 28 до упора. Управление устройством, оснащенным электромеханическим приводом, может осуществляться и вручную после отключения электродвигателя 26 от муфты 27 сцепления.

Предложенная конструкция устройства проста. Устройство отличается большей точностью в управлении и требует меньших усилий для управления движением створки 7 двери по сравнению с другими аналогичными конструкциями за счет более низкой инерционности, обусловленной хорошей жесткостью конструкции, меньшей амплитудой движения и меньшей массой звеньев, приводимых в движение.

Эти качества конструкции также дают возможность использовать маломощный простой электропривод и облегчают открывание и закрывание двери вручную.

Устройство может быть использовано на железнодорожном и автомобильном транспорте для приведения в действие створок сдвижной двери и направлено на упрощение конструкции, снижение инерционности и улучшение управления створкой двери. Устройство содержит направляющую штангу с кареткой, установленной на штанге с возможностью продольного перемещения, опорно-направляющую балку, пантограф для выдвижения створки и ходовой винт с ходовой гайкой. Ходовой винт соединен с электроприводом. Штанга, балка и ходовой винт установлены в направлении перемещения створки параллельно друг другу и закреплены неподвижно относительно дверной рамы. Пантограф установлен на каретке на двух шарнирах, снабжен шарнирами для соединения со створкой и шарнирно связан тягой с фиксирующей его муфтой, которая установлена с возможностью продольного перемещения и фиксации на конце каретки. Поворотная тяга шарнирами соединена с пантографом и ходовой гайкой. На каретке закреплен ролик, который опирается на поверхность балки, уравновешивая момент от силы тяжести створки в ее вертикальной плоскости. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство перемещения сдвижной двери, содержащее шарнирно-рычажный механизм выдвижения створки, установленный с возможностью поворота в ее горизонтальной поперечной плоскости, устройство фиксации створки в выдвинутом положении и механизм продольного перемещения створки, включающий опорно-направляющую балку, неподвижно установленную у дверного проема в направлении перемещения створки, направляющую штангу, на которой установлена с возможностью продольного перемещения каретка с закрепленным на каретке роликом, опирающемся на опорно-направляющую балку, ходовой винт, закрепленный с возможностью вращения, и установленную на нем с возможностью продольного перемещения ходовую гайку, отличающееся тем, что шарнирно-рычажный механизм выдвижения створки выполнен в виде пантографа, установлен на каретке, по меньшей мере, на двух шарнирах, разнесенных между собой вдоль каретки, и снабжен, по меньшей мере, двумя шарнирами для соединения со створкой, направляющая штанга и ходовой винт установлены неподвижно относительно опорно-направляющей балки и параллельно ей, ролик опирается на опорно-направляющую балку с возможностью создания момента, уравновешивающего момент от силы тяжести створки в ее вертикальной поперечной плоскости, ходовая гайка связана с пантографом поворотной тягой, шарнирно закрепленной на ходовой гайке и пантографе, а устройство фиксации створки в выдвинутом положении выполнено в виде муфты, которая установлена с возможностью продольного перемещения и фиксации на конце каретки, обращенном в сторону ее перемещения для закрытия двери, и снабжена тягой, шарнирно соединенной с рычагом пантографа и муфтой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пантограф содержит, по меньшей мере, два рычага, соединяющих его шарниры на каретке с шарнирами для соединения со створкой. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что муфта установлена с возможностью фиксации на каретке посредством шариков, размещенных в радиальных каналах каретки и контактирующих с муфтой и направляющей штангой, а на поверхности штанги напротив радиальных каналов каретки в ее крайнем положении при закрытой двери выполнена освобождающая кольцевая канавка для шариков. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что опорно-направляющая балка установлена выше направляющей штанги перед роликом со стороны соединения устройства со створкой, а ролик опирается на поверхность опорно-направляющей балки, расположенную под углом к горизонтальной поперечной плоскости створки и обращенную вверх.