ШЛАГБАУМ С УСТРОЙСТВОМ КОМПЕНСАЦИИ ВЕСА БРУСА Российский патент 2012 года по МПК E01F13/06 

Данное изобретение относится к механизированному шлагбауму, который обеспечивает возможность установки бруса для открытия слева или справа без необходимости регулировки компенсационной системы.

Известно, что в случае использования шлагбаумов необходимо по меньшей мере частично компенсировать момент, создаваемый весом бруса. Указанный момент сильно изменяется во время перемещения бруса из вертикального положения в горизонтальное и наоборот.

Для обеспечения этой компенсации предлагались различные механизмы. Например, были предложены винтовые балансировочные колеса, соединенные между рамой указанного устройства и соответствующим рычагом, выходящим из поворотного вала бруса. Растяжение пружины во время поворота бруса по направлению к горизонтальному положению стремится компенсировать момент, создаваемый весом бруса. Когда требуется выполнить открытие справа, а не слева, то либо должна быть симметрично перемещена точка закрепления пружины, либо все устройство должно быть повернуто на 180° относительно его вертикальной оси, так чтобы выходной вал всегда совершал одинаковый поворот. Первое решение требует ручного вмешательства, которое не всегда является легким для выполнения вследствие, помимо всего прочего, большого натяжения пружины. Второе решение создает асимметрию во внешнем виде правого шлагбаума относительно левого шлагбаума (поворачиваемого в противоположном направлении), которая видна прежде всего, когда два соединенных противоположных шлагбаума используются на сторонах одного и того же проезда. Кроме того, размыкаемый вручную расцепляющий механизм бруса может автоматически повернуться в направлении стенки, что ограничивает доступ с возникновением последующей сложности или невозможности работы в случае неисправности силового привода или перебоя в питании.

В попытке создания усовершенствованного компенсационного механизма, занимающего при этом меньше места, было предложено использовать торсионные пружины, расположенные на оси поворота бруса. Однако при этом решении изменение направления действия пружины становится слишком сложным вследствие необходимости снятия и переворачивания пружины на валу (причем снимать пружину необходимо). По этой причине в случае использования торсионной пружины предпочтение отдается повороту всего устройства шлагбаума на 180°, сопровождаемому вышеупомянутыми проблемами, связанными с асимметрией.

Главной целью данного изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков путем создания шлагбаума с компенсационным устройством, которое может осуществлять компенсацию для брусьев, открывающихся как вправо, так и влево.

В соответствии с этой целью создан механизированный шлагбаум, который содержит вал, поддерживающий брус, двигатель, предназначенный для поворота указанного вала, и блок, предназначенный для компенсации момента, создаваемого на валу весом указанного бруса, и содержащий торсионную пружину, которая коаксиально обернута вокруг вала и первый конец которой толкается при повороте вала с обеспечением закручивания пружины, когда вал поворачивается из нейтрального положения в первом направлении, а второй конец толкается при повороте вала с обеспечением закручивания пружины, когда вал поворачивается из нейтрального положения во втором, противоположном направлении, с обеспечением по меньшей мере частичной компенсации момента, создаваемого весом бруса, при повороте из нейтрального положения в обоих направлениях.

Для большей ясности объяснения инновационных принципов данного изобретения и его преимуществ относительно существующего уровня техники ниже приведено описание возможного иллюстративного варианта выполнения с использованием данных принципов, выполненное с помощью прилагаемых чертежей, на которых:

фиг.1 изображает частичный схематический вид в аксонометрии предложенного устройства шлагбаума,

фиг.2 изображает частичный схематический вид сверху устройства, показанного на фиг.1,

фиг.3 изображает частичный схематический вид в аксонометрии задней части устройства, показанного на фиг.1,

фиг.4 изображает частичный схематический вид в аксонометрии расцепляющего элемента устройства, показанного на фиг.1,

фиг.5 изображает вид сзади в аксонометрии устройства шлагбаума, показанного на фиг.1, снабженного средствами для крепления к стене.

В соответствии с чертежами на фиг.1 изображен (с пунктирной линией и с удаленной закрывающей крышкой) шлагбаум, обозначенный в целом номером 10 позиции.

Шлагбаум 10 содержит корпус 11, в котором расположены двигатель 12 и компенсационный блок 13, присоединенный к поворотному валу 14, на котором закреплена пластина 15 для установки бруса 16.

Как лучше видно из фиг.2, на котором некоторые крышки частично удалены, указанный поворотный вал 14 (опирающийся на пару подшипников 17 и 18) поддерживает зубчатое колесо 19, в зацеплении с которым находится ведущая шестерня 20 мотора-редуктора 21. Предпочтительно, как будет ясно в дальнейшем, указанное зубчатое колесо 19 насажено на вал с возможностью отсоединения с помощью расцепляющего устройства 22, приводимого в действие рабочим рычагом 23 (при необходимости защищенным основной крышкой, которая не показана).

Вал 14 проходит через торсионную пружину 24 компенсационного блока 13 и выступает в задней части с обеспечением неотъемлемой опоры для рычага 25, который в свою очередь поддерживает упорный штифт 26, проходящий параллельно и радиально на расстоянии от вала 14.

Указанная пружина имеет первый конец 27, толкаемый с обеспечением закручивания пружины, когда вал поворачивается из нейтрального положения (соответствующего вертикальному положению бруса) в первом направлении, и второй конец 28, толкаемый с обеспечением закручивания пружины, когда вал поворачивается из нейтрального положения во втором противоположном направлении.

В частности, как опять же ясно видно на фиг.2, при вертикальном положении бруса два указанных конца 27 и 28 торсионной пружины 24 проходят в радиальном направлении и симметрично опираются на две стороны штифта 26 в направлении натяжения пружины. Предпочтительно торсионная пружина имеет предварительный натяг, способствующий устойчивому поддержанию бруса в вертикальном положении при заданном усилии.

Кроме того, также имеются однонаправленные упорные средства для концов пружины, обеспечивающие прекращение перемещения каждого конца указанной пружины в направлении, противоположном направлению упора штифта, что обеспечивает закручивание пружины, начиная от нейтрального положения. Эти средства предпочтительно образованы с помощью нижней или торцевой части щелей 29, 30, которые выполнены в закрывающем кожухе пружины и через которые проходят ее концы.

Для завершения своего закрывающего перемещения брус должен повернуться на 90° (в случае, показанном на чертежах, в направлении против часовой стрелки), предпочтительно между двумя механическими упорами. Один из этих двух механических упоров является подвижным, так как, когда необходимо выполнить противоположный поворот стержня, рычаг должен начинать перемещение из того же вертикального положения, но поворачиваться при этом в противоположном направлении, после чего он окажется у другого неподвижного упора.

Как лучше показано на фиг.3, во время перемещения задний рычаг 25 поворачивается на 90° от вертикального положения (показано сплошной линией) к горизонтальному положению (показано пунктирной линией). Механические упорные средства обеспечивают ограничение поворотного перемещения вала между вертикальным и горизонтальным положениями бруса. Такие средства также выполнены с возможностью регулировки для обеспечения принятия горизонтального положения по выбору в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки относительно вертикального положения бруса. Указанное перемещение между двумя положениями предпочтительно ограничено соответственно упором 31 вертикального положения и упором 32 горизонтального положения. Упор вертикального положения выполнен в виде переворачиваемой пластины 31, которая может быть установлена с обеспечением предотвращения дальнейшего поворота против часовой стрелки (как показано на фиг.2) или поворота по часовой стрелке (путем переворота данной пластины к правой стороне рычага, как показано пунктирной линией на фиг.2) с образованием, таким образом, вышеупомянутого подвижного упора. В этом последнем случае горизонтальное положение рычага переворачивается на левую сторону и упором горизонтального положения становится упор 33 (выполненный зеркально относительно упора 32).

Если устройство установлено так, как показано на чертежах, то когда рычаг проходит от вертикального положения к горизонтальному (при повороте против часовой стрелки на фиг.1), штифт 26 перемещает конец 27 пружины, тогда как конец 28 остается заблокированным упорным гнездом 30. Если требуется, чтобы шлагбаум работал в противоположном направлении, то просто переключают упор 31 вертикального положения, так что при соответствующей работе мотора-редуктора брус перемещается в направлении по часовой стрелке от вертикального положения к горизонтальному положению, при этом штифт 26 перемещает конец 28 пружины, а конец 27 остается заблокированным упорным гнездом 29. В обоих случаях торсионная пружина (имеющая соответствующий размер в зависимости от веса бруса) абсолютно симметричным образом создает требуемое компенсирующее воздействие.

В случае когда брус смещен от центра относительно оси поворота (как показано на чертежах), также существует возможность переворота пластины 15 и расположения на ней бруса с обеспечением получения перемещения, абсолютно симметричного как в случае правого, так и в случае левого открытия.

На фиг.4 более подробно изображено расцепляющее устройство бруса, приводимое в действие, когда имеется необходимость в ручном управлении брусом при постоянном сохранении компенсирующего воздействия. Как отмечено выше, расцепление выполняется для отсоединения бруса от нереверсивного мотора-редуктора.

Для этого расцепляющее устройство содержит соединительные средства зубчатого колеса 19 и вала 14, выполненные с возможностью разъединения. Предпочтительно указанные соединительные средства содержат удлиненный элемент 35, который проходит через вал 14 в поперечном направлении в пазу или отверстии 36, выполненном фрезерованием на валу, с обеспечением возможности скольжения к валу в осевом направлении с преодолением сопротивления упорной пружины 37. Указанная пружина 37 толкает элемент 35 внутри радиального гнезда 38 втулки 39, выполненной за одно целое с зубчатым колесом 19 и свободно вращающейся на валу 14.

Рабочий стержень 40 (показан пунктирной линией на фиг.2) может скользить в валу 14 в осевом направлении с обеспечением толкания элемента 35 путем приведения в действие рычага 23, а также с обеспечением отсоединения указанного элемента от втулки 39.

Предпочтительно указанная втулка 39 имеет несколько радиальных гнезд, разнесенных под углом (например, через каждые 30°), так что стержень может быть заново заблокирован в промежуточных положениях.

Теперь понятно, как поставленные цели достигаются путем создания устройства, обеспечивающего уравновешивание бруса в обоих направлениях без необходимости вмешательства в компенсационное устройство. Указанный стержень уравновешивается путем поворота выступа торсионной пружины, которая закручивается во время перемещения бруса. Для обеспечения уравновешивания стержня при его использовании в противоположном направлении просто поворачивают брус на 180° (если требуется, с помощью опоры) и переворачивают подвижный упор, таким образом, выходной вал при повороте в противоположном направлении перемещает другой выступ (тогда как первый выступ остается неподвижным) с обеспечением выполнения уравновешивания бруса.

Дополнительное преимущество описанного устройства заключается в расположении расцепляющего устройства с одной и той же стороны при наличии на проезде двух противоположных шлагбаумов.

Следует отметить, что в отличие от обычных шлагбаумов брус предпочтительно уравновешивается с помощью момента, который прямо пропорционален степени закручивания пружины. Таким образом, в зависимости от веса бруса можно выбрать подходящую пружину, так что создаваемый ею момент будет весьма близок противоположному моменту, создаваемому весом бруса, при этом на протяжении всего перемещения бруса двигатель может работать с минимальной нагрузкой и, таким образом, функционировать с максимальной скоростью холостого хода.

Предпочтительно размер указанных стержней может обеспечивать одинаковый статический момент относительно центра поворота при максимальной длине стержней. Если же стержни необходимо укоротить (в определенных пределах), то для обеспечения наилучшей работы шлагбаума просто добавляют соответствующий вес для компенсации недостающего статического момента. Таким образом, отсутствует необходимость в наличии нескольких пружин для различных длин стержней.

Предложенное устройство также обладает новой характеристикой, которая заключается в возможности закрепления непосредственно на стене без использования обычных известных подставок благодаря новой конструкции компенсирующего устройства, которая обеспечивает компактность в вертикальном направлении и ограниченную высоту шлагбаума, а также расположение расцепляющего устройства на передней стороне устройства и изменение направления открытия/закрытия бруса на противоположное без необходимости поворота корпуса приводного механизма. На фиг.5 изображено устройство, показанное на фиг.1, которое снабжено опорой 41, предпочтительно выполненной с возможностью прикрепления к основанию корпуса 11 и содержащей в задней части крепежные средства 42 (например, отверстия с винтовыми анкерами), которые предназначены для крепления к стене.

Очевидно, что вышеприведенное описание варианта выполнения с использованием новых принципов данного изобретения представлено в качестве примера этих новых принципов и, соответственно, не должно рассматриваться как ограничивающее объем правовой охраны, заявленный в данном документе. Например, положение бруса относительно оси поворота и его установочное устройство могут изменяться в соответствии с конкретными требованиями, в том числе эстетического характера. Рычаг, который останавливается механическими упорами для двух крайних положений поворота бруса, может быть при необходимости отделен от опорного рычага упорного штифта 26. Расцепляющие средства бруса также могут отсутствовать или отличаться от описанных предпочтительных средств.

Механизированный шлагбаум, содержащий вал, который удерживает брус, двигатель, предназначенный для поворота указанного вала, и блок, который предназначен для компенсации момента, создаваемого на валу весом указанного бруса. Указанный компенсационный блок содержит торсионную пружину, которая коаксиально обернута вокруг вала и первый конец которой толкается при повороте вала с обеспечением закручивания пружины, когда вал поворачивается из нейтрального положения в первом направлении, а второй конец толкается при повороте вала с обеспечением закручивания пружины, когда вал поворачивается из нейтрального положения во втором, противоположном направлении. Таким образом, устройство может обеспечить компенсацию момента, создаваемого весом бруса, при его повороте из нейтрального положения в обоих направлениях. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Механизированный шлагбаум, содержащий вал (14), который удерживает брус, двигатель (12), предназначенный для поворота указанного вала, и блок (13), который предназначен для компенсации момента, создаваемого на валу весом указанного бруса, и содержит торсионную пружину (24), которая коаксиально обернута вокруг вала и первый конец (27) которой толкается при повороте вала с обеспечением закручивания пружины, когда вал (14) поворачивается из нейтрального положения в первом направлении, а второй конец (28) толкается при повороте вала с обеспечением закручивания пружины, когда вал (14) поворачивается из нейтрального положения во втором противоположном направлении, с обеспечением возможности по меньшей мере частичной компенсации момента, создаваемого весом бруса, при его повороте из нейтрального положения в обоих направлениях.

2. Шлагбаум по п.1, в котором указанный вал (14) поддерживает упорный штифт (26) путем попеременного упора в указанные два конца (27, 28) пружины, причем штифт расположен параллельно валу на расстоянии от него в радиальном направлении с обеспечением расположения между двумя концами пружины, радиально выступающими с обеспечением давления на штифт (26) с противоположных сторон, причем также имеются однонаправленные упорные средства (29, 30), предназначенные для предотвращения перемещения каждого соответствующего конца (27, 28) пружины в направлении, противоположном направлению закручивания, во время упорного перемещения штифта (26) при воздействии на другой конец пружины.

3. Шлагбаум по п.1, в котором указанная торсионная пружина (24) выбрана так, что момент, создаваемый ею указанным путем, по существу, аналогичен и прямо пропорционален противоположному моменту, создаваемому весом указанного бруса.

4. Шлагбаум по п.2, в котором указанные односторонние упорные средства представляют собой торцевую часть двух щелей (29, 30), которые выполнены в закрывающем кожухе указанной пружины и через которые проходят ее концы (27, 28).

5. Шлагбаум по п.1, в котором предусмотрены механические упорные средства (31, 32, 33), предназначенные для ограничения поворотного перемещения указанного вала между положением, в котором брус расположен вертикально, и положением, в котором брус расположен горизонтально.

6. Шлагбаум по п.5, в котором указанные механические упорные средства выполнены с возможностью регулировки для обеспечения принятия положения, в котором брус расположен горизонтально, по выбору, с поворотом в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки относительно вертикального положения.

7. Шлагбаум по п.6, в котором указанные упорные средства содержат первый упор (31) вертикального положения и по меньшей мере один второй упор (32) горизонтального положения, с которыми взаимодействует рычаг (25), выступающий в радиальном направлении из указанного вала (14).

8. Шлагбаум по п.7, в котором указанный упор (31) вертикального положения выполнен в виде переворачиваемой пластины, которая может быть установлена с обеспечением предотвращения дальнейшего поворота указанного рычага (25), выступающего из вала (14), по выбору против часовой стрелки или по часовой стрелке.

9. Шлагбаум по п.7, в котором указанный вал (14) поддерживает упорный штифт (26) путем попеременного упора в указанные два конца (27, 28) пружины, причем штифт расположен параллельно валу на расстоянии от него в радиальном направлении с обеспечением расположения между двумя концами пружины, радиально выступающими с обеспечением давления на штифт (26) с противоположных сторон, причем также имеются однонаправленные упорные средства (29, 30), предназначенные для предотвращения перемещения каждого соответствующего конца (27, 28) пружины в направлении, противоположном направлению закручивания, во время упорного перемещения штифта (26) при воздействии на другой конец пружины, причем указанный рычаг (25) также служит в качестве опоры для упорного штифта (26) на валу (14).

10. Шлагбаум по п.1, в котором указанный двигатель кинематически присоединен к валу (14) с возможностью отсоединения с помощью расцепляющего устройства (22, 23).

11. Шлагбаум по п.10, в котором указанное расцепляющее устройство содержит комбинацию из зубчатого колеса (19), которое расположено с возможностью свободного вращения на валу (14) и к которому присоединена ведущая шестерня (20) мотора-редуктора (21) двигателя (12), соединительных средств (35, 39), выполненных с возможностью разъединения и расположенных между указанными валом и зубчатым колесом, и рычага (23), предназначенного для приведения в действие вручную указанных соединительных средств между положением соединения и положением разъединения.

12. Шлагбаум по п.11, в котором указанный рычаг (23) установлен на пластине (15), поддерживающей указанный брус на валу (14).

13. Шлагбаум по п.11, в котором указанные средства, выполненные с возможностью разъединения, содержат удлиненный элемент (35), который проходит через указанный вал (14) в поперечном направлении в удлиненном пазу (36) с возможностью осевого скольжения на валу между соединенным положением, в котором он находится в радиальном гнезде (38) во втулке (39), выполненной за одно целое с зубчатым колесом (19), и разъединенным положением, в котором он находится вне указанного гнезда (38), причем указанный рычаг кинематически присоединен к удлиненному элементу (35) для обеспечения его перемещения с преодолением сопротивления пружины (37) из указанного соединенного положения в разъединенное положение.

14. Шлагбаум по п.13, в котором указанный рычаг (23) кинематически присоединен к указанному удлиненному элементу (35) с помощью рабочего стержня (40), который скользит в осевом направлении в указанном валу (14).

15. Шлагбаум по п.13, в котором указанная втулка (39) имеет несколько разнесенных под углом радиальных гнезд (38).

16. Шлагбаум по п.1, содержащий опорные средства (41, 42), предназначенные для крепления к стене.