Дверной доводчик с направляющей планкой - RU2288334C2

Чертежи

Показать все 10 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к дверному доводчику (устройству для закрывания дверей) с направляющей планкой, имеющему направленно перемещающийся в его корпусе и опирающийся на возвратную пружину поршень и установленную эксцентрично в корпусе с возможностью вращения в нем и находящуюся в зацеплении с зубчатой рейкой поршня шестерню, которая имеет кругообразную кривую обката и центр которой смещен относительно оси ее вращения в сторону зубчатой рейки в положении, соответствующем закрытой двери, и в противоположную сторону в положении, соответствующем открытой двери.

Подобные дверные доводчики с направляющей планкой, называемые также дверными доводчиками с шестеренным приводом, обладают существенным преимуществом перед традиционными дверными доводчиками, а именно они не имеют свободно выступающей в помещение системы рычагов, а имеют лишь один плоско прилегающий к дверной обвязке или дверному полотну приводной рычаг. Однако недостаток таких дверных доводчиков состоит в том, что плоско прилегающий к дверной обвязке или дверному полотну приводной рычаг, работающий во взаимодействии с традиционным симметричным шестеренным приводным механизмом, не обеспечивает оптимальное распределение нагрузки, прикладываемой к двери. По этой причине существует необходимость оптимизировать конструкцию шестеренного приводного механизма с целью обеспечить при открывании и закрывании двери максимально плавное перемещение шестерни по соответствующей зубчатой рейке и тем самым поршня в его корпусе с максимально малыми потерями на трение.

В дверных доводчиках известной конструкции используются аксиальные или эксцентриковые шестерни.

Ближайшее к изобретению решение дверного доводчика с эксцентриковой шестерней известно из заявки ЕР 0856628 А1, при этом начальная прямая зубьев его зубчатой рейки расположена под углом в пределах от 4,5 до 7,2° к направлению движения поршня. Выбор конкретного угла определяется размерами дверного доводчика, соответственно усилием, развиваемым его возвратной пружиной. В таком известном дверном доводчике не обеспечивается оптимальное и прежде всего характеризующееся малыми потерями на трение и плавное перекатывание зубьев шестерни по зубчатой рейке из-за эксцентричного расположения шестерни и прямолинейной формы зубчатой рейки, при этом на графике изменения величины момента появляются скачки.

Аналогичное решение, предусматривающее применение располагаемой наклонно прямолинейной зубчатой рейки, описано в патенте US 633682.

Применение в дверном доводчике эксцентриковой шестерни с кривой обката, характеризующейся различными плечами силы относительно оси вращения, известно далее из заявок DE 3645313 С2 и DE 3645314 С2. Используемая в паре с такой шестерней зубчатая рейка имеет соответственно дугообразную кривую обката.

В известном из заявки DE 821772 С2, соответственно из заявки FR 966945 дверном доводчике его вал соединен с эксцентриковой эллиптической шестерней, которая находится в зацеплении с зубчатой рейкой, расположенной наклонно со стороны поршня. Использование подобной эллиптической передачи благодаря различным по длине плечам сил эллиптической шестерни позволяет в некоторой степени согласовать передаточное отношение в такой передаче с требуемой эпюрой моментов.

В патенте US 1359144 описан пневматический дверной доводчик, в конструкции которого используется цилиндрическая эксцентриковая шестерня, которая находится в зацеплении с непрямолинейной зубчатой рейкой, выполненной на поршне. Такая цилиндрическая шестерня имеет зубчатый венец правильной формы с кругообразной кривой обката, при этом за счет эксцентриситета шестерни в зубчатой передаче возникают силы с различными плечами.

В DE 3638353 А1, ЕР 0207251 А2, DE 941264 и US 2933755 описаны различные конструкции поршневого привода в дверных доводчиках, в которых за счет использования кривошипного механизма в сочетании с эксцентриковыми или аксиальными шестернями, в некоторых случаях с применением промежуточной передаточной зубчатой пары, обеспечивается непосредственное приложение нагрузки к возвратной пружине.

Аксиальные шестерни известны из заявок ЕР 0056256 А2, а также из ЕР 0350568 А2. В заявке ЕР 0056256 А2 описан дверной доводчик, который имеет поршень с двумя расположенными зеркально-симметрично друг напротив друг зубчатыми рейками и аксиальную шестерню, которая в положении, соответствующем закрытой двери, укороченными зубьями зацепляется с обеими этими зубчатыми рейками поршня.

Описанный в ЕР 0350568 А2 дверной доводчик имеет аксиальную шестерню, расположенные по окружности зубья которой имеют непрерывно увеличивающуюся высоту и которые зацепляются со стержнями имеющей соответственно криволинейную форму зубчатой рейки.

В DE 4444131 А1 и DE 4444133 А1 описан приводной механизм двери или окна, имеющий по существу аксиальную шестерню с зубчатым венцом, который занимает примерно половину ее периметра и зубья которого расположены на плечах различной длины и перекатываются по зубчатой рейке с соответствующим образом криволинейной кривой обката.

В основу настоящего изобретения была положена задача оптимизировать характеристику перемещения используемого в дверном доводчике с направляющей планкой поршня внутри корпуса этого доводчика в процессе открывания и закрывания двери, т.е. прежде всего обеспечить перекатывание шестерни по зубчатой рейке поршня без заклинивания и тем самым с малыми потерями на трение. Еще одна задача изобретения состояла в том, чтобы минимизировать расходы на изготовление шестерни за счет использования шестерни с соответствующим образом подобранной кривой обката, а также увеличить по сравнению с известными зубчатыми рейками срок службы и повысить коэффициент полезного действия зубчатой рейки за счет ее особого конструктивного исполнения, целью которого является уменьшение потерь на трение, что, в свою очередь, позволило бы использовать в дверном доводчике более слабую возвратную пружину. Помимо этого согласно изобретению необходимо дополнительно улучшить характеристику дверного доводчика с направляющей планкой в процессе закрывания двери за счет улучшения условий перепуска масла из поршневой полости в полость установки пружины.

Указанная задача решается в конструкции предлагаемого в изобретении дверного доводчика с направляющей планкой, имеющего, как и его ближайший аналог, направленно перемещающийся в его корпусе и опирающийся на возвратную пружину поршень, установленную эксцентрично в корпусе с возможностью вращения в нем и находящуюся в зацеплении с зубчатой рейкой поршня шестерню, которая имеет кругообразную кривую обката, центр которой смещен относительно оси вращения шестерни в сторону зубчатой рейки в положении, соответствующем закрытой двери, и в противоположную сторону в положении, соответствующем открытой двери.

Отличия предлагаемого в изобретении дверного доводчика во всех вариантах его выполнения заключаются в том, что зубчатая рейка выполнена в виде зубчатого реечного профиля, при этом обращенные в направлении закрывания двери боковые поверхности ее последних в направлении открывания двери зубьев выполнены изогнутой углом или выпуклой формы, что зубья зубчатой рейки расположены на S-образной кривой обката, при этом в каждом случае, начиная от положения, соответствующего закрытой двери, эта кривая обката в основном поднимается примерно до середины длины зубчатой рейки и затем опускается, и все зубья зубчатой рейки имеют с обращенной в направлении открывания двери и с обращенной в направлении закрывания двери сторон различные углы при вершине исходного контура. Кроме того, предусмотрена возможность обеспечиваемого с помощью по меньшей мере одного регулирующего клапана замедления направленного перемещения поршня в корпусе в положение, соответствующее закрытой двери.

В первом и третьем вариантах предлагаемого в изобретении дверного доводчика угол при вершине исходного контура зубьев с обращенной в направлении открывания двери стороны в основном увеличивается примерно до середины длины зубчатой рейки и затем в основном остается постоянным, а угол при вершине исходного контура зубьев с обращенной в направлении закрывания двери стороны в основном уменьшается примерно до середины длины зубчатой рейки и затем увеличивается. Во втором варианте дверного доводчика угол при вершине исходного контура зубьев с обращенной в направлении открывания двери стороны в основном увеличивается примерно до середины длины зубчатой рейки и затем уменьшается, а угол при вершине исходного контура зубьев с обращенной в направлении закрывания двери стороны в основном уменьшается примерно до середины длины зубчатой рейки и затем увеличивается. В первом и втором вариантах дверного доводчика ширина головки зубьев в основном увеличивается примерно до середины длины зубчатой рейки и затем уменьшается, а угол поворота шестерни при ее перемещении из положения, соответствующего закрытой двери, до положения, соответствующего максимально открытой двери, составляет более 180°, при этом обращенные в направлении закрывания двери боковые поверхности последних в направлении открывания двери зубьев зубчатой рейки, находящиеся на том ее участке, на котором угол поворота шестерни превышает 180°, выполнены изогнутой углом формы.

В третьем же варианте угол поворота шестерни при ее перемещении из положения, соответствующего закрытой двери, до положения, соответствующего максимально открытой двери, составляет менее примерно 180°, при этом обращенные в направлении закрывания двери боковые поверхности последних в направлении открывания двери зубьев зубчатой рейки, находящиеся на том ее участке, на котором угол поворота шестерни приближается к 180°, выполнены изогнутой углом формы.

Согласно изобретению зубчатая рейка, соответственно ее зубья оптимально согласованы с зубчатым венцом шестерни с учетом ее эксцентриситета и ее кругообразной кривой обката, что обеспечивает плавное вхождение в зацепление каждого последующего зуба шестерни с каждым последующим зубом зубчатой рейки как в процессе открывания, так и в процессе закрывания двери. Сказанное относится прежде всего к той части шестерни, которая после поворота последней оказывается за пределами угла, равного 180°. При этом, как было установлено, предпочтительно, чтобы угол при вершине исходного контура зубьев зубчатой рейки с обращенной в направлении открывания двери стороны в основном увеличивался примерно до середины длины зубчатой рейки, а затем в основном оставался постоянным или уменьшался, причем выполнение указанного угла при вершине исходного контура уменьшающимся на второй половине длины зубчатой рейки способствует снижению потерь на трение в зубчатом зацеплении.

Как указано выше, угол поворота шестерни при ее перемещении из положения, соответствующего закрытой двери, в положение, соответствующее максимально открытой двери, может составлять больше или меньше примерно 180°, не оказывая отрицательного влияния на требуемый коэффициент полезного действия. Существенное значение имеет лишь придание обращенным в направлении закрывания двери боковым поверхностям последних в направлении открывания двери зубьев зубчатой рейки, расположенных в зоне, в которой угол поворота шестерни близок к 180°, изогнутого углом или скругленного профиля.

В принципе согласно одному из вариантов осуществлении изобретения в зубчатой паре можно использовать зубья любого профиля, т.е. боковые поверхности зубьев шестерни и/или зубчатой рейки могут иметь прямолинейную, изогнутую углом или выпуклую форму. Однако, как было установлено, зубчатую рейку предпочтительно выполнять в основном с прямыми зубьями, а шестерню - с эвольвентными зубьями, что целесообразно прежде всего по технологическим соображениям.

Помимо этого предлагаемое в изобретении решение направлено на улучшение характеристики дверного доводчика в процессе закрывания двери за счет улучшения условий перепуска масла из одной полости в другую. В этой связи регулирующие клапаны могут быть установлены в стенке корпуса, причем по меньшей мере один из регулирующих клапанов может управлять двумя стадиями закрывания двери.

В соответствии с этим процесс закрывания двери аналогично известным дверным доводчикам можно условно разделить на четыре стадии, каждой из которых соответствует поворот двери при ее закрывании на определенный угол с учетом некоторого допуска. При применении двух регулирующих клапанов первый регулирующий клапан может управлять первой стадией закрывания двери, соответствующей повороту шестерни на угол в пределах примерно между 180° и 100°, и третьей стадией закрывания двери, соответствующей повороту шестерни на угол в пределах примерно между 70° до 20°, с обеспечением одинаковой скорости закрывания двери на обеих этих стадиях, а второй регулирующий клапан - четвертой стадией закрывания двери, соответствующей повороту шестерни на угол в пределах примерно между 20° и 0°. На второй стадии закрывания двери, соответствующей повороту шестерни на угол в пределах примерно между 100° и 70°, оба регулирующих клапана будут оставаться бездействующими.

На первой стадии замедления закрывающейся двери маслосливная линия первого регулирующего клапана может сообщаться с выполненной на боковой поверхности поршня продольной канавкой, которая через ограничивающее ее со стороны полости установки пружины радиальное отверстие в поршне соединена с этой полостью установки пружины. Маслосливная линия первого регулирующего клапана может быть соединена с другой маслосливной линией, которая через регулирующий клапан соединена с маслосливной линией, оканчивающейся в поршневой полости.

На второй стадии замедления закрывающейся двери возможно выравнивание давления между поршневой полостью и полостью установки пружины за счет перетекания масла через зазор между боковой поверхностью поршня и стенкой корпуса.

На третьей стадии процесса закрывания двери масло может поступать в полость установки пружины из поршневой полости по маслосливной линии, через регулирующий клапан, по маслосливным линиям, связанным с первым регулирующим клапаном, и через перепускную кромку поршня.

На четвертой стадии процесса закрывания двери маслосливная линия, по которой масло из поршневой полости может поступать в полость установки пружины, закрыта, и масло поступает в полость установки пружины из поршневой полости по другой маслосливной линии, через регулирующий клапан, по расположенным за ним маслосливным линиям и через перепускную кромку поршня.

Таким образом, согласно изобретению первой и третьей стадиями такого процесса закрывания двери можно управлять с помощью одного единственного клапана благодаря выполненной на его боковой поверхности продольной канавке, которая позволяет оптимизировать условия перепуска масла из поршневой полости в полость установки пружины в процессе закрывания двери, что в сочетании с остальными отличительными признаками способствует плавному перекатыванию шестерни по зубчатой рейке с малыми потерями на трение, при этом можно отказаться от применения отдельного клапана, обычно необходимого для управления третьей стадией процесса закрывания двери.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из возможных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые схематичные чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - дверной доводчик в сечении вертикальной плоскостью, на фиг.2 - дверной доводчик в сечении плоскостью А-А по фиг.1, на фиг.3 - вид в плане поршня с шестерней в двух ее крайних положениях, на фиг.4-6 - поршень с шестерней в трех ее различных положениях, которые она занимает в процессе ее перекатывания по зубчатой рейке,

на фиг.7-10 - схематичное изображение поршня в четырех различных положениях, которые он занимает в процессе замедления закрывающейся двери,

на фиг.11 - второй вариант выполнения системы перепуска масла, обеспечивающей замедление закрывающейся двери.

На фиг.1-6 показан дверной доводчик 1 с направляющей планкой, в корпусе 2 которого с возможностью направленного перемещения в нем установлен поршень 4, на который действует усилие возвратной пружины 3. Как показано на фиг.2 и 3, поршень 4 имеет зубчатую рейку 5, в зацеплении с которой находится шестерня 6 с эвольвентными зубьями 7. Эта шестерня 6 выполнена в виде эксцентрика, ось вращения которого, обозначенная позицией D, расположена в зоне, обозначенной позицией 23 центральной продольной оси, при этом в показанном на фиг.2 соответствующем закрытой двери положении шестерни 6 центр М ее начальной окружности смещен в сторону зубчатой рейки 5, а в показанном слева на фиг.3 соответствующем открытой двери положении шестерни 6 центр М ее начальной окружности смещен в противоположную от зубчатой рейки сторону. Очевидно, что шестерня 6 имеет кругообразную кривую обката. Обозначенные общей позицией 9 зубья зубчатой рейки 5 имеют обращенные в направлении открывания двери боковые поверхности и обращенные в направлении закрывания двери боковые поверхности, при этом обращенные в направлении закрывания двери боковые поверхности 8 (см. фиг.3) последних двух зубьев 9 выполнены изогнутыми углом. Боковые поверхности остальных зубьев 9 имеют прямолинейный профиль. При движении поршня 4 в указанном стрелкой Х направлении (в направлении открывания двери) подобная мера обеспечивает сопровождающееся малыми потерями на трение зацепление эвольвентных зубьев 7 с зубьями 9 зубчатой рейки 5, в том числе и на том участке, на котором угол поворота шестерни 6 при ее перекатывании по зубчатой рейке 5 несколько превышает 180° (показанное на фиг.3 положение шестерни 6, соответствующее закрытой двери). В остальном кривая обката зубчатой рейки 5 согласована с эксцентричным расположением оси вращения шестерни 6 и имеет соответственно слабо выраженную S-образную форму, при этом все зубья 9 зубчатой рейки 5 имеют с обращенной в направлении открывания двери и с обращенной в направлении закрывания двери сторон различные углы при вершине исходного контура, как это видно на фиг.4-6, на которых шестерня показана в трех различных положениях, в которых она оказывается в процессе ее перекатывания по зубчатой рейке.

На фиг.4-6 шестерня 6 показана в одном из отдельных положений при ее перекатывании по зубчатой рейке. При этом на фиг.4 поршень 4 и шестерня 6 показаны в положении, соответствующем закрытой двери. В этом положении шестерня 6 находится в правой части имеющейся у поршня 4 выемки. Ось D вращения шестерни в этом ее положении лежит на центральной продольной оси 23. При перемещении поршня 4 в направлении открывания двери (в направлении стрелки X) шестерня 6 поворачивается вокруг ее оси D вращения. На фиг.5 шестерня 6 показана примерно по середине имеющейся у поршня выемки в промежуточном положении, в котором она за счет имеющегося у нее эксцентриситета оказывается при открывании двери на определенную величину.

В этом положении поршень 4 в результате перекатывания шестерни 6 по зубчатой рейке 5 переместился дальше в направлении открывания двери.

Как показано прежде всего на фиг.1 и 7-10, в стенке 10 корпуса дверного доводчика 1 с направляющей планкой расположены три регулирующих клапана 11, 12 и 13, назначение которых состоит в замедлении закрывающейся двери и функции которых более подробно рассмотрены ниже со ссылкой на фиг.7-10.

В начале процесса закрывания двери поршень 4 согласно фиг.7 перемещается мимо маслосливной линии 14, которая линией 19 соединена с регулирующим клапаном 11, а линией 20 соединена с поршневой полостью 24. Выходящее из поршневой полости 24 масло может перетекать по продольной канавке 16, выполненной на боковой поверхности 15 поршня, и по радиальному отверстию 17 в поршне 4 в полость 18 установки пружины. Линии 25, 21 и 22, соединенные с регулирующим клапаном 12, расположены в другой плоскости.

Как показано на фиг.8, после выхода продольной канавки 16 за пределы маслосливной линии 14 масло может перетекать из поршневой полости 24 в полость 18 установки пружины только через зазор между боковой поверхностью поршня 4 и стенкой 10 корпуса, в результате чего скорость закрывания двери значительно снижается (вторая стадия замедления закрывающейся двери).

На третьей стадии замедления закрывающейся двери масло вновь поступает из поршневой полости 24 по линии 20 и через тот же регулирующий клапан 11, а также по линиям 19 и 14 в зону подробно не показанной на чертеже перепускной кромки поршня 4 и далее в полость 18 установки пружины. Поскольку в данном случае задействуется один и тот же клапан 11, скорости закрывания двери на первой и третьей стадиях замедления ее закрывания равны между собой.

На четвертой стадии замедления закрывающейся двери (начало участка, соответствующего полному закрыванию двери) ведущая в поршневую полость 24 линия 20 клапана 11 закрыта, и поэтому масло поступает в полость 18 установки пружины из поршневой полости 24 по линии 25, через регулирующий клапан 12, по линии 21 и по линии 22 через указанную выше перепускную кромку. В процессе замедления закрывающейся двери регулирующий клапан, обозначенный позицией 13, обычно закрыт, однако в данном случае существует возможность сократить продолжительность процесса замедления закрывающейся двери путем соответствующего открытия этого клапана в течение второй стадии замедления закрывающейся двери (на которой перетекание масла из поршневой полости в полость установки пружины происходит только за счет его просачивания через зазор между боковой поверхностью поршня и стенкой корпуса), при этом выходящее из поршневой полости 24 масло в режиме задросселированного истечения поступает по линии 26, через регулирующий клапан 13, по линии 27 и линии 28 в полость 18 установки пружины.

На фиг.11 показан другой вариант выполнения маслосливных линий и клапанов для управления процессом закрывания двери. В этом варианте процесс закрывания двери подразделяется только на две различные стадии, а не на четыре стадии в отличие от рассмотренного выше варианта. Для реализации подобного двухстадийного процесса закрывания двери необходимы лишь клапаны 11 и 12. В этом варианте маслосливная линия 19 выполнена более протяженной по сравнению с предыдущим вариантом и переходит в маслосливную линию 29, которая оканчивается позади подробно не показанной на чертеже перепускной кромки поршня 4 в зоне расположения зубчатой рейки 5.

Очевидно, что помимо двух описанных выше вариантов подразделения процесса закрывания снабженных доводчиком дверей на различные стадии такой процесс можно разбить согласно изобретению и на иное количество стадий с различными скоростями закрывания двери на каждой из них.

Реферат

Дверной доводчик с направляющей планкой относится к устройству для закрывания дверей. Доводчик имеет эксцентриковую шестерню с кругообразной кривой обката, которая находится в зацеплении с расположенной в поршне зубчатой рейкой. В изобретении предлагается особая форма кривой обката зубьев зубчатой рейки, согласованная с зубчатым венцом шестерни. Кроме того, для достижения оптимальной характеристики перемещения поршня в корпусе дверного доводчика в изобретении предлагается также улучшенная характеристика замедления закрывающейся двери за счет разделения процесса закрывания двери на четыре стадии замедления, каждая из которых управляется регулирующими клапанами. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Формула