CN101925717B - 转动位移探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于公共运输车辆的转动位移探测装置，该车辆具有用于上车/下车设备的驱动装置(20)，上车/下车设备安装成可枢转和/或移位。所述装置具有驱动单元(22)、驱动电动机(44)以及第一减速齿轮(26)，与驱动电动机(44)连接的第二减速齿轮(72)具有用于确定减速齿轮位置的编码器。

Description

转动位移探测装置

技术领域

本发明总地涉及一种用于用于公共运输车辆的转动位移探测装置(Drehwegerfassungsvorrichtung)，该车辆具有用于可枢转地和/或可滑动地安装的上车/下车设备的驱动装置，该驱动装置具有驱动单元、驱动电动机和第一减速齿轮单元。这种上车/下车设备包括例如门、斜坡、踏板等。

背景技术

该类型的驱动系统通常包括至少一个致动器或驱动电动机和由其驱动的机械系统，和/或用于实现门、斜坡、踏板等的枢转或滑动运动的齿轮单元。已知借助于例如电位计传感器来获知机械系统或齿轮单元的枢转运动。在实践中已证实这种电位计组件并不足够耐磨和坚固以满足乘客运输中的高安全要求。此外，还已知借助于在最终位置通断触点的触发来控制或至少监测枢转或滑动运动。尽管可根据通断触点结构并还借助于冗余部件实现高度的可靠性，但在该情况下的缺点是一旦进行了安装和调整，就固定了这些最终位置。已经证实，由于通断触点的可接近性相当差，在例如上车/下车设备的最终组装到乘客运输车辆期间的后续调节是非常耗时的。该差的可接近性一方面是由于这种驱动器的所要求的紧凑性，且另一方面是由于这些通断触点通常直接设置在移动的门、斜坡、踏板等上，例如在其相关的枢转销上而不是在驱动机构系统上，从而因此诸如门、斜坡、踏板等的这些移动构件必然实际上处于例如打开或关闭的由通断触点的状态所指示的情况。此外，还发现在运行期间，由于磨损和伴随的相互机械作用部件之间的间隙增大，在车辆运行寿命期间常常需要进行后续调整。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于客运车辆的上车/下车设备的通用转动位移探测装置，上车/下车设备具有至少一个可枢转地和/或可滑动地安装的门、斜坡、踏板等，该转动位移探测装置制造成本低且能以简化方式调整位置探测。具体来说，认为该转动位移探测装置也适于具有紧凑构造的驱动装置。可避免现有技术的缺点。

该目的通过一种通用转动位移探测装置来实现，该转动位移探测装置的特征是第二减速齿轮单元与驱动电动机连接并带有用于确定减速齿轮单元位置的编码器(Geber)。

为了能够确定上车/下车设备、较佳的是门的确切位置，有利的是直接通过适当的编码器探测转动位移。这种编码器，例如绝对值编码器，即使在电动机未通电状态下也能确定门的位置，且当再次接通电源时，即使已在期间手动移动门扇，也可识别位置。已经证实绝对值编码器是可变的，用该编码器通过转动柱上方的滑动触点直接在驱动电动机的输出轴上感测相应值。但是，根据本发明，也可使用无接触的电子绝对值编码器。在根据本发明的实施例的情况下，通过也联接到驱动电动机的第二减速齿轮单元的输出轴的转动间接确定驱动电动机的输出轴的转动。

在尤其有利的实施例中，第二减速齿轮单元具有与第一减速或输出齿轮单元相同的减速比。但是，根据本发明，第二减速齿轮也可具有较高的减速比，以例如确保探测的较高分辨率。相反，也可将减速选择成第二齿轮单元具有较低的减速比以产生尽可能小的运动并因此产生尽可能少的磨损。但是，减速齿轮单元之间的减速比在所有情况下都必须是已知的，以能够根据第二减速齿轮单元的输出轴的转动精确地确定第一减速齿轮单元的输出轴的转动。

根据减速比，不能通过例如滑环机械地进行转动位移探测，而是必须例如电子地进行确定。之所以这样是因为滑环例如能够探测最大360°。

例如磁体的编码器、以及例如用于容纳电子芯片的壳体可轴向对中地配装在第二减速齿轮单元上而没有任何问题。该编码器确定减速齿轮单元的位置，且因此，若减速比已知，则可间接确定上车/下车设备的位置或转动位移。

通过驱动电动机的输出轴进行转动位移的探测具有这样的优点：在门意外打开的情况下可识别和报告驱动器内可能的材料破裂。

根据本发明，第二减速齿轮单元还设计成行星齿轮单元。行星齿轮单元通常具有一定的间隙，该间隙可有利地通过增加量的油脂进行补偿。该措施成本极低廉，且由于第二减速齿轮单元不必传递任何扭矩，所以该措施完全足够了。较佳的是，可使用相对刚性或高粘度的油脂。

根据本发明的转动位移探测装置尤其适于紧凑构造的驱动装置，在紧凑构造的驱动装置中，驱动单元可设置在转动柱内，该驱动单元移动上车/下车设备，即通常是门。由于该布置，不再需要门上方的构造空间并可用于其它装置。然而，在这种布置中，重要的还有设置支座抵抗由驱动装置产生的扭矩。因此，将驱动单元附连到车辆的固定部件。因此，可以将驱动装置的输出扭矩传递到转动柱上，且转动柱可转动。

将驱动单元直接容纳在转动柱内，除了节省空间之外，还具有关于整个驱动装置的维护和安装方面的许多优点。

根据本发明，驱动装置具有支承件，该支承件考虑了转动柱的扭曲和偏移，由于转动柱的长度，这种扭曲和偏移在运行中几乎是不可避免的。例如由于加速和制动过程以及转弯车辆被压缩或扭曲而引起转动柱的运动。在巴士的情况下，轮胎接触到路边石和类似边棱会导致车辆变形并因此导致转动柱运动。由于驱动单元固定到固定不动的部件上，所以转动柱的这种扭曲和偏移对驱动装置有不利影响。根据本发明，驱动单元由于该原因而通过轴承连接到保持部件，该轴承使转动柱能够滚转但防止围绕转动轴线Z-Z的转动。滚转理解为意味着沿X-方向和/或Y-方向从转动轴线Z-Z的偏移。该功能可以说消除了驱动单元与柱之间的相对运动。

有利的是，仍能进行沿Z-方向的运动，即沿转动轴线Z-Z方向的运动。为此目的，将驱动单元与轴承连接的导杆可滑动地安装在轴承的引导件内。为了传递扭矩，导杆较佳地为非圆形的，其可以具有例如多边形或多角形的几何形状。

转动柱本身被可转动地安装较佳地也在也支承驱动单元的同一保持部件内。通过使用用于安装转动柱的常规接头轴承，转动柱能够在保持部件内转动，且同时能够补偿上部轴承与下部轴承之间沿X-方向和Y-方向的位置偏离。在该情况下，导杆和转动柱轴承的枢转点应当位于一个平面内，即设置在转动轴线Z-Z的大致相同的位置。这防止轴承上的应变和载荷，并使驱动单元和转动柱的运动尽可能并行进行。

驱动装置或驱动单元的可动和灵活支承使驱动装置能够配装到不同的车辆中。甚至可以考虑在具有微小斜度，例如达5°的倾斜的转动柱内使用驱动装置。此外，该可动支承有助于补偿配装公差，这便于安装和维护整个驱动装置。

已经证实滚珠杆接头轴承是尤其适用的轴承。通过滚珠在滚珠接纳器内引导导杆。在导杆内设置将滚珠保持在位的球形凹陷。在滚珠接纳器内沿Z-方向设置引导滚珠的相应的细长凹陷。细长引导件沿Z-方向的位置防止围绕Z的转动运动但同时使得能够进行围绕Z-Z的滚转运动或绕X和Y的组合转动。较佳的是，滚珠接纳器可由两个部分构造而成。

导杆可较佳地具有沿其纵向轴线延伸的连续孔，必要的电缆和类似连接可穿过该连续孔布线。这种孔的优点在于，一方面，优化了空间利用，另一方面，可保护布线在其中的电缆和连接。

该驱动单元能够以不同方式构造和布置。例如，齿轮单元可通过作为导杆的其输出轴连接到轴承；但也可考虑其中作为导杆的驱动电动机的输出轴稳固地与轴承连接的布置。在后一种情况中，齿轮单元的壳体，例如行星齿轮单元的壳体稳固地连接到转动柱。基本上，与第一实施例相反，驱动单元仅转动，从而齿轮单元指向下方地面的方向。如果为驱动电动机通电，则驱动单元的壳体转动，从而使转动柱转动。在该实施例中，可省略用于驱动单元和轴承的区域内的扭矩支承件的外部管。

根据本发明，可提供非自锁驱动单元或非自锁第一减速齿轮单元；因此不是通过驱动单元或齿轮单元，而是通过阻挡装置提供阻挡作用。由于弱自锁作用，在紧急情况下总是能确保上车/下车设备的手动致动；仅必须取消阻挡装置的阻挡作用即可。这产生高度的安全性。

由于没有提供驱动单元或齿轮单元的自锁作用，绝对需要驱动器的附加阻塞作用。这可通过附加制动装置来实现，该附加制动装置在未通电时，使驱动器机械锁定。该制动器可电气松开和用手手动松开以脱开驱动器并因此能够进行电气和/或手动操作。可通过已知的具有手动松开的弹簧加载制动器进行制动器的手动松开，其中制动器的手动松开可用于机械紧急松开装置。这种制动器称为“低有效制动”。然而，也可替代地使用任何其它适当的阻挡装置。例如，制动器可通过弹簧力作用在驱动电动机的输出轴上，并可电磁地松开。

或者，根据本发明也可使用所谓的高有效制动。这种制动器也被称为电枢力制动器。这意味着，制动器在通电状态是有效的，且门在该位置固定。该情况的前提是入口门设有外部锁定装置，该外部锁定装置用于在将较长时间停放的车辆中永久地牢固锁定入口。这可通过例如远程控制中央锁定系统来实现。

在较短时间停放的车辆中，可通过延迟断开供电电压而不是外部锁装置来将门锁定。在该情况下，在该段时间内持续对该制动器。当门未锁定且切断供电电压时，门不再固定并可作为交换用手来手动移动，但不再需要通过例如波顿缆绳的机械紧急松开。紧急松开通过例如用于制动器的控制线缆内的断路触点来实现。该紧急松开可用简单装置以集中或分散方式进行重置；例如可通过外部继电器电路进行紧急松开的分散重置。

根据本发明，如果驱动电动机可以短路，甚至可以整个省去作为阻挡装置的制动器。因此，可通过驱动电动机的短路扭矩保持门锁定并防止门移动。即使车辆静止且不运行，也总能确保该功能。如果致动紧急松开，则电动机的两个触点之间的连接较佳地通过机械开关中断，取消短路扭矩且可用手方便地将门打开而没有任何问题。因此，通过简单中断电动机的正线和负线就可取消门的自锁作用。在电动机的非通电状态下总是存在锁定作用，即电源失效并不改变对其的影响。在电源失效或电子系统失效的情况下，总是能通过致动短路开关来实施紧急松开。在短路中断之后，通过将开关复位，就可以再次锁定上车/下车设备，具体是车门。

根据本发明，短路开关较佳地直接工作而无需任何辅助电源，因而在不使用的车辆或电源中断的情况下也是如此。

使用这种短路开关的优点一方面在于减少紧急松开所需要的部件，另一方面，短路开关可设置在任何人类工程学上有利的位置；可省去布置否则是常用的波顿缆绳或气动缆线。

根据本发明，还可以进行基于短路的锁和使用制动器或机械锁的组合。尤其是如果短路扭矩不足以可靠地将门锁定的情况即可以是如此。

可通过电动机绕组的特定绕组来有利地确保可切换的短路，该绕组是为产生短路的目的而专门设置的。也可通过特定绕组来实现增强的制动作用或锁定作用。

此外，减速齿轮单元的输出件可与提升一转动单元(本身已知的部件，尤其用在外开门中)连接。通过将门提升，门扇借助于锁定撞针与门入口强制配合地连接。

此外，制动器可设置在电动机与齿轮单元之间。由于没有必须通过附加齿轮单元传递的扭矩，所以附加齿轮单元可构造成廉价的塑料齿轮单元。

当然，也可使用自锁驱动单元来代替非自锁设计。整个减速齿轮单元例如可通过脱开联接分成彼此联接的两个单独的齿轮单元。可控联接器可构造成在弹簧力下接合的联接器，其连接有手动操作的紧急松开装置。

在特别有利的实施例中，第一减速齿轮单元和驱动电动机和第一联接器半部一起通过压缩弹簧的弹簧力与第二联接器半部和第二减速齿轮单元轴向连接。在该实施例中，联接器上的构造尤其简单并可用相当少的部件来实现。因为波顿缆绳的连接点设置在壳体内中心处，所以也可保持较小的外径。

附图说明

将参照附图更详细地解释本发明：

附图中：

图1：示出驱动装置的示意图，

图2：示出用于上车/下车设备的驱动单元的示例性实施例的示意性轴向剖视图；

图3：示出驱动装置的支承件的第二实施例的剖视图，

图4：示出驱动装置的支承件的剖视图，

图5：示出穿过轴承的横向剖视图，表示出滚珠的布置，

图6：以轴向剖视图示出根据本发明的实施例，示出带有致动件，

图7：示出具有扭矩分布的用于上车/下车设备的驱动单元的根据本发明的支承件的剖视图。

具体实施方式

首先，图1以简化示意图示出驱动装置20。驱动单元22容纳在转动柱24内。转动柱24具有用于附连门(未示出)的支承臂26，并通过地板轴承28可转动地安装在下方的地面(通常是车辆地板)上。此外，还示出枢转轴承38，转动柱24通过枢转轴承38围绕轴承34中的纵向轴线Z-Z可转动地安装。

驱动单元22的输出轴54通过转动柱轴承30与转动柱24不可转动地连接，从而可通过转动柱轴承30实现转动柱24的转动运动。导杆32从驱动单元22内延伸到轴承34内，并通过驱动单元轴承36不可转动地与轴承34连接。驱动单元轴承36可例如构造成滚珠杆接头轴承并用于接纳驱动单元22的扭矩，该驱动单元22又稳固地连接到保持部件40。

图2示出例如用于乘客门的构造成紧凑驱动器并设置在转动柱24内的驱动单元22，其中驱动电动机44和示出为三部件行星齿轮单元的第一减速齿轮单元46在形成管状形式的细长壳体42内沿轴向方向彼此前后设置。驱动电动机44邻接制动器48，制动器48也容纳在壳体42内并可构造成在弹簧力下接合并可电磁地和机械地松开的“低有效制动”，或构造为“高有效制动”。第一减速齿轮单元46构造成非自锁的。制动器48邻接第二减速齿轮单元72。作为编码器，可将例如磁体的绝对值编码器以及例如用于容纳电子芯片的壳体73轴向对中地配装在该第二减速齿轮单元72上而没有任何问题。由于没有必须通过第二减速齿轮单元72传递的扭矩，所以第二齿轮单元72可构造成廉价的塑料齿轮单元。

驱动电动机44的输出构件(不可见)与减速齿轮单元46的输入构件(也不可见)连接，减速齿轮单元的输出轴54通过转动柱轴承30与转动柱24连接。转动柱24在驱动单元22下方变细。

导杆32从壳体42内延伸到轴承34内，该轴承连接到车辆的保持部件40。

通过减速齿轮单元46将驱动电动机44产生的扭矩传递到齿轮输出轴54上。在紧急情况下，仅必须松开制动器48，在此之后，由于没有减速齿轮单元46的自锁作用，就可方便地手动致动乘客门。

代替制动器48或附加到制动器48，可设置用于锁定的短路装置，其使用于锁定的驱动电动机44的电动机线圈短路。

图3示出驱动装置20的第二示例性实施例。在该情况下，齿轮输出轴54用作导杆32，突出到轴承34内，并不可转动地安装在轴承34内。减速齿轮单元46的壳体不可转动地连接到转动柱24。如果为驱动电动机通电，则驱动单元22的减速齿轮单元46的壳体也转动，从而使转动柱24转动。在该实施例中，可省略用于驱动单元的壳体42和轴承32的区域内的扭矩支承件(引导件66)。第二减速齿轮单元72附连到驱动电动机44，该第二减速齿轮单元72具有例如与减速齿轮单元46相同的减速比并由塑料制成。

所有的电连接件和机械连接件、例如在必要时手动解锁制动器的波顿缆绳设置在壳体22内。如果驱动装置20用在提升—转动单元中，则也可使用用于探测提升的传感器。

图4示出驱动装置20的有利的支承件。示出的是根据图2的实施例的轴承区域。保持部件40用作驱动单元22的扭矩的支承件。轴承34构造成滚珠杆接头轴承，且借助滚珠60在两部分式滚珠接纳器58内引导导杆32。导杆32包括用于滚珠60以将它们保持在位的球形接纳器。在两部分滚珠接纳器58内设置沿Z-方向延伸的相应的细长凹陷62。由于这些引导件，导杆32能够进行滚转运动。凹陷62使导杆32能够沿Z-方向滚转，导杆32内的球形凹陷使扭矩能够围绕纵向轴线Z-Z进行传递。

转动柱24通过接头轴承64支承，在接头轴承64内转动柱24能够围绕纵向轴线Z-Z转动并补偿滚转运动。为了使转动柱24和驱动装置20的滚转运动能够同步进行，滚珠接纳器58沿Z-方向对中设置在接头轴承64内。因此，转动柱24和导杆32具有可以说设置在纵向轴线Z-Z上的接头滚转点70。为了使驱动单元22在滚转期间能够沿Z-方向滑动，导杆32设有可在引导件66内沿Z-方向可滑动地滑移并传递驱动单元22的扭矩的多边形几何形状。

图5示出穿过轴承34的横向剖视图并示出滚珠60的布置。可见将两滚珠接纳器58彼此连接的螺钉68。

图6示出根据本发明驱动装置20的第一实施例。在驱动单元22上示出在该示例实施例中附连到驱动单元的壳体42的致动件74。或者，也可直接附连到驱动单元22。致动件74以其自由端连接到锁定装置(未示出)，以锁定和解锁上车/下车设备。由于驱动单元22围绕转动轴线Z-Z的转动运动，致动件74移动并致动锁定装置。接纳导杆32的轴承34本身根据本发明通过另一转动轴承76连接到保持部件40。转动轴承76允许分布一方面是用于致动锁定装置，另一方面是用于使转动柱24转动的扭矩传感器。

图7示出转动轴承76的横向剖视图。可以看出从轴承34延伸的扭矩传递部件78延伸到保持部件40内，且其中具有用于绕一定旋转度转动的足够空间。在所示示例性实施例中，扭矩传递部件78具有三个细长孔80，在细长孔内延伸有固定不动的螺栓82。可通过例如滑动或抗摩擦轴承进行螺栓82与细长孔80之间的支承。因此，当接通驱动单元22时，驱动单元22首先转动，因为在锁定门的情况下，关闭或锁定装置具有较低的阻力。因为转动柱24由于关闭的门而不能在输出轴54处移动，所以驱动单元22移动，且因此致动件74移动，由此将门解锁。如果螺栓82抵靠细长孔80的端部，则阻挡驱动单元24的转动运动，且继续转动的输出轴54的扭矩被传递到转动柱24上并因此传递到支承臂26。尽管示出三个细长孔80，但也可构想具有仅一个或三个以上的细长孔80的实施例。

本发明并不限于所述的示例性实施例，而是包括以相同效果作用的其它实施例。附图的说明仅用于理解本发明。

Claims (11)

1.一种用于公共运输车辆的转动位移探测装置，所述车辆具有用于可枢转地和/或可滑动地安装的上车/下车设备的驱动装置（20），所述驱动装置（20）具有驱动单元（22）、驱动电动机（44）和第一减速齿轮单元（26），

其特征在于，

第二减速齿轮单元（72），所述第二减速齿轮单元（72）与驱动电动机（44）连接，并带有用于确定所述第二减速齿轮单元位置的编码器，并且，所述第二减速齿轮单元（72）不必传递任何扭矩。

2.如权利要求1所述的转动位移探测装置，其特征在于，所述第二减速齿轮单元（72）具有与所述第一减速齿轮单元（26）相同的减速比。

3.如权利要求1或2所述的转动位移探测装置，其特征在于，所述编码器构造成绝对值编码器。

4.如权利要求1或2所述的转动位移探测装置，其特征在于，所述编码器由磁体形成，且所述第二减速齿轮单元（72）邻接具有电子芯片的壳体（73）。

5.如权利要求1或2所述的转动位移探测装置，其特征在于，所述第二减速齿轮单元（72）由塑料制成。

6.如权利要求1或2所述的转动位移探测装置，其特征在于，所述驱动单元（22）

-设置在转动柱（24）内并驱动所述转动柱（24），所述转动柱在打开和关闭过程中围绕转动轴线Z-Z转动，并打开和关闭所述上车/下车设备，

-通过保持部件（40）保持在所述车辆上，其中所述保持部件（40）用作所述驱动单元（22）的扭矩的支座。

7.如权利要求6所述的转动位移探测装置，其特征在于，致动件（74），所述致动件（74）与所述驱动单元（22）和锁定装置连接，其中在所述上车/下车设备的打开过程中，当所述驱动单元产生扭矩时，所述致动件（74）首先运动以致动所述锁定装置，所述驱动单元（22）的所述扭矩仅在那时才传递到所述上车/下车设备。

8.如权利要求7所述的转动位移探测装置，其特征在于，

-所述致动件（74）不可转动地连接到所述驱动单元（22）的壳体（42），

-所述上车/下车设备通过输出轴（54）连接到所述驱动单元（22），用于使所述上车/下车设备运动的扭矩通过所述输出轴进行传递，

-设有转动轴承（76），所述转动轴承（76）使所述驱动单元（22）的所述壳体（42）能够沿两个转动方向转动一定度数，

其中，在所述上车/下车设备打开过程中，所述驱动单元（22）与所述致动件（74）一起首先运动，并致动所述锁定装置，然后阻挡所述驱动单元的所述壳体（42）的转动运动，并将所述驱动单元（22）的所述扭矩通过所述输出轴（54）传递到所述上车/下车设备。

9.如权利要求8所述的转动位移探测装置，其特征在于，所述转动轴承（76）包括扭矩传递部件（78），所述扭矩传递部件（78）连接到所述驱动单元（22）并包括至少一个细长孔（80），固定不动的螺栓（82）延伸到所述细长孔（80）内。

10.如权利要求7至9中任一项所述的转动位移探测装置，其特征在于，在所述驱动单元（22）与所述保持部件（40）之间设置轴承，所述轴承使所述转动柱（24）能够滚转并防止围绕转动轴线Z-Z的转动。

11.如权利要求10所述的转动位移探测装置，其特征在于，导杆（32）从所述驱动单元（22）延伸到轴承（34）内并包括用于接纳滚珠（60）的接纳器，所述滚珠（60）设置在所述轴承（34）的所述滚珠接纳器（58）的凹陷（62）内，其中所述凹陷（62）使所述滚珠（60）能够沿纵向轴线Z-Z运动，从而所述导杆（32）安装成通过所述滚珠（60）沿Z-方向可动、但在所述滚珠接纳器（58）内绕所述纵向轴线Z-Z不可转动。

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