CN103266825B - 电控电动车门减热降噪增速系统 - Google Patents

Abstract

电控电动车门减热降噪增速系统，包括车门系统（1）和门头机构（7），车门系统（1）由左右二个门扇（1-1）和拨叉（1-2）组成，其特征在于：所述的门控单元（6）发出指令，电机驱动螺杆旋转，螺母带动拨叉、门扇沿着螺杆轴线方向做直线运动，实现车门的开关。本发明，锁闭装置与传动装置二者合一，小径部分实现车门快速开闭，关闭速度提高到1.5—4.5s，球型导向轮与导轨形成点接触，导向轮滚动时摩擦阻力小、摩擦热仍保持原有水平，不会增加噪声。螺杆螺母螺旋副实现自润滑，无需注油，保证运行状态，降低维护成本，形成一个更先进、合理、安全、快速的车门系统。

Description

电控电动车门减热降噪增速系统

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆电控电动车门的传动、导向以及机械锁闭装置，特别是就关于低摩擦减热的变径螺杆螺母传动机构和点接触导向机构以及传动锁闭二合一的新式机械锁闭装置。

背景技术

轨道车辆电控电动门广泛应用于铁路、城市轨道列车。主要由门扇、驱动机构、传动装置、导向装置、锁闭装置、门控单元（DCU）和门头机构组成。驱动机构即动力源，它驱动传动装置，把旋转运动变成直线运动，并传递到门扇实现门扇的开关。导向装置限定门扇的运行轨迹。锁闭装置在车门关闭后，要确保在电机停止且不对螺母施加扭矩作用的情况下，车门无法开启，保证行车安全。门控单元（DCU）,对门的开、关状况实施自动监测和控制。承载装置，承载着驱动、传动、门扇等装置的全部重量，固连到车体上。螺杆螺母传动机构、导向机构、机械锁闭装置，是电控电动车门组成的三个重要部分，现有的电控电动车门，为保证车门关闭牢固，单独设置一套机械锁闭机构；为了确保关闭安全、平稳、低噪音，通常是把开（闭）速度控制在3—6s/次，速度低于气动门的速度（1.5—4.5s/次），对乘客上下速度、停站时间有显著影响，尤其是启停频繁、客流量较大的地铁列车，其电控电动车门普遍存在关闭速度慢、单独锁闭动作复杂的缺陷 。

发明内容

为了克服现有电控电动车门关闭速度慢、单独锁闭动作复杂的缺陷，本发明的目的在于提供一种电控电动车门减热降噪增速系统，是采用螺距（导程）加大、变径组合螺旋副的传动机构、导向轮为球形的导向机构和变径组合式机械锁闭装置，形成一个更先进、合理、安全、快速的车门系统。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：电控电动车门减热降噪增速系统，包括车门系统和门头机构；车门系统由左右二个门扇和拨叉组成；门头机构设在门扇的上方，门头机构上装有驱动机构、传动装置、导向机构、锁闭装置和门控单元；驱动机构由电机和联轴器组成；传动装置由组合螺杆、螺母和三个支承座组成，其特征在于：所述门控单元发出指令，电机驱动螺杆旋转，螺母带动拨叉、门扇沿着螺杆轴线方向做直线运动，实现车门的开关。

所述的传动装置是变径组合螺杆螺母，包括变径组合螺杆和变径组合螺母，变径组合螺杆通过左右支承座和中支承座支撑在门头机构上，变径组合螺母与变径组合螺杆副，各有大、小直径二个部分：大导程小直径部分螺旋副控制车门系统的关闭前段、开启后段，变径组合螺母的螺纹直径为Φ16mm，与变径组合螺杆旋合，在低摩擦中实现快速移动；大径小升角部分：在车门系统的关闭末段、开启前段，变径组合螺母的螺纹直径为Φ104mm，与变径组合螺杆旋合。

所述的变径组合螺杆分为螺纹直径为Φ16mm和Φ104mm二部分，其大径部分Φ104mm 、螺旋升角λ=5.81°、当量摩擦角arc tan fv =5.91°。

所述的导向机构由导轨和导向轮组成，门扇的上方、门头机构内设有导轨，导向轮为球形结构，导向轮与导轨的U型槽内壁形成点接触，摩擦阻力小，减少摩擦热，产生噪音小，便于提高运行速度。

所述的门扇的上方设有导轨，导向轮在导轨的U型槽内滚动，门扇的侧上部连接有拨叉，拨叉为连杆式结构，通过安装在门头机构内的承载轴与变径组合螺母连接。

所述的锁闭装置与传动装置二者合一：变径组合螺母由小径螺母和大径螺母组成，小径螺母与变径组合螺杆小径部分旋合实现车门快速开闭，大径螺母与变径组合螺杆大径部分旋合满足机械自锁条件。

所述的小径螺母采用摩擦系数f=0.11的新型工程塑料制作；大径螺母采用摩擦系数f=0.45的新型工程塑料制作。

本发明，锁闭装置与传动装置二者合一，小径部分实现车门快速开关，开关速度提高到1.5—4.5s，噪声仍达到标准要求（28dBA）。此部分摩擦角小、导程大。因为螺母采用高强度的非金属耐磨材料——新型工程塑料制作，螺杆螺母这对螺旋副，运行中即使相对速度增加，球型导向轮与导轨形成点接触，导向轮滚动时摩擦阻力小、摩擦热仍保持原有水平，不会增加噪声。螺杆螺母螺旋副实现自润滑，无需注油，保证运行状态，降低维护成本，形成一个更先进、合理、安全、快速的车门系统。

附图说明

    图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是车门系统的结构示意图。

图4是传动装置的结构示意图。

图5是实施例1的锁闭装置结构示意图。

图6是实施例2的锁闭装置结构示意图。

图中：1车门系统、2驱动机构、3传动装置、4导向机构、5锁闭装置、 6门控单元、7门头机构、8承载轴。

具体实施方式

由图1、图2知，一种电控电动车门减热降噪增速系统，包括车门系统1和门头机构7，车门系统1由左右二个门扇1-1和拨叉1-2组成，门头机构7设在门扇1-1的上方，门头机构7上装有驱动机构2、传动装置3、导向机构4、锁闭装置5和门控单元（DCU）6。驱动机构2由电机和联轴器组成；传动装置3由组合螺杆、螺母和三个支承座组成；所述门控单元（DCU）6发出指令，电机驱动螺杆旋转，螺母带动拨叉1-2、门扇1-1沿着螺杆轴线方向做直线运动，实现车门的开关。

图3是车门系统的结构示意图。车门系统1由左右二个门扇1-1和拨叉1-2组成；导向机构4设在门扇上方，由导向轮4-1和导轨4-2组成，导轨4-2为U型槽结构，导向轮4-1与门扇1-1连接，导向轮可沿导轨U型槽内壁滚动；门扇1-1的侧上部连接有拨叉1-2，拨叉1-2为连杆式结构，通过安装在门头机构7上的承载轴8与变径组合螺母3-1连接。导向轮4-1为球形结构，导向轮4-1与导轨4-2的U型槽内壁形成点接触，摩擦阻力小，减少摩擦热，产生噪音小，便于提高运行速度。

图4是传动装置的结构示意图。传动装置3是变径组合螺杆螺母螺旋副，包括变径组合螺母3-1和变径组合螺杆3-2，变径组合螺杆3-2通过左右支承座3-3和中支承座3-4支撑在门头机构7上，变径组合螺母3-1与变径组合螺杆3-2，以中支承为界分为左（左旋）右（右旋）二段；两端为大导程小直径螺旋副，实施车门系统1的关闭前段、开启后段，变径组合螺母3-1与变径组合螺杆3-2旋合，螺旋直径为Φ16mm，在低摩擦中实现快速移动；在中部靠近中支承座3-4，左右各设有一段长度较小的大直径小升角螺旋副，螺旋直径为Φ104mm，大径小升角部分变径组合螺母3-1，与变径组合螺杆3-2旋合，实施车门系统1的关闭末段、开启前段。所述的变径组合螺母3-1采用新型工程塑料制作。变径组合螺杆3-2的左右二部分，均分别设有螺纹直径为Φ16mm和Φ104mm二段，其大径段Φ104，螺旋升角λ=5.81°、当量摩擦角arc tan fv =5.91°。

所述的锁闭装置5与传动装置3二者合一：小径Tr16*32(p8)部分实现车门快速开闭，大径Tr104*32(p8)部分，长度只有32mm，实现车门的锁闭功能。

实施例1：

图5 是实施例1的锁闭装置结构图。锁闭与传动二合一的一种形式，变径组合螺母3-1由小径螺母3-11和大径螺母3-12组合而成。小径螺母3-11与变径组合螺杆小径部分3-21旋合实现车门快速开闭，采用摩擦系数(f=0.11)较小的新型工程塑料制作。大径螺母3-12与变径组合螺杆大径部分3-22旋合，满足机械自锁条件。大径螺母3-12采用摩擦系数（f=0.45）较大的新型工程塑料制作。正常工作时，变径组合螺杆螺母小径部分相对运动，带动门扇1-1开关，此段摩擦系数小、摩擦热少、噪音低，适于快速运动；门扇1-1关闭后（即将关闭时），大径部分螺杆螺母旋合，其螺旋升角（λ =24.84 °）小于当量摩擦角（arc tan fv=24.98°）,满足机械自锁条件。故车门关闭后，在无外来扭矩作用时，车门无法打开，实现自锁。相对比较，大小径差值较小，结构更加合理，工艺性更优。

两个螺母采用新型工程塑料制作，其材料性能如下：

螺母1（3-11）                    螺母2（3-12）

1、抗拉强度  32MPa              1、抗拉强度  90MPa              

2、抗压强度  25MPA              2、抗压强度  130MPA

3、摩擦系数  0.11                 3、摩擦系数  0.45

实施例2：

图6是锁闭与传动二合一的又一种形式，变径组合螺母3-1由小径和大径两部分组合而成。小径螺母3-11与变径组合螺杆小径部分3-21【Tr16*32(p8)】部分旋合实现车门快速开闭，此部分摩擦角小、导程大。大径螺母3-12变径组合螺杆大径部分3-22【Tr104*32(p8)】旋合，长度只有32mm，实现车门的锁闭功能。

螺旋升角  λ                            λ=arc tan(s/πd) 

当量摩擦角 arc tan fv

当量摩擦系数 fv                          fv=f / cosβ

S---螺杆导程                              s=32

d---螺杆中径                              d=100

f---摩擦系数   钢---新型工程塑料螺旋副     f≈0.1

π---圆周率                               π=3.1415926….

β---牙形斜角  对T形螺纹                 β=30°/2=15°

λ=arc tan (s/πd)

=arc tan (32/100π)                          λ=5.81°

fv=f / cosβ=0.1/cos15°                     arc tan fv=5.91°

λ=5.81°＜arc tan fv=5.91°

即：大径的螺旋升角λ小于当量摩擦角arc tan fv ，满足螺旋自锁条件，故当车门完全关闭以后，在没有外来扭矩作用于变径螺母或螺杆时，二者相互自锁，车门不会移动开启，实现机械锁闭功能，无需像其他车门那样，单独设立一套锁闭装置。简单、方便。

本发明适用于地铁车门和铁路车门。地铁车门选用左右旋双向螺杆；铁路车门则采用单向螺杆。螺杆材质采用Gr15合金钢，车削等加工而成；螺母采用高强新型工程塑料—新配方，注压成型；导轨采用耐候钢板，冲压拉伸成型，导向轮用轴承钢车削加工成型。铁路和地铁，因承载和受力状况不同，故部件应用时，其具体结构尺寸也有所变异。

Claims (5)

1.电控电动车门减热降噪增速系统，包括车门系统（1）和门头机构（7），车门系统（1）由左右二个门扇（1-1）和拨叉（1-2）组成，门头机构（7）设在门扇的上方，门头机构（7）上装有驱动机构（2）、传动装置（3）、导向机构（4）、锁闭装置（5）和门控单元（6），驱动机构（2）由电机和联轴器组成，传动装置（3）由组合螺杆、螺母和三个支承座组成，所述传动装置（3）是由变径组合螺杆螺母螺旋副组成的，包括变径组合螺母（3-1）和变径组合螺杆（3-2），变径组合螺杆（3-2）通过左右支承座（3-3）和中支承座（3-4）支撑在门头机构（7）上；变径组合螺母（3-1）与变径组合螺杆（3-2）各有大、小直径二个部分，大导程小直径部分螺旋副实施车门系统（1）的关闭前段、开启后段，变径组合螺母的螺纹（3-21）部分直径为Φ16，与变径组合螺杆（3-2）旋合，在低摩擦中实现快速移动；大径小升角部分：在车门系统（1）的关闭末段、开启前段，变径组合螺母（3-1）的螺纹直径为Φ104，与变径组合螺杆（3-2）旋合；其特征在于：所述的门控单元（6）发出指令，电机驱动螺杆旋转，螺母带动拨叉（1-2）、门扇沿着螺杆轴线方向做直线运动，实现车门的开关。

2.根据权利要求1所述的电控电动车门减热降噪增速系统，其特征在于：所述的变径组合螺杆（3-2）有螺纹直径为Φ16mm和Φ104mm二部分，其大径部分Φ104mmr 螺旋升角λ=5.81°、当量摩擦角arc tan fv =5.91°。

3. 根据权利要求1所述的电控电动车门减热降噪增速系统，其特征在于：所述的门扇（1-1）的上方装有导轨（4-2），导向轮（4-1）在导轨（4-2）的U型槽内滚动，门扇（1-1）的侧上部连接有拨叉（1-2），拨叉（1-2）为连杆式结构，通过固定在门头机构（7）内的承载轴（8）与变径组合螺母（3-1）连接。

4. 根据权利要求1所述的电控电动车门减热降噪增速系统，其特征在于：所述的锁闭装置（5）与传动装置（3）二者合一：变径组合螺母（3-1）由小径螺母（3-11）和大径螺母（3-12）组成，小径螺母（3-11）与变径组合螺杆小径部分（3-21）旋合实现车门快速开关；大径螺母（3-12）与变径组合螺杆大径部分（3-22）旋合满足机械自锁条件。

5. 根据权利要求4所述的电控电动车门减热降噪增速系统，其特征在于：所述的小径螺母（3-11）采用摩擦系数f=0.11的工程塑料制作；大径螺母（3-12）采用摩擦系数f=0.45的新型工程塑料制作。