CN103924900A - 一种基于虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构装置，其主体机构为机构ACBD,它是由一个带虚约束的双直线导轨机构转化而来,其杆长AC等于BC等于CD,连杆BCD为三个转动副,并位于一直线,角BAD为90度,摆杆(1)与承载光杆滑块(5)以转动副A相连，滚子（3）可沿AD方向移动,连杆(2)上B点与车厢厢门(4)以转动副相连并能始终作垂直于AD的塞拉运动,厢门上下有滑轮可沿导轨移动,机构ACBD与厢门一起整体与承载光杆滑块(5)以运动副A及D相连,一起移动,承载光杆滑块(5)与螺母滑块(8)相连,通过丝杆(7)的运动,可实现厢门(4)的开门及关门移动,又可避免厢门载荷转移到丝杆上,与现有技术相比,该机构取消了短导轨,但又能沿假想的短导轨作精确直线塞拉移动,结构简单、运动轻巧、控制方便、成本低、可靠性高。

Description

一种基于虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构装置
技术领域
本发明涉及一种基于虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构, 属于塞拉门技术领域。
背景技术
塞拉门广泛用于火车列车车门、船舱舱门、飞机舱门、地铁车门及汽车车门等各类运输装置的车厢厢门中。目前车厢厢门以动力性质可分为：汽动、液压、电动等多种厢门。以厢门的运动形式可分为塞拉门、对开门及转动门等形式。在高铁车厢门中,目前以塞拉门形式为主。由于车厢厢体空间小的限制，允许布置传动的机构必须在限定空间内完成所需运动，这类门主要需完成两个运动，一个是沿着列车前进方向即车门开启、关闭方向运动，其运动形式是移动，移动的距离略大于门的宽度，约800—900毫米。为了满足紧急情况下可用人力推开车厢厢门，需采用反行程不自锁机构。驱动机构以长距离运动机构，如不自锁螺旋机构、齿条机构及柔性传动（齿形带传动）等机构。驱动力以电动为主。这方面传动形式比较容易布置，容易实现。另一个是垂直于列车前进方向作平移运动，即水平塞拉运动。其运动形式也应是移动，移动距离较小，一般是略大于门的厚度，约75毫米。为保证门的平移运动，目前所用机构通常用短导轨，或用摆动杆摆动近似代替。其运动需跟着上述门的开启运动一起运动。而且是只在到达开关门的位置时作短暂运动。这部分运动较难布置，而且为减少重量、可靠性及降低成本，其运动动力不希望用单独驱动电机。因此常常成为塞拉门的关键难点所在。本发明就在于改进传统塞拉运动的难点部分而采用的一种新颖机构。该机构没有传统的短导轨，用小型机构起到实现虚拟导轨运动，保证门塞拉运动时始终作水平平行移动，没有上下移动。该虚拟导轨机构取消了短导轨，没有摆动杆运动的近似少量上下运动的缺点，也没有为弥补上下移动而引起的缺陷所附加的复杂装置的缺陷。使整个机构结构简单、重量减轻、运动精确、驱动方便轻巧、控制简单、成本降低及可靠性高。
发明内容
发明目的：针对目前塞拉门塞拉运动机构结构多数以短导轨形式，结构复杂，布置及控制均不方便等缺点，或者是以摆动杆摆动的近似平移运动，加上复杂结构的修正辅助装置等缺点。提出一种虚拟移动导轨的塞拉门塞拉移动机构装置，使机构简单，设计布置方便，又能从机构结构上保证车厢门能做绝对平移塞拉运动。没有短导轨，当然也看不到短导轨。但实际上与门的连接点所走的轨迹，相当于与有导轨时走的是一样的轨迹，这是由机构的结构及尺寸保证。因此我们称它为新颖虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构。该机构具有结构简单、运动精确、控制方便、成本低和可靠性高等优点。
本发明是塞拉门塞拉运动关键技术，也是塞拉门的核心技术，塞拉门塞拉运动的难点所在。为解决上述技术问题, 本发明的技术方案是这样实现的。
该装置包括车厢厢门、承载光杆滑块、所述承载光杆滑块置于承载光杆上，且与承载光杆构成移动副连接，其特征在于，所述车厢厢门与承载光杆滑块通过塞拉运动主体机构连接，所述塞拉运动主体机构包括摆杆、连杆和滚子，所述连杆的上端与车厢厢门通过转动副连接于B点，下端与承载光杆滑块通过移动副连接于D点，所述摆杆的上端与承载光杆滑块通过转动副连接于A点，下端与所述连杆的中点通过转动副连接于C点，且B、C、D位于同一直线上。
上述方案中，所述塞拉运动主体机构中，所述摆杆上端A点到连杆中点C点的长度AC为所述连杆上端B点到连杆下端D点的长度BD的一半。
上述方案中，所述车厢厢门上固定有厢门上滑轮，所述厢门上滑轮安装在与车体固定的上滑轮轨道中。
上述方案中，所述车厢厢门的下端固定有下导轨，下导轨与安装在车体上的厢门下滑轮移动副连接。
上述方案中，所述承载光杆啮合连接螺母滑块，所述承载光杆上固定有凸板，螺母滑块上固定有凹版，所述凸板与所述凹板啮合连接。
上述方案中，所述螺母滑块中空且设有螺纹，与丝杆螺纹连接，所述丝杆的一端连接电动机。
本发明的有益效果是：相较于现有塞拉门短导轨或摆动杆技术，本发明取消了短导轨，改为一个虚拟导轨机构，实现了虽无短导导轨，但仍能实现门的直线平移的精确的塞拉运动效果。使整个装置结构简单、成本降低、重量减轻、运动可靠。
附图说明
附图是本发明的虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构装置的结构简图。
图中标号：1.摆杆；2.连杆；3.滚子；4.车厢厢门；5.承载光杆滑块；6.承载光杆；7.丝杆；8.螺母滑块；9.厢门上滑轮；10.上滑轮导轨；11.厢门下滑轮；12.凸版；13.凹版。
具体实施方式
一种基于虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构装置, 它是由一种带有虚约束的双直线导轨五杆机构转化而来。该机构在一般情况下, 其自由度为零, 是不能运动的。但在各杆长具有特定长度时机构是能够运动的。这时机构带有虚约束。机构的自由度应按照取消一个构件、一个低副来计算。此时五杆机构的自由度, 应等同于四杆机构的自由度, 机构能运动。随着工业上应用的不同需要, 可以选取其中不同的构件及运动副作为虚约束, 再选不同构件作为驱动件后, 该机构可以有不同的用途。本发明在于将其中双直线导轨五杆机构中的其中一直线导轨作为虚约束，取消该直线导轨（即低副）及其附属的滑块（即构件），保留其余四个构件。这时虽然将一个直线导轨（即低副）及其附属的滑块（即构件）被取消, 但由于四杆机构中杆长的特殊性，其中与滑块连接的连接点仍能保证按原直线导轨走的轨迹运动。虽然取消了直线导轨，但仍能走出原来的直线导轨轨迹，我们称它为虚拟直线移动导轨。本发明将该点即走虚拟直线移动导轨的连结点与塞拉门的驱动点用转动副相连接，即能保证塞拉门能按所需直线移动导轨所走的轨迹移动。完成车厢门的塞拉运动。原双导轨中的另一导轨改用滚子形式的具有局部自由度的高副形式。随着机构所在运动区间的变化，机构的受力情况也在变化，为保证门的塞拉运动的灵活性，可采用机构中不同构件作为驱动构件，使门在作塞拉运动时更轻巧、更灵活、更可靠。本发明中门的塞拉运动无需单独的驱动源，其动力来源是由驱动门的开启、关闭方向（即列车前进方向）的螺旋机构运动，再通过门的曲线轨导形成作用力与反作用力的分力来推动门，实现门的塞拉运动。或再用扭簧力驱动虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构中的摆杆转动，使门始终处于弹开状态。当门到达需要塞拉时，利用设置在门框处的斜面机构驱动原滑块导轨改为带滚子形式的高副运动副，将门塞拉回来。
如附图所示，本发明由一种基于虚拟直线移动导轨塞拉门运动机构由ACBD组成主体机构。该ACBD主体机构, 由AC摆杆(1) 、BD连杆(2)、滚子(3) 及连接于承载光杆滑块(5) 组成。AC摆杆的一端与承载光杆滑块（5）以转动副A相连, 另一端与连杆(2) 以转动副C相连；连杆(2) 有B、C、D三个转动副, 分别与车厢厢门(4) 、摆杆(1) 及滚子(3) 相连；滚子(3) 与承载光杆滑块(5) 组成移动副, 移动方向为沿AD中心线方向。为保证AB二点连线中与车厢厢门连接的B点, 走的轨迹AB始终垂直于AD, 要求杆长AC等于BC等于CD, 其值可取75毫米。安装时要求角BAD为90度,BCD三点位于一直线上。由于机构杆长及安装具有上述的特殊性, 使得机构中若AC沿ω转动，则B点即可沿AB垂直于AD轨迹运动。若D点沿AD方向（即S方向）移动, 则AB中B点也能沿AB垂直于AD轨迹运动。若B点向AB方向运动时,B点的运动轨迹也能始终保证AB垂直于AD方向作直线轨迹运动。
本装置除ACBD组成主体机构外, 还辅以车厢厢门(4) 、承载光杆滑块(5)、承载光杆(6)、反行程不自锁（即具有大导程）的大行程丝杆(7)、与丝杆(7)相配的螺母滑块(8)、厢门上滑轮(9)、上滑轮导轨 (10) 及厢门下滑轮(11) 等组成。其中作虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构为ACBD机构, 该机构构件(2) 上B点与厢门(4) 是以转动副B相连接, 厢门上端有厢门上滑轮（9），该滑轮（9）安装在上滑轮导轨（10）中，上滑轮导轨(10) 固定安装在车体上。厢门下端下导轨安装在门上，与门成一体，下导轨内安装有厢门下滑轮(11), 该厢门下滑轮(11)可沿下导轨移动并可作如附图中所示，当车厢厢门作塞拉运动时允许沿U方向摆动。上述整个塞拉门塞拉运动机构安装在承载光杆滑块（5）上，随承载光杆滑块（5）一起移动。其中车厢厢门（4）由B点, 厢门上滑轮(9) 以及厢门下滑轮(11) 三处支撑。当控制器控制电机驱动,带动丝杆(7) 转动, 推动螺母滑块(8) 沿列车前进方向, 即车门开启、关闭方向移动, 带动承载光杆滑块(5) 移动, 这时厢门除了可随承载光杆滑块(5) 一起移动外, 还可在开门、关门时,由上滑轮导轨(10)的弯曲导轨部分给厢门上滑轮(9)的反作用力在V向的分力作用,如附图中K向图所示, 使车厢厢门(4) 随转动副B点沿虚拟直线移动导轨作垂直于列车前进运动方向,即如附图中图示V向为关门时的塞拉运动。与图示V向反向运动, 为开门时的塞拉运动。承载光杆滑块(5) 与螺母滑块(8) 之间由连接副F相连接, 该连接副如附图中P向图所示, 其上下无约束, 可防止与承载光杆滑块(5) 相连的整个部件, 包括门的重量等载荷, 传递到丝杆(7) 上。但同时又可将由电机驱动丝杆(7) 转动,推动螺母滑块(8) 一起作沿列车前进方向运动的力传递给承载光杆滑块(5), 带动车厢厢门(4) 完成沿列车前进或后退方向的移动。电机驱动的转向及转动时间由控制器控制实现。请注意：该发明的塞拉运动主体机构ACBD的三运动构件（即摆杆(1) 、连杆(2)、滚子(3)）中的任一构件, 均可作为驱动构件, 完成塞拉运动。这一运动特点可给塞拉运动的驱动方式提供了多样性及方便性。如上所述, 用上导轨弯曲导轨部分的反作用力在V向的分力作用, 完成V向塞拉运动, 即是由反作用力驱动连杆2上的B点, 以连杆2作为驱动构件时, 完成塞拉运动的一例。
其驱动传动路线是: 若需关门, 由控制器控制电机转向及电机运转时间的电机驱动, 带动丝杆(7) 转动, 带动螺母滑块(8) 沿列车前进方向移动, 带动承载光杆滑块(5) 沿承载光杆移动, 带动塞拉运动主体机构ACBD整体移动, 带动厢门上滑轮(9) 沿上滑轮导轨(10) 直线段移动, 完成沿列车前进(或反向)方向关门(或开门)运动。当车厢厢门(4) 移动至关门端点位置附近时，由于厢门上滑轮（9）进入到上滑轮导轨（10）的弯曲段时，由上滑轮导轨（10）给厢门上滑轮（9）的反作用力V向分力作用, 使车厢厢门(4) 上B点沿V方向完成关门塞拉运动。本发明由于机构本身特性, 能始终保证B点沿BA垂直于AD方向, 作虚拟直线导轨移动。上述是关门过程, 先沿列车前进方向, 即厢门上滑轮(9) 在上滑轮导轨(10)直线段移动。快到关门位置时, 厢门上滑轮(9) 进入到上滑轮导轨(10)弯曲段时完成V向关门塞拉运动。
若需开门, 则是上述过程的相反过程。即先作弯曲段导轨开门塞拉运动, 再作直线段导轨开门移动。

Claims (6)

1.一种基于虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构装置，包括车厢厢门（4）、承载光杆滑块（5）、所述承载光杆滑块（5）置于承载光杆（6）上，且与承载光杆（6）构成移动副连接，其特征在于，所述车厢厢门（4）与承载光杆滑块（5）通过塞拉运动主体机构连接，所述塞拉运动主体机构包括摆杆（1）、连杆（2）和滚子（3），所述连杆（2）的上端与车厢厢门通过转动副连接于B点，下端与承载光杆滑块（5）通过移动副连接于D点，所述摆杆（1）的上端与承载光杆滑块（5）通过转动副连接于A点，下端与所述连杆（2）的中点通过转动副连接于C点，且B、C、D位于同一直线上。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟直线移动导轨塞拉门塞拉运动机构装置，其特征在于，所述塞拉运动主体机构中，所述摆杆（1）上端A点到连杆中点C点的长度AC为所述连杆（2）上端B点到连杆下端D点的长度BD的一半。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟直线运动导轨塞拉门塞拉运动机构装置，其特征在于，所述车厢厢门（4）上固定有厢门上滑轮（9），所述厢门上滑轮（9）安装在与车体固定的上滑轮轨道（10）中。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟直线运动导轨塞拉门塞拉运动机构装置，其特征在于，所述车厢厢门（4）的下端固定有下导轨，下导轨与安装在车体上的厢门下滑轮（11）移动副连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟直线运动导轨塞拉门塞拉运动机构装置，其特征在于,所述承载光杆（6）啮合连接螺母滑块（8），所述承载光杆（6）上固定有凸板（12），螺母滑块上固定有凹版（13），所述凸板（12）与所述凹板（13）啮合连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟直线运动导轨塞拉门塞拉运动机构装置，其特征在于，所述螺母滑块（8）中空且设有螺纹，通过螺纹连接丝杆（7），所述丝杆（7）的一端连接电动机。
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