CN107366479B - 一种单扇或双扇门的无源全程锁闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，包括一个带齿盘的套筒，一个外圈与套筒固定连接的单向离合器，一个通常与门传动部件连接且在单向离合器内定义于关门方向转动的转动芯，一个转动被限制但在沿轴向方向有限移动，并趋于和套筒的齿盘部分啮合的齿盘，一个处于套筒和齿盘之间且与主动轴固定连接的轴向凸轮，以及一组均布于轴向凸轮和齿盘之间的滚动体；转动芯与轴向凸轮轴向嵌套连接并在限定范围内相互转动，轴向凸轮的转动带动滚动体在轴向凸轮的低点工作面和高点工作面之间滚动，控制齿盘和套筒之间的离合。本发明的无源全程锁闭装置，仅依赖主动轴“转动方向”工作，不依赖“转动差”工作，彻底解决了现有装置的原理缺陷。

Description

一种单扇或双扇门的无源全程锁闭装置

技术领域

本发明涉及的是一种用于交通领域单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，属于门扇锁闭装置技术领域。

背景技术

全程锁闭装置是交通领域的门系统锁装置的一个重要类型，以其全程单向锁闭特性而使门获得一些特别的功能和性能。依全程锁闭装置是否具有独立控制动力元件，又可分为“有源全程锁闭装置”和“无源全程锁闭装置”。“有源全程锁闭装置”结构复杂、体积大、成本高、笨重及能耗高，“无源全程锁闭装”结构紧凑、成本低、重量轻且无能耗。

专利申报96101108.4公开了一种驱动装置，该装置区别于普通单向装置是具有受凸轮控制的可变楔形面，通过旋转动力元件（比如电机）的定子和转子的反作用力矩来控制单向装置的楔紧作用，使旋转动力（比如电机）端双向可转动，而门传动部件（比如丝杆）端仅能单向转动。

专利02138621.8公开了一种装置，该装置从动轴是单向轴承的内凸轮，其与普通单向装置一样仅能单向转动，主动轴设置有处于内凸轮与楔紧元件之间的拨动叉，主动轴通过与从动轴之间的位置差动来控制楔紧元件的工作状态来实现双向转动。

专利201010254125.9公开了一种装置，该装置以螺旋弹簧为单向元件，从动轴与普通单向装置一样仅能单向转动，主动轴通过与从动轴之间的位置差动来控制螺旋弹簧的扩张来实现双向转动。

上述3种装置要么通过旋转动力元件（比如电机）的定子与转子反作用力矩控制楔形面工作（定子与转子的转动差），要么通过主动轴与从动轴的之间的转动差控制单向原件接触状态工作，但本质上同属于转动差工作。上述3种装置要正常工作，其必要条件是稳定维持“转动差”，但实际门运动环境中，转动速度是按升速、匀速及降速三态工作的，“转动差”状态难以全程维持。其结果是开门过程中会发生瞬间结合制动，造成门运行不平稳，发出严重的制动噪音，影响装置寿命，甚至无法打开门。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑，由更少的零件组成，且不依赖“转动差”工作，彻底避免现有装置的原理缺陷的无源全程锁闭装置。

技术方案：本发明所述单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，包括一个带齿盘的套筒，一个固定侧与套筒固定连接、且活动侧沿固定侧单方向转动的单向离合器，一个与门传动部件连接且在单向离合器内向关门方向转动的转动芯，一个转动被限制但在沿轴向方向有限移动，并向套筒的齿盘部分运动至最终啮合的齿盘，一个处于套筒和齿盘之间且与主动轴固定连接的轴向凸轮，一组均布于轴向凸轮和齿盘之间并与轴向凸轮的工作面和齿盘的轴面分别接触的滚动体，以及位于所述轴向凸轮和齿盘之间维持各滚动体相对位置的滚动体保持架；所述转动芯与轴向凸轮轴向嵌套连接并在限定范围内相互转动，所述轴向凸轮的转动带动所述滚动体在轴向凸轮的低点工作面和高点工作面之间滚动，控制所述齿盘和套筒之间的离合。

本发明进一步优选地技术方案为，所述轴向凸轮的低点工作面与高点工作面之间的过渡斜面螺旋升角小于摩擦角。

优选地，所述轴向凸轮有限轴向移动并在弹簧的弹性力作用下，保持滚动体与其工作面及齿盘端面之间分别接触。

优选地，所述轴向凸轮的低点工作面与高点工作面上在滚动体的停留部位镶嵌有非金属结构。

优选地，所述滚动体为球形。

优选地，转动芯与轴向凸轮轴向嵌套连接并相互在限度范围内转动。

优选地，所述转动芯与轴向凸轮之间设置有扭簧，且扭力作用于轴向凸轮使其趋于关门方向转动。

优选地，所述单向离合器为轴承式单向离合器、齿式单向离合器或弹簧式单向离合器其中一种。

优选地，为了保证滚动体转动顺利，所述滚动体保持架由非金属材料制成。

有益效果：按照本发明制造的无源全程锁闭装置，仅依赖主动轴“转动方向”工作，不依赖“转动差”工作，彻底解决了现有装置的原理缺陷；并且相对于现有装置，本发明装置结构更简单、更紧凑、更容易制造及装配。

附图说明

图1是本发明装置各构件总体位置轴侧图；

图2是本发明装置轴向凸轮、滚动体及滚动体保持架的位置轴侧图；

图3是本发明装置套筒与齿盘位置关系轴侧图；

图4是本发明装置实施方案轴向凸轮结构图；

图5是本发明装置实施方案滚动体及滚动体保持架结构图；

图6是本发明装置处于解锁（开门）状态时各构件位置关系轴侧图；

图7是本发明装置处于锁闭（关门）状态时各构件位置关系轴侧图；

图8是本发明装置简化方案套筒与齿盘的齿形及位置关系轴侧图；

图9是本发明装置简化方案各构件总体位置轴侧图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，包括一个带齿盘的套筒1，一个外圈与套筒1固定连接的单向离合器2，一个与门传动部件连接且在单向离合器2内定义于关门方向转动的转动芯3，一个转动被限制但在沿轴向方向有限移动，并在弹簧7的作用下向套筒1的齿盘部分运动至最终啮合的齿盘6，一个处于套筒1和齿盘6之间且与主动轴4c固定连接的轴向凸轮4，一组均布于轴向凸轮4和齿盘6之间并与轴向凸轮4的工作面和齿盘6的轴面分别接触的滚动体5，以及位于所述轴向凸轮4和齿盘6之间维持各滚动体5相对位置的非金属材料制成的滚动体保持架8。滚动体5为三个，在滚动体保持架8的夹持下，三个滚动体5沿圆周均匀分布；转动芯3与轴向凸轮4轴向嵌套并可在限定范围内相互转动。

对照图1～图6，阐述开门过程，主动轴4c向顺时针方向转动（图1自右向左看），滚动体5自轴向凸轮4的低点作面4a向高点工作面4b滚动，迫使齿盘6向右移动与套筒1分离。当滚动体5达到高点工作面4b上极限位置时，轴向凸轮4上的挡销4e阻挡滚动体5的保持架8，滚动体5及其保持架8与轴向凸轮4的位置相对静止，三者以同速相对齿盘6转动。当轴向凸轮4转动到与转动芯3之间的间隙消除时（图6中3a、4d位置），带动转动芯3转动，在顺时针方向单向离合器2是锁止的，因此转动芯3、单向离合器2及套筒1整体作顺时针转动。对照图1～图6及以上阐述，很容易明白：只要轴向凸轮4的转动方向不变，齿盘6始终被向右挤压而保持分离状态。

对照图1～图5和图7，阐述关门过程，主动轴4c向逆时针方向转动（图1自右向左看），滚动体5自轴向凸轮4的高点工作面4b向低点工作面4a滚动，齿盘6在弹簧7的作用下向左移动而与套筒1啮合，因此套筒1不能转动。当滚动体5达到低点工作面4a上极限位置时，轴向凸轮4上的挡销4e阻挡滚动体5的保持架8，滚动体5及其保持架8与轴向凸轮4的位置相对静止，三者以同速相对齿盘6转动。当轴向凸轮4转动到与转动芯3之间的间隙消除时（图7中3a、4d位置），可带动转动芯3转动，因在逆时针方向单向离合器2是自由的。对照图1～图5和图7及以上阐述，很容易明白：只要轴向凸轮4的转动方向不变，齿盘6在弹簧7的作用下与套筒1始终保持啮合状态。

由图1～7及以上阐述可知，在轴向凸轮4转动迫使齿盘6分离过程中，滚动体5需要在轴向凸轮4的工作面上做“爬坡”滚动，要实现这个目标，轴向凸轮4的工作斜面螺旋升角必须小于摩擦角，并且确保滚动体5与轴向凸轮4的工作面及齿盘6端面之间分别保持接触。此外，在轴向凸轮4、滚动体5及其保持架8三者位置相对静止而整体相对齿盘6作转动时，从运动阻力、磨损寿命等角度考虑，希望滚动体5继续对齿盘6作纯滚动；因此，滚动体5的保持架8及滚动体5在轴向凸轮4的低点面4a和高点面4b的停留部位，最好设计成耐磨且摩擦系数小的非金属材料结构4f。再有，为了防止轴向凸轮4在震动及未知作用下顺时针转动而致使齿盘6与套筒1意外分离，最好在转动芯3与轴向凸轮4之间设置有扭转弹簧，使轴向凸轮4趋于逆时针方向转动。最后，作为一种单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，紧急手动解锁功能是必要的，只需设置杠杆类的操作机构达到分离齿盘6与套筒1的效果即可，这对从事机械设计领域的工程师来说是件很容易的事，在此不作详述。

简化方案：在性能要求（比如噪音、锁闭连续及阻力等）不高的场合，本发明技术方案可作进一步简化；如图8示将套筒1’和齿盘6’的齿形设计成匹配配于开、关门方向的锯齿形，因此套筒1’和齿盘6’的啮合具有单向离合器功能，进而可以省去实施例中描述的单向离合器2和转动芯3，除相应地轴向凸轮4直接轴向嵌套套筒1’外，如图9示其它零件结构及布置与实施例相同，在此不作详述。简化方案的优点是结构更简单、体积更小、成本更低；缺点是噪音和阻力更大，且锁闭是间断的。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例和简化方案已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (9)

1.一种单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，包括一个带齿盘的套筒（1），一个固定侧与套筒（1）固定连接、且活动侧沿固定侧单方向转动的单向离合器（2），一个与门传动部件连接且在单向离合器（2）内向关门方向转动的转动芯（3），一个转动被限制但在沿轴向有限移动、并向套筒（1）的齿盘部分运动至最终啮合的齿盘（6），其特征在于，还包括一个处于套筒（1）和齿盘（6）之间且与主动轴（4c）固定连接的轴向凸轮（4），一组均布于轴向凸轮（4）和齿盘（6）之间并与轴向凸轮（4）的工作面和齿盘（6）的轴面分别接触的滚动体（5），以及位于所述轴向凸轮（4）和齿盘（6）之间维持各滚动体（5）相对位置的滚动体保持架（8）；所述转动芯（3）与轴向凸轮（4）轴向嵌套连接并在限定范围内相互转动，所述轴向凸轮（4）的转动带动所述滚动体（5）在轴向凸轮（4）的低点工作面（4a）和高点工作面（4b）之间滚动，控制所述齿盘（6）和套筒（1）之间的离合。

2.根据权利要求1所述的单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，其特征在于，所述轴向凸轮（4）的低点工作面（4a）与高点工作面（4b）之间的过渡斜面螺旋升角小于摩擦角。

3.根据权利要求1所述的单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，其特征在于，所述轴向凸轮（4）有限轴向移动并在弹簧（9）的弹性力作用下，保持滚动体（5）与其工作面（4a、4b）及齿盘（6）端面之间分别接触。

4.根据权利要求1所述的单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，其特征在于，所述轴向凸轮（4）的低点工作面（4a）与高点工作面（4b）上在滚动体（5）的停留部位镶嵌有非金属结构（4f）。

5.根据权利要求1所述的单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，其特征在于，所述滚动体（5）为球形。

6.根据权利要求1所述的单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，其特征在于，转动芯（3）与轴向凸轮（4）轴向嵌套连接并相互在限度范围内转动。

7.根据权利要求1所述的单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，其特征在于，所述转动芯（3）与轴向凸轮（4）之间设置有扭簧，且扭力作用于轴向凸轮（4）使其趋于关门方向转动。

8.根据权利要求1所述的单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，其特征在于，所述单向离合器（2）为轴承式单向离合器、齿式单向离合器或弹簧式单向离合器其中一种。

9.根据权利要求1所述的单扇或双扇门的无源全程锁闭装置，其特征在于，所述滚动体保持架（8）由非金属材料制成。