CN113006615A - 一种新型电驱动变速比锁闭传动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，包括驱动装置、变速比执行机构和执行构件，执行构件包括锁舌及其作用对象锁扣，驱动装置用于带动变速驱动盘转动；变速驱动盘用于驱动锁舌摆动，使锁舌端部压紧锁扣；变速驱动盘工作廓形的向径从起始位置起逐渐增大，同时，锁闭传动机构的瞬时减速比也逐渐增大。实现了在锁闭动作过程中三个阶段特有的三个功能，具体为：锁舌尚未抵及锁扣的空载行程段锁舌能快速抵近锁扣；锁舌抵及锁扣后的锁紧行程段锁舌上的输出力矩随锁紧行程逐渐增大；锁紧过程结束后的锁紧保持段逆向自锁，使锁闭过程更加高效安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及机构学与机械传动技术在门锁具领域的应用，具体的说是一种新型电驱动变速比锁闭传动机构。
背景技术
为了确保高速轨道车辆门系统运行的安全性、车厢密封性以及乘坐舒服性，有效的做法是在轨道车辆门系统中增设辅助锁闭装置。现有的辅助锁闭装置多是以压缩空气为动力源的气动辅助锁，不能适用于无压缩空气源的场合。现有的电驱动门锁采用定速比啮合传动的原理，存在三个问题，一是输出驱动力矩不足导致锁闭动作不到位的情况时有发生。二是锁闭动作过程不具备空载行程快进功能，因而锁闭动作效率不高。三是执行机构不具备反向自锁功能，因而实现锁闭保持功能的能耗大、可靠性和安全性不高。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，实现了变速比驱/传动、驱动力矩放大与逆向自锁三个功能，从而解决了现有技术存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，其特征在于：包括驱动装置、变速比执行机构和执行构件，所述的变速比执行机构包括变速驱动盘，所述的执行构件包括锁舌及其作业对象锁扣，所述的驱动装置用于带动变速驱动盘转动；
所述的变速驱动盘的外轮廓线包括工作廓形和非工作廓形，所述的工作廓形的向径从起始位置起逐渐增大，变速比执行机构的瞬时减速比也同步增大，所述的变速驱动盘用于驱动锁舌摆动，使锁舌端部压紧锁扣；
所述的变速驱动盘工作廓形的向径变化，实现了在锁闭动作过程中三个阶段的三个功能，具体为：锁舌尚未抵及锁扣的空载行程段锁舌能快速抵近锁扣、锁舌抵及锁扣后的锁紧行程段锁舌上的输出力矩随锁紧行程逐渐增大以及锁紧过程结束后的锁紧保持段锁闭传动机构逆向自锁；
所述的锁扣与阻尼弹性件传动连接。
所述的驱动装置包括锁闭驱动电机和定速比传动机构，所述的定速比传动机构包括高速小齿轮、高速大齿轮、低速小齿轮和低速大齿轮；所述的高速小齿轮固定安装在锁闭驱动电机的输出轴端部，所述的高速小齿轮与高速大齿轮啮合传动，所述的高速大齿轮和低速小齿轮同轴转动，所述的低速小齿轮和低速大齿轮啮合传动，所述的低速大齿轮和变速驱动盘同轴转动。
所述的锁闭驱动电机与锁体固定连接，用于实现高速大齿轮和低速小齿轮同步转动的转轴通过轴承与锁体连接，用于实现低速大齿轮和变速驱动盘同步转动的转轴通过轴承与锁体连接。
所述的锁舌为摆杆构件，锁舌中部设置有转轴，所述的锁舌靠近变速驱动盘一端与变速驱动盘的侧壁高副接触传动，锁舌远离变速驱动盘一端与锁扣相作用。
所述的锁舌与变速驱动盘的接触端安装有滚子组，所述的滚子组与变速驱动盘侧壁滚动连接。
所述的变速驱动盘工作廓形包括空载行程段、锁紧行程段和锁紧保持段，所述的空载行程段的起始点为A0，空载行程段的终结点为A1，所述的锁紧行程段的起始点为A1，锁紧行程段的终结点为A2，所述的锁紧保持段的起始点为A2，锁紧保持段的终结点为A3；所述的变速驱动盘工作廓形由A0至A3点的向径逐渐增大；
所述的空载行程段相对于锁紧行程段、锁紧保持段的减速比最小，用于驱动锁舌快速向锁扣的方向运动；所述的锁紧行程段锁闭传动机构的减速比逐渐增大用于提高变速驱动盘的输出力矩，增大锁舌的驱动能力；所述的锁紧保持段的减速比增至最大，并满足了反向自锁条件，实现了锁舌为主动构件的反向自锁状态。
所述的锁扣安装在门扇上，门扇上设有移动导轨和弹力垫。
该新型电驱动变速比锁闭传动机构能够达到的有益效果为：变速驱动盘的工作曲线包括空载行程段、锁紧行程段和锁闭保持段，工作廓形的向径从A0至A3逐渐增大，同时，变速比执行机构的减速比同步增大。实现了变速比驱/传动、驱动力矩放大与逆向自锁的三大功能，满足了锁闭动作过程三个行程段的不同诉求，在锁紧空载行程段，变速驱动盘的向径及其变化规律使得变速执行机构的减速比相对较小，其执行构件锁舌能以较快速度向锁扣的方向运动，实现了空载行程段的快速进给的功能。在锁紧行程段，变速驱动盘的向径及其变化规律使得变速执行机构的减速比逐渐增大，从而使执行构件锁舌上的输出力矩同步增大，实现了锁紧行程段的驱动力矩放大的功能。在锁闭保持段，变速驱动盘的向径及其变化规律，使变速比执行机构的减速比达到最大，锁舌上的负载驱动能力也增至最大。同时以执行构件锁舌为主动件通过滚子带动变速驱动盘的反向传动呈自锁状态，执行构件锁舌能够承受来自锁扣可能数倍于驱动力矩的反向载荷，且锁闭保持可靠。
附图说明
图1为本发明中一种新型电驱动变速比锁闭传动机构的传动系统框图。
图2为本发明中一种新型电驱动变速比锁闭传动机构的第一具体实施例中的传动系统示意图。
图3为本发明中一种新型电驱动变速比锁闭传动机构的第二具体实施例中的传动系统示意图。
图4为本发明中一种新型电驱动变速比锁闭传动机构的变速比执行机构原理示意图。
说明书附图说明：1、锁闭驱动电机；2、定速比传动机构；3、变速比执行机构；4、执行构件；5、锁体；21、高速小齿轮；22、高速大齿轮；23、低速小齿轮；24、低速大齿轮；31、变速驱动盘；32、滚子组；41、锁舌；42、锁扣；43、门扇；44、导轨；45、弹力垫。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述。
第一具体实施例如图1和图2所示，一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，包括锁闭驱动电机1、定速比传动机构2、变速比执行机构3和执行构件4；
图2中，定速比传动机构2包括高速小齿轮21、高速大齿轮22、低速小齿轮23和低速大齿轮24；变速比执行机构3包括变速驱动盘31；执行构件4包括锁舌41及其作业对象锁扣42；
高速小齿轮21固定安装在锁闭驱动电机1的输出轴端部，所述的高速小齿轮21与高速大齿轮22啮合传动，所述的高速大齿轮22和低速小齿轮23同轴转动，所述的低速小齿轮23和低速大齿轮24啮合传动，所述的低速大齿轮24和变速驱动盘31同轴转动；所述的高速大齿轮22和低速小齿轮23同步转动，所述的低速大齿轮24和变速驱动盘31同步转动；变速驱动盘31用于驱动锁舌41摆动，使锁舌41压紧锁扣42。
锁闭驱动电机1与锁体5固定连接；高速大齿轮22和低速小齿轮23的传动轴以及低速大齿轮24和变速驱动盘31的传动轴均与锁体5通过轴承实现固定连接。
第二具体实施例如图1和图3所示，一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，包括锁闭驱动电机1、定速比传动机构2、变速比执行机构3和执行构件4；
如图3所示，定速比传动机构2也可以仅仅包括高速小齿轮21和高速大齿轮22，所述的高速小齿轮21固定安装在锁闭驱动电机1的输出轴端部，所述的高速小齿轮21与高速大齿轮22啮合传动，所述的高速大齿轮22和变速驱动盘31同轴转动。所述的高速大齿轮22和变速驱动盘31同步转动。变速驱动盘31用于驱动锁舌41摆动，使锁舌41压紧锁扣42。
锁闭驱动电机1与锁体5固定连接；高速大齿轮22和变速驱动盘31的传动轴与锁体5通过轴承实现固定连接。
第一具体实施例和第二具体实施例的区别在于图2所示的定速比传动机构2包括两组串联的减速齿轮组，而图3所示的定速比传动机构2只包括一组减速齿轮组。根据电机转速、功率等实际工况也可以设置三组或更多组的减速齿轮相互串联形成的定速比传动机构2，多组减速齿轮组串联形成的定速比传动机构2具有较强的负载驱动能力，所述的定速比传动机构2也可以利用其它定速比传动装置或机构代替。
进一步的，所述的锁舌41为摆杆构件，锁舌41中部设置有转轴，所述的锁舌41靠近变速驱动盘31一端与变速驱动盘31的侧壁高副接触传动，锁舌41远离变速驱动盘31一端与锁扣42相作用。锁舌41与变速驱动盘31的接触端安装有滚子组32，所述的滚子组32与变速驱动盘31侧壁滚动连接。
进一步的，如图4所示变速驱动盘31的外轮廓线包括工作廓形和非工作廓形，其中变速驱动盘31的工作廓形包括空载行程段、锁紧行程段和锁紧保持段，所述的空载行程段的起始点为A0，空载行程段的终结点为A1，所述的锁紧行程段的起始点为A1，锁紧行程段的终结点为A2，所述的锁紧保持段的起始点为A2，锁紧保持段的终结点为A3；
由于锁舌41的锁紧动作包括锁舌41触及到锁扣42之前的空载阶段、锁舌41触及并带动锁扣42运动至压紧的锁紧阶段、锁舌41压紧锁扣42至实现自锁的保持阶段；上述三个阶段分别对应变速驱动盘31工作廓形中的空载行程段、锁紧行程段和锁紧保持段。其中由A0至A3点工作廓形向径的逐渐增大的同时，变速比执行机构的减速比也逐渐增大。
为了实现锁舌41锁闭过程中不同阶段的要求，在锁紧空载行程段A0→A1，变速驱动盘31的向径及其变化规律使得变速执行机构3的减速比相对较小，其执行构件锁舌41能以较快速度向锁扣42的方向运动，实现了空载行程段的快速进给的功能。在锁紧行程段A1→A2，变速驱动盘31的向径及其变化规律使得变速执行机构的减速比逐渐增大，从而使执行构件锁舌41上的输出力矩同步增大，实现了锁紧行程段的驱动力矩放大的功能。在锁闭保持段A2→A3，变速驱动盘31的向径及其变化规律，使变速比执行机构的减速比达到最大，锁舌41上的负载驱动能力也增至最大。同时以执行构件锁舌41为主动件通过滚子32带动变速驱动盘31的反向传动呈自锁状态，执行构件锁舌41能够承受来自锁扣42可能数倍于驱动力矩的反向载荷，且锁闭保持可靠。由于锁舌41的进给过程为连续过程，因此需要将空载行程段、锁紧行程段和锁紧保持段保持连续。
进一步的，变速驱动盘31的工作廓形中空载行程段、锁紧行程段和锁紧保持段的理论轮廓方程如下所示：
A0至A1对应的空载行程段理论轮廓方程如下所示：
A1至A2对应的锁紧行程段理论轮廓方程如下所示：
A2至A3对应的锁紧保持段理论轮廓方程如下所示：
式中：t为参变量，A为结构参量，系变速驱动盘31的旋转中心到锁舌41摆动中心的距离，R为结构常量，系锁舌41摆动中心到滚子组旋转中心的距离，a1、b1、c1、a2、b2、c2、a3、b3、c3为常系数，A0、A1、A2、A3为行程段界点标记。
进一步的，锁扣42安装在门扇43上，门扇43通过移动导轨44和弹力垫45安装在机架5上。因此在锁紧行程段，变速驱动盘31带动锁舌41压向锁扣42时，锁舌42连同其所在的门扇43会压缩弹力垫45沿着移动导轨44的方向移动，同时，弹力垫45通过门扇43和锁扣42反作用于锁舌41上的负载力随弹力垫45的压缩变形增加而迅速增大。锁紧行程结束进入锁闭保持段，变速驱动盘31通过锁舌41作用于锁扣42上驱动力达到最大，同时，以锁扣42通过锁舌41反向驱动变速驱动盘31的反向运动处于自锁状态，锁紧状态保持，锁紧过程结束。
进一步的，锁舌41与变速驱动盘31的接触端安装的滚子组32用于减少锁舌41端部与变速驱动盘31的摩擦，该滚子组32能够用其他具有降低摩擦功能的装置替换，或仅仅将锁舌41与变速驱动盘31的接触端设置为圆弧状。
该种电驱动变速比锁闭传动机构解决了传统电驱动门锁输出驱动力矩不足、锁闭动作效率不高、锁紧保持能耗大、可靠性和安全性不高的缺陷，能够连续实现空载时锁舌41快速抵近锁扣42、锁紧过程中变速驱动盘31增大输出力矩作用在锁舌41端部以及完成锁舌41与变速驱动盘31侧壁的自锁。具有锁闭高效、可靠、安全、节能的特点。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，其特征在于：包括驱动装置、变速比执行机构(3)和执行构件(4)，所述的变速比执行机构(3)包括变速驱动盘(31)，所述的执行构件(4)包括锁舌(41)及其作业对象锁扣(42)，所述的驱动装置用于带动变速驱动盘(31)转动；
所述的变速驱动盘(31)的外轮廓线包括工作廓形和非工作廓形，所述的工作廓形的向径从起始位置起逐渐增大，变速比执行机构(3)的瞬时减速比也同步逐渐增大，所述的变速驱动盘(31)用于驱动锁舌(41)摆动，使锁舌(41)端部压紧锁扣(42)；
所述的变速驱动盘(31)工作廓形的向径变化，实现了在锁闭动作过程中三个阶段的三个功能，具体为：锁舌尚未抵及锁扣的空载行程段锁舌能快速抵近锁扣、锁舌抵及锁扣后的锁紧行程段锁舌上的输出力矩随锁紧行程逐渐增大以及锁紧过程结束后的锁紧保持段锁闭传动机构逆向自锁；
所述的锁扣(42)与阻尼弹性件传动连接。
2.如权利要求1所述的一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，其特征在于：所述的驱动装置包括锁闭驱动电机(1)和定速比传动机构(2)，所述的定速比传动机构(2)包括高速小齿轮(21)、高速大齿轮(22)、低速小齿轮(23)和低速大齿轮(24)；所述的高速小齿轮(21)固定安装在锁闭驱动电机(1)的输出轴端部，所述的高速小齿轮(21)与高速大齿轮(22)啮合传动，所述的高速大齿轮(22)和低速小齿轮(23)同轴转动，所述的低速小齿轮(23)和低速大齿轮(24)啮合传动，所述的低速大齿轮(24)和变速驱动盘(31)同轴转动。
3.如权利要求2所述的一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，其特征在于：所述的锁闭驱动电机(1)与锁体(5)固定连接，用于实现高速大齿轮(22)和低速小齿轮(23)同步转动的转轴通过轴承与锁体(5)连接，用于实现低速大齿轮(24)和变速驱动盘(31)同步转动的转轴通过轴承与锁体(5)连接。
4.如权利要求1所述的一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，其特征在于：所述的驱动装置包括锁闭驱动电机(1)和定速比传动机构(2)，所述的驱动装置包括锁闭驱动电机(1)和定速比传动机构(2)，所述的定速比传动机构(2)包括高速小齿轮(21)和高速大齿轮(22)，所述的高速小齿轮(21)固定安装在锁闭驱动电机(1)的输出轴端部，所述的高速小齿轮(21)与高速大齿轮(22)啮合传动，所述的高速大齿轮(22)和变速驱动盘(31)同轴转动。
5.如权利要求1所述的一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，其特征在于：所述的锁舌(41)为摆杆构件，锁舌(41)中部设置有转轴，所述的锁舌(41)靠近变速驱动盘(31)一端与变速驱动盘(31)的侧壁高副接触传动，锁舌(41)远离变速驱动盘(31)一端与锁扣(42)相作用。
6.如权利要求5所述的一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，其特征在于：所述的锁舌(41)与变速驱动盘(31)的接触端安装有滚子组(32)，所述的滚子组(32)与变速驱动盘(31)侧壁滚动连接。
7.如权利要求1所述的一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，其特征在于：所述的变速驱动盘(31)工作廓形包括空载行程段、锁紧行程段和锁紧保持段，所述的空载行程段的起始点为A0，空载行程段的终结点为A1，所述的锁紧行程段的起始点为A1，锁紧行程段的终结点为A2，所述的锁紧保持段的起始点为A2，锁紧保持段的终结点为A3；所述的变速驱动盘(31)工作廓形由A0至A3点的向径逐渐增大；
所述的空载行程段相对锁紧行程段、锁紧保持段的减速比最小，用于驱动锁舌(41)快速向锁扣(42)的方向运动；所述的锁紧行程段的减速比随锁紧行程逐渐增大，用于提高变速比执行机构的输出力矩，增大锁舌(41)的驱动能力；所述的锁紧保持段的减速比增至最大，并满足了反向自锁条件，实现了锁舌(41)为主动构件的反向驱动呈自锁状态。
8.如权利要求1所述的一种新型电驱动变速比锁闭传动机构，其特征在于：所述的锁扣(42)安装在门扇(43)上，门扇(43)上设有移动导轨(44)和弹力垫(45)。
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2021
- 2021-03-05 CN CN202110245283.6A patent/CN113006615B/zh active Active
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