Замок
Настоящее изобретение относится к замкам для дверей автомобиля. Механическое взаимодействие между двумя рычагами переключения запирания обеспечивает запирание двери изнутри и снаружи при ручном приведении в действие любой из ручек в разблокированном состоянии для открывания двери или другого закрывающего устройства и позволяет соответствующему узлу освобождения собачки переместить другой узел освобождения собачки в разблокированное, зацепленное с собачкой положение, если этот другой узел освобождения собачки находился в заблокированном, не зацепленном с собачкой положении. Двигатель приводит в движение задвижку для закрывания двери через два зубчатых сектора, которые зацепляются только на части поворотного движения вращающегося приводного и индексирующего механизма, который также осуществляет открывание и запирание двери. Изобретение позволяет уменьшить размер и вес замков автомобильных дверей и улучшить их функциональность. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 25 ил.
Настоящее изобретение относится к замку для запирания двери автомобиля или другого закрывающего устройства на ударнике и к устройству управления последовательностью с вращающимся приводом для роторного индексирующего механизма, приводимого в действие электродвигателем. Настоящее изобретение, в частности, но не исключительно, предназначено для автомобильных замков с центральным управлением с автоматическим центральным запиранием дверей.
В публикации WO 98/27301 раскрыто несколько конструкций замка такого типа, использующих единственный электродвигатель, но осуществляющих селективное независимое электрическое и механическое управление всеми необходимыми функциями замка: открыванием двери и блокированием работы внешней и внутренней ручек. В этой публикации далее раскрываются автоматические блокирующие механизмы, не позволяющие детям случайно открыть дверь, и которые отключают внутреннюю ручку двери либо механическим переключателем, либо электрически, а также осуществляющие доводку не полностью закрытой двери в полностью закрытое положение посредством электродвигателя.
В WO 01/69101 также раскрыта центробежная муфта, способная передавать приводное усилие от электродвигателя на соответствующие элементы замка через вращающийся приводной и индексирующий элемент, как описано в WO 98/27301.
Соответствующая электронная управляющая система для замка такого типа далее раскрыта в публикации WO 03/004810, в которой поворотное положение приводного и индексирующего элемента определяется магнитными средствами.
Задачей настоящего изобретения является дальнейшее уменьшение размера и веса замков автомобильных дверей с использованием технологии, раскрытой в упомянутых выше патентных публикациях так, чтобы они были более экономичны в изготовлении. Желательно также улучшить их функциональность.
В некоторых случаях желательно обеспечить возможность ручного отключения блокировки, например, внешней и внутренней ручки двери. Соответственно, согласно первому изобретению предлагается конструкция замка для зацепления двери или другого закрывающего элемента автомобиля с ударником, содержащая электродвигатель, задвижку, выполненную с возможностью перемещения между запертым положением, в котором она зацеплена с ударником, и отпертым положением, в котором она отцеплена от ударника; собачку, выполненную с возможностью запирания или отпирания задвижки; приводной и индексирующий элемент, приводимый в действие электродвигателем и имеющий по меньшей мере выступ, отходящий от него; по меньшей мере два узла освобождения собачки, соединенные с собачкой для отпирания задвижки; по меньшей мере два соединительных элемента, каждый из которых соединен с соответствующим узлом освобождения собачки и выполнен с возможностью перемещения между запертым положением, в котором он отсоединяет соответствующий узел освобождения собачки от самой собачки, и отпертым положением, в котором он зацепляет соответствующий узел освобождения собачки с самой собачкой; при этом каждый соединительный элемент выполнен с возможностью перевода между запирающим и отпирающим положениями выступом или одним из выступов; посредством чего приводной и индексирующий элемент выполнен с возможностью электрического привода для того, чтобы выступ или выступы селективно приводили соединительные элементы в зацепление с узлами освобождения собачки; и рычаги, при использовании выполненные с возможностью соединения с соответствующими ручками для открывания двери путем отпирания задвижки; при этом каждый узел освобождения собачки выполнен с возможностью перемещения между первым положением, в котором он позволяет соответствующему рычагу повернуть собачку для освобождения задвижки, и вторым положением, в котором он препятствует выполнению рычагом этой операции; узлы собачек, имеющие взаимодействующие образования, расположены так, что ручное приведение в действие любой из ручек в отпертом состоянии, заставляющее соответствующий рычаг открыть дверь или другое закрывающее устройство, приводит к тому, что соответствующий узел освобождения собачки перемещает другой узел освобождения собачки в отпертое положение, в котором собачка освобождена, если этот другой узел освобождения собачки находился в запертом положении, не в зацеплении с собачкой.
Предпочтительно, замок содержит рычаг, выполненный с возможностью соединения при использовании с соответствующей кнопкой фиксатора, и ключи для ручного запирания соответственно одного из узлов освобождения собачки, соответствующие внутренней и внешней ручкам, при этом замок выполнен так, что открывание посредством внутренней ручки обеспечивает отпирание внешней ручки, а открывание посредством внешней ручки обеспечивает отпирание внутренней ручки.
В предпочтительном варианте это позволяет электрической системе блокировки случайного открывания дверей детьми (где блокировка внутренней ручки двери осуществляется автоматически, посредством электродвигателя) сработать только один раз, а затем система разблокируется механически при открывании внешней ручки двери. Это может быть преимуществом, например, когда автомобиль используется для перевозки разных пассажиров в разное время: после того, как дети на заднем сиденье доставлены, например, в школу, следующим пассажирам не понадобится функция блокировки двери от случайного открывания детьми.
Далее, в предпочтительном варианте, если используется кнопка фиксатора, остается возможность использования внутренней ручки двери, которая позволяет пассажирам открыть дверь, это переводит кнопку фиксатора в отпертое состояние и предотвращает возможность пассажиров случайно запереться в машине.
Следующее изобретение направлено на минимизацию необходимого размера и мощности электродвигателя для выполнения всех необходимых функций замка. Согласно третьему изобретению предлагается конструкция замка для зацепления автомобильной двери или другого закрывающего устройства с ударником, содержащая: электродвигатель; приводной и индексирующий элемент, соединенный с электродвигателем для привода и имеющий по меньшей мере один отходящий от него выступ; задвижку, выполненную с возможностью смещения между запертым положением, в котором она зацеплена с ударником, и отпертом положением, в котором она освобождает ударник, при этом задвижка выполнена с возможностью селективного приводящего соединения с приводным и индексирующим элементом; собачку, предназначенную для запирания или отпирания задвижки; приводной элемент, соединенный с собачкой для запирания или отпирания задвижки и расположенный с возможностью приведения в действие выступом или одним из выступов; посредством чего приводной и индексирующий элемент выполнен с возможностью электрического привода для того, чтобы выступ или выступы приводили в действие приводной элемент, чтобы собачка освободила задвижку, чтобы можно было открыть дверь или другое закрывающее устройство; при этом конструкция такова, что продолжающееся движение приводного и индексирующего элемента за положение, в котором он приводит в действие приводной элемент, приводит к приводу в движение задвижки, посредством чего дверь или закрывающее устройство можно довести до полностью закрытого положения, используя мощность электродвигателя; при этом приводной и индексирующий элемент соединен с задвижкой через понижающую передачу, которая отсоединена на том участке вращения приводного и индексирующего элемента, на котором она приводит в действие приводной элемент.
Поскольку операции открывания двери и закрывания двери разнесены по времени, электродвигателю не требуется высокий крутящий момент для выполнения этих функций одновременно, поэтому достаточно электродвигателя небольшой мощности. Далее, за счет отсоединения редуктора в диапазоне поворота для привода приводного и индексирующего элемента обеспечивается разведение функции силового закрывания двери от управления приводным элементом. Предпочтительно, такое отсоединение достигается путем применения шестерен с зубчатыми сегментами, передающих движение от приводного и индексирующего элемента на задвижку. В предпочтительных вариантах приводной и индексирующий элемент также используются для блокировки и разблокировки работы внутренней и внешней ручек двери, которые также работают неодновременно, поэтому они не должны работать одновременно с закрыванием двери. Далее, в предпочтительных вариантах редуктор позволяет использовать электродвигатель меньшего размера, чем это было возможно до сих пор, притом передаточное отношение еще более понижается между приводным и индексирующим элементом и задвижкой.
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже следует описание его предпочтительных вариантов со ссылками на приложенные чертежи.
Фиг. 1 - вид сверху части дверного автомобильного замка, выполненного по настоящему изобретению, но в котором часть деталей не показана для упрощения.
Фиг. 2А - увеличенный вид сверху части замка по фиг. 1.
Фиг. 2В - еще один вид сверху замка по фиг. 1 и 2А.
Фиг. 3 - рычаг кнопки фиксатора и рычаг запирания ключом в замке по фиг. 1.
Фиг. 4 - рычаги ручного отпирания для соединения с внутренней и внешней ручками двери, являющиеся частью конструкции замка по фиг. 1.
Фиг. 5 - задвижка и собачка замка.
Фиг. 6 - собачка и скоба того же замка.
Фиг. 7 - два последовательных положения одного из узлов отпирания собачки, соединенного с одной из ручек двери.
Фиг. 8 - вид в перспективе моторизованного привода и редуктора, включая вращающийся приводной и индексирующий элемент и задвижку, по первому варианту замка.
Фиг. 9 - вид сбоку привода по фиг. 8.
Фиг. 10А, 10В и 10С - различные положения задвижки замка с деталями конструкции замка, связанными с отпиранием собачки.
Фиг. 11 - увеличенный вид двух узлов отпирания собачки замка вместе с собачкой и рычагами ручного отпирания для двух ручек двери.
Фиг. 12 - вид сбоку конструкции по фиг. 11.
Фиг. 13А и 13В - иллюстрации одного узла отпирания собачки в отпертом и в запертом положениях соответственно.
Фиг. 14А, 14В и 14С - различные положения механизма блокировки дверей от случайного открывания детьми, связанного с узлом отпирания собачки по фиг. 13А и 13В.
Фиг. 15 - вид в перспективе переключателя механизма блокировки двери от случайного открывания детьми по фиг. 14А-14С.
Фиг. 16 - вид сверху кулачковой направляющей, прикрепленной к замку по фиг. 1, для управления движением вращения приводного и индексирующего элемента по второму варианту изобретения.
Фиг. 17 - вид сверху кулачковой рамы и кулачкового элемента, показанного над кулачковой направляющей по фиг. 16, иллюстрирующих последовательности положений кулачкового элемента в работе внутри одной секторной зоны.
Фиг. 18 - увеличенный вид альтернативной конфигурации кулачковой направляющей и кулачковой рамы по фиг. 16 и 17.
Фиг. 19 - вид, соответствующий фиг. 18 с другой стороны.
Ниже следует подробное описание замков автомобильных дверей по настоящим изобретениям, первоначально со ссылками на фиг. 1-7. Замок размещен в стальном кожухе 1 с пластиковым внешним слоем, при этом кожух имеет приблизительные размеры 100·50·20 мм. Приблизительный вес замка составляет 600 г, включая электродвигатель, но без внешних тросов и проводов.
Как обычно, кожух 1 замка крепится к двери транспортного средства так, что он зацепляется за U-образный ударник 4, выступающий из дверной рамы автомобиля. Когда дверь автомобиля полностью закрыта, она упруго сжимает уплотнитель (не показан), который затем способствует открыванию двери, когда замок освободит ударник. Типичный легковой автомобиль имеет четыре таких замка на соответствующих передних и задних дверях и упрощенный вариант замка на капоте или на крышке багажника. Замки управляются центральным управляющим блоком (не показан), относящимся к типу, описанному, например, в WO 03/004810. Электрический ток подается на электродвигатель 9 от центрального управляющего устройства с полярностью, соответствующей требуемому направлению двигателя. Замок соединен с дверной кнопкой или кнопкой фиксатора двери, обычно расположенной на верхней внутренней поверхности двери; с механической личинкой ключа, в которую входит ключ с внешней стороны двери, и с внешней и внутренней ручками двери (или с кнопкой или защелкой на капоте или крышке багажника). Эти соединения описаны ниже. Замок управляет открыванием и закрыванием двери, и его срабатывание от ручки двери селективно разблокировано или заблокировано в зависимости от положений кнопки фиксатора, т.е. механически, но также и электрически с использованием центрального управляющего устройства и электродвигателя 9. Электрическая и механическая работа каждой функции замка совершенно независимы друг от друга и не создают помех друг другу. В случае отказа электрики, замок может работать механически, и замок в этом случае не заклинивается. Замок может работать от электропривода независимо от механических органов управления.
Задвижка замка имеет длинный рычаг 202, конец которого оперативно зацеплен с сегментированной шестерней 908 для завершения закрывания из полузакрытого положения двери электрическим приводом, как более подробно описано ниже.
Кулак или задвижка 2 установлена с возможностью вращения вокруг оси 205 поворота в плоскости замка 1. Как более подробно показано на фиг. 8, задвижка 2 имеет J-образное отверстие для удержания ударника 4, с которым она зацепляется цилиндрической поверхностью 203. Задвижка 2 замка подпружинена в направлении вращения торсионной пружиной 201, которая обладает достаточной силой для частичного открывания двери и смещения и перемещения задвижки в ее полностью отпертое положение, взведенной и готовой к приему ударника 4, когда дверь будет повторно закрыта. Когда дверь толкают в закрытое положение, сначала она заставляет задвижку повернуться в полузапертое положение, где собачка 3 зацепляется с выступом 203, фиг. 8. Продолжение вращения задвижки под действием ударника 4 переводит его в полностью запертое положение, где с собачкой 3 зацепляется еще один выступ 204.
Собачка 3 шарнирно установлена на оси 306 (фиг. 6) и постоянно вращательно зацеплена с парой разнесенных в осевом направлении кулачков 302, 304, установленных соосно на оси 306. Кулачки могут быть выполнены за одно целое с собачкой. В каждом кулачке выполнено U-образное отверстие 303, 305 для приема вращательного привода от кулачковых пальцев 514, 614, соответственно, установленных на соответствующих рычагах 510, 610 переключения блокировки, которые описаны ниже. Кулачки селективно передают приводное усилие от соответствующих внешнего и внутреннего рычагов 5 и 6 ручного отпирания (фиг. 4), которые соединены тросами 502, 602 (фиг. 1) с соответствующими внешней и внутренней ручками двери.
Механическое запирание управляется рычагом 7 кнопки фиксатора, установленным с возможностью вращения на оси 702, и рычагом 8 запирания ключом, установленным с возможностью вращения на оси 802. Эти рычаги 7, 8 оперативно соединены через палец в прорези, как показано на фиг. 3, так что запирание ключом приводит к тому, что кнопка фиксатора перемещается в положение запирания. Как обычно, рычаг 7 кнопки фиксатора блокирует или разблокирует работу внутренней ручки двери, а ключ блокирует или разблокирует работу и внутренней, и внешней ручек двери. Прилив 803 на рычаге 8 запирания ключом зацеплен с обоими рычагами 510, 610 переключения ключом для запирания или отпирания и внешнего, и внутреннего замков двери. Рычаг 7 кнопки фиксатора соединен с тросом 701, связанным с кнопкой фиксатора, а рычаг 8 запирания ключом соединен с соответствующим тросом 801, который соединен с личинкой в двери.
Как показано на фиг. 1, собачка 3 имеет торсионную возвратную пружину 301, и каждый рычаг 5, 6 ручного отпирания имеет собственную торсионную возвратную пружину 501, 601. Как показано на фиг. 3А и 2В, электрическое управление запиранием и отпиранием внешней и внутренней ручек двери и освобождением задвижки для открывания двери осуществляется электродвигателем 9, который приводит в движение в ту или иную сторону приводной и индексирующий элемент 906 (фиг. 8), который, в свою очередь, приводит два параллельных и наложенных друг на друга запирающих ползуна 520, 620 и отпирающий ползун 920. Все три ползуна показаны на фиг. 2В, а на фиг. 2А показан лишь внешний запирающий ползун 520. Все три ползуна 520, 620, 920 имеют крестообразные выступы, к которым прикреплены соответствующие двойные возвратные пружины 522 (фиг. 2А). Это позволяет ползунам совершать возвратно-поступательные перемещения в продольном направлении относительно задвижки и в плоскости задвижки, поскольку кулачковый палец 523, прикрепленный к корпусу замка, направляет дугообразную прорезь 521 ползуна. Приводной и индексирующий элемент 906, как лучше всего показано на фиг. 8 и 9, имеет три разнесенных в осевом направлении выступа 9061, 9062 и 9063, расположенных в разных угловых положениях для зацепления с соответствующими выступами 524, 624 и 924 запирающих ползунов и отпирающего ползуна. Имеется и четвертый выступ, но в этом варианте он не используется. Вращающееся индексирующее движение приводного и индексирующего элемента 906 приводит к последовательному зацеплению и смещению соответствующих запирающих и отпирающих ползунов в продольном направлении в соответствии с направлением вращения для выполнения требуемой функции.
Как показано на фиг. 2А, внешний запирающий ползун 520 имеет на одном конце прорезь, которая взаимодействует с пальцем 515 на соответствующем рычаге 5 освобождения внешней ручки. Внутренний запирающий ползун 620 имеет подобное соединение с рычагом 6 освобождения внутренней ручки. Открывающий ползун 920, также показанный на фиг. 10А и 10В, имеет концевой выступ 921, который упирается в палец 305, выступающий из поверхности собачки 3. Таким образом, открывающий ползун 920 может непосредственно взаимодействовать с собачкой 3 и вращать ее для отпирания задвижки и открывания двери. После того, как запирающие ползуны или открывающий ползун приведены в действие приводным и индексирующим элементом, они под воздействием возвратных пружин 502 возвращаются в нейтральное положение, отцепившись от соответствующих выступов приводного и индексирующего элемента. Это позволяет избежать помех механической работе функций запирания и открывания двери. Часть возможных положений ползунов показана на фиг. 2В для иллюстрации путей их движения, как поступательного, так и качающегося.
В первом варианте узел кулачковой рамы и кулачковой направляющей 930, 950 (фиг. 1, 2А и 16, 19) опущен, и угловое положение приводного и индексирующего элемента 905 (или связанного элемента) определяется, например, магнитным кольцевым датчиком, выдающим сигнал на центральное управляющее устройство. Два зубчатых сегмента 907, 908 по фиг. 8 передают крутящий момент на задвижку 2 для закрывания двери, как описано ниже.
Во втором варианте электродвигатель управляет открыванием и запиранием двери, но силовое закрывание двери отсутствует. Движение вращающегося приводного и индексирующего элемента управляется во времени с использованием узла 930, 950 кулачковой рамы и кулачковой направляющей, описываемого со ссылками на фиг. 16-19, но частично показанного на нижней левой части фиг. 1 и 2А. Два зубчатых сегмента 907, 908 по фиг. 8 в этом варианте опущены, поскольку задвижка 2 привода не имеет. В остальных отношениях эти два варианта одинаковы, поэтому описание повторяться не будет.
Нижеследующее описание относится к первому варианту.
Со ссылками на фиг. 8 и 9, электродвигатель 9 постоянного тока, полярность которого определяет направление вращения, имеет выходной шпиндель, соединенный с выходной шестерней 902 через центробежную муфту 901, относящуюся к типу, описанному в описании WO 01/69101. Вращение передается, только когда частота вращения превышает заданный порог. Таким образом, когда приводная шестерня оказывает достаточное сопротивление вращению, шпиндель электродвигателя отсоединяется. Это позволяет предотвратить механическую тягу от электродвигателя, если задвижка или запирающие узлы должны быть перемещены механически, и позволяет избежать заклинивания. Это является важной частью последовательности выполнения различных операций приводного и индексирующего элемента, как описано ниже, обеспечивающей возможность автоматической работы электрических функций без обратной связи по положению.
Усилие от выходной шестерни 902 на промежуточную шестерню 903, с которой она зацеплена, передается с отношением 12:1. Малое зубчатое колесо 904, установленное для совместного вращения с промежуточной шестерней 903, передает усилие на еще одну шестерню 905, при этом передаточное отношение между шестернями 904 и 905 составляет 5:1. Дополнительная шестерня 905 вращается вместе с приводным и индексирующим элементом 906, а также вместе с первым зубчатым сегментом 907, при этом эти детали могут быть выполнены за одно целое. Таким образом, передаточное отношение между выходным валом двигателя и приводным и индексирующим элементом составляет 60:1. В других вариантах это отношение может составлять 40-100, предпочтительно 40-80, еще более предпочтительно 50-70 к 1. Первый зубчатый сегмент 907 имеет зубья на секторе окружности приблизительно 220°, или приблизительно две трети полной окружности. Этот зубчатый сегмент зацеплен со вторым зубчатым сегментом 908. Угловая протяженность шести зубьев на втором зубчатом сегменте составляет приблизительно 90°, или четверть оборота: количество зубьев соответствует их количеству на первом зубчатом сегменте, но отношение их радиусов составляет приблизительно 2,5:1, в других примерах - между 2 и 4, предпочтительно, 2 и 3; поэтому, возникает дополнительная редукция передаточного отношения от приводного и индексирующего элемента. Выступ 999 радиально отодвинут от последнего из шести зубьев на втором зубчатом сегменте 908 и расположен для привода конца выступа 202 кулака или задвижки 2, как показано на фиг. 8 и 10В. Это позволяет приводному и индексирующему элементу перевести задвижку из полузапертого положения, показанного на фиг. 10В, в полностью запертое положение, показанное на фиг. 10С, после чего второй зубчатый сегмент возвращается в исходное положение. Вращение задвижки выполняется на дискретное угловое расстояние, определенное приводным и индексирующим элементом и полностью независимое от углового расстояния, в котором работают запирающие и отпирающий ползуны. Это минимизирует потребности в крутящем моменте от электродвигателя 9. В этом примере увеличенная длина выступа 202 задвижки также дает электрическому приводу механическое преимущество перед ударником 4, который зацепляется с цилиндрической поверхностью 203 на существенно меньшем радиусе. Типично, отношение радиусов здесь составляет 3:1, а в других примерах превышает 2, предпочтительно имея величину от 2 до 4. Таким образом, итоговое понижающее передаточное отношение от электродвигателя через задвижку на ударник в этом примере составляет 60·2,5·3=450. При типичном усилии, создаваемом торсионной пружиной 201, и при типичной сжимаемости уплотнителя, установленного вокруг двери, функцию закрывания двери можно осуществлять удовлетворительно при стандартном электродвигателе постоянного тока с выходным крутящим моментом около 30 мНм, развивающим от 10000 до 12000 об/мин.
Все функции приводного и индексирующего элемента 606, включая открывание двери, запирание, отпирание и силовое закрывание, выполняются при вращении этого приводного и индексирующего элемента менее чем на 360°, т.е. на один полный оборот. Функции открывания двери, запирания и отпирания типично выполняются за 10-15 мс, а силовое закрывание двери - примерно за 1 с. Это существенно лучше, чем у известных замков такого типа.
Далее следует описание запирающих узлов со ссылками на фиг. 10-13. Оба запирающих узла одинаковы и расположены на общей оси вращения. Они приводятся в действие электродвигателем через приводной и индексирующий элемент и также механически соответствующими освобождающими рычагами. Конструкция такова, что электрические и механические операции независимы друг от друга и не мешают друг другу.
Далее подробно описывается узел запирания внешней ручки со ссылками на фиг. 13А и 13В. Следует понимать, что узел запирания внутренней ручки работает аналогично. Рычаг 510 переключения блокировки шарнирно установлен на оси 513 и содержит на одном конце элемент 516 крепления пружины, на котором закреплена одним концом пружина 511 сжатия, другой конец которой неподвижно установлен в точке 512 на корпусе 1. Рычаг 510 переключения блокировки выполнен с возможностью поворота между двумя стабильными положениями, как соответственно показано на фиг. 13А (отпертое положение) и фиг. 13В (запертое положение). Поскольку пружина 511 сформирована как пружина, обходящая центр, элемент крепления 516 пружины принудительно повернут от линии, соединяющей оси 512, 513 поворота пружины и рычага 510, соответственно. На другом конце рычага в, по существу, треугольной прорези 518 установлен штифт или палец 514, имеющий, по существу, цилиндрическую форму, но который выступает в осевом направлении сквозь соответствующую собачку 302 для зацепления с соответствующим рычагом 5 освобождения ручки; на том конце, который зацеплен с концом рычага 5 освобождения ручки, палец 514 имеет лыску и, таким образом, принимает D-образную форму. Диаметр этого D-образного концевого участка больше, чем ширина прорези 303 собачки 302, что помогает ему удерживать его для скользящего перемещения вдоль прорези, радиально относительно собачки, между отпертым положением, показанным на фиг. 13А, и запертым положением, показанным на фиг. 13В. В отпертом положении пальца 514 вращающее усилие от рычага 5 освобождения ручки передается на собачку, а в запертом положении - не передается. Палец 514 может свободно перемещаться в треугольной прорези 518, кромка которой действует на палец как кулачковая поверхность. Внутренние концевые поверхности двух пальцев 514, 614 скользят друг по другу, но не создают помех, как показано на фиг. 11 и 12.
Приведение в действие рычагов 510, 610 переключения запирания соответствующими ползунами 520, 620 осуществляется через внутренние выступающие штифты 515, 615, также показанные на фиг. 2А и 2В, скользящие в удлиненных прорезях в ползунах.
Выступающие внутрь штифты 517 и 617 на соответствующих рычагах 510, 610 переключения запирания позволяют наложенным друг на друга переключающим рычагам взаимодействовать друг с другом, создавая обходной механизм ручного запирания. Каждый такой штифт 517, 617 расположен так, чтобы служить кулачком для пальца 614, 514 другого запирающего узла. Когда одна из ручек разблокирована и приводится в действие вручную для перемещения освобождающего рычага и поворота собачки посредством пальца, этот палец упирается в выступающий штифт другого переключающего рычага, если этот другой переключающий рычаг находится в запирающем положении, для выталкивания его в отпертое положение. В этом примере кулачковое движение продолжается до тех пор, пока пружина толкаемого рычага не достигнет положения над центром. Таким образом, переключающий рычаг продолжает движение под действием проходящей над центром пружины для перемещения в положение отпирания. Следовательно, ручное приведение в действие любой ручки для открывания двери приводит к тому, что другая ручка переходит в отпертое состояние или остается в отпертом состоянии. В то же время рычаг освобождения ручки заставляет собачку 3 освободить задвижку 2 для открывания двери.
Такой обходной механизм ручного запирания имеет два практических преимущества. Во-первых, он позволяет электрически контролировать функцию блокировки дверей от случайного открывания детьми, когда внутренняя ручка двери заперта постоянно, сработав только один раз, после чего эта блокировка сбрасывается воздействием на внешнюю ручку двери. Поэтому, когда на заднем сиденье перевозят маленьких детей, водитель может электрически включить функцию блокировки дверей от случайного открывания детьми, но, когда водитель открывает заднюю пассажирскую дверь, выпуская детей, эта функция сбрасывается, и следующими пассажирами сзади могут быть взрослые, которых такая функция безопасности могла бы раздражать. Второе практическое преимущество заключается в том, что, если потянуть внутреннюю ручку двери при нажатой кнопки фиксатора двери, задние пассажиры могут открыть дверь и сбросить тем самым кнопку фиксатора в разблокированное положение. При дальнейшем закрывании двери они не блокируются, поэтому такая конструкция не позволяет случайно запереть машину снаружи, когда в ней нет водителя или пассажиров.
Соответственно, рычаги переключения запирания могут перемещаться либо ключом, когда они оба перемещаются в одном направлении в положение запирания, либо кнопкой фиксации, когда перемещается только один из них, соответствующий внешней ручке двери, или электрическим переключателем, который управляет электродвигателем через центральное управляющее устройство. Механический и электрический режимы работы независимы друг от друга на всех фазах работы замков.
Проходящий через центр пружинный механизм рычагов переключения запирания имеет еще один признак, а именно отпирание может производиться независимо от углового положения соответствующего рычага освобождения ручки. Если ручка заперта, но все равно за нее тянут, и ручка не заперта, когда рычаг освобождения повернут (по часовой стрелке на фиг. 13А и 13В), то ручка разблокируется, если за нее потянуть второй раз.
Далее следует описание механизма блокировки дверей от случайного открывания детьми со ссылками на фиг. 14 и 15. На фиг. 1 не показано имеющееся на корпусе 1 отверстие для приведения в действие функции блокировки дверей от случайного открывания детьми (фиг. 14В), обеспечивающее доступ к переключателю 102 (фиг. 15) блокировки дверей. В этом примере переключатель 102 имеет прорезь 104 на одном конце для приведения его в действие острым предметом, например отверткой, вводимой с одной стороны корпуса замка, и большего размера и ширины прорезь 103 на противоположном конце для нормального включения пользователем через отверстие на другой стороне корпуса замка. Увеличенная прорезь 103 может принимать, например, монету. Переключатель 102 выполнен за одно целое с многогранным кулачком 105, имеющим наклонные кулачковые поверхности 106, 108, разделенные узкой кромкой или участком 107 увеличенного радиуса. Этот кулачок 105 установлен с возможностью поворота между двумя бистабильными положениями, показанными на фиг. 14А и 14С, где плоские поверхности 104, 106 взаимодействуют с поверхностью плоской пружины 109, установленной на корпусе. Это создает конструкцию пружины с переходом через центр, которая при переходе в промежуточное положение, показанное на фиг. 14В, при котором кромка 107 зацепляется с плоской пружиной 109, становится метастабильной. Блокирующий переключатель 102 соединен с торсионной пружиной 110, которая имеет вытянутую ветвь, зацепленную с одним концом внутреннего рычага 610 переключения запирания. В этом примере, она зацеплена с элементом 616 крепления пружины. Торсионная пружина 110 механизма блокировки дверей от случайного открывания детьми достаточно сильна, чтобы рычаг 610 переключения запирания оставался в запертом положении. Если рычаг переключения запирания механически или электрически повернут в отпертое положение, он не сможет оставаться в этом положении и возвращается назад в запертое положение, показанное на фиг. 13А. Таким образом, пружины 110 и 611 следует тщательно подбирать, чтобы крутящий момент, прилагаемый механизмом блокировки дверей от случайного открывания детьми, был существенно больше, чем момент, прилагаемый пружиной, проходящей через центр, в рычаге переключения запирания. Однако это справедливо, только когда механизм блокировки дверей от случайного открывания детьми включен, как показано на фиг. 14С. Важно, чтобы, когда эта функция блокировки дверей от случайного открывания детьми выключена, как показано на фиг. 14А, крутящий момент от предохранительной пружины 110 был, по существу, меньше, чем момент, прилагаемый пружиной 611, проходящей через центр, что позволит переключающему рычагу принять отпертое положение и оставаться в нем.
Второй вариант настоящего изобретения проще, поскольку не имеет функции силового закрывания двери электроприводом. В остальных отношениях он аналогичен варианту по фиг. 2В-15.
Далее следует описание кулачкового управления вращающегося приводного и индексирующего механизма по настоящему изобретению со ссылками на фиг. 16-19, при этом ссылки даются также на фиг. 2А и 2В, где показана конструкция по фиг. 16 и 17 вместе с взаимодействующими элементами привода. Элементы, показанные в увеличенном масштабе на фиг. 18 и 19, являются альтернативными тем, что показаны на фиг. 16 и 17, но их работа совершенно аналогична.
Эта конструкция позволяет электродвигателю, выполненному с возможностью вращения в двух направлениях, выполнять функции запирания и открывания в требуемой последовательности без необходимости создания обратной связи по положению приводного и индексирующего элемента. Вращение приводного и индексирующего элемента происходит в трех зонах или секторах, соответствующих функциям, выполняемым замком. В центральном секторе задвижка замка может свободно вращаться. По обе стороны от этой зоны имеется зона для работы соответствующих запирающих ползунов, так что можно выбрать любую зону, в зависимости от того, требуется ли электрическое запирание или отпирание внутренней или внешней ручки двери. Назначением механической кулачковой конструкции, показанной на фиг. 16-19, является ограничение влияния продолжения вращения двигателя только одной требуемой последовательностью операций и прекращение вращения двигателем приводного и индексирующего элемента на заданный промежуток времени. Это достигается путем блокировки вращения, что заставляет центробежную муфту расцепиться и затем вновь сцепиться при любом из двух направлений вращения: при работе механических конструкций, показанных на фиг. 16-19, возникает собственная задержка.
Кулачковая направляющая 930 неподвижно установлена в корпусе 1. Она имеет открытую раму, которая выполнена жесткой за исключением пары упруго деформируемых пальцев 933, 934, которые определяют центральный упор 932. Кулачковая направляющая 930 имеет круглое отверстие для приема шпинделя вращающегося приводного и индексирующего элемента 906 и соединенной с ним шестерни 905 на оси 940. Кулачковые поверхности 936, 937 и 938 отходят внутрь от внешней рамы кулачковой направляющей 930 на каждом конце, и эти концы также определяют концевые стенки. На каждом конце также выполнена внутренняя стенка 939. Кулачковая направляющая симметрична, поэтому каждый конец является зеркальным отражением другого конца. Она определяет дискретные секторные зоны требуемого вращения приводного и индексирующего элемента: центральную зону 961 и две соседние зоны 960, 962. Кулачковая направляющая 930 на каждом конце создает контур для однонаправленного движения кулачкового пальца 941, который вращается вместе с приводным и индексирующим элементом. Один конец этого контура 931 показан на фиг. 16. На каждом этапе движения по контуру кулачковый палец 941 скользит по направляющей поверхности с постепенно меняющейся осевой глубиной. От самой низкой глубины 935 наклонная кулачковая поверхность 936 поднимается до высокого уровня 937, которая затем падает на выступе до более низкого уровня 938, которая на следующем выступе падает обратно до самого низкого уровня 935. Эти выступы предотвращают обратное движение пальца 941. Далее, внутренняя стенка 939 направляет палец в требуемой последовательности по контуру 931.
Кулачковый палец 941 установлен на кулачковой раме 950, имеющей два рычага 951, 952, соединенные с главным корпусом 953 частично круглым отверстием 954, расположенным над шпинделем приводного и индексирующего элемента на оси 940, лыска 955 запирает кулачковую раму 950 на шпинделе так, что она вращается вместе с приводным и индексирующим элементом. Кулачковая рама 950 выполнена с возможностью вращения в плоскости, расположенной над плоскостью кулачковой направляющей 930, и рама 950 выполнена деформированной и упруго смещенной к кулачковой направляющей 930 так, что палец 941 прижат к кулачковой поверхности 931. Далее, палец упруго поджат радиально наружу, т.е. от центрального упора 932. Последовательные положения кулачкового пальца 941 на контуре 931 показаны окружностями на фиг. 17.
В несколько иной конфигурации, показанной на фиг. 18 и 19, соответствующие ссылочные позиции показаны со знаком "штрих".
Когда приводной и индексирующий элемент находится в положении для вращения, показанном на фиг. 17, т.е. в конечной зоне 960, электродвигатель может управлять функциями замка, отнесенными к этой зоне, и может переходить однократно или многократно между зонами 960 и 961, когда кулачковый палец следует по контуру 931. Управление осуществляется следующим образом. Перемещение кулачкового пальца 941 от кулачковой поверхности 938 через самую низкую глубину 935 и к пальцу 933 центрального упора заставляет палец 941 упереться в центральный упор на заданный промежуток времени. На конце каждого пальца выполнена губа, наиболее четко показанная позицией 932' на фиг. 18, которая имеет форму, оказывающую сопротивление радиальному движению кулачкового пальца 941, пока имеется крутящий момент, действующий на него и прижимающий его к центральному упору. Поскольку продолжающееся движение зубчатой передачи остановлено, центробежная муфта через заданный интервал расцепляет электродвигатель, и радиальное пружинное усилие кулачковой рамы 950 выталкивает палец 941 наружу в центральную зону 961. Он остается в центральной зоне, пока не будет восстановлено соединение с электродвигателем, вращающимся в одном из двух направлений для привода приводного и индексирующего элемента в зону 960 или 961 в зависимости от необходимости.
Следует понимать, что эта конструкция обеспечивает механическое управление последовательностью операций во времени, устраняет необходимость в размещении где-либо в замке датчиков положения, даже на индексирующей шестерне. Однако замок, описанный со ссылками на фиг. 1-15, в других вариантах работает без такого управления последовательностью операций по времени, с использованием обратной связи по положению, где применяются, например, магнитные датчики на индексирующем колесе, а также датчики Холла в других местах.
В этом примере многие элементы отлиты из пластика, что минимизирует вес замка. Задвижка замка требует прочности, обеспечиваемой сталью, но она покрыта пластиковым экраном. Где возможно вращающиеся элементы устанавливаются на общей поворотной оси, что упрощает конструкцию, при этом оси заклепаны на противоположных пластинах стального корпуса 1. Узел, в котором реализовано настоящее изобретение, позволяет использовать шарнир для нескольких элементов. В одном примере шарнир является общим для зубчатого сегмента 909 и трех ползунов 520, 620 и 920, и для возвратной пружины этого узла. Рычаги переключения запирания установлены на одном шарнире. Собачка, кулачки и рычаги освобождения ручек установлены на одном шарнире. Простота конструкции и расположение элементов замка позволяют осуществлять автоматическую сборку замка на автоматической сборочной линии, что не требует сложных поворотов или других процедур. Движения узла являются исключительно картезианскими.
Применение многих деталей, являющихся общими для различных вариантов изобретения, которые представляют собой альтернативные версии, обладающие разными требуемыми комбинациями функций замка, делает замок экономичным в производстве. Замок является модульным: например, удаление двух зубчатых сегментов для получения замка по второму варианту может быть достигнуто без изменений в корпусе замка, просто путем замены их шайбами. Все версии могут собираться на одной и той же автоматической сборочной линии.
1. Замок для зацепления двери или другого закрывающего устройства автомобиля с ударником (4), содержащий:
электродвигатель (9);
приводной и индексирующий элемент (906), соединенный с возможностью привода электродвигателем и имеющий по меньшей мере один выступ (9061-9064), отходящий от него;
задвижку (2), выполненную с возможностью смещения между запертым положением, в котором она зацепляется с ударником, и отпертым положением, в котором она освобождает ударник, и которая выполнена с возможностью селективного приводного соединения с приводным и индексирующим элементом;
собачку (3), выполненную с возможностью запирания и отпирания задвижки;
приводной элемент (920), соединенный с собачкой для отпирания задвижки и приводимый в действие выступом (9063) или одним из выступов, в котором
приводной и индексирующий элемент выполнен с возможностью электрического привода для того, чтобы выступ или выступы приводили в действие приводной элемент, чтобы собачка отперла задвижку для открывания двери или другого закрывающего устройства; при этом замок выполнен так, что продолжающееся движение приводного и индексирующего элемента за положение, в котором он приводит в действие приводной элемент, заставляет его перемещать задвижку, за счет чего дверь или закрывающее устройство доводятся до полностью закрытого положения мощностью электродвигателя; при этом приводной и индексирующий элемент соединен с задвижкой посредством понижающей зубчатой передачи (907, 908), которая отсоединена в том диапазоне угловых положений приводного и индексирующего элемента, в котором он приводит в действие приводной элемент.
2. Замок по п.1, содержащий по меньшей мере один узел (514, 510) освобождения собачки, соединенный с собачкой (3) для отпирания задвижки (2); и по меньшей мере один соединительный элемент (520, 620), каждый из которых соединен с соответствующим узлом освобождения собачки и выполнен с возможностью перемещения между запирающим положением, в котором он расцепляет соответствующий узел освобождения собачки от собачки, и отпирающим положением, в котором он зацепляет соответствующий узел освобождения собачки с собачкой; причем соединительный элемент также выполнен с возможностью перемещения между запирающим и отпирающим положениями одним из выступов (9061,9062); при этом где приводной и индексирующий элемент (906) выполнен с возможностью приведения в действие соединительного элемента или элементов в указанном диапазоне угловых положений.
3. Замок по п.2, в котором приводной и индексирующий элемент (906) выполнен с возможностью привода соединительного элемента или элементов (520, 620) и приводного элемента (920) в различных угловых положениях.
4. Замок по п.1, в котором понижающая передача содержит первый зубчатый сегмент (907).
5. Замок по п.4, в котором первый зубчатый сегмент (907) зацеплен с шестерней (908) привода задвижки, которая имеет выступ (909), выполненный с возможностью перемещения задвижки (2).
6. Замок по п.5, в котором отношение радиуса, на котором приводится задвижка, к радиусу, на котором она зацепляется с ударником при использовании, больше 2.
7. Замок по п.6, в котором указанное отношение находится между 2 и 4.
8. Замок по п.7, в котором указанное отношение приблизительно равно 3.
9. Замок по п.5, в котором шестерня (908) привода задвижки является вторым зубчатым сегментом.
10. Замок по п.9, в котором понижающее передаточное отношение между первым и вторым зубчатыми сегментами находится между 2 и 4.
11. Замок по п.10, в котором понижающее передаточное отношение находится между 2 и 3.
12. Замок по п.11, в котором понижающее передаточное отношение составляет около 2,5.
13. Замок по п.1, в котором электродвигатель установлен с возможностью приведения в действие приводного и индексирующего элемента (906) через понижающую передачу с отношением от 40 до 100.
14. Замок по п.13, в котором указанное отношение составляет от 40 до 80.
15. Замок по п.14, в котором передаточное отношение составляет от 50 до 70.
16. Замок по п.15, в котором передаточное отношение составляет около 60.
17. Замок по п.13, содержащий первую шестерню (903), находящуюся в зацеплении с шестерней (902) на шпинделе двигателя, и вторую шестерню (905), находящуюся в зацеплении с малым зубчатым колесом (904), которое вращается с первой шестерней, при этом вторая шестерня вращается вместе с приводным и индексирующим элементом.
18. Замок по п.1, в котором электродвигатель (9) приводит в действие приводной и индексирующий элемент (906) через центробежную муфту (901), благодаря чему двигатель отсоединяется при частоте вращения ниже заданного порога.
19. Замок по п.1, в котором выполнение всех функций приводного и индексирующего элемента (906) осуществляется за один оборот, или вращение на 360°, этого приводного и индексирующего элемента, который выполнен с возможностью вращения.
20. Замок для зацепления двери или другого закрывающего устройства автомобиля с ударником (1), содержащий:
электродвигатель (9);
задвижку (2), выполненную с возможностью перемещения между запертым положением, в котором она зацеплена с ударником, и отпертым положением, в котором она освобождает ударник;
собачку (3), запирающую или отпирающую задвижку;
приводной и индексирующий элемент (906), соединенный для привода с двигателем и имеющий по меньшей мере один выступ (9061-9064), отходящий от него;
по меньшей мере два узла (514, 510) освобождения собачки, соединенные с собачкой для отпирания задвижки;
по меньшей мере два соединительных элемента (520, 620), каждый из которых соединен с соответствующим узлом освобождения собачки, и выполненный с возможностью перемещения между запирающим положением, в котором он отцепляет соответствующий узел освобождения собачки от собачки, и отпирающим положением, в котором он сцепляет соответствующий узел освобождения собачки с собачкой; при этом каждый соединительный элемент расположен с возможностью привода между запирающим и отпирающим положениями выступами или одним из выступов; посредством чего приводной и индексирующий элемент выполнен с возможностью электрического привода для приведения в действие выступом или выступами соединительных элементов для зацепления с узлами освобождения собачки;
и рычаги (516), выполненные с возможностью соединения при использовании с соответствующими ручками для открывания двери путем отпирания задвижки; при этом каждый узел освобождения собачки выполнен с возможностью перемещения между первым положением, в котором он позволяет соответствующему рычагу поворачивать собачку для освобождения задвижки, и вторым положением, в котором он предотвращает такой поворот рычага; при этом узлы освобождения собачки имеют взаимодействующие участки (517, 617), расположенные так, чтобы ручное приведение в действие каждой ручки, в отпертом состоянии, для открывания двери или другого закрывающего устройства, приводило к перемещению соответствующим узлом освобождения собачки другого узла освобождения собачки в отпертое положение, в зацеплении с собачкой, если этот другой узел освобождения собачки находился в запертом положении, не зацепленном с собачкой.
21. Замок по п.20, в котором каждый узел освобождения собачки содержит поворотный переключающий рычаг (510, 610), подпружиненно смещаемый в одно из двух стабильных положений поворота, соответствующих стабильным положениям узла освобождения собачки, пружинным устройством (516), проходящим через центр.
22. Замок по п.21, в котором узел освобождения собачки содержит палец (514), установленный на поворотном переключающем рычаге, при этом собачка соединена или выполнена за одно целое с кулачком (302, 304), имеющим радиально проходящую дорожку (303, 305), по которой перемещается палец, для зацепления рычага с собачкой только в заданном диапазоне радиусов пальца, в незапертом, стабильном положении поворотного переключающего рычага.
23. Замок по п.22, в котором поворотный переключающий рычаг имеет выступ (517, 617), образующий один из взаимодействующих участков, выполненных с возможностью зацепления с пальцем (514), установленным на другом поворотном переключающем рычаге для кулачкового перемещения первого поворотного переключающего рычага к отпертому, стабильному поворотному положению.
24. Замок по п.21, в котором поворотный переключающий рычаг имеет выступ (517, 617), образующий один из взаимодействующих участков, выполненных с возможностью зацепления с пальцем (514), установленным на другом поворотном переключающем рычаге для кулачкового перемещения первого поворотного переключающего рычага к отпертому, стабильному поворотному положению, причем кулачковое перемещение первого поворотного переключающего рычага переводит его лишь немного за центральное положение так, что пружина, переходящая через центр, завершает его перемещение в отпертое стабильное положение.
25. Замок по п.20, содержащий рычаги (5, 6), выполненные с возможностью соединения при использовании с соответствующей кнопкой фиксатора и личинкой замка для ручного запирания соответственно одного узла освобождения собачки, соответствующей внутренней ручкой и обоих узлов освобождения собачки, соответствующих внутренней и внешней ручкам, при этом конструкция такова, что открывание за внутреннюю ручку обеспечивает разблокирование работы внешней ручки, а срабатывание внешней ручки обеспечивает разблокирование внутренней ручки.
