Натяжной замок для поворотной створки транспортного средства
Владельцы патента RU 2777994:
Публичное акционерное общество "Туполев" (ПАО "Туполев") (RU)
Изобретение относится к конструкции транспортных средств наземного, водного и воздушного транспорта и может применяться для фиксации в закрытом положении открывающихся створок. Натяжной замок для поворотной створки транспортного средства включает элемент ответной части 1 и замковое устройство 2. Замковое устройство 2 содержит корпус 3, защелку 4 и рычаг 5, а также зацепной элемент 8. Защелка 4 выполнена с нажимной клавишей 11 и опорной площадкой 12 для удержания рычага в закрытом положении. Защелка 4 и рычаг 5 установлены на осях 6,7, жестко закрепленных в корпусе 3 с возможностью поворота. Зацепной элемент 8 установлен с возможностью поворота на оси 15, жестко закрепленной в рычаге 5 между осью установки рычага 7 и его поверхностью контакта 16 с опорной площадкой 12 защелки. Замковое устройство снабжено пружинами кручения 13,14,17, которые образуют моменты сил в направлении поворота защелки из открытого в закрытое положение, а рычага из закрытого в открытое и зацепного элемента из закрытого в открытое положения, соответственно. Технический результат заключается в обеспечении простоты конструкции, повышении надежности и уменьшения габаритов. 9 з.п. ф-лы, 16 ил.
Изобретение относится к конструкции транспортных средств наземного, водного и воздушного транспорта, и может применяться для фиксации в закрытом положении открывающихся створок, в частности: капотов, внешних гаргротов, предназначенных для размещения жгутов или систем, крышек люков, поворотных обтекателей, и т.п., установленных снаружи теоретического контура обвода корпуса транспортного средства.
При движении транспортного средства на его элементы действуют знакопеременные нагрузки, компенсация которых достигается в том числе, допустимыми деформациями корпуса и подвижностью связанных с ним элементов, например, створок.
Для фиксации в закрытом положении открывающихся створок известно использование замковых устройств (защелок), устанавливаемых заподлицо с внешней поверхностью створки, образующих контакт с элементом ответной части (держателем, скобой), устанавливаемым вне створки, например на корпусе транспортного средства или ответной створке.
Из уровня техники известны конструкции стяжных замков по ОСТ 1 13761-80, «Замок стяжной капотный» и ОСТ 1 12746-77 «Замки двухрычажные».
Замки содержат корпус, в котором на своих осях установлены защелка с нажимной и опорной поверхностью, снабженная пружиной кручения, создающей постоянный момент кручения на поворот защелки в закрытое положение и рычаг с шарнирно установленным зацепным крюком, входящим в контакт с элементом ответной части при закрытии, обеспечивающимся за счет изменения кинематических размеров от ответной части до оси шарнира до и после перевода рычага в закрытое положение, при этом рычаг оборудован поверхностью контакта с опорной поверхностью, стопорящей поворот рычага в закрытом положении и снабжен пружиной кручения, создающей постоянный момент кручения на поворот рычага в открытое положение для удобства открытия.
Недостатками этих замков является то, что при их работе не учитывается возможность компенсации усилий от перемещения закрытой створки в направлении по нормали к профилю зацепа при допустимых деформациях корпуса во время движения.
Известен механизм замка капота для транспортного средства. Механизм включает в себя запорное устройство, содержащее основную защелку и дополнительную защелку. Дополнительная защелка удерживает капот в высвобожденном положении после перемещения основной защелки в разблокированное положение. Дополнительная защелка фиксирует ограничитель, чтобы удерживать капот в высвобожденном положении и позволять капоту перемещаться в открытое положение после выполнения соответствующих манипуляций. Отпирающая ручка дополнительной защелки содержит рычаг, который может находиться в убранном и в выдвинутом положениях, в которых он проходит в продольном направлении относительно транспортного средства, причем при перемещении основной защелки в разблокированное положение указанный рычаг выдвигается поступательно вперед в выдвинутое положение (Патент на полезную модель CN 204728845 (U): МПК: Е05В 83/24; опубликовано 28.11.2015 г.).
Приведенная конструкция сложна в обслуживании, а также не в состоянии компенсировать большие знакопеременные нагрузки, вызванные допустимыми деформациями корпуса.
Прототипом изобретения выбран Замок стяжной капотный, включающий элемент ответной части и замковое устройство, содержащее корпус, выполненный с установочными площадками, защелку и рычаг, установленные на осях, жестко закрепленных в корпусе, с возможностью поворота, а также зацепной элемент, выполненный с зацепом, обеспечивающим зацепление зацепом элемента ответной части при закрытии, при этом защелка выполнена с нажимной клавишей и опорной площадкой, для удержания рычага в закрытом положении, опорная площадка защелки и ответная поверхность рычага размещены на оси, проходящей через центры вращения крюка и защелки, а зацепной элемент соединен с рычагом шарниром, выполненным в виде отдельной детали с хвостовиком, размещенным с внутренней стороны детали крюка, между шарниром и внутренней поверхностью крюка установлены регулировочные шайбы. В конструкции замка для перемещения его элементов используются пластинчатые пружины. (Патент RU №2099252; МПК B64D 29/06; опубликовано 20.12.1997 г.).
Недостатками конструкции является необходимость периодической регулировки усилия натяжения, создаваемого на замковом устройстве, для компенсации деформацией его элементов в процессе эксплуатации (фрикционный износ) влияющая на безотказность конструкции, сложность изготовления, а также увеличенные габариты, связанные с использованием пластинчатых пружин.
Изобретение было создано при решении технической задачи - создание конструкции замка для поворотной створки транспортного средства, обеспечивающей простоту изготовления, безотказность при использовании, не требующую периодических регулировок и с уменьшенными габаритами.
Решением поставленной задачи является создание конструкции натяжного замка для поворотной створки транспортного средства, включающего элемент ответной части и замковое устройство, содержащее корпус, выполненный с установочными площадками, защелку и рычаг, установленные на осях, жестко закрепленных в корпусе, с возможностью поворота, а также зацепной элемент, выполненный с зацепом, обеспечивающим зацепление зацепом элемента ответной части при закрытии, при этом защелка выполнена с нажимной клавишей и опорной площадкой, для удержания рычага в закрытом положении, замковое устройство снабжено пружинами кручения, образующими моменты сил, в направлении поворота защелки из открытого в закрытое, а рычага из закрытого в открытое положение, зацепной элемент установлен с возможностью поворота на оси, жестко закрепленной в рычаге между осью установки рычага и его поверхностью контакта с опорной площадкой защелки и оборудован пружиной кручения, образующей момент сил, в направлении его поворота из закрытого в открытое положение.
Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является обеспечение простоты конструкции, повышение надежности и уменьшение габаритов.
В частных случаях исполнения:
- для повышения жесткости конструкции замка и уменьшения ее габаритов, а также снижения массы, корпус, защелка, рычаг и зацепной элемент, выполнены из П-образных профилей с вырезами, для обеспечения возможности поворотов, соответственно, при этом защелка и рычаг расположены во внутренней полости корпуса, а зацепной элемент во внутренней полости рычага;
- для оптимизации конструкции, ось установки защелки может быть расположена параллельно оси установки рычага, а также ось установки зацепного элемента может быть расположена параллельно оси установки рычага;
- для преодоления стягивающего усилия и облегчения перемещения рычага в начале открытия, защелка может быть оснащена толкателем, а рычаг выполнен с опорной поверхностью под толкатель;
- для фиксации закрытого положения, защелка может быть выполнена с упорной поверхностью в ответную опорную поверхность корпуса, для ограничения поворота в закрытом положении;
- для фиксации открытого положения, защелка может быть выполнена с упорной поверхностью в ответную опорную поверхность корпуса, для ограничения поворота в открытом положении;
- для улучшения возможности открытия защелки, исключающей проскальзывание при нажатии, нажимная клавиша защелки, может быть выполнена с профильной накаткой;
- для фиксации открытого положения, рычаг может быть выполнен с упорной поверхностью в ответную опорную поверхность корпуса, для ограничения поворота в открытом положении;
- для фиксации открытого положения, зацепной элемент может быть выполнен с упорной поверхностью в ответную опорную поверхность рычага, для ограничения поворота в открытом положении;
- для компенсации растягивающего усилия на зацепе, вызванного изменением положения элемента ответной части стремящегося открыть замок в процессе движения и повышения надежности конструкции, геометрическое расстояние от оси установки зацепного элемента до установочных площадок корпуса может быть выполнено большим, чем геометрическое расстояние от оси установки рычага до установочных площадок корпуса.
Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами
Фиг. 1. Замок в закрытом положении, изометрическое изображение;
Фиг. 2. Замок в закрытом положении, вид спереди;
Фиг. 3. Корпус, изометрическое изображение;
Фиг. 4. Корпус, вид спереди;
Фиг. 5. Защелка, изометрическое изображение;
Фиг. 6. Защелка, вид спереди;
Фиг. 7. Защелка, вид сверху;
Фиг. 8. Рычаг, изометрическое изображение;
Фиг. 9. Рычаг; вид спереди;
Фиг. 10. Зацепной элемент, изометрическое изображение;
Фиг. 11. Зацепной элемент, вид спереди;
Фиг. 12. Замок в закрытом положении при открытом положении защелки, изометрическое изображение;
Фиг. 13. Замок в закрытом положении при открытом положении защелки, вид спереди;
Фиг. 14. Замок в открытом положении, изометрическое изображение;
Фиг. 15. Замок в открытом положении, вид спереди;
Фиг. 16. Динамическая схема сил и моментов в замковом устройстве при движении транспортного средства для случая выполнения геометрического расстояния от оси установки зацепного элемента до установочных площадок корпуса большим, чем геометрическое расстояние от оси установки рычага до установочных площадок корпуса.
Натяжной замок для поворотной створки транспортного средства (далее - замок (Фиг. 1), может быть использован как в конструкции фиксации створки относительно части корпуса транспортного средства, так и для фиксации двух створок, посредством взаимного стягивания,
Замок включает элемент ответной части 1 (держатель) и замковое устройство 2, устанавливаемые заподлицо по обводу внешней поверхности створки и корпуса транспортного средства с фиксацией элемента ответной части 1 и замкового устройства 2, например, с помощью болтовых соединений или заклепок. Регулировка усилия стягивания может осуществляться за счет овальных отверстий под болты крепления.
Расположение элементов замкового устройства, соответствующее закрытому положению, представлено в графических материалах на Фиг. 1, 2 и 16, а открытому - на Фиг. 14 и 15.
При закрытии замка осуществляется фиксация створки за счет попадания, зацепа 10 в элемент ответной части 1 и приведения элементов замкового устройства 2 в закрытое положение.
При технической необходимости, например, связанной с необходимостью герметизации створки, при установке замка могут быть использованы вспомогательные элементы, например, прокладки или окантовка.
Замковое устройство содержит корпус 3 (Фиг. 3, 4), защелку 4 (Фиг. 5, 7), рычаг 5 (Фиг. 8, 9) и зацепной элемент 8 (Фиг. 10, 11), а также пружины кручения 13, 14, 17.
Для повышения жесткости конструкции замка и уменьшения ее габаритов, а также снижения массы, корпус 3, защелка 4, рычаг 5 и зацепной элемент 8, могут быть выполнены из П-образных профилей, изготовленных, например, из алюминиевого сплава Д16Т по ГОСТ 4784-2019, титанового сплава ОТ-4 по ГОСТ 19807-91 или стали листовой - марки 20 по ГОСТ 19903-2015, с вырезами, для обеспечения возможности поворота деталей относительно друг друга или осей корпуса, при этом защелка и рычаг расположены во внутренней полости корпуса, а зацепной элемент во внутренней полости рычага.
Корпус 3, выполнен с установочными площадками 9 для присоединения к внешней поверхности створки или корпуса, определяющими положение элементов замкового устройства относительно внешнего обвода 26 корпуса или створки, в зависимости от принятой схемы установки.
Защелка 4 и рычаг 5, установлены на осях 6, 7, жестко установленных в корпусе 3, с возможностью поворота защелки или рычага относительно этих осей, соответственно.
Для оптимизации конструкции, ось установки защелки может быть расположена параллельно оси установки рычага
Защелка 4 выполнена с нажимной клавишей 11 и опорной площадкой 12 под ответную упорную поверхность 16 рычага, для удержания рычага в закрытом положении.
Для фиксации закрытого положения, защелка 4 может быть выполнена с упорной поверхностью 18 в ответную опорную поверхность корпуса 3, для ограничения поворота в закрытом положении.
Для фиксации открытого положения защелка 4 может быть выполнена с упорной поверхностью 19 в ответную опорную поверхность корпуса 3, для ограничения ее поворота в открытом положении.
Для улучшения возможности открытия защелки, исключающей проскальзывание при нажатии, нажимная клавиша 11 защелки 4, может быть выполнена с профильной накаткой.
Для фиксации открытого положения, рычаг 5 может быть выполнен с упорной поверхностью 20 в ответную опорную поверхность корпуса 3.
Для преодоления стягивающего усилия и облегчения перемещения рычага в начале открытия, защелка 4 может быть оснащена толкателем 22, а рычаг 5 выполнен с опорной поверхностью под толкатель 23.
Зацепной элемент 8 установлен с возможностью поворота на оси 15, жестко закрепленной в рычаге 5 между осью установки рычага 7 и поверхностью контакта (ответной упорной поверхностью) 16 с опорной площадкой 12 защелки и выполнен с зацепом 10, с возможностью зацепления элемента ответной части 1 при закрытии.
Для оптимизации конструкции ось установки рычага 7 может быть расположена параллельно оси установки зацепного элемента 15.
Для фиксации открытого положения, зацепной элемент 8 может быть выполнен с упорной поверхностью 21 в ответную опорную поверхность рычага 5 для ограничения поворота в открытом положении.
Упорные поверхности в деталях и ответные опорные поверхности прорабатываются конструктивно, при графической проработке конструкции замка.
Пружины кручения 13, 14, 17, образуют моменты сил, в направлении поворота защелки из открытого в закрытое положение - 
, рычага из закрытого в открытое положение - 
и зацепного элемента из закрытого в открытое положение - 
, соответственно.
Пружины 13, 14 17 могут быть навиты из стальной проволоки, например Б-2А по ГОСТ 9389-75 Проволока стальная углеродистая, пружинная, надеты на оси и заделаны одним концом на корпусе, а другим на поверхности защелки, рычага или зацепного элемента, соответственно.
Элемент ответной части 1 может быть выполнен в виде скобы или проушины с держащей поверхностью под зацеп 10.
Зацеп 10 может быть выполнен в виде крюка, или Г-образным.
Натяжной замок работает следующим образом.
При открытии замка из закрытого положения (Фиг. 1, 2), нажимают на клавишу 4, создавая усилие 
и, преодолевая силовой момент пружины 13 
, поворачивают защелку до положения открытия (Фиг. 12, 13). Рифленая поверхность нажимной клавиши 11, выполненная с профильной накаткой, может предотвращать проскальзывание пальца при нажатии, а упорная поверхность 18, входящая в контакт с ответной опорной поверхностью корпуса 3 - ограничивать излишнее перемещение при повороте.
При открытом положении защелки, ее опорная площадка защелки выходит из контакта с упорной поверхностью 16 рычага, и не препятствует повороту рычага 5 под действием момента силы пружины 14 на открытие 
При повороте рычага, за счет кинематики конструкции, уменьшается расстояние между осью 15 установки зацепа и элементом ответной части 1, при этом действие натяжного усилия. прекращается и зацепной элемент 8 под действием момента силы пружины 17 на открытие - 
, поворачивается в открытое положение (Фиг. 15, 16).
В частном случае исполнения, при оснащении защелки 4 толкателем 22, при повороте защелки в положение открытия, на опорной поверхности рычага под толкатель 23 создается усилие, образующее начальный дополнительный силовой момент на открытие рычага, для компенсации возможного момента от сил трения, между зацепом 10 и элементом ответной части 1, вызванных допустимыми деформациями конструкции.
Открытое положение рычага 5 может быть фиксировано упорной поверхностью 20, входящей в контакт с ответной опорной поверхностью корпуса 3, - для ограничения перемещения при повороте.
Открытое положение зацепного устройства может быть фиксировано упорной поверхностью 21, входящей в контакт с ответной опорной поверхностью рычага 5, - для ограничения перемещения при повороте.
При закрытии замка из открытого положения (Фиг. 12, 13), вручную, преодолевая сопротивление от моментов силы пружин 14, 17 
и 
вводят зацеп 10 в контакт с элементом ответной части 1, после чего, перемещают рычаг 5 в закрытое положение, при этом создается усилие натяжения, вызванное увеличением расстояния между осью 15 установки зацепа и опорной точки элемента ответной части 1. Одновременно, нажатием на клавишу 11 - 
, преодолевают сопротивление пружины 13 и поворачивают защелку 4 в открытое положение (Фиг. 12, 13), доводят рычаг до положения закрытия и прекращают нажатие на клавишу 11, посредством момента силы пружины кручения 13 - 
переводят защелку 4 в закрытое положение.
При закрытом положении защелки 4, опорная площадка 12 вступает в контакт с упорной поверхностью 16 рычага и, под постоянно действием момента силы 
, стопорит переход элементов замкового устройства в отрытое положение, а также в случае ослабления натяжения на зацепном элементе, вызванного изменением относительного положения ответного элемента 1 или деформацией элементов замкового устройства 2 в процессе эксплуатации (фрикционный износ), обеспечивает следящее усилие, перемещая рычаг 4 для создания дополнительного натяжного усилия на зацепе 10 (Фиг. 1, 2).
Требуемые моменты сил, создаваемые пружинами кручения 13, 14, 17 определяются при динамическом расчете замкового устройства и уточняются по результатам испытаний с учетом возможных нагрузок на элементе ответной части 1, в процессе движения транспортного средства.
Поскольку описываемая конструкция не требует осевых построений при монтаже ее элементов, обеспечивается простота конструкции.
Постоянно действующий момент силы - 
, действующий на оси установки защелки и перемещающий рычаг, в случае ослабления запирающего натяжения обеспечивает регулировку натяжения замка в следящем режиме что обеспечивает безотказность при использовании, влияющее на надежность конструкции, использование пружин кручения вместо пластинчатых пружин позволяет получить требуемые моменты силы с уменьшением габаритов.
В частном случае исполнения, при выполнении геометрического расстояния 24 от оси установки 15 зацепного элемента 8 - L o.зц. [мм] большим, чем геометрическое расстояние 25 от оси 7 установки рычага до установочных площадок корпуса - L o.рчг. [мм] (Фиг. 16), определяющей положение этих элементов замкового устройства относительно внешнего обвода 26 закрываемой поворотной створки, при возникновении на зацепе 10 растягивающего усилия 
вызванного изменением положения элемента ответной части 1 в процессе движения, передающегося на ось установки зацепного элемента 15, на рычаге возникает момент силы 
, стремящийся повернуть его в сторону закрытия относительно оси установки рычага 7, обеспечивающий создание усилия, закрывающего замок под действием внешней нагрузки и препятствующего его открытию.
Величина момента силы, возникающего на рычаге от действия внешней нагрузки может быть определена как функция разности расстояния 24 от оси установки 15 зацепного элемента 8 и расстояния 25 от оси 7 установки рычага до установочных площадок корпуса и усилия, создаваемого на ответном элементе, с учетом теории механизмов: 
1. Натяжной замок для поворотной створки транспортного средства, включающий элемент ответной части и замковое устройство, содержащее корпус, выполненный с установочными площадками, защелку и рычаг, установленные на осях, жестко закрепленных в корпусе с возможностью поворота, зацепной элемент, выполненный с зацепом, обеспечивающим зацепление зацепом элемента ответной части при закрытии, при этом защелка выполнена с нажимной клавишей и опорной площадкой для удержания рычага в закрытом положении, отличающийся тем, что замковое устройство снабжено пружинами кручения, образующими моменты сил в направлении поворота защелки из открытого в закрытое положение, а рычага - из закрытого в открытое положение, зацепной элемент установлен с возможностью поворота на оси, жестко закрепленной в рычаге между осью установки рычага и его поверхностью контакта с опорной площадкой защелки и оборудован пружиной кручения, образующей момент сил в направлении его поворота из закрытого в открытое положение.
2. Натяжной замок по п. 1, в котором корпус, защелка, рычаг и зацепной элемент, выполнены из П-образных профилей с вырезами для обеспечения возможности поворотов, при этом защелка и рычаг расположены во внутренней полости корпуса, а зацепной элемент - во внутренней полости рычага.
3. Натяжной замок по п. 1, в котором ось установки защелки расположена параллельно оси установки рычага.
4. Натяжной замок по п. 1 или 3, в котором ось установки зацепного элемента параллельна оси установки рычага.
5. Натяжной замок по п. 1, в котором защелка оснащена толкателем, а рычаг выполнен с опорной поверхностью под толкатель.
6. Натяжной замок по п. 1 или 2, в котором защелка выполнена с упорной поверхностью в ответную опорную поверхность корпуса для ограничения поворота в закрытом положении.
7. Натяжной замок по п. 1 или 2, в котором защелка выполнена с упорной поверхностью в ответную опорную поверхность корпуса для ограничения поворота в открытом положении.
8. Натяжной замок по п. 1 или 2, в котором рычаг выполнен с упорной поверхностью в ответную опорную поверхность корпуса для ограничения поворота в открытом положении.
9. Натяжной замок по п. 1 или 2, в котором зацепной элемент выполнен с упорной поверхностью в ответную опорную поверхность рычага для ограничения поворота в открытом положении.
10. Натяжной замок по п. 1, в котором геометрическое расстояние от оси установки зацепного элемента до установочных площадок корпуса выполнено большим, чем геометрическое расстояние от оси установки рычага до установочных площадок корпуса.
