CN102305005A - 一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构 - Google Patents

Abstract

本发明一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构涉及的是一种车辆塞拉门的塞拉密封启闭机构，特别是一种高铁或其他轨道车辆塞拉门的螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构，包括电机、联轴器、螺杆、承载轴、轴套、螺母、短摇杆、携门摇杆（简称摇杆）、连杆、门把、滚子、滚子轴、槽型凸轮、门扇和门架，其中螺杆、螺母、门架组成螺旋机构；承载轴、轴套、短摇杆、摇杆、连杆组成双摇杆机构；承载轴、摇杆又与滚子、滚子轴、槽型凸轮、门把、门扇、门架组成槽型凸轮机构；连杆上端与短摇杆组成转动副，下端与摇杆、门把组成复合铰，所述螺旋机构、双摇杆机构和槽型凸轮机构联接组成螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构。

Description

一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构

技术领域

本发明一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构涉及的是一种车辆塞拉门的塞拉密封启闭机构，特别是一种高铁或其他轨道车辆塞拉门的螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构。

背景技术

轨道车辆塞拉门一般为两扇或一扇，为两扇时一方面要实现两扇对开和对关的门扇启闭移动运动，另一方面要实现对开时向外或对关时向内的门扇塞拉运动，以保证关门后有良好的密封效果；为一扇时也要实现上述的塞拉密封启闭运动，只不过是实现一扇的单开和单关而已。

为实现此塞拉密封启闭功能，国内外现有塞拉门大体分为三种类型：

1）国产A公司的A型塞拉门，沿x方向实现门的对开与关，沿y方向实现塞拉运动达到密封，但是沿x方向运动的主轴不固定，它同时沿y方向移动，因此主轴稳定性稍差，结构尺寸大，占用的空间大；

2）国外B公司的B型塞拉门，沿x方向实现门的对开与关，x方向移动的主轴固定，刚性好，塞拉运动是采用绕x轴旋转的摇杆摆动，带动双摇杆机构实现门的塞拉，其刚性较好，但结构尺寸较大，且作塞拉时门扇有一个上下的摆动量，会影响门扇快速开关时的动态稳定性；

3）国外C公司的C型塞拉门，同样沿x方向实现门的对开与关，主轴固定，门的塞拉运动是采用绕z轴转动的四杆机构实现的，其刚性较好，但作塞拉时门扇沿z轴方向须加强支撑，使得结构尺寸较大，成本较高。

如何克服现有技术不足，使塞拉门设计既能实现重量轻、尺寸小的轻量化，又能实现运动-密封的可靠性和降低成本的经济性，是人们一直在关注和研究的问题。

发明内容

本发明目的是针对现有技术的不足之处，提供一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构，在保证基本功能的前提下，实现简化结构，减小尺寸和重量、降低制造成本、提高运动-密封可靠性的目的。

本发明一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构是采取以下技术方案实现： 

本发明一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构包括电机、联轴器、螺杆、承载轴、轴套、螺母、短摇杆、携门摇杆（简称摇杆）、连杆、门把、滚子、滚子轴、槽型凸轮、门扇和门架，其中螺杆、螺母、门架组成螺旋机构；承载轴、轴套、短摇杆、摇杆、连杆组成双摇杆机构；承载轴、摇杆又与滚子、滚子轴、槽型凸轮、门把、门扇、门架组成槽型凸轮机构；连杆上端与短摇杆组成转动副，下端与摇杆、门把组成复合铰，所述螺旋机构、双摇杆机构和槽型凸轮机构联接组成螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构。

门架与车体相固结，门架上固定的电机通过联轴器与螺杆相联接，螺杆另一端也固结于门架，螺杆上装有螺母，短摇杆与螺母固为一体简称短摇杆，可沿螺杆纵向移动和绕螺杆回转中心作小幅转动；连杆上端与短摇杆组成转动副，下端与携门摇杆、门把组成复合铰；承载轴两端固定在门架上，其上轴套与携门摇杆相固结简称摇杆，携门摇杆能沿承载轴的轴线X方向轻松滑动，同时可以绕轴线X转动；门把右端与门扇用螺钉相固联，中部装有滚子轴和滚子，滚子可沿槽型凸轮滚动，所述槽型凸轮可采用直线加折线或其它曲线形状。

当滚子在门把的带动下沿槽型凸轮的直线部分移动时，能带动塞拉门走直线轨迹，实现门扇的开与关；当滚子走到槽型凸轮的折线部分时，则带动塞拉门走一段折线，实现门扇的塞拉复合运动。可在门扇下方设置与上方对称的滚子槽型凸轮机构，门扇有上下对称支撑、同步运动的特点，则在运动过程中具有更好的刚度和稳定性。

本发明机构的工作原理：电机得电后通过联轴器驱动螺杆转动，带动螺母及其上短摇杆沿X轴作直线移动，短摇杆通过连杆带动门把及门扇沿x方向移动，实现门扇的开与关；由于门把与门扇是被动运动，其上滚子受槽型凸轮形状的限制，若槽型凸轮设计成直线加折线的几何形状，直线控制门扇的直线开与关，如图1中双点划线所示，而折线段迫使门扇走一段折线，以实现门扇的塞拉复合运动，如图1中实线所示；由图2可清楚的看到此空间机构在YOZ平面内螺旋、双摇杆、凸轮机构的联接与运动情况。 

本发明的有益效果：用于高铁或其他轨道车辆塞拉门的塞拉密封与启闭机构，要求门扇启闭迅速，塞拉密封可靠。本发明一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构，与上述国内外塞拉门机构相比，具有以下特点：

1）承载轴两端固定在门架上，与国产A型塞拉门承载轴整体参与运动情况相比，不仅强度、刚度均有显著增加，且运动部分质量大大下降，可实现传动机构的轻量化；

2）与国外B型塞拉门相比，将摇杆中间的转动副改为由连杆、摇杆、门把组成的复合铰，直接带动门把门扇，一方面能分担摇杆的承载力，另一方面使结构更紧凑，且保留了B型门良好的门扇动态稳定性、塞拉密封可靠性与门扇启闭迅速等特点；

3）摇杆与门扇上的门把相铰接，通过凸轮机构作塞拉与启闭运动，其受力较大，机构中巧妙地将其与固定的承载轴相铰接，一方面使摇杆强度、刚度显著提高，另一方面大大提高了摇杆自身的承载能力和运动稳定性；

4）由于机构各运动副的巧妙布局，使得承载轴、摇杆为主承载件，连杆为非主承载件，一方面受力情况改善，一方面使得短摇杆转角较小，使机构摩擦磨损小，润滑易于实现，传动效率较高。

5）本发明的塞拉门机构，不仅适于普通塞拉距离的塞拉门，同时也适合具有微动塞拉的塞拉门机构，此时只需调整槽型凸轮的形状尺寸即可。

附图说明

以下将结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明电机联轴器传动的塞拉门空间机构原理图。

图2是本发明塞拉门空间机构YOZ平面原理图。

图3是本发明电机齿轮传动的塞拉门空间机构原理图。

图4是本发明电机齿带传动的塞拉门空间机构原理图。

具体实施方式

参照附图1～4，本发明一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构包括电机1、联轴器2、螺杆3、承载轴4、轴套5、螺母6、短摇杆7、携门摇杆（简称摇杆）8、连杆9、门把10、滚子11、滚子轴12、槽型凸轮13、门扇14、门架15组成，其中螺杆3、螺母6、门架15组成螺旋机构；承载轴4、轴套5、短摇杆7、摇杆8、连杆9组成双摇杆机构；承载轴4、摇杆8又与滚子11、滚子轴12、槽型凸轮13、门把10、门扇14、门架15组成槽型凸轮机构；由于连杆9上端与短摇杆7组成转动副，下端与摇杆8、门把10组成复合铰，所述螺旋机构、双摇杆机构和槽型凸轮机构联接组成螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构。

门架15与车体相固结，门架15上固定的电机1通过联轴器2与螺杆3相联接，螺杆3另一端也固结于门架15，螺杆3上装有螺母6，短摇杆7与螺母6固为一体，可沿螺杆3纵向移动和绕螺杆3回转中心作小幅转动；连杆9上端与短摇杆7组成转动副，下端与携门摇杆8、门把10组成复合铰；承载轴4两端固定在门架15上，其上轴套5与携门摇杆8相固结，携门摇杆能沿承载轴4的轴线X方向轻松滑动，同时可以绕轴线X转动；门把10右端与门扇14用螺钉相固联，中部装有滚子轴12和滚子11，滚子11可沿槽型凸轮13滚动。所述槽型凸轮13采用直线加折线或其它曲线形状。

当所述滚子11在门把10的带动下沿槽型凸轮13的直线部分移动时，能带动塞拉门走直线轨迹，实现门扇14的开与关；当所述滚子11走到槽型凸轮13的折线部分时，则带动塞拉门走一段折线，实现门扇14的塞拉复合运动。

在所述门扇下方设置与上方对称的滚子槽型凸轮机构，门扇有上下对称支撑，同步运动，则在运动过程中具有更好的刚度和稳定性。

由图1可知，塞拉门的塞拉启闭运动可按下述过程实现：电机1得电后通过联轴器2驱动螺杆3转动，带动螺母6及其上短摇杆7沿X轴作直线移动，短摇杆7通过连杆9带动门把10及门扇14沿x方向移动，实现门扇14的开与关；由于门把10与门扇14是被动运动，其上滚子11受槽型凸轮13形状的限制，若槽型凸轮13设计成直线加折线的几何形状，直线控制门扇14的直线开与关，如图1中双点划线所示，而折线段迫使门扇14走一段折线，以实现门扇14的塞拉复合运动，如图1中实线所示；由图2可清楚的看到此空间机构在YOZ平面内螺旋、双摇杆、凸轮机构的联接与运动情况。 

将图1中电机通过联轴器传动改为电机通过一对齿轮或齿轮齿带传动，可分别获得如图3、4所示塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构的两个实施例，此两个实施例与图1情况相比，沿X方向的纵向尺寸均有所减小，图3中电机1通过齿轮2A、2B传动时，要求齿轮有较小的侧隙，以保证传动精度和使用寿命；图4中电机1通过齿轮2C、2E及齿带2D传动时，会进一步降低传动噪声。

本发明的有益效果：用于高铁或其他轨道车辆塞拉门的塞拉密封与启闭机构，要求门扇启闭迅速，塞拉密封可靠。本发明塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构，与上述国内外塞拉门机构相比，具有以下特点：

1）承载轴两端固定在门架上，与国产A型塞拉门承载轴整体参与运动情况相比，不仅强度、刚度均有显著增加，且运动部分质量大大下降，可实现传动机构的轻量化；

2）与国外B型塞拉门相比，将摇杆中间的转动副取消，改为由连杆、摇杆、门把组成的复合铰，直接带动门把门扇，一方面能分担摇杆的承载力，另一方面使结构更紧凑，且保留了B型门良好的门扇动态稳定性、塞拉密封可靠性与门扇启闭迅速等特点；

3）摇杆与门扇上的门把相铰接，通过凸轮机构作塞拉与启闭运动，其受力较大，机构中巧妙地将其与固定的承载轴相铰接，一方面使摇杆强度、刚度显著提高，另一方面大大提高了摇杆自身的承载能力和运动稳定性；

4）由于机构各运动副的巧妙布局，使得承载轴、摇杆为主承载件，连杆为非主承载件，一方面受力情况改善，一方面使得短摇杆转角较小，使机构摩擦磨损小，润滑易于实现，传动效率较高。

Claims (5)

1.一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构，其特征在于包括电机、联轴器、螺杆、承载轴、轴套、螺母、短摇杆、携门摇杆、连杆、门把、滚子、滚子轴、槽型凸轮、门扇和门架，其中螺杆、螺母、门架组成螺旋机构；承载轴、轴套、短摇杆、摇杆、连杆组成双摇杆机构；承载轴、摇杆又与滚子、滚子轴、槽型凸轮、门把、门扇、门架组成槽型凸轮机构；连杆上端与短摇杆组成转动副，下端与摇杆、门把组成复合铰，所述螺旋机构、双摇杆机构和槽型凸轮机构联接组成螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构。

2.根据权利要求1所述的一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构，其特征在于所述门架与车体相固结，门架上固定的电机通过联轴器与螺杆相联接，螺杆另一端也固结于门架，螺杆上装有螺母，短摇杆与螺母固为一体，可沿螺杆纵向移动和绕螺杆回转中心作小幅转动；连杆上端与短摇杆组成转动副，下端与摇杆、门把组成复合铰；承载轴两端固定在门架上，其上轴套与携门摇杆相固结，携门摇杆能沿承载轴的轴线X方向轻松滑动，同时可以绕轴线X转动；门把右端与门扇用螺钉相固联，中部装有滚子轴和滚子，滚子沿槽型凸轮滚动。

3.根据权利要求1所述的一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构，其特征在于所述槽型凸轮采用直线加折线或其它曲线形状。

4.根据权利要求1所述的一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构，其特征在于当所述滚子在门把的带动下沿槽型凸轮的直线部分移动时，能带动塞拉门走直线轨迹，实现门扇的开与关；当所述滚子走到槽型凸轮的折线部分时，则带动塞拉门走一段折线，实现门扇的塞拉复合运动。

5.根据权利要求1所述的一种塞拉门螺旋双摇杆复合铰槽型凸轮组合空间机构，其特征在于在所述门扇下方设置与上方对称的滚子槽型凸轮机构，使得门扇有上下对称支撑，易于实现同步运动。

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