专利名称：用于自动门的气动差动式机械的锁定机构的制作方法
技术领域：
本申请通常涉及一种用于自动门的气动差动式机械的锁定机构，更具体地涉及一 种用于将差动式机械保持在"门关闭"位置的机械锁定装置以及一种能够使门手动打开的 应急开门装置。
背景技术：
气缸已应用在机械系统中以将压縮空气转换成线性往复运动，以便打开和关闭客
运车辆的门。在美国专利No. 3， 979， 790中示出了这种门致动系统的示例。 通常，用于这种环境中的气缸由柱室、活塞和两个密封地连接至柱室的端盖构成。
端盖上具有延伸穿过的孔，以使压縮空气可以流入和流出柱室，从而使得活塞沿直线方向
运动并且对于车辆门施加打开或关闭的力。 气缸/差动式机械系统也设计为用于打开和关闭客运车辆的门。在美国专利 No. 4， 231， 192、No. 4， 134， 231和No. 1， 557， 684中示出了这些系统的示例。这些当前使用的 系统均不具有用于将门锁定在已关闭位置的锁定系统，因此系统会发生供气压力的损失。
理解气动差动式机械开门装置是如何操作的将有助于理解本发明的锁定机构。
现在参照图l，其示意性示出了气动差动式机械的开门装置。差动式机械包括机 壳，所述机壳包括大直径缸体1和小直径缸体2，缸体1和2的端部由大盖6和小盖7封闭。 大直径活塞4安装在大缸体1中，而小直径活塞5安装在小缸体2中。齿条16附连至大活 塞4和小活塞5并且在大活塞4与小活塞5之间延伸。齿条16与主动齿轮(小齿轮)15 啮合。主动齿轮15顺次连接至驱动用于关闭和打开车辆门的机构的轴14上。活塞4和5 的线性运动使得齿条16线性运动。这种线性运动转变为主动齿轮15和轴14的转动，从而 打开和/或关闭车辆门。如图1所示，活塞4和5朝向大盖6的运动或向左的运动使得门 打开，并且活塞4和5朝向小盖7的运动或向右的运动使得门关闭。 如图1所示，小缸体2的外侧通过盖7中的开口 19连接至压縮空气的储存器，压 縮空气不断地向面向开口 19的小活塞5的表面5a施加正压力。如图1A示意性示出地，附 连至大缸体1的外端的大盖6具有室17，所述室包括通过端口 80连接至三通阀的孔9和 10，所述孔9和10提供了通往压縮空气源和通往排气装置的连接。在关闭门的过程中，孔 9连接至压力空气源，而排气孔10闭合。由于活塞4的表面积大于活塞5的表面积，如图1 所示活塞4、5朝向小盖7运动或向右运动，使得主动齿轮15/轴14沿逆时针方向转动。在 打开行程期间，孔9、 10连接至排气装置，使得空气流出大缸体1 。由于小活塞5始终附连至正气压源，如图1所示，从大缸体1中排出的气压使得通过齿条16连接的活塞4、5在大缸 体1及小缸体2中朝向大盖6运动或向左运动。朝向大盖6的这种运动使主动齿轮15/轴 14沿顺时针方向转动从而开始打开门。 在一些情况下已经确定的是，当打开和/或关闭门时，在所述行程结束时需要减 慢活塞的运动。用于减慢行程的公知技术是限制排出气体流出柱室。这就是通常已知的缓 冲活塞的运动。 在这种设计中，通过使用直径大体上小于开口 82的小孔11实现在打开活塞行程 结束时的缓冲。该孔11位于室17的侧面，并可提供与大缸体1的室的内部空间的连接。柱 状密封盘8安装在活塞4与盖6之间并且支撑在两个弹簧12、13之间。如图l所示，活塞 4、5朝向大盖6运动或向左运动导致弹簧12、 13的压縮，使得盘8与室17的面17a接触，从 而形成与室的面17a的密封。 一旦完成这种密封，空气不能够再通过开口 82排出大缸体1 的室而进入室17内，而仅可以通过孔11排出而进入室17内。由于孔11的直径小于开口 82的直径，从而限制了空气流出大缸体l，因此减慢了打开活塞向左行程运动的速度，并且 实现了在开门过程中的缓冲效果。 美国专利No.2，343，316教示了一种用于自动门的气缸/差动式机械，其中在关门 过程中邻近活塞行程结束时进行缓冲以防止撞击。在这种装置中，当密封盘与盖的表面接 触时发生缓冲，使得排出的空气流过小孔，这明显降低从缸体机壳排出的空气的流速，并且 减小了活塞的线性速度。 如上所述，当前使用的用于自动门的气动差动式机械不具有用于将门锁定在关闭 位置的锁定机构。将差动式机械锁定在"门关闭"位置下的能力是需要的，因为这样即使在 部分或完全损失供气压力的情况下仍然可确保门保持关闭。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种用于在"门关闭"位置锁定气动差动式机械 的机械装置。本发明的另一目的在于提供一种在部分或完全损失供气压力的情况下使门保 持在"门关闭"位置的机械锁定装置。本发明的又一 目的在于提供一种用于解锁差动式机 械以在紧急情况下手动开门的应急开门机构。 因此，本发明旨在提供一种用于自动门的气缸/差动式机械的锁定机构。气缸/ 差动式机械包括一对对准的气缸和一对关联的活塞，所述活塞具有包括齿轮的齿轮齿条组 件。这种齿轮齿条组件连接在用于打开和关闭门的关联的活塞之间并且由所述活塞的运动 控制。锁定机构包括具有前端和后端的锁定杆。锁定杆的后端附连至线性致动机构的柱塞， 使得柱塞的运动引起锁定杆相对于齿轮伸出和縮回。弹簧构件与柱塞关联以便在"门关闭" 位置期间将柱塞和锁定杆保持在伸出位置。穿过齿轮的侧壁部设有孔口。该孔口延伸至齿 轮毂并且具有预定的尺寸和形状，使得当锁定杆处于伸出位置时容置锁定杆的前端，以将 门锁定在"门关闭"位置。 本发明还包括能够在紧急情况下使门手动打开的应急开门机构。应急开门机构包 括多个与锁定机构关联的凸轮。应急线缆设置为用于在紧急情况下对这些凸轮施加力，使 得这些凸轮组转动并且释放锁定机构。气动倾卸控制杆与这些凸轮关联，并且由气动倾卸 控制杆控制的气动倾卸阀基于这些凸轮的旋转释放气缸的气压。所述气压的释放使得可以手动开门。 通过参照构成本说明书一部分的附图进行的下列说明，本发明的这些和其他特性 和特征、结构的相关构件的操作方法和功能以及部件的组合和制造的经济性将会变得显而 易见，其中相同的附图标记在不同的附图中表示相应的部件。
图1为现有技术的气缸/差动式机械的剖视图； 图1A为图l所示的气缸/差动式机械的大缸体的端盖的端口设置的示意图；
图2为本发明的具有处于"门锁定"位置的锁定机构的差动式机械的等轴测视图；
图3为具有处于"门锁定"位置的锁定机构的差动式机械沿图2的箭头"A"的方 向的俯视图"A"; 图3A为用于具有处于"门锁定"位置的锁定机构的差动式机械的解锁致动器的可 选设计沿图2的箭头"A"的方向的局部俯视示意图"A"; 图4为具有处于"门锁定"位置的锁定机构的差动式机械沿图2的箭头"B"的方 向的后视图"B"; 图5为具有处于"门锁定"位置的锁定机构的差动式机械沿图2的线C-C切取的 剖视图； 图6为具有处于"门锁定"位置的锁定机构的差动式机械沿图2的箭头"D"的方 向的正视图"D"; 图7为具有处于"门开启"位置的锁定机构的差动式机械的等轴测视图； 图8为具有处于"门开启"位置的锁定机构的差动式机械沿图7的箭头"E"的方
向的俯视图"E"; 图9为具有处于"门开启"位置的锁定机构的差动式机械沿图7的线F-F切取的 剖视图； 图10为具有处于"门开启"位置的锁定机构的差动式机械沿图7的箭头"G"的方 向的正视图"G"; 图11为具有处于"门应急开启"位置的锁定机构的差动式机械的等轴测视图；
图12为具有处于"门应急开启"位置的锁定机构的差动式机械沿图11的箭头"H" 的方向的俯视图"H"; 图13为具有处于"门应急开启"位置的锁定机构的差动式机械沿图11的线I-I切 取的剖视图； 图14为具有处于"门应急开启"位置的锁定机构的差动式机械沿图11的箭头"J" 的方向的正视图"J"; 图15为处于"门锁定"位置的锁定机构的一种可选设计的等轴测视图，其中锁定 机构从差动式机械中移除；以及 图16为沿图15的箭头"H"的方向切取的锁定机构的等轴测视图。
具体实施例方式以下出于说明的目的，术语"上"、"下"、"右"、"左"、"竖直"、"水平"、"顶部"、"底部"、"横向"、"纵向"及其衍生术语如其附图中所定向的与本发明相关。然而，应该理解的 是，除非明确地进行相反的说明，本发明可以假定有多种可选的变化。还应该理解的是，在 附图中示出的以及在以下的详细说明中描述的特定的装置仅为本发明的简单的示例性实 施例。因此，与在此处披露的实施例相关的具体尺寸和其他物理特性不应当视为限制性的。
现在参照图2-图6进行说明，图2-图6示出了本发明的差动式机械，该机械具有 处于"门锁定"位置且通常由附图标记100表示的锁定机构。本发明的锁定机构100可以 与任何的气缸/差动式机械(例如图l所示的和前面详细描述的类型)组合使用。锁定机 构100可以通过支架40或任意其他公知的附连装置附连到气缸/差动式机械的小缸体2 上。该气缸/差动式机械包括一对对准的缸体1、2和一对关联的活塞4、5，所述活塞具有包 括变位齿轮46的齿轮齿条组件16。齿轮15、46的输出轴14连接至摇动杆56。齿轮齿条 组件16连接在关联的活塞4、5之间，并且通过所述活塞4、5的运动进行控制，所述活塞连 接至使得门打开和关闭的摇动杆56上。锁定机构100包括具有前端20a和后端20b的锁 定杆20。螺线管柱塞24附连至锁定杆20的后端20b，以使得柱塞24的运动引起锁定杆20 相对于齿轮46的伸出和縮回。压縮弹簧构件34与柱塞24关联以便在"门关闭"位置期间 保持柱塞24和锁定杆20处于伸出位置。变位齿轮46设有孔口 46a，所述孔口穿过齿轮毂 46b的侧壁部并且形成齿轮毂46b内的接触面46c。该孔口 46a具有预定的尺寸和形状，以 当锁定杆20处于伸出位置时能够容置锁定杆20的前端20a，从而将齿轮锁定在"门关闭" 位置。 设置适配件22以便使锁定杆20的后端20b连接到柱塞24。柱塞24从例如图3 所示的螺线管组件36的解锁致动机构延伸，所述解锁致动机构安装至气缸/差动式机械。 压縮弹簧构件34将柱塞24和锁定杆20保持在伸出位置以确保锁定门。螺线管组件36中 容纳可以接收开门信号的螺线管，所述信号又会激励(energize)螺线管，并且使柱塞24连 同锁定杆20从齿轮46縮回。 根据一种可选的设计，如图3A所示，解锁致动机构可以包括单动气缸36a，该气缸 36a由连接至气动控制阀的供气管线37致动。单动气缸36a包括内部或外部复位弹簧(未 示出)和合适的控制阀。 图3和图3A的螺线管组件36和单动气缸36a示出了可用于本发明的解锁致动机 构的两个示例。然而，任意类型的线性致动机构均可用于本发明中以使得具有锁定杆20的 柱塞24从齿轮46縮回。 通过理解以下详细说明的用于多个门位置的机构的功能可以更好地理解本发明。
在差动式机械100的"门关闭"位置，并未激励螺线管组件36的螺线管。如图2-图 6所示，压縮弹簧34沿相对于齿轮46中心的径向向右推动柱塞24和通过适配件22附连至 柱塞24的锁定杆20，直到锁定杆进入到齿轮毂46b的孔46a中并且接触齿轮毂46b的表面 46c。在该位置下，齿轮46被锁定以防止可能的旋转，并且这种锁定动作同时作用至输出轴 54、摇动杆56和其他使差动式机械与车辆门连接的联动构件(图中未示出)。对差动式机 械的输出轴54的锁定可防止机械使车辆门移动。"门关闭"接近开关50产生指示差动式机 械处于"门关闭"位置的信号。连接至锁定杆20的标示件66致动"门锁定"接近开关42， 该接近开关42产生指示差动式机械被锁定的信号。 根据一种可选设计，如图5-图6示出的致动"门锁定"接近开关42的标示件66可以由如图15-图16示出的标示件67来替换。标示件67由凸轮27形成。凸轮27的转 动使得锁定杆20进行线性运动。如图16所示，锁定机构20和凸轮27向锁定位置的移动 使得标示件67致动"门锁定"接近开关42，该接近开关42产生指示差动式机械被锁定的信 号。 现在参照图7-图10进行说明，图7-图10示出了门处于"解锁且开启"位置的差 动式机械。为了打开门，通过来自车辆的电控制器的"开门"指令激励螺线管组件36中的 螺线管，并且使柱塞24縮回。柱塞24的运动通过适配件22传送至锁定杆20，从而使锁定 杆20沿向外的径向从齿轮46撤回。通过标示件66致动"门解锁"接近开关44，使三通电 磁阀(未示出)的状态改变，以从差动式机械的大缸体l排气并且开始打开门。当通过摇 动杆56致动"门开启"接近开关52时停止门的打开。 如上面详细描述的，设置在锁定杆20上的标示件66可以由如图15-图16所示的 形成凸轮27的一部分的标示件67来替换。凸轮27向"门解锁"位置的转动运动致动"门 解锁"接近开关44。 在"关门"过程中，来自车辆的电控制器的信号启动关门过程。用于启动的必要条 件为存在来自"门解锁"接近开关44的信号。螺线管组件36中的螺线管被去激励，并且压 縮弹簧34沿径向推动柱塞24和锁定杆20直到锁定杆20接触齿轮毂46b的外表面。当齿 轮46转动到完全关闭位置时，压縮弹簧34使得锁定杆20进入齿轮毂46b的孔口 46a中， 从而锁定齿轮46。 如图11-图14所示，为了在紧急情况下打开门，多个凸轮26、27与锁定机构100相 关联。这些凸轮包括第一凸轮26和第二凸轮27。凸轮26、27通过任意公知的装置(例如 轴28、30)附连至锁定机构100。应急线缆62和应急线缆附件38附连至第一凸轮26以便 对这些凸轮26、27施加力，使得这些凸轮26、27转动并且释放锁定机构100。气动倾卸控制 杆64a与这些凸轮26、27相关联，并且通过该气动倾卸控制杆64a控制气动倾卸阀64。这 些凸轮26、27的旋转使得气缸1、2内的气压释放，这使得可以手动打开门。
应急门的释放如下所述地进行作用。力通过应急线缆62和应急线缆附件38施加 至第一凸轮26。第一凸轮26包括喙部(beak portion) 26a、凹部26b和腿部26c。第二凸轮 27包括通常置于第一凸轮26的喙部26a中的指部27a。第二凸轮27通过任意公知的装置 (例如销31)附连至适配件22。如图所示，来自应急线缆62的力使得第一凸轮26沿逆时 针方向转动，从而如图11和图12所示，使得第二凸轮27沿顺时针方向旋转，并且指部27a 移动离开第一凸轮26的喙部26a并进入凹部26b。第一凸轮26的腿部26c转动并且致动 "应急启动"接近开关48。在第一凸轮26上方且邻接第一凸轮26，在轴30上设置扭簧32。 凸轮26、27的旋转也压縮扭簧32。第二凸轮27始终与第一凸轮26啮合，并且在旋转的末 尾"锁定"第一凸轮26或与第一凸轮26 "卡住"。第二凸轮27沿顺时针方向的旋转使得通 过适配件22连接至第二凸轮27的锁定杆20沿向外的径向运动，从而使适配件22和锁定 杆20朝螺线管组件36撤回足够的量，以使得齿轮46解锁且打开门。当第二凸轮27停止 旋转时，凸轮26、27保持在"锁定"或变为"相互卡住"的位置。由此，螺线管组件36的锁 定杆20和柱塞24保持在"已解锁"位置。第一凸轮26向下按压在气动倾卸阀64的杆64a 上。因此，凸轮26的旋转致动气动倾卸阀64的杆64a，并且气动倾卸阀64从差动式机械的 两个缸体1、2释放气压，使得可以手动打开车辆门。第一凸轮26的腿部26c用作用于"应急启动"接近开关48的标示件，因此在旋转结束时，该腿部26c致动该开关48，这产生用于 总线电控制器的"应急致动"信号。连接至锁定杆20的标示件66致动"门解锁"接近开关 44，这产生"门解锁"信号。或者，图15-图16所示的附连至第二凸轮27的标示件67可以 致动"门解锁"接近开关44。 为了再次致动差动式机械并且关闭门，车辆电控制器激励螺线管组件36，所述螺 线管组件36使柱塞24进一步縮回到螺线管组件36中，并且使第二凸轮27进一步沿顺时 针方向转动，从而将指部27a拉出凹部26b，释放第一凸轮26与第二凸轮27的接合。被压 縮的扭簧32使第一凸轮26返回至初始位置。"应急启动"接近开关48去激励，并且车辆电 控制器发送机械准备好进行关门循环操作的信号。 在门被紧急打开之后，通过对螺线管组件36去激励可以使关门循环操作再致动， 使得柱塞24和锁定杆20从螺线管组件36延伸，由此锁定杆的前端20a与齿轮46的孔口 46a接合。本发明的应急解锁机构和门再致动机构使得门可以在紧急开门状况之后被远程 关闭和锁定而不必手动接触系统的机械组件来复位装置。 尽管为了说明的目的基于当前认为最实用的和最佳的实施例对本发明进行了详 细描述，然而应该理解的是，这种详细描述仅用于说明目的并且本发明不限于披露的实施 例，相反地，旨在涵盖在本说明书的精神和保护范围内进行的变型和等同设置。例如，应该 理解的是本发明可以设想为，在可能的范围内，任意实施例的一个或多个特征可以与任意 其他实施例的一个或多个特征组合。
权利要求
一种用于自动门的气缸/差动式机械的锁定机构，所述气缸/差动式机械包括一对对准的气缸和一对相关联的活塞，所述活塞具有包括齿轮的齿轮齿条组件，所述齿轮齿条组件连接在所述相关联的活塞之间并且由所述关联的活塞的运动来控制，以用于打开和关闭所述门，所述锁定机构包括(a)锁定杆，具有前端和后端；(b)柱塞，与所述锁定杆的所述后端相关联，其中所述柱塞的运动使得所述锁定杆相对于所述齿轮伸出和缩回；(c)弹簧构件，与所述柱塞相关联，以便在“门关闭”位置期间使所述柱塞和所述锁定杆保持在伸出位置；以及(d)孔口，穿过所述齿轮的侧壁部，所述孔口具有预定的尺寸和形状，以使得当所述锁定杆处于伸出位置时能够容置所述锁定杆的所述前端以将所述齿轮锁定在“门关闭”位置。
2. 如权利要求1所述的锁定机构，包括用于将所述锁定杆的所述后端连接至所述柱塞的适配件。
3. 如权利要求1所述的锁定机构，包括用于产生"门关闭"信号的"门关闭"接近开关。
4. 如权利要求1所述的锁定机构，包括连接至所述锁定杆的标示件，以致动产生"门锁定"信号的"门锁定"接近开关。
5. 如权利要求1所述的锁定机构，包括与凸轮关联的标示件，以致动产生"门锁定"信号的"门锁定"接近开关。
6. 如权利要求1所述的锁定机构，包括与所述柱塞关联的线性致动机构，所述线性驱动机构适于克服所述弹簧的力并且使所述锁定杆响应于"开门"信号相对于所述齿轮縮回。
7. 如权利要求6所述的锁定机构，其中所述线性致动机构包括与所述柱塞关联的螺线管组件，所述螺线管组件包括基于收到所述"开门"信号而被致动的螺线管。
8. 如权利要求6所述的锁定机构，其中所述线性致动机构包括具有至少一个控制阀的单动气缸，所述控制阀连接至压縮空气源，所述单动气缸基于收到所述"开门"信号而被致动。
9. 如权利要求6所述的锁定机构，其中所述锁定杆和凸轮的其中之一包括用于致动开门接近开关的标示件，所述开门接近开关产生排气信号以便从所述差动式机械的所述对准的气缸中的一个气缸排出空气，以致动"开门"循环操作。
10. 如权利要求9所述的锁定机构，包括相对于所述齿轮齿条组件安装的摇动杆，以便在"开门"循环期间打开所述门并且基于完成所述"开门"循环而致动所述门开启接近开关。
11. 一种用于自动门的气缸/差动式机械的锁定机构的应急开门机构，所述气缸/差动式机械包括一对对准的气缸和一对相关联的活塞，所述活塞具有包括齿轮的齿轮齿条组件，所述齿轮齿条组件连接在所述相关联的活塞之间并且由所述相关联的活塞的运动来控制，以用于打开和关闭所述门，所述应急开门机构包括(a) 多个凸轮，与所述锁定机构关联；(b) 应急线缆，用于施加力至所述多个凸轮，使得所述多个凸轮转动并且使得所述锁定机构被释放；以及(c) 气动倾卸控制杆和气动倾卸阀，所述气动倾卸控制杆与所述多个凸轮相关联，且所述气动倾卸阀由所述气动倾卸控制杆控制，以基于所述多个凸轮的转动从所述气缸释放气压，其中释放气压使得能够手动打开所述门。
12. 如权利要求ll所述的应急开门机构，其中所述锁定机构包括锁定杆；与所述锁定杆关联以使所述锁定杆伸出和縮回的柱塞；以及与所述柱塞关联以用于在"门关闭"位置期间将所述柱塞和所述锁定杆保持在伸出位置、并且在所述"门关闭"位置期间接触并锁定所述齿轮的弹簧构件。
13. 如权利要求12所述的应急开门机构，其中所述多个凸轮包括与所述应急线缆关联的第一凸轮，与所述第一凸轮转动接合的第二凸轮，以及与所述第一凸轮和第二凸轮协同作用的扭簧，所述第二凸轮具有与所述柱塞的所述弹簧构件接触的部分，并且其中，所述第一凸轮和第二凸轮的转动使得所述第二凸轮压縮和所述弹簧构件压縮，以使所述柱塞和所述锁定杆相对于所述齿轮縮回。
14. 如权利要求13所述的应急开门机构，其中所述第一凸轮包括喙部和设置在所述喙部下方的凹部。
15. 如权利要求14所述的应急开门机构，其中所述第二凸轮包括指部，所述指部在应急开门指令之前置于所述喙部中，并且在应急开门期间基于所述第一凸轮的转动而移动至所述凹部。
16. 如权利要求13所述的应急开门机构，其中所述第一凸轮包括腿部，以致动产生"应急致动"信号的"应急致动"接近开关。
17. 如权利要求12所述的应急开门机构，其中所述锁定杆包括用于致动"门解锁"接近开关的标示件，所述"门解锁"接近开关用于产生"门解锁"信号。
18. 如权利要求13所述的应急开门机构，其中所述第二凸轮包括用于致动"门解锁"接近开关的标示件，所述"门解锁"接近开关用于产生"门解锁"信号。
19. 如权利要求11所述的应急开门机构，其中通过电控制信号释放所述应急开门机构，使得所述开门机构完成完整的开门循环操作，使得所述多个凸轮转动至初始位置。
20. 如权利要求19所述的应急开门机构，其中基于完成所述完整的开门循环操作，所述差动式机械可以返回至所述"门关闭"位置并且通过远程控制信号锁定。
全文摘要
一种用于自动门的气缸/差动式机械的锁定机构(100)，包括锁定杆(20)，与锁定杆(20)关联且使得锁定杆(20)相对于门开/关齿轮(46)伸出和缩回的柱塞(24)；以及与柱塞(24)关联以便在门关闭位置将柱塞(24)和锁定杆(20)保持在伸出位置的弹簧构件(34)。穿过齿轮毂(46b)的侧壁部设有孔口(46a)，当锁定杆处于伸出位置时，所述齿轮毂能够容置锁定杆(20)的端部(20a)以将门锁定在门关闭位置。本发明还包括在紧急情况下手动开门的应急开门机构。
文档编号E05F15/02GK101715504SQ200880014672
公开日2010年5月26日 申请日期2008年5月1日 优先权日2007年5月3日
发明者大卫·C·格里菲斯, 弗兰克·郭勒米斯, 彼得·海德里希, 根纳季·普莱维尼克, 迈克尔·奥尼尔 申请人:瓦博泰克控股公司