一种电动双开内摆门的制作方法

本发明涉及城市公共交通车辆门系统，尤其是一种电动双开内摆门。

背景技术：

现有的大巴车和公交车通常采用受气缸驱动的气动内摆门，是将电能转化为气能，再由气能转化为动能，存在一定的能源浪费，况且气动内摆门受气源的影响不稳定，智能化程度低，气动元件易老化、寿命低，且开关门过程中噪声大，不具备防夹功能或者防夹功能易失效伤人，存在一定的安全隐患。

此外，现有的内摆门驱动装置通常采用联轴器或者曲柄连杆实现气缸与门轴的传动，传动效率低、功率大、不节能环保；另外，一些门系统的两扇门必须联动，在突发紧急状况时，若一扇门受阻，另一扇也无法开启，造成了极大的安全隐患，并且故障时司机也无法获知故障位置及原因，给故障检修和恢复造成不便。

技术实现要素：

发明目的：针对上述现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种电动双开内摆门。

技术方案：一种电动双开内摆门，包括门扇和驱动门扇开合的两个驱动装置，驱动装置包括门轴、穿设在该门轴上的扇形齿轮、用于带动该扇形齿轮转动的驱动机构、以及用于活动安装驱动机构的安装板，所述驱动机构包括齿轮和带动该齿轮转动的电机，当驱动机构活动使得齿轮与扇形齿轮啮合时，启动电机驱动齿轮带动扇形齿轮旋转，使门轴实现开关门动作。该电动内摆门驱动装置，通过电机驱动齿轮带动扇形齿轮及门轴旋转，保障在传动过程中恒定的驱动力臂，且运行平稳、噪声小。

进一步的，还包括控制器，所述控制器与两个电机均相连，每个电机均独立受控制器控制。

进一步的，所述控制器包括依次并联的第一开关组、第二开关组和第三开关组，第一开关组包括串联的开关S1和S4，第二开关组包括串联的开关S2和S5，第三开关组包括串联的开关S3和S6，第一开关组与第二开关组之间以及第二开关组与第三开关组之间均连接一个电机，其中，第一开关组与第二开关组之间电机，其两边的连接点分别位于S1与S4之间、S2与S5之间，第二开关组与第三开关组之间电机，其两边的连接点位于S2与S5之间、S3与S6之间。

进一步的，当所述控制器中的开关S2、S4和S6断开，且S5闭合，S1和S3进行PWM调制时，控制电机进行开门动作；当开关S1、S5和S3断开，且S2闭合，S4和S6进行PWM调制时，控制电机进行关门动作。

进一步的，当所述控制器中的开关S1、S5和S3断开，且S2闭合，S4和S6进行PWM调制时，控制电机进行开门动作；当开关S2、S4和S6断开，且S5闭合，S1和S3进行PWM调制时，控制电机进行关门动作。

进一步的，所述控制器连接有用于实时监控电机电流的ADC采样模块，控制器通过监控电机电流的变化判断门扇是否遇阻，并在遇阻时控制门驱动机构驱动门扇改变运动状态。开、关门过程中若碰到障碍物，电机电流会有变化，则能通过控制器实现防夹操作，提高了安全性。

进一步的，所述遇阻包括开门遇阻和关门遇阻，开门遇阻时控制器控制内摆门终止运动，关门遇阻时控制器控制内摆门在当前位置开门。

进一步的，还包括开关组件，所述开关组件包括开到位开关和关到位开关，所述门轴上固定有凸轮，门开到位时，凸轮触发开到位开关，门到位开关向控制器发送开到位信号；门关到位时，凸轮触发关到位开关，门到位开关向控制器发送关到位信号，运行时司机可及时获知门的开关状态，便于故障检查，提高安全性。

进一步的，所述控制器上设有用于与车辆或者外部设备进行通信的CAN模块和串口模块，能够通过CAN模块和串口模块与司机处或者远程控制室进行通信，并能方便存储故障或车况信息。

进一步的，所述驱动装置还包括位于安装板上的解锁机构，该解锁机构包括解锁气缸、与该解锁气缸相连接的解锁端、以及向驱动机构施加扭转回弹力的弹性元件；当解锁气缸进气时，解锁端推动驱动机构转动，扭转弹性元件并使齿轮与扇形齿轮啮合，当解锁气缸排气时，解锁端脱离驱动机构，该驱动机构中的齿轮在弹性元件的扭转回弹力的作用下与扇形齿轮相脱离。该驱动装置通过增设解锁机构可实现司机或乘客在车辆行驶的紧急情况下气动解锁，从而控制齿轮和扇形齿轮的啮合情况。

进一步的，所述驱动装置还包括设于安装板上的限位装置，该限位装置抵靠在远离解锁端的驱动机构的一侧面，当解锁气缸进气时，解锁端推动驱动机构向一侧转动，限位装置向驱动机构施加一反向力，限制齿轮与扇形齿轮的啮合间隙。该驱动装置通过增设限位装置来调节齿轮与扇形齿轮的啮合间隙。该驱动装置通过增设限位装置来调节齿轮与扇形齿轮的啮合间隙，保障整个电动内摆门驱动装置啮合平稳、减低噪声和增强乘车舒适度。

进一步的，所述驱动机构通过支座可转动连接于安装板上，该支座上设有可与解锁端抵接的挡块，所述解锁端和限位装置分别位于挡块的两侧。

进一步的，所述弹性部件为扭簧，该扭簧套在位于安装板上的固定轴的外壁，该固定轴与支座可转动连接；所述扭簧的一端搭靠在安装板上，另一端搭靠在挡块上。

进一步的，所述电机为具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速电机，该蜗轮蜗杆减速电机的输出轴与齿轮相连接。该蜗轮蜗杆减速电机可在门轴旋转过程中的任一位置(即开、关门中任一位置)均可实现自动锁闭，同时可实现小功率电机驱动大负载，保障较高传动效率。

有益效果：本发明采用电动内摆门，噪声低、输出稳定、节能环保，且不采用曲柄连杆或者联轴器，设置的驱动装置大大提高了传动效率，能够实现满功率输出，配合控制器的开关组，能够高效控制两台电机，虽然本发明采用一个驱动器驱动两个电机，两个电机却相对独立，两扇门分别能进行单独的开合运动，且门速度可调，两扇门的开合可设置先后顺序。而气缸与扭簧配合能够实现手动解锁和远程解锁，在遇到紧急情况时能够手动推开门扇逃生；此外，本发明采用电流检测在遇阻时自动改变运动状态，能够有效防挤压，全程检测、灵敏可靠，具有很高的安全性。还能与车辆或者外部设备进行通信，记录和传输故障信息。本发明结构简单，运行可靠，寿命长，具有很高的可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是驱动装置结构示意图；

图3是开关组件开到位状态示意图；

图4是开关组件关到位状态示意图；

图5是驱动机构和解锁机构的结构示意图；

图6是本发明的结构俯视图；

图7是电机控制原理图；

图8是本发明的系统框架图。

具体实施方式

下面通过一个最佳实施例并结合附图对本技术方案进行详细说明。

如图1所示，一种电动双开内摆门，包括门扇16、驱动门扇16开合的两个驱动装置和控制器17。

如图2所示，每个驱动装置均包括门轴1、扇形齿轮2、安装板3、用于带动该扇形齿轮2转动的驱动机构和解锁机构，其中门轴1可跟内摆门相连接，并通过自身的旋转带动内摆门实现开关门动作，该门轴1上固定穿设有扇形齿轮2。安装板3可安装于内摆门的门梁15上，门轴1穿过门梁15可与门框相连接。结合图1可知，门轴1上固定有上转臂18和下转臂19，开门时由门轴1转动而带动上转臂18和下转臂19绕着门轴1旋转，图中位于左侧的一对上转臂18和下转臂19绕着门轴1顺时针转动，位于右侧的一对上转臂18和下转臂19绕着门轴1逆时针转动，关门时相反；上转臂18和下转臂19的活动端通过螺栓与门扇16相连，因而带动门扇16运动，门扇16的顶部设有限位导柱20，限位导柱20嵌入门框上的限位滑槽内，限制门扇16连接导柱的部位沿着限位滑槽往复做开关门运动，此外门扇16上还设有机械锁21。

此外两扇门的接触位置处均贴有密封橡胶条，密封橡胶条具有密封作用，并且能够提供缓冲，防止夹伤乘客。为防止左右门板开关门由于密封橡胶条的上下位置关系，其运动过程中会产生干涉，通过控制器17控制两个电机5的运动顺序，可实现左右门板开关的先后顺序。

本发明还包括开关组件22，开关组件22包括开到位开关和关到位开关，所述门轴1上固定有凸轮23，如图3所示，门开到位时，凸轮23触发开到位开关，门到位开关向控制器17发送开到位信号；如图4所示，门关到位时，凸轮23触发关到位开关，门到位开关向控制器17发送关到位信号，运行时司机可及时获知门的开关状态，便于故障检查，提高安全性。

如图5所示，安装板3上设有固定轴12，上述驱动机构通过支座10可转动连接于固定轴12上。该驱动机构包括齿轮4和带动该齿轮4转动的电机5，且齿轮4和电机5分别固定在支座10上，且该电机5为具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速电机，该蜗轮蜗杆减速电机的输出轴与齿轮4相连接。该电动内摆门驱动装置，通过电机驱动齿轮带动扇形齿轮及门轴旋转，保障在传动过程中恒定的驱动力臂，且运行平稳、噪声小。同时该电机可在门轴旋转过程中的任一位置(即开、关门中任一位置)均可实现自动锁闭，同时可实现小功率电机驱动大负载，保障较高传动效率。

上述支座10上还设有挡块11，该挡块11上设有挡杆13。如图2所示，上述解锁机构包括位于安装板3上的解锁气缸6、与该解锁气缸6相连接的解锁端7、以及向驱动机构施加扭转回弹力的弹性元件8，该弹性部件8为扭簧，该扭簧套在固定轴12的外壁，扭簧的一端搭靠在位于安装板3的固定柱14上，另一端搭靠在挡杆13上。增设的解锁机构可实现司机或乘客在车辆行驶的紧急情况下气动解锁，从而控制齿轮和扇形齿轮的啮合情况。

上述安装板3上还设有限位装置9，该限位装置9抵靠在远离解锁端7的驱动机构的一侧面，且该限位装置9和解锁端7和分别位于挡块11的两侧，具体的限位装置9为螺钉，该螺钉通过螺母并紧在安装板3上。

开关门工作过程：当解锁气缸6进气时，解锁端7推动挡块11带动支座10转动，扭转弹性元件8的同时并使得齿轮4向扇形齿轮2的方向运动并与之啮合，此时位于挡块11另一侧面的限位装置9向挡块11施加一反向力，通过调节限位装置9来限制齿轮4与扇形齿轮2的啮合间隙，保障传动过程中运行平稳、减低噪声和增强乘车舒适度；启动电机5驱动齿轮4带动扇形齿轮2旋转，进一步带动门轴1转动，实现开关门动作。

紧急解锁工作过程：当解锁气缸6排气时，解锁端7向后缩回，并脱离挡块11，支座10在弹性元件8的扭转回弹力的作用下转动，并带动齿轮4与扇形齿轮2相脱离，此时可自由手动转动门轴，实现紧急情况下的手动开关门动作。

如图6所示，本实施例中控制器17位于车门顶部中间位置，左右两侧分别有一个驱动装置，其中，控制器17与两个控制装置中的电机5均相连，每个电机5独立受控制器17控制。

如图7所示，控制器17包括依次并联的第一开关组、第二开关组和第三开关组，第一开关组包括串联的开关S1和S4，第二开关组包括串联的开关S2和S5，第三开关组包括串联的开关S3和S6，第一开关组与第二开关组之间以及第二开关组与第三开关组之间均连接一个电机5，其中，第一开关组与第二开关组之间电机5，其两边的连接点分别位于S1与S4之间、S2与S5之间，第二开关组与第三开关组之间电机5，其两边的连接点位于S2与S5之间、S3与S6之间。由于电源的正负极以及电机5的安装方式不同，因此存在两种相反的控制状态，即：当所述控制器17中的开关S2、S4和S6断开，且S5闭合，S1和S3进行PWM调制(脉冲宽度调制)时，控制开门动作；当开关S1、S5和S3断开，且S2闭合，S4和S6进行PWM调制时，控制关门动作。

或者，当所述控制器17中的开关S1、S5和S3断开，且S2闭合，S4和S6进行PWM调制时，控制开门动作；当开关S2、S4和S6断开，且S5闭合，S1和S3进行PWM调制时，控制关门动作。

开、关门过程中若碰到障碍物，电机5电流会有变化，控制器17连接有用于实时监控电机5电流的ADC采样模块，控制器17通过监控电机5电流的变化判断门扇16是否遇阻，且根据电流的变化程度可以控制防夹力的大小，并在遇阻时控制门驱动机构驱动门扇16改变运动状态；遇阻包括开门遇阻和关门遇阻，开门遇阻时控制器17控制内摆门终止运动，关门遇阻时控制器17控制内摆门在当前位置开门。

控制器17上还设有用于与车辆或者外部设备进行通信的CAN模块和串口模块，能够通过CAN模块和串口模块与司机处或者远程控制室进行通信，并能方便存储故障或车况信息。

本发明的控制器17采用微处理器全程闭环控制门运动，并与车辆通过总线实时通信，智能化程度高。速度闭环，通过获取电机霍尔信号，经过光耦隔离电路后，微处理器自行运算得到电机速度和位置；电流闭环，则在开关下侧设置采用电阻，经运算放大后微处理器得到电机电流；速度、电流均通过PID实现闭环控制。

控制器17上还设有过流保护功能，特定情况下门运动卡顿，导致不能开关门，此时ADC采样的电机电流持续较大电流，若持续时间大于3秒，则触发过流保护，PWM调制停止，电机自动断电。

控制器17上还设有故障输出功能，微处理器检测到系统故障后，通过总线向车辆输出特定故障代码，车辆则会进行故障提示和处理，及时提醒进行维保。

以上仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。