МОДУЛЬ СИЛОВОГО ПРИВОДА ДЛЯ ДВЕРЕЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
POWER DRIVE MODULE FOR VEHICLE DOORS

Область техники
Изобретение относится к автоматической двери транспортного средства, в частности, к пассажирской двери транспортного средства.
Уровень техники
На транспортных средствах все чаще устанавливают двери с механическим приводом, такие как задняя дверь багажника в кузове кроссовера или сдвижная дверь на одной или обеих сторонах минивэна. Модуль силового привода перемещает дверь багажника или сдвижную дверь между открытым и закрытым положениями в ответ на входной сигнал от электрического переключателя.
Обычно пассажирскую дверь открывают или закрывают вручную, когда тянут или толкают дверь без использования модуля силового привода. Пассажирские двери обычно удерживают в открытом и закрытом положении с использованием ограничителя открывания двери. Пассажир нажимает кнопку или воздействует на ручку, которая разблокирует дверь от кузова транспортного средства. Ограничитель открывания двери расположен между кузовом и дверью. Ограничитель открывания двери обычно содержит стопоры, которые определяют дискретные положения открывания двери и которые удерживают дверь открытой.
Ранее модули силового привода также применялись к пассажирским дверям, но эти модули были достаточно сложными. Например, выборочно двигатель использовался для приведения в действие зубчатых колес с помощью муфты, которая открывается и закрывается для соединения и отсоединения двигателя. В уровне технике известны модули приводной двери, описанные в US 3141662 и DE 102015 (US 2018/0209194).
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является модуль силового привода для приводной двери транспортного средства, содержащий корпус, приводной механизм, расположенный в корпусе и выполненный с возможностью перемещения приводного элемента, и тормозной узел, расположенный в корпусе. Тормозной узел содержит тормозное кольцо, функционально связанное с приводным механизмом. Тормозная лента обернута вокруг тормозного кольца и способна перемещаться относительно тормозного кольца между нормальным задействованным положением и свободным положением. Исполнительный механизм освобождения тормоза функционально соединен с тормозной лентой и выполнен с возможностью перемещения тормозной ленты между задействованным и свободным положениями с тормозным кольцом в ответ на электрический сигнал.
В другом варианте выполнения, тормозной узел выполнен так, что способен удерживаться или в задействованном положении или в свободном положении без подачи электрической энергии на этот тормозной узел.
В другом варианте выполнения, тормозная лента содержит первый и второй концы. Первый конец прикреплен к корпусу. Второй конец прикреплен к скользящему блоку, расположенному с возможностью скольжения в корпусе. Снабжающая энергией пружина расположена между корпусом и скользящим блоком для смещения тормозного кольца в задействованное положение.
В другом варианте выполнения, исполнительный механизм освобождения тормоза содержит эксцентрик с профилем, приспособленным для сцепления с поверхностью скользящего блока. Эксцентрик выполнен с возможностью поворота вокруг оси поворота, а его профиль приспособлен для скольжения вдоль поверхности скользящего блока в ответ на электрический сигнал.
В другом варианте выполнения, эксцентрик имеет зубья. Исполнительный механизм освобождения тормоза содержит червячный вал, соединенный с двигателем. Червячный вал зацеплен с зубьями, а двигатель выполнен с возможностью приведения в движение эксцентрика вокруг оси поворота в ответ на электрический сигнал.
В другом варианте выполнения, исполнительный механизм освобождения тормоза содержит стопор эксцентрика, прикрепленный к корпусу. Эксцентрик зацепляется со стопором при задействованном положении тормозной ленты.
В другом варианте выполнения, приводной механизм содержит ведущее зубчатое колесо, к которому функционально прикреплено тормозное кольцо.
В другом варианте выполнения, приводной механизм содержит червячный вал, связанный с двигателем. Червячный вал зацеплен с ведущим зубчатым колесом, а редуктор функционально соединяет ведущее зубчатое колесо с выходным валом.
В другом варианте выполнения, модуль силового привода содержит коленчатый рычаг, прикрепленный к выходному валу и соединенный со звеном, выполненным с возможностью соединения с транспортным средством.
Другом объектом изобретения является способ работы двери транспортного средства с электрическим модулем силового привода, включающий в себя этапы, на которых: переводят тормозной узел в задействованное положение для удержания двери в открытом или частично открытом положении. Этот способ также включает в себя следующее этап, на котором переводят тормозной узел в свободное положение для перемещения двери. Электрическую энергию не подают на тормозной узел во время поддержания как задействованного, так и свободного положений.
В другом варианте выполнения, этапы перевода в задействованное положение и перевода в свободное положение включают в себя этап поворота эксцентрика, функционально соединенного с тормозной лентой, для выборочного сцепления и освобождения тормозной ленты от приводного механизма.
В другом варианте выполнения, этап поворота включает в себя поворот эксцентрика червячным валом.
В другом варианте выполнения, этап поворота включает в себя функциональное приведение в движение червячного вала посредством двигателя. Тормозную ленту удерживают в свободном положении без подачи электрической энергии на двигатель.
В другом варианте выполнения, способ включает в себя этап смещения пружиной тормозной ленты в задействованное положение, в котором приводной механизм удерживается от поворота.
В другом варианте выполнения, этап поворота включает в себя скольжение поверхности эксцентрика по поверхности скользящего блока, который прикреплен к одному концу тормозной ленты, при этом эксцентрик противодействует этапу смещения пружины.
В другом варианте выполнения, способ включает в себя этап перемещения двери транспортного средства. Этап перемещения двери транспортного средства включает в себя освобождение тормозной ленты от приводного механизма. Этап перемещения двери транспортного средства дополнительно включает в себя поворот выходного вала приводным механизмом при освобожденной тормозной ленте.
В другом варианте выполнения, способ включает в себя этап удержания двери транспортного средства в по меньшей мере частично открытом положении, включающий в себя поворот эксцентрика до его стопора. Тормозную ленту смещают пружиной в задействованное положение, в котором приводной механизм удерживаются от поворота.
В другом варианте выполнения, способ включает в себя этап удержания двери транспортного средства. Этап удержания двери транспортного средства включает в себя: поворот двери приводным механизмом в первом или во втором направлении. Тормозную ленту сцепляют с приводным механизмом для удержания двери в желаемом положении. Тормозную ленту освобождают от приводного механизма и перемещают дверь приводным механизмом в первом или во втором направлении.
Другим объектом изобретения является, модуль силового привода для устройства открывания приводной двери транспортного средства, содержащий корпус, выполненный с возможностью крепления или к кузову транспортного средства или к двери. Приводной механизм расположен в корпусе. Приводной механизм содержит первый двигатель, функционально связанный с редуктором, имеющим выходной вал. Рычажный механизм соединен с выходным валом и приспособлен для соединения или с дверью или с кузовом транспортного средства. Тормозной узел расположен в корпусе. Тормозной узел содержит тормозное кольцо, функционально связанное с приводным механизмом. Тормозная лента обернута вокруг тормозного кольца и приспособлена для перемещения относительно тормозного кольца между нормально задействованным положением и свободным положением. Исполнительный механизм освобождения тормоза функционально соединен с тормозной лентой и приспособлен для перемещения тормозной ленты между задействованным и свободным положениями с тормозным кольцом. Второй двигатель функционально связан с тормозной лентой.
В другом варианте выполнения, тормозной узел выполнен с возможностью удержания как в задействованном, так и в свободном положениях без подачи электрической энергии на второй двигатель.
В другом варианте выполнения, тормозная лента содержит первый и второй концы. Первый конец прикреплен к корпусу. Второй конец прикреплен к скользящему блоку, расположенному с возможностью скольжения в корпусе. Снабжающая энергией пружина расположена между корпусом и скользящим блоком для смещения тормозного кольца в задействованное положение.
В другом варианте выполнения, исполнительный механизм освобождения тормоза содержит эксцентрик с профилем, приспособленным для сцепления с поверхностью скользящего блока. Эксцентрик выполнен с возможностью поворота вокруг оси поворота, а его профиль приспособлен для скольжения вдоль поверхности скользящего блока. Эксцентрик содержит зубья. Исполнительный механизм освобождения тормоза содержит червячный вал, связанный со вторым двигателем. Червячный вал сцеплен с зубьями. Второй двигатель выполнен с возможностью приведения в движение эксцентрика вокруг оси поворота.
В другом варианте выполнения, приводной механизм содержит ведущее зубчатое колесо. Тормозное кольцо функционально прикреплено к ведущему зубчатому колесу. Приводной механизм содержит червячный вал, связанный со вторым двигателем. Червячный вал сцеплен с ведущим зубчатым колесом. Часть редуктора функционально соединяет ведущее зубчатое колесо с выходным валом.
Изобретение станет более понятным из последующего подробного описания со ссылкой на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема системы двери;
на фиг. 2А схематично показана дверь транспортного средства;
на фиг. 2В - часть двери транспортного средства по фиг. 2А, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 3А - схематично показан редуктор и тормозной узел для модуля силового привода для использования при автоматическом открывании, закрывании и удержании двери транспортного средства;
на фиг 3В - схематично показан модуль силового привода, аналогичный модулю на фиг. 3А, но содержащий ременную передачу;
на фиг. 4 - пример модуля силового привода, вид в перспективе;
на фиг. 5 - модуль силового привода по фиг. 4, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 6 - модуль силового привода по фиг. 5, вид с частичным разрезом;
на фиг. 7 схематично показан тормозной узел;
на фиг. 8 - часть редуктора и тормозного узла, вид в перспективе с частичным разрезом;
на фиг. 9 - часть модуля силового привода и тормозного узла в положении с задействованным тормозом;
на фиг. 10 - тормозной узел по фиг. 9 в положение со свободным тормозом.
Варианты осуществления изобретения, примеры и альтернативы из предыдущих абзацев, формула изобретения или последующее описание и чертежи, в том числе любые другие разные аспекты или соответствующие отдельные признаки, могут рассматриваться независимо или в комбинации. Признаки, описанные при рассмотрении одного варианта осуществления изобретения, применимы во всех вариантах осуществления изобретения, если такие признаки совместимы.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показана схема системы 10 двери, которая выполнена с возможностью автоматического открывания, закрывания и/или удержания двери 24 транспортного средства. Система 10 содержит модуль 12 силового привода, содержащий двигатель 14, планетарный редуктор 16 с предохранительной муфтой 18, включающей в себя приводной механизм. Модуль 12 силового привода открывает дверь 24 с помощью рычажного механизма 20, снабженного приводным элементом, при повороте электрическим двигателем 14 части рычажного механизма 20 посредством редуктора 16 и предохранительной муфты 18.
Тормозной узел 22 взаимодействует с частью модуля 12 силового привода, например, редуктором 16, с целью приостановки любого вращательного перемещения модуля 12 силового привода, что эффективно удерживает дверь 24 транспортного средства в открытом или частично открытом положении. Контроллер 26 взаимодействует с двигателем 14 и тормозным узлом 22 для координации работы в ходе ручного и/или автоматического перемещения двери 24.
Как показано на фиг. 2А и 2В, обычный автомобиль обычно содержит несколько дверей 24 (показана одна), которые используют для входа и выхода из пассажирского салона транспортного средства и/или доступа в грузовое пространство. В этом примере дверь 24 является пассажирской дверью. Дверь 24 с возможностью поворота и с помощью петель 34 прикреплена к кузову 32 транспортного средства, например, к передней или центральной стойке, относительно которой дверь может перемещаться между открытым и закрытым положениями. Дверь 24 содержит полость, которая обычно содержит балку для защиты при боковом столкновении, стеклоподъемник и другие устройства (не показаны). Модуль 12 силового привода расположен в этой полости, хотя, при желании, модуль 12 силового привода может быть расположен в кузове 32 транспортного средства. Крепление модуля 12 силового привода рядом с петлями 34 минимизирует воздействие на инерционные свойства двери.
Модуль 12 силового привода является частью системы 10 двери, которая позволяет автоматически открывать и закрывать дверь 24 без необходимости пользователю вручную тянуть или толкать пассажирскую дверь, что является обычным явлением. Тем не менее, система 10 может быть использована в обычной двери, заменяя ограничитель открывания двери и обеспечивая наличие элементов, обеспечивающих автоматическое открывание и закрывание. Система 10 также может действовать как держатель двери или ограничитель открывания двери, без необходимости в обычном ограничителе открывания двери, который содержит дискретные стопоры.
Как показано на фиг. 2B, модуль 12 силового привода соединен с кузовом 32 транспортного средства посредством рычажного механизма 20 через кронштейн 36. Рычажный механизм 20 передает усилия открывания и закрывания, созданные модулем 12 силового привода, на кузов транспортного средства и, при необходимости, также удерживает дверь 24 открытой.
Контроллер 26 или электронный блок (ECU) управления принимает входной сигнал от разных компонентов, а также направляет управляющие сигналы на модуль 12 силового привода для открывания и закрывания двери 24 в ответ на запрос со стороны пользователя. Пример методологии управления перемещением двери описан в международной публикации патентной заявки № WO2016/164,023, которая включена в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки. Источник питания (не показан) соединен с контроллером 26, который выборочно подает электрическую энергию на модуль 12 силового привода в форме команд или электрических сигналов. Защелка 28 взаимодействует с контроллером 26. Защелка 28, которая удерживается на двери 24 (фиг. 2А), выборочно соединяется или отсоединяется от упора 30 двери, который прикреплен к кузову 32 транспортного средства. В этом примере защелка 28 является втягиваемой защелкой с приводом. Переключатель (не показан) направляет первый входной сигнал системе 10, который указывает на запрос пользователя для автоматического открывания или закрывания двери 24.
Как показано на фиг. 3A, 6 и 8, модуль 12 силового привода содержит многоступенчатый редуктор 16, расположенный в корпусе 42. Первая ступень 44 редуктора 16 содержит червячную передачу 46, содержащую червячный вал 48, соединенный с червячным колесом 50, который снабжен ведущим зубчатым колесом. Червячный вал 48 с возможностью вращения приводится в действие двигателнм 14, который соответствует первому двигателю в модуле 12 силового привода.
Червячное колесо 50 соединено с входным валом 54, который выполнен с возможностью вращения относительно оси А. Входной вал 54 приводит во вращение составную планетарную передачу 52, которая имеет вторую и третью ступени. Вторая ступень содержит солнечное зубчатое колесо 56, установленное на входном валу 54. Солнечное зубчатое колесо 56 сопрягается с первым комплектом 64 сателлитов комплекта 58 промежуточных зубчатых колес. Комплект 58 промежуточных зубчатых колес установлен в водиле 62, и каждое промежуточное зубчатое колесо вращается относительно оси В, а водило 62 вращается относительно оси А. Первый комплект сателлитов 64 зацеплен с первой кольцевым зубчатым колесом 60, которое прикреплено к корпусу 42, что предотвращает вращение этого первого кольцевого зубчатого колеса 60.
Второй комплект сателлитов 66 комплекта 58 промежуточных зубчатых колес прикреплен к первому комплекту сателлитов 64 и вращается вместе с ним. Третья ступень образована вторым комплектом сателлитов 66, сопряженных со вторым кольцевым зубчатым колесом 68. Коленчатый рычаг 40 прикреплен к выходному валу 72 и прикладывает усилие для открывания или закрывания двери 24 через звено 38. Выходной вал 72 поддерживается вторичной ступицей 70, которая расположена во втором кольцевом зубчатом колесе 68.
В этом примере тормозное кольцо 74 проходит от червячного колеса 50. Тормозная лента 76 расположена вокруг тормозного кольца 74 и выборочно зацепляется с ним в ответ на воздействие со стороны исполнительного механизма 78 освобождения тормоза. Тормозное кольцо 74 установлено на первой ступени редуктора 16, таким образом, нужно меньшее усилие торможения для приостановки перемещения двери 24 посредством редуктора 16, по сравнению со случаем использования во второй и третьей ступенях, где крутящий момент больше.
Как показано на фиг. 4 и 5, корпус 42 выполнен из нескольких компонентов, например, установочной пластины 42а и первой и второй крышек 42b, 42c. За исключением червячного вала 48, который расположен поперечно оси А, компоненты редуктора 16 соосны друг с другом, при этом ось В вращается относительно оси А.
На фиг. 7 схематично показан тормозной узел 22. Тормозная лента 76 содержит первый и второй концы 80, 82. Первый конец 80 прикреплен к корпусу 42, а второй конец 82 прикреплен к скользящему блоку 84. Скользящий блок 84 с возможностью скольжения расположен в выемке соответствующей формы в корпусе 42. Снабжающая энергией пружина 86 расположена между одним концом скользящего блока 84 и поверхностью корпуса 42 для нормального смещения тормозной ленты 76 до сцепления с внешним диаметром тормозного кольца 74. На втором конце 82 тормозной ленты 76 обеспечивают достаточное натяжение для предотвращения нежелательного поворота тормозной ленты 76 и, в свою очередь, редуктора 16, что предотвращает перемещение рычажного механизма 20 и, в конце концов, двери 24.
Предохранительная муфта 18 допускает проскальзывание между червячным колесом 50 и входным валом 54, когда задействован тормозной узел 22 и электрическая энергия теряется при неисправности электрической системы. В этом случае, когда оператор хочет открыть или закрыть дверь 24, планетарный редуктор 16 приводится в действие в обратном направлении и входной вал 54 проскальзывает относительно заторможенного червячного колеса 50.
Исполнительный механизм 78 освобождения тормоза выборочно взаимодействует со скользящим блоком 84 для преодоления действия снабжающей энергией пружины 86 и перемещения тормозной ленты 76 от задействованного положения до свободного положения, в котором тормозное кольцо 74 может свободно вращаться относительно тормозной ленты 76.
На фиг. 3В для обозначения аналогичных элементов для других описанных вариантов осуществления изобретения использованы аналогичные ссылочные позиции. На фиг. 3В показан модуль 112 силового привода, который содержит ременную передачу 114. Двигатель 14 выполнен с возможностью приведения во вращения червячного вала 48, который соединен с червячным колесом 50. Червячное колесо 50 прикреплено к участку 54а первого входного вала, который соединен с первым шкивом 118а. Ремень 116 обернут вокруг первого шкива 118а и второго шкива 118b, который прикреплен к участку 54b второго входного вала. Вместо использования двухступенчатой планетарной передачи, как показано на фиг. 3А, одноступенчатая планетарная передача 152 передает вращение от участка 54b второго входного вала на выходной вал 72.
На фиг. 9 и 10, соответственно, показаны задействованное и свободное положения. Как показано на фиг. 9, исполнительный механизм 78 освобождения тормоза содержит тормозной двигатель 88, который представлен вторым электродвигателем и приводит во вращение червячный вал 90. Эксцентрик 92 выполнен с возможностью поворота относительно оси 96 поворота, установленной в корпусе 42. Эксцентрик 92 содержит зубья 94, сцепленные с червячным валом 90. Эксцентрик 92 показан полностью втянутым и опирающимся в стопор 98 эксцентрика, который прикреплен к корпусу 42. Эксцентрик 92 содержит профиль 100, который выполнен с возможностью сцепления со скольжением с поверхностью 102 скользящего блока 84, который расположен напротив снабжающей энергией пружины 86. В задействованном положении, исполнительному механизму 78 освобождения тормоза не нужна электрическая энергия для удержания тормозного узла 22 в задействованном положении (т.е., электрическая энергия может не подаваться на двигатель 88 для торможения).
В ответ на электрический сигнал, тормозной двигатель 88 поворачивает эксцентрик 92 относительно оси 96 поворота с помощью червячного вала 90 от вдвинутого положения, которое показано на фиг. 9, до положения, которое показано на фиг. 10. В освобожденном или свободном положении, которое показано на фиг. 10, профиль 100 эксцентрика постепенно перемещает скользящий блок 84 с целью сжатия снабжающей энергией пружины 86, что достаточно ослабляет тормозную ленту 76, чтобы позволить двигателю 14 и редуктору 16 вращать тормозное кольцо 74. В свободном положении, исполнительному механизму 78 освобождения тормоза не нужна электрическая энергия для удержания тормозного узла 22 в свободном положении (т.е., электрическая энергия может не подаваться на двигатель 88 для торможения).
Описанный модуль силового привода автоматически перемещает дверь в открытое и закрытое положения, когда транспортное средство расположено на плоской земле или под наклоном, что обычно бывает на общественных дорогах. Также модуль силового привода может удерживать дверь в любом открытом положении, как указывает программа управления системой, на плоской земле или под наклоном при определенных ветровых условиях и может удерживать дверь длительное время в приоткрытом положении, при желании пользователя. Тормозной узел 22 может удерживаться в задействованном и свободном положении без подачи электрической энергии к исполнительному механизму 78 освобождения тормоза. В общем, модуль 12 силового привода потребляет очень мало электрической энергии, что вносит вклад в общую топливную экономичность транспортного средства. Кроме того, модуль силового привода оказывает минимальное сопротивление выполняемым вручную операциям и/или операциям при аварийной ситуации посредством предохранительной муфты 18, когда система не получает электрическую энергию, что может быть после дорожно-транспортного происшествия.
Также следует понимать, что, хотя в показанном варианте осуществления изобретения описана конкретная конструкция компонентов, от указанного могут получить пользу другие конструкции. Хотя показаны, описаны и содержатся в формуле изобретения конкретные последовательности этапов, следует понимать, что эти этапы могут быть выполнены в любом порядке, они могут быть отделены или объединены, если явно не указано обратное, и при этом по-прежнему сохраняется польза от настоящего изобретения.
Хотя разные примеры обладают конкретными компонентами, показанными на иллюстрациях, варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены этими конкретными комбинациями. Возможно использовать некоторые компоненты или признаки из одного из примеров в комбинации с признаками или компонентами из другого примера.
Хотя описан некоторый пример варианта осуществления изобретения, специалисту в рассматриваемой области ясно, что определенные модификации не будут выходить за пределы объема настоящего изобретения. По этой причине, чтобы определить истинную идею и содержание изобретения, необходимо изучить приведенную ниже формулу изобретения.