ДВЕРЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАПОРНОЙ СИСТЕМОЙ
VEHICLE DOOR HAVING POWERED LATCH SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к дверям для автомобильных транспортных средств, в частности, к наружной ручке двери, имеющей датчики и/или переключатели, которые могут быть использованы для управления работой электромеханической дверной защелки.
Уровень техники
Стандартные дверные защелки для транспортного средства могут иметь подвижную "лапку", которая входит в зацепление с ограничителем для удержания двери транспортного средства в закрытом положении, когда защелка находится в запертом состоянии. Собачка избирательно предотвращает вывод лапки из сцепленного положения для предотвращения открывания двери. Собачка может быть механически соединена с внутренней и/или наружной ручками двери, за счет чего перемещение ручек отпирает защелку путем сдвига собачки в расцепленное (отпертое) положение, позволяя лапке переместиться и отсоединиться от ограничителя.
Также были разработаны защелки с электрическим приводом (электрозащелки). Электромеханические защелки могут быть открыты при помощи электрического «отпирающего» переключателя. Задействование этого переключателя приводит к тому, что электрический мотор сдвигает собачку с помощью в освобожденное (отпертое) положение, которое позволяет лапке защелки переместиться и отцепиться от ограничителя. Однако известные конструкции электромеханических защелок могут иметь различные недостатки, такие как непреднамеренная или случайная активация переключателя, приводящая к отпиранию двери.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение относится к двери транспортного средства, включающей в себя конструкцию двери с внешней поверхностью и электромеханической защелкой, которая выполнена с возможностью избирательно удерживать дверь в закрытом положении, когда защелка заперта. Электромеханическая защелка позволяет двери открываться, когда защелка находится в отпертом положении. Дверь транспортного средства также имеет наружную ручку, имеющую наружную сторону. Датчик изгиба с переменным сопротивлением расположен на наружной стороне наружной ручки двери таким образом, чтобы ударная сила, действующая на наружную сторону ручки, изменяла бы электрическое сопротивление датчика. Дверь транспортного средства также содержит отпирающий переключатель, расположенный на внешней поверхности конструкции двери. Если изменение электрического сопротивления датчика изгиба свидетельствует о том, что в пределах заранее заданного интервала времени, предшествующего активации переключателя, произошел или происходит боковой удар, то активация этого переключателя не приводит к отпиранию электромеханической защелки.
В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к запорной системе электромеханической дверной защелки, включающей в себя электромеханическую защелку и наружную ручку двери, которая имеет отпирающий переключатель и продолговатый датчик изгиба, электрическое сопротивление которого возрастает в случае изгибания датчика. Контроллер отпирает электромеханическую защелку при активации отпирающего переключателя, если увеличение сопротивления превышает заранее заданное значение, поскольку это свидетельствует о боковом ударе в течение заранее заданного интервала времени до активации переключателя.
В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к двери транспортного средства, содержащей конструкцию двери с внешней поверхностью и электромеханической защелкой, которая выполнена с возможностью избирательно удерживать дверь в закрытом положении, когда дверная защелка заперта. Электромеханическая защелка позволяет двери открываться, когда защелка находится в отпертом положении. Дверь транспортного средства также имеет наружную ручку с внешней стороной, обращенной от конструкции двери, и внутренней стороной на некотором расстоянии от конструкции двери с образованием зазора. Дверь транспортного средства также содержит емкостный датчик, установленный на наружной ручке двери и способный обнаруживать наличие руки пользователя в зазоре. Отпирающий переключатель расположен на внешней поверхности конструкции двери. Дверь транспортного средства включает в себя контроллер, выполненный с возможностью отпирать электромеханическую защелку, если отпирающий переключатель активирован в то же время, когда емкостный датчик обнаруживает руку пользователя.
Эти и другие аспекты, цели и отличительные особенности настоящего изобретения станут понятны специалистам в данной области техники после ознакомления со следующим описанием, формулой изобретения и сопроводительными чертежами.
Краткое описание чертежей
На данных чертежах представлено следующее.
На Фиг. 1 представлено частичное схематическое изображение двери транспортного средства, имеющей электромеханическую защелку и наружную ручку, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения.
На Фиг. 2 представлено частичное схематическое изображение электромеханической защелки, показанной на Фиг. 1.
На Фиг. 3 представлен поперечный разрез ручки двери с Фиг. 1 по линии III-III.
На Фиг. 4 представлено схематическое изображение части наружной ручки двери с Фиг. 3.
На Фиг. 5 представлена схема электрических компонентов ручки двери с Фиг. 1.
На Фиг. 6 представлен поперечный разрез наружной ручки двери в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
В данном тексте термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные относятся к ориентации изобретения, представленной на Фиг. 1. Однако следует понимать, что изобретение может предполагать альтернативные варианты ориентации, если не указано иное. Также следует понимать, что конкретные устройства и процессы, изображенные на сопроводительных чертежах и изложенные в следующем описании, являются иллюстративными вариантами осуществления изобретения, описанного в формуле изобретения. Таким образом, конкретные размеры и другие физические характеристики, указанные в вариантах осуществления настоящего изобретения, не должны рассматриваться как ограничения, если не указано иное.
Со ссылкой на Фиг. 1, дверь 1 имеет каркас 2, который может быть подвижно установлен в транспортном средстве известным способом с помощью петель 4А и 4B. Как более подробно описано ниже, дверь 1 также может иметь защелку 6 с электроприводом, выполненную с возможностью избирательно удерживать дверь 1 в закрытом положении, когда она заперта. Электромеханическая защелка 6 позволяет открыть дверь, когда она отперта. Электромеханическая защелка 6 может быть функционально соединена с контроллером 8, или контроллер 8 может быть интегрирован в защелку 6. Как более подробно описано ниже, контроллер 8 может быть функционально соединен с одним или несколькими контроллерами или системами, которые могут быть использованы в автомобильном транспортном средстве для управления различными его электронными компонентами и системами. Дверь 1 транспортного средства также имеет наружную ручку 10, которая функционально соединена с защелкой 6 и контроллером 8.
Обращаясь теперь к Фиг. 2, электромеханическая защелка 6 может включать в себя лапку 80, которая шарнирно поворачивается вокруг штыря 82. На практике, когда дверь 1 открыта, лапка 80 обычно находится в выдвинутом положении 80А. Когда дверь 1 закрыта, поверхность 90 лапки 80 приходит в контакт с ограничителем 84, установленным на каркасе транспортного средства. Контакт между ограничителем 84 и поверхностью 90 лапки 80 приводит к повороту лапки 80 вокруг штыря 82 в направлении стрелки R1, пока лапка 80 не достигнет закрытого положения 80B. Собачка 86 установлена с возможностью поворота вокруг стержня 88. Собачка 86 может перемещаться между расцепленным или отпертым положением 86А и запертой или зацепленной конфигурацией или положением 86B. Когда лапка 80 находится в закрытом положении 80B, а собачка 86 - в зацепленном положении 86B, собачка 86 не дает лапке 80 повернуться в открытое положение 80А, тем самым предотвращая открывание двери 1. Под действием пружины или аналогичного механизма лапка 80 может быть смещена и повернута в направлении, противоположном направлению стрелки R1, таким образом, если собачка 86 не находится в зацепленном положении 86B, то лапка 80 поворачивается в открытое положение 80А. Собачка 86 может быть смещена пружиной или аналогичным механизмом в направлении стрелки R2 таким образом, чтобы собачка 86 поворачивалась в зацепленное положение 86B при повороте лапки 80 в закрытое положение 80B, когда ограничитель 84 зацепляется с лапкой 80 после закрывания двери 1. Защелка 6 может быть отперта путем поворота собачки 86 в направлении, противоположном стрелке R2, чтобы разрешить поворот лапки 80 из закрытого положения 80B в открытое положение 80А. С собачкой 86 может быть функционально соединено приводное устройство, например, электрический мотор 92, который поворачивает собачку 86 в расцепленное или отпертое положение 86А. В общем случае контроллер 8 может сдвигать защелку 6 в отпертую конфигурацию или состояние, инициируя поворот собачки 86 приводом 92 из запертого или зацепленного положения 86B в отпертую конфигурацию или положение 86А. Однако следует понимать, что в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы различные типы электромеханических защелок, а электромеханическая защелка 6 не обязательно должна содержать лапку 80 и собачку 86, изображенные на Фиг. 2. Например, привод 92 может быть функционально взаимно соединен с лапкой 80, используя механическое устройство, отличное от собачки 86, для передвигания электромеханической защелки 6 между запертым и открытым состояниями. В общем случае дверь 1 может быть открыта, если электромеханическая защелка 6 находится в отпертом состоянии, а если защелка 6 находится в запертом состоянии или конфигурации, она будет удерживать дверь 1 транспортного средства в закрытом состоянии или конфигурации. Контроллер 8 также может быть выполнен с возможностью сохранения «заблокированного» или «разблокированного» состояния защелки 6. Контроллер 8 не будет отпирать защелку 6, если в памяти контроллера 8 нет записи о том, что данная дверь разблокирована.
На Фиг. 3 показана наружная дверная ручка 10, которая может иметь первый и второй концы 14 и 16, соответственно, которые прикреплены к каркасу 2 двери. Ручка 10 может иметь в целом трубчатую конструкцию, внешняя сторона 18 которой обращена от наружной поверхности 12 каркаса 2 двери, а внутренняя сторона 20 обычно обращена к наружной поверхности 12 двери 1. Внутренняя сторона 20 ручки 10 расположена на некотором расстоянии от наружной поверхности 12 двери 1, образуя зазор 22. Зазор 22 является достаточно большим, чтобы там помещалась, по крайней мере, часть руки пользователя, что позволит ему создать усилие F1, действующее на внутреннюю сторону 20 ручки 10, в результате чего пользователь сможет потянуть на себя дверь 1 транспортного средства и открыть ее, когда электромеханическая защелка 6 отперта. Ручка 10 может иметь различные конфигурации, поэтому настоящее изобретение не ограничивается конкретной конфигурацией, показанной на Фиг. 3.
Ручка 10 двери также имеет подвижный элемент 24, расположенный на ее внутренней стороне 20. Подвижный элемент 24 может быть смещен в сторону поверхности 12 двери 1 с помощью пружины 26 и/или подвижного переключающего элемента 28 отпирающего переключателя 30, расположенного во внутреннем пространстве 32 ручки 10. В соответствии с приведенным ниже подробным описанием отпирающий переключатель 30 представляет собой трехпроводной двухполюсный переключатель, имеющий проводящие элементы 48А, 48B и 48С, которые функционально соединяют отпирающий переключатель 30 с контроллером 8. Проводящие элементы 46А, 46B, 48А, 48B и 48С могут представлять собой электрические линии или аналогичные элементы, которые могут быть пропущены через одно или несколько отверстий 50 в ручке 10 двери или каркасе 2 двери. Подвижный переключающий элемент 28 может представлять собой рычаг, установленный на корпусе 38 переключателя с возможностью поворота вокруг оси 36, в результате чего перемещение переключающего элемента 28 приводит к смещению штифта или исполнительного элемента 34 внутрь, активируя отпирающий переключатель 30. На практике пользователь захватывает ручку 10 и прилагает усилие F1 к подвижному элементу 24, преодолевая напряжение пружины 26 и подвижного переключающего элемента 28 отпирающего переключателя 30, что приводит к тому, что переключающий элемент 28 смещает штифт 34 внутрь для активации отпирающего переключателя 30.
Ручка 10 также имеет продолговатый датчик изгиба 42, расположенный вдоль внутренней поверхности 39 внешней боковой стенки 40 ручки 10. Продолговатый датчик изгиба 42 содержит продолговатый чувствительный элемент 44, который обеспечивает электрическое сопротивление через проводящие элементы 46А и 46B. В целом, ударная сила F2, действующая на внешнюю боковую стенку 40 (см. также Фиг. 4), вызывает отклонение боковой стенки 40 внутрь, изгибая продолговатый чувствительный элемент 44 датчика изгиба 42. Изгибание чувствительного элемента 44 изменяет электрическое сопротивление через проводящие элементы 46А и 46B таким образом, что сила F2 может быть детектирована контроллером 8 на основании изменения сопротивления. В предпочтительном варианте изобретения изгибание продолговатого чувствительного элемента 44 вызывает увеличение сопротивления на проводящих элементах 46А и 46B. Продолговатый датчик изгиба 42 может представлять собой датчик такого типа, как производимые компанией «Flexpoint Sensor Systems, Inc.», г. Дрейпер, шт. Юта. Датчик изгиба 42 может быть прикреплен к боковой стенке 40 с помощью клеящих веществ, резьбовых крепежных элементов или других соответствующих технологий.
Внешняя боковая стенка 40 ручки 10 может содержать металлический или полимерный материал (например, полимер, покрытый металлом), который деформируется при воздействии на ручку 10 ударной силы F2 во время бокового удара или другого аналогичного события. Внешняя боковая стенка 40 может деформироваться до определенной степени так, чтобы давление воды, действующее на внешнюю боковую стенку 40, изгибало внешнюю боковую стенку 40 и продолговатый чувствительный элемент 44 в случае погружения ручки 10 в воду. Продолговатый чувствительный элемент 42 также может быть способен обнаруживать состояние нахождения под водой в случае погружения ручки двери и транспортного средства под воду. Ручка 10 двери может иметь водонепроницаемую конструкцию, в результате чего внутреннее пространство 32 не будет заполнено водой даже при погружении ручки 10 в воду.
Со ссылкой на Фиг. 5, отпирающий переключатель 30 и датчик изгиба 42 функционально соединены с контроллером 8 электромеханической защелки 6. Контроллер 8 может быть функционально соединен с внутренним отпирающим переключателем 52, внутренним разблокирующим переключателем 54 и основным источником питания 56 транспортного средства. Внутренний отпирающий переключатель 52 и внутренний разблокирующий переключатель 54 могут работать способом, описанным в находящейся на рассмотрении патентной заявке США №14/281,998 под заголовком «РУЧКА И ЗАПОРНАЯ СИСТЕМА С ПРИВОДОМ ДЛЯ ДВЕРЕЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА» (ссылочный номер 83412888), поданной одновременно с настоящей заявкой, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. Контроллер 8 также может быть функционально соединен с блоком 58 управления электронными кузовными системами и системой 60 передачи и обработки данных транспортного средства. Система 60 данных может включать в себя ряд датчиков и систем, включая модуль управления системой пассивной безопасности (RCM), имеющий датчики бокового ускорения и/или другие датчики, применяемые модулем RCM для обнаружения столкновения, требующего задействования резервных средств пассивной безопасности (например, подушек безопасности). Система 60 данных может включать в себя дополнительные компоненты, например, антиблокировочную тормозную систему или устройство (ABS), которое передает данные (например, о скорости движения транспортного средства) на блок 58 управления электронными кузовными системами и/или контроллер 8. Блок 58 и/или контроллер 8 могут быть выполнены с возможностью (например, запрограммированы) предотвращать отпирание электромеханической защелки 6 в соответствии с различными критериями/логикой управления. Например, контроллер 8 и/или блок 58 могут быть выполнены с возможностью запрещать отпирание электромеханической защелки 6 в случае, если скорость транспортного средства превышает заранее заданное значение (например, 3 км/ч), и отправлять запрос дополнительных входных сигналов, таких как двукратное задействование внутреннего переключателя 52 в течение заранее заданного интервала времени (например, 3 секунды). В соответствии с настоящим изобретением транспортное средство может иметь одну или несколько дверей (например, 2 или 4 двери), каждая из которых имеет электромеханические защелки 6 и наружные ручки 10. Кроме того, ручка 10 с датчиком изгиба 42 может быть использована для задних защелок, раздвижных дверей или других подвижных панелей, в которых использованы электромеханические защелки.
Электромеханическая защелка 6 также может иметь резервный источник питания 64, функционально соединенный с контроллером 8, и приводное устройство 92 (Фиг. 2), чтобы обеспечить работу контроллера 8 и приводного устройства 92 в случае прерывания подачи питания от местного источника питания двери или основного источника питания 56 транспортного средства. Резервные источники питания 64 могут включать в себя конденсаторы, аккумуляторы или другие соответствующие электрические компоненты.
Датчик изгиба 42 может работать при низком напряжении. Следовательно, система может включать в себя усилительный контур 62, который функционально соединен с датчиком изгиба 42 с помощью проводящих элементов 46А и 46B. Усилительный контур 62 обеспечивает подачу на контроллер 8 усиленного сигнала.
При эксплуатации контроллер 8 отслеживает состояние датчика изгиба 42, а также периодически проверяет и регистрирует усиление напряжения датчика изгиба 42 (например, каждые 8 секунд), если переключатель 30 не был задействован (т.е. контакты A и B соединяют проводящие элементы 48А и 48B). Контроллер 8 может тем самым установить базовое напряжение (и сопротивление) для датчика изгиба 42, которое непрерывно обновляется для учета изменений напряжения из-за изменения температуры или других рабочих условий. Пользователь может создать запрос на отпирание с помощью отпирающего переключателя 30, соединяя контакты B и C. Задействование переключателя 30 вызывает переход напряжения, обнаруживаемый контроллером 8 за счет контроля изменения фронта сигнала. Когда контроллер 8 обнаружил, что отпирающий переключатель 30 приведен в действие, контроллер 8 выполняет устранение дребезга контактов А-В и B-C, чтобы подтвердить изменение. Например, контроллер 8 может потребовать 34-56 надежных импульсов. После активации переключателя 30 контроллер 8 одновременно сэмплирует напряжение датчика изгиба 42 на проводниках 46А и 46B для каждого импульса (например, 34-56) для обнаружения, имеется ли значительное изменение сопротивления датчика изгиба 42 из-за ударной силы F2 (Фиг. 3). Если на основании значительного изменения сопротивления датчика изгиба 42 контроллер 8 обнаруживает столкновение, то контроллер 8 отклоняет запрос на отпирание и не отпирает электромеханическую защелку 6. И наоборот, если пользователь активирует отпирающий переключатель 30, а изменение сопротивления датчика изгиба 42 остается в пределах диапазона, который ниже значения, требуемого для идентификации столкновения, контроллер 8 отопрет электромеханическую защелку 6 (при условии, что защелка 6 не заблокирована и нет никаких других условий, запрещающих отпирание, например, блокировка на основании скорости). Если контроллер 8 определяет, что электромеханическая защелка 6 находится в заблокированном состоянии, то активация отпирающего переключателя 30 не приведет к отпиранию электромеханической защелки 6, даже если датчик изгиба 42 не обнаружил ударной силы, действующей на наружную ручку 10 двери.
Датчик изгиба 42 и отпирающий переключатель 30, описанные выше, имеют существенные преимущества. В частности, контроллер 8 не отпирает электромеханическую защелку 6 до тех пор, пока не будет задействован отпирающий переключатель 30 при отсутствии силы удара. Поскольку для отпирания электромеханической защелки 6 должны соблюдаться два условия или параметра, полностью исключается нежелательное отпирание, которое может в противном случае иметь место. Например, если во время удара проводящие элементы 46А и/или 46B будут замкнуты на землю транспортного средства, это заземление не приведет к отпиранию защелки 6 контроллером 8, поскольку в этом случае не произойдет активации отпирающего переключателя 30. Контроллер 8 также может иметь защиту от ложного обнаружения удара в случае разрыва (т.е. размыкания) одного или обоих проводников 46А и 46B. Данный тип неисправности приводит к бесконечному сопротивлению между проводниками 46А и 46B, и контроллер 8 может определять, что сопротивление, превышающее заранее заданное значение, указывает на неисправность датчика изгиба 42, а не на удар. Кроме того, при одновременном замыкании накоротко проводящих элементов 46А и 46B по причине механического повреждения или другой неисправности, контроллер 8 не рассматривает данное событие как удар, поскольку этот тип неисправности не приводит к увеличению сопротивления на датчике изгиба 42 в сочетании с активацией переключателя 30. Более того, поскольку электромеханическая защелка 6 имеет собственный резервный источник питания 64, даже при прекращении подачи питания или неисправности местного или основного аккумулятора транспортного средства, это не повлияет на работу электромеханической защелки 6.
На Фиг. 6 показано, что в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения наружная дверная ручка 10А может содержать подвижный элемент 24, который функционально соединен с отпирающим переключателем 30 примерно тем же способом, который более подробно был описан выше со ссылкой на Фиг. 3. Однако в отличие от ручки 10 с Фиг. 1-5 наружная ручка 10А не имеет датчика изгиба. Вместо этого ручка 10А содержит первый емкостный датчик 66А, расположенный на внутренней стороне 20 ручки 10А, и второй емкостный датчик 66B, расположенный на внешней стороне 18 ручки 10А. Емкостные датчики 66А и 66B выполнены с возможностью обнаруживать руку пользователя, когда пользователь захватывает ручку 10А, примерно тем же способом, что и емкостные датчики, установленные на внутренней ручке двери в соответствии с вышеуказанной патентной заявкой США №14/281,998. Емкостные датчики 66А и 66B могут быть функционально соединены с контроллером 8 (Фиг. 5) при помощи проводящих элементов 68А, 68B, 68С и 68D соответственно. Во время эксплуатации контроллер 8 отпирает электромеханическую защелку 6 только в том случае, когда емкостные датчики 66А и 66B обнаруживают руку пользователя одновременно с активацией переключателя 30, при этом наличие руки пользователя обнаруживается емкостными датчиками 66А и 66B в течение всего периода времени, когда переключатель 30 задействуется. Контроллер 8 может периодически проверять емкостные датчики 66А и 66B (например, каждые 8 секунд) для установления базового значения емкости. При колебаниях емкости или каком-либо другом медленном изменении, вызванном наличием снега, воды, льда, изменением температуры и т.д., базовое значение для емкостного датчика 66 может быть скорректировано. Если контроллер 8 обнаруживает, что был задействован отпирающий переключатель 30, то контроллер 8 может устранять дребезг контактов переключателя 30 путем ожидания в течение 34-56 мс для получения устойчивых достоверных показаний переключателя в замкнутом состоянии. Контроллер 8 также считывает сигнал от емкостных датчиков 66А и 66B для каждого сэмпла во время того же периода 35-56 мс устранения дребезга контактов. Если емкость, определенная при замыкании переключателя 30, соответствует емкости руки пользователя, то контроллер 8 отпирает электромеханическую защелку 6. Однако если емкость, определенная в течение данного периода времени, не соответствует наличию руки (или руки в перчатке) пока переключатель 30 замкнут, то контроллер 8 отклоняет запрос на отпирание.
Следует понимать, что в описанную выше конструкцию могут быть внесены различные вариации и модификации без отступления от сущности настоящего изобретения, которая определена следующей формулой изобретения, если явно не указано иное.