Электромеханическое запорное устройство капота автомобиля
CAR BONNET ELECTROMECHANICAL LOCKING DEVICE

Изобретение относится к области автомобилестроения и предназначено для предотвращения несанкционированного проникновения в подкапотное пространство автомобиля.
Известны разные конструкции запорных устройств капота, предназначенные для различных автомобилей, использующие механические и/или электрические приводы исполнительного механизма.
Типовой механический замок капота описан в авторском свидетельстве SU1028826, 1983 г. Замок содержит закрепленный на крышке багажника запорный стержень, подпружиненный пружиной и опорную шайбу, охватывающую запорный стержень. На кузове автомобиля закреплено стопорное устройство с защелками и накладкой с гнездом для запорного стержня. Замок содержит уплотнительный кольцевой элемент, который установлен между крышкой и накладкой стопорного устройства и охватывает запорный стержень. На внутренней поверхности уплотнительного элемента выполнена проточка, при этом опорная шайба установлена в этой проточке. При открывании крышки посредством привода выводят запорный стержень из зацепления с защелками стопорного устройства, при этом пружина, разжимаясь, приподнимает крышку до положения, когда его головка входит в контакт с опорной шайбой. Часть уплотнительного элемента выходит из соприкосновения с крышкой, в то время как другая его часть, удерживается на подвижной опорной шайбе, поднимаясь вверх вместе с запорным стержнем.
В таких механических решениях не достигнуты важные характеристики контроля надежности запирания, обратной связи и дублирования средств управления.
Известен замок для транспортного средства, содержащий корпус, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения расположен ползун, с закрепленным на нем основным тросом, заключенным в гибкую оболочку и выведенным наружу корпуса, электродвигатель, вал которого через центробежную муфту связан с предохранительной муфтой привода вращения ходового винта, смонтированного в полости ползуна для перемещения последнего, страховочный трос в гибкой оболочке, расположенный внутри корпуса и огибающий ползун с возможностью его свободного перемещения, при этом один конец страховочного троса выведен наружу корпуса, а другой - закреплен внутри, и запорное устройство. Замок дополнительно содержит узел крепления гибкой оболочки основного троса и устройство контроля блокировки запорного устройства, связанного с блоком управления транспортного средства и отслеживающего состояние замка «открыто» или «закрыто» (RU 2384684, 2010 г.).
Известен замок капота автомобиля, в котором запирающий элемент выполнен в виде цилиндрического стержня (ригеля) с углублением на цилиндрической поверхности в районе вхождения в замок утолщения запорного стержня, закрепленного на капоте. Поворот ригеля относительно стержня замка может быть осуществлен электродвигателем, расположенным в корпусе замка и управляемым платой управления. В одном положении ригеля углубление в случае закрытого капота повернуто в сторону, противоположную от запорного стержня с утолщением, и цилиндрическая поверхность ригеля не позволяет утолщению стержня переместиться вверх. Капот не может быть открыт. Во втором положении ригеля углубление повернуто к запорному стержню и позволяет стержню с утолщением переместиться вверх. Капот готов к открытию. Плата управления также позволяет держать ригель в положении закрытого капота при отсутствии электропитания. Электропитание замка осуществляется бортовой электросетью через ключ зажигания, но в разрыв этой цепи питания вставлен разъединяющий цепь питания элемент, установленный в месте салона автомобиля, известном только владельцу автомобиля (RU 177420, 2018 г.).
Наиболее близким техническим решением является устройство для определения положения запирающего элемента замкового устройства автомобиля (DE102008062230A1, 2009 г.) Замковое устройство содержит электродвигатель, на котором размещены постоянные магниты и датчик Холла, генерирующий сигналы в зависимости от воспринимаемого магнитного поля, которое создается постоянными магнитами и изменяется в зависимости от положения запирающего элемента, перемещающегося относительно постоянных магнитов, закрепленных на электродвигателе. Положение перемещающегося запирающего элемента влияет на уменьшение магнитного поля, в результате положение запирающего элемента «закрыто» или «открыто» может быть определено по сигналу датчика Холла.
В описанных выше аналогах, в том числе, в ближайшем аналоге, при наличии средства отслеживания состояния замка «открыто» или «закрыто» отсутствует возможность обратной связи и дублирования средств управления замком.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является устранение недостатков аналогов, в том числе ближайшего аналога, упрощение конструкции запорного устройства при обеспечении высокой надежности его работы, а также в обеспечении усиленной противоугонной защиты автомобиля с использованием имеющихся в автомобиле электронных охранных систем и исключением неавторизованного доступа к подкапотному пространству, в котором, в частности, размещены электронные модули охранных систем.
Указанная техническая проблема решается за счет того, что электромеханическое запорное устройство капота автомобиля содержит корпус, который закрепляется в подкапотном пространстве автомобиля, и запирающий элемент – штырь переменного сечения, который крепится на капоте при монтаже запорного устройства на автомобиль. В корпусе запорного устройства образовано отверстие для прохода запирающего элемента, кроме того, в корпусе расположен привод фиксации запирающего элемента, соединенный с поворотным ригелем, взаимодействующим с запирающим элементом (со штырем переменного сечения) при его блокировке в закрытом положении запорного устройства. Питание электродвигателя привода фиксации запирающего элемента осуществляется от источника питания автомобиля
Bluetooth
Устройство контроля положения запирающего элемента выполнено в виде электронной платы управления, установленной в корпусе, имеющей возможность подсоединения к источнику электропитания автомобиля и содержащей вычислительное устройство с микропроцессором и энергонезависимой памятью, а также связанный с вычислительным устройством приемопередатчик, обеспечивающий беспроводную связь по протоколу  cо смартфоном авторизованного пользователя, и/или процессором блока электронного управления автомобилем, и/или охранной системой автомобиля. Кроме того, устройство контроля положения запирающего элемента содержит датчик Холла и, по меньшей мере, один постоянный магнит, закрепленный на запирающем элементе или установленный в его полости. Датчик Холла смонтирован предпочтительно на электронной плате управления вблизи отверстия в корпусе под запирающий элемент, и расположен в зоне действия магнитного поля постоянного магнита, закрепленного на запирающем элементе, когда запирающий элемент устанавливается в отверстии корпуса. Детектирование положения запирающего элемента реализуется за счет взаимодействия поля постоянного магнита, связанного с запирающим элементом, и датчика Холла, передающего сигнал на вычислительное устройство. Вход-выход датчика Холла подсоединены к соответствующим выходу-входу вычислительного устройства. Электромеханическое запорное устройство также содержит привод фиксации запирающего элемента в закрытом положении запорного устройства, причем запирающий элемент, предпочтительно выполнен в виде штыря переменного сечения. Привод фиксации запирающего элемента установлен в корпусе и состоит из электродвигателя, связанного с вычислительным устройством, и редуктора, выходной вал которого соединен с поворотным ригелем, являющимся средством блокирования запирающего элемента (штыря) в закрытом положении.
Запирающий элемент, представляющий собой штырь переменного сечения выполнен, например, с одним утолщением или двумя или более утолщениями на свободном конце, обеспечивающими блокирование запирающего элемента при взаимодействии с поворотным ригелем. Штырь переменного сечения изготовлен, предпочтительно, из нержавеющей стали, на нем может быть установлена противоспильная свободно вращающаяся внешняя втулка, препятствующая разрушению (перепиливанию) штыря злоумышленниками при попытке вскрыть капот.
Электромеханическое запорное устройство капота снабжено дополнительным гибким металлическим тросиком в герметичной оплетке, предназначенным для аварийного отключения механической части запорного устройства, отключения электропитания и принудительной разблокировки запирающего элемента в аварийной ситуации.
BlueTooth
Bluetooth
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является создание простого, компактного, надежного в работе устройства, которое обеспечивает защиту от возможного механического повреждения запирающего элемента и поворотного ригеля привода фиксации запирающего элемента за счет точного определения расположения запирающего элемента (штыря) относительно ответной части – отверстия в корпусе. Поскольку важным требованием к запорному устройству капота является его безопасность, а именно гарантированная возможность открытия только авторизованным пользователем, в устройство введен приемопередатчик, позволяющий осуществить связь по радиоканалу управления , и эта связь может использоваться, в частности, авторизованным пользователем посредством своего смартфона, таким образом, заявленное устройство обладает функцией, позволяющей достоверно информировать авторизованного пользователя об успешности/неуспешности закрытия/открытия запорного устройства капота, о его исправности, получая данные непосредственно от устройства контроля положения запирающего элемента, приемопередачик которого по каналу  информирует пользователя о состоянии запорного устройства в соответствии с сигналом, полученным от вычислительного устройства, что обеспечивает надежность работы устройства.
Для аварийных случаев, в том числе при прекращении подачи электропитания, неисправности электроники (электронной платы управления), предусмотрен скрытно устанавливаемый механический тросик в защищенной оболочке, способный, воздействуя непосредственно на запирающий элемент устройства, механическим способом разблокировать капот автомобиля, сместив ригель относительно запирающего элемента. Данный способ разблокировки является более надежным, т.к. не зависит от наличия питания в бортовой сети автомобиля и работоспособности платы управления в самом запирающем устройстве.
Bluetooth
Таким образом, запорное устройство имеет небольшие габариты вследствие того, что устройство контроля положения запирающего элемента представляет собой электронную плату управления, на которой установлен датчик Холла, а постоянный магнит может быть расположен внутри запирающего элемента, при этом обеспечивается  высокая надежность распознавания положения запирающего элемента, закрепленного на капоте, относительно корпуса, находящегося в подкапотном пространстве, а также положения поворотного ригеля привода фиксации запирающего элемента. Кроме того, дополнительное повышение надежности работы за счет исключения повреждения запирающего элемента и/или поворотного ригеля, блокирующего запирающий элемент, обеспечивается введением в устройство контроля положения запирающего элемента приемопередатчика , позволяющего связь cо смартфоном авторизованного пользователя и реализовать новую функцию – создание обратной связи со смартфоном авторизованного пользователя и информирование пользователя о состоянии запорного устройства и положения запирающего элемента, что позволяет дополнительно контролировать работу устройства. Получая данные от устройства контроля положения запирающего элемента, авторизованный пользователь достоверно информируется об успешности/неуспешности закрытия/открытия запирающего устройства капота, о его блокировке/разблокировке, а также о наличии исправности, если таковая имеется.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 – вид сверху на корпус с установленными в нем элементами;
На фиг. 2 – вид А с фиг. 1;
На фиг. 3 – фрагмент (вид сбоку) запорного устройства в закрытом положении;
На фиг. 4 и 5 – вариант блокировки запирающего элемента поворотным ригелем.
На фиг. 6 – функциональная схема запорного устройства.
На чертежах позициями обозначено:
1 – корпус;
2 – электронная плата управления;
3 – отверстия для крепления корпуса;
4 – усиленная часть корпуса;
5 – отверстие под запирающий элемент;
6 – поворотный ригель;
7 – место крепления аварийного троса
8 – редуктор;
9 – электродвигатель (DC)
10 – аварийный трос
11 – датчик Холла;
12 – постоянный магнит;
13 – запирающий элемент;
14 – винт фиксации магнитов;
15 – микропроцессор;
16 – энергонезависимая память (ПЗУ);
Bluetooth.
17 – приемопередатчик
Электромеханическое запорное устройство капота автомобиля содержит корпус 1, который размещается в подкапотном пространстве автомобиля и закрепляется крепежными элементами, устанавливаемыми а отверстия 3 для крепления корпуса 1, а на капоте крепится запирающий элемент 13, выполненный в виде штыря переменного сечения, преимущественно, с утолщением на свободном конце. В корпусе 1 запорного устройства в его усиленной части 4 образовано отверстие 5 для прохода запирающего элемента 13, кроме того, в корпусе 1 расположен и закреплен привод фиксации запирающего элемента 13, состоящий из электродвигателя 9, связанного с вычислительным устройством, и редуктора 8, при этом выходной вал редуктора 8 соединен с поворотным ригелем 6, предназначенным для взаимодействия с запирающим элементом 13 (со штырем переменного сечения) при его блокировки в закрытом положении запорного устройства. Питание электродвигателя 9 привода фиксации запирающего элемента осуществляется от источника питания автомобиля.
Bluetooth
Устройство контроля положения запирающего элемента установлено в корпусе 1 и выполнено в виде электронной платы 2 управления, имеющей возможность подсоединения к источнику питания автомобиля и содержащей вычислительное устройство с микропроцессором 15, энергонезависимой памятью 16, приемопередатчик 17, обеспечивающий беспроводную связь по протоколу  cо смартфоном авторизованного пользователя, и/или процессором блока электронного управления автомобилем, и/или охранной системой автомобиля.
Кроме того, устройство контроля положения запирающего элемента содержит датчик Холла 11, закрепленный на электронной плате 2 и, по меньшей мере, один постоянный магнит 12, прикрепленный к запирающему элементу 13 или установленный в его полости. Если один, два или более постоянных магнитов 12 установлен в полости запирающего элемента 13, при этом упомянутые магниты 12 фиксируются в полости посредством винта 14 фиксации магнитов.
Датчик Холла 11 смонтирован в корпусе 1 вблизи отверстия 5 под запирающий элемент (под штырь переменного сечения) 13 на расстоянии, позволяющем датчику Холла 11 воспринимать магнитное поле от постоянного магнита (магнитов) 12 при вхождении запирающего элемента 13 в отверстие 5 корпуса 1. Детектирование положения запирающего элемента 13 реализуется за счет взаимодействия поля постоянного магнита 12, определяющего положение запирающего элемента 13, и датчика Холла 11. Датчик Холла 11 и приемопередатчик 17 подсоединены вычислительному устройству.
Запирающий элемент 13, представляющий собой штырь переменного сечения выполнен, например, с утолщением или утолщениями на свободном конце, и изготовлен, предпочтительно, из нержавеющей стали. На штыре переменного сечения может быть установлена противоспильная свободно вращающаяся внешняя втулка (не показана), препятствующая разрушению (перепиливанию) штыря злоумышленниками при попытке вскрыть капот.
Электромеханическое запорное устройство капота снабжено дополнительным гибким металлическим тросиком в герметичной оплетке, предназначенным для аварийного отключения механической части запорного устройства, отключения электропитания и принудительной разблокировки штыря переменного сечения.
Bluetooth
Детектирование положения запирающего элемента реализуется за счет взаимодействия поля постоянного магнита, связанного с запирающим элементом, и датчика Холла, связанного с микропроцессором. Управление запорным устройством осуществляется через  канал.
При закрытии капота запирающий элемент 13 (штырь), имеющий внутри себя магнит 12, заходит в имеющееся в корпусе 1 отверстие 5 под запирающий элемент. Датчик Холла, распаянный на электронной плате управления 2, определяет наличие запирающего элемента (штыря с магнитом 12) по изменению магнитного поля. Изменение магнитного поля возникает вследствие появления в зоне чувствительности датчика Холла 11 постоянного магнита 12, а, значит, и запирающего элемента 13. При постановке на охрану автомобиля происходит блокировка запирающего элемента 13 в отверстии 5 под запирающий элемент в усиленной части 4 корпуса 1 путем поворота поворотного ригеля 6 таким образом, чтобы выход запирающего элемента 13 из отверстия 5 был невозможен.
Запирающий элемент 13 может быть выполнен в виде штыря со сферическим утолщением на конце (см. фиг. 4 и 5). Поворотный ригель 6 в этом случае представляет собой цилиндрический элемент с выступом, расположенным по образующей цилиндра, при этом при повороте ригеля 6 на блокировку запирающего элемента 13, выступ ригеля повернут в сторону запирающего элемента 13 – штыря со сферическим утолщением на конце, располагается выше сферического утолщения так, что данный выступ не позволяет сферическому утолщению штыря переместиться вверх. Открытие капота невозможно. При открытом положении запорного устройства выступ ригеля повернут в сторону, противоположную запирающему элементу 13 и позволяет штырю со сферическим утолщением переместиться вверх, капот может быть открыт.
Bluetooth
Сигнал от охранной системы автомобиля поступает по  каналу через приемопередатчик на микропроцессор 15, который управляет работой электродвигателя 9, обеспечивающего поворот поворотного ригеля 6 в положение блокировки, разблокировки запирающего элемента 13.
На электронной плате 2 имеется энергонезависимая память (ПЗУ) 16, в которую постоянно записываются данные о положении запирающего элемента 13, что позволяет обеспечить корректную работу запирающего устройства в случае снятия питания с электродвигателя 9, так как в энергонезависимой памяти 16 содержится информация о последнем положении поворотного ригеля 6 перед отключением электропитания. Наличие энергонезависимой памяти 16 позволяет исключить попытку закрыть капот, если поворотный ригель 6 находится в положении блокировки и, тем самым, избежать повреждения запирающего элемента 13 и капота.
Pandora
Открытие-закрытие запирающего устройства происходит при подаче на него команды охранной системой  любым из предусмотренных в настройках сигнализации способов, при этом запорное устройство капота открывается-закрывается одновременно с замками дверей по сигналу пользователя, инициирующего работу охранной системы.
При движении автомобиля запорное устройство всегда находится в открытом состоянии для обеспечения беспрепятственного доступа в подкапотное пространство автомобиля при возникновении любых аварийных и внештатных ситуаций.
Bluetooth
При закрытии капота запирающий элемент 13 располагается в отверстии 5 усиленной части 4 корпуса 1 таким образом, что на датчик Холла 11, установленный на электронной плате управления 2, влияет магнитное поле магнитов 12, установленных в полости штыря (запирающего элемента 13), что позволяет определить наличие штыря в необходимом положении, позволяющем произвести закрытие запорного устройства, т.е. блокировку запирающего элемента 13 поворотным ригелем 6 по команде, полученной электродвигателем 9, от вычислительного устройства, связанного с приемопередатчиком, принимающим по каналу сигнал на закрытие запирающего устройства.
Если запирающий элемент 13 отсутствует в отверстии 5 усиленной части 4 корпуса1 (капот открыт), вращение поворотного ригеля 6 не происходит во избежание повреждения элементов капота при попытке захлопывания с ригелем 6, находящимся в положении блокировки.