ДВЕРНАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С БЕССТУПЕНЧАТЫМ ОГРАНИЧИТЕЛЕМ ОТКРЫТИЯ ДВЕРИ
DOOR SYSTEM OF VEHICLE WITH SMOOTH DOOR CHECK

Область техники
Изобретение относится к ограничителю открытия двери транспортного средства, в частности, пассажирского.
Уровень техники
Двери обычно удерживаются открытыми и закрытыми посредством ограничителя открытия двери. Пассажир нажимает кнопку или берется за ручку, которая открывает дверь, позволяя её широко распахнуть. Между рамой и дверью установлен ограничитель открытия двери, который включает в себя фиксаторы, определяющие дискретные положения открытия двери, в которых она удерживается открытой. При открывании или закрывании двери необходимо преодолеть удерживающее усилие фиксатора.
Стандартный ограничитель открытия двери обеспечивает несколько открытых положений двери, в которых она удерживается. Эти положения могут не совпадать с углами открытия двери, наиболее удобными для пассажира, чтобы он мог войти или выйти из транспортного средства. Этот недостаток устранен в пассивных бесступенчатых ограничителях открытия двери, описанных в документе US 5410777. Однако такое устройство может вызывать противоречивые чувства, поскольку удерживающее усилие фиксатора «ослабевает» в зависимости от пространственного положения транспортного средства. Например, если транспортное средство припарковано с наклоном, при отпускании двери из положения удержания может возникнуть ощущение, что дверь может внезапно закрыться под собственным весом. Другой недостаток известных ограничителей заключается в том, что их нельзя использовать для предотвращения удара двери о препятствие в том случае, когда дверь широко распахивается в сложной парковочной ситуации, что желательно предотвратить во избежание дорогостоящего ремонта двери.
Раскрытие изобретения
Изобретение относится к автомобильной дверной системе, содержащей петлю, выполненную с возможностью поддерживания двери, и модуль ограничения открытия двери, выполненный с возможностью присоединения к транспортному средству или двери посредством рычажного механизма. Модуль ограничения открытия двери включает в себя корпус; выходной вал, соединенный с рычажным механизмом и выполненный с возможностью вращения относительно корпуса и создания крутящего момента для ограничения открытия двери в необходимом ее положении; датчик обнаружения вращения вала, выполненный с возможностью подачи сигнала при обнаружении вращения; и тормозной узел, включающий в себя элемент в виде вала, функционально связанный с выходным валом. Тормозной узел имеет нормально замкнутое положение, в котором элемент в виде вала замкнут на корпус в режиме ограничения открытия двери, и разомкнутое положение, соответствующее режимам закрытия или открытия двери, причем тормозной узел выполнен с возможностью перемещения из нормально замкнутого положения в разомкнутое положение в ответ на указанный сигнал.
С датчиком и тормозным узлом может быть связан контроллер, выполненный с возможностью подачи команды в тормозной узел на его перемещение из нормально замкнутого положения и разблокирование вала в ответ на сигнал, свидетельствующий о проскальзывании элемента в виде вала в нормально замкнутом положении, и подачи команды в тормозной узел на перевод его в нормально замкнутое положение в ответ на сигнал, уровень которого упал ниже порогового значения, и создание удерживающего момента в желаемом положении двери.
С контроллером может быть связан датчик обнаружения препятствий, а контроллер выполнен с возможностью подачи команды на остановку двери посредством тормозного узла в нормально замкнутом положении в ответ на сигнал об обнаруженном препятствии.
Выходной вал с элементом в виде вала может соединять редуктор, увеличивающий удерживающий момент.
Тормозной узел может быть размещен между редуктором и датчиком.
Рычажный механизм может быть выполнен с возможностью присоединения к дверной стойке и передачи крутящего момента выходного вала на дверную стойку.
Датчик положения может быть встроен в тормозной узел и выполнен с возможностью обнаружения вращения элемента в виде вала, свидетельствующего о вращении выходного вала.
Тормозной узел может содержать постоянный магнит, замыкающий элемент в виде вала на корпус в нормально замкнутом положении, и катушку, выполненную с возможностью преодоления магнитного потока постоянного магнита для обеспечения разомкнутого положения, позволяя элементу в виде вала свободно вращаться относительно корпуса.
Катушка может быть выполнена модулируемой, обеспечивая необходимую разблокировку тормозного узла, соответствующую необходимому ощущению состояния двери.
Катушка может быть выполнена модулируемой так, чтобы ослаблять удерживающий момент, создаваемый тормозным узлом в нормально замкнутом положении, в зависимости от среднего напряжения широтно-импульсной модуляции в катушке.
Контроллер может быть выполнен с возможностью изменения направления тока в катушке для добавления магнитного потока в нормально замкнутом положении, увеличивая крутящий момент остановки двери.
С контроллером может быть связан датчик пространственного положения, выполненный с возможностью определения пространственного положения транспортного средства, при этом контроллер выполнен с возможностью регулировки удерживающего момента тормозного узла в ответ на сигнал датчика пространственного положения.
Изобретение также относится к бесступенчатому ограничителю открытия двери, содержащему корпус; выходной вал, выполненный с возможностью вращения относительно корпуса и создания крутящего момента для ограничения открытия двери в необходимом ее положении; датчик обнаружения вращения выходного вала и подачи сигнала в случае такого обнаружения; и тормозной узел, включающий в себя элемент в виде вала, функционально связанный с выходным валом. Тормозной узел имеет нормально замкнутое положение, в котором элемент в виде вала замкнут на корпус в режиме ограничения открытия двери, и разомкнутое положение, соответствующее режимам закрытия или открытия двери. Тормозной узел выполнен с возможностью перемещения из нормально замкнутого положения в разомкнутое положение в ответ на указанный сигнал, свидетельствующий о проскальзывании элемента в виде вала в нормально замкнутом положении.
Выходной вал с элементом в виде вала может соединять редуктор, увеличивающий удерживающий момент.
К выходному валу может быть присоединен рычажный механизм, выполненный с возможностью передачи крутящего момента от выходного вала на дверную стойку.
В тормозной узел может быть встроен датчик положения, выполненный с возможностью обнаружения вращения элемента в виде вала, свидетельствующего о вращении выходного вала.
Тормозной узел может содержать постоянный магнит, замыкающий элемент в виде вала на корпус в нормально замкнутом положении, и катушку, выполненную с возможностью преодоления магнитного потока постоянного магнита для обеспечения разомкнутого положения, позволяя элементу в виде вала свободно вращаться относительно корпуса.
Для увеличения крутящего момента остановки двери в катушку может подаваться ток обратного направления, добавляя магнитный поток в нормально замкнутом положении.
Изобретение также относится к способу ограничения открытия двери включающего в себя этапы, на которых удерживают дверь в открытом положении посредством электрического тормозного узла и вручную поворачивают дверь вокруг петли, обеспечивая ручной ввод входного сигнала. Затем обнаруживают введенный вручную входной сигнал, и разблокируют электрический тормозной узел в ответ на введенный вручную входной сигнал.
На этапе обнаружения могут приводить во вращение редуктор в обратном направлении посредством выходного вала и обнаруживать вращение выходного вала.
На этапе обнаружения могут косвенно обнаруживать вращение выходного вала посредством обнаружения вращения элемента в виде вала электрического тормозного узла.
Ручной ввод входного сигнала включает в себя толкание или притягивание двери с превышением момента проскальзывания удерживающего дверь тормозного узла, при этом этап разблокировки осуществляют в ответ на момент проскальзывания.
Способ может включать в себя этап обнаружения препятствия двери и этап удержания двери при обнаружении препятствия.
Этап удержания двери может включать в себя изменение направления тока в катушке электрического тормозного узла для добавления магнитного потока в нормально замкнутом положении тормоза, увеличивая момент остановки двери.
Изобретение поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1A показана дверь транспортного средства с установленным на дверной стойке бесступенчатым ограничителем ее открытия, вид в перспективе;
на фиг. 1B – дверь с рычажным механизмом бесступенчатого ограничителя открытия двери, вид в перспективе в увеличенном масштабе;
на фиг. 2 – схема дверной системы с бесступенчатым ограничителем открытия двери;
на фиг. 3A – бесступенчатый ограничитель открытия двери, вид в перспективе;
на фиг. 3B – бесступенчатый ограничитель открытия двери, вид в разрезе по линии 3B-3B на фиг. 3A;
на фиг. 4 – тормозной узел бесступенчатого ограничителя открытия двери, вид в продольном сечении;
на фиг. 5 – схема работы бесступенчатого ограничителя открытия двери;
на фиг. 6 – другая схема работы бесступенчатого ограничителя открытия двери;
на фиг. 7A – график зависимости напряжения в тормозном узле от времени;
на фиг. 7B – график зависимости удерживающего момента в тормозном узле от времени с учетом соотношения между напряжением и временем, показанным на фиг.7A.
Осуществление изобретения
Стандартный автомобиль 10 (показана его часть) обычно имеет несколько дверей 12 (показана одна), предназначенных для посадки-высадки в салон транспортного средства и/или погрузки-выгрузки из грузового отсека. В рассматриваемом примере дверь 12 является дверью салона. Дверь 12 шарнирно установлена на петлях 15 (показана одна) дверной стойки 14, например, передней или центральной стойки, вокруг которых дверь может перемещаться между открытым и закрытым положениями. В двери 12 имеется полость 16, в которой обычно расположена усиливающая балка, стеклоподъемник и другие устройства. В полости 16 расположен модуль 18 ограничения открытия двери, однако при желании он может также находиться в дверной стойке 14. Установка модуля 18 ограничения открытия двери рядом с петлей 15 минимизирует его влияние на инерцию двери.
Модуль 18 ограничения открытия двери является частью дверной системы 20 (фиг. 2), которая удерживает дверь 12 в открытом положении без дискретных фиксаторов, которые обычно встречаются в стандартных ограничителях открытия двери. Вместо этого система 20 приспособлена для удержания двери в бесконечном количестве открытых положений. Более того, система 20 может обеспечивать постоянное ощущение контроля двери для потребителя во время её разблокирования независимо от пространственного положения транспортного средства и может использоваться для активной остановки двери при обнаружении препятствия на пути поворота двери посредством датчика обнаружения препятствий.
Как показано на фиг. 1B, модуль 18 ограничения открытия двери соединен с дверной стойкой 14 посредством рычажного механизма 21. Рычажный механизм 21 передает на дверную стойку 14 создаваемые модулем 18 ограничения открытия двери усилия на открывание и закрывание, а также при необходимости удерживает дверь 12 открытой.
Как показано на фиг. 2, система 20 включает в себя контроллер 22 или электронный блок управления (ЭБУ), принимающий входные сигналы от различных компонентов, а также отправляющий сигналы управления в модуль 18 ограничения открытия двери для открывания и закрывания двери 12 по запросу пользователя. К контроллеру 22 присоединен источник 24 питания, который выборочно подает электропитание в модуль 18 ограничения открытия двери в виде команд. С контроллером 22 также связаны замок 26 и переключатель 30. Замок 26, который установлен в двери 12 (фиг. 1А), выборочно разъединяется и соединяется с язычком 28, установленным в дверной стойке 14. Замок 26 может быть электромеханическим, взаимодействующим с контроллером 22, но также может использоваться и стандартный механический замок. В одном из вариантов выполнения замок 26 включает в себя датчик для передачи информации о его открытом или закрытом состоянии в контроллер 22.
С контроллером 22 взаимодействует датчик 29 пространственного положения транспортного средства, определяющий ориентацию транспортного средства, которая используется для управления перемещением двери 12 посредством модуля 18 ограничения открытия двери.
В одном из примеров система содержит датчик 32 обнаружения препятствия, например, ультразвуковой, который связан с контроллером 22 и используется для подачи команды на остановку в случае обнаружения препятствия в то время, когда пассажир открывает дверь. Датчик 32 обнаружения препятствия установлен, например, на наружном листе металла двери 12. Следует понимать, что для обнаружения препятствий можно также использовать и другие датчики, например, оптические, и можно также использовать другое их расположение, например, на основании внешнего зеркала, установленного на двери транспортного средства.
Как показано на фиг. 2 и 3B, модуль 18 ограничения открытия двери включает в себя корпус 33, который может быть образован одной или несколькими отдельными скрепленными между собой частями. Тормозной узел 38 замкнут на дверь 12 через корпус 33 и выполнен с возможностью выборочного соединения с элементом 39 в виде вала. В качестве такого тормозного узла можно использовать тормозной узел фирмы Sinfonia NC, модели № ERS-260L/FMF. Указанный тормозной узел 38 создает относительно небольшой крутящий момент, например, 8 Нм.
Для увеличения удерживающего момента, создаваемого тормозным узлом 38, используется редуктор 36. В рассматриваемом примере используется один редуктор, хотя можно использовать и несколько редукторов. Редуктор 36 расположен внутри корпуса 33 и соединен с тормозным узлом 38 посредством элемента 39 в виде вала. В одном из примеров редуктор 36 выполнен в виде прямозубой цилиндрической передачи с передаточным отношением 6,25:1. Разумеется, можно использовать редукторы другой конфигурации и другие передаточные отношения. Полный удерживающий момент, создаваемый модулем 18 ограничения открытия двери, в данном примере составляет 50 Нм. Любой прикладываемый к тормозному узлу 38 крутящий момент, превышающий это пороговое значение, приведет к проскальзыванию тормоза, позволяя элементу 39 вращаться.
Тормозной узел 38 имеет нормально замкнутое положение, в котором элемент 39 замкнут на корпус 33 и не может вращаться. Тормозной узел 38 также может находиться в разомкнутом положении, соответствующем режиму закрывания или открывания двери. В разомкнутом положении тормозной узел 38 позволяет элементу 39 свободно вращаться. В противном случае тормозной узел 38 удерживает или «останавливает» дверь 12 в ее текущем положении.
Датчик 40 положения, взаимодействующий с контроллером 22, следит за вращением одного из компонентов модуля 18 ограничения открытия двери, например, за вращением элемента 39 в виде вала. Датчик 40 положения может быть выполнен в виде встроенного датчика Холла, обнаруживающего вращение указанного элемента 39.
Как показано на фиг.3А, выходной вал 41 редуктора 36 соединен с рычажным механизмом 21. Один конец рычага 42 установлен на выходном валу 41, а другой конец связан с рычагом 44. Рычаг 44 шарнирно связан с опорой 46, закрепленной на стойке 14 двери. Рычажный механизм 21 предназначен для создания удерживающего момента приблизительно равного желаемому для удержания двери.
Более подробно тормозной узел 38 показан на фиг. 4. Элемент 39 в виде вала поддерживается подшипником 50, прикрепленным к корпусу 33. Один конец 52 этого элемента соединен с датчиком 40 положения, а другой конец 54 – с редуктором 36. К концу 54 прикреплено приводное кольцо 56, поддерживающее постоянный магнит 58. Между приводным кольцом 56 и постоянным магнитом 58 расположена пружина 60, которая может быть пластинчатой, отклоняющая постоянный магнит 58 в сторону от корпуса 33. Магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом 58, притягивает приводное кольцо 56 к корпусу 33 с усилием, значительно большим усилия пружины 60. На корпусе 33 расположен фрикционный материал 62, который в нормально замкнутом положении сцепляется с постоянным магнитом 58, создавая крутящий момент примерно в 8 Нм, при котором постоянный магнит 58 будет проскальзывать относительно корпуса 33.
Внутри корпуса 33 расположен контур создания магнитного потока или катушка 64, связанная проводами 66 с контроллером 22. При подаче питания определенной полярности катушка 64 создает магнитный поток, противодействующий магнитному потоку постоянного магнита 58, позволяя пружине 60 вывести постоянный магнит 58 из зацепления с фрикционным материалом 62 в положение, показанное на фиг. 4. В указанном разомкнутом положении элемент 39 может свободно вращаться относительно корпуса 33. Компоненты тормозного узла можно расположить в другой, отличающейся от описанной выше конфигурации, создавая при этом требуемый отключаемый тормозной удерживающий момент.
На контур, создающий магнитный поток, или катушку 64 можно также подать питание обратной полярности для добавления магнитного потока к магнитному потоку постоянного магнита 58. Это является полезным в том случае, когда контроллером 22 вырабатывается команда остановки при обнаружении препятствия. Добавление магнитного потока катушкой повышает максимальный удерживающий момент примерно на 50%, следовательно, в рассматриваемом примере момент остановки тормоза увеличен до 12 Нм, что, в свою очередь, обеспечивает максимальный момент остановки в 75 Нм.
Один из режимов 70 работы системы показан на фиг. 5. Когда тормозное устройство 38 находится в нормально замкнутом положении, создается момент, который удерживает дверь 12 в её текущем положении. При отсутствии проскальзывания в тормозном узле 38 датчик 40 положения определяет скорость двери как нулевую.
Когда пользователь толкает от себя дверь 12 или тянет ее к себе, чтобы открыть или закрыть эту дверь, рычажный механизм 21 заставляет поворачиваться выходной вал 41 и вращаться в обратном направлении редуктор 36 и элемент 39 в виде вала. Когда прикладывается крутящий момент, достаточный для проскальзывания нормально замкнутого тормозного узла 38 (в данном примере с тормозным моментом 50 Нм), элемент 39 будет вращаться. В результате датчик 40 положения обнаружит угловое перемещение элемента 39, которое свидетельствует о повороте выходного вала 41.
После обнаружения порогового значения углового перемещения, например, 2°, на вход контроллера 22 подается сигнал, вызывающий команду на перемещения двери. Конечно, при желании можно использовать и другие пороговые значения углового перемещения. Датчик 40 положения позволяет обнаружить угловое положение двери 12 и скорость ее перемещения, что может быть полезно при управлении тормозным узлом 38 в зависимости от пространственного положения транспортного средства.
Таким образом, в ответ на входной сигнал от датчика 40 положения контроллер 22 выдает команду тормозному узлу 38 на разблокировку элемента 39, который будет затем свободно вращаться относительно корпуса 33, позволяя двери 12 перемещаться. После того, как датчик 40 положения обнаружит угловое перемещение и/или скорость элемента 39 приблизительно нулевыми (что свидетельствует об остановленном перемещения двери), катушка 64 обесточится для повторного сцепления с тормозным узлом 38 и удержания двери 12 в ее текущем положении.
Перемещение двери останавливается в полностью открытом и полностью закрытом положениях. Кроме того, пользователь может физически удерживать дверь 12 в необходимом положении, предотвращая дальнейшее ее перемещение, которое будет обнаружено датчиком 40 положения. В этом случае контроллер 22 обесточит тормозной узел 38, который будет удерживать дверь 12 в том положении, где пользователь остановил ее, обеспечивая тем самым «бесступенчатый» режим ограничения открытия двери. То есть дверь 12 может удерживать модуль 18 ограничения открытия двери в любом положении, а не только в дискретных фиксированных положениях. Этот свойство особенно полезно в сложных парковочных ситуациях, когда дверь нельзя открыть полностью. Дверь может позиционироваться в непосредственной близости от препятствия, расположенного рядом с дверью, и удерживаться пользователем, в результате чего тормозной узел 38 будет удерживать это положение двери, тем самым обеспечивая максимально возможное открытие для пользователя, чтобы он мог войти и выйти из транспортного средства.
На фиг. 6 показан режим 80 работы, в соответствии с которым контроллер 22 выдает команду в результате получения сигнала о наличии препятствия от датчика 32 обнаружения препятствия. Эта команда на остановку вызывает подачу тока обратного направления, увеличивая предельный тормозной момент удержания до 12 Нм, что, в свою очередь, за счет редуктора 36 усиливает момент остановки двери до 75 Нм. Крутящий момент остановки обеспечивает быструю остановку двери, предотвращая контакт с препятствием. Когда датчик 40 положения обнаруживает скорость перемещения двери, равную нулю, ток обратного направления падает, и момент удержания модуля 18 ограничения открытия двери возвращается к 50 Нм. Задержку удерживающего момента тормозного узла 38 можно регулировать посредством широтно-импульсной модуляции тока в катушке 64. Например, номинальный тормозной момент удержания можно уменьшить до 6,4 Нм за счет приложения напряжения приблизительно 4 В к катушке посредством широтно-импульсной модуляции и обеспечить тем самым на ровном месте удерживающий момент ограничителя открытия двери, равный приблизительно 40 Нм. В другом случае пространственное положение транспортного средства обнаруживается посредством датчика 29 пространственного положения для изменения удерживающего момента, создаваемого тормозным узлом 38, чтобы обеспечить постоянный удерживающий момент независимо от наклона вверх или вниз транспортного средства, который создает предсказуемое перемещение двери. Например, тормозной узел 38 будет прикладывать более высокий удерживающий момент в том случае, когда транспортное средство имеет наклон по сравнению с тем случаем, когда транспортное средство находится на ровном месте.
Может быть желательным «мягко» расцеплять тормозной узел 38 для предотвращения резкого движения двери, что может создать неудобства для пользователя. Например, удерживающий момент в 50 Нм может через рычажный механизм 21 создавать усилие на дверную стойку 14 порядка 700-900 Н, способное из-за резкого высвобождения накопленной энергии удерживающего момента вызвать в металлическом листе громкий звук хлопка. Для устранения такой нежелательной ситуации используется постепенное нарастание поступающего от контроллера 22 сигнала с широтно-импульсной модуляцией до полной мощности, например, в течение 0,2 секунды, как показано на фиг. 7А. В результате электрическое поле, противодействующее полю постоянного магнита, постепенно увеличивается, уменьшая тормозной удерживающий момент с полной мощности до расцепления, как показано на фиг. 7В, в течение 0,2 секунды, что обеспечивает «мягкое» расцепление тормозного действия.
Несмотря на то что в описанном варианте выполнения была раскрыта конкретная компоновка компонентов, возможны и другие компоновки. Хотя были представлены и описаны определенные последовательности этапов, понятно, что этапы могут выполняться в другом порядке, по отдельности или в комбинации, используя преимущества изобретения, если не оговорено иное.
В разных примерах используются конкретные компоненты, однако варианты осуществления изобретения не ограничены такими конкретными комбинациями. Допустимо использовать определенные компоненты или особенности из одного примера в комбинации с компонентами и особенностями другого примера.
Хотя были раскрыты типовые варианты осуществления, специалистам понятно, что в пределах объема формулы изобретения возможны некоторые модификации.