СИСТЕМА ДВЕРИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DOOR SYSTEM FOR MOTOR VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе двери с приводом для пассажирского или автомобильного транспортного средства.
Уровень техники
В патенте США №7500711 (Юинг и др., «Ford Global Technologies LLC») от 10.03.2009 раскрыта боковая дверь с приводом для пассажирского транспортного средства. В соответствии с изобретением эта дверь открывается и закрывается с помощью исполнительного механизма, включающего в себя электродвигатель, сцепляющий механизм и ходовой винт, дальний конец которого соединен с контрольным рычагом двери.
Настоящее изобретение направлено на усовершенствование таких систем боковой двери с приводом, в котором открытая боковая дверь автоматически закрывается при изменении данных о присутствии или наличии человека на сиденье рядом с дверью транспортного средства.
Раскрытие изобретения
Усовершенствованная система боковой двери с приводом для транспортного средства включает в себя боковую дверь транспортного средства, соединенную с кузовом транспортного средства, исполнительный механизм для перемещения боковой двери между открытым и закрытым положениями, а также датчик присутствия для определения изменения состояния присутствия или наличия человека в положении сиденья рядом с боковой дверью. На основании сигналов от датчика присутствия контроллер осуществляет управление функционированием исполнительного механизма.
В соответствии с одним вариантом осуществления система включает в себя датчик обнаружения препятствия, позволяющий обнаруживать препятствия на траектории движения боковой двери. На основании сигналов от датчика обнаружения препятствий контроллер осуществляет управление функционированием исполнительного механизма. Это позволяет избежать контакта боковой двери с препятствием, например, с транспортным средством, находящимся рядом.
Также данная система может включать в себя переключатель для выборочного перемещения двери между открытым и закрытым положениями. На основании сигналов от переключателя контроллер осуществляет управление функционированием исполнительного механизма. Для измерения силы, с которой открывают или закрывают боковую дверь, система также может включать в себя датчик усилия. На основании сигналов от датчика усилия контроллер осуществляет управление функционированием исполнительного механизма. С целью обнаружения использования дверной ручки для отпирания замка, который фиксирует боковую дверь в закрытом положении, система также может включать в себя датчик дверной ручки. На основании сигналов от датчика дверной ручки контроллер осуществляет управление функционированием исполнительного механизма. Для распознавания речи система также может включать в себя блок голосового управления. На основании речевых команд для блока голосового управления контроллер осуществляет управление функционированием исполнительного механизма, а также управляет открыванием и закрыванием боковой двери.
В соответствии с одним вариантом осуществления датчик присутствия представляет собой датчик веса, подключенный к сиденью. В соответствии с одним вариантом осуществления исполнительный механизм представляет собой линейный исполнительный механизм, устанавливаемый в боковой двери. В соответствии с одним возможным вариантом осуществления система включает в себя контрольный рычаг двери, первый конец которого шарнирно соединен с линейным исполнительным механизмом, а второй конец шарнирно соединен с кузовом транспортного средства. Контрольный рычаг двери может быть гладким для обеспечения неограниченного количества положений остановки двери. Боковая дверь также может иметь систему направляющих роликов для сцепления с контрольным рычагом двери. Система роликов имеет противолежащие ролики, сцепляющиеся на противоположных сторонах контрольного рычага двери. В соответствии с другим вариантом осуществления система двери включает в себя электрический замок, который может находиться в сцепленном положении для фиксации боковой двери в закрытом положении и в расцепленном положении для разблокирования боковой двери для открывания.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлено транспортное средство, включающее в себя систему боковой двери с приводом.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлен способ функционирования боковой двери с приводом. Данный способ включает в себя этапы открывания боковой двери с приводом, контроля состояния сиденья, установленного рядом с боковой дверью, с помощью датчика присутствия, и затем закрывания боковой двери с помощью функции исполнительного механизма в ответ на обнаружение контроллером одного из следующих условий: (a) человек садится в транспортное средство и занимает сиденье, (b) человек освобождает сиденье и покидает транспортное средство, что может быть определено на основании обнаружения изменения в состоянии присутствия показаний от датчика присутствия. Также способ включает в себя контроль состояния сиденья для обнаружения изменения данных о присутствии человека в течение заранее заданного промежутка времени и автоматическое закрывание боковой двери с приводом в ответ на обнаружение изменения данных о присутствии человека на сиденье в течение заранее заданного промежутка времени. В соответствии с одним вариантом осуществления начало отсчета заранее заданного промежутка времени начинается с момента открывания двери. В соответствии с одним вариантом осуществления способ включает в себя измерение веса на сиденье для определения изменения данных о присутствии человека на сиденьи. В соответствии с одним вариантом осуществления способ включает в себя установку заранее заданного минимального значения веса для определения присутствия человека на сиденьи.
В описании, приведенном ниже, будет показано и рассмотрено несколько предпочтительных вариантов осуществления системы боковой двери с приводом для транспортных средств. Следует понимать, что система боковой двери с приводом для транспортного средства может использовать другие варианты осуществления изобретения, отличные от представленных вариантов, кроме того, некоторые компоненты могут быть изменены в соответствии с другими очевидными аспектами без отступления от сущности изобретения, обозначенной в формуле изобретения. Соответственно, сопроводительные чертежи и описание следует рассматривать как пример, а не как ограничение изобретения.
Краткое описание чертежей
Сопроводительные чертежи, которые включены в данное описание и являются его неотъемлемой частью, демонстрируют несколько вариантов осуществления системы боковой двери с приводом и вместе с описанием служат для объяснения принципов данного изобретения. На данных сопроводительных чертежах представлено следующее:
на фиг. 1 представлен схематический вид сверху, на котором изображена боковая дверь с приводом для автомобильного транспортного средства в открытом положении;
на фиг. 2 представлен вид сверху исполнительного механизма боковой двери с приводом, контрольный рычаг и установочные кронштейны в разобранном виде;
на фиг. 3 изображена электрическая схема системы боковой двери с приводом;
на фиг. 4 изображена функциональная схема или таблица системы контроля состояния сиденья.
Ниже приведено подробное описание предпочтительных вариантов осуществления системы боковой двери с приводом, примеры которых изображены на сопроводительных чертежах.
Осуществление изобретения
На фиг. 1-3 представлена система 10 боковой двери с приводом для автомобильного транспортного средства V. В соответствии с представленным вариантом осуществления боковая дверь 12 шарнирно соединяется с кузовом В транспортного средства с помощью петли 14, которая позволяет боковой двери перемещаться между полностью открытым положением (изображено сплошной линией) и полностью закрытым положением (изображено пунктирной линией).
Боковая дверь 12 перемещается между открытым и закрытым положениями с помощью исполнительного механизма, обозначенного ссылочной позицией 16. В соответствии с представленным вариантом осуществления исполнительный механизм 16 состоит из корпуса 18, приводного электродвигателя 20, передачи и сцепляющего механизма 22, а также ходового винта 24. Корпус 18 установлен на внутренней стенке 26 боковой дверцы 12 с помощью установочного кронштейна 28. Дальний конец 30 ходового винта 24 шарнирно соединен с одним концом контрольного рычага 34 двери при помощи пальца 32. Противоположный конец контрольного рычага 34 двери шарнирно установлен на опоре 36 кузова В транспортного средства при помощи кронштейна 38.
Как на фиг. 1 показано, в двери 12 установлена система направляющих роликов, обозначенная ссылочной позицией 37. Система 37 направляющих роликов включает в себя противолежащие ролики 39, которые перемещаются вдоль противоположных краев 41 контрольного рычага 34 (см. также фиг. 2). В случае необходимости дополнительный набор противолежащих роликов (не показан) может быть зацеплен с верхней и нижней поверхностями контрольного рычага 34. Также следует понимать, что контрольный рычаг 34 может иметь гладкие края 41 и поверхности, обеспечивая неограниченное количество положений остановки. Когда электродвигатель 20 работает в одном направлении, его вращательное движение преобразуется через передачу и сцепляющий механизм 22 в линейное движение, при этом ходовой винт 24 выдвигается от корпуса 18, открывая дверь 12. Наоборот, когда электродвигатель 20 работает в противоположном направлении, ходовой винт 24 втягивается обратно в корпус 18 и дверь 12 закрывается. Когда дверь 12 открыта, обеспечивается доступ к соседнему с дверью сиденью 40 через боковой проем в кузове транспортного средства V. Подробная информация, касающаяся исполнительного механизма 16, приведена в патенте США №7500711.
На фиг. 3 представлена электрическая схема системы 10 боковой двери с приводом. Центром системы 10 является электронный блок управления дверью (ECU) или контроллер 42 (например, вычислительное устройство с процессором и запоминающим устройством). Следует понимать, что для соединения контроллера 42 с различными датчиками и другими компонентами используют соответствующие шины, кабели и линии управления, обеспечивающие правильное функционирование системы 10 боковой двери с приводом. Таким образом, как изображено, контроллер 42 соединен при помощи линий 46 управления с датчиком защиты от защемления/датчиком оптической системы/ультразвуковым датчиком 44a передней левой двери, с датчиком защиты от защемления/датчиком оптической системы/ультразвуковым датчиком 44b передней правой двери, с датчиком защиты от защемления/датчиком оптической системы/ультразвуковым датчиком 44 с задней левой двери и с датчиком защиты от защемления/датчиком оптической системы/ультразвуковым датчиком 44d задней правой двери. Датчики защиты от защемления/датчики оптической системы/ультразвуковые датчики 44a-44d позволяют измерение и обнаружение препятствий на пути перемещения двери 12 во время открывания и закрывания известным способом.
Линии 48 управления соединяют контроллер 42 с органами 50a-50d управления механизмом открывания/закрывания отдельной двери с приводом. Органы 50a-50d управления механизмом каждой двери с приводом включают в себя исполнительный механизм 16 с приводным электродвигателем 20, передачей и сцепляющим механизмом 22, а также датчик 52 скорости/положения. Как было сказано выше, электродвигатель 20 и сцепляющий механизм 22 обеспечивают управление отдельным исполнительным механизмом 16, который открывает и закрывает каждую дверь 12.
Линии 54 управления соединяют контроллер 42 с концевыми выключателями 56a-56d правой передней двери, левой передней двери, левой задней двери и правой задней двери соответственно. Данные выключатели 56a 56d обнаруживают, когда одна из дверей 12 немного приоткрыта (неплотно закрыта), и передают соответствующий сигнал на контроллер 42 по линиям 54 управления.
Как на фиг. 3 показано, линии 58 управления соединяют контроллер 42 с механизмами 60a-60d запирания/отпирания левой передней двери, левой задней двери, правой передней двери и правой задней двери. Каждый из механизмов 60a-60d запирания/отпирания каждой отдельной двери включает в себя электрический замок 62, который может быть использован для запирания и отпирания каждой двери 12, когда она находится в закрытом положении, известным способом.
Как также на фиг. 3 показано, при помощи шины 64 контроллер 42 соединяется с блоком 66 управления электронными кузовными системами. Блок 66 управления электронными кузовными системами предоставляет транспортному средству V интерактивную информацию, данные системы диагностики, развлекательной системы, проводных и беспроводных систем связи способом, описанным, например, в патенте США №6240347 (Эверхарт и др.) от 29.05.2001 и известным на рынке под названием система «FORD SYNC».
Как показано, блок 66 управления соединен с переключателем 68 закрывания/открывания двери при помощи линии 70 управления, с блоком 72 голосового управления или речевого процессора при помощи линии 74 управления, с датчиками 76 трансмиссии и системы определения скорости движения транспортного средства при помощи линии 78 управления, а также с датчиком 80 «пассивного доступа/пассивного пуска» (Passive Entry Passive Start, или PEPS) при помощи линии 82 управления. Как также показано, блок 66 управления соединен по каналу беспроводной связи с ключом 84 системы пассивного доступа/пассивного пуска и (или) с брелоком 86 системы пассивного доступа/пассивного пуска.
Как также на фиг. 3 показано, в соответствии с одним вариантом осуществления блок 100 обнаружения присутствия человека на сиденье соединен с контроллером 42 при помощи линии 102 управления. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления блок 100 обнаружения присутствия человека на сиденье соединен при помощи линии 104 управления с блоком 66 управления электронными кузовными системами (пунктирная линия на фиг. 3). В соответствии с представленным вариантом блок 100 обнаружения присутствия человека на сиденье включает в себя датчики 108a-108d присутствия, измеряющие вес или массу: в каждом из четырех сидений 40, расположенных рядом с каждой боковой дверью 12 транспортного средства V, установлен один такой датчик. Блок 100 обнаружения присутствия человека на сиденье определяет присутствие или наличие человека в положении сиденья рядом с каждой из боковых дверей 12.
На фиг. 4 представлена схема или таблица контроля состояния сиденья. На данной схеме изображено функционирование системы 10 боковой двери в зависимости от различных условий и команд/входных сигналов.
Следует понимать, что работа контроллера 42 на основании входного сигнала от различных описанных датчиков и выключателей позволяет системе 10 боковой двери реагировать на запросы лиц, авторизованных в системе пассивного доступа/пассивного пуска, которые хотят войти и выйти из транспортного средства V. Также следует понимать, что любая дверь 12 транспортного средства может быть открыта или закрыта в ответ на речевую команду, полученную с помощью блока голосового управления или речевого процессора 72. Таким образом, кто-то, сидящий на переднем пассажирском сиденье 40, может произнести, например, фразу «открыть переднюю правую дверь», после чего дверь будет открыта контроллером 42 при выполнении других условий системы, например, при скорости движения транспортного средства, равной нулю / установке трансмиссии в положении парковки, а также при обнаружении и идентификации ключа системы пассивного доступа/пассивного пуска. В таком случае электрический замок двери 12 приводится в движение для отпирания двери, а электродвигатель 20 выдвигает ходовой винт 24 для открывания двери 12. Как показано на фиг. 1, дверь 12 будет полностью открыта до тех пор, пока датчик 44b не обнаружит препятствие, после чего контроллеру 42 будет отправлен сигнал, на основании чего контроллер 42 отключит электродвигатель 20 до того, как дверь столкнется с препятствием. После выхода через открытую дверь 12 транспортного средства человек может произнести речевую команду «закрыть переднюю правую дверь», толкнуть дверь в сторону закрытого положения (что будет обнаружено датчиком 45 положения и направления движения двери, таким как датчик усилия), или нажать на кнопку брелока 86, после чего дверь 12 закроется под контролем датчика 44b, который будет отслеживать наличие препятствия, которое сможет помешать закрыванию.
Предпочтительно, чтобы система 10 боковой двери с приводом также осуществляла автоматическое закрывание боковой двери 12 с приводом с помощью функционирования исполнительного механизма 16 в ответ на сигнал от контроллера 42 при обнаружении выполнения одного из условий: (а) человек садится в транспортное средство и занимает сиденье 40 рядом с дверью, (b) человек освобождает сиденье и покидает транспортное средство, что может быть определено путем обнаружения изменения состояния присутствия блоком 100 присутствия человека на сиденье. Более конкретно, когда человек находится внутри транспортного средства на сиденье 40, он может, например, открыть дверь путем нажатия/перемещения внутренней ручки (не показана) двери, задействовав переключатель 68 открывания двери, или с помощью речевой команды/запроса открывания двери. Во время открывания блок 100 обнаружения присутствия человека на сиденье отслеживает присутствие или отсутствие человека на сиденье 40. Это может быть осуществлено, например, с помощью датчика 108b веса. Следует понимать, что датчик 108b веса может функционировать отдельно или вместе с другими датчиками классификации человека, например, с инфракрасными датчиками, датчиками изображения, ультразвуковыми датчиками, радиолокационными датчиками или лидарными датчиками, пьезоэлектрическими датчиками, пьезорезисторными датчиками, приборами с зарядовой связью, фотодиодами, датчиками давления, тензометрическими датчиками или другими датчиками, известными из уровня техники. Датчики могут быть расположены в различных местах транспортного средства для обнаружения присутствия или отсутствия человека на сиденье 40 или других объектов, в том числе, специального детского сиденья.
В соответствии с одним возможным вариантом осуществления датчик представляет собой набор датчиков 108a-108d с заранее заданным минимальным весом для того, чтобы обнаружить присутствие взрослого человека на сиденье 40 и отличить его от ребенка. Таким образом, заранее заданный минимальный вес может быть установлен, например, в значение 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 или 85 фунтов. До тех пор, пока вес, регистрируемый на сиденье, превышает заранее заданное минимальное значение, автоматическая функция закрывания двери, выполняемая блоком 100 обнаружения присутствия человека на сиденье, соединенным с сиденьем 40, будет отключена, что позволит также эффективно использовать ее в качестве защитной блокировки для детей.
В соответствии с представленным примером датчик 108b веса блока 100 обнаружения присутствия человека на сиденье обнаруживает вес взрослого человека на сиденье 40, когда дверь 12 открывается исполнительным механизмом 16. Контроль продолжается в течение заранее заданного промежутка времени (например, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 или более секунд). В течение этого промежутка времени датчик 108b веса блока 100 обнаружения присутствия человека на сиденье контролирует вес на сиденье 40 для обнаружения изменений состояния присутствия человека на сиденье. Когда человек встает с сиденья 40 и покидает транспортное средство V через открытую дверь 12, датчик 108b веса блока 100 обнаружения присутствия человека на сиденье обнаруживает изменение веса, соответствующее освобождению сиденья. В соответствии с вариантом, изображенным сплошной линией на фиг. 3, сигнал о данном изменении присутствия на сиденье 40 передается на контроллер 42 двери по линии 102 управления. В соответствии с альтернативным вариантом, изображенным пунктирной линией, сообщение о данном изменении присутствия на сиденье 40 передается от блока 100 обнаружения присутствия человека на сиденье на блок 66 управления электронными кузовными системами по линии 104 управления, после чего оно передается от блока управления электронными кузовными системами контроллеру 42 двери по шине 64.
При получении сигнала об изменении состояния присутствия контроллер 42 ожидает в течение заранее заданного промежутка времени (например, 5, 10, 15, 20 секунд) и затем автоматически отправляет сигнал по линии 48 управления на органы 50b управления механизмом открывания/закрывания правой передней двери, который запускает электродвигатель 20 и сцепляющий механизм 22 для автоматического закрывания двери 12 без какой-либо дополнительной команды от оператора. Следует понимать, что датчик 44b обнаружения препятствий отслеживает траекторию движения двери 12 в процессе закрывания, проверяя отсутствие препятствий на пути закрывания двери.
Когда человек находится снаружи транспортного средства V и хочет войти, он может инициировать выполнение открывания двери (а) нажатием кнопки на брелоке 86, (b) речевой командой с помощью блока 72 голосового управления, (с) с помощью дверной ручки 110 и (или) (d) с помощью жеста рядом с датчика распознавания жестикуляции. В ответ на это контроллер 42 сигнализирует механизму 60 с запирания/отпирания правой передней двери, который активирует электрический замок 62 для запирания двери 12. Дополнительный сигнал посылается от контроллера 42 линии 48 управления к органам 50a-50d управления приводным механизмом открывания/закрывания передней правой двери. После этого выполняется включение электродвигателя 20, который выдвигает ходовой винт 59 из корпуса 18 и открывает дверь 12. Во время открывания двери 12 датчик 44b обнаружения препятствий правой передней двери проверяет отсутствие препятствий на пути движения двери 12. При обнаружении препятствия открывание двери приостанавливается до того, как произойдет контакт с препятствием. В процессе открывания двери 12 правый передний датчик 108b веса блока 100 обнаружения человека на сиденье отслеживает изменение состояния присутствия на соответствующем сиденье 40. В соответствии с данным примером во время открывания двери 12 сиденье является свободным.
После того как дверь 12 открыта, человек садится в транспортное средство V через открытую дверь и занимает сиденье 40. В соответствии с данным примером входящий в транспортное средство человек является взрослым человеком с весом, превышающим заранее заданное минимальное значение, на основании чего происходит активация схемы управления открыванием/закрыванием двери при обнаружении человека на сиденье. Блок 100 обнаружения человека на сиденье отслеживает изменение состояния присутствия на сиденье 40 в течение заранее заданного промежутка времени. При обнаружении человека на сиденье 40 путем регистрации веса, превышающего минимальное значение, датчик 108b веса блока 100 обнаружения человека на сиденье посылает сигнал непосредственно на контроллер 42 двери по линии 102 управления (или в альтернативном варианте на блок 66 управления электронными кузовными системами по линии 104 управления, который передает этот сигнал на контроллер 42 двери по шине 64).
При получении сигнала от блока 100 обнаружения человека на сиденье контроллер 42 двери посылает сигнал управления по линии 48 на орган 50b управления приводным механизмом открывания/закрывания передней правой двери для закрывания двери 12, после чего происходит запуск электродвигателя 20. Электродвигатель 20 приводит в движение ходовой винт 24, используя сцепляющий механизм и передачу 22 таким образом, чтобы ходовой винт втягивался в корпус 18, тем самым закрывая дверь 12. В процессе закрывания датчик защиты от защемления/датчик оптической системы/ультразвуковой датчик 44b обнаружения препятствий для правой передней двери отслеживает движение двери, проверяя возможность беспрепятственного закрывания двери 12. В соответствии с данной конфигурацией после закрывания двери 12 контроллер 42 посылает управляющий сигнал по линии 58 на механизм 60 с отпирания/запирания передней правой двери, активируя при этом электрический замок 62 для блокирования двери. Таким образом, следует понимать, что новая система позволяет исключить необходимость установки на транспортных средствах ручных переключателей блокирования дверей, поскольку данный процесс может осуществляться автоматически каждый раз при закрывании двери.
Когда блок 100 обнаружения человека на сиденье не регистрирует изменений в состоянии сиденья в течение заранее заданного промежутка времени, автоматической активации закрывания двери не будет.
Таким образом, использование описанной концепции имеет ряд преимуществ. А именно система 10 боковой двери с приводом представлена для транспортных средств V и обеспечивает автоматическое закрывание двери 12 в следующих ситуациях: (а) человек садится в транспортное средство и занимает сиденье 40 рядом с дверью, (b) человек встает с сиденья и покидает транспортное средство, что может быть определено путем обнаружения изменения состояния присутствия блоком 100 присутствия человека на сиденье. Таким образом, пользователю не нужно предпринимать какие-либо дополнительные меры для активации закрывания двери. Таким образом, руки человека будут свободны, а процедура посадки и выхода из транспортного средства V становится более простой и удобной. Описанная здесь функция автоматического закрывания двери особенно полезна в плохих погодных условиях, когда пользователю пришлось бы браться за мокрую, обледенелую дверную ручку для закрывания двери.
Приведенное выше описание представлено для наглядности. Данные варианты не следует рассматривать как исчерпывающие или ограничивающие изобретение. Очевидные модификации и изменения возможны с учетом представленных примеров. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления блок 100 обнаружения присутствия человека на сиденьи отдельно или вместе с другими устройствами использует компоненты интеллектуальной системы подушек безопасности транспортного средства, описанной в патенте США №7320478 (Габури и др.) от 22.01.2008 компании «Ford Global Technologies LLC». Таким образом, предполагается, что все такие модификации входят в сущность настоящего изобретения, представленной положениями формулы изобретения, интерпретируемые в соответствии с критериями достоверности, законности и справедливости.