Система аккумулирования энергии для замков транспортного средства

Система аккумулирования энергии для замков транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к механизированным замкам дверей транспортных средств, люков, капотов и т.д.

Уровень техники

Из уровня техники известны различные типы механизированных дверных замков. Пример такого устройства раскрыт в патентной заявке США №14/026,527 «УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЗАПИРАЮЩАЯ СИСТЕМА», зарегистрированной 13 сентября 2013 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. Механизированные дверные замки могут иметь механический привод, который перемещает собачку замка, переводя таким образом замок в разблокированное состояние. После того как собачка будет переведена в разблокированное положение, элемент фиксации замка (или «защелка») может быть повернут так, что дверь транспортного средства откроется. Механизированные запирающие системы также могут включать в себя электрические переключатели или другие устройства отпирания на внешней дверной ручке и(или) на внутренней дверной ручке. При эксплуатации таких устройств пользователь приводит в действие переключатель, в результате чего происходит отправка сигнала на контроллер. Контроллер обрабатывает сигнал и выдает ответный сигнал, по которому механизированный привод перемещает собачку в разблокированное положение, если соблюдены предварительно заданные критерии отпирания двери, и, тем самым, отпирает механизированный замок.

В механизированных замках можно использовать соленоид, электродвигатель или другой механизм перемещения собачки с помощью электрического привода. Механизмы с электрическим приводом, как правило, работают от основного источника электропитания транспортного средства (например, от аккумулятора). Однако такие устройства накопления электрической энергии, как аккумуляторы, конденсаторы и т.д. со временем разряжаются. Кроме того, в случае неисправности основное питание транспортного средства может пропасть. В случае потери электропитания запирающими устройствами с электрическим приводом управлять будет невозможно.

Раскрытие изобретения

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения представлена дверь транспортного средства, включающая в себя замок с электроприводом, который может быть установлен в заблокированное или разблокированное положение. Система включает в себя пользовательское устройство ввода, с помощью которого пользователь может перевести узел замка с электроприводом из заблокированного состояния (конфигурации) в разблокированное состояние (конфигурацию). Когда замок находится в разблокированном положении, дверь может быть открыта при приложении пользователем определенного усилия. Система включает в себя аккумулятор электрической энергии, который функционально соединен с замком с электроприводом, и пьезоэлектрическое устройство. Пьезоэлектрическое устройство функционально соединено с аккумулятором электрической энергии таким образом, что пьезоэлектрическое устройство может быть вручную приведено в действие пользователем, чтобы зарядить аккумулятор электрической энергии. Электрическая энергия от аккумулятора электрической энергии может быть использована для приведения в действие замка с электроприводом с целью разблокировки узла замка. Дверь может содержать внутренний отпирающий механизм замка с внутренним пьезоэлектрическим устройством, которое может быть вручную приведено в действие пользователем изнутри транспортного средства для генерирования электрической энергии для приведения в действие замка с электроприводом с целью разблокирования двери, и внутренний переключатель, который может быть приведен в действие изнутри транспортного средства для разблокировки замка с электроприводом. Пользовательское устройство ввода может представлять собой переключатель или датчик, установленный непосредственно на ручке/замке двери или рядом с ручкой/замком двери с внутренней и(или) с внешней стороны двери. Аккумулятор электрической энергии может представлять собой аккумулятор аварийного питания, конденсатор или другое электрическое устройство, способное аккумулировать электрическую энергию в количестве, достаточном для питания замка с электроприводом. Пьезоэлектрическое устройство может иметь гибкую балку или элемент, генерирующий электрическую энергию при искривлении/изгибе балки. Переключатель может быть выполнен таким образом, чтобы пользователь мог одновременно приводить в действие переключатель и изгибать пьезоэлектрический элемент.

Эти и другие аспекты, цели и отличительные особенности настоящего изобретения будут поняты и оценены специалистами в данной области техники после изучения приведенных ниже описания, формулы изобретения и сопроводительных чертежей.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлена схема двери с одним или несколькими пьезоэлектрическими устройствами, генерирующими электрическую энергию для приведения в действие запирающего устройства с электроприводом.

На Фиг. 2 представлен частичный местный разрез по линии II-II с Фиг. 1.

На Фиг. 3 представлено схематическое изображение пьезоэлектрического устройства, в котором противоположные концы гибкого балочного элемента жестко зафиксированы.

На Фиг. 4 представлено схематическое изображение пьезоэлектрического устройства, в котором первый конец гибкого балочного элемента прикреплен к жесткой опоре, а второй находится в незакрепленном состоянии.

На Фиг. 5 представлен частичный местный разрез по линии III-III с Фиг. 1.

На Фиг. 6 представлено изометрическое изображение внутреннего замка с пьезоэлектрическим устройством.

На Фиг. 7 представлен общий вид узла с Фиг. 6 в разобранном виде.

На Фиг. 8 представлен вид сбоку узла с Фиг. 6.

На Фиг. 9 представлен вид сверху узла с Фиг. 6.

На Фиг. 10 представлен изометрический вид основания/грани узла с Фиг. 6.

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 способы, 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.

Как показано на Фиг. 1, дверь 1 транспортного средства включает в себя механизированное запирающее устройство 10, которое функционально соединено с блоком или системой 12 питания/управления транспортного средства. Система 12 питания/управления может включать в себя контроллер 14 и источник электропитания, например, аккумулятор 16. Дверь 1 также включает в себя внутренний узел 18 разблокировки/ручки и внешний узел 20 разблокировки/ручки. Внутренний узел 18 разблокировки/ручки и внешний узел 20 разблокировки/ручки функционально соединены с системой 12 питания/управления.

Как более подробно указано в родственной патентной заявке США №14/026,527, механический замок 10 может включать в себя подвижную защелку и собачку, которая избирательно зацепляется за защелку и фиксирует ее в закрытом положении. Дверь 1 не может быть открыта, если механизированный замок 10 находится в заблокированном состоянии (конфигурации). Механизированный привод, например, электродвигатель или соленоид, может быть использован для перемещения собачки между зацепленным положением, в котором механизированный привод 10 находится в заблокированном положении, и отцепленным положением, в котором механизированный привод 10 находится в разблокированной конфигурации.

Как показано на Фиг. 2, узел 20 внешней ручки включает в себя элемент ручки 24 с трубчатой конструкцией, имеющей внутреннюю полость 26. Элемент ручки 24 крепится к внешнему покрытию или обшивке 28 и(или) внутренней конструкции 29 двери 1. Обшивка 28 двери может включать в себя углубление 30, внешняя поверхность 32 которого обращена к внутренней поверхности 34 элемента ручки 24. При эксплуатации пользователь может поместить руку в пространство 36 между внешней поверхностью 32 обшивки 28 и внутренней поверхностью 34 элемента ручки 24.

Пользовательское устройство ввода, например, переключатель 22, установлено на элемент ручки 24. Переключатель 22 включает в себя подвижную часть переключателя, например штифт 38, который проходит через отверстие 40 в элементе ручки 24. Пьезоэлектрическое устройство 42 установлено на элемент ручки 24, а упругая мембрана 44 перекрывает пьезоэлектрическое устройство 42. Пьезоэлектрическое устройство 42 может включать в себя пьезоэлектрическое устройство 42А в форме балки (Фиг. 3 или устройство 42В в форме балки (Фиг. 4). Устройство 42А включает в себя гибкий элемент 46А, первый конец 48А и второй конец 50A которого жестко прикреплены к основаниям 52А и 54А соответственно. При приложении силы «F» к центральной части 56А гибкого элемента 46А происходит изгибание гибкого элемента 46А, в результате чего способом, известным из уровня техники, вырабатывается электричество. В альтернативном варианте осуществления, изображенном на Фиг. 4, пьезоэлектрическое устройство 42 может включать в себя консольное пьезоэлектрическое устройство с гибким элементом 46В, первый конец 48В которого жестко прикреплен к опоре или основанию 52В. При приложении силы «F» происходит изгибание гибкого элемента 46В, в результате чего способом, известным из уровня техники, вырабатывается электричество. Подходящие пьезоэлектрические устройства, изображенные на Фиг. 3 и 4, уже доступны в продаже, поэтому не описываются подробно в настоящей заявке. Следует понимать, что на Фиг. 2 представлено схематическое изображение пьезоэлектрического устройства 42, поэтому конкретные крепежные конструкции (например, основания 52А, 52В и(или) 54А) подробно не показаны.

Как показано на Фиг. 2, провода или линии 58 функционально соединены с переключателем 22. Для функционального соединения линий 58 с линиями 62 (Фиг. 1) и, соответственно, переключателя 22 с контроллером 14, можно использовать соединитель А, например, вилку 60. Линии 64 подключаются к пьезоэлектрическому устройству 42 и включают в себя соединитель, например, вилку 66 (Фиг. 1), которая подключается к линиям 65, посредством чего пьезоэлектрическое устройство 42 функционально соединяется с резервным устройством 68 накопления электрической энергии (Фиг. 1). Резервное устройство 68 накопления электрической энергии может представлять собой аккумулятор, конденсатор или другое подходящее устройство, способное аккумулировать электрическую энергию в количестве, достаточном для приведения в действие механизированного замка 10.

Если основной источник питания или аккумулятор 16 (Фиг. 1) работает исправно, пользователь может открыть дверь 1 снаружи, нажав на мембрану 44 (Фиг. 2), и, тем самым, переместив подвижный элемент 38 переключателя 22 для передачи сигнала на контроллер 14 (Фиг. 1). Затем контроллер 14 выдает сигнал, по которому механизированный замок 10 приводится в действие и, используя электропитание от аккумулятора 16, перемещается в разблокированное положение или состояние. Контроллер 14 может быть запрограммирован на генерирование сигнала разблокировки механизированного замка 10 только при соблюдении предварительно заданных критериев. Например, контроллер 14 может разблокировывать механизированный замок 10 только при поступлении на контроллер 14 сигнала от переключателя 22, а также подтверждающего сигнала от удаленного устройства безопасности (не показано), например, от брелока или аналогичного устройства, тем самым, предотвращая несанкционированный доступ.

Если основной аккумулятор 16 транспортного средства разрядится или по другой причине перестанет подавать питание на механизированный замок 10, пользователь может использовать пьезоэлектрическое устройство 42 для выработки электричества, которое передается в резервное устройство 68 накопления электрической энергии. Контроллер 14 может быть выполнен с возможностью определения наличия заряда/электропитания от основного источника 16 питания и резервного устройства 68 накопления электрической энергии. Как показано на Фиг. 2, в предпочтительном варианте гибкий элемент 46 пьезоэлектрического устройства 42 перекрывает подвижный элемент переключателя 38, благодаря чему, приложив к мембране 44 усилие «F», пользователь одновременно заставит согнуться гибкий элемент 46 и приведет в действие переключатель 22, сдвинув подвижный элемент 38. Если основной источник 16 питания транспортного средства неисправен, пользователь может нажать на мембрану 44 несколько раз, тем самым, изгибая гибкий пьезоэлектрический элемент 46 до тех пор, пока резервное устройство 68 накопления электрической энергии не будет заряжено. Дверь 1 может включать в себя один или несколько индикаторов 70, расположенных на элементе ручки 24 или рядом с элементом ручки 24 в положении, в котором они видны пользователю, стоящему непосредственно у двери 1. Например, индикаторы 70 могут быть расположены либо на облицовке двери или аналогичном месте (не показано), либо на внешней поверхности двери 1 или на другой внешней поверхности транспортного средства. Индикатор 70 может включать в себя один или несколько светодиодов или аналогичных индикаторов, функционально соединенных с контроллером 14. Контроллер 14 может быть выполнен таким образом, что индикатор 70 будет мигать или иным образом сигнализировать пользователю о том, что основной аккумулятор 16 имеет недостаточного запаса электрической мощности и требуется выполнить зарядку вручную. Во время эксплуатации в результате многократного сгибания гибкого пьезоэлектрического элемента 46 пользователем резервное устройство 68 накопления электрической энергии заряжается достаточно для того, чтобы привести в действие механизированный замок 10. Как только контроллер 14 определит, что резервное устройство 68 накопления электрической энергии имеет достаточный заряд, контроллер 14 выдает сигнал разблокировки механизированного замка 10 после активации переключателя 22.

В показанном примере для приведения в действие механизированного замка 10 требуется энергия, приблизительно равная 1 джоулю (Дж). Имеющиеся в продаже пьезоэлектрические устройства (Фиг. 3 и 4) способны вырабатывать около 0,055 Дж энергии при каждой активации. Таким образом, для зарядки резервного устройства 68 накопления электрической энергии, как правило, требуется до 20 активаций пьезоэлектрического устройства 42.

Как показано на Фиг. 5, внутренний узел разблокировки или внутренний узел 18 ручки включает в себя элемент 72 привода, который подвижно опирается на грань или основание 74. Грань или основание 74 крепится к внутренней конструкции 76 двери. Как подробнее описано ниже, пьезоэлектрическое устройство 78 крепится к основанию 74 таким образом, что в результате движения элемента 72 привода пьезоэлектрическое устройство 78 вырабатывает электричество. Электричество передается через электролинии 80, разъем 82 и линии 84 (см. также Фиг. 1) на резервное устройство 68 накопления электрической энергии. Кроме того, в результате движения элемента 72 привода перемещается подвижный элемент 88 переключателя 86. Переключатель 86 функционально соединен с контроллером 14 посредством линий 90, разъема 92 и линий 94 (см. также Фиг. 1).

Как изображено на Фиг. 6-10, основание 74 включает в себя часть 96 каркаса с отверстием 98, в которое подвижно вставлен элемент 72 привода. Основание 74 также включает в себя внутреннюю опорную конструкцию 102 с конечной частью 104. Переключатель 86 прикреплен к конечной части 104 внутренней опорной конструкции 102 таким образом, что в собранном состоянии внутренняя поверхность 106 (см. также Фиг. 5) элемента 72 привода непосредственно прилегает к подвижному элементу 88 переключателя 86.

Пьезоэлектрическое устройство 78 включает в себя гибкий пьезоэлектрический балочный элемент 110, в котором первый конец 112 гибкого пьезоэлектрического балочного элемента 110 вставлен в полость 116 опорной конструкции 118 основания 74 и, таким образом, крепится к основанию 74. Пьезоэлектрическое устройство 78 может быть практически аналогично устройству 42В (Фиг. 4). В собранном состоянии внешний или второй конец 114 гибкого пьезоэлектрического балочного элемента 110 прилегает непосредственно к выступающей части 108 элемента 72 привода. При эксплуатации пользователь прилагает усилие «F» к элементу 72 привода, тем самым, перемещая элемент 72 привода вовнутрь в направлении стрелки «F». По мере движения элемента 72 привода вовнутрь внутренняя поверхность 106 элемента 72 привода перемещает подвижный элемент 88 переключателя 86 и сдвигает выступающую часть 108 элемента 72 привода до упора к концу 114 гибкого пьезоэлектрического балочного элемента 110. По мере движения вовнутрь элемент 72 привода сгибает гибкий пьезоэлектрический балочный элемент 110, в результате чего пьезоэлектрическое устройство 78 вырабатывает электричество, активируя при этом переключатель 86.

Пьезоэлектрическое устройство 78 может также включать в себя устройство 42А (Фиг. 3), у которого оба конца балочного элемента жестко закреплены. В этом случае основание 74 включает в себя вторую опорную конструкцию 118 (не показана) для жесткой фиксации конца 114 балочного элемента 110, а выступающая часть 108 элемента 72 привода прилегает к центральной части балочного элемента 110.

Если основной источник 16 питания не работает, внутренний узел 18 разблокировки может быть использован для выработки электрической энергии, временно накопленной в резервном устройстве 68 накопления электрической энергии, для приведения в действие механизированного замка 10. В частности, если основной источник 16 питания не работает, пользователь может приложить усилие «F» к элементу 72 привода и, тем самым, сместить элемент 72 привода в направлении стрелки «F». В результате движения элемента 72 привода подвижный элемент 88 переключателя 86 перемещается, а также сгибается пьезоэлектрический балочный элемент 110 пьезоэлектрического устройства 78. Пользователь может нажать на элемент 72 привода несколько раз, пока резервное устройство 68 накопления электрической энергии не накопит достаточно электрической энергии для приведения в действие механизированного замка 10. В целом, пьезоэлектрическое устройство 78 может быть выполнено таким образом, что для накопления электрической энергии, достаточной для приведения в действие механизированного замка 10, потребуется до 20 активаций пользователем.

Следует понимать, что в описанную выше конструкцию могут быть внесены различные вариации и модификации без отступления от сущности настоящего изобретения и что сущность изобретения определена следующей формулой изобретения, если явно не указано иное

1. Дверь транспортного средства, содержащая:

замок с электроприводом, имеющий заблокированное и разблокированное положение;

пользовательское устройство ввода, содержащее переключатель, имеющий подвижный элемент переключателя, приводимый в действие пользователем, и обеспечивающее перевод узла замка с электроприводом из заблокированного положения в разблокированное для отпирания двери;

устройство накопления электрической энергии, функционально соединенное с замком с электроприводом;

пьезоэлектрическое устройство, имеющее гибкий пьезоэлектрический элемент, функционально соединенный с устройством накопления электрической энергии таким образом, что пьезоэлектрическое устройство приводится в действие пользователем вручную для зарядки устройства накопления электрической энергии, при этом гибкий элемент расположен непосредственно вблизи подвижного элемента переключателя;

причем электрическая энергия от устройства накопления электрической энергии используется для приведения в действие замка с электроприводом для разблокировки замка с электроприводом.

2. Дверь по п.1, в которой переключатель установлен на двери транспортного средства.

3. Дверь по п.2, в которой переключатель установлен на внешней стороне двери.

4. Дверь по п.3, в которой ручка установлена на внешней стороне двери, причем внутренняя поверхность ручки обращена к внешней поверхности двери, а пьезоэлектрическое устройство установлено на внутренней стороне ручки.

5. Дверь по п.4, в которой гибкий пьезоэлектрический элемент вырабатывает при его сгибании электрическую энергию, причем гибкий пьезоэлектрический элемент контактирует с подвижным элементом переключателя и приводит переключатель в действие при сгибании гибкого пьезоэлектрического элемента.

6. Дверь по п.5, содержащая узел разблокировки замка со стороны салона с пьезоэлектрическим устройством, которое может быть приведено в действие пользователем вручную изнутри транспортного средства для генерирования электрической энергии для приведения в действие замка с электроприводом с целью отпирания двери, и переключатель со стороны салона, который может быть приведен в действие изнутри транспортного средства для разблокировки замка с электроприводом.

7. Дверь по п.1, содержащая элемент привода, установленный с возможностью перемещения на внутренней стороне двери транспортного средства, причем пользовательское устройство ввода содержит переключатель, установленный на внутренней стороне двери, а пьезоэлектрическое устройство выполнено с возможностью приведения его в действие вручную перемещением элемента привода.

8. Дверь по п.7, в которой переключатель содержит подвижный элемент переключателя, а пьезоэлектрическое устройство содержит гибкий элемент, который при сгибании вырабатывает электрическую энергию.

9. Дверь по п.8, содержащая основание, прикрепленное к внутренней стороне двери транспортного средства, причем элемент привода подвижно контактирует с основанием, гибкий элемент содержит пьезоэлектрическую балку, первый конец которой зафиксирован на основании, и при перемещении элемента привода элемент привода контактирует с гибким элементом и сгибает его, а также контактирует с подвижным элементом переключателя и перемещает его.

10. Устройство для отпирания двери транспортного средства, имеющей замок с электроприводом, содержащее:

основание,

пьезоэлектрическое устройство с гибким пьезоэлектрическим элементом, имеющим первый конец, зафиксированный на основании, и часть, которая перемещается относительно первого конца при сгибании гибкого пьезоэлектрического элемента,

переключатель с подвижным элементом переключателя, при движении которого генерируется сигнал для разблокировки замка с электроприводом,

причем пьезоэлектрическое устройство выполнено с возможностью генерирования электрической энергии для питания замка с электроприводом, при этом гибкий пьезоэлектрический элемент расположен непосредственно вблизи подвижного элемента переключателя.

11. Устройство по п.10, в котором второй конец гибкого пьезоэлектрического элемента выполнен с возможностью перемещения относительно основания.

12. Устройство по п.10, содержащее внешнюю ручку двери транспортного средства, внутренняя поверхность которой при установке на дверь обращена к внешней поверхности двери, причем переключатель и пьезоэлектрическое устройство расположены на внутренней поверхности ручки.

13. Устройство по п.12, в котором гибкий пьезоэлектрический элемент контактирует с подвижным элементом переключателя и перемещает его при сгибании гибкого пьезоэлектрического элемента.

14. Дверь транспортного средства, содержащая устройство для отпирания двери по п.10, при этом подвижный элемент переключателя расположен на внутренней стороне двери транспортного средства.

15. Дверь по п.14, содержащая основание, причем гибкий пьезоэлектрический элемент установлен на основании, при этом имеется подвижный элемент привода, подвижно контактирующий с основанием и выполненный с возможностью функционального взаимодействия с подвижным элементом переключателя и гибким пьезоэлектрическим элементом, в результате чего пользователь может вручную перемещать подвижный элемент привода и подвижный элемент переключателя и сгибать гибкий пьезоэлектрический элемент.

16. Дверь транспортного средства, содержащая:

замок с электроприводом,

контроллер,

подвижный переключатель,

основной и резервный аккумуляторы,

гибкий пьезоэлектрический элемент, расположенный непосредственно вблизи подвижного переключателя,

элемент привода, который одновременно контактирует с переключателем и пьезоэлектрическим элементом и сгибает свободный конец пьезоэлектрического элемента для генерирования электрической энергии, заряжающей резервный аккумулятор, в результате чего контроллер разблокирует замок с электроприводом, если активирован подвижный переключатель.

17. Дверь по п.16, в которой переключатель и гибкий пьезоэлектрический элемент расположены на внутренней стороне двери транспортного средства.

18. Дверь по п.17, содержащая основание, подвижно контактирующее с элементом привода для его возвратно-поступательного движения, в результате которого активируется переключатель и сгибается гибкий пьезоэлектрический элемент.

19. Дверь по п.18, в которой первый конец гибкого пьезоэлектрического элемента жестко прикреплен к основанию, а второй конец, по существу, свободен, причем элемент привода воздействует на гибкий пьезоэлектрический элемент вблизи второго конца.

20. Дверь по п.16, дополнительно содержащая световой индикатор, расположенный вблизи элемента привода, и контроллер функционально соединен с переключателем, основным и резервным аккумуляторами, замком с электроприводом и гибким пьезоэлектрическим элементом, причем световой индикатор по команде контроллера генерирует видимый сигнал, если гибкий пьезоэлектрический элемент необходимо активировать для зарядки резервного аккумулятора при неисправности основного аккумулятора.