СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЗАКРЫВАЮЩЕЙ ПАНЕЛЬЮ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2018 года по МПК B60J5/10 E05F1/10 E05F15/41 E05F15/60 H02P1/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе управления закрывающим элементом, имеющим силовой привод, транспортного средства, которая управляет вертикальным перемещением закрывающего элемента отчасти на основании уровня тока, необходимого для работы двигателя, используемого при управлении закрывающим элементом транспортного средства.

Уровень техники

Транспортные средства имеют закрывающие элементы, которые открывают путем подъема для предоставления доступа во внутреннюю часть транспортного средства, в частности, к ним можно отнести подъемную заднюю дверь, крышку багажника, заднюю откидную дверь и т.п. Силовые приводы используют для перемещения закрывающих элементов путем нажатия кнопки на приборной панели или на брелоке или движением перед датчиком. Силовые приводы обычно включают в себя электродвигатель и зубчатую передачу, которые позволяют создать достаточный крутящий момент для подъема и опускания закрывающего элемента. В качестве альтернативы силовые приводы могут представлять собой гидравлические или пневматические цилиндры, которые имеют гидронасосы с приводом от двигателя.

Торсионы, цилиндры с пневмопружинами, пружины растяжения, уравновешивающие распорки или другие вспомогательные механизмы подъема применяют для уменьшения нагрузки на силовой привод, используемый для подъема и опускания закрывающего элемента. Поскольку для экономии энергии аккумулятора силовые приводы, как правило, отключаются после открывания, вспомогательный механизм подъема удерживает закрывающий элемент в открытом положении. Вспомогательные механизмы подъема могут быть повреждены, отсоединены или выйти из строя по каким-либо иным причинам.

Силовые приводы могут иметь достаточную мощность для подъема закрывающего элемента даже в том случае, если вспомогательный механизм подъема отключен или неисправен. В некоторых ситуациях силовой привод может быть не способен удерживать закрывающий элемент в поднятом положении, если закрывающий элемент открыт вручную, если сломан или отключен вспомогательный механизм подъема. Силовой привод обычно отключается, когда закрывающий элемент полностью открыт. Вес закрывающего элемента стать причиной того, что закрывающий элемент случайно будет закрыт под действием силы тяжести после остановки двигателя.

Настоящее изобретение направлено на решение вышеизложенных и иных проблем, что будет кратко рассмотрено ниже.

Раскрытие изобретения

Вертикально перемещаемые закрывающие элементы с силовым приводом могут быть подняты для открывания и опущены для закрывания и включают в себя подъемные задние двери, крышки багажника, задние откидные двери, капоты или закрывающие тенты (например, тенты грузовой платформы). Двигатели силовых приводов могут создавать крутящий момент, достаточный для подъема закрывающего элемента, даже при повреждении или отключении одного или нескольких торсионов, цилиндров с пневмопружинами, пружин растяжения, уравновешивающих распорок или других вспомогательных механизмов подъема. В данном случае предпочтительно предотвратить использование силового привода для открывания закрывающего элемента или реверсивный ход силового привода. В качестве альтернативы система управления для силового привода может предоставить возможность ручного управления закрывающим элементом при задействовании защитной системы, что позволит предотвратить быстрое закрывание закрывающего элемента. Для индикации того, что компонент системы требует ремонта или замены, также может быть сохранен диагностический код.

Открывание при помощи подъемной системы может быть предотвращено, если профиль потребления тока указывает на то, что выполнение открывания с помощью системы силового привода может быть заблокировано для исключения ситуации, когда закрывающий элемент случайно закроется из-за того, что неисправные компоненты не смогут удержать закрывающий элемент в открытом состоянии. Профиль потребления тока неисправной системы отображается в виде функции уровня потребляемого тока и положения закрывающего элемента.

В систему управления силовым приводом может быть направлен сигнал, соответствующий уровню тока, потребляемого двигателем силового привода. Система управления может быть запрограммирована на недопущение (блокирование) работы силового привода на основании сигнала об уровне потребляемого тока. Неисправность торсиона приводит к увеличению силы, необходимой для открывания закрывающего элемента. В качестве альтернативы проблема с силовым приводом также может привести к увеличению силы, необходимой для открывания закрывающего элемента. В любом случае для работы двигателя силового привода потребуется дополнительный ток. Некоторые закрывающие элементы с силовым приводом могут быть выполнены с возможностью их подъема и опускания в ручном режиме, даже если контроллер заблокирует работу силового привода. Защитные системы, предотвращающие быстрое закрывание закрывающего элемента, который перед этим был открыт вручную, раскрыты в описании. В любом случае создается безопасное состояние, устраняющее риск для пользователей, которые в противном случае могли бы оказаться под падающим закрывающим элементом.

В качестве альтернативы полное открывание закрывающего элемента может быть разрешено в том случае, если вспомогательный компонент подъема неисправен или функционирует лишь частично, при этом может быть задействован стопорный или захватывающий механизм для блокирования быстрого закрывания закрывающего элемента. Вспомогательные компоненты подъема могут включать в себя уравновешивающую распорку, пневматическую распорку (воздушную и газовую)или торсион. Двигатель силового привода может быть оборудован датчиком положения (или энкодером), который определяет положение и изменения положения закрывающего элемента. Если датчик положения определяет быстрое закрывание закрывающего элемента, может быть задействована защитная система, например, захватывающий, зажимной или стопорный механизмы.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения раскрыта система для управления работой вертикально перемещаемой закрывающей панели для транспортного средства. Система включает в себя силовой привод, имеющий двигатель, для открывания и закрывания закрывающей панели. Вспомогательный элемент подъема взаимодействует с силовым приводом и может быть задействован контроллером, который управляет работой силового привода. Цепь контроллера отслеживает потребляемый двигателем ток и обеспечивает сигнал, используемый для блокировки работы силового привода в том случае, если ток, необходимый для открывания закрывающей панели, превышает заранее заданный уровень (профиль) для блокировки работы силового привода.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения раскрыт способ управления работой вертикально перемещаемой закрывающей панели для транспортного средства. Способ включает в себя приведение в действие двигателя силового привода, который перемещает закрывающую панель, одновременно с измерением уровня тока, потребляемого двигателем. Затем выполняется сравнение уровня тока с заранее заданным уровнем или профилем тока на основании положения закрывающего элемента, указанного датчиком положения. Силовой привод может быть отключен, если уровень превышает заранее заданный уровень или если наблюдается отклонение от профиля тока, в результате чего для обеспечения безопасности лица, использующего закрывающую панель, данная неисправная закрывающая панель остается закрытой.

Способ также может включать в себя вспомогательный механизм подъема, который компенсирует вес закрывающей панели, при этом уровень тока, потребляемого двигателем, возрастает при функциональной неисправности вспомогательного механизма подъема. В соответствии с данным способом уровень тока, потребляемого двигателем, возрастает при функциональной неисправности силового привода. Например, это может происходить при заклинивании зубчатого редуктора, при котором требуется большой крутящий момент для выполнения вращения.

Вышеуказанные аспекты настоящего изобретения и другие аспекты будут более подробно описаны ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен частичный общий вид задней части транспортного средства, оборудованного подъемной задней дверью кузова с силовым приводом, при этом пневматическая или механическая пружинная распорка поднята, т.е. в открытом положении;

на фиг. 2 представлен частичный общий вид транспортного средства, на котором альтернативный вариант силового привода удерживает подъемную заднюю дверь кузова, имеющую комплект торсионов, в поднятом положении;

на фиг. 3 представлен частичный общий вид крышки багажника с силовым приводом, при этом силовой привод закреплен между транспортным средством и петлей крышки багажника, а пневматическая или механическая пружинная распорка находится в поднятом (открытом) положении;

на фиг. 4 представлен частичный общий вид контроллера для силового привода;

на фиг. 5 представлена блок-схема, на которой показаны этапы, выполняемые контроллером системы силового привода, которые представляют собой один способ осуществления идеи настоящего изобретения;

на фиг. 6 представлена блок-схема, на которой показан альтернативный вариант осуществления системы, которая допускает ручное управление закрывающим элементом с помощью захвата или стопора, предотвращающего быстрое закрывание закрывающего элемента.

Осуществление изобретения

Варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи. Однако следует понимать, что раскрытые варианты осуществления изобретения должны рассматриваться исключительно как примеры осуществления изобретения и что они могут быть осуществлены в различных альтернативных формах. На чертежах не обязательно соблюдается масштаб, некоторые отличительные особенности могут быть увеличены или уменьшены для более подробного изображения определенных деталей. Таким образом, описание конкретных конструктивных и функциональных деталей следует толковать не как ограничения, а как наглядные примеры для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами осуществления раскрытых в документе концепций.

На фиг. 1 показано транспортное средство 10, которое включает в себя подъемную заднюю дверь 12 кузова, которая контактирует с рамой 14 двери в закрытом положении и поднята в открытом положении (как показано на фиг.1) для обеспечения доступа во внутреннюю часть транспортного средства 10. Силовой привод 16 включает в себя двигатель, который может быть задействован для перемещения подъемной задней двери 12 кузова (или закрывающего элемента) между открытым положением и закрытым положением. Как показано на фиг. 1, силовой привод 16 в сочетании с газовым цилиндром 18 удерживает подъемную заднюю дверь 12 кузова в открытом положении. Газовый цилиндр 18 может быть обозначен в общем случае как «вспомогательный механизм подъема». Другие вспомогательные механизмы подъема могут представлять собой уравновешивающую распорку, пружину растяжения, комбинированную пневматическую/механическую пружинную распорку или торсион.

На фиг. 2 представлен торсион 20, который соединяет подъемную заднюю дверь 12 кузова и раму 14 двери для приложения подъемной силы, которая частично компенсирует вес подъемной задней двери 12. Торсион соединен с подъемной задней дверью 12 кузова и рамой 14 двери с помощью кронштейнов 22.

Для наглядности на фиг. 2 силовой привод 16 и двигатель 17 показаны отдельно от рамы 14 двери и задней подъемной двери 12 кузова. Силовой привод 16 и торсионы 20 показаны при открытой подъемной задней двери 12. Торсионы 20 вместе с силовым приводом 16 прикладывают подъемную силу к подъемной задней двери 12 для облегчения подъема закрывающего элемента в его открытое положение. Соединительный зажим 26 соединен с силовым приводом 16 с помощью проводов 28. Сигналы управления для двигателя 17 и сигналы датчика положения об отслеживании состояния системы передаются по проводам 28 в контроллер, что более подробно будет описано ниже.

Конец 30 силового привода 16 со стороны шарнира соединен с пальцем 32 или другим типом шарнирного соединения, расположенным на раме 14 двери. Конец 36 со стороны тяги (удлиняемый конец) силового привода 16 соединен с подъемной задней дверью 12 с помощью кронштейна 38 шарнира (пальца).

На фиг. 3 показана крышка 40 багажника транспортного средства 10 в ее открытом положении. Крышка 40 багажника может быть перемещена между открытым и закрытым положениями с помощью S-образной петли 42. Управление подъемной распоркой 44 осуществляется двигателем 46 привода, который на фиг.3 расположен вне подъемной распорки 44. Подъемная распорка 44 соединена с транспортным средством 10 на конце 48 крепления к транспортному средству с помощью шарнирного пальца 50 (кронштейна шарнира). Конец 52 подъемной распорки 44 со стороны крышки багажника соединен с петлей 42 крышки 40 багажника с помощью соединительного стержня 54 петли. Пружина 59 растяжения является одним примером вспомогательного механизма подъема, который может быть использован вместе с силовым приводом. Другими вспомогательными механизмами подъема, используемыми вместе с силовым приводом, могут быть уравновешивающая распорка, комбинированная пневматическая/механическая пружинная распорка или торсионы. Двигатель 46 привода соединен с контроллером с помощью электрического соединителя 56 и проводов 58, как описано ниже.

На фиг. 4 представлен контроллер 60, который может быть использован в любом из вариантов осуществления с фиг. 1-3 и который встраивается в транспортное средство. Контроллер 60 может только управлять закрывающим элементом или может быть встроен в другую систему управления транспортного средства. Контроллер 60 соединяется с двигателем 17 силового привода 16 (как показано на фиг. 2) или с двигателем 46 подъемной распорки 44 (как показано на фиг. 3) при помощи соединителей 62 и проводов 64. Работа контроллера 60, касающаяся управления силовым приводом 16 и двигателем 17 или подъемной распоркой 44 и двигателем 46 привода, описана ниже со ссылкой на фиг. 5 и 6.

На фиг. 5 в виде блок-схемы представлен способ 70 управления работой двигателя 17 и силового привода 16 или двигателя 46 привода и подъемной распорки 44. Подразумевается, что контроллер 60 также может выполнять другие функции, такие как обнаружение препятствий, датчиков приближения, и другие функции, такие как управление системой освещения, также он может быть встроен в рабочую систему транспортного средства другим способом.

На фиг. 1-4, а также на фиг.5 представлен способ 70 управления в виде блок-схемы, которая начинается на этапе 72. На этапе 74 в систему подъемной распорки может быть отправлена команда об открывании или закрывании закрывающего элемента. Команда может быть выдана встроенным переключателем на приборной панели транспортного средства, брелоком, датчиком приближения или другим устройством, которое может быть использовано для управления закрывающей функцией. При получении на этапе 74 команды об открывании или закрывании закрывающего элемента на этапе 76 контроллер отслеживает ток, потребляемый двигателем подъемной распорки. Контроллер 60 также может принимать сигналы от датчика положения, или датчика угла поворота (не показан), который интегрирован с двигателем 17, 46. Датчик положения используется для обеспечения надежного указания положения закрывающего элемента 12.

В соответствии с одним примером двигатель подъемной распорки может при нормальных условиях потреблять ожидаемый уровень тока, например, от 6 до 10 ампер. На этапе 78 происходит сравнение уровня потребления тока с заранее заданным уровнем тока. Заранее заданный уровень меньше, чем уровень тока, потребляемого двигателем, когда закрывающий элемент контактирует с препятствием, которое мешает открыванию закрывающего элемента. В соответствии с одним примером заранее заданный уровень тока составляет 14 ампер, но может быть установлен на другое значение в зависимости от калибровки системы и компонентов. Заранее заданный уровень, равный 14 амперам, подходит для работы двигателя подъемной распорки, необходимый уровень потребления тока для которого находится в диапазоне от 6 до 10 ампер. Уровень потребляемого двигателем тока может быть скорректирован с учетом аккумулятора для поддержания различия между значением режима неисправности и номинальным значением уровня потребляемого тока. В качестве альтернативы уровень потребления тока может быть сравнен с данными от датчика положения для корреляции (сопоставления) между уровнем потребления тока и данными от датчика положения.

Уровень потребления тока повышается в том случае, если торсион 20 неисправен или если уравновешивающий цилиндр 18 неисправен или поврежден. Уровень потребления тока также может повыситься в том случае, если подъемная распорка или двигатель 17, 46 неисправны или повреждены. На основании отслеживания уровня тока, потребляемого двигателем подъемной распорки, на этапе 76 можно обнаружить неисправность любой части приводов 16, 44 или вспомогательных механизмов подъема, которая вызывает повышение уровня потребления тока, например, до уровня 18-27 ампер.

В зависимости от других компонентов системы степень увеличения уровня потребляемого тока может отличаться от диапазона, указанного в предыдущем примере. Если уровень потребления тока не превышает заранее заданный уровень, то на этапе 82 контроллер отправляет команду по линии 80 в двигатель подъемной распорки об открывании или закрывании закрывающей панели.

Если на этапе 78 уровень потребления тока выше заранее заданного уровня, то на этапе 86 контроллер направляет по линии 84 сигнал об отключении или возврате системы подъемной распорки в исходное положение. Отключение или возврат системы подъемной распорки в исходное положение на этапе 86 позволяет предотвратить открывание закрывающего элемента 12 системой подъемной распорки и ограничить возможность открывания только ручным управлением. При ручном управлении важно, чтобы закрывающий элемент мог быть открыт пользователем таким образом, чтобы в режиме ручного управления был обеспечен доступ во внутреннюю часть транспортного средства.

После отключения на этапе 86 системы подъемной распорки на этапе 88 в контроллер может быть направлен сигнал об установке диагностического флага. Во избежание включения системы подъемной распорки установленный на этапе 88 диагностический флаг не снимается до тех пор, пока специалист по техническому обслуживанию не проведет необходимые действия по обслуживанию системы, не сбросит диагностический флаг и не сделает доступной работу системы подъемной распорки. Количество циклов открывания закрывающего элемента после установки флага диагностики может быть ограничено фиксированным количеством циклов открывания, например, открывание в ручном режиме может быть ограничено 10 циклами, при одиннадцатой попытке система блокирует закрывающий элемент для того, чтобы пользователь произвел необходимое техническое обслуживание транспортного средства.

На фиг. 1-4 и 6 в виде блок-схемы показан альтернативный вариант осуществления способа 90 управления. Способ 90 управления применим в системах, в которых возможно управление закрывающим элементом 12 в ручном режиме. На этапе 92 закрывающий элемент закрыт до начала цикла открывания на этапе 94. На этапе 96 происходит отслеживание потребляемого двигателем тока, после чего в том случае, если на этапе 98 потребляемый двигателем ток превышает уровень порогового значения тока, на этапе 100 происходит остановка и отмена цикла открывания системы. При остановке или отмене на этапе 101 может быть установлен диагностический код неисправности. На этапе 102 закрывающий элемент может быть открыт вручную.

Если закрывающий элемент открывается вручную, то на этапе 104 происходит включение или задействование системы предотвращения быстрого закрывания закрывающего элемента. Датчик положения, соединенный с двигателями 17, 46 (или другой позиционный датчик закрывающего элемента) может быть использован для отслеживания положения закрывающего элемента, когда он открыт так, что при начале падения закрывающего элемента может быть задействована система предотвращения быстрого закрывания. Система предотвращения быстрого закрывания закрывающего элемента может представлять собой захватывающий механизм, зажим или стопор, встроенный в двигатель 17, 46. В качестве альтернативы двигатель может быть задействован для остановки перемещения подъемной задней двери или же двигатель 17, 46 может управлять закрыванием подъемной задней двери.

Если на этапе 98 потребляемый двигателем ток не выше порогового значения, то цикл открывания может быть продолжен на этапе 106 до полного открывания закрывающего элемента на этапе 108. На этапе 110 может выполняться отслеживание данных датчика положения с целью обнаружения ситуации быстрого закрывания и для задействования защитной системы на этапе 104.

Варианты осуществления, описанные выше, являются конкретными примерами, которые не описывают все возможные формы изобретения. Отличительные особенности различных вариантов осуществления могут быть объединены для создания других вариантов осуществления, соответствующих раскрытой сущности изобретения. Приведенный текст используется исключительно для описания, а не для ограничения. Объем следующей формулы шире, чем конкретные раскрытые варианты осуществления и включает в себя модификации представленных вариантов осуществления изобретения.

Группа изобретений относится к системе и способу управления открыванием и закрыванием закрывающей панели транспортного средства. Система включает в себя силовой привод, имеющий двигатель, для открывания и закрывания закрывающей панели. Вспомогательный элемент подъема взаимодействует с силовым приводом и приводится в действие контроллером, который управляет работой силового привода. Цепь отслеживает потребляемый двигателем ток и сигнализирует контроллеру, когда ток, необходимый для открывания закрывающей панели, превышает заранее заданный уровень, для недопущения работы силового привода. Датчик положения (или датчик угла поворота), соединенный с двигателем, может отслеживать положение закрывающего элемента для определения того, падает ли закрывающий элемент, и для задействования системы, которая предотвращает быстрое перемещение закрывающего элемента. Обеспечивается надежность работы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система управления закрывающей панелью транспортного средства, содержащая:

силовой привод с двигателем для открывания и закрывания закрывающей панели;

вспомогательный элемент подъема, взаимодействующий с силовым приводом;

контур, отслеживающий потребление тока двигателем и положение закрывающей панели; и

контроллер, сопоставляющий положение закрывающей панели с потребляемым током для управления работой силового привода на основе потребляемого тока и положения закрывающей панели.

2. Система управления по п.1, в которой вспомогательный элемент подъема выбран из группы, состоящей из: торсиона, пружины растяжения, пневматической пружины, уравновешивающей распорки и комбинированной пневматической/механической пружинной распорки.

3. Система управления по п.1, в которой закрывающая панель выбрана из группы, состоящей из: подъемной задней двери кузова, крышки багажника, капота, закрывающего тента и заднего откидного борта.

4. Способ управления закрывающей панелью транспортного средства, при котором:

приводят в действие двигатель, который перемещает закрывающую панель;

сравнивают уровень тока, потребляемого двигателем, с уровнем, соответствующим току, потребляемому исправно функционирующим вспомогательным механизмом подъема;

отслеживают показания датчика положения, связанного с двигателем и обеспечивающего данные о положении закрывающей панели; и

сопоставляют уровень потребляемого тока с данными о положении закрывающей панели для отключения двигателя.

5. Способ по п.4, при котором вспомогательный механизм подъема компенсирует вес закрывающей панели, и уровень тока, потребляемого двигателем, возрастает при функциональной неисправности вспомогательного механизма подъема.

6. Способ по п.5, при котором вспомогательный механизм подъема выбирают из группы, состоящей из торсиона, пружины растяжения, пневматической пружины, уравновешивающей распорки и комбинированной пневматической/механической пружинной распорки.