CN101823521B - 机车电子式龙头锁 - Google Patents

Abstract

一种机车电子式龙头锁，包括：一机箱、一传动组、一锁芯、一组感应器及一电路板。该传动组由一致动器、一第一齿轮、第二齿轮及一滑块组成，各组件之间以啮合传动的关系配置于该机箱中。该锁芯与该滑块组接，且穿设作动于该第二空间中。该电路板配置于该机箱底部。在机车主控制芯片控制电路板，使由传动组带动锁芯呈进出作动状态，在滑块触及箱体内壁而无法继续前进或后退，此时致动器电流将大于正常运转时的电流，由电路板上的电路检测电流的变化及计算动作时间令致动器停止转动。

Description

机车电子式龙头锁

技术领域

本发明涉及一种锁，尤其涉及一种机车龙头专用的电子式龙头锁。

背景技术

近几年许多汽车制造商皆以将PKE(Passive Keyless Entry)系统搭配电子式方向盘锁(Electric Steering Lock)应用于新开发的车种上，以方便使用者能够免去从口袋掏出钥匙的不方便及加强防盗的功能。

类似观念的模块也渐渐应用在两轮的机车或相类似的交通工具上，然而其龙头锁却仍旧为传统机械式的，不似汽车有对应的电子式方向盘锁。现今市面上机车的PKE系统，在ECU完成Key Fob芯片认证后，需由手动旋转开锁转盘或其它手动方式驱动锁头机械构件，其锁头动作原理与传统插入钥匙后转动开锁的机械式龙头锁是相类似的，相当于把钥匙固定于扭转开关的内部，而且目前尚无任何有关以电子式驱动的机车龙头锁的产品被应用或制造出来。

发明内容

因此，本发明的主要目的，是在于提供一种电子式机车专属的龙头锁，在使用者机车停放后，将把手转向一侧按压到定位开关后，再按压上锁、解锁按钮(上锁、解锁为同一颗按钮)后，该电子式机车专属的龙头锁将锁芯插入于该龙头栓的栓孔中。在解锁时，只要轻触按钮即可使该龙头锁的锁芯退出该栓孔，使用者即可转动把手。

为达到上述的目的，本发明提供一种机车电子式龙头锁，以配置于机车龙头一侧，在把手向一侧转动后压掣定位开关，按压机车龙头上的按钮，经机车主控芯片的控制下使龙头锁自动上锁或解锁，其特征在于，包括：

一机箱，其内具有一第一空间及第二空间，于该第二空间的前端具有一穿孔；

一传动组，由一致动器、一第一齿轮、第二齿轮及一滑块组成，且各组件彼此之间以啮合传动的关系配置于该第一及第二空间里；

一锁芯，与该滑块组接，且穿设作动于该第二空间及穿孔中；

一电路板，配置于该机箱底部，与该致动器及主控制芯片电性连结；

其中，在主控制芯片控制电路板，使由传动组带动锁芯呈进出作动，在滑块触及箱体内壁而无法继续前进或后退，此时致动器电流将大于正常运转时的电流，由电路板上的电路检测电流的变化令致动器停止转动。本发明的有益功效在于，使用者机车停放后，将把手转向一侧按压到定位开关后，再按压上锁、解锁按钮(上锁、解锁为同一颗按钮)后，该电子式机车专属的龙头锁将锁芯插入于该龙头栓的栓孔中。在解锁时，只要轻触按钮即可使该龙头锁的锁芯退出该栓孔，使用者即可转动把手。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的机车电子式龙头锁结构分解示意图；

图2为本发明的机车电子式龙头锁结构组合立体外观示意图；

图3为本发明的使用状态(一)示意图；

图4为本发明的使用状态(二)示意图；

图5(a)、图5(b)为本发明的龙头锁的锁芯被推出动作示意图；

图6(a)、图6(b)为本发明的龙头锁的锁芯被拉回动作示意图；

图7为本发明的电路板的电路方块示意图；

图8(a)～图8(f)为图9电路方块所产生的各种电流波形示意图；

图9为本发明的上锁控制流程示意图；

图10为本发明的解锁控制流程示意图。

其中，附图标记

机箱1              箱体11

隔板111            第一空间112

第二空间113        内壁114

第一组凹陷部115    第二组凹陷部116

凸块117            嵌槽118

穿孔119           前盖12

嵌条121           凸出部122

嵌条123           通孔124

上盖13            底盖14

容置空间141       围墙142

缺口143           传动组2

致动器21          转轴211

蜗杆212           第一齿轮22

轴心221           小齿轮222

第二齿轮23        长轴心231

偏心轴232         滑块24

开孔241           组接槽242

锁芯3             柱状体31

轴部32            电路板4

连接器41          微控制单元42

正转信号421       反转信号422

定时器423         驱动单元43

电流感测单元44    放大器45

第一比较器46      第二比较器47

电源供应单元48    机车龙头10

把手101           龙头栓102

栓孔103           缺口104

挡片105           定位开关20

按钮6             步骤100～112

步骤200～214

具体实施方式

兹有关本发明的技术特征及详细说明，现配合图式说明如下：

请参阅图1、图2，为本发明的机车电子式龙头锁结构分解及组合立体外观示意图。如图所示：本发明的机车电子式龙头锁，包括：一机箱1、一传动组2、一锁芯3及一电路板4。

该机箱1，具有一箱体11、一前盖12、一上盖13及一底盖14组成。该箱体11内具有一隔板111，该隔板111将箱体11内部区隔有一第一空间112及一第二空间113，该二空间112、113以供组装传动组2。该隔板111与对应的第一空间112的内壁114上缘具有供该传动组2的轴心组装及转动的第一组凹陷部115、第二组凹陷部116。前述的第一空间112前端延设有二凸块117，该二凸块117上各具有一嵌槽118，在前述的第二空间113前端具有供传动组2的锁芯3穿过的穿孔119。该前盖12以组接于该箱体11的前端，其上一侧具有一嵌条121，另一侧具有一凸出部122，该凸出部122一侧具有一嵌条123，该嵌条121、123嵌接于该嵌槽118中，再于该凸出部122上设有一对应该穿孔119的通孔124。该上盖13在传动组2组装于该箱体11内部后，该上盖13盖接于该箱体11上方，固定传动齿轮组与封闭箱体。该底盖14安装于该箱体11底部，内具有一容置空间141，该容置空间141供配置一电路板4，且该底盖14的围墙142上设有一缺口143，该缺口143供电路板4上的连接器41外露。

该传动组2，由一致动器21、一第一齿轮22、第二齿轮23及一滑块24。该致动器21为一马达，以配置于该第一空间112中，该致动器21设有一转轴211，该转轴211延伸有一蜗杆212。该第一齿轮22两侧面设有同圆心的轴心221，该轴心221跨至于该隔板111与该内壁114上缘的第二组凹陷部116上，使该第一齿轮22位于该第一空间112中与该蜗杆212啮合配置，而其一轴心221一端设有一小齿轮222，该小齿轮222位于该第二空间113里。该第二齿轮23一侧具有一长轴心231，该长轴心231跨至于该隔板111与该内壁114上缘的第一组凹陷部115上，使该第二齿轮23位于该第二空间113里与该小齿轮222啮合配置，且该第二齿轮23的另一侧面上设有一偏心轴232，该偏心轴232带动滑块24作动。该滑块24上设有一开孔241，该开孔241供偏心轴232穿入后，使该偏心轴232在开孔241内移动来带动滑块24作动，该滑块24前端具有一呈T字形组接槽242，该组接槽242用以接合该锁芯3。

该锁芯3配置于该穿孔119及该通孔124中，其上具有一柱状体31，该柱状体31一端具有一呈T字形的轴部32，该轴部32接合在该组接槽242中。

该电路板4，配置于该箱体11及底盖14之间，其上具有控制传动组2动作电路、过电流保护电路、纹波(Ripple)检测电路与计时电路。在上锁或解锁位置时，滑块24将触及箱体11内壁而无法继续前进或后退，此时致动器21电流将大于正常运转时的电流，由检测电流的变化即可判断致动器21是否该停止。当过电流发生时，纹波Ripple检测电路及计时电路停止计数及计时，由上述的过电流检测及计算纹波Ripple数量与时间即可判断滑块24是否已经带动锁芯3到达预定位置。

请参阅图3、图4、图5(a)、图5(b)、图6(a)、图6(b)，为本发明的使用状态(一)、(二)及龙头锁的锁芯被推出及拉回动作示意图。如图所示：在本发明的龙头锁在使用时，将该龙头锁固定于该机车龙头10的一侧，于该机车龙头10上具有一受把手101连动的龙头栓102，该龙头栓102上具有一供锁芯3穿入的栓孔103，于该栓孔103一侧的龙头栓102上开设有一ㄇ形缺口104，该机车龙头10上设有一限制该缺口104移动范围的挡片105，该挡片105上设有一定位开关20，同时在机车龙头10上设有一按钮6，该定位开关20及按钮6通过传导线(或排线)与该电路板4的连接器41电性连结。

当使用者在停放机车后，将把手101转动时即带动龙头栓102转动，在龙头栓102转动时，该缺口104一侧压掣到定位开关20时，该定位开关20产生一启动信号给电路板4，告知启动致动器21的条件已完成，当使用者按压按钮6后，电路板4启动致动器21，致使蜗杆212正转动带动第一齿轮22，让小齿轮222带动第二齿轮23，使第二齿轮23一侧面的偏心轴232作动带动滑块24将锁芯3推出，在锁芯3被推出并插入于该栓孔103中，此时该滑块24将触及箱体11内壁而无法继续前进，此时致动器21电流将大于正常运转时的电流，由检测电流的变化即可令致动器21停止转动。在该锁芯3推出时，若致动器转动时间在小于设定时间内将过电流信号传送至电路板4，表示锁芯3未被完全推出或受某物阻挡，此时该电路板4会产生警示告知使用者，并将锁芯3拉回起始位置，此时使用者就必须再注意龙头是否有定位并重新启动龙头锁上锁。

续，上述上锁后使用者要解锁时，只需按压机车龙头10上按钮6产生一启动信号给电路板4，经电路板4启动致动器21，致使蜗杆212反转动带动第一齿轮22，让小齿轮222带动第二齿轮23，使第二齿轮23一侧面的偏心轴232带动滑块24将锁芯3拉回，在锁芯3被拉回脱离栓孔103后，在该滑块24将触及箱体11内壁而无法继续后退，此时致动器21电流将大于正常运转时的电流，由检测电流的变化即可令致动器21停止转动，而若定时器检测到小于设定时间，即产生过电流信号，表示锁芯3可能未被拉回，该电路板4会产生警示告知使用者，此时使用者可再尝试重新启动龙头解锁。

请参阅图7及图8(a)～图8(f)，为本发明的电路板上的电路方块及各波形示意图。如图所示：该电路板4至少包括：一微控制单元42、一驱动单元43、一电流感测单元44、一放大器45、一第一比较器46、一第二比较器47及一电源供应单元48。

该微控制单元42，接受外部所输入的正转信号421及反转信号422，同时微控制单元42内含有一定时器423。

该驱动单元43，与该微控制单元42及该致动器21电性连结，在该微控制单元42接受外部所输入的正转信号421及反转信号422时，将驱动该驱动单元43动作。

该电流感测单元44，以电性连结在该驱动单元43与致动器21之间，用以感应驱动单元43与该致动器21之间的电流变化。

该放大器45，与该电流感测单元44电性连结，用以放大电流感测单元44所感测的电流(如图8(a))。

该第一比较器46，与该放大器45及微控制单元42电性连结，用以将放大器45所输出的电流波形(Current waveform)处理成一纹波信号(Ripple signal)输出(如图8(c))，并传至微控制单元42。

该第二比较器47，与该放大器45及微控制单元42电性连结，用以将放大器45所输出的电流波形(Current waveform)处理成一过电流信号(Overcurrent signal)输出(如图8(b))，并传至微控制单元42。

该电源供应器48，与该微控制单元42及该驱动单元43电性连结，以提供电路板4及致动器21所需的电源。

本发明依三种模式说明电路的过电流保护及检测：

模式一：当微控制单元42接收到致动器21启动信号时，即输出信号至驱动单元43，使驱动单元43令致动器21转动。该致动器21启动瞬间其电流会较正常运转时大，此时其电流波形如图8(a)的模式一所示。而图8(b)是电流经过第二比较器47后的波型。此时即可利用图8(b)的波型触发微控制单元42，使其开始计算脉波数量及计算致动器动作时间。

模式二：当致动器21运转到达稳态时，即可利用放大器45及第一比较器46将纹波(ripple)信号转为脉波信号(如图8(d)～图8(f)所示)并将此信号传送至微控制单元42。此时微控制单元42开始计算脉波数量并启动定时器423。

模式三：当锁芯到达预设位置时，致动器21处于空转(stall)状态，此时的电流大于稳态运转的电流，其波形如图8(a)及图8(b)的模式三所示。利用此波形告知微控制单元42停止计算脉波数量及定时器423。

请参阅图9，为本发明的上锁控制流程示意图。如图所示：本发明的电子式龙头锁是以搭配机车PKE系统，当机车主控单元ECU认证辨识由Key Fob所发出的信号来控制。

首先，在使用者将机车把手向左转后，由步骤100，判断是否送出上锁指令。若判断有上锁指令，则进入步骤102。

步骤102，判断把手是否定位。若判断把手未定位，进入步骤104，表示把手转向位置错误。若判断把手至于正确位置时，则进入步骤106中，启动致动器转动。

在致动器被启动后，进入步骤108计算致动器的纹波电流脉波数并启动定时器。

进入步骤110，判断是否过电流。若判断不是过电流，则回至步骤108中。若判断是过电流，则进入步骤112，致动器停止运转及停止计算脉波数，同时停止定时器。

再进入步骤114，判断总脉波数与致动器动作时间是否大于最小设定值。若判断是大于最小设定值，进入步骤116上锁灯点亮，即表示锁芯定位。若判断不是大于最小设定值，进入步骤118，上锁灯呈闪烁，即表示锁芯未定位。

请参阅图10，为本发明的解锁控制流程示意图。如图所示：

首先，步骤200，判断是否有解锁指令。若判断有解锁指令，则进入步骤202，启动致动器，再进入步骤204。

在致动器被启动后，进入步骤204计算致动器的纹波电流脉波数及启动定时器。

进入步骤206，判断是否过电流。若判断不是过电流，则回至步骤204中。若判断是过电流，则进入步骤208，致动器停止运转及停止计算脉波数，同时停止定时器。

再进入步骤210，判断总脉波数与致动器动作时间是否大于最小设定值。若判断是大于最小设定值，进入步骤212解锁灯点亮，即表示锁芯定位。若判断不是大于最小设定值，进入步骤214，解锁灯呈闪烁，即表示锁芯未定位。

进一步，在于本发明的致动器(马达)21的转轴211使用蜗杆212，该蜗杆212具有自锁功能可避免锁芯3被外力推回，以达有自锁功能。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种机车电子式龙头锁，以配置于机车龙头一侧，在把手向一侧转动后压掣定位开关，按压机车龙头上的按钮，经机车主控制芯片的控制下使龙头锁自动上锁或解锁，其特征在于，包括：

一机箱，其内具有一第一空间及第二空间，于该第二空间的前端具有一穿孔；

一传动组，由一致动器、一第一齿轮、第二齿轮及一滑块组成，且各组件彼此之间以啮合传动关系配置于该第一及第二空间里；

一锁芯，与该滑块组接，且穿设作动于该第二空间及穿孔中；

一电路板，配置于该机箱底部，与该致动器及主控制芯片电性连结；

其中，在主控制芯片控制电路板，使由传动组带动锁芯呈进出作动，在滑块将触及箱体内壁而无法继续前进或后退，此时致动器电流将大于正常运转时的电流，由电路板上的电路检测电流的变化令致动器停止转动。

2.根据权利要求1所述的机车电子式龙头锁，其特征在于，该机箱具有一箱体、一前盖、一上盖及一底盖组成，该箱体内具有一隔板，该隔板将箱体内区隔成该第一空间及该第二空间，该隔板与对应的第一空间的内壁上缘具有第一组及第二组凹陷部；该第一空间前端延设有二凸块，该二凸块上各具有一嵌槽；该前盖以组接于该箱体的前端，其上一侧具有一嵌条，另一侧具有一凸出部，该凸出部一侧具有一嵌条，该嵌条嵌接于该嵌槽中，于该凸出部上设有一对应该穿孔的通孔；该上盖组装于该箱体上方；该底盖锁接于该箱体底部，该底盖内具有一容置空间，该底盖的围墙上设有一缺口。

3.根据权利要求2所述的机车电子式龙头锁，其特征在于，该致动器为一马达，以配置于该第一空间中，该致动器设有一转轴，该转轴延伸有一蜗杆。

4.根据权利要求3所述的机车电子式龙头锁，其特征在于，该第一齿轮两侧面设有同圆心的轴心，该轴心跨至于该隔板与该内壁上缘的第二组凹陷部上，使该第一齿轮位于该第一空间中与该蜗杆啮合配置，而其一轴心一端设有一小齿轮，该小齿轮位于该第二空间里。

5.根据权利要求4所述的机车电子式龙头锁，其特征在于，该第二齿轮一侧具有一长轴心，该长轴心跨至于该隔板与该内壁上缘的第一组凹陷部上，使该第二齿轮位于该第二空间里与该小齿轮啮合配置，且该第二齿轮的另一侧面上设有一偏心轴。

6.根据权利要求5所述的机车电子式龙头锁，其特征在于，该滑块上设有一开孔，该开孔供该偏心轴穿入，该偏心轴在开孔内移动来带动滑块作动，该滑块前端具有一呈T字形组接槽。

7.根据权利要求6所述的机车电子式龙头锁，其特征在于，该锁芯上具有一柱状体，该柱状体一端具有一呈T字形的轴部，该轴部以接合在该组接槽中。

8.根据权利要求1所述的机车电子式龙头锁，其特征在于，该电路板上还包括有一与主控制芯片电性连结的连接器。

9.根据权利要求8所述的机车电子式龙头锁，其特征在于，该电路板至少包括：

一微控制单元，接受外部所输入的正转信号及反转信号；

一驱动单元，与该微控制单元及该致动器电性连结，该微控制单元接受外部所输入的正转信号及反转信号，将驱动该驱动单元动作；

一电流感测单元，以电性连结在该驱动单元与致动器之间，用以感应驱动单元与该致动器之间的电流变化；

一放大器，与该电流感测单元电性连结，用以放大电流感测单元所感测的电流；

一第一比较器，与该放大器及该微控制单元电性连结，用以将放大器所输出的电流波形处理成一纹波信号输出，并传至微控制单元；

一第二比较器，与该放大器及该微控制单元电性连结，用以将放大器所输出的电流波形处理成一过电流信号输出，并传至微控制单元；

一电源供应器，与该微控制单元及该驱动单元电性连结，以提供电路板及致动器所需的电源。

10.根据权利要求9所述的机车电子式龙头锁，其特征在于，该微控制单元内含有一定时器。

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