CN108301697B - 一种适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁及其工作方法，门锁包括卡钳、弹性元件、插销、驱动元件和电子控制模块，所述卡钳包括上卡钳和下卡钳，所述上卡钳和下卡钳一端部设有弹性元件，另一端部分别设有拱部并形成卡钳孔；所述插销一端连接驱动元件，另一端可以在所述卡钳孔内移动；所述电子控制模块与所述驱动元件电性连接。本发明所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其结构合理紧凑，门锁可改变锁紧力数值，门锁同时具有电动和手动解锁和落锁功能，并能够提供足够的锁止力，并且使用电动开关门促动器开关门时，仅需要很小的力就能打开门锁，十分便捷，具有极高的应用价值。

Description

一种适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁及其工 作方法

技术领域

本发明属于开闭门/盖执行器技术领域，具体地，涉及一种适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁及其工作方法，特别但是不限于应用于智能汽车和智能家用电器领域。

背景技术

汽车和家用电器上都设有许多活动门/盖，随着当前汽车和家用电器智能化发展的趋势，这些门/盖逐渐加上了具备电动开闭功能的执行器，然而这些电动执行器所能达到的扭矩很难将现有的手动门锁拉开，即使做到足够的扭矩，执行器的体积和质量也不能满足轻量化、小型化的要求；而过轻的门锁也不能提供应有的锁止力。

针对这种现象，本发明创造提供一种可以切换拉力值大小的电动门锁，该电动门锁在进行手动开门操作时能提供传统门锁的拉力，在配合电动开关门执行器工作时也可以切换到较小的拉力值。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，即一种可智能切换拉力值大小的电动门锁，以及该适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的工作方法。

技术方案：本发明提供了一种适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，包括卡钳、弹性元件、插销、驱动元件和电子控制模块，所述卡钳包括上卡钳和下卡钳，所述上卡钳和下卡钳一端部设有弹性元件，另一端部分别设有拱部并形成卡钳孔；所述插销一端连接驱动元件，另一端可以在所述卡钳孔内移动；所述电子控制模块与所述驱动元件电性连接。本发明所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其结构合理紧凑，门锁可改变锁紧力数值，卡钳的上下部分被弹性元件约束，若使卡钳张开则会受到弹力作用，需要克服一定的弹力，门锁同时具有电动和手动解锁和落锁功能，能够提供足够和可靠的锁止力，并且使用电动开关门促动器开关门时，仅需要很小的力就能打开和关上门锁，十分便捷，具有极高的应用价值。

进一步的，上述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，上卡钳和下卡钳上还分别设有斜面，并形成开口轮廓。所述卡钳可以为两个独立零件连接也可以利用材料本身的弹性，由单个零件制成。

进一步的，上述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，所述插销为柱形，可以是圆柱形、椭圆柱形，也可以是其他形状，包括第一插销部和第二插销部，所述第二插销部与所述驱动元件连接，所述第一插销部直径小于第二插销部。插销结合简单合理，在端部位置有不同的直径，可改变锁紧力数值，用于开关门锁，十分便捷。

进一步的，上述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，所述弹性元件包括能够阻止上卡钳和下卡钳夹角增大的圆柱弹簧、扭簧、片弹簧。本发明所述门锁的锁止力来源于弹性元件，该弹性元件的大小、材质、数量以及形状可以根据不同的需求进行选择，适应性好。

进一步的，上述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，还包括支架，所述驱动元件设于支架上，所述支架为截面为L形的支架，所述支架上还设有U型槽。支架结构合理。应用方便。驱动元件安装在有特殊形状的支架上，支架上的U型槽也有支撑导向插销的功能。

进一步的，上述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，驱动元件可以选择推拉电磁铁、步进直线电机、丝杆机构直线电机。作为一种优选，所述驱动元件包括驱动元件主体、推杆和支撑柱，所述驱动元件主体上设有推杆，所述推杆连接第二插销部，所述驱动元件主体底部还设有一组支撑柱，并通过所述支撑柱固定在支架上。驱动元件结构合理，性能稳定。

进一步的，上述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，所述驱动元件与所述卡钳垂直设置，所述第一插销部和第二插销部可以在所述卡钳孔内来回运动。插销插入卡钳前端的卡钳孔内，既可以沿其轴向方向自如伸缩，也可以在沿垂直方向移动时使卡钳张开，移出卡钳孔。

进一步的，上述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，所述电子控制模块包括按钮、线束、触发单元和逻辑电路板，所述逻辑电路板与驱动元件主体、按钮、触发单元以及门盖执行器通过线束电性连接。电子控制模块可以接收用户的自动开关门指令，整个门锁的智能化程度和自动化程度高。

进一步的，上述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，所述触发单元包括定时触发器、位置传感器。

本发明还提供一种适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的工作方法，包括以下步骤：

自动开/关门时，开关将开门或关门指令通过线束以电信号的方式传递给电子控制模块，电子控制模块经过逻辑电路板确认信号有效后，向驱动元件主体和门盖执行器通电；驱动元件主体驱动推杆带动插销向近驱动元件主体方向移动，门盖执行器驱动门轴带动门体转动，打开或关闭门体。

本发明所述适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的工作方法，方法合理，驱动元件在电子控制模块的控制信号下伸缩，一般状态下伸出，开关门时插销和卡钳接触，完成脱锁和落锁时受到弹力，并提供必要的锁止力；通电状态下收缩，插销与卡钳接触部分直径小，需要克服的弹力小，当插销和卡钳不再接触，完成解锁，此时锁止力为零。具体的，电子控制模块可以接收用户的自动开门指令，并驱动驱动元件将插销沿其轴线方向从卡钳孔抽出，使其处于孔内的部分的直径发生变化，从而减少开门所需克服弹性元件的弹力，然后门盖执行器驱动门体打开。并且，所述电子控制模块也可以接收用户的自动关门指令，当门即将关闭时驱动驱动元件将插销沿其轴线方向从卡钳孔抽出一定距离，使其处于孔内的部分的直径发生变化，从而减少关门所需克服弹性元件的弹力。

此外，针对自动模式关门操作中，电子控制模块对驱动元件的触发条件，可以使用定时触发或位置传感器触发等方案实现。

其中，定时触发方案里，预先设定关门至触发位置所需的时间，当使用者按下关门按钮，门盖执行器与定时触发器的倒计时操作同时运行，设定倒计时结束后接通驱动元件的驱动元件主体使插销避开弹性卡钳，驱动元件通电时开始第二段倒计时，门体完全关上时第二段倒计时结束，断开驱动元件电源使插销插入弹性卡钳。

位置传感器触发的方案不设定倒计时，而是在门端或门轴上安装位置传感器，电子控制模块通过位置传感器收集位置信息，当门体被驱动到靠近门锁的位置时，电子控制模块接通驱动元件的电源使插销避开弹性卡钳，等门体完全关上时断开驱动元件电源使插销插入弹性卡钳。

进一步的，上述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的工作方法，手动开门时，所述插销克服弹性元件的弹力使上卡钳和下卡钳夹角增大，插销从卡钳孔向远离卡钳方向移动，门锁打开；

手动关门时，所述插销克服弹性元件的弹力使上卡钳和下卡钳夹角增大，插销从卡钳孔向近卡钳方向移动，门锁关闭。

在手动模式下，驱动元件不工作，用户手动拉门克服弹性元件的弹力，使插销从卡钳孔中移出，完成开门操作，关门操作也是由手动推门克服弹性元件的弹力使插销移回卡钳孔。操作方便，手动模式由机械结构保证，不需要逻辑电路控制，由机械部分即可保证，在断电或者故障的时候仍然可以使用。并且保证门体与家用电器主体可靠具有可靠的锁止力。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其结构合理紧凑，门锁可以通过驱动元件伸缩切换拉力值来配合电动和手动模式开关门，可以使各类门体轻松实现手动和电动开关门，不需要任何切换装置或额外操作，使用起来比较便利，同时更加智能化，能够满足客户不同使用习惯，可以适用于多种应用场景，也能通过减少开关门促动器的工作负载使其进一步小型化，且切换动作便捷可靠。同时自动化和智能化程度高，具有极高的应用价值。

附图说明

图1为本发明所述适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁应用时的结构示意图；

图2-3为本发明实施例1所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的结构示意图；

图4为本发明施例2所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的结构示意图；

图5为本发明施例5所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的结构示意图；

图6为本发明所述适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁电性连接示意图；

图7为本发明实施例5卡钳的结构示意图；

图中：1卡钳、11上卡钳、12下卡钳、13拱部、14卡钳孔、15斜面、2弹性元件、3插销、31第一插销部、32第二插销部、4驱动元件、41驱动元件主体、42推杆、43复位弹簧、5电子控制模块、51按钮、52触发单元、53逻辑电路板、6支架、61U型槽、7主体、8门体。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

如图2-3所示的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，包括卡钳1、弹性元件2、插销3、驱动元件4、电子控制模块5和支架6。所述卡钳1包括上卡钳11和下卡钳12，所述上卡钳11和下卡钳12一端部设有弹性元件2，共同组成了一个弹性卡钳。如图1所示，在本实施例中，弹性卡钳安装在主体7上，驱动元件4、插销3和支架6安装在门体8上，其安装位置出于空间和走线优化方面考虑也可以相互调换。

此外，上卡钳11和下卡钳12另一端部分别设有拱部13并形成卡钳孔14。并且，上卡钳11和下卡钳12上还分别设有斜面15，并形成开口轮廓。

另，所述插销3一端连接驱动元件4，另一端可以在所述卡钳孔14内移动。其中，所述插销3为圆柱形，包括第一插销部31和第二插销部32，所述第二插销部32与所述驱动元件4连接，所述第一插销部31直径小于第二插销部32。

又，所述驱动元件4设于支架6上，所述支架6为截面为L形的支架6，所述支架6上还设有U型槽61。并且，所述驱动元件4，包括驱动元件主体41、推杆42和复位弹簧43，所述驱动元件主体41上设有推杆42，所述推杆42连接第二插销部32，所述驱动元件主体41固定在支架6上。在本实施例中，所述驱动元件主体41框架式电磁铁，推杆42由铁钴镍材料制成，并且在所述推杆42上还设有复位弹簧43。

再，所述驱动元件4与所述卡钳1垂直设置，所述第一插销部31和第二插销部32可以在所述卡钳孔14内来回运动，既可以沿其轴向方向自如伸缩，也可以在沿垂直方向移动时使卡钳1张开，移出卡钳孔14。

进一步的，所述电子控制模块5包括按钮51、线束、触发单元52和逻辑电路板53，如图6所示，所述逻辑电路板53与驱动元件主体41、按钮51、触发单元52以及门盖执行器通过线束电性连接。其中，所述触发单元52包括定时触发器、位置传感器。

上述适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的工作方法，基于以上的结构基础，包括以下步骤：

门锁处于锁定状态时，驱动元件4断电，推杆42在最大推出位置，插销3插在弹性卡钳的卡钳孔14里。

自动开门时，按钮51将开门或关门指令通过线束以电信号的方式传递给电子控制模块5，电子控制模块5经过逻辑电路板53确认信号有效后，向驱动元件主体41和门盖执行器通电；驱动元件主体41中的电磁线圈产生电磁力，驱动推杆42带动插销3从卡钳孔14向近驱动元件主体41方向移动，此时插销3与弹性卡钳1接触部分的半径切换为较小值，只需克服较少弹力，门盖执行器驱动门轴带动门体转动，可以轻松打开门体8。完成开门后，停止通电，驱动元件主体41中的电磁线圈不再产生电磁力，在复位弹簧43的作用力下推杆42复位，可以保证关门锁止力可靠，同时有效节约能源，绿色环保。

同理，也能够实现自动关门。

另，为避免驱动元件4通电时间过长导致发热及电能浪费，使用者按下关门按钮51后，电子控制模块5不会第一时间触发驱动元件4，待开关门执行器将门体8驱动至即将接触门锁时才使驱动元件4通电。

此外，针对自动模式关门操作中，电子控制模块5对驱动元件4的触发条件，可以使用定时触发或位置传感器触发等方案实现。

其中，定时触发方案里，预先设定关门至触发位置所需的时间，当使用者按下关门按钮51，门盖执行器与定时触发器的倒计时操作同时运行，设定倒计时结束后接通驱动元件4的驱动元件主体41使插销3避开弹性卡钳1，驱动元件4通电时开始第二段倒计时，门体8完全关上时第二段倒计时结束，断开驱动元件4电源使插销3插入弹性卡钳1。

位置传感器触发的方案不设定倒计时，而是在门端或门轴上安装位置传感器，电子控制模块5通过位置传感器收集位置信息，当门体8被驱动到靠近门锁的位置时，电子控制模块5接通驱动元件4的电源使插销3避开弹性卡钳1，等门体8完全关上时断开驱动元件4电源使插销3插入弹性卡钳1。

进一步的，手动开门时，所述插销3克服弹性元件2的弹力使上卡钳11和下卡钳12夹角增大，插销3从卡钳孔14向远离卡钳1方向移动，门锁打开；

手动关门时，所述插销3克服弹性元件2的弹力使上卡钳11和下卡钳12夹角增大，插销3从卡钳孔14向近卡钳1方向移动，门锁关闭。

实施例2

根据需要，在实施例1的结构基础上，如图4所示，所述弹性元件2可以选择能够阻止上卡钳11和下卡钳12夹角增大的圆柱弹簧、扭簧、片弹簧。

实施例3

为确保安全，在实施例1或实施例2的结构基础上，还需要增加门锁监测开关，门锁监测开关的相关传感器可以集成在弹性卡钳处，当插销3插入弹性卡钳的卡钳孔14后即可被感应，将门关信号发送到电子控制模块5。当然，传感器也可以在其他位置放置，监测门体8位置。

实施例4

为便于空间和走线安排，本发明的插销3可以为水平设置也可以竖直设置，弹性卡钳也处于相应的位置配合。优选的，弹性卡钳设置在主体7一端固定端，驱动元件4和插销3设置在门体8一端移动端。根据实际制造工艺和走线需要，弹性卡钳也可以安装在门体8一端移动端，而驱动元件4和插销3也可以安装在家电或汽车的主体7一端固定端，避免驱动元件4的走线经过门轴造成的走线过长和加剧磨损。

实施例5

在实施例2的结构基础上，如图5所示，卡钳1头部两侧有斜面15角度，可以通过改变该角度和弹性元件2弹力以及插销3直径参数等来获得所需的锁止力。进一步的，插销3端部的变直径部分的直径尺寸可以为0，也可理解为将小直径部分取消，即第一插销部31和第二插销部32的直径一致。

在自动模式下，驱动元件4拉动插销3使其从弹性卡钳的卡钳孔14中抽出来，此时插销4与弹性卡钳没有接触，所需克服弹力为0。进一步的，作为安装驱动元件4的支架6，U型槽61还可以对插销3提供必要的支撑，使其和弹性卡钳接触时避免成为悬臂梁。

另外，关门时，可以通过卡钳1的卡钳口设计优化，关门瞬间也可以做到很小的关门力，不需要驱动元件4通电，如图7所示，卡钳1的上下卡钳的钳口角度，即卡钳孔14设计的很小，第二插销部32侧向平移也不会用很大的力，而内钳口的夹角做的很大，第二插销部32需要很大的力才能克服卡钳1夹紧力平移出来。

实施例6

作为本发明的一种替代方案，保留卡钳1，弹性元件2，将原有插销3及驱动元件4替换为椭圆柱形转动块，取消轴向伸缩，改由电机旋转带动。可以通过改变椭圆柱在正面的截面大小来切换锁止力数值，同样可以实现本发明的技术效果，解决技术问题。

实施例7

在实施例1的结构基础上，与其区别在于，在本实施例中，所述驱动元件主体41为直线步进电机，并且不需要复位弹簧。在开关门时，都需要直线步进电机驱动推杆42的移动和复位。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其特征在于：包括卡钳（1）、弹性元件（2）、插销（3）、驱动元件（4）和电子控制模块（5），所述卡钳（1）包括形成开口的上卡钳（11）和下卡钳（12），所述上卡钳（11）和下卡钳（12）一端部设有弹性元件（2），另一端部分别设有拱部（13）并形成卡钳孔（14）；所述插销（3）为柱形，且所述插销（3）两段截面的大小不同，所述插销（3）一端连接驱动元件（4），另一端可以在所述卡钳孔（14）内移动；所述电子控制模块（5）与所述驱动元件（4）电性连接。

2.根据权利要求1所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其特征在于：所述插销（3）包括第一插销部（31）和第二插销部（32），所述第二插销部（32）与所述驱动元件（4）连接，所述第一插销部（31）直径小于第二插销部（32）。

3.根据权利要求1所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其特征在于：所述弹性元件（2）包括能够阻止上卡钳（11）和下卡钳（12）夹角增大的圆柱弹簧、扭簧、片弹簧。

4.根据权利要求1-3任一项所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其特征在于：还包括支架（6），所述驱动元件（4）设于支架（6）上，所述支架（6）为截面为L形的支架（6），所述支架（6）上还设有U型槽（61）。

5.根据权利要求4所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其特征在于：所述驱动元件（4）包括驱动元件主体（41）和推杆（42），所述驱动元件主体（41）上设有推杆（42），所述推杆（42）连接第二插销部（32），所述驱动元件主体（41）固定在支架（6）上。

6.根据权利要求2所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其特征在于：所述驱动元件（4）与所述卡钳（1）垂直设置，所述第一插销部（31）和第二插销部（32）可以在所述卡钳孔（14）内来回运动。

7.根据权利要求5所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其特征在于：所述电子控制模块（5）包括按钮（51）、线束、触发单元（52）和逻辑电路板（53），所述逻辑电路板（53）与驱动元件主体（41）、按钮（51）、触发单元（52）以及门盖执行器通过线束电性连接。

8.根据权利要求7所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁，其特征在于：所述触发单元（52）包括定时触发器、位置传感器。

9.一种如权利要求7或8所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

自动开/关门时，按钮（51）将开门或关门指令通过线束以电信号的方式传递给电子控制模块（5），电子控制模块（5）经过逻辑电路板（53）确认信号有效后，向驱动元件主体（41）和门盖执行器通电；驱动元件主体（41）驱动推杆（42）带动插销（3）向近驱动元件主体（41）方向移动，门盖执行器驱动门轴带动门体转动，打开或关闭门体。

10.根据权利要求9所述的适用于可手动操作的电动开闭门盖执行器的门锁的工作方法，其特征在于：手动开门时，所述插销（3）克服弹性元件（2）的弹力使上卡钳（11）和下卡钳（12）夹角增大，插销（3）从卡钳孔（14）向远离卡钳（1）方向移动，门锁打开；

手动关门时，所述插销（3）克服弹性元件（2）的弹力使上卡钳（11）和下卡钳（12）夹角增大，插销（3）从卡钳孔（14）向近卡钳（1）方向移动，门锁关闭。