CN113548136B - 一种车用电子转向锁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车用电子转向锁，包括：壳体；锁控制单元：电子锁控制器及电子锁传感器；竖直驱动单元：包括驱动器及竖直驱动块，竖直驱动块可直线运动；水平驱动单元：包括锁销和水平驱动块，所述锁销与水平驱动块连接，所述水平驱动块通过弹簧与壳体抵接，能做直线运动且其中部与竖直驱动块抵接；安全销单元：安全销控制器，安全销执行器，安全销传感器；在本发明在接收外部控制信号后，锁控制单元经过运算后控制垂直驱动单元和水平驱动单元动作，以此实现锁销的运动，最终实现电子转向锁的上锁与解锁。且本系统设置了安全销单元,可以避免锁控制单元受干扰而产生误动作，致使行车过程中锁销伸出，最终导致的行车风险，提高了安全性。

Description

一种车用电子转向锁

技术领域

本发明涉及机动车零配件技术领域，具体涉及一种车用电子转向锁。

背景技术

二轮车在驻车状态下，当转向把手处于上锁状态，即无法转动转向把手。使用传统机械锁的车辆，在使用车辆之前，需先将机械钥匙插入锁孔，转动钥匙先解锁车把，然后继续转动钥匙至“启动”状态，二轮车才能接通整车电源。随着时代的发展，人们对产品使用便捷性的追求也越来越高，人们期待有新产品来满足这一需求。

目前，市场已经出现如专利公告号CN110422253A中公开的“旋钮式”的电子转向锁。相比传统锁，该产品的便利性有了很大的提高，但是任然需要用户操作旋钮，才能实现车把解锁。而且该电子锁旋钮需要外露在车辆的外部，所以对整车的造型和产品布置提出了要求，不能任意布置在车上，所以它适应性受到了一定的限制。

因此，本领域需要寻求一种操作更为方便，且不受车辆外形设计制约的电子转向锁。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车用电子转向锁。为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种车用电子转向锁，该系统包括：

壳体；

锁控制单元：包括电子锁控制器，电子锁传感器；

竖直驱动单元：包括驱动器及竖直驱动块，所述驱动器固定在所述壳体上，所述驱动器与所述竖直驱动块连接，并用于驱动竖直驱动块运动；

水平驱动单元：包括锁销和水平驱动块，其中，所述锁销的一端能伸出所述壳体，所述锁销的另一端与水平驱动块的一端固定，水平驱动块的另一端与壳体抵接，所述水平驱动块与竖直驱动块抵接，所述竖直驱动块能驱动所述水平驱动块运动。

安全销单元：安全销控制器，安全销执行器，安全销传感器；

在第一方面的一种实施方式中，所述驱动器包括电机以及与电机连接的丝杆，所述竖直驱动块滑动连接在所述丝杆上。在本申请中使用的电机可配置有减速器，且减速器、电机均为现有技术。

在第一方面的一种实施方式中，所述竖直驱动块两个侧壁的边缘为楔形坡，所述水平驱动块与所述楔形坡抵接。

在第一方面的一种实施方式中，所述安全销单元中的安全销执行器包含一个安全销，所述安全销伸长后与所述水平驱动块抵接，并阻止所述水平驱动块的运动。

在第一方面的一种实施方式中，所述水平驱动块上设有挡块，所述挡块的竖直方向与所述安全销的伸缩方向相同，且所述挡块能与所述安全销抵接。

在第一方面的一种实施方式中，所述锁控制单元与所述安全销单元电连接，所述安全销传感器用于监测安全销的位置信息，并将信号传递给安全销控制器，安全销控制器再将处理后的信号传递给所述锁控制器，锁控制器按预定程序执行下一步动作。

在第一方面的一种实施方式中，所述安全销单元包含安全销控制器，安全销执行器，安全销传感器，所述安全销控制器用于控制安全销执行器工作。在本申请中，安全销执行器为电磁铁，所述电磁铁上有可以伸缩的安全销，且能与所述水平驱动块抵接；所述安全销传感器用于监测安全销的位置，即判断电磁铁上的安全销的位置，并将信号传递给安全销控制器；

在第一方面的一种实施方式中，所述电子锁系统设有第一竖直位置传感器，第二竖直位置传感器和水平位置传感器，所述各传感器均与所述电子锁控制器连接，所述第一竖直位置传感器和第二竖直位置传感器用于检测竖直驱动块的位置，所述水平传感器用于监测水平驱动块的位置。

在本申请中，所述传感器可选用光学传感器，也可采用接近开关或霍尔传感器等。本申请所采用的安全销执行器，可选用小型气缸、直线电机、电磁铁插销等形式，只需其能驱动安全销伸缩即可，不对其形式做具体限定。为了整个系统的集成化，减少该电子转向锁的体积，可在壳体内固定PCB板，然后将控制器、传感器单元等零部件集成在该PCB板上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)无需用户手工操作钥匙来解锁，只需要一键操作外置开关，将解锁信号传递给锁控制单元，锁控制器单元通过判断电子锁的状态，控制整个电子锁的运动，实现电子锁的上锁和解锁；

(2)电子转向锁紧凑小巧，无外露在车辆外观面上的部分，可隐藏在车辆内部，适应不同车辆的不同车架，因此提高了它的可匹配性，对车辆外观几乎无要求。

(3)通过设置安全销单元，可以避免机动车在行驶过程中因锁控制单元误动作而导致锁销伸出，锁止转向把手的风险，从而提高了安全性；

附图说明

图1为本申请电子转向锁的内部结构示意图；

图2为本申请电子转向锁中水平驱动单元、竖直驱动单元、安全销单元、壳体的剖面结构示意图；

图3为本申请电子转向锁中水平驱动块和竖直驱动块的局部结构示意图；

图4为本申请电子转向锁中竖直驱动块的结构示意图；

图5为本申请电子转向锁中水平驱动块的结构示意图；

图6为实施例1中四个传感器在PCB板上的位置分布示意图；

图7为本申请电子转向锁在全锁状态下的结构示意图；

图8为本申请电子转向锁在半锁状态下的结构示意图；

图9为本申请电子转向锁在完全解锁状态时，安全销吸合状态的结构示意图。

图10为本申请电子转向锁在完全解锁状态时，安全销伸出状态的结构示意图。

图11为本申请电子转向锁在竖直驱动块与水平驱动块不接触时，安全销伸出状态下，安全销阻止水平驱动块运动的结构示意图。

图12为本申请电子转向锁工作逻辑示意图。

在附图中，1为电机，2为丝杆，3为竖直驱动块，4为楔形坡，5为水平驱动单元，6为锁销，7为水平驱动块，8为挡块，9为安全销，10为壳体，11为弹簧，12为PCB板，13为安全销传感器，14为第一竖直位置传感器，15为第二竖直位置传感器，16为水平位置传感器，17为安全销执行器。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本发明的保护范围之内。

车用电子转向锁在一种具体实施方式中，本申请提供一种车用电子转向锁，该系统包括：壳体；锁控制单元：电子锁控制器及电子锁传感器；竖直驱动单元：包括驱动器及竖直驱动块，所述驱动器固定在所述壳体上，所述驱动器与所述竖直驱动块连接，并用于驱动竖直驱动块直线运动；水平驱动单元：包括锁销和水平驱动块，其中，所述锁销的一端能伸出所述壳体，所述锁销的另一端与水平驱动块的一端固定，水平驱动块的另一端通过弹簧与壳体抵接，所述水平驱动块与竖直驱动块抵接，所述竖直驱动块能驱动所述水平驱动块做直线运动，且所述竖直驱动块的运动方向与所述锁销的运动方向垂直；安全销单元：安全销控制器，安全销执行器，安全销传感器。当需要开启该电子转向锁时，按下开关，电子锁控制器接收到信号，并通过传感器得到电子锁内各机构的位置信息，经过内部运算判断后，给竖直驱动单元发出控制信号，最终控制驱动器接通电源并开始工作，驱动竖直驱动块移动，而竖直驱动块的移动带动水平驱动单元移动，从而驱使锁销向壳体内部收缩，直至收缩一定距离后，驱动器停止工作，此时竖直驱动块保持固定，锁销保持固定，电子锁系统打开完成。在锁销向壳体内收缩时，弹簧被压缩并蓄力，当需要关闭该电子转向锁时，锁控制单元控制竖直驱动单元的驱动器反向运行，驱动竖直驱动块反向移动，而水平驱动块失去竖直驱动块的支撑力之后，在弹簧的弹力作用下反向运行，从而带动锁销伸出壳体，完成电子转向锁的上锁。

在一种具体实施方式中，所述驱动器包括电机以及与电机连接的丝杆，所述竖直驱动块滑动连接在所述丝杆上。

在一种具体实施方式中，所述竖直驱动块两个侧壁的边缘为楔形坡，所述水平驱动块与所述楔形坡抵接。通过楔形坡，可将竖直驱动块的竖直运动转换成水平驱动块的水平运动，且两者运行方向垂直。为了保证竖直驱动块和水平驱动块的稳定运动，可在壳体内设置相应的轨道，使竖直驱动块和水平驱动块沿着各自的轨道移动。

在一种具体实施方式中，所述电子转向锁包括一个安全销单元，且所述安全销控制器可以控制安全销执行器内的安全销的运动，所述安全销伸长后与所述水平驱动块抵接，阻止所述水平驱动块的运动。

在一种具体实施方式中，所述水平驱动块上设有挡块，所述挡块的竖直方向与所述安全销的伸缩方向相同，且所述挡块能与所述安全销抵接。

在一种具体实施方式中，所述电子转向锁设有电子锁控制器，所述电子锁控制器与安全销控制器连接，两者共同协助，实施对电子锁的控制。

在一种具体实施方式中，所述安全销单元包括安全销控制器、安全销执行器，安全销传感器以及安全销，所述安全销执行器固定并用于驱动安全销的伸缩，所述安全销能与所述水平驱动块抵接，所述安全销传感器用于监测安全销的位置，并将信号传递给安全销控制器；

在一种具体实施方式中，所述电子转向锁设有第一竖直位置传感器和第二竖直位置传感器和水平位置传感器，所述传感器均与所述控制器连接，所述水平位置传感器用于检测水平驱动块的位置，所述第一竖直位置传感器和第二竖直位置用于监测竖直驱动块的位置。控制器通过传感器得到电子锁内水平驱动单元，竖直驱动单元及安全销执行器的位置信息，为控制器的判断提供依据。当控制器探测到电子锁位于错误状态，则控制器发出报警，报警的方式可以是驱动蜂鸣器发声或向外传递信号，以避免意外的发生，提高机动车的安全性能，具体可见实施例1中的工作原理。

在一种具体实施方式中，所述控制器为PLC控制器或单片机。可在壳体内固定一块PCB板，然后将控制器、传感器单元等安装在该PCB板上。

实施例

下面将对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

另外，在下述实施例的描述过程中，上下方向为竖直驱动块以及安全销的运动方向，且安全销伸长为向下，安全销收缩为向上。前后方向为锁止销的运动方向，且锁销伸出壳体为向前，缩入壳体为向后，该写法以说明书附图为示例，仅为了描述方便且便于理解，不对保护范围做具体位置上的限定。

实施例1

一种车用电子转向锁，其结构如图1～6所示，其包括壳体10、锁销6、驱动单元，以及安全销单元，其中，竖直驱动单元包括电机1、丝杆2以及滑动连接在丝杆2上的竖直驱动块3，丝杆2为上下方向分布，电机1固定在壳体10上，竖直驱动块3的两个侧面设有楔形坡4，如图4所示，且该楔形坡4的上端位于前方，下端位于后方。水平驱动单元5呈前后分布，包括前端的锁销6和后端的水平驱动块7，其中，锁销6可伸出壳体10外，水平驱动块7围绕在竖直驱动块3的外围，且水平驱动块7的内侧边与楔形坡4抵接。在水平驱动块7后端侧边的上方固定有一个挡块8，如图5所示。在水平驱动块7的后端，通过弹簧11与壳体10抵接。在壳体10上固定一个安全销单元，该安全销单元包括安全销9、安全销执行器17以及安全销传感器13，该安全销9可上下伸缩，且当其向下伸长时，可与挡块8的前端或后端抵接，并阻挡该挡块8的前后移动。安全销执行器17固定在壳体10上，并驱动安全销9上下伸缩。在壳体10上固定一块PCB板12，该PCB板12上设置有MCU等电子元器件(图上未显示)，在PCB板12上还设有传感器，该传感器包括安全销传感器13、第一竖直位置低位传感器14、第二竖直位置传感器15和水平位置传感器16，如图6所示，其中，安全销传感器13用于识别安全销9的伸缩位置，水平位置传感器16用于识别水平驱动块7(即水平驱动单元5)的位置，第一竖直位置传感器14和第二竖直位置传感器15用于识别所述竖直驱动块3的位置。

该电子锁系统的工作原理如图12所示，结合结构图具体如下：

(1)当该电子转向锁完全锁合时，即锁销6进入车辆上的锁孔：电机1停止不动，竖直驱动块3位于最下方的状态，锁销6向前伸出壳体10到达最前端位置，弹簧11处于初始状态，安全销9向下伸长，并与挡块8的后端抵接。在此状态下，由于安全销9与挡块8的后端抵接，因此挡块8无法向后移动，即水平驱动块7以及锁销6均无法向后移动，具体如图7所示。因此，从外部是无法按动锁销6，使之向锁体内部移动，使得锁销6始终位于车辆锁孔内，达到锁定车把的作用。因此，本申请通过设置了安全销单元，通过控制安全销执行器17中的安全销9的伸出，就阻挡了水平驱动单元5向壳体10内(即向后)运动。

(2)当该电子转向锁处于半锁状态时，即锁销6可以向前伸出，但由于前方被阻挡，未进入锁孔的状态：由于锁销6并没有进入车辆上的锁孔，因此并没有成功锁止车辆的把手，车把仍能转动，该状态即称之为半锁状态。如图8所示，在本申请中的半锁状态下，锁销6的前端被挡住，使其无法完全伸出壳体10，此时，电机1停止不动，竖直驱动块3位于最下方的状态，竖直驱动块3的下移，解锁了水平驱动块7，水平驱动块7在弹簧11的作用下，被强制推动向前运动。但是当锁销6前方有阻挡，水平驱动块7以及锁销6就不能继续向前移动，因此，弹簧11处于半压缩状态，且此时安全销9位于挡块8的上方，且无法完全向下伸出。当前方阻碍物消失后，即锁销6到达车辆的锁孔后，水平驱动块7和锁销6又能在弹簧11的作用下，继续前移，到达完全锁合的状态，此时水平驱动块7触碰到水平位置传感器16，电子锁控制器和安全销控制器控制安全销9向下伸长，即从图8状态转变为图7状态，有效起到了锁止车辆车把的作用。

(3)当电子锁接收到打开电子锁的信号时(信号可以是用户操作车辆上的开关产生的或是其他便携设备，比如智能钥匙或手机产生的无线信号)，控制器结合车辆的运行状态以及各传感器的反馈信息等因素进行判断，在其符合解锁条件时，控制单元和安全销单元动作。之后安全销执行器17控制安全销9向上运动，挡块8向后运动的阻碍被解除。之后电子锁控制器控制电机1转动，电机1驱动丝杆2转动，从而使得竖直驱动块3向上运动。由于楔形坡4的存在，竖直驱动块3驱动水平驱动块7向后移动，从而使得锁销6向后运动，锁销6从车辆的锁孔中移出，完成车辆把手的解锁，同时弹簧11被压缩。这个运动过程中，本发明内的各个传感器检测到的信号又被传输到控制器。最终电子锁由图7状态转变为图9状态。

(4)当电子转向锁完全打开后，电子锁控制器控制电机1停止转动，丝杆2将竖直驱动块3保持在最上方的状态，竖直驱动块3又将水平驱动块7和锁销6向后推动到壳体10的最后端位置，虽然水平驱动块7在弹簧11的作用下有向前运动的趋势，但此时竖直驱动块3挡住了水平驱动块7的运动路径，使得锁销6不会先前运动。同时安全销控制器控制安全销执行器17动作，驱动安全销9向下伸长，使得安全销9与挡块8的前端抵接，使得水平驱动块7无法向前移动。如果此时竖直驱动块3由于出现故障，导致其不在最上方的位置，但由于安全销9与挡块8的前端抵接，所以水平驱动块7也无法向前移动，确保了锁销6不会先前运动。此时电子锁如图11所示状态。

(5)当使用者误触到车辆上的上锁开关，或者发生电磁干扰等情况，又或者是其他不可知的情况下，电子锁控制器可能会发出错误的指令，导致电子锁上锁，此时电机1可能会被误启动，从而导致竖直驱动块3向下运动，最终会解锁水平驱动块7，这样水平驱动单元在弹簧11的作用下，就会向前运动，使锁销6伸出壳体10，此时车辆处于行驶状态的话，由于锁销6的伸出，就会威胁到车辆行驶的安全。为了应对这个情况，我们设置了独立的安全销控制器，它会再次独立的识别车辆的状态信息以及电子锁内各传感器的位置信息，综合判断后，在控制安全销执行器17的动作，安全销9仍然处于向下伸长的状态，即安全销9仍然与挡块8的前端抵接，此时，挡块8无法向前移动，从而保证锁销6以及水平驱动块7无法向前移动，从而避免由于锁销的非法伸出导致车辆转向被锁止，给驾驶带来的安全隐患。

(6)当车辆停止，电子锁控制器接收到上锁信号的时候，(信号可以是用户操作车辆上的开关产生的或是其他便携设备，比如智能钥匙或手机产生的无线信号)，电子锁控制器结合车辆的运行状态进行判断，当车辆符合上锁条件，比如车辆处于停车状态，则安全销控制器先控制安全销执行器17运行，驱动安全销9上升，使安全销9与挡块8分离，即从图10状态转变为图9状态。此后电子锁控制器控制电机1反向运动，丝杆2反转，在丝杆2的驱动下竖直驱动块3向下运动，这样就解除了竖直驱动块3对水平驱动块7阻碍，在弹簧11的作用下水平驱动块7可以向前移动，使得锁销6伸出壳体10若锁销6插入车辆的锁孔，则电子锁从图9状态运动到图7状态，实现了电子锁对车辆的上锁。若锁销6在向前运动的过程中被障碍物挡住，则电子锁从图9状态转变为图8状态，实现了电子锁对车辆的半锁。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (8)

1.一种车用电子转向锁，其特征在于，所述电子转向锁包括：

壳体；

锁控制单元：包括电子锁控制器和电子锁传感器；

竖直驱动单元：包括驱动器及竖直驱动块，所述驱动器包括电机及与电机连接的丝杆，所述电机固定在所述壳体上，所述竖直驱动块滑动连接在所述丝杆上；

水平驱动单元：包括锁销和水平驱动块，其中，所述锁销的一端能伸出所述壳体，所述锁销的另一端与水平驱动块的一端固定，水平驱动块的另一端与壳体抵接，所述水平驱动块与竖直驱动块抵接，所述竖直驱动块能驱动所述水平驱动块运动，所述水平驱动块上设有挡块；

安全销单元：包括安全销控制器、安全销执行器和安全销传感器，所述挡块的竖直方向与所述安全销执行器的伸缩方向相同，且所述挡块能与所述安全销执行器抵接。

2.如权利要求1所述的车用电子转向锁，其特征在于，所述竖直驱动块两个侧壁的边缘为楔形坡，所述水平驱动块与所述楔形坡抵接。

3.如权利要求1所述的车用电子转向锁，其特征在于，所述安全销单元包括一个能伸缩的安全销执行器，且所述安全销伸长后与所述水平驱动块抵接，并阻止所述水平驱动块的运动。

4.如权利要求3所述的车用电子转向锁，其特征在于，所述安全销执行器为带插销的电磁铁、连杆机构、液压杆或者气缸中的一种。

5.如权利要求1所述的车用电子转向锁，其特征在于，所述锁控制单元与所述安全销单元电连接，两者交互信息，分别实现对电子锁和安全销的控制。

6.如权利要求1所述的车用电子转向锁，其特征在于，所述电子锁传感器设有第一竖直位置传感器，第二竖直位置传感器和水平位置传感器，所有所述电子锁传感器均与所述电子锁控制器连接，所述水平位置传感器用于检测水平驱动块的位置，所述第一竖直位置传感器和所述第二竖直位置传感器用于监测竖直驱动块的位置。

7.如权利要求3所述的车用电子转向锁，其特征在于，所述安全销单元设有安全销传感器，所述安全销传感器均与所安全销控制器连接，所述安全销传感器用于监测所述安全销执行器的位置。

8.如权利要求1所述的车用电子转向锁，其特征在于，所述电子转向锁包含提示装置。

Images