带有无级车门限位器的车门系统的制作方法

背景技术：

本发明涉及车门的车门限位器，更具体地用于车辆乘客门的车门限位器。

乘客门通常利用车门限位器来保持打开和关闭。乘客按下按钮或使用手柄将门解锁，使门能够转动打开。车门限位器被连接在车体和车门之间，并包括限定了离散的车门打开位置的止动器，止动器保持车门打开。当车门被打开或关闭时，止动器的保持力被克服。

常规的车门限位器只提供少量离散的车门保持打开位置，这些位置可能与最便于乘客进出车辆的车门打开角度不重合。已经提出被动无级车门限位器方案(比如us5,410,777)来解决上述缺点。但是，这种装置在止动器的保持力被“释放”时会依据车辆的姿态产生不协调的感觉。例如，如果车辆停泊在斜坡上，在从保持位置释放车门时，由于车门的重量会感到车门好像被突然关闭一样。现有技术的另一个缺点是当在狭窄的停车环境下转动打开车门时，车门限位器不能用于防止车门撞到障碍物，而防止撞到对于避免昂贵的车门修理来说是期望的。

技术实现要素：

在一个示范实施例中，一种机动车辆车门系统包括被配置以支撑车门的铰链。车门限位器模块被配置以通过连杆组件连接到车辆和车门之一。车门限位器模块包括外壳。输出轴被连接到所述连杆组件且被配置以关于外壳可转动。输出轴被配置以提供输出转矩，从而将车门限位在所需车门位置。传感器被配置以检测轴的旋转，并响应于被探测到的旋转产生信号。制动器组件包括被操作地连接到输出轴的轴构件。制动器组件具有常闭位置，在车门限位器模式中轴构件在常闭位置被抵接到外壳。制动器组件包括对应于关门模式和开门模式之一的打开位置。制动器组件被配置以响应于所述信号从常闭位置运动到打开位置。

在另一个实施例中，控制器与传感器和制动器组件通信。控制器被配置以响应于所述信号命令制动器组件从常闭位置运动并释放所述轴。所述信号代表在常闭位置下的轴构件的打滑。控制器被配置以响应于低于阈值的信号命令制动器组件回到常闭位置，并在所需车门位置提供保持转矩。

在另一个实施例中，障碍物传感器与控制器通信。障碍物传感器被配置以探测障碍物，控制器响应于被探测到的障碍物利用处于常闭位置的制动器组件命令车门停止。

在另一个实施例中，齿轮箱连接输出轴和轴构件。齿轮箱使保持转矩增大。

在另一个实施例中，制动器组件被布置在齿轮箱和传感器之间。

在另一个实施例中，连杆组件被配置以被连接到门柱以及将输出转矩传递给门柱。

在另一个实施例中，位置传感器被集成到制动器组件。位置传感器被配置以探测轴构件的旋转，它代表输出轴的旋转。

在另一个实施例中，制动器组件包括在常闭位置下将轴构件抵接到外壳的永磁体。线圈被配置以克服永磁体的磁通量，从而提供允许轴构件相对于外壳自由旋转的打开位置。

在另一个实施例中，线圈被调制，从而提供对应于理想车门感觉的制动器组件的理想释放。

在另一个实施例中，制动器组件在常闭位置下具有保持转矩，线圈配置以根据供应给线圈的脉宽调制平均电压被调制成所述保持转矩衰减。

在另一个实施例中，控制器被配置以逆转给线圈的电流的极性从而在常闭位置下补充磁通量，并被配置以增大车门止动转矩。

在另一个实施例中，姿态传感器与控制器通信。姿态传感器被配置以提供车辆的姿态。控制器被配置以响应于来自姿态传感器的信号调整制动器组件。

在另一个示范实施例中，无级车门限位器包括外壳。输出轴被配置以相对于外壳可转动。输出轴被配置以提供输出转矩，从而将车门限位在所需车门位置。传感器被配置以探测轴的旋转，并响应于探测到的旋转产生信号。制动器组件包括操作地连接到输出轴的轴构件。制动器组件具有常闭位置，在车门限位器模式中轴构件在该常闭位置抵接到外壳。制动器组件包括对应于关门模式和开门模式之一的打开位置。制动器组件被配置以响应于所述信号从常闭位置被运动到打开位置。所述信号代表处于常闭位置下的轴构件的打滑。

在另一个实施例中，齿轮箱连接输出轴和轴构件。齿轮箱使保持转矩增大。

在另一个实施例中，连杆组件连接输出轴。连杆组件被配置以将输出转矩从输出轴传递到门柱。

在另一个实施例中，位置传感器被集成到制动器组件。位置传感器被配置以探测轴构件的旋转，它代表输出轴的旋转。

在另一个实施例中，制动器组件包括在常闭位置下将轴构件抵接到外壳的永磁体。线圈被配置以克服永磁体的磁通量，从而提供允许轴构件相对于外壳自由旋转的打开位置。

在另一个实施例中，线圈电流的反向极性补充了常闭位置下的磁通量，并被配置以增大车门止动转矩。

在另一个示范实施例中，一种限位车门的方法，包括利用电制动器组件将车门保持在打开位置的步骤，以及沿着围绕铰链的方向手动地转动车门以提供手动输入的步骤。所述手动输入被探测，然后电制动器组件响应于该手动输入被释放。

在另一个实施例中，探测步骤包括通过输出轴反向驱动齿轮箱并探测输出轴的旋转。

在另一个实施例中，探测步骤包括通过感测电制动器组件的轴构件的旋转间接地感测输出轴的旋转。

在另一个实施例中，手动输入包括在车门上的推或拉，并且超过保持车门的制动器组件的打滑转矩。释放步骤响应于该打滑转矩被执行。

在另一个实施例中，所述方法包括探测车门障碍物的步骤。车门保持步骤响应于被探测到的障碍物被执行。

在另一个实施例中，车门保持步骤包括将电制动器组件中的线圈的电流的极性反向，从而补充常闭制动器位置下的磁通量，并被配置以增大车门止动转矩。

附图说明

本发明通过结合附图参阅下面的详细描述被更进一步地理解，其中：

图1a是带有被安装到门柱的无级车门限位器的车门的透视图。

图1b是车门的放大透视图，其展示了无级车门限位器的连杆组件。

图2是使用无级车门限位器的示范车门系统实施例的示意图。

图3a是无级车门限位器的透视图。

图3b是沿图3a的线3b-3b的无级车门限位器的剖视图。

图4是用于无级车门限位器的制动器系统的剖视图。

图5是描绘了无级车门限位器的操作的流程图。

图6是描绘了无级车门限位器的操作的另一种流程图。

图7a是制动器组件电压-时间图。

图7b是根据图7a中所示的电压-时间关系的制动器组件保持转矩-时间图。

前文、权利要求、或下面的描述和附图的实施例、示例以及替代例，包括它们的多个方面或者各自相应特征的任何一个，可以独立地或任意组合地被采用。关于一个实施例被描述的特征适用于所有的实施例，除非这些特征是不相容的。

具体实施方式

常规机动车辆10(只有一部分被画出)通常包括用于进出车辆乘客车厢和/或载货区的多个车门12(一个被画出)。在该示例中，车门12是乘客门。车门12通过铰链15(一个被画出)被枢转地安装到门柱14，比如a柱或b柱，车门可以围绕门柱在打开和关闭位置之间运动。车门12具有通常包含了撞击防护梁、车窗调节器、以及其他装置的空腔16。车门限位器模块18被布置在空腔16中，但是如果需要的话车门限位器模块18也能被布置在门柱14上。在铰链15附近安装车门限位器模块18能使得对车门惯性的影响最小化。

车门限位器模块18是车门系统20(图2)的一部分，车门系统20在没有常规车门限位器通常所具有的离散止动器的情况下将车门12保持在打开位置。事实上，系统20能将车门保持在无数个打开位置。另外，系统20能在车门释放期间无论车辆姿态如何均提供一致的感觉，并用于在通过障碍物探测传感器探测到车门旋转路径上有障碍物时主动使车门停止。

参见图1b，车门限位器模块18通过连杆组件21被连接到门柱14。连杆组件21将打开和关闭作用力传递给车门限位器模块18，以及在需要时还停止和保持车门、或者仅保持车门打开。

参见图2，系统20包括控制器22或电子控制单元(ecu)，控制器22或电子控制单元(ecu)接收来自各种部件的输入并且给车门限位器模块18发送命令信号，从而有选择地保持车门12打开。直流(dc)电源24被连接到控制器22，控制器22以命令的形式有选择地给车门限位器模块18提供电功率。由车门12承载(图1a)的门闩26与安装在门柱14上的撞击器28有选择地连接和断开。门闩26可以是与控制器22通信的电动拉闩(powerpull-inlatch)，但也可以使用常规的机械门闩。在一个实施例中，门闩26包括能将门闩的打开和关闭状态发送给控制器22的传感器。

车辆姿态传感器29与控制器22通信，并用于探测车辆的姿态，这对于车门限位器模块18释放车门12时控制车门12的运动是有用的。

在一个示例中，障碍物传感器32(比如超声波传感器)与控制器22通信，且用于在乘客开门时如果探测到障碍物生成一个停止命令。例如，障碍物传感器32被安装在车门12的外金属板上。应当明白，也能使用其他传感器(比如光学传感器)，并且其他传感器位置(比如在车门后视镜底座上)也能被用于感测障碍物。

参见图2和3b，车门限位器模块18包括外壳33，外壳33可以由彼此固定的一个或多个离散结构提供。制动器组件38通过外壳33抵接到车门12，且被有选择地连接到轴构件39。一个合适的制动器组件可从sinfonianc,modelno.ers-260l/fmf获得。所述制动器组件38提供相对小的保持转矩，例如8nm。

齿轮箱36被用于增大由制动器组件38提供的保持转矩。在该示例中，采用一个齿轮箱，但是可以采用更多的齿轮箱。齿轮箱36被布置在外壳33内，且通过轴构件39被连接到制动器组件38。在一个示例中，齿轮箱36是提供6.25:1减速比的正齿轮组。当然，应当理解可以提供其他的齿轮配置和齿轮减速比。在示范实施例中，由车门限位器模块18提供的总保持转矩是50nm。施加给制动器组件38的高于该阈值保持转矩的任意转矩将引起制动器打滑，从而允许轴构件39旋转。

制动器组件38具有常闭位置，在该位置轴构件39抵接到外壳33且被阻止旋转。制动器组件38还包括对应于关门模式和开门模式之一的打开位置。在打开位置时，制动器组件38允许轴构件39自由旋转。否则，制动器组件38将车门12保持或“限位”在其当前位置。

与控制器22通信的位置传感器40监视车门限位器模块18的部件(例如轴构件39)的旋转。在一个示例中，位置传感器40是探测轴构件39旋转的集成式霍尔效应传感器。

参见图3a，齿轮箱36的输出轴41被连接到连杆组件21。操作杆42在一端被安装到输出轴41，在另一端被安装到条带44。条带44被销接到固定在门柱14上的支架46。连杆组件21被设计成提供与期望的车门保持力矩大概相同的保持转矩。

在图4中更详细地画出一种示范制动器组件38。轴构件39由被安装到外壳33的轴承50承载。一端52与位置传感器40通信，另一端54被连接到齿轮箱36。驱动环56被固定到端部54，并支撑永磁体58。弹簧60(在一个示例中可以是片簧)被布置在驱动环56和永磁体58之间，从而偏压永磁体58使其远离外壳33。通过比弹簧60大得多的作用力，永磁体58所产生的磁场将驱动环56朝外壳33拉动。摩擦材料62由外壳33支撑，且在常闭位置下接合永磁体58，从而提供永磁体58将相对于外壳33打滑的转矩，大约8nm。

磁通回路或线圈64被布置在外壳33内，且通过电线66与控制器22通信。在用限定极性的电流通电时，线圈64对永磁体58产生足以克服永磁体58的磁场的抵消磁通量，因此允许弹簧60将永磁体58运动到与摩擦材料62脱离，到达图4中所示的位置。在该打开位置，轴构件39被允许相对于外壳33自由旋转。制动器组件的部件能以不同于以上所描述的方式被重新配置，同时仍然提供期望的选择性制动器保持转矩。

磁通回路或线圈64还能以相反极性通电，从而增大永磁体58的磁通量。这在控制器22由于探测到障碍物而产生停止命令时是有利的。已经证明，额外的线圈生成磁通量增加了例如～50％的最大保持转矩。所以，在该示例中，制动器止动转矩增加到12nm，这提供了75nm的最大止动转矩。

一种示范的操作模式70在图5中画出。制动器组件38处于常闭位置时，产生保持转矩以维持车门12处于当前的位置。在制动器组件38不发生打滑时，通过位置传感器40探测到车门的速度为零。

车门12被使用者进一步推动拉动打开或关闭，这使得连杆组件21转动输出轴41并反向驱动齿轮箱36和轴构件39。当施加足够的转矩以克服常闭制动器组件38的制动器转矩时(在该示例中，50nm)，轴构件将旋转。由此轴构件39的角位移被位置传感器探测到，这代表输出轴41的旋转。

探测到的阈值角位移(例如2)提供了一个被控制器22解读为理想车门运动命令的输入。当然，如果需要的话能采用其他角阈值。位置传感器40用于探测车门12的角位置以及车门速度，这在基于车辆姿态对制动器组件38的控制是有用的。

因此，响应于来自位置传感器40的输入，控制器22将命令制动器组件38释放轴构件39，轴构件将相对于外壳33自由旋转，从而允许车门12运动。一旦位置传感器40探测到轴构件39的角位移/速度大约为零(这代表被止动的车门运动)，线圈64被断电，从而重新接合制动器组件38并将车门12保持在当前位置。

车门运动在全开和全关位置处被止动。此外，使用者能用身体将车门12保持在期望位置，从而阻止车门12的进一步运动，这将被位置传感器40探测到。控制器22随后对制动器组件38断电，这将车门12保持在使用者停住车门12的位置，从而提供一种“无级”车门限位器。即，车门12能被车门限位器模块18保持在任何位置，而不是仅被保持在几个离散的止动位置。这种特征在车门不能完全打开的狭窄停车位的情况下尤其有用。车门能被定位成非常靠近车门附近的障碍物，并且被使用者保持，在该位置处制动器组件38将车门的位置保持住，因此为使用者进出车辆提供最大的开度。

另一个示范操作模式80在图6中被画出，其中基于来自障碍物传感器32的障碍物信号，控制器22产生停止命令。该停止命令包括给制动器的反向极性电流，从而将制动器保持转矩增加到12nm，这通过齿轮箱36的放大又产生了75nm的车门止动转矩。止动转矩确保车门的快速止动，从而防止接触障碍物。当通过位置传感器40探测到车门速度为零时，反向极性电流下降，并且车门限位器模块18的保持转矩恢复到50nm。能利用线圈64的脉宽调制来调节制动器组件38的保持转矩衰减。例如，能通过经脉宽调制给线圈施加大约4v电压将标称制动器保持转矩减少到6.4nm，从而在水平地面上提供大约40nm的车门限位器保持转矩。在另一个实施例中，利用姿态传感器29探测车辆姿态，从而改变制动器组件38所提供的保持转矩，进而无论车辆上倾或下倾都提供一致的保持转矩，这为使用者创造了可预测的车门运动。例如，当车辆在斜坡上而不是在水平地面上时，制动器组件38将施加更大的保持转矩。

在第二示例中，期望的是“轻柔”地释放制动器组件38，以防止可能给消费者带来不理想的车门感觉的突然车门运动。例如，50nm的保持转矩可以在门柱14处的连杆组件21上产生700-900n的作用力，由于积蓄的保持力矩能量的突然释放，这能产生可听见的金属板爆裂音。为了避免该潜在的不期望场景，使用缓释功能，如图7a所示，从而使来自控制器22的脉宽调制信号例如在0.2秒内爬升到全强度。所以，永磁场的抵消电场缓慢地增加，由此在0.2秒内将制动器保持转矩从全强度减少到被释放，如图7b所示，这提供制动器动作的“轻柔”释放。在该示例中，电压的线性渐增提供了保持转矩的平滑非线性衰减。但是，应当理解，可以电力和/或机械的方式提供其他的电压-转矩-时间关系，从而提供期望的车门感觉。

还应当明白，尽管具体的部件布置在图示实施例中被展示，但其他的布置也将因此获益。尽管具体的步骤顺序被画出，被描述，以及被声明，但应当理解步骤可以按任意顺序，单独地或组合地被执行，除非另有说明并且仍能因本发明而受益。

尽管不同的示例具有在图中被画出的特定组件，但是本发明的实施例不限于这些具体的组合。将一个示例中的部分组件或特征与另一个示例的组件或特征组合使用是可能的。

尽管示范实施例已经被公开，但本领域技术人员将意识到某些改动将落入权利要求的范围内。所以，在后面的权利要求应当被研读以确定其真实范围和内涵。