无线车门感应伸缩脚踏板及其实现方法

无线车门感应伸缩脚踏板及其实现方法
【专利摘要】本发明提出了无线车门感应伸缩脚踏板及其实现方法，无线车门感应伸缩脚踏板包括：至少各自一个安装在驾驶员侧和乘客侧可供出入车辆的伸缩踏板装置，伸缩踏板装置包括至少一个电机、与电机相连的齿轮减速传动装置以及与电机相连的供出入车辆的踏板；至少一个以上的无线发射器装置，用于感应车门开启或关闭的状态，并发射无线信号；控制器，用于控制电机运动；与控制器相连的接收器，用于接收来自发射器发射的无线信号，并将无线信号传递给控制器。基于车门的移动，发射器发送一车门开启状态的信号，信号被接收器接收并存储，并由控制器决定正确的动作。该发明采用无线传感器安装方式，无需改造汽车内部布线系统。
【专利说明】无线车门感应伸缩脚踏板及其实现方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种可伸展、可收缩的脚踏板。

【背景技术】
[0002]底盘高的车辆，如卡车、SUV和四轮驱动车，因地面和车辆地板之间的距离很大，给人们出入车辆带来不便。为减少两者间的高度，现有技术中有在车辆外侧安装固定脚踏板。固定脚踏板使人更容易进入车辆，然而固定脚踏板违背了车辆底盘远离地面的目的。另一个解决方案是提供一个可扩展/收缩的脚踏板。这些脚踏板通常与车门开关相接，并基于车门开关的状态来控制脚踏板的伸展与缩回状态。由于车内接线通常需要拆卸车门或内饰板才能与开关控制线相接，汽车经销商和新车主经常对新车内部的改装顾虑重重，并可能造成新车保修作废。因此，有必要提供可最大限度地减少车辆内部拆卸的脚踏板系统。有些关于信号系统控制卡车踏板伸展与缩回的专利已经公布发行。涉及这些产品的专利案例在此公开。
[0003]美国专利号6942233，7398985，7413204 和 7584975，Horst.Leitner 颁布了可伸缩车辆踏板。为了使伸缩脚踏板获得动力，这些可伸缩车辆踏板需要安装人员切断车辆电路系统，并将其线路连接到所有车门开关，以使踏板伸展。信号传输至所有车门，传输至控制器，传输到伸展机构，需要大量线束。这些专利中有的还公布了使用钥匙坠大小的存储器以伸展踏板。虽然这些专利公布了一种可伸缩脚踏板，但它们要么依赖于车门开关的布线系统，要么依赖于直到出现缩回踏板信号才动作的钥匙坠大小的存储器。
[0004]美国专利号7081816由Dean David Schebal等发布于2006年7月25日，颁布了一种简易型无线传感器。该传感器放置于车门或车窗，并在车门或车窗打开时发出信号。该信号不能使踏板伸展或缩回，并且不能指示车门或车窗已经关闭的状态。装置使用一个定时器来显示传感器的状态，只有当计时器启动读数和状态变化时才传输最新信号。该传感器适合安装在木门框，而不适合安装在汽车车门内。
[0005]美国专利号7692542由Allen Outzs发布于2010年4月6日，颁布了通过磁场感应车门状况的车门位置监控装置。该传感器的磁簧开关使用有线连接，以确定车门状态。这个专利只确定车门状态，而不发送无线信号来激活踏板，以方便出入车辆。


【发明内容】

[0006]为克服上述问题，本发明提出了一种无线车门感应伸缩脚踏板及其实现方法，通过在车门或其附近安装一个无线信号传输装置，以给车辆踏板一个信号，车辆踏板在接受信号后，在缩回位置与伸展位置进行转换。
[0007]无线车门传感技术是应用无线信号触发电机带动踏板伸展或缩回。
[0008]本发明的技术方案为:
[0009]无线车门感应伸缩脚踏板，其特征在于，包括:
[0010]I)至少各自一个安装在驾驶员侧和乘客侧可供出入车辆的伸缩踏板装置，伸缩踏板装置包括至少一个电机、与电机相连的齿轮减速传动装置以及与电机相连的供出入车辆的踏板；
[0011]2)至少一个以上的无线发射器装置，用于感应车门开启或关闭的状态，并发射无线信号；
[0012]3)控制器，用于控制电机运动；
[0013]4)接收器，与控制器相连，用于接收来自发射器发射的无线信号，并将无线信号传递给控制器。
[0014]进一步，所述无线发射器装置包括发射器和磁感应传感器，所述磁感应传感器为磁簧开关式或引发开关式，所述发射器安装于车门框柱。
[0015]进一步，至少安装有两个以上的加长的传动装置，每个传动装置被加长并安装于上下车出口处；控制器控制至少一只电机的正转和反转，以使踏板伸展或缩回。
[0016]进一步，电机及传动装置设置有密封防护装置，能防止水及湿气的进入。
[0017]无线车门感应伸缩脚踏板的实现方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0018]I)开启车门或关闭车门；
[0019]2)发射器获取车门开启或关闭的信息，并对获取信号进行判定；
[0020]如果判定获取的为车门开启信号，则发射器发射车门开启信号，并继续执行步骤3);如果判定获取的为车门关闭信号，发射器终止发送车门开启信号；
[0021]3)发射器以固定时间间隔持续发射车门开启信号；发射器发射的信号为无线信号；如果发射器检测到车门关闭信号或持续发射车门开启信号超过预设值，则发射器进入休眠状态或者结束工作；
[0022]4)接收器接收来自发射器发射的无线信号，并将该无线信号传送至控制器，控制器判定接收到的信号是否有效；如果信号被认定为无效的，控制器将不会采取任何动作；如果判定无线信号是有效的，那么执行步骤5)；
[0023]5)控制器进一步判定该无线信号是否被传输两次；如果该无线信号被传输两次，那么该信号为有效信号，执行步骤6)，否则过程将结束；
[0024]6)接收器判定哪扇车门状态发生改变；车门状态的变更，会使控制器生成缩回或伸展相应踏板的指令进而驱使电机带动踏板做相应运动。
[0025]进一步，发射器发射的无线信号包含有至少一个以上的车辆ID、车门状态信息。
[0026]进一步，发射器发射的无线信号包含有冗余信号。
[0027]进一步，无线信号发射采用固定频率发射，频率范围310 MHz?930 MHz，发射无线信号的固定时间间隔为0.1?5秒。
[0028]进一步，发射器在有限的时间周期后停止发送车门开启状态信号，有限的时间周期为I分钟至15分钟之间。
[0029]进一步，接收器能探测发射器发射的信号是否消失。
[0030]本发明的优点在于:
[0031]本发明采用无线通信方式，使得安装更加便捷，无需为连接车门开关线而拆卸车门或车门装饰板。每个门开关可以单独控制车辆两侧的踏板。在不传输信号时，传感器处于休眠状态，休眠模式可降低功耗。在车门开启时无线发射器工作，以伸展踏板；在车门关闭或车门开启状态超过五分钟后，踏板缩回。
[0032]本发明无线信号传输使用冗余信号控制踏板伸展或缩回。冗余信号的应用，实际上消除了潜在其它信号对踏板的干扰，如杂散信号、机械装置产生的噪音或其他无线发射
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[0033]发射器及磁感应传感器可安装于车门任何间隙处，其所安装的位置和方式，基本不破坏车辆外观。发射器及磁感应传感器允许捆绑安装，也可使用其他方式安装，如通过简单的粘合或胶合。相比较于其他复杂传感器一小时以上的安装固定而言，发射器及磁感应传感器可以在一分钟内安装完毕。
[0034]无线车门感应伸缩脚踏板具有防水防潮的功能。车辆在下雨、雾天或潮湿环境下，湿气比较容易进入。水汽容易造成机构的腐蚀和生锈。时间过长后，会导致电机、端子和轴承的性能的降低，还可能造成电机寿命的减少。密封系统可防止机构的提前失效。电机和齿轮箱进行了防水设计。防水设计大大增加了电机和齿轮箱的使用寿命。
[0035]本发明在主动和从动连接器之间采用扭杆。新增加的扭杆连接于主动连接器齿轮销与从动连接器销之间。从动连接器通过扭杆驱动，使两连接器同时运动。这保证了从动连接器在伸展和缩回时的平稳运动。这也排除了主动连接器和从动连接器在运动时不同步的情形。防止了连接器轴承边角上的载荷，消除了因接触不平稳而发生噪音的可能性。由于电机受力更加平稳，扭杆也延长了电机的使用寿命。
[0036]无线车门传感技术使用复杂信号辨别不同车辆。复杂信号编码号的应用减小了车辆开门时所发出的信号对旁边车辆非预期的信号的潜在干扰。

【专利附图】

【附图说明】
[0037]图1显示四个无线车门发射器装置原理框图。
[0038]图2显示无线车门发射器装置的详细结构。
[0039]图3显示发射器中微处理控制器运行流程图。
[0040]图4显出发射器发射无线信号传输过程。
[0041]图5显示接收器、控制器及电机的结构关系示意图。
[0042]图6显示接收器及控制器编码流程图。
[0043]图7是脚踏板缩回状态的立体图。
[0044]图8是脚踏板伸展状态的立体图。
[0045]图9是脚踏板缩回俯视图。
[0046]图10是脚踏板缩回仰视图。
[0047]图11是脚踏板伸展前视图。
[0048]图12是图10中12-12剖面图。
[0049]图13是图11中13-13剖面图。
[0050]图14是图8中电机部分放大详图。

【具体实施方式】
[0051]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
[0052]伸缩脚踏板是一个供出入车辆的踏板系统，当车门被打开时踏板下降，当车门被关闭时踏板缩回。传统脚踏板的安装需要改装车辆，以获得车门开关的线的接口，以获得车门的运动感应，在改造时，需要将脚踏板控制系统与发动机控制系统相连，实现脚踏板布线与车辆内部的布线系统连接，从而使得控制器驱动踏板下降和缩回。
[0053]实施方式一
[0054]图1显示了在带有4个车门的车辆上安装的四个无线车门发射器装置，包括驾驶侧前门发射器装置21、驾驶侧后门发射器装置23、乘客侧前门发射器装置22、乘客侧后门发射器装置24。安装时，只需将21 -24这四个发射器装置安装在每扇车门。对于只有两扇门的车辆，只需一个左车门和一个右车门发射器装置即可。无线车门发射器装置无需修改车辆的布线，简化了踏板系统的安装。
[0055]图2显示了无线车门发射器装置的详细结构图。每个无线车门发射器装置包括发射器20和磁感应传感器。发射器20由发射单元30、天线31和簧片开关33组成，发射单元30内部设置有电池32以提供电源给位于发射单元内的微处理控制器。所述磁感应传感器为磁簧开关式或引发开关式，包括磁钢41和簧片开关/引发开关33，其中簧片开关/引发开关33安装于发射器20内部；磁钢41可采用其他具有等效功能的铁磁体材料来替换。磁钢41在其周围产生一磁场,簧片开关33随着磁钢41产生的磁场强弱而触发。磁钢41安装于车门侧柱40，发射器20安装于车门42边缘。当安装于车门侧柱40的磁钢41接近于安装在车门42上的簧片开关33时，簧片开关33被触发。簧片开关33的触发取决于磁钢41所产生的磁场的大小，一般簧片开关33的触发发生在其距离磁钢41 一英寸的范围内。基于簧片开关33的状态，天线31会发射一个无线信号50。发射器20平常处于休眠状态，直到簧片开关33受到磁钢41产生的磁场感应触发时，发射器20开始工作。
[0056]以上实例描述体现了发射器20和磁钢41的方向、位置及布局的特征。当然也可以采用其它方法，前提是车门开启和关闭后信号传输的效果和所举例子等效。固定发射器20和磁钢41的方法可以很简单，如粘贴、捆扎或螺钉紧固于车体。
[0057]图3显示了发射器20中发射单元30中的微处理控制器运行流程图。发射器处于休眠模式，直到车门43开启。由于传感器的感应距离很短，在车门刚打开和车门锁关闭的时候传感器立即能感应车门的运动。车门43的开启或关闭，改变了传感器的状态，并触发微处理控制器60。微处理控制器触发后，能感应车门状态，并获得车门开启或关闭的信息。如果车门43开启，微处理控制器产生一个车门开启的信号64 ;如果车门43关闭，微处理控制器终止车门开启的信号。车门开启信号64发射后，信号会每隔0.5秒持续发射61，直到车门关闭或持续时间到达5分钟62，之后微处理控制器会重新进入休眠模式69。此实施例选用5分钟的持续时间，当然也可以考虑选用1-15分钟的持续时间。可以考虑采用不同的方法和数据传输的频率，而不限于车锁装置和车库门远程遥控所用频率。采用0.5秒间隔传输车门开启的信号是最为常用的，当然也可以考虑采用最短0.1秒，最长5秒的间隔。315?930MHz是常用频率，传输频率可以更高或更低些。图4显示和说明了一种所采用的传输协议。
[0058]图4显出发射器发射无线信号传输过程。数据传输协议需采用指定规则下的波特率、起始位、停止位、指令及冗余信号。在所举实施例中，车门开启70或车门关闭71，发出信号72，继而触发微处理控制器。微处理控制器会确定车门发射器的状态，并使发射器发射信号73。所示正弦波87的传输频率只作为参考，本例所采用的传输频率为915MHz，也可以采用其它传输频率，但频率通常采用短脉冲，波长一般在几百英尺范围内。
[0059]传输数据信息包括起始位信号81、车辆ID82、车门状态信息83、冗余车辆ID84、冗余车门状态信息85、结束信号86 ;传输数据信息位开始于起始位信号81。车辆ID表不车辆编码，在本实施例中，车辆编码采用100-256编号，以减少以下非预期的可能性:即发送打开本车辆的踏板请求，却不经意打开附近车辆的踏板。为减少踏板被杂散信号干扰，如旁边车辆的车门开启或车库门的打开，系统会发出车辆编码及车门状态的冗余信号:冗余车辆ID84、冗余车门状态信息85。所举例子的信号及冗余信号减少了踏板非预期伸展或缩回的可能性。例子也说明了发射信号的校验特征。指令信号传输完毕后，发射器会传输一结束信号86，或在发射器关闭75后保持静态一段时间，以确保微处理控制器感应车门状态未存在变化。之后，微处理控制器重新进入休眠状态76。
[0060]图5显示了接收器、控制器及电机部分结构关系示意图。接收器91接收到来自天线92的无线信号50，并解码指令至控制器90。所举例子中，接收器91含有一个或多个触点，用于模拟固体电路或机械式继电器的方式来车门打开和关闭的动作。本例中，接收器91接收和动作的效果与使用车门开关线的连接的操控方式是等同的。接收器91以及控制器90通常被安装在车辆的发动机舱或底盘下，发动机舱内有电气系统及电池96，电池96为灯95、左电机93、右电机94提供能量。
[0061]图6显示了接收器及控制器编码流程图。接收器接收无线信号100，并发送给控制器，控制器判定接收到的信号和车辆ID是否正确或有效101。如果信号被认定为无效的，控制器将不会采取任何动作，则结束或返回到监听状态。如果判定信号100是有效的，控制器将进一步检查该信号是否被传输两次102。同理，如果此检查表明，该数据信号没有被传输二次，那么该信号被认为是一无效的信号，过程将结束120 ;当信号被确认为传输二次且有效后，控制器将判定哪扇车门状态发生改变103，驾驶员侧车门104或乘客侧车门107的状态变更，会使控制器发出缩回或伸展相应踏板的指令，继而开始105或106这两个流程。四个车门发射器能存储相应信号，并决定正确相应动作或终止120或等待新的信号指令。如果车辆任何一侧的车门开启，接收器生成一个合适的指令驱使控制器使相应的电机带动踏板下降，踏板将保持下降状态，直到接收器/控制器接收到车辆两扇车门都被关闭的信号。
[0062]图7是脚踏板缩回状态200的立体图，图8是脚踏板伸展状态201的立体图。伸缩踏板装置包括电机220、与电机相连的齿轮减速传动装置221、主动连接器、扭杆250、扭杆部件251、从动连接器、踏板。主动连接器由第一安装座230、第一前转臂231、第一后转臂232、第一转臂233等部件构成；从动连接器由第二安装座240、第二前转臂241、第二后转臂242、第二转臂243等部件构成。
[0063]脚踏板从缩回位置(图7)伸展至展开位置(图8)。在缩回位置时，脚踏板的底面210覆盖了脚踏板的大部分机构，以避免碎石、水或其它污染物对脚踏板机构的损害，起到了保护机构的作用。电机220被布置在一个合适的位置，这样减少了因液体和湿气进入电机220或齿轮传动装置221所带来的损害。电机220和齿轮传动装置221外设置有密封防护装置，以防止湿气和水的侵入。即使车辆在雨天、水滩、小溪或其它水路环境中行驶，密封防护装置能防止水进入电机220和齿轮传动装置221。当控制器90接收到一个或多个无线发射器装置21-24发射的信号时，驱动电机220工作(先前内容已描述)。
[0064]电机220通过齿轮减速传动装置221降低转速，并改变旋转方向，然后转动进入第一安装座230。一部分旋转扭矩通过扭杆250传送到第二安装座240。
[0065]扭杆部件251起到传输电机220动力到从动连接器的功能。通过扭杆部件251，两后转臂232和242同时运动，保证踏板211的伸展和缩回运动平稳。扭杆保证两后转臂232和242的同时运动排除了主动连接器和从动连接器的不同步，防止了连接器轴承边角上的载荷，消除了因接触不平稳而发生噪音的可能性。由于电机220受力更加平稳，扭杆部件251也延长了电机220的使用寿命。图示只显示了一个主动连接器和一个从动连接器的情况，当然如果踏板211很长的话，可以考虑增加从动连接器，以稳定踏板系统。
[0066]安装座230和240都有齿轮，带动后转臂232、242和前转臂231、241转动。后转臂232、242和前转臂231、241分别与转臂233和243相连。踏板在缩回位置和伸展位置，当他们转动时，两者所受的扭力大小是不一样的。图9-11有助于更清楚的查看产品结构。
[0067]图9是踏板211缩回状态的俯视图，图10是踏板211缩回状态的仰视图，图11是踏板210伸展状态的前视图。缩回状态时，踏板收于车辆底盘下。伸展状态时，驾驶员和乘客可以踩在加长的踏板面上，踏板面基本上分割了地面与车辆地板的高度。电机220与齿轮减速传动装置221相连。齿轮减速传动装置与第一安装座230相连。连轴杆252与扭杆250相连，再与另一侧连轴杆251相连，再与第二安装座240相连。左侧第一安装座230与右侧第二安装座240用螺丝或其它方式固定于车辆底盘。从图11的前视图中，前转臂231和241是可见的，并分别与转臂233和243相连。转臂233和243分别在239和249处与踏板面210相连。
[0068]图12是踏板缩回的剖面图(图10中12-12处剖面视图)，图13是踏板伸展的剖面图(图11中13-13处剖面视图)。齿轮传动装置(在该图中未显示)连接到齿轮轴222，齿轮轴222连接到第一后转臂232。齿轮轴222与扭杆250 (该图中未显示)相连。图13中，逆时针转向253为踏板211伸展。此转向，扭杆驱动从动连接器下降。通过这样的驱动方式，两连接器同时运动。图12中，顺时针转向252，扭杆250驱动齿轮轴222的动力，带动踏板211平稳运动。
[0069]第一后转臂232旋转，通过光销轴234带动第一转臂233转动。第一转臂233同样通过光销轴235与脚踏板相连。光销轴235与第一前转臂231相连,而第一前转臂231通过光销轴236与第一安装座230相连。旋转转臂231和232这两个铰链，允许踏板面缩回或从缩回变成伸展位置，以使踏板211的脚踩面伸出或踏板脚踩背面收回。踏板通过紧固件209与第一转臂233相连。在缩回位置，缓冲垫261防止机构及踏板的震动。在伸展位置，缓冲垫262防止震动，并给踩在踏板面211的人员部分缓冲功能。
[0070]图14是图8中所截取的电机机构的放大详图。图示中，电机220与齿轮减速传动装置221相连。减速装置221与第一安装座230相连。安装座的另一侧，连轴杆252与扭杆250相连。第一后转臂232和第一前转臂231通过光销轴234和235与第一转臂233相连。第一前转臂231的另一端光销轴236相连。第一转臂233的一端在踏板211脚踩面的下方。
[0071]以上公布了无线传感控制的可伸缩脚踏板的具体例子，描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
【权利要求】
1.无线车门感应伸缩脚踏板，其特征在于，包括: 1)至少各自一个安装在驾驶员侧和乘客侧可供出入车辆的伸缩踏板装置，伸缩踏板装置包括至少一个电机、与电机相连的齿轮减速传动装置以及与电机相连的供出入车辆的踏板； 2)至少一个以上的无线发射器装置，用于感应车门开启或关闭的状态，并发射无线信号; 3)控制器，用于控制电机运动； 4)接收器，与控制器相连，用于接收来自发射器发射的无线信号，并将无线信号传递给控制器。
2.根据权利要求1所述的无线车门感应伸缩脚踏板，其特征在于，所述无线发射器装置包括发射器和磁感应传感器，所述磁感应传感器为磁簧开关式或引发开关式，所述发射器安装于车门框柱。
3.根据权利要求1所述的无线车门感应伸缩脚踏板，其特征在于，至少安装有两个以上的加长的传动装置，每个传动装置被加长并安装于上下车出口处；控制器控制至少一只电机的正转和反转，以使踏板伸展或缩回。
4.根据权利要求1所述的无线车门感应伸缩脚踏板，其特征在于，电机及传动装置设置有密封防护装置，能防止水及湿气的进入。
5.无线车门感应伸缩脚踏板的实现方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)开启车门或关闭车门； 2)发射器获取车门开启或关闭的信息，并对获取信号进行判定；如果判定获取的为车门开启信号，则发射器发射车门开启信号，并继续执行步骤3);如果判定获取的为车门关闭信号，发射器终止发送车门开启信号； 3)发射器以固定时间间隔持续发射车门开启信号；发射器发射的信号为无线信号；如果发射器检测到车门关闭信号或持续发射车门开启信号超过预设值，则发射器进入休眠状态或者结束工作； 4)接收器接收来自发射器发射的无线信号，并将该无线信号传送至控制器，控制器判定接收到的信号是否有效；如果信号被认定为无效的，控制器将不会采取任何动作；如果判定无线信号是有效的，那么执行步骤5)； 5)控制器进一步判定该无线信号是否被传输两次；如果该无线信号被传输两次，那么该信号为有效信号，执行步骤6)，否则过程将结束； 6)接收器判定哪扇车门状态发生改变；车门状态的变更，会使控制器生成缩回或伸展相应踏板的指令进而驱使电机带动踏板做相应运动。
6.根据权利要求5所述的无线车门感应伸缩脚踏板的实现方法，其特征在于，发射器发射的无线信号包含有至少一个以上的车辆ID、车门状态信息。
7.根据权利要求5所述的无线车门感应伸缩脚踏板的实现方法，其特征在于，发射器发射的无线信号包含有冗余信号。
8.根据权利要求5所述的无线车门感应伸缩脚踏板的实现方法，其特征在于，无线信号发射采用固定频率发射，频率范围310MHz?930MHz，发射无线信号的固定时间间隔为0.1?5秒。
9.根据权利要求5所述的无线车门感应伸缩脚踏板的实现方法，其特征在于，发射器在有限的时间周期后停止发送车门开启状态信号，有限的时间周期为I分钟至15分钟之间。
10.根据权利要求5所述的无线车门感应伸缩脚踏板的实现方法，其特征在于，接收器能探测发射器发射的信号是否消失。
【文档编号】B60R3/02GK104309536SQ201410509756
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】理查德·保罗·梅, 克里斯·B·提斯 申请人:宁波迪瑞特汽配工贸有限公司