CN1754725A - 用于个人身份识别卡系统的转向盘柱锁 - Google Patents

Abstract

一种用于个人身份识别卡系统的转向盘柱锁通过接收控制器的控制信号和使用者对球形把手的操作力来稳定地执行球形把手的可操纵性的啮合与分离的转换功能以及联锁功能等。该用于个人身份识别卡系统的转向盘柱锁包括双向螺线管，杠杆，操纵板，永磁体，螺旋弹簧以及具有枢轴的凸轮轴，该凸轮轴的枢轴与所述杠杆的所述枢轴垂直，该凸轮轴包括一个凸轮，根据所述杠杆的所述阻挡部件的旋转状态转换该凸轮的旋转状态。

Description

用于个人身份识别卡系统的转向盘柱锁

技术领域

本发明涉及一种用于个人身份识别卡系统的转向盘柱锁。

背景技术

通常，一种个人身份识别卡系统(PIC)在ID卡持有者接近他的或她的汽车并触摸门外把手时自动释放汽车的锁定状态。进入汽车后，使用者通过旋转无钥PIC系统汽车中转向盘柱锁处的球形把手来将发动机点火。

在上述PIC系统中使用的转向盘柱锁是由控制器所控制，该控制器根据ID卡接近汽车的状态产生控制信号。该转向盘柱锁包括一个电动机械装置，该电动机械装置自动地将球形把手和转向盘柱锁定或释放。

发明内容

本发明的实施例通过接受控制器的控制信号以及使用者的对球形把手的控制力来稳定地执行将球形把手锁定或释放的切换功能以及钥匙联锁功能等。

一种用于个人身份识别卡系统的转向盘柱锁包括一个将柱塞向着或背离螺线管方向线性移动的双向螺线管，该柱塞在双向螺线管的侧边突起。一个杠杆包括一个阻挡部件和一个枢轴，该枢轴与柱塞的线性移动方向垂直。该杠杆被弹性支撑以通过接触柱塞的突出端将柱塞压入双向螺线管的绕线部件中。一个操纵板整体安装在柱塞周围。一个永磁体安装在操纵板和双向螺线管的绕线部件之间来向操纵板提供磁力。一个螺旋弹簧弹性支撑操纵板来使操纵板远离永磁体。一个具有枢轴的凸轮轴，该枢轴与杠杆的枢轴垂直。该凸轮轴包括一个凸轮，该凸轮的旋转状态是根据杠杆的阻挡的旋转状态进行转换的。

附图说明

为了更好的理解本发明的性质和目的，应结合附图参考以下的详细说明，其中：

图1为根据本发明的一个实施例的用于个人身份识别卡(PIC)系统的没有双向螺线管及其类似物的转向盘柱锁的示意图；

图2表示在图1中被移去的底箱中的双向螺线管、永磁体以及杠杆的装配状态；

图3在上图和下图中将柱塞与杠杆的操作状态对比地进行描述；

图4表示通过凸轮和杠杆的锁定状态转换的机械装置；

图5表示钥匙的联锁功能；

图6表示无需对双向螺线管进行再操作处理球形把手的非正常转矩的机械装置；

图7表示一旦球形把手在ON或START状态，只有在ACC状态通过按压球形把手才可以转变为LOCK状态的机械装置；

图8表示检测双向螺线管是否正常工作的机械装置；

图9表示增加了防盗功能的机械装置。

具体实施方式

现参考图1-4，本发明的一个优选实施例包括一个将柱塞1线性移动的双向螺线管3，该柱塞1在双向螺线管3的侧边突起。杠杆9具有一个阻挡部件7和一个与柱塞1的线性移动方向垂直的枢轴。杠杆9被弹性地支撑以通过接触柱塞1的突起端将柱塞1压入双向螺线管3的绕线部件5中。操纵板11整体安装在柱塞1的周围。一个永磁体13安装在操纵板11和双向螺线管3的绕线部件5之间以给操纵板11提供磁力。一个螺旋弹簧15弹性地支撑操纵板11来使操纵板11远离永磁体13。一个凸轮轴19具有一个枢轴，该枢轴与杠杆9的枢轴垂直。凸轮轴19还包括一个凸轮17，该凸轮17的旋转状态是根据杠杆9的阻挡部件7的旋转状态进行转换的。

如图2所示，双向螺线管3，永磁体13，以及杠杆9装配在底箱21中。杠杆9被安装在底箱21和杠杆9之间的扭转弹簧23弹性支撑。

参考图7，一个球形把手25被提供来接收使用者的旋转操作力。一个圆筒27安装在球形把手25和凸轮轴19之间，来将球形把手25的旋转力传输到凸轮轴上。一个圆筒弹簧29插入到圆筒27和凸轮轴19之间。圆筒弹簧29通过将圆筒27和凸轮轴19互相推离来弹性支撑圆筒27和凸轮轴19。圆筒外壳31包围圆筒27的外围并引导圆筒27的线性和旋转运动。

凸轮轴19连接到电开关部件33上来根据凸轮轴19的旋转状态实现附件(ACC)、开启(ON)和启动(START)的电状态。在ACC状态期间，给汽车的附件提供能量。开启状态使发动机保持在激活状态并使汽车正常操作。在启动状态中该发动机被起动。

锁定(LOCK)状态通过防止球形把手的旋转来锁定汽车的操作。本发明一个实施例的球形把手25可以通过如典型汽车中的操作一样沿着顺时针方向旋转从锁定状态转换到ACC状态，ON状态或START状态。

一个锁条35线性地并可滑动地安装来根据凸轮轴19的旋转状态前后移动从而将转向盘柱锁定或解锁。一个螺线管控制器37通过从控制器(未显示)中接收与ID卡接近汽车的状态对应的编码控制信号，来控制双向螺线管3。

凸轮17配置了一个凸轮锁槽39，其中杠杆9的阻挡部件7插入凸轮锁槽39中以通过限制凸轮轴19的转动形成LOCK状态。在凸轮锁槽39绕着凸轮轴19的中心轴的转动的环形轨迹上形成一个凸轮操作槽41。即使杠杆9的阻挡部件7插入到凸轮操作槽41中，也会形成凸轮操作槽41来调整ACC，ON和START状态的旋转位置。

再参考图7，一个圆筒鼻端43沿着圆筒的径向方向从圆筒27的外表面上向外突出。一个圆筒锁槽45在圆筒箱31内向着凸轮轴19开口来形成圆筒鼻端42插入的锁定状态。在圆筒锁槽45绕着圆筒27的中心轴的旋转所形成的环形轨迹上形成一个圆筒操作槽47。即使圆筒鼻端43插入到圆筒操作槽47中，在圆筒外壳31中也能形成圆筒操作槽47以从ACC状态到ON状态或START状态中调整旋转位置。一个阻挡杠杆51安装在圆筒箱31中并整体安装了一个位于圆形轨迹之中的圆筒操作槽47的ACC状态和开启状态之间的单向阻挡部件49，圆筒鼻端43可以在环形规迹中以枢轴转动，而圆筒27通过球形把手25被推向凸轮轴19。阻挡杠杆51允许圆筒鼻端43仅从ACC状态到开启状态沿一个方向旋转。一个阻挡杠杆弹簧53弹性支撑阻挡杠杆51。

以下，表达式“+X方向”指球形把手被推向凸轮轴19的方向，“-X方向”指其相反方向。

如图8所示，一个光学杠杆59整个连接到柱塞1上，并由一个光通部件55和一个光隔离部件57形成。光通部件55允许光沿着与柱塞1的运动方向垂直的方向从中穿透，光绝缘部件57隔离了光的穿透。一个光传感器61根据光通部件55和光隔离部件57的线性运动检测光穿透状态的变化。

光传感器61如图所示优选地安装在螺线圈控制器37上。如果操纵板11被转移到-X方向，光传感器61发出的光将穿透光通部件55，并且如果操纵板11被转移到+X方向，本发明实施例中的光隔离部件57将隔离光。

接下来参考图9，安装一个具有枢轴的冲击杠杆65，该枢轴与柱塞1的线性移动方向垂直。冲击杠杆65的枢轴的一端安装沿着与柱塞1的线性运动方向垂直的方向的配重63。冲击杠杆65的枢轴的另一端在操纵板11的移动范围内以枢轴旋转。安装冲击杠杆65以将操纵板11推离永磁体13。一个冲击杠杆弹簧67将冲击杠杆65支撑在某个位置，在该位置上冲击杠杆65的另一端处于偏离操纵板11的移动范围的状态，以防止操纵板11的移动的任何中断。

冲击杠杆65的枢轴在一端被底箱21支撑，并在另外一端被固定支架69支撑(见图9)。

以下将详细说明由此构造的本发明的实施例的操作。

在图3中对比地描述柱塞1和杠杆9的两个操作状态。在上面的图中，凸轮轴19的凸轮17以及杠杆9可以互相阻碍。如果杠杆9插入凸轮锁槽39中，凸轮17不能沿着任何方向转动并形成LOCK状态。如果杠杆9插入凸轮操作槽41中，凸轮17仅可以在ACC与START状态之间转动。在下图中，凸轮17可以在不被杠杆9影响的任何方向旋转。

当没有来自当来自双向螺线管3的绕线部件5的力(F_EM1L1)时将会维持上面图3的状态。螺旋弹簧15的力(F_S2L1)大于扭转弹簧23的力(F_S1a1)和通过永磁体13施加在操纵板11上的力(F_PML1)的合力。柱塞1接收朝向-X方向的力。如果力(F_EM1L1)施加在绕线部件5上，柱塞1克服了螺旋弹簧15的力(F_S2L1)并向+X方向移动来形成图3中下面的图的状态。

当没有施加来自绕线部件5的力时，将维持图3下侧的图的状态。螺旋弹簧15的力(F_S2L2)大于扭转弹簧23的力(F_S1a2)和通过永磁体13施加到操纵板11的力(F_PML2)的合力。柱塞1接受向着+X方向的力。如果力(F_EM2L2)施加到绕线部件5上，柱塞1克服了扭转弹簧23的力(F_S1a2)以及永磁体13的力(F_PML2)并向-X方向移动来形成上部图的状态。

柱塞1被转换到图3的上部或下部的状态取决于施加在双向螺线管3的绕线部件5上的力。维持柱塞1的转换状态，直到通过绕线部件5施加与上述操作相反的力。

参考图4，一旦将杠杆9的阻挡部件7插入凸轮17的凸轮锁槽39中，则凸轮轴19不能在任何方向上旋转。汽车的LOCK状态在左图中的形成，并且通过圆筒27连接到凸轮轴19上的球形把手25被防止旋转。

在验证了驾驶员的乘坐后，一个控制器将编码信号传输到螺线管控制器37上，螺线管控制器37通过操作绕线部件5将柱塞1向+X方向移动。形成图4的右侧状态并释放了锁定状态，允许凸轮17转动。

当汽车停止，驾驶员完成驾驶操作时，如果驾驶员将球形把手从ACC状态旋转回锁定状态时，螺线管控制器37通过从控制器上接收信号将柱塞1向着-X方向转移。杠杆9的阻挡部件7被插入到凸轮锁槽39中，因此防止了球形把手的旋转。

在图5中，左图表示了ACC状态的凸轮17。如果球形把手25被驾驶员从图4的右侧的状态旋转到ACC，ON，START状态中的一个状态并且变速杆被移动到除停车(PARK)状态之外的任何范围中的状态时，控制器将通过螺线控制器37向着-X方向转移，并且杠杆9的阻挡部件7插入到凸轮操作槽41中。球状把手25现可以被驾驶员在ACC状态和START状态之间旋转，但限制旋转到锁定状态中，因此实现了钥匙联锁功能。

为了将球形把手25从上述状态中旋转到LOCK状态下，变速杆应该在PARK范围内。如果驾驶员将变速杆从图5左侧的状态换到PARK档，控制器控制螺线管控制器37将柱塞1移动到+X方向，因此杠杆9被按照图5的右侧的状态进行转换，并且凸轮17可以旋转到锁定状态。

图6描述了一个释放球形把手25的锁定状态或钥匙联锁功能时克服潜在的非正常转矩的出现的机械装置。当在螺线管控制器37通过从控制器上接收编码信号来控制柱塞1向+X方向移动之前，驾驶员操作球形把手25，则杠杆9不会被扭转弹簧23的力正常旋转并且只有柱塞1由于阻挡部件7和凸轮17的接合向着+X方向移动(见图6左侧)。

当在上述情况下，球形状把手25没有在期望方向上旋转时，如果驾驶员在一段时间后再旋转球形把手25，由扭转弹簧23的力在上述一定延迟时间内使杠杆9旋转(如图6右侧的状态)，随后驾驶员可以进行所需的操作。

本发明中在上述状态中进行一个简化的控制逻辑而无需再激活双向螺线管3。

在球形把手25被旋转到ON或START时，球形把手25仅在被推向+X方向时才可以从ACC状态转换到LOCK状态(见图7)，因此提高了汽车的稳定性，并满足汽车安全规则。

当球形把手25在ACC状态(图7的右侧)下被推进时，由于阻挡杠杆51可以沿着逆时针方向转动，球形把手25可以或者逆时针方向转动到LOCK状态，或者顺时针方向转动到ON或START状态。

阻挡杠杆51不能沿着顺时针方向转动。因此，当球状把手25被推进时，ON状态不能转变到ACC状态。因此，只有在球形部件25没有被按压时，驾驶员才可以将球状把手25从ON状态旋转到ACC状态。简言之，球形部件25只有在经过了图7左侧的状态后才能转变成LOCK状态。

为了将球状把手25从图7左侧的ACC状态转变到LOCK状态，球状把手25可以被再按压并以逆时针方向旋转。

一旦球状把手25在ON或START状态中，驾驶员应将球状把手25沿着逆时针方向旋转来转换到ACC状态。随后，球状把手25应该被压按并继续沿着逆时针方向旋转以转换到LOCK状态。

在由于双向螺线管的有关电的或电子故障导致的非正常运行而不能执行钥匙联锁功能的情况下，驾驶员仍可以通过将球形把手在ACC状态中向+X的方向按压来将球形把手25旋转到LOCK状态，而不管换档杆是否被换到PARK时。因此，获得了汽车的稳定性并满足了汽车的安全规则。

当用换档杆在DRIVE范围内进行高速驾驶时，只有在ACC状态中通过按压球状把手25才可以将球状把手25转换到LOCK状态。这就确保了驾驶员锁定转向柱的意图。

在图8中，通过用光杠杆59和光传感器61来监视柱塞1的布局，来检验是否按照驾驶员的控制意愿准确的控制双向螺线管3，因此提高了转向盘柱锁操作的可靠性。

在图8的左侧图中，柱塞1被最大化地移动到-X方向，以使杠杆9的阻挡部件7可以限制凸轮17的旋转运动。与柱塞1整体运动的光杠杆59的光隔离部件57是通过光传感器61进行检测的。在右侧图中，柱塞1朝着+X方向上移动，以使杠杆9的阻挡部件7允许凸轮17的转动。与柱塞1整体运动的光杠杆59的光通部件55是通过光传感器61进行检测的。

控制器或螺线管控制器37通过来自光传感器61的信号检测双向螺线管3是否按照要求被控制，随后如果必要，则对双向螺线管3进行再操作，因此极大地提高了转向盘柱锁操作的可靠性。

图9的左侧状态，表示转向盘柱锁的正常LOCK状态，并且其中右侧的状态表示施加外部冲击时的状态。

随着柱塞1被外部冲击倾向于向着+X方向移动，冲击杠杆65的配重63接收朝向+X方向的力。冲击杠杆65以顺时针方向旋转并将操纵板11向着-X方向推进，产生了对柱塞1向着+X方向移动的限制。

当通过外部冲击将加速(a)施加到转向盘柱锁时，随着冲击杠杆65被施加到配重63上的力(F_MP)旋转，施加到操纵板11的力(F_M’P’)应该大于扭转弹簧23的力(F_L1A1)和柱塞1由加速(a)所接收的力(F_PL)的合力。因此，形成了用于配重63足够的质量。

限制柱塞1基于外部冲击而移动，因此增强了防盗功能。

从上面描述可以看出，其中一个优点就是，球状把手的锁定状态转换和钥匙联锁功能是由一个常规的需要两个螺线管的双向螺线管来执行的，因此减少了零件的数目，配重，汽车的体积和制造成本。控制器或螺线管控制器的控制逻辑同样被简化。

本发明的双向螺线管具有两个静态配置，并在柱塞运行时通过使用短电子脉冲来完成其操作，并且双向螺线管的绕线部件不需要运行太长时间，因此增加了双向螺线管的耐久性。在本发明的实施例中使用一个具有相对轻重量的柱塞，因而减少了工作噪声。

只可以用短脉冲激活的双向螺线管防止了电池的过早放电。即使换档杆很长时间都在PARK状态中而球状把手在ACC状态，通过在双向螺线管上施加单脉冲来完全实现钥匙联锁功能，因此防止连续的电池放电。

此外，即使由于在柱塞的操作之前驾驶员施加了旋转操作，而使杠杆在运动中被非正常的限制，通过将柱塞和杠杆独立配置并且通过对驾驶员的旋转操作的一段时间的延迟，杠杆仍可以正常操作而无需再激活双向螺线管。

此外，在由于电学或电子故障而钥匙联锁功能不能被双向螺线管的正常运行所正确执行时，球形把手应被在ACC状态中按压来使其转换到LOCK状态，因此提高了汽车的稳定性并实现了汽车安全准则。

Claims (6)

1、一种用于个人身份识别卡系统的转向盘柱锁，包括：

一个线性移动柱塞的双向螺线管，该柱塞在所述双向螺线管的侧边突起；

一个包括一个阻挡部件和一个枢轴的杠杆，该枢轴与所述柱塞的线性移动方向垂直，所述杠杆被弹性支撑以通过接触所述柱塞的突起端将所述柱塞压入所述双向螺线管的绕线部件中；

一个整体地安装在所述柱塞周围的操纵板；

一个安装在所述操纵板与所述双向螺线管的所述绕线部件之间的永磁体，以给所述操纵板提供磁力；

一个弹性支撑所述操纵板的螺旋弹簧，以将所述操纵板远离所述永磁体；和

一个具有枢轴的凸轮轴，该枢轴与所述杠杆的所述枢轴垂直，所述凸轮轴包括一个凸轮，根据所述杠杆的所阻挡部件的旋转状态转换该凸轮的旋转状态。

2、如权利要求1所述的转向盘柱锁，其中所述凸轮包括：

一个凸轮锁槽，所述杠杆的所述阻挡部件被插入该凸轮锁槽内以通过限制所述凸轮轴的旋转来形成LOCK状态；

一个凸轮操作槽，该凸轮操作槽位于所述凸轮锁槽绕着所述凸轮轴的中心轴旋转所得的圆环轨迹的凸起上，即使所述杠杆的所述阻挡部件插入到所述凸轮操作槽中，所述凸轮操作槽也被形成以调整ACC，ON和START状态的旋转位置。

3、如权利要求2所述的转向轴锁，还包括：

一个接收使用者旋转操作力的球形把手；

一个安装在所述球形把手与所述凸轮轴之间的圆筒，该圆筒用于将所述球形把手的旋转力传输到所述凸轮轴上；

一个插入到所述圆筒与所述凸轮轴之间的圆筒弹簧，所述圆筒弹簧通过将所述圆筒和所述凸轮轴彼此推离来弹性支撑所述圆筒和所述凸轮轴；和

一个圆筒外壳，该圆筒外壳包围所述圆筒的外围并引导所述圆筒的线性和旋转运动。

4、如权利要求3所述的转向盘柱锁，还包括：

一个圆筒鼻端，该圆筒鼻端在所述圆筒的径向方向上从所述圆筒的周围表面处向外突起；

一个用于所述圆筒鼻端插入其中的圆筒锁槽，该圆筒锁槽的开口朝向位于所述圆筒外壳的内侧的所述凸轮轴以形成锁定状态；

一个圆筒操作槽，该圆筒操作槽位于所述圆筒锁槽绕着所述圆筒的中心轴旋转所形成的圆环轨迹的凸起上，即使所述圆筒鼻端插入到所述圆筒操作槽中，所述圆筒操作槽也被在所述圆筒外壳内形成以调整所述圆筒鼻端从ACC状态到ON状态或START状态的旋转位置；

一个阻挡杠杆，该阻挡杠杆安装在所述圆筒外壳上并整体配置了一个单向阻挡部件，该单向阻挡部件位于在圆环轨迹中圆筒操作槽的ACC与ON状态之间，在圆环轨迹上所述圆筒鼻端可被旋转，而所述圆筒通过所述球形把手被推向所述凸轮轴，所述阻挡杠杆允许所述圆筒鼻端仅在一个方向上从ACC状态旋转到ON状态；

一个阻挡杠杆弹簧弹性支撑所述阻挡杠杆。

5、如权利要求1所述的转向盘柱锁，还包括：

一个整体地连接所述柱塞的光杠杆，所述光杠杆配置了允许光沿着与所述柱塞的线性运动方向垂直的方向穿透其中的一个光通部件，和一个隔离光的穿透的光隔离部件；和

一个光传感器，用于根据所述光通部件和光隔离部件的线性运动来检测光穿透状态的变化。

6、如权利要求1所述的转向盘柱锁，还包括：

一个具有枢轴的冲击杠杆，该枢轴与所述柱塞的线性运动方向垂直，所述冲击杠杆的所述枢轴的一端沿着与所述柱塞的线性运动方向垂直的方向安装一个配重，所述冲击杠杆的所述枢轴的另一端在所述操纵板的运动范围内以枢轴旋转，安装所述冲击杠杆以将所述操纵板推离所述永磁体；和

一个冲击杠杆弹簧将所述冲击杠杆支撑在一个位置上，在该位置上所述冲击杠杆的另一端处于偏离所述操纵板的运动范围的状态以防止将所述操纵板的运动的任何中断。

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