用于汽车刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁 【技术领域】
本发明涉及电锁，尤其涉及一种用于汽车刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁。
背景技术
用于刹车、离合器和/或加速器踏板的锁是一种安装在汽车中用于防止车辆被盗窃的装置。现有的锁只包括一个单一机构。用户可以通过以下方式锁定：拉锁轴或预定部分以迫使用于锁定的金属部件移动，以便锁定刹车、离合器和/或加速器踏板，从而这些部件不能起作用。主锁系统可以啮合锁，以防止锁定金属元件从锁定状态脱开。用户可以利用专门设计的、单个锁独有的钥匙去打开主锁，迫使锁定金属元件脱离刹车、离合器和/或加速器踏板以便解锁。这种类型的锁定机构显然非常不方便使用，这是因为必须将锁安装在仪表盘下面靠近底盘的地方，操纵的空间有限。当锁定时，用户必须弯下腰去拉锁轴或用于啮合锁的预定部分。当解锁时，用户也必须弯下腰去用钥匙打开主锁。这种使用的不方便特性使这种类型的锁定装置在用户当中不受欢迎。本发明提出一种用于锁定刹车、离合器和/或加速器踏板的锁定系统和锁定装置，该锁定系统和锁定装置利用电能以方便锁定和解锁操作并提高防盗的效率和有效性。
【发明内容】
一种根据本发明用于锁定刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁利用电气系统来控制机械锁定或解锁操作，以便方便用户的操作，以及较之只通过机械力操作的现有锁定装置提高防盗效率。从而，用户不必手动地拉或推锁杆去啮合锁，就可以实现锁定；并且用户不必用钥匙打开主锁，就可以实现解锁。而且，通过把信号从电气系统引入防盗系统，根据本发明的锁定装置可以与其它类型的防盗系统结合使用，以便进一步提高其效率和能力。
本发明的一个目的是提高用于锁定汽车的刹车、离合器和/或加速器踏板的锁定装置的防盗能力与效率。通过把电气系统与现有机械系统结合，把电动机用作动力源去使机械系统移进和移出锁定位置，来实现这一点。结果，用户不再需要手动地拉锁杆或预定部分去啮合锁；也不再需要用钥匙去打开主锁。这使锁定装置更容易和更方便使用。
本发明的另一个目的是提供对用于锁定和解锁操作的部件(即解码器电路、控制器电路、驱动器电路和电动机)的封装，该封装使用金属来防止损坏以及保护其中的装置。在用于啮合或解开锁的电气系统出现故障的情况下，用户仍然可以用钥匙打开主锁，并释放刹车、离合器和/或加速器踏板以便正常运行。另外，单独的编码器和解码器电路可以用于对与本发明结合使用的各种防盗系统进行复位，以便允许车辆正常地运行。
本发明的另一个目的是，使包括本发明的锁定装置的电动机的电气系统能够用于以各种允许汽车刹车、离合器和/或加速器踏板锁定的方式控制机械系统。这些机械结构在结构和操作方面可以根据于每种类型或型式的汽车而不同。
【附图说明】
图1显示了用于锁定汽车的刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁的第一操作方式。
图2显示了用于锁定汽车的刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁的第二操作方式。
图3显示了处于锁定状态的、用于锁定刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁。
图4显示了处于解锁状态的、用于锁定刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁。
图5显示了本发明一个实施例中的用于锁定刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁的机械锁定系统的各个部件。
图6显示了当把电系统与图5所示的机械系统结合以便协同操作时，用于锁定刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁的一个实施例。
图7显示了在正常操作A下的、图5中的用于锁定汽车刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁的机械锁系统，以及在用于控制锁定与解锁操作的电路以及电动机都不工作的情况下使用钥匙解锁的情形B。
图8显示了根据本发明的锁定机构的另一个实施例。
图9显示了用于把锁定装置附着到方向盘轴的部件以及主锁系统与根据本发明的另一种类型锁定机构的结合的另一个实施例。
图10显示了根据本发明的锁定机构的另一个实施例。
图11显示了根据本发明的锁定机构的另一个实施例。
图12显示了根据本发明的锁定机构的另一个实施例。
【具体实施方式】
为方便说明，根据本发明用于锁定汽车的刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁将被称为“锁定装置”。
本发明提出把电气系统用于控制锁定与解锁机构，以便消除如现有操作中的手动操作锁定机构的需要。电气系统包括至少一个编码器5，该编码器5用于对控制锁定和解锁操作的信号进行编码，然后发送所述信号给解码器6。编码器5将产生和确定各个锁定装置独有的码。使用的编码方法可以是用于智能卡、射频识别应答器(RFID)系统、生物矩阵系统(用以鉴定人的指纹、视网膜或脸)的一种编码类型；或者本领域技术人员可以实施的、使用仅仅一个系统或多个系统结合的其它编码方法。根据本发明的编码信号到解码器的传输可以是有线的或者无线的，例如利用把光波或无线电波用作载波的遥控装置发送编码信号。
解码器6在把从给定编码器收到的编码信号发送给控制电路之前，先比较该编码信号，以便对应。
控制电路7发送输出11来控制与本发明结合使用的各种防盗系统的操作，并发送控制信号40给驱动器电路，以便控制电动机的操作。另一个功能是监控机构的移动距离或电动机的转动，以便确定机构或电动机的当前位置是否是处于锁定或解锁状态的位置。
驱动器电路8把信号放大并格式化为合适的形式，以控制电动机来旋转机构10，以便啮合或解开锁。
根据本发明的解码器6、控制电路7和驱动器电路8可以选择性地部分或全部被专门设计的微控制器或集成电路代替。
电动机9是移动锁定机构来传送锁定元件29以便锁定或解锁刹车、离合器和/或加速器踏板的动力源。该电动机也可以包括一个齿轮箱。
当控制锁定和解锁操作的电路(解码器、控制电路和驱动器电路)或电动机出现故障时，可以用钥匙打开主锁，以便把锁定机构释放到解锁状态。
而且，电气系统还包括编码器1，该编码器1对用于复位的信号进行编码，并且发送编码信号给解码器2，以便比较编码信号与用于匹配的给定码。如果检测出匹配，则信号将被发送给防盗禁止电路3，以发送输出4去复位和禁止与本发明的装置一起工作的防盗系统。编码器1、解码器2和防盗禁止电路3位于一套独立的电气系统中，在出现故障的情况下被提供作为包括电动机9的用于锁定或解锁(编码器5、解码器6、控制电路7、驱动器电路8)的电气系统的替代系统。
与本发明的装置一起工作的防盗系统控制汽车的各个部件的操作，从而当锁定装置处于锁定状态时，这些部件不能正常起作用。这种系统的例子有防盗报警器系统、发动机启动控制系统、车辆移动控制系统、燃料供应控制系统、电子中央控制单元(ECU)功能控制系统或用于汽车各个部件的锁定系统。当根据本发明的锁定装置被指令去锁定时，编码器5将使控制电路7发送输出11来控制这种防盗系统的操作。这使汽车不能正常工作。另一方面，解开锁将使控制电路7发送输出11来禁止防盗系统的操作，使汽车回到正常工作状态。
以下将参照图1说明根据本发明的锁定装置的操作。当解码器6从编码器5接收具有锁定或解锁指令的编码信号时，解码器6将用接收到的编码信号与用于匹配的给定码进行比较。如果检测出匹配，则信号将被发送给控制电路7，使控制电路7发送输出11来控制各种防盗系统的操作。控制信号40也被发送给驱动器电路8，以便把信号放大并格式化为合适的形式，以控制电动机9的操作来旋转机构10，以便根据收到的编码信号啮合或解开锁。同时，控制电路7将检查机构10的移动距离和位置或者电动机9的旋转位置，以确定位置是否处于装置的锁定或解锁状态。如果机构或电动机的位置不是处于锁定或解锁位置，控制电路7将发送信号给驱动器电路8，使电动机进一步旋转，直到达到锁定或解锁位置为止。在该锁定或解锁位置，控制电路将发送信号给驱动器电路，使电动机停止旋转。
根据本发明的装置也可以包括一个微控制器41或集成电路(IC)，该微控制器41或集成电路(IC)被专门设计成通过比较从编码器5收到的编码信号与用于匹配的给定码来替代解码器6、控制电路7和驱动器电路8(图2)。如果检测出匹配，则微控制器或IC将执行处理来发送输出11，以便控制与本发明结合使用的各种防盗系统。控制信号40也被发送给驱动器电路来控制电动机的操作；以及监控锁定机构10的移动距离或电动机9的旋转，以便确定锁定机构或电动机是否已经移进锁定或解锁位置。通过比较用于驱动电动机的电流、和/或对电动机的转数计数、和/或当传感器已检测到锁定机构的锁定或解锁位置时从该传感器接收信号，来实现这一点。
根据本发明，解码器6、控制器7、驱动器电路8这些部件，包括具有从这些电路到电动机的连接线的部分，被封装在外壳45中，以防止电路连接的损坏或改变，该电路可以是例如把电动机与直接迫使锁定机构解开锁定元件29的另一个动力源连接的电路。这些电路在被装配到电动机和锁定机构10之前被封装，之后被封装到一个金属柱体中或作为选择被封装在另一个单独的外壳中。
机构10是根据本发明用于锁定刹车、离合器和/或加速器踏板的电锁的基本部件。该机构10操作以驱动锁定金属元件锁定汽车的刹车、离合器和/或加速器踏板，从而这些部件不能正常工作(被称为“锁定状态”)；并且还运转以驱动锁定金属元件解锁汽车的刹车、离合器和/或加速器踏板，从而这些部件可以正常起作用(被称为“解锁状态”)。
根据本发明锁定刹车、离合器和/或加速器踏板以禁止这些部件正常工作，是指以下情况：锁定元件29移动去锁定刹车36、离合器37和/或加速器踏板(根据图3)，或锁定元件29移动去锁定刹车36、离合器37和/或加速器踏板(未显示)，或锁定元件29移动去压刹车踏板38、离合器踏板39和/或加速器踏板(未显示)，或锁定元件29移动以闩上刹车36、离合器37和/或加速器踏板(未显示)，由此锁定元件29锁定刹车或离合器或加速器踏板，或使锁定元件的长度伸长以及使锁定元件的形状变形去配合刹车和离合器，以便有效地同时锁定刹车和离合器，从而禁止这些部件工作；或使锁定元件的长度伸长以及使形状变形，去配合刹车、离合器和加速器踏板，以便能够同时锁定刹车、离合器和加速器踏板。这些操作被认为在本发明的范围之内。
上述的机构具有多种可以用于与本发明的、把电动机作为动力源去驱动机构啮合或解开锁的电气系统一起工作的操作方式。该机构被设计成配合各种型式的汽车的结构。与该机构的形状和操作方法无关，根据本发明的电气系统可以用于控制电动机去移动机构，以便啮合刹车、离合器和/或加速器踏板的锁，从而这些部件不能被操作。这一点被认为在本发明的精神和范围之内。
图5及后面的附图显示了本发明的一个实施例，用于方便说明和理解本发明的原理，而不限制本发明。根据图5，机构10包括以下部件：
主锁14，其包括一个被专门设计用于各个锁定装置的钥匙12，该钥匙12用于在用于锁定或解锁的电气系统的任何部分和锁定装置的电动机9不能正确运行的情况下打开主锁14，以便解锁。该主锁14被安装到用于辅助解锁操作的凸轮组15。主锁14的柱体被插入主锁基座13和齿条基座16中，用于支撑主锁，以便在解锁时防止振动或未对准。
一组齿轮，该组齿轮包括：一个具有从两端伸出的轴的蜗轮(worm gear)22，轴的一端被插入电动机9的轴中，而另一端被插入齿条基座16的孔中；齿条20，其具有至少一个突出的用于啮合螺旋齿轮(spiral gear)17的槽的棘爪(pawl)；以及用于组装以上部件以便一起工作的齿条(rack)26和弹簧19。通过把螺旋齿轮17、正齿轮(spur gear)20和弹簧19安装到轴21上来完成组装，如图4和5所示。把齿条装配到螺旋齿轮需要正齿轮的棘爪与螺旋齿轮17的槽啮合；并且当机构被移进锁定和解锁状态时，利用弹簧19把正齿轮与螺旋齿轮保持在一起。被安装到轴21上的所有部件被迫在由轴支撑板18和轴支撑板25确定的特定范围内操作。
对准螺旋齿轮17，以便啮合蜗轮22，并且把正齿轮20放置成与齿条26啮合。齿条26可以部分地或全部具有齿轮齿，取决于各种型式的汽车中的汽车底盘与刹车、离合器和/或加速器踏板之间的距离。齿条26的一端被附着到用于锁定刹车、离合器和/或加速器踏板的金属锁定元件29，而另一端与齿条基座16的槽啮合。在齿条的主体上有一个耦合器23，该耦合器23用于支撑齿条，并且当机构被移动以便锁定或解锁时，防止齿条振动或未对准。
上述的锁定机构被装配到电动机的旋转轴9a上，然后被插入金属柱体28中，以保护其中的机构和装置不受损坏。这种封装允许移动轴35和锁定元件29的部分伸出金属柱体28之外(参见图6)，以便锁定刹车、离合器和/或加速器踏板，从而这些部件不能正常工作。
机构10的锁定金属元件29在如图3所示的金属盖30一端伸出金属柱体28之外，以便锁定刹车、离合器和/或加速器踏板，从而这些部件不能正常工作。
为了允许根据本发明的锁定装置能够被永久地附着(attach)在汽车内部，为此提供一个附着元件(attachment member)27。这使根据本发明的锁定装置能够配合所有型式的汽车。该附着元件27可以被设计成配合各种型式的汽车的结构。也可以通过安装在靠近方向盘轴的柱体套的区域、或刹车踏板的附着基座附近、或汽车车身上(未显示)，来完成除附着到方向盘轴的柱体套之外的安装。这一点被认为在本发明的范围内。
图5所示的机构的实施例具有移进或移出锁定状态的功能。当编码器5把用于启动锁定或解锁动作的编码信号发送给解码器6时，解码器6将验证该编码信号，并且如果解码器6确定该编码信号是正确的，则它将发送信号给控制电路7，以便控制电路7发送输出11去控制防盗系统的操作，并发送控制信号40给驱动器电路，以便把信号放大并格式化为一种适合的形式，用以根据收到的指令信号控制电动机9的操作来以逆时针或顺时针方向旋转。当电动机旋转时，蜗轮22将旋转并前进，这是因为蜗轮22的轴的一端与电动机的轴耦合。因此，这使得与蜗轮22和正齿轮20啮合的螺旋齿轮17旋转，正齿轮20具有伸出去与螺旋齿轮17的槽啮合的棘爪并与相同的轴耦合。然后，与正齿轮20啮合的齿条26被移动，以便把锁定金属元件29带入汽车刹车、离合器和/或加速器踏板的锁定状态中；或者被移动，以便把锁定金属元件带出汽车刹车、离合器和/或加速器踏板的锁定状态(参见图5)。
在用于锁定和解锁的电气系统的任何部分出现故障的情况下，钥匙12可以用于打开主锁，以迫使凸轮组15推动螺旋齿轮17与正齿轮20脱离，如图7(b)所示。这使正齿轮20和齿条26脱离与蜗轮22啮合的螺旋齿轮17，并且使锁定装置的操作者能够推动锁定金属元件29，以便移出汽车刹车、离合器和/或加速器踏板的锁定位置。另外，编码器1可以用于发送复位编码信号给解码器2，以便发送信号去禁止防盗系统3，以及发送输出去复位和禁止其它防盗系统。在执行所有这些步骤之后，汽车的系统将返回到正常工作状态。
图8及后面的附图显示了根据本发明的另一个实施例，以便说明用于本发明中的电路可以应用于其它机构。图8所示的锁定机构10是根据本发明的机构的另一个实施例，其包括以下部件。
丝杠(1ead screw)51，该丝杠51的一端具有一个用于插入电动机9的旋转轴9a的孔。利用衬套(bush)52支撑丝杠51，以防止振动和未对准，并且丝杠51的主体被插入与锁定元件29连接的移动轴35的内螺纹孔50中。
当上述的锁定机构的部件被装配到电动机9的旋转轴9a上，并且已经被封装在外壳中的用于控制锁定和解锁的电路(编码器6、控制电路7和驱动器电路8)被装配在空间46中时，然后该组合被放置在金属柱体28和盖53中，以便保护锁定机构、电动机或内部电路不受损坏。这种保护允许移动轴35的某些部分以及锁定元件29伸出金属柱体28之外(图8)。当电动机从电路接收信号时，电动机将旋转并推动丝杠前进，使具有一个插入了丝杠51的内螺纹孔50的移动轴35移动并传送锁定元件29，以便锁定或解锁刹车、离合器和/或加速器踏板。
当把根据本发明的锁定装置永久地安装在汽车中时(在该例子中，对遮盖汽车方向盘轴的封装柱体进行安装)，附着到金属柱体28(内部装配有电路和锁定机构)上的附着支架27将被装配到附着元件42上。附着支架27具有一个附着端27d，该附着端27d被弯曲以便与方向盘轴的柱体套配合，并且与附着元件42的一端42d相符合，该端42d被弯曲成与方向盘轴2的柱体套配合。当这两个部件被安装到方向盘轴的柱体套上，如图9d所示，螺钉43被插入附着元件42的孔42a和42b以及附着支架27的孔27a和27b中，然后被拧紧(螺钉43是一般用途的普通螺钉，或者可以是永久螺钉。这一点被认为在本发明的范围内)。然后，通过把螺钉盖板44的孔44a与附着元件42的孔42c对准，把螺钉盖板44装配到附着元件42上。螺钉盖板44将遮盖螺钉43的螺钉头，从而使其不能被拧开。此后，主锁14的锁定轴14b可以被分别插入孔44a、孔42c和孔27c中，然后主锁14可以被锁定。
附着支架27的一端27d可以被弯曲与方向盘轴的柱体套一致，也可以被弯曲成配合汽车刹车踏板的附着基座(图中未显示)，以便接收附着元件42的一端42d，附着元件42的一端42d被弯曲以便接收汽车刹车踏板的附着基座(未显示)。这一点被认为在本发明的范围内。
根据本发明的用于锁定和解锁的电路是指解码器6、控制电路7和驱动器电路8，包括该电路与电动机9之间的连线。该电路也指替代上述电路操作的微控制器或集成电路。
本领域的技术人员可以不背离本发明的目的和范围，对本发明进行任何修改或改变。