本发明涉及一种锁车系统和方法，尤其涉及一种自动锁车系统和方法。
背景技术：
车门的关紧和闭锁对于车辆财产安全和乘客的人身安全很重要，因此车辆本身通常都会配置两个功能：车速锁车，即当车速大于某一阈值(例如15km/h)的情况下，车辆在车门关闭的情况下车门自动上锁；自动锁车，即当用户熄火之后，关门离开，过一小段时间(例如5分钟)，车门会自动上锁，以防止被盗。实现以上功能的部件通常包括：车身控制器(bcm)，闭锁器(闭锁器包括电机和相应的机械结构，并且在关闭车门过程中定义了闭锁器的两个位置，即关门位置和锁门位置)，无线钥匙(fob，提供驾驶员位置识别信号)，车辆稳定系统(esp，提供车速信号)，其中，车身控制器根据车辆稳定系统提供的车速信号控制闭锁器实现车速锁车，车身控制器根据无线钥匙提供的驾驶员位置信号控制闭锁器实现自动锁车。
然而，只有在闭锁器处于锁门位置的前提下，车身控制器才控制闭锁器实现车速锁车/自动锁车。在闭锁器处于关门位置时，通常会出现以下的不安全的后果：在车速锁车模式下，车辆会提供报警，以声音或者文字的方式，但是车门不会自动上锁；熄火情况下，用户按锁车键，车辆会提供灯光示警，车门也不会自动上锁，而且很容易被驾驶员忽略了；熄火情况下，用户没按锁车键，即使过了一小段时间(例如5分钟)，车门也不会自动上锁，从而有被盗的风险。
因此，如果增加一种自动锁车系统，该系统能执行锁车动作，该锁车动作通常包括在闭锁器位于关门位置时将闭锁器推入锁门位置以满足锁车条件，就能增加车辆主动安全性。但是若按照常规思路，需要增加电机，这样会增加车辆生产成本和空间占用。
基于此，期望获得一种自动锁车系统，该系统能复用车辆上现有的电机执行锁车动作，从而在增加车辆主动安全性的同时，减少车辆生产成本和空间占用。
技术实现要素：
本发明的目的之一是提供一种自动锁车系统，该系统能复用车辆上现有的电机执行锁车动作，从而在增加车辆主动安全性的同时，减少车辆生产成本和空间占用。
根据上述目的之一，本发明提出了一种自动锁车系统，其包括：
电机，其具有输出轴；
同步器，其与所述电机的输出轴连接，所述同步器在轴向方向上的两侧分别具有第一啮合单元和第二啮合单元；
第一齿轮，其设于同步器第一啮合单元的一侧，并在同步器的第一工位与同步器啮合，所述第一齿轮与车辆锁紧执行机构连接；
第二齿轮，其设于同步器第二啮合单元的一侧，并在同步器的第二工位与同步器啮合，所述第二齿轮与另一执行机构连接；
位置转换机构，其与所述电机的输出轴连接；
控制器，其与所述电机连接，以控制电机的输出轴在第一方向或与第一方向相反的第二方向上转动，所述电机的输出轴在第一方向或第二方向上的转动带动位置转换机构将同步器推至第一工位或第二工位，并在第一方向或第二方向上对应输出第一扭矩或第二扭矩，所述第一扭矩带动车辆锁紧执行机构执行锁车动作，所述第二扭矩带动所述另一执行机构执行动作。
本发明所述的自动锁车系统的具体的工作过程为：控制器控制电机的输出轴在第一方向或与第一方向相反的第二方向上转动，该转动带动同步器以相同的方向同步转动。同时，电机的输出轴在第一方向或第二方向上的转动带动位置转换机构将同步器推至第一工位或第二工位。当同步器在第一工位时，所述第一齿轮与同步器的第一啮合单元啮合，此时电机的输出轴在第一方向上的继续转动带动同步器继续转动，该同步器的转动带动与其啮合的第一齿轮转动以输出第一扭矩，该第一扭矩带动与其连接的车辆锁紧执行机构执行锁车动作。当同步器在第二工位时，所述第二齿轮与同步器的第二啮合单元啮合，此时电机的输出轴在第二方向上的继续转动带动同步器继续转动，该同步器的转动带动与其啮合的第二齿轮转动以输出第二扭矩，该第二扭矩带动与其连接的另一执行机构执行动作。
在本发明所述的自动锁车系统中，所述电机可以为驱动所述另一执行机构执行动作的车辆上现有的电机。本发明的自动锁车系统通过复用该电机的输出轴，利用其第一方向和第二方向(即相反的两个输出轴转动方向)分别输出第一扭矩和第二扭矩，以分别带动车辆锁紧执行机构执行锁车动作和所述另一执行机构执行动作。
在本技术方案中，发明人设置了与电机的输出轴连接的同步器，该同步器在轴向方向上的两侧分别具有第一啮合单元和第二啮合单元，从而使得该同步器在其第一工位与第一齿轮啮合，在其第二工位与第二齿轮啮合，进而使得所述电机的输出轴可以实现：当同步器在其第一工位时，通过第一齿轮输出第一扭矩，以带动车辆锁紧执行机构；当同步器在其第二工位时，通过第二齿轮输出第二扭矩，以带动另一执行机构。照此，只要在所述电机的输出轴在第一方向转动时切换同步器至其第一工位，在第二方向转动时切换同步器至其第二工位，即可控制所述电机的输出轴在第一方向转动时输出第一扭矩，在第二方向转动时输出第二扭矩。
在此基础上，发明人还设置了位置转换机构，该位置转换机构与所述电机的输出轴连接，使得所述电机的输出轴在第一方向或第二方向上的转动带动位置转换机构将同步器推至第一工位或第二工位，这样就解决了同步器工位的切换问题，从而实现本发明的自动锁车系统的功能。
本发明所述的自动锁车系统工作时，通常需要将所述另一执行机构执行动作在车辆中的功能与车辆锁紧执行机构执行锁车动作在车辆中的功能比较，设定动作执行的优先级，从而避免产生控制器对电机输出轴转动方向的指令不一致的冲突。当车辆检测到任意车门关闭但没有关紧(即闭锁器位于关门位置而不是锁门位置，可以通过本发明的控制器或者车身控制器检测)时，在优先级条件下，控制器控制电机的输出轴在第一方向上转动，以带动位置转换机构将同步器推至第一工位，并在第一方向上输出第一扭矩，以带动车辆锁紧执行机构执行锁车动作。因此，本发明所述的自动锁车系统能复用车辆上现有的电机执行锁车动作，该锁车动作通常包括在闭锁器位于关门位置时将闭锁器推入锁门位置以满足锁车条件，从而在增加车辆主动安全性的同时，减少车辆生产成本和空间占用。
进一步地，本发明所述的自动锁车系统中，所述电机为安全带预紧电机，所述另一执行机构为安全带预紧执行机构。
上述方案中，采用复用安全带预紧电机实现本发明。通常，安全带预紧执行机构的优先级高于车辆锁紧执行机构的优先级。
进一步地，本发明所述的自动锁车系统中，所述位置转换机构包括：
套筒，其与所述电机的输出轴连接，当电机在第一方向或第二方向上转动时，所述套筒沿电机输出轴的轴向方向在第一极限位置和第二极限位置之间移动；
同步拨杆，其一端与所述套筒连接，其另一端与所述同步器连接，当套筒位于第一极限位置时，所述同步拨杆带动同步器移动至第一工位，当套筒位于第二极限位置时，所述同步拨杆带动同步器移动至第二工位。
更进一步地，上述自动锁车系统中，所述套筒与所述输出轴上的螺纹段螺纹连接，在所述输出轴的轴向方向上，所述螺纹段的两侧分别为光轴段，以将套筒在输出轴上的轴向位移限制在第一极限位置和第二极限位置之间。
上述方案中，套筒与同步拨杆的连接使得所述电机的输出轴转动时套筒不转动，从而在螺纹连接的传动作用下套筒在输出轴上产生轴向位移，当套筒完全进入光轴段则到达其第一极限位置或第二极限位置。
更进一步地，上述自动锁车系统中，所述同步拨杆具有铰接结构，当套筒在第一极限位置和第二极限位置之间移动时，所述铰接结构绕着铰接点转动，以使同步拨杆带动同步器在第一工位和第二工位之间移动。
进一步地，本发明所述的自动锁车系统中，所述车辆锁紧执行机构包括：
从动齿轮，其与所述第一齿轮啮合连接；
传动轴，其与所述从动齿轮固定连接；
凸轮，其固定设于所述传动轴上，所述凸轮将车辆闭锁器推入锁门位置，以实现车辆自动锁车。
上述方案中，所述从动齿轮将来自所述第一齿轮的第一扭矩通过传动轴传输给所述凸轮以带动其旋转，所述凸轮利用其旋转时周向表面产生的径向位移将车辆闭锁器推入锁门位置，此时车辆闭锁器可在控制器或车身控制器的控制下实现车辆自动锁车。
进一步地，本发明所述的自动锁车系统中，所述控制器为车身控制器。
上述方案中，车身控制器为车辆中现有的控制器，即bcm。
本发明的另一目的是提供一种自动锁车方法，该方法能复用车辆上现有的电机执行锁车动作，从而在增加车辆主动安全性的同时，减少车辆生产成本和空间占用。
基于上述发明目的，本发明还提供了一种自动锁车方法，其采用本发明所述的自动锁车系统，包括步骤：
当控制器检测到车辆闭锁器位于关门位置而不是锁门位置时，控制器控制电机的输出轴在第一方向上转动，以带动位置转换机构将同步器推至第一工位，并在第一方向上输出第一扭矩，以带动车辆锁紧执行机构执行锁车动作。
由于本发明所述的自动锁车方法采用了所述的自动锁车系统，因此同样能复用车辆上现有的电机执行锁车动作，从而在增加车辆主动安全性的同时，减少车辆生产成本和空间占用。
基于上述发明目的，本发明还提供了一种自动锁车方法，其采用上述自动锁车系统，包括步骤：
控制器实时监测车辆是否有安全带预紧需求；
当具有安全带预紧需求时，控制器控制电机的输出轴在第二方向上转动，以带动位置转换机构将同步器推至第二工位，并在第二方向上输出第二扭矩，以带动安全带预紧执行机构执行安全带预紧动作；
当不具有安全带预紧需求时，且控制器检测到车辆闭锁器位于关门位置而不是锁门位置时，控制器控制电机的输出轴在第一方向上转动，以带动位置转换机构将同步器推至第一工位，并在第一方向上输出第一扭矩，以带动车辆锁紧执行机构执行锁车动作。
本发明所述的自动锁车方法中，通常需要将所述另一执行机构执行动作在车辆中的功能与车辆锁紧执行机构执行锁车动作在车辆中的功能比较，设定动作执行的优先级，从而避免产生控制器对电机输出轴转动方向的指令不一致的冲突。该优先级在本发明方法中体现为优选满足安全带预紧需求。
由于本发明所述的自动锁车方法采用了所述的自动锁车系统，因此同样能复用车辆上现有的电机执行锁车动作，从而在增加车辆主动安全性的同时，减少车辆生产成本和空间占用。
本发明所述的自动锁车系统的优点和有益效果在于：
(1)增强主动安全性。现有车辆通常通过提醒的方式来告知驾驶员或者乘客需要关紧车门以方便落锁，而本发明的自动锁车系统会主动调整车辆闭锁器的位置以自动锁车。
(2)减少车辆生产成本和空间占用。本发明的自动锁车系统不需要增加额外的电机，也不需要改变原车的线束和安装。
本发明所述的自动锁车方法，其同样具有上述优点和有益效果。
附图说明
图1为本发明所述的自动锁车系统在一种实施方式下的主要部件的结构示意图。
图2为本发明所述的自动锁车系统在另一种实施方式下的主要部件的结构示意图。
图3为本发明所述的自动锁车系统在另一种实施方式下的凸轮的侧面结构示意图。
图4为本发明所述的自动锁车方法在一种实施方式下的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例来对本发明所述的自动锁车系统和方法进行进一步地详细说明，但是该详细说明不构成对本发明的限制。
图1显示了本发明所述的自动锁车系统在一种实施方式下的主要部件的结构。
如图1所示，该实施方式下的自动锁车系统包括具有输出轴1的电机(电机图中未示出)、同步器2、第一齿轮3、第二齿轮4、位置转换机构以及控制器(控制器图中未示出)，该位置转换机构包括套筒5和同步拨杆6，该同步拨杆6包括f段、g段和h段，其中：
同步器2套设在输出轴1上并与输出轴1周向方向固定、轴向方向滑动连接，因此输出轴1转动时会带动同步器2同步转动。该同步器2在轴向方向上的两侧分别具有与同步器2固定连接的第一啮合单元21和第二啮合单元22。同步器2可在轴向方向上的第一工位c1和第二工位c2之间滑动。
第一齿轮3套设在输出轴1上并与输出轴1轴向方向固定、周向方向转动连接，第一齿轮3设于同步器2第一啮合单元21的一侧，并在同步器2的第一工位c1与同步器2啮合，第一齿轮3与车辆锁紧执行机构(图中未示出)连接。其中，啮合通过与第一啮合单元21匹配的棘轮实现。
第二齿轮4套设在输出轴1上并与输出轴1轴向方向固定、周向方向转动连接，第二齿轮4设于同步器2第二啮合单元22的一侧，并在同步器2的第二工位c2与同步器2啮合，第二齿轮4与另一执行机构(图中未示出)连接。其中，啮合通过与第二啮合单元22匹配的棘轮实现。
套筒5与同步拨杆6的h段固定连接，从而不能周向转动，但能带动同步拨杆6的h段轴向移动。套筒5套设在输出轴1上并与输出轴1上的螺纹段螺纹连接，当输出轴1在第一方向或第二方向上转动(即正转或反转)时，套筒5在输出轴1上的螺纹段的进给作用下沿输出轴1的轴向方向移动，并且输出轴1的螺纹段的两侧分别为光轴段，从而将套筒5在输出轴1上的轴向位移限制在第一极限位置d1和第二极限位置d2之间。同步拨杆6的f段与同步器2连接，其连接方式可以是同步器2的周向外表面设有凹槽，f段的一端设于该凹槽中，因此f段可以带动同步器2在轴向方向上滑动，但不影响同步器2的转动。同步拨杆6的g段铰接固定在外壳上的铰接点i上，可绕着铰接点i转动，g段上具有足够长的腰孔e1和腰孔e2，其分别与f段和h段的铰接结构铰接，当套筒5在第一极限位置d1和第二极限位置d2之间移动时，h段通过g段带动f段，铰接结构在腰孔e1和腰孔e2中移动，f段带动同步器2在第一工位c1和第二工位c2之间移动。在某些实施方式下，也可以用滑槽结构代替腰孔，例如将g段设计成滑槽，f段和h段分别通过其端部作为铰接结构的滚轮在滑槽内移动。因此，当套筒5位于第一极限位置d1时，同步拨杆6带动同步器2移动至第一工位c1，当套筒5位于第二极限位置d2时，同步拨杆6带动同步器2移动至第二工位c2。
控制器与上述电机连接，以控制电机的输出轴1在第一方向或与第一方向相反的第二方向上转动，该转动带动同步器2以相同的方向同步转动。基于上述工作原理，电机的输出轴1在第一方向或第二方向上的转动带动套筒5在输出轴1上的轴向方向上移动至第一极限位置d1或第二极限位置d2，从而带动同步拨杆6将同步器2推至第一工位c1或第二工位c2。同步器2在第一工位c1时第一齿轮3与第一啮合单元21啮合，此时电机的输出轴1在第一方向上的继续转动带动同步器2继续转动，该同步器2的转动带动与其啮合的第一齿轮3转动以输出第一扭矩，该第一扭矩带动与其连接的车辆锁紧执行机构执行锁车动作。同步器2在第二工位c2时第二齿轮4与第二啮合单元22啮合，此时电机的输出轴1在第二方向上的继续转动带动同步器2继续转动，该同步器2的转动带动与其啮合的第二齿轮4转动以输出第二扭矩，该第二扭矩带动与其连接的另一执行机构执行动作。
图2显示了本发明所述的自动锁车系统在另一种实施方式下的主要部件的结构。图3显示了本发明所述的自动锁车系统在另一种实施方式下的凸轮的侧面结构。
如图2所示，结合参考图3，该实施方式包括上述实施方式下的自动锁车系统，其中，车辆锁紧执行机构包括：从动齿轮7，其与第一齿轮3啮合连接；传动轴8，其与从动齿轮7固定连接；凸轮9，其固定设于传动轴8上，凸轮9可将车辆闭锁器推入锁门位置，以实现车辆自动锁车。通常，闭锁器不论是在关门位置还是锁门位置，均卡在车辆a/b柱上的卡环中，当关门力足够的时候，卡环直接固定在锁门位置上。相反，当关门力不够的时候，闭锁器将处于关门位置。该实施方式中，利用凸轮9旋转时周向表面产生的径向位移带动卡环外移，当卡环外移时，车门在重力作用下带动闭锁器进入锁门位置，之后卡环在凸轮9的继续旋转和弹簧力作用下回位，车门关紧。这样就可以通过凸轮9的简单往复运动实现车门关紧。此时车辆闭锁器可在控制器或车身控制器的控制下实现车辆自动锁车。
在某些实施方式下，上述电机为安全带预紧电机，上述另一执行机构为安全带预紧执行机构。为了降低成本，可复用原有安全带预紧机构，即将安全带预紧执行机构的齿轮和安全带主要预紧轮固连。
在某些实施方式下，上述控制器为车身控制器(bcm)。
图4显示了本发明所述的自动锁车方法在一种实施方式下的流程。
如图4所示，结合参考图1-图3，该实施方式下的自动锁车方法，其采用上述自动锁车系统，其中，电机为安全带预紧电机，另一执行机构为安全带预紧执行机构，该方法包括步骤：
步骤110：控制器实时监测车辆是否有安全带预紧需求，若是则转到步骤120，若否则转到步骤140。
步骤120：控制器控制电机的输出轴1在第二方向上转动，以带动位置转换机构将同步器2推至第二工位c2，并通过第二齿轮4在第二方向上输出第二扭矩，以带动安全带预紧执行机构执行安全带预紧动作。
步骤130：判断安全带是否锁紧，若是则转到步骤110，若否则转到步骤120。
步骤140：判断是否有锁车需求，若是则转到步骤150，若否则转到步骤110。
步骤150：控制器检测到车辆闭锁器位于关门位置而不是锁门位置时，控制器控制电机的输出轴1在第一方向上转动，以带动位置转换机构将同步器2推至第一工位c1，并通过第一齿轮3在第一方向上输出第一扭矩，以带动车辆锁紧执行机构执行锁车动作。此时车辆闭锁器可在控制器或车身控制器的控制下实现车辆自动锁车。
步骤160：判断车辆是否锁好，若是则回到步骤110，若否则回到步骤150。
上述实施方式中，控制器为车身控制器(bcm)，通过修改控制器中的软件将控制器配置为按照上述步骤实现相应功能。
需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。