专利名称：一种车外后视镜及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的车外后视镜装置，包括一个可以围绕基部(2)旋转的镜头(3)和一套用于电机驱动镜头围绕基部旋转的驱动和控制装置，所述基部连接在车辆的底盘(5)上，所述驱动和控制装置包括至少一个位置传感器(6)，用于测定镜头相对于基部的位置；和涉及根据权利要求15的控制方法，其特征在于，如果车外后视镜开始处在行车位置(14)，可根据操作者的要求，所述车外后视镜被驱动到泊车位置(15)；而如果车外后视镜开始处在泊车位置或在正常运动区域(8a)之外，可以被驱动到行车位置。
所述的车外后视镜是用电机操作可相对车辆底盘打开和收回来的镜头。这种装置的好处是，比如说当泊车时，所述后视镜可以以一种舒服的方式处于平行于车辆底盘的位置。因此，可以减小车辆所占的横向空间，也可避免了损害后视镜反光镜面。
众所周知，车外后视镜有一个可以围绕基部旋转的镜头，以及一套用于电机驱动镜头围绕基部旋转的驱动和控制装置。基部连接在车辆的底盘上，驱动和控制装置包括至少一个位置传感器，用来测定镜头相对于基部的位置。已颁布的美国专利US4626084中描述了一种后视镜，它的镜头可以由电动机带动旋转。镜头的旋转位置可以由多个微型开关来测定，每一个微型开关都分有一个具体的位置，而且该位置也已清楚地界定。
现有技术的装置有以下缺点为了清楚地识别镜头的位置，所需费用是很高的。对于每一个单独的位置，都需要一个单独的微型开关。这就意味着高额的材料费用和安装费用，以及高灵敏度带来的出错的危险。而且，对于现有技术的镜头装置，其控制程序也不便于使用。特别是在外部影响下镜头产生非电机驱动的运动后，镜头的自我恢复，也就是镜头自动恢复到设定位置，是很麻烦的。
因此，本发明的目的是发明一种车外后视镜及其控制方法，使得镜头的旋转状态可以以一种简单可靠的方式识别。由此，将镜头旋转到一个具体的设定位置也成为可能。
这个目的可以由一种车外后视镜来实现。所述的车外后视镜是基于主权利要求中的前序言部分和其特征部分，车外后视镜包括一个可以围绕基部(2)旋转的镜头(3)，和一套用于电机驱动镜头围绕基部旋转的驱动和控制装置，所述基部连接在车辆的底盘(5)上，所述驱动和控制装置包括至少一个位置传感器(6)，用于测定镜头相对于基部的位置，其特征在于，所述位置传感器设计用来识别端点位置(7a，7b)和中间位置(8a，8b)；所述的位置传感器的正常运动区域由两个端点的位置所限定；通过所述驱动和控制装置提供一个明确的驱动方向(12a，12b)，所述位置传感器沿此方向运动直到碰到端点(7a，7b)，就可以达到特定的端点。
车外后视镜还基于权利要求15中的控制方法，其特征在于，如果车外后视镜开始处在行车位置(14)，可根据操作者的要求，所述车外后视镜被驱动到泊车位置(15)；而如果车外后视镜开始处在泊车位置或在正常运动区域(8a)之外，可以被驱动到行车位置。
位置传感器辨别端点位置和中间位置，端点位置决定位置传感器的正常运动区域，驱动和控制装置提供一个明确的运动方向，位置传感器在此方向上运动直到碰上端点。通过以上步骤就可以确定一个具体的端点位置。在这种方法中，位置传感器的建造费用达到最低，尤其是在有许多端点的时候更是如此。举例来说，如果位置传感器的正常运动区域(也是相应镜头的正常运动区域)是由两个端点所决定，那么一个单独的位置传感器，比如说微型开关，就可以清楚识别一个具体的端点位置。驱动和控制装置预先为镜头假定一个运动方向，直到位置传感器运动碰到端点为止。这个端点位置很清楚是由假定的旋转方向所决定，这是因为每一个端点位置都分别分配了一个旋转方向(端点位置位于一段圆弧上)。因此，举例来说，凸轮盘预设置其正常运动区域，比如说通过挡块，并在挡块的范围内设有凸起部分和凹下部分来表示端点位置。这时，一个单独的微型开关连同一个凸轮盘就能够以机械的方式认知根据本发明的识别单元。预先设置一个具体的运动方向、分配给这个方向具体的端点位置、以及特别是在非电机驱动的旋转后的镜头自我恢复、都可以通过驱动和控制装置中的电路以一种十分简单和低成本的方式来实现。
本发明的特征和优点在相关权利要求中有叙述。
一个优选实施例中提出在两个端点位置设置挡块。当镜头在电机驱动下旋转时，挡块会防止其偏离正常运动区域，而对朝向正常运动区域内的运动则不加限制。另外一项好处是驱动和控制装置的驱动轴一方面连接在镜头上，另一方面又连接在基部上，并且有一个滑动联轴器。通过这种方式可以实现安全调节，使得镜头在外部冲击的影响下也能旋转。在与位于一边的挡块相互作用下，镜头可以在外部冲击的作用下移到正常运动区域之外，但是镜头在电机驱动下是不可能离开正常运动区域的。
本发明的进一步的特征和优点在其余的相关权利要求中给出。本发明现将通过一些附图来解释说明。这些附图是
图1a本发明处于行车位置的车外后视镜的示意图；图1b本发明处于泊车位置和过行程位置的车外后视镜的示意图；图1c本发明的车外后视镜的驱动和控制装置的示意图；图2a-2c本发明的车外后视镜的控制程序的子程序流程图；图3本发明的车外后视镜的控制程序的流程图；图4本发明的车外后视镜的控制程序的功能图。
图1a显示了车外后视镜1和镜头3。镜头有一个反光镜面，在图中并未详细地画出。镜头通过一个位于驱动和控制装置4区域的旋转接头连接在基部2上。基部2连接在车辆底盘5上。镜头3位于“行车位置”，在这个位置镜头3实际上垂直地指向远离车辆底盘5的方向。此时，坐于车内的驾驶员的后视视野良好。
图1b显示了镜头3的两个极限位置。在这里位置15是指“泊车位置”。在这个位置，镜头3实际上是平行于车辆底盘5的位置，因此就保护了反光镜面。图中虚线所指的是“过行程位置”16。此时镜头3旋转到了车辆的前进方向17。通过电机驱动镜头3是无法达到这个位置的，只有在外部机械作用下才能达到。
图1c显示了本发明的车外后视镜的驱动和控制装置示意图。用于连接两个零件的黑色阴影部分指的是机械联轴器(附件)。
凸轮盘13安全地连接在镜头3上，它可以围绕连接在基部2上的连接点18旋转。微型开关6连接在基部2上，与凸轮13的外圆周相接合。很自然地，在本实施例所示的运动变换中，微型开关连接在镜头上和凸轮连接在基部上都是可能的。还有的可能是位置传感器不仅仅设计成一个微型开关，而是一个测量原理基于电磁场理论、光学测量理论或霍尔效应的传感器。
在端点位置7a和7b，凸轮盘13有下凹部分。在这些端点位置，微型开关6是不被触发的。在这些端点位置之间，有一段以圆弧形式表现出来的区域8a，称之为“中间位置”，在此区域微型开关是被激活的。自然地，端点位置抬高而中间位置降低就成为可能。
微型开关6设计成一个数字型开关，使得它可以识别“端点位置”和“中间位置”。位置传感器的“正常运动区域”由端点位置7a和7b限定。正常情况下微型开关在端点位置7a(对应于行车位置14)和7b(对应于泊车位置15)之间运动。
驱动和控制装置4中的驱动轴10包括有一个电动机，所述的驱动轴一方面可以连接在镜头3上，另一方面可以连接在基部2上，并有一个滑动联轴器11。所述的滑动联轴器比方说可以设计成一个有倒角卡爪的爪形联接器。滑动联轴器主要有两个目的。一是当镜头3向外运动时，滑动联轴器由特殊扭矩造成空转，从而可使镜头3的运动符合安全调节。二是当镜头3应当锁住时(比如说结冰或夹住)，它可以通过阻塞电流来避免电动机受到损害。
凸轮盘13的正常运动区域由两个挡块9a和9b限定，所述的挡块分别安装在两个止动点7a和7b上。挡块的特点在于当电机驱动镜头的旋转运动要超出正常的运动范围时，它可以起一个阻挡作用。这就意味着仅靠驱动轴10的单独运动，微型开关6是不可能超出正常运动区域的。然而，如果镜头3受到外加机械负载的作用，一旦此外加机械负载超过预设置的极限力矩，所述的微型开关就会越过挡块9a的限制，从而到达凸轮盘8b区域内的某一个位置。这就是镜头3位于过行程位置16时的情况(见图1b)。然而，当驱动轴10产生方向12b上的运动时，可通过滑过挡块9a再次离开称为中间位置的区域8(此时微型开关被激活)。这样，微型开关又重新回到了正常运动区域之内。
图1c中挡块9a和9b设计成锯齿形旨在提供形象的图示。然而，也可以将凸轮盘设计成基本上是圆形(止动点位置7a和7b除外)，将两个各在一边的挡块连接到驱动轴的另一点。
根据本发明，其仅使用一个单独的微型开关6，可以识别开关6是否在端点位置7a或7b上还是在中间位置(8a，8b)上。为此，驱动和控制装置需要有一机构能把一个特定的旋转方向分配给一个具体的端点位置。为了达到这个目的，根据操作者的要求(比如按下某一按钮)，驱动和控制装置就会设定一个明确的运动方向，微型开关沿此方向运动直到碰到端点。举例来说，如果方向12a被预设定为旋转方向，并沿此方向运动直到碰到一个端点，那么此时端点7a就会被认为是这个端点。同样地，如果方向12b被预设定为旋转方向，那么此时端点7b(也就是图1b中的泊车位置15)就会被认为是这个端点。假如在设定具体方向和沿此方向运动前镜头3正好处在一个端点位置，那么驱动和控制装置的电路就会使镜头先离开此端点位置，这是因为端点的位置正好处于静态时是不可能探测到的。此外，驱动和控制装置还有一个存储器可以存储最近一次设定的端点位置(然而，不论此端点位置是否实际上还存在，但在沿给定的方向运动时都要进行检测。这是因为与此同时镜头可能也机械地运动到了另一个位置)。
驱动和控制装置还有一个时间电路，当微型开关6位于端点位置时，镜头3被驱动着朝端点7a或7b的方向外运动一定的时间后，用来变换驱动方向12a或12b，或停止驱动。这段时间可以是固定的，比如说50和1000微秒。然而，也可能在驱动和控制电路上设置一个阻塞电路，当位置传感器位于端点，镜头被驱动并朝端点外的方向运动出现阻塞电流时，用来变换驱动方向或停止驱动。
在下面的具体实例中，编写了一个控制程序用来控制两个车外后视镜(分别位于驾驶员一侧和乘客一侧)。然而，以类似的方式来控制一个车外后视镜的旋转很自然也是可能的。这里驱动和控制装置上也可以安装一个促动开关，它设计成一旦开关被激活后，如果两个后视镜开始都位于行车位置14，那么后视镜就都运动到泊车位置15；如果两个后视镜开始都位于泊车位置，或者至少其中一个位于正常运动区域之外(比如说过行程位置16)，那么后视镜就都运动到行车位置。而且，所述控制装置使得以下情况成为可能，如果后视镜已向前转动(比如在位置16)，当促动开关被激活后，镜头3就会向泊车位置15的方向旋转。就在镜头刚刚通过行车位置14后，旋转方向会变换一个很短的时间，目的是将镜头3压向挡块9a，从而保证座位没有大的振动。与现有技术的装置相反，尤其有利的地方是，在镜头3转到过行程位置16后，为使机械锁住镜头于适当位置，本装置无需再使镜头回到泊车位置。
根据本发明的车外后视镜的控制程序如图3所示，具体解释如下。可以参考图2a-c所示的子程序。操作者通过驱动和控制装置上的一个简单的促动开关来操纵所述车外后视镜的转向。在正常情况下，用这种方法一旦按下按钮，后视镜就可以在行车位置14和泊车位置15间往复运动。
子程序描述的是被往复调用的单个程序。
在图2a中描述的是实现“自由运动”的程序。用于当位置传感器的初始位置在一个端点位置时，所述的位置传感器必须离开这个端点位置。也就是说，“自由运动”。
在图2b中描述的是实现“运动”的程序。用于位置传感器开始自由运动后向下一个端点位置运动。
最后在图2c中描述的是实现“阻挡”的程序。它使得已经运动到端点位置的位置传感器或镜头停在新的端点位置。
图3中的控制程序将通过下面单独的例子来说明。对于整个过程的机械似的表示，请参考图1c。在所有图中，Y代表“是”而N代表“否”。例a)镜头3位于行车位置而将要运动到泊车位置。
在控制程序的开头部分是“附加旋转控制系统”。首先是“运动错误”信息(代表发生的所有运动错误)和“人工”信息(代表镜头3的人为脱离，也就是镜头3的非电机驱动运动)都被重新设置。在使用了促动开关“等待按键”后，程序将检查驱动和控制装置是否已经存储了“行车位置”(图1a中的位置14)作为两个车外后视镜的最后位置。这是此例中的情况。
然后就进行查询是否两个后视镜都在端点位置，即位置7a和7b(如图1c)。如果不在端点位置，则假定需采取人工偏转后视镜。此种情形将在后面讨论(例c)。在本例中假定两个后视镜都在行车位置，即位置传感器6在槽7a中。然后图2a中的子程序“自由运动”开始运行，就产生了一个“转入”方向，即方向12b，它指向泊车位置(如图1b中位置15)。
在“自由运动”的子程序中，首先是重新设置“运动错误”信息，而且还要重新设置一个“开关时间”信息(这里的问题是为了避免阻塞电流负载带来的损害，一个高阶时间循环如何在驱动轴已被阻挡一定预设时间后，比如说1000微秒，关掉驱动轴的动力供应)。然后先进行查询是否微型开关6仍旧位于端点位置(这里指图1c中的7a)。如果微型开关6位于端点位置，则在时间循环内检查是否位置传感器在最大开关时间内离开端点位置(反映在图1c中就是“压下”微型开关)。如果不是的话，即当电机接通时镜头没有任何运动，那么则出现“运动错误”的信息，电机停转。如果情况变化微型开关6不在端点位置，驱动轴仍保持50微秒的接通状态，使得各种情况下微型开关都离开端点位置且不再回到原来位置。然后电机再次关闭。
现在，根据图3此时进行查询是否两个车外后视镜都位于中间位置。如果不是的话，则必须进行机械脱离，出现“人工”信息。如果两个车外后视镜都位于中间位置，即在图1c中的8a区域，那么就调用“运动”子程序。这时电机驱动轴产生“转入”方向，即方向12b。当沿方向12b运动到泊车位置时，就取消一个所谓的“附加阻挡”，这个附加阻挡是在镜头需人工脱离时使用。
在图2b的“运动”程序中，首要的是重新设置“运动错误”的信息，而且要重新设置“运动时间”信息(这里仍是用一个高阶时间循环来保护电机不受阻塞电流负荷带来的损害，时间比如说可以固定在1000微秒)。然后电机接通，镜头沿方向12b运动。随后进行查询是否两个车外后视镜都在端点位置。查询发生在“运动时间”的时间循环的持续过程之中。如果在最大运动时间内两个车外后视镜都没有到达端点位置，则出现“运动错误”信息。如果到达了一个端点位置，即假定微型开关6位于位置7b(如图1c)，则调用子程序“阻挡”。
如图2c，子程序“阻挡”开始于重新设置一个“阻挡时间”(仍旧是用一个高阶时间循环)。然后就向挡块9b方向运动(此时电机仍处于接通状态且沿方向12b运动)。阻挡时间，比如说100微秒，只发生在固定整个驱动机构(这就减轻了运动时的振动)。在超过了阻挡时间后，就进行查询是否已经设为“人工”。如果不是，根据图2b，则转移回子程序“运动”，电机关闭。最后如图3在主程序中进行查询是否有运动错误。如果有错误，又回到程序开头。如果没有运动错误， “泊车位置”(图1b中的15)就作为所处位置被存储到驱动和控制装置中。例b)镜头3位于泊车位置并要运动到行车位置。
根据图3在主程序“附加旋转控制”中，首要的是恢复“人工”和“运动错误”的信息。在按下按键后，就会进行查询最后的位置是否是“行车位置”(位置14)。而在本例中此位置是在泊车位置(即位置15，此时微型开关在凸轮盘的凹下部分7b)。其后，进行查询是否两个车外后视镜都在端点位置。如果它们都在正确的泊车位置，这就是此例要讨论的情况。之后，开始执行一个“从端点开始的自由运动(转出)”的子程序。在这里“转出”是指图1c中的方向12a。在上述的方式中，根据图2a，微型开关6沿此方向运动，离开端点7b到中间位置区域8a，并触发开关。
然后进行查询是否两个车外后视镜位于端点位置。由于微型开关6在中间位置，则两个车外后视镜不会在端点位置(如果镜头3已经在端点位置，即行车位置，那么根据图2c“阻挡”程序会将镜头3拉到行车位置)。然而，这里镜头3即是沿方向12a运动穿过中间位置区域8a。在运动过程的最后，位置传感器开始碰到端点位置7a，镜头3产生一个“附加阻挡”。这就提高了阻挡作用(通过增加阻挡时间来实现)，其目的特别在于强力地拉镜头到行车位置，以避免运动中产生大的振动。如果这个过程没有带来任何错误，此“行车位置”就被存储为最后的位置。如果有错误产生，例如在车辆显示面板上有相应的错误指示，操作员可以重新尝试一次。例c)镜头3已人工脱离，泊车位置存储为最后位置，镜头将要运动到行车位置。
根据图3在主程序中首要的是重新设置“人工”和“运动错误”信息。操作员按下按键后，就执行查询最后位置是否是行车位置。由于本例中泊车位置已被存储为最后位置，所以答案是否定的。然后查询是否是在端点位置。这里假设后视镜已经被人为地弄到了过行程位置(如图1b中位置16)，在这种情况下微型开关6应位于中间位置区8b，这个问题的答案也是否定的。
之后，设定“人工”信息(即，镜头不被电机驱动，但与此同时滑动联轴器连接，这是因为过载后它总是回到动力传递位置)。然后开始执行“运动”子程序。这就产生了“转入”方向，即方向12b。根据图2b镜头3开始运动直到它在最大允许运动时间内碰到一个端点。在本例中就是端点7a(从区域8b运动到端点7a是很容易实现的，因为挡块9a只对相反的运动方向起限制)。镜头在“阻挡时间”内沿方向12b继续运动。如果没有任何运动错误，“泊车位置”就被存为最后的位置。之后，如图2b所示再次由“运动”子程序产生运动。
这个运动是沿“转出”方向，即方向12a。运动继续进行直到两个后视镜都达到端点位置，即行车位置14，如图1a(由于之前微型开关6的位置十分接近挡块9，这个运动发生在一段特别短的时间里)。一旦达到端点位置7a(如图2b)，就朝子程序“阻挡”运动，如图2c。这里恢复阻挡时间和运行标准阻挡时间是最重要的。对“人工”信息的查询被赋予一个肯定的答案(上面出现信息)。因此就有可能有“附加阻挡”。其后，重新恢复阻挡时间，并运行一个比正常阻挡时间长的“附加阻挡时间”。正常阻挡时间主要用于轻轻对机械机构施加拉力，从而排除振动带来的损害和噪音。附加阻挡时间要比正常阻挡时间长，用来将镜头3强力拉到行车位置14。一旦运行完附加阻挡时间，在微型开关6越过挡块9a的过程中，就会从子程序2c调回到子程序2b，电机关闭且回到主程序。由于在以上描述的过程中不会有任何运动错误，“行车位置”就会被存为最后位置，即在那时两个车外后视镜的位置。
以上的三个例子涵括了最有意义的位置，介绍了本发明的控制过程所有要应付的可能性。然而，在此之外还有其它的可能结果，对于专家，借助于所给的流程图并从上述的解释中应清楚这些可能的结果。
最后，参考图4，图4以自我说明的方式描述了图3中程序的图表结构。
权利要求
1.一种车外后视镜(1)包括一个可以围绕基部(2)旋转的镜头(3)，和一套用于电机驱动镜头围绕基部旋转的驱动和控制装置，所述的基部连接在车辆的底盘(5)上，所述的驱动和控制装置包括至少一个位置传感器(6)，用于测定镜头相对于基部的位置，其特征在于，所述位置传感器设计用来识别端点位置(7a，7b)和中间位置(8a，8b)；所述的位置传感器的正常运动区域由两个端点的位置所限定；通过所述驱动和控制装置提供一个明确的驱动方向(12a，12b)，所述位置传感器沿此方向运动直到碰到端点(7a，7b)，就可以认为达到特定的端点。
2.根据权利要求1所述的车外后视镜，其特征在于，在端点的区域设有挡块(9a，9b)，在所述电机驱动镜头(3)旋转的过程中，超出了正常运动范围，挡块即加以阻挡，如果在正常运动范围之内，则不加以限制。
3.根据权利要求1或2所述的车外后视镜，其特征在于，驱动和控制装置(4)的驱动轴(10)一方面和镜头(3)连在一起，另一方面又和基部(2)连在一起，并有一个滑动联轴器(11)。
4.根据权利要求2所述的车外后视镜，其特征在于，正常运动范围外的区域被称为中间位置(8b)。
5.根据以上权利要求中的任何一项所述的车外后视镜，其特征在于，所述的驱动和控制装置有存储设备，用于存储前面设定的端点位置(7a，7b)。
6.根据权利要求1所述的车外后视镜，其特征在于，设有单独的位置传感器(6)。
7.根据以上权利要求中的任何一项所述的车外后视镜，其特征在于，所述的驱动和控制装置(4)有一个时间电路，可以变换驱动方向(12a，12b)或在一定的时间后停止驱动，这个时间可以是一个固定的时间，这样，当所述的位置传感器位于端点位置时，可以驱动所述镜头朝端点位置外的方向运动。
8.根据以上权利要求中的任何一项所述的车外后视镜，其特征在于，所述的驱动和控制装置(4)包括一个阻塞电流电路，在出现阻塞电流时用于变换驱动方向或停止驱动，所述的阻塞电流可以是固定的，这样，当所述的位置传感器位于端点位置(7a，7b)时，所述镜头就可以朝端点位置外的方向运动。
9.根据以上权利要求中的任何一项所述的车外后视镜，其特征在于，所述的位置传感器(6)的测量原理是基于电磁场理论，或是光测量原理，或是霍尔效应。
10.根据以上权利要求中的任何一项所述的车外后视镜，其特征在于，所述的位置传感器是一个微型开关。
11.根据权利要求10所述的车外后视镜，其特征在于，所述的微型开关(6)和一个相应的凸轮盘(13)连接在一起。
12.根据权利要求11所述的车外后视镜，其特征在于，所述的凸轮盘(13)和所述的基部(2)连在一起，而所述位置传感器和所述镜头(3)连在一起；或者是，所述凸轮盘和所述镜头连在一起，而所述位置传感器和所述基部连在一起。
13.根据权利要求11所述的车外后视镜，其特征在于，在端点(7a，7b)的区域内，所述的凸轮盘有相对中间位置的凸起或下凹部分，所述微型开关在较高位置时被激活。
14.根据以上权利要求中的任何一项所述的车外后视镜，其特征在于，所述的两个端点(7a，7b)是泊车位置(15)和行车位置(14)。在所述的泊车位置，所述的镜头(3)实际上平行于车辆底盘(5)，而在所述的行车位置，所述的镜头(3)实际上垂直于车辆底盘(5)。
15.控制至少一个如权利要求14的车外后视镜的方法，其特征在于，如果车外后视镜开始处在行车位置(14)，可根据操作者的要求，所述车外后视镜被驱动到泊车位置(15)；而如果车外后视镜开始处在泊车位置或在正常运动区域(8a)之外，可以被驱动到行车位置。
全文摘要
本发明涉及一种车外后视镜。所述后视镜包括一个可以围绕基部(2)枢轴旋转的镜头(3),和一套用在电机驱动镜头围绕基部枢轴旋转的驱动和控制装置(4)。基部固定在车辆的底盘(5)上。驱动和控制装置包括至少一个位置传感器(6),用于测定镜头相对于基部的位置。此位置传感器设计用于测定端点位置(7a,7b)和中间位置(8a,8b)。位置传感器的正常运动区域由端点位置限定,通过驱动和控制装置给定的驱动方向,和位置传感器沿所述方向运动直到到达一端点位置,可以知道到达了某特定的端点位置。
文档编号B60R1/076GK1339000SQ00803529
公开日2002年3月6日 申请日期2000年2月7日 优先权日1999年2月10日
发明者J·A·海恩茨 申请人:马格纳反射镜控股有限公司