CN103299098A - 机电致动的联轴器和控制组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机电致动的联轴器和控制组件。在一个实施例中，一个超速离合器和控制组件具有第一操作模式和第二操作模式以及围绕一个共同轴线相对于彼此旋转的具有多个相对的联轴器面的多个离合器构件。一个联轴器面具有一个凹穴，并且另一联轴器面具有一个锁定构造。该组件进一步包括：一个支柱，其被容纳在该个离合器构件的联轴器面中的凹穴内，该支柱具有可枢转地从该凹穴向外移动的一个末端；一个偏置弹簧；一个机电设备，该机电设备包括一个与该凹穴联通的线性往复运动致动器；以及一个传送设备，用于无线地传送电力，从而致使该致动器线性移动并且与该弹簧的偏置相抵地将该支柱末端从对应于该第一操作模式的第一位置枢转到对应于该第二操作模式的第二位置。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求于2010年12月10提交的名称为“用于控制一个联轴器或离合器组件以及与其一起使用的机电致动器分组件的方法和系统（Method And System For Controlling A Coupling Or Clutch Assembly AndElectromechanical Actuator Subassembly For Use Therewith）”并且序列号为61/421,856的临时专利申请的权益。本申请是2008年9月6日提交的名称为“高效的车辆传动装置（High-Efficiency Vehicular Transmission）”并且序列号为12/211,236的美国专利申请的部分继续申请，该美国专利申请又要求2007年10月12日提交的第60/998,773号临时申请的权益。
技术领域
本发明涉及多种联轴器和控制组件。本发明还涉及多种离合器和控制组件，并且尤其涉及被机电致动以在车辆自动传动装置中使用的此类组件。
概述
当多个旋转部件的相对旋转在一个方向上时，一个单向离合器（即，OWC）在这些旋转部件之间产生驱动连接（锁定状态），而当相对旋转在相反方向上时，该单向离合器超速（自由轮状态）。一个典型的单向离合器是由一个内环、一个外环以及这两个环之间的一个锁定装置组成。通常在车辆自动传动装置中使用的两种单向离合器包括：
·滚柱式，其是由位于该单向离合器的内圈与外圈之间的多个弹簧加压式滚柱组成。（在一些应用中，还使用不具有多个弹簧的滚柱类型）；以及
·楔块式，其是由位于该单向离合器的内圈与外圈之间的多个非对称形状的楔子组成。
这些单向离合器典型地用于传动装置中，以在某换档期间防止驱动力矩（即，动力流）的中断，并且在滑行期间防止发动机制动。而且，在变矩器的定子中具有一个单向离合器。
一种可控制的OWC是这样的一种OWC，即，锁定功能可以被“关闭”，从而使OWC在两个方向上自由活动，以及/或者锁定功能可以被“打开”，从而使OWC在一个或两个方向上锁定。
第5,927,455号美国专利披露一种双向超速爪式离合器，第6,244,965号美国专利披露一种平面超速联轴器，并且第6,290,044号美国专利披露一种用于在自动传动装置中使用的可选择的单向离合器组件。
第7,258,214号和第7,344,010号美国专利披露多种超速联轴器组件，并且第7,484,605号美国专利披露一种超速径向联轴器组件或离合器。
一个适当设计的可控制OWC在“关闭”状态可以具有接近零的寄生损失。该OWC也可以由机电装置激活，并且没有液压泵和阀门的复杂性或寄生损失。
其他相关的美国专利公开书包括：2010/0252384；2010/0230226；2010/0200358；2009/0255773；2009/0211863；2009/0194381；2009/0159391；2009/0142207；2009/0133981；2009/0127059；2009/0098970；2009/0084653；2008/0223681；2008/0110715；2008/0169166；2008/0169165；2008/0185253；20008/0135369；2007/0278061；2007/0056825；2006/0138777；2006/0185957；以及以下美国专利：7,806,795；7,491,151；7,464,801；7,349,010；7,275,628；7,256,510；7,223,198；7,198,587；7,153,228；7,093,512；6,982,502；6,953,409；6,846,257；6,814,201；6,503,167；6,193,038；6,075,302；4,050,560；5,052,534；5,387,854；5,231,265；5,394,321；5,206,573；5,453,598；5,642,009；5,638,929；5,362,293；5,678,668；以及5,918,715。
为了实现本申请的目的，术语“联轴器”应该被解释为包括多个离合器或制动器，其中多个板中的一者被可驱动地连接到一个传动装置的扭矩传递元件上，并且另一个板被可驱动地连接到另一个扭矩传递元件上或者相对于一个传动装置外壳被锚定并且保持固定。术语“联轴器”、“离合器”和“制动器”可以互换使用。
实例实施例概述
在一个实施例中，提供了一种具有第一操作模式和第二操作模式的超速离合器和控制组件。该组件包括第一离合器构件和第二离合器构件，该第一离合器构件和第二离合器构件被支撑以用于围绕一个共同旋转轴线相对于彼此旋转。该第一离合器构件和第二离合器构件具有彼此相对的相应联轴器面。这些多个离合器构件中的一者的联轴器面具有一个凹穴。另一离合器构件的联轴器面具有一个锁定构造。该组件进一步包括容纳在该个离合器构件的联轴器面中的凹穴内的一个支柱，并且该支柱具有可枢转地从凹穴向外移动的一个末端。该组件再进一步包括一个偏置弹簧。该组件进一步包括一个机电设备，该机电设备包括一个致动器，该致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与凹穴联通地移动。该组件再进一步包括传送设备，以用于将电力从一个电力源无线地传送到该机电设备，从而致使该致动器线性移动并且与弹簧的偏置相抵地将该支柱末端从对应于该第一操作模式的第一位置枢转到对应于该第二操作模式的第二位置。
这些离合器构件中的一者的联轴器面可以被定向成在沿着旋转轴线的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的联轴器面可以被定向成在沿着旋转轴线的第二方向上轴向面对。
偏置弹簧可以与支柱末端从凹穴向外的枢转移动相抵地朝向另一离合器构件的联轴器面的锁定构造偏置支柱。
该机电设备可以包括一个闭锁螺线管。
该偏置弹簧可以与线性移动相抵地朝向该锁定构造偏置该致动器。该支柱可以被枢转地连接到该致动器上。
第一位置可以为超速位置。第一操作模式可以为超速模式。第二位置可以为锁定位置。第二操作模式可以为锁定模式。
该组件可以包括一个传感器，以用于感测支柱末端的位置并且提供对应的反馈信息。
在另一个实施例中，提供了一种具有第一操作模式和第二操作模式的超速离合器和控制组件。该组件包括第一离合器构件和第二离合器构件，该第一离合器构件和第二离合器构件被支撑以用于围绕一个共同旋转轴线相对于彼此旋转。该第一离合器构件和第二离合器构件具有彼此相对的相应联轴器面。这些离合器构件中的一者的联轴器面具有第一凹穴和第二凹穴。另一离合器构件的联轴器面具有至少一个锁定构造。该组件进一步包括容纳在第一凹穴内的一个第一支柱以及容纳在第二凹穴内的一个第二支柱，该第一凹穴和第二凹穴位于该个离合器构件的该联轴器面中。这些支柱中的每一者都具有可枢转地从其相应凹穴向外移动的一个末端。该组件再进一步包括第一偏置弹簧和第二偏置弹簧。该组件进一步包括第一机电设备和第二机电设备。该第一机电设备包括一个第一致动器，该第一致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该第一凹穴联通。该第二机电设备包括一个第二致动器，该第二致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该第二凹穴联通。该组件再进一步包括控制逻辑，以根据一个控制算法对第一机电设备和第二机电设备进行控制。该组件进一步包括传送设备，以用于将电力从一个电力源无线地传送到被该控制逻辑选择的第一机电设备和第二机电设备中的一者，从而致使所选择的机电设备的致动器线性移动并且与对应偏置弹簧的偏置相抵地将对应支柱末端从对应于第一操作模式的第一位置枢转到对应于第二操作模式的第二位置。
这些离合器构件中的一者的联轴器面可以被定向成在沿着一个轴的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的联轴器面可以被定向成在沿着该轴的第二方向上轴向面对。
这些机电设备中的每一者都可以包括一个闭锁螺线管。
第一位置可以为超速位置。第一操作模式可以为超速模式。第二位置可以为锁定位置。第二操作模式可以为锁定模式。
对应偏置弹簧可以与支柱末端从该凹穴向外的枢转移动相抵地朝向另一离合器构件的联轴器面的锁定构造偏置枢转的支柱。
所选择的机电设备的致动器可以与线性移动相抵地被对应偏置弹簧朝向锁定构造偏置。所选择的机电设备的该致动器可以被枢转地连接到其相应的支柱上。
该组件可以包括：一个第一传感器，用于感测第一支柱末端的位置并且提供对应的反馈信息；以及一个第二传感器，用于感测第二支柱末端的位置并且提供对应的反馈信息，以用于分别对该第一机电设备和第二机电设备进行控制。
在又另一个实施例中，提供了一种具有第一操作模式和第二操作模式的联轴器和控制组件。该组件包括一个第一联轴器构件，该第一联轴器构件具有一个凹穴。该组件进一步包括一个第二联轴器构件，该第二联轴器构件具有一个锁定构造。该组件再进一步包括一个容纳在该凹穴中的啮合构件。该啮合构件可以是可与该锁定构造啮合的。该组件进一步包括一个机电设备，该机电设备具有一个致动器，该致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该凹穴联通。该组件再进一步包括传送设备，以用于将电力从一个电力源无线地传送到该机电设备，从而致使该致动器线性移动并且将该啮合构件从对应于第一操作模式的第一位置移动到对应于第二操作模式的第二位置。
这些离合器构件中的一者的联轴器面可以被定向成在沿着一个轴的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的联轴器面可以被定向成在沿着该轴的第二方向上轴向面对。
该机电设备可以包括一个闭锁螺线管。
第一位置可以为超速位置。第一操作模式可以为超速模式。第二位置可以为锁定位置。第二操作模式可以为锁定模式。
该啮合构件可以被枢转地连接到该致动器上。
该组件可以包括一个传感器，以用于感测该啮合构件的位置并且提供对应的反馈信息。
在再又另一个实施例中，提供了一种具有第一操作模式和第二操作模式的联轴器和控制组件。该组件包括一个第一联轴器构件，该第一联轴器构件具有第一凹穴和第二凹穴。该组件进一步包括一个第二联轴器构件，该第二联轴器构件具有至少一个锁定构造。该组件再进一步包括容纳在该第一凹穴中的一个第一啮合构件以及容纳在该第二凹穴内的一个第二啮合构件。这些啮合构件可以是可与该至少一个锁定构造啮合的。该组件进一步包括第一机电设备和第二机电设备。该第一机电设备包括一个第一致动器，该第一致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该第一凹穴联通。该第二机电设备包括一个第二致动器，该第二致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该第二凹穴联通。该组件再进一步包括控制逻辑，以根据一个控制算法对该第一机电设备和第二机电设备进行控制。该组件进一步包括传送设备，以用于将电力从一个电力源无线地传送到被该控制逻辑选择的第一机电设备和第二机电设备中的一者，从而致使所选择的多个机电设备的致动器线性移动并且将一个对应的啮合构件从对应于第一操作模式的第一位置移动到对应于第二操作模式的第二位置。
这些离合器构件中的一者的联轴器面可以被定向成在沿着一个轴的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的联轴器面可以被定向成在沿着该轴的第二方向上轴向面对。
这些机电设备中的每一者都可以包括一个闭锁螺线管。
所选择的机电设备的致动器可以被枢转地连接到其相应的啮合构件上。
第一位置可以为超速位置。第一操作模式可以为超速模式。第二位置可以为锁定位置。第二操作模式可以为锁定模式。
该组件可以包括：一个第一传感器，用于感测第一啮合构件的位置并且提供反馈信息；以及一个第二传感器，用于感测第二啮合构件的位置并且提供反馈信息，以用于分别对第一机电设备和第二机电设备进行控制。
在又另一个实施例中，提供了一种具有第一操作模式和第二操作模式的离合器和控制组件。该组件包括第一离合器构件和第二离合器构件，该第一离合器构件和第二离合器构件被可旋转地支撑以用于围绕一个共同旋转轴线相对于彼此旋转。该第一离合器构件和第二离合器构件具有彼此相对的相应联轴器面。这些离合器构件中的一者的联轴器面具有一个凹穴。另一离合器构件的联轴器面具有一个锁定构造。该组件进一步包括容纳在该个离合器构件的联轴器面中的凹穴内的一个支柱，并且具有一个啮合部分，该啮合部分是可远离凹穴移动的。该组件再进一步包括一个机电设备，该机电设备包括一个致动器，其被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该凹穴联通。该组件进一步包括传送设备，以用于将电力从一个电力源无线地传送到该机电设备，从而致使该致动器线性移动并且将该支柱的该啮合部分从对应于第一操作模式的第一位置移动到对应于第二操作模式的第二位置。
这些离合器构件中的一者的联轴器面可以被定向成在沿着旋转轴线的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的联轴器面可以被定向成在沿着旋转轴线的第二方向上轴向面对。
该机电设备可以包括一个闭锁螺线管。
该支柱可以被枢转地连接到该致动器上。
第一位置可以为超速位置。第一操作模式可以为超速模式。第二位置可以为锁定位置。第二操作模式可以为锁定模式。
该组件可以包括一个传感器，以用于感测支柱的啮合部分的位置并且提供对应的反馈信息。
在再又另一个实施例中，提供了一种具有第一操作模式和第二操作模式的离合器和控制组件。该组件包括第一离合器构件和第二离合器构件，该第一离合器构件和第二离合器构件被可旋转地支撑以用于围绕一个共同旋转轴线相对于彼此旋转。该第一离合器构件和第二离合器构件具有彼此相对的相应联轴器面。这些离合器构件中的一者的联轴器面具有正向和反向凹穴。另一离合器构件的联轴器面具有至少一个锁定构造。该组件进一步包括容纳在该个离合器构件的联轴器面的正向凹穴内的正向支柱以及容纳在该个离合器构件的联轴器面的反向凹穴内的反向支柱。这些支柱中的每一者都具有一个啮合部分，该啮合部分是可远离其相应的凹穴移动的。该组件再进一步包括正向和反向机电设备。该正向机电设备包括一个正向致动器，该正向致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该正向凹穴联通。该反向机电设备包括一个反向致动器，该反向致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该反向凹穴联通。该组件进一步包括控制逻辑，以根据一个控制算法对该正向和反向机电设备进行控制。该组件再进一步包括传送设备，以用于将电力从一个电力源无线地传送到被该控制逻辑选择的正向和反向机电设备中的一者，从而致使所选择的机电设备的致动器线性移动并且将一个对应的啮合部分从对应于第一操作模式的第一位置移动到对应于第二操作模式的第二位置。
所选择的机电设备的该致动器可以被枢转地连接到其相应的支柱上。
这些离合器构件中的一者的联轴器面可以被定向成在沿着旋转轴线的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的联轴器面可以被定向成在沿着旋转轴线的第二方向上轴向面对。
这些机电设备中的每一者都可以包括一个闭锁螺线管。
第一位置可以为超速位置。第一操作模式可以为超速模式。第二位置可以为锁定位置，而第二操作模式可以为锁定模式。
该组件可以包括：一个正向传感器，用于感测正向支柱的啮合部分的位置并且提供对应的反馈信息；以及一个反向传感器，用于感测反向支柱的啮合部分的位置并且提供对应的反馈信息，以用于分别对正向和反向机电设备进行控制。
从以下结合附图进行的对实施本发明的最佳模式的详细说明中将容易了解到本发明的目的、特征和优点。
附图简要说明
图1是根据本发明的至少一个实施例构造的具有一个“机载”螺线管控制器或子系统的一个动态可选择或可控制的离合器组件的侧面示意截面图；
图2是根据本发明的至少一个实施例构造的控制方法和系统的单向电力和双向数据传送设备的方框图；
图3是在图1的实施例中使用的一个闭锁螺线管的截面透视图；以及
图4是图1的位于离合器组件上的一个闭锁螺线管的第二实施例的截面示意图。
实施方案的详细说明
如所要求，本文披露了本发明的详细实施例；然而，将理解，所披露的实施例仅例证可以以各种和替代性形式体现的本发明。图不一定按比例；一些图可能有所夸示或最小化，从而展示特定部件的细节。因此，本文中所披露的多个特定结构和功能细节不应被解释为具限制性，而是仅仅为用于传授本领域的普通技术人员来多方面地使用本发明的一个代表性基础。
参考图1，一个主要控制器典型地包括多个发动机或引擎（即，IC引擎或燃气发动机）控制或控制逻辑，进而执行包括一个传动装置控制算法的多个控制功能。该主要控制器直接控制一个螺线管控制器17，该螺线管控制器17“机载”一个离合器或联轴器组件16′。响应于来自该主要控制器的一个控制信号，该螺线管控制器17对该联轴器组件16′进行控制。离合器16′的控制算法是总的传动装置控制算法中的多个部分。
图1是根据本发明的至少一个实施例构造的具有“机载”螺线管控制器或系统的动态可选择或可控制的离合器16′的侧面示意截面图。此类动态离合器一般是美国专利公开书2010/0252384中示出的类型。
组件16′包括一个环形凹穴构件或板，一般用34表示。板34的一个内部轴向延伸的表面35具有多个内齿条36，以用于与一个车辆传动装置的一个扭矩传动元件啮合。板34的一个内部径向延伸的面或表面37由多个间隔的反向凹穴38形成，其中多个反向支柱39被容纳和保持在这些反向凹穴38中，从而在其中围绕一个枢轴45枢转。每个反向支柱39的一个末端部分通常被一个螺旋弹簧48向外偏置，该螺旋弹簧48设置有凹穴38的一个孔47。每个反向支柱39的相对的末端部分被一个致动器控制，该致动器采用一个磁性闭锁螺线管的一个中心圆顶柱塞或推针40的形式，该磁性闭锁螺线管一般用42表示。如图3所示，闭锁螺线管42通过一个安装凸缘89被安装到腔室64内的板34上，该安装凸缘89被一个锁圈93固持在一个末端外壳构件91上。一个第二末端外壳构件86封闭螺线管42的相对末端，并且可以包括一个O形环，以实现密封目的。螺线管42还包括一个外部外壳构件99。
推针40（在图3中在该推针40的完全延伸的位置示出该推针40）与螺线管42的一个电枢92一起在该螺线管42内一起往复运动，以使得针40在板34的一个通道43内往复运动。推针40被一个用聚四氟乙烯涂覆的圆柱形构件88支撑以用于往复运动。一个锁环90与针40一起移动。构件88被多个构件41支撑在螺线管42的相对末端处。电枢92被定位成与一个上部线圈组件94、一个永磁体96以及一个下部线圈组件98相邻。线圈组件94和98包括被嵌入在合适树脂97内的多个线圈。多个弹簧（未示出）优选地将针40偏置在其延伸位置与缩回位置之间。例如，一个弹簧可以位于环90与构件88的一末端之间，并且一个第二弹簧可以位于构件88的另一末端与针40的圆顶的内表面之间。
通道43与一般用66表示的一个框架轨的腔室64联通，其中螺线管42收容在凹穴38内，从而致动其反向支柱的相对末端部分并且克服其弹簧的偏置。优选地，提供至少两个反向支柱39。为每个反向支柱提供一个闭锁螺线管（例如，闭锁螺线管42）。然而，将了解，可以提供更多或更少的反向支柱39以及对应的闭锁螺线管42来对离合器16′的操作模式或状态进行控制。
凹穴板34的面或径向表面37也由多个间隔的正向凹穴（未示出）形成，多个正向支柱（未示出）被容纳和保持在这些正向凹穴中，从而在其中枢转。与多个反向支柱39一样，每个正向支柱的一个末端部分通常被一个螺旋弹簧（未示出）向外偏置，该螺旋弹簧设置在板34的一个孔（未示出）内。这些正向支柱的每个相对末端部分都被一个正向磁性闭锁螺线管（未示出，但是与反向磁性闭锁螺线管42在功能和结构上基本相同）的一个电枢的一个致动末端部分或零件可控制地致动或移动。每个正向磁性闭锁螺线管的电枢都在一个通道内往复运动，该通道将其凹穴与腔室联通，其螺线管容纳在该腔室中，以克服其螺旋弹簧的偏置。优选地，提供两个正向支柱。然而，将了解，对于每个正向支柱，更多或更少的正向支柱可以配备有一个正向磁性闭锁螺线管，以对离合器16的操作状态或模式进行控制。而且，将了解，每个电枢的末端部分或零件可以支持不同类型的支柱致动器，例如，多个针或弹簧，从而与其一起移动。
如第2010/0252384号美国专利申请中所示（图1中未示出，但图4中在208处示出），组件16′也可以包括一个中间板或元件，该中间板或元件具有完全穿过其而延伸的多个间隔的孔，从而允许这些反向支柱和正向支柱在它们的凹穴中枢转，并且延伸穿过它们对应的多个孔，以与形成于一个凹口板的一个径向延伸的面或表面48中的多个间隔的锁定构造或凹口啮合，该凹口板一般用50表示。在推针40朝向板50的线性移动期间，这些正向和/或反向支柱与这些锁定构造啮合。在推针40远离板50的线性移动期间，在这些对应的正向和/或反向螺旋弹簧的偏置作用下，这些正向和/或反向支柱与这些锁定构造脱离。
一个止动环52被设置在形成于板34的一个轴向表面56中的一个凹槽54内，从而保持凹口板50以及凹穴板34。环52将板50、34和中间板（未示出）固持在一起，并且限制这些板相对于彼此的轴向移动。板50的一个内部轴向延伸的表面58具有多个内齿条60，以用于与传动装置10′的一个扭矩传动元件啮合。
这些正向支柱在围绕一个轴的相对旋转移动的一个方向上将凹口板50锁定到凹穴板34，但是允许在围绕该轴的相对方向上自由活动。这些反向支柱在相对方向上执行相同的锁定功能。
每个螺线管42都被设置在形成于框架轨66中的其腔室64中。该框架轨66又经由多个定位销68被压入配合到凹穴板34的后侧或表面69中，使得该框架轨66与板34一起旋转。该框架轨66收容螺线管控制器17以及用于该框架轨66内的螺线管的相关电子器件70。一般来说，螺线管控制器17经由一个接口线路与主要控制器来回传送数据，该接口电路分别包括旋转和静止的变压器电感器或线圈74和76。线圈74和76也有助于将电力从一个电源传送或连接到多个闭锁螺线管。
框架轨66具有一个第二腔室72，旋转的变压器线圈74收容在该第二腔室72中，从而与其一起旋转。多个线圈74被电磁地连接到多个静止线圈76上，这些静止线圈76收容在形成于一个铝外壳80中的一个第三腔室78中。外壳80被多个齿条82接地或固定到传动装置外壳上，这些齿条82形成于外壳80的一个轴向延伸的外表面84上。主要控制器将经调制和未经调制的电力信号发送到多个静止的线圈76，这些静止的线圈76又跨越旋转的框架轨66与固定的外壳80之间的间隙在多个旋转的线圈74中感应出多个对应信号。
在多个旋转线圈74的下游，螺线管控制器17将多个AC电力信号转换成多个DC电力信号，从而在控制器17的控制下在所选择的多个螺线管42中感应出电流。控制器17和相关的电子器件70将多个信号分离并且引导这些信号，从而对OWC 16′的制动侧和驱动侧进行单独控制（经由多个闭锁螺线管42对多个反向和正向支柱进行独立的控制和致动）。控制器17和电子器件70也用作一条通信总线，以用于控制数据或多个信号往返主要控制器和旋转的离合器16′。被传送的对象的多个实例为：
将从一个位置传感器或换能器90生成的验证“关闭”和“打开”位置的一个信号发送到主要控制器（反馈信号），该位置传感器或换能器90设置在与支柱39相邻的凹穴板34内，支柱39位于凹穴38内或与凹穴38紧密相邻。位置传感器90可以包括一个电磁线圈或电感器，该电磁线圈或电感器被嵌入在合适的树脂内或被合适的树脂包围，并且设置在一个线圈外壳内。所得的传感器90被设置在一个腔室内，该腔室形成于板34中或其中定位着支柱39的凹穴38中。线圈通过微处理器借助DC电压被激励，从而产生磁通，只要支柱39在凹穴38中，该磁通就流过线圈外壳，流过支柱39的一部分并且跨越线圈外壳与支柱39之间的多个小空气间隙。当支柱39从凹穴38向外枢转时，磁通被破坏，这种情况被微处理器感测到。通过这种方式，多个支柱39的状态或位置被微处理器监控。
当系统中有电力损耗时，OWC 16′“关闭”。表示电力“打开”的一个信号被发送到离合器16′。如果该信号失效，那么电子器件70中的一个或多个电容器（典型地保持带电的）在螺线管42的线圈94和/或98中启动并且将螺线管42闭锁在它们的“关闭”位置中。
控制系统能够使用相同的电路（即，控制器17和电子器件70）传送控制数据和多个反馈信号，借此，电力被传递到多个螺线管42（即，框架轨66可以被修改，以添加多个传感器/电子器件70/控制器17）。
螺线管控制器17可以包括一个经过编程的微处理器，用于优选地通过直接或间接地控制供应到多个螺线管42的电流来对初始化和支柱致动进行控制，该电流采取用于多个螺线管的驱动信号的多个脉冲的形式。
根据特定的应用和实施，控制器17的各种部件或功能可以被所示的一个单独控制器实施，或者可以被集成或并入到车辆传动装置或主要控制器中。螺线管控制器17可以包括控制逻辑，从而对多个AC信号以及一个或多个开关装置（例如，晶体管）进行控制，从而选择性地存储和恢复来自一个或多个能量存储装置（例如，电容器）的能量，以及/或者选择性地提供一个启动控制开关。随后，可以在硬件、软件或硬件和软件的组合中被实施的控制逻辑对对应的（多个）支柱致动器进行控制，从而实施螺线管控制算法。
电力的传输
现在参考图2，示出本发明的优选实施例的单向电力和双向数据传送设备，该传送设备被连接到一个主要控制器和一个电力源。该设备一般为第5,231,265号美国专利中所述的类型。具体而言，该设备包括多个电感器或线圈74和76、一个调制器和电力驱动器电路、一个解调器、一个整流器、多个闭锁螺线管和多个位置传感器、一个数据恢复和电压调节器电路、一个开关和闭锁电路以及一个微处理器。该调制器和电力驱动器电路被连接到该电力源和该主要控制器上。调制器和电力驱动器电路将电力信号从源传输到电感器74，电感器74又通过电感器74与电感器76之间的磁通将电力信号传输到电感器76。此后，电感器76将接收到的电力信号连接到整流器上。该整流器被连接到包含在每个腔室64内的每个闭锁螺线管42上，并且用于将这个接收到的电力传输到被微处理器选择的一个闭锁螺线管42。此外，整流器的输出被输入到一个电压调节器中，该电压调节器以微处理器所需要的电平产生一个DC输出电压。
从电感器74接收到电力信号之后，电感器76将此电信号输出到整流器，该整流器对接收到的AC电力信号进行整流，从而获得一个DC信号，该DC信号被可控制地连接到被设置在每个腔室64内的每个闭锁螺线管上。由于开关和闭锁电流的场效应晶体管，当此电力被连接到个别闭锁螺线管上时，电力不会流过闭锁螺线管。也就是说，每个单个闭锁螺线管42都被连接到一个唯一的场效应晶体管上。整流器的输出随后被施加并且仅当闭锁螺线管唯一相关的场效应晶体管被微处理器启用或激活时，该输出才流过其个别闭锁螺线管42。如果与一个特定的闭锁螺线管42相关联的个别场效应晶体管被停用，那么电力到那个个别闭锁螺线管42的流动被阻塞或阻止，并且因此，该闭锁螺线管42无法被激励。
微处理器被连接到每个场效应晶体管和多个位置传感器90上，这些位置传感器90感测多个支柱39的位置。多个位置传感器90被部署在框架轨66内，从而产生一个表示被每个闭锁螺线管42致动的多个支柱39的位置的信号。多个位置信号被下载到微处理器，其中这些信号被微处理器存储并且随后从微处理器输出。
双向数据通信
调制器和电力驱动器电路具有一个输入，该输入从主要控制器接收控制数据。由电路（从电源）接收到的电力信号被来自主要控制器的控制数据调制。电路中的一个被调谐电路具有一个谐振频率。该谐振频率提供电力从电力源到多个闭锁螺线管的高效传输。当需要将控制数据从主要控制器12传输到多个闭锁螺线管时，控制数据被传输到电路。该电路致使在电感器74中产生一个信号，该信号包括根据控制数据的电力信号的变化或调制。在此控制数据被发送之后，电路随后将基本上为未更改的或未调制的电力传输到电感器76（经由电感器74）。也就是说，来自电源的电力信号最初根据从主要控制器接收到的控制数据而变化。通过这种方式，控制数据可以从主要控制器被传送到微处理器，而无需主要控制器与微处理器之间的物理连接或某种额外的通信装置。
不仅电力是以多个脉冲（用于激活这些螺线管）的形式被传输到多个个别闭锁螺线管，而且相同电力信号根据需要从主要控制器被发送到微处理器的控制或反馈数据被修改或变化。通过这种方式，多个螺线管和螺线管控制器可以被部署在无法接近的位置中（由于螺线管控制器与主要控制器之间不需要物理连接），从而使该螺线管控制器更加适用于各种情况，同时保持整体设计的简单性。
当一个个别场效应晶体管激活其相关的闭锁螺线管时，通过电感器76与电感器74之间的通量联通向电感器74反映一个负载。通过周期性地激活和减活场效应晶体管，经过编程的微处理器引起电感器74与电感器76之间的通量的变化。由于上述的电感器74与电感器76之间的电力传输而出现和/或存在此通量。通量中的此变化用在本发明的优选实施例中，用于经由解调器将反馈数据从螺线管控制器发送到主要控制器。通过微处理器对多个场效应晶体管中的一者的选择性激活和减活将此反馈数据传输到主要控制器。通过这种方式，支柱位置数据等反馈数据可以从多个位置传感器90被传输到螺线管控制器，并且随后被传输到主要控制器，而无需螺线管控制器与主要控制器之间的物理连接。
现在参考图4，示出用于对一个联轴器或离合器组件进行控制的一个闭锁螺线管142的一个第二实施例。该联轴器或离合器组件包括：一个环形凹口板或构件250，该环形凹口板或构件250具有在其上面形成的至少一个锁定构造206；以及一个环形凹穴构件或板，一般用234表示。板234的一个内部轴向延伸的表面具有多个内齿条，以用于与一个车辆传动装置的一个扭矩传动元件啮合。板234的一个内部径向延伸的面或表面由多个间隔的反向凹穴238形成，多个反向支柱239被容纳和保持在这些反向凹穴238中，从而围绕一个枢轴204在其中枢转，该枢轴204枢转地将一个致动器140的一个末端部分210连接到支柱239上。致动器140的相对末端部分通常被一个螺旋弹簧200向左偏置，该螺旋弹簧200被设置在致动器140上安装的一个环190与一个圆柱形构件188的一个末端部分之间。每个反向支柱239的一个啮合部分被致动器140控制，该致动器140具有一个磁性闭锁螺线管的一个圆顶柱塞或推针的形式，该磁性闭锁螺线管一般用142表示。如图4所示，闭锁螺线管142通过一个安装凸缘189被安装到腔室64内的一个带孔板218上，该安装凸缘189被一个锁圈193固持在一个末端外壳构件191上。多个安装构件214延伸穿过穿过凸缘189而形成的多个孔212，并且被紧固到位于板218的一个表面上的多个锁定构造216上。可以使用另一个带孔板220将板218紧固到板234上。一个第二末端外壳构件186封闭螺线管142的相对末端，并且可以包括一个O形环，以实现密封目的。螺线管142还包括一个外部外壳构件199。
推针或致动器140（在图4中在该推针或致动器140的完全延伸的位置示出该推针或致动器140）与螺线管142的一个电枢192一起在该螺线管142内一起往复运动，以使得针140在板234的一个通道243内往复运动。推针140被圆柱形构件188的用聚四氟乙烯涂覆的内表面支撑以用于往复运动。锁环190与针140一起移动。构件188被多个构件141支撑在螺线管142的相对末端处。电枢192被定位成与一个上部线圈组件194、一个永磁体196以及一个下部线圈组件198相邻。线圈组件194和198包括被嵌入在合适树脂197内的多个线圈。弹簧200和202将针140偏置在其延伸位置与缩回位置之间。例如，弹簧200位于环190与构件188的一末端之间，并且弹簧202位于构件188的另一末端与针140的圆顶部分210的内表面之间。
通道243与一般用66表示的一个框架轨的腔室64联通，其中螺线管142被收容在凹穴238内，从而致动其反向支柱239的末端部分并且克服弹簧200的偏置。
尽管上文描述了几个示例性实施例，但未希望这些实施例描述本发明的所有可能形式。而是，在本说明书中使用的词语是描述性而非限制性的词语，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种改变。另外，各种实施了实施例的特征可以经过组合来形成本发明的其他实施例。
Claims (40)
1.一种具有第一操作械和第二操作模式的超速离合器和控制组件，该组件包括：
第一离合器构件和第二离合器构件，该第一离合器构件和第二离合器构件被支撑以用于围绕一个共同旋转轴线相对于彼此旋转，该第一离合器构件和第二离合器构件具有彼此相对的多个相应联轴器面；
这些离合器构件中的一者的该联轴器面具有一个凹穴；
另一离合器构件的该联轴器面具有一个锁定构造；
一个支柱，该支柱容纳在该个离合器构件的该联轴器面中的该凹穴内，并且具有可枢转地从该凹穴向外移动的一个末端；
一个偏置弹簧；
一个机电设备，该机电设备包括一个致动器，该致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该凹穴联通；以及
传送设备，用于将电力从一个电力源无线地传送到该机电设备，从而致使该致动器线性移动并且与该弹簧的偏置相抵地将该支柱末端从对应于该第一操作模式的第一位置枢转到对应于该第二操作模式的第二位置。
2.如权利要求1所述的组件，其中这些离合器构件中的一者的该联轴器面被定向成在沿着该旋转轴线的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的该联轴器面被定向成在沿着该旋转轴线的第二方向上轴向面对。
3.如权利要求1所述的组件，其中该机电设备包括一个闭锁螺线管。
4.如权利要求1所述的组件，其中该第一位置为超速位置，该第一操作模式为超速模式，该第二位置为锁定位置，并且该第二操作模式为锁定模式。
5.如权利要求1所述的组件，其中该偏置弹簧与该末端从该凹穴向外的枢转移动相抵地朝向另一离合器构件的该联轴器面的该锁定构造偏置该支柱。
6.如权利要求1所述的组件，其中该偏置弹簧与线性移动相抵地朝向该锁定构造偏置该致动器。
7.如权利要求6所述的组件，其中该支柱被枢转地连接到该致动器上。
8.如权利要求1所述的组件，其进一步包括一个传感器，以用于感测该支柱末端的位置并且提供对应的反馈信息。
9.一种具有第一操作模式和第二操作模式的超速离合器和控制组件，该组件包括：
第一离合器构件和第二离合器构件，该第一离合器构件和第二离合器构件被支撑以用于围绕一个共同旋转轴线相对于彼此旋转，该第一离合器构件和第二离合器构件具有彼此相对的多个相应联轴器面；
这些离合器构件中的一者的该联轴器面具有第一凹穴和第二凹穴；
另一离合器构件的该联轴器面具有至少一个锁定构造；
容纳在该第一凹穴内的一个第一支柱以及容纳在该第二凹穴内的一个第二支柱，该第一凹穴和该第二凹穴位于该个离合器构件的该联轴器面中，这些支柱中的每一者都具有可枢转地从其相应凹穴向外移动的一个末端；
一个第一偏置弹簧以及一个第二偏置弹簧；
第一机电设备和第二机电设备，该第一机电设备包括一个第一致动器，该第一致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该第一凹穴联通，该第二机电设备包括一个第二致动器，该第二致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该第二凹穴联通；
控制逻辑，用以根据一个控制算法对该第一机电设备和第二机电设备进行控制；以及
传送设备，用于将电力从一个电力源无线地传送到被该控制逻辑选择的该第一机电设备和第二机电设备中的一者，从而致使该所选择的机电设备的该致动器线性移动并且与对应偏置弹簧的偏置相抵地将一个对应支柱末端从对应于该第一操作模式的第一位置枢转到对应于该第二操作模式的第二位置。
10.如权利要求9所述的组件，其中这些离合器构件中的一者的该联轴器面被定向成在沿着该旋转轴线的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的该联轴器面被定向成在沿着该旋转轴线的第二方向上轴向面对。
11.如权利要求9所述的组件，其中该对应的偏置弹簧与支柱末端从该凹穴向外的枢转移动相抵地朝向另一离合器构件的该联轴器面的该锁定构造偏置该枢转的支柱。
12.如权利要求9所述的组件，其中该所选择的机电设备的该致动器与线性移动相抵地被该对应偏置弹簧朝向该锁定构造偏置。
13.如权利要求12所述的组件，其中该所选择的机电设备的该致动器被枢转地连接到其相应支柱上。
14.如权利要求9所述的组件，其中这些机电设备中的每一者都包括一个闭锁螺线管。
15.如权利要求9所述的组件，其中该第一位置为超速位置，该第一操作模式为超速模式，该第二位置为锁定位置，并且该第二操作模式为锁定模式。
16.如权利要求9所述的组件，其进一步包括：一个第一传感器，用于感测该第一支柱末端的位置并且提供对应的反馈信息；以及一个第二传感器，用于感测该第二支柱末端的位置并且提供对应的反馈信息，以用于分别对该第一机电设备和第二机电设备进行控制。
17.一种具有第一操作模式和第二操作模式的联轴器和控制组件，该组件包括：
一个第一联轴器构件，该第一联轴器构件具有一个凹穴；
一个第二联轴器构件，该第二联轴器构件具有一个锁定构造；
容纳在该凹穴中的一个啮合构件，该啮合构件是可与该锁定构造啮合的；
一个机电设备，该机电设备包括一个致动器，该致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该凹穴联通；以及
传送设备，用于将电力从一个电力源无线地传送到该机电设备，从而致使该致动器线性移动并且将该啮合构件从对应于该第一操作模式的第一位置移动到对应于该第二操作模式的第二位置。
18.如权利要求17所述的组件，其中这些离合器构件中的一者的该联轴器面被定向成在沿着一个轴线的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的该联轴器面被定向成在沿着该轴线的第二方向上轴向面对。
19.如权利要求17所述的组件，其中该机电设备包括一个闭锁螺线管。
20.如权利要求17所述的组件，其中该啮合构件被枢转地连接到该致动器上。
21.如权利要求17所述的组件，其中该第一位置为超速位置，该第一操作模式为超速模式，该第二位置为锁定位置，并且该第二操作模式为锁定模式。
22.如权利要求17所述的组件，其进一步包括一个传感器，以用于感测该啮合构件的位置并且提供对应的反馈信息。
23.一种具有第一操作模式和第二操作模式的联轴器和控制组件，该组件包括：
一个第一联轴器构件，该第一联轴器构件具有第一凹穴和第二凹穴；
一个第二联轴器构件，该第二联轴器构件具有至少一个锁定构造；
容纳在该第一凹穴中的一个第一啮合构件以及容纳在该第二凹穴内的一个第二啮合构件，该啮合构件是可与该至少一个锁定构造啮合的；
第一机电设备和第二机电设备，该第一机电设备包括一个第一致动器，该第一致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该第一凹穴联通，该第二机电设备包括一个第二致动器，该第二致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该第二凹穴联通；
控制逻辑，用以根据一个控制算法对该第一机电设备和第二机电设备进行控制；以及
传送设备，用于将电力从一个电力源无线地传送到被该控制逻辑选择的该第一机电设备和第二机电设备中的一者，从而致使该所选择的机电设备的该致动器线性移动并且将一个对应的啮合构件从对应于该第一操作模式的第一位置移动到对应于该第二操作模式的第二位置。
24.如权利要求23所述的组件，其中这些离合器构件中的一者的该联轴器面被定向成在沿着一个轴线的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的该联轴器面被定向成在沿着该轴线的第二方向上轴向面对。
25.如权利要求23所述的组件，其中这些机电设备中的每一者都包括一个闭锁螺线管。
26.如权利要求23所述的组件，其中该所选择的机电设备的该致动器被枢转地连接到其相应的啮合构件上。
27.如权利要求23所述的组件，其中该第一位置为超速位置，该第一操作模式为超速模式，该第二位置为锁定位置，并且该第二操作模式为锁定模式。
28.如权利要求23所述的组件，其进一步包括：一个第一传感器，用于感测该第一啮合构件的位置并且提供反馈信息；以及一个第二传感器，用于感测该第二啮合构件的位置并且提供反馈信息，以用于分别对该第一机电设备和第二机电设备进行控制。
29.一种具有第一操作模式和第二操作模式的离合器和控制组件，该组件包括：
第一离合器构件和第二离合器构件，该第一离合器构件和第二离合器构件被可旋转地支撑以用于围绕一个共同旋转轴线相对于彼此旋转，该第一离合器构件和第二离合器构件具有彼此相对的多个相应联轴器面；
这些离合器构件中的一者的该联轴器面具有一个凹穴；
另一离合器构件的该联轴器面具有一个锁定构造；
一个支柱，其容纳在该个离合器构件的该联轴器面中的该凹穴内，并且具有一个啮合部分，该啮合部分是可远离该凹穴移动的；
一个机电设备，该机电设备包括一个致动器，该致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该凹穴联通；以及
传送设备，用于将电力从一个电力源无线地传送到该机电设备，从而致使该致动器线性移动并且将该支柱的该啮合部分从对应于该第一操作模式的第一位置移动到对应于该第二操作模式的第二位置。
30.如权利要求29所述的组件，其中这些离合器构件中的一者的该联轴器面被定向成在沿着该旋转轴线的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的该联轴器面被定向成在沿着该旋转轴线的第二方向上轴向面对。
31.如权利要求29所述的组件，其中该机电设备包括一个闭锁螺线管。
32.如权利要求29所述的组件，其中该支柱被枢转地连接到该致动器上。
33.如权利要求29所述的组件，其中该第一位置为超速位置，该第一操作模式为超速模式，该第二位置为锁定位置，并且该第二操作模式为锁定模式。
34.如权利要求29所述的组件，其进一步包括一个传感器，用于感测该支柱的该啮合部分的位置并且提供对应的反馈信息。
35.一种具有第一操作模式和第二操作模式的离合器和控制组件，该组件包括：
第一离合器构件和第二离合器构件，该第一离合器构件和第二离合器构件被可旋转地支撑以用于围绕一个共同旋转轴线相对于彼此旋转，该第一离合器构件和第二离合器构件具有彼此相对的多个相应联轴器面；
这些离合器构件中的一者的该联轴器面具有正向凹穴和反向凹穴；
另一离合器构件的该联轴器面具有至少一个锁定构造；
容纳在该个离合器构件的该联轴器面的该正向凹穴内的一个正向支柱以及容纳在该个离合器构件的该联轴器面的该反向凹穴内的一个反向支柱，这些支柱中的每一者都具有一个啮合部分，该啮合部分是可远离其相应凹穴移动的；
正向和反向机电，该正向机电设备包括一个正向致动器，该正向致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该正向凹穴联通，该反向机电设备包括一个反向致动器，该反向致动器被安装成用于受控制的线性往复运动并且与该反向凹穴联通；
控制逻辑，用以根据一个控制算法对该正向机电设备和反向机电设备进行控制；以及
传送设备，用于将电力从一个电力源无线地传送到被该控制逻辑选择的该正向机电设备和反向机电设备中的一者，从而致使该所选择的机电设备的该致动器线性移动并且将一个对应的啮合部分从对应于该第一操作模式的第一位置移动到对应于该第二操作模式的第二位置。
36.如权利要求35所述的组件，其中这些离合器构件中的一者的该联轴器面被定向成在沿着该旋转轴线的第一方向上轴向面对，并且另一离合器构件的该联轴器面被定向成在沿着该旋转轴线的第二方向上轴向面对。
37.如权利要求35所述的组件，其中该所选择的机电设备的该致动器被枢转地连接到其相应支柱上。
38.如权利要求35所述的组件，其中这些机电设备中的每一者都包括一个闭锁螺线管。
39.如权利要求35所述的组件，其中该第一位置为超速位置，该第一操作模式为超速模式，该第二位置为锁定位置，并且该第二操作模式为锁定模式。
40.如权利要求35所述的组件，其进一步包括：一个正向传感器，用于感测该正向支柱的该啮合部分的位置并且提供对应的反馈信息；以及一个反向传感器，用于感测该反向支柱的该啮合部分的位置并且提供对应的反馈信息，以用于分别对该正向和反向机电设备进行控制。
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