CN106438751B

CN106438751B - 使用双螺线管机电致动器的超低损耗变速器制动器

Info

Publication number: CN106438751B
Application number: CN201610139673.4A
Authority: CN
Inventors: A.J.科尔塞蒂; N.科科托维奇; D.P.巴尔加德
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: US9657791B2; CN106438751A; DE102016104268A1; US20160265609A1

Abstract

提供用于防止包括旋转部件的旋转的致动器，并且其包括第一棘爪，该第一棘爪围绕第一枢转轴线是可枢转的并且与旋转部件是可接合的，用于防止旋转部件在第一旋转方向上旋转。第二棘爪围绕第二枢转轴线是可枢转的并且与旋转部件是可接合的用于防止旋转部件在与第一旋转方向相对的第二旋转方向上旋转。棘爪每个均通过棘爪弹簧偏压朝向与旋转部件接合的位置。第一和第二螺线管每个均包括电激活的螺线管和电枢，该电枢可从将棘爪保持成与旋转部件脱离的第一位置移动到允许棘爪与旋转部件接合的第二位置。

Description

使用双螺线管机电致动器的超低损耗变速器制动器

技术领域

本公开涉及用于变速器制动器或离合器的致动器，并且更具体地涉及具有感测能力的超低损耗变速器制动器或离合器。

背景技术

本部分提供不必是现有技术的与本公开相关的背景技术信息。

当今很多动力变速器、尤其是多速度自动转换动力变速器，具有一个或多个单程离合器或制动器。单程离合器具有操作的一个方向以执行转矩传递功能，并且在操作的另一方向上允许在与单程离合器设备连接的两个构件之间的自由旋转。单程离合器可包括内部和外部座圈（race），座圈中的一个、一般为外部座圈由变速器外壳的一部分保持固定。转矩传递的单程离合器的另一座圈与在变速器内的齿轮元件连接。

当齿轮元件试图在一个方向上旋转时，单程离合器将在齿轮构件和变速器外壳之间锁定或被制动，从而保持齿轮构件固定，使得在变速器内建立比率。当齿轮构件在相反反向上被驱动或旋转时，单程离合器允许内部座圈和外部座圈之间的自由旋转，使得与其连接的齿轮相对于啮合构件自由旋转（未制动的）。

关于单程离合器已经有多个提议，其中提供致动器机构以引起单程离合器在转矩传递功能的一部分期间在操作的一个方向上被通电，并且在致动控制机构或致动器时单程设备是可操作的以能够在旋转的相反方向上传递转矩，以便提供可选择的单程离合器。

发明内容

本部分提供本公开的总体概况，并且不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

提供一种用于防止旋转部件的旋转的致动器，其包括第一棘爪，所述第一棘爪围绕第一枢转轴线是可枢转的并且与所述旋转部件是可接合的，用于防止所述旋转部件在第一旋转方向上旋转。所述第一棘爪通过第一棘爪弹簧被偏压朝向与所述旋转部件接合的位置。第二棘爪围绕第二枢转轴线是可枢转的并且与所述旋转部件是可接合的，用于防止所述旋转部件在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。所述第二棘爪通过第二棘爪弹簧被偏压朝向与所述旋转部件接合的位置。第一螺线管包括电激活的螺线管和电枢，所述电枢从可从将所述第一棘爪保持成与所述旋转部件脱离的第一位置移动到允许所述第一棘爪与所述旋转部件接合的第二位置。第二螺线管包括电激活的螺线管和电枢，所述电枢可从将所述第二棘爪保持成与所述旋转部件脱离的第一位置移动到允许所述第二棘爪与所述旋转部件接合的第二位置。

适用性的进一步区域从本文中提供的描述将变得明显的。在本发明内容中的描述和具体示例仅旨在说明的目的并且不旨在限制本公开的范围。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种用于防止包括多个齿部的旋转部件的旋转的致动器，其包括：

第一棘爪，其围绕第一枢转轴线是可枢转的并且与所述旋转部件是可接合的，用于防止所述旋转部件在第一旋转方向上旋转，所述第一棘爪弹簧偏压朝向与所述旋转部件接合的位置；

第二棘爪，其围绕第二枢转轴线是可枢转的并且与所述旋转部件是可接合的，用于防止所述旋转部件在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转，所述第二棘爪弹簧偏压朝向与所述旋转部件接合的位置；

第一螺线管，其包括第一电激活的螺线管和第一电枢，所述第一电枢可从将所述第一棘爪保持成与所述旋转部件脱离的第一位置移动到允许所述第一棘爪与所述旋转部件接合的第二位置；以及

第二螺线管，其包括第二电激活的螺线管和第二电枢，所述第二电枢可从将所述第二棘爪保持成与所述旋转部件脱离的第一位置移动到允许所述第二棘爪与所述旋转部件接合的第二位置。

方案2. 如方案1所述的致动器，其中，所述第一电枢和第二电枢通过回位弹簧偏压朝向所述第一位置。

方案3. 如方案2所述的致动器，其中，所述电枢包括在所述电枢的远端部处的弹簧座，用于接合所述回位弹簧。

方案4. 如方案1所述的致动器，其中，所述第一棘爪和第二棘爪每个均包括可与所述旋转部件接合的第一端部，和可通过所述第一螺线管和第二螺线管的所述第一电枢和第二电枢直接接合的第二端部。

方案5. 如方案1所述的致动器，其中，所述第一棘爪和所述第二棘爪可枢转地安装到棘爪安装板；

其中所述棘爪安装板具有带有一对延伸耳部的轮廓，所述一对延伸耳部邻近一对安装孔，所述一对安装孔接收一对棘爪枢轴，并且所述棘爪安装板具有在所述一对延伸耳部之间的间隔空间，其中所述间隔空间限定用于转子的齿部的间隙。

方案6. 如方案5所述的致动器，其中，所述棘爪安装板、所述第一螺线管以及所述第二螺线管安装到共同的框架。

方案7. 如方案6所述的致动器，其中，所述共同的框架包括至少一个螺栓孔和至少一个定位销孔，用于安装所述共同的框架。

方案8. 一种用于防止包括多个齿部的旋转部件的旋转的致动器，其包括：

棘爪，其围绕枢转轴线是可枢转的并且与所述旋转部件是可接合的，用于防止所述旋转部件在第一旋转方向上旋转，所述棘爪偏压朝向与所述旋转部件接合的位置；

螺线管，其包括电激活的螺线管和电枢，所述电枢直接接合所述棘爪的端部并且可从将所述棘爪保持成与所述旋转部件脱离的第一位置移动到允许所述棘爪与所述旋转部件接合的第二位置。

方案9. 如方案8所述的致动器，其中，所述电枢通过回位弹簧偏压朝向所述第一位置。

方案10. 如方案9所述的致动器，其中，所述电枢包括在所述电枢的远端部处的弹簧座，用于接合所述回位弹簧。

方案11. 如方案8所述的致动器，其中，所述棘爪包括可与所述旋转部件接合的第一端部，和可通过所述螺线管的所述电枢直接接合的第二端部。

方案12. 如方案8所述的致动器，其中，所述棘爪可枢转地安装到棘爪安装板；并且

其中所述棘爪安装板和所述螺线管安装到共同的框架。

方案13. 如方案11所述的致动器，其中，所述共同的框架包括至少一个螺栓孔和至少一个定位销孔，用于安装所述共同的框架。

附图说明

本文中描述的附图仅为了所选择的实施例而不是所有可能实施方式的例示性目的，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是使用根据本公开的原理的双螺线管机电致动器的超低损耗变速器制动器的示意图；

图2是在朝前和反向旋转自由状态下示出的图1的双螺线管机电致动器的示意图；

图3是在朝前旋转自由和反向旋转阻止器状态下示出的图1的双螺线管机电致动器的示意图；

图4是在朝前旋转阻止器和反向旋转阻止器状态下示出的图1的双螺线管机电致动器的示意图；

图5是在朝前旋转自由状态下示出的图1的双螺线管机电致动器的示意图，其中反向旋转棘爪在反向旋转负荷下处于接合状态；

图6是棘爪支撑板轮廓的侧平面视图，其允许致动器组件和/或转子的组装和拆卸，而在棘爪支撑板和转子之间没有妨碍；

图7是用于控制和感测根据本公开的原理的一对螺线管致动器的位置的电子电路的示意图；

图8是用于控制和感测根据本公开的第二实施例的一对螺线管致动器的位置的电子电路的示意图；

图9是用于控制和感测根据本公开的第三实施例的一对螺线管致动器的位置的电子电路的示意图；

图10是用于控制和感测根据本公开的第四实施例的一对螺线管致动器的位置的电子电路的示意图；

图11A是用于控制和感测根据本公开的第五实施例的一对螺线管致动器的位置的电子电路的示意图；

图11B是图11A的电子电路的一部分的示意图；

图12是根据本公开的原理的以朝前和反向旋转自由状态示出的使用单个螺线管机电致动器的超低损耗双方向的变速器制动器的示意图；

图13是在朝前旋转阻止器和反向旋转阻止器状态下示出的图12的单个螺线管机电致动器的示意图，其中棘爪与转子齿部接合；以及

图14是用于感测由根据本公开的原理的螺线管致动器控制的一对棘爪的位置的电子电路的示意图。

贯穿附图的若干个视图，对应的附图标记指示对应的部分。

具体实施方式

现在通过参考附图更充分描述示例实施例。

提供示例实施例使得本公开将是彻底的，并且将把范围充分传达到本领域技术人员。提出多个具体细节例如具体部件、设备和方法的示例，以提供本公开的实施例的彻底理解。对本领域技术人员将是明显的是，不是必须使用具体细节、可以以很多不同形式来具体实施示例实施例以及也不应该解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，没有详细描述公知的工艺、公知的设备结构以及公知的技术。

在本文中所使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，并且不旨在限制本发明。如在此所使用的，单数形式“一（a）”、“一（an）”和“该（the）”可旨在包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。术语“包括（comprises）”、“包括（comprising）”、“包括（including）”以及“具有（having）”是包括性的并且因此具体说明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其的组的存在或加入。在本文中描述的方法步骤、工艺以及操作不被解释为以所讨论的或示出的特定顺序必须地需要它们的性能，除非具体确定为性能的顺序。还理解可使用额外的或替代的步骤。

当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，其可直接地在另一个元件或层上、接合、连接或联接到另一元件或层，可存在介于中间的元件或层。相比之下，当元件被称为直接在另一元件或层“上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，不可存在介于中间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词应该以相似形式来解释（例如，“在…之间”相对于“直接在…之间”、“邻近”相对于“直接邻近”等）。如在本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列举项的任何和所有组合。

尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该由这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段区别。例如“第一”、“第二”和其它数字术语的术语当在本文中使用时不暗示次序或顺序，除非上下文清晰地指示。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段而不偏离示例实施例的教导。

为了便于描述，在本文中可使用空间相对的术语，例如“内部”、“外部”、“在…下面”、“在…以下”、“下”、“在…以上”、“上”等，以描述如在附图中所示出的一个元件或特征相对于另一（多个）元件或（多个）特征的关系。除了在附图中所描述的定向以外，空间相对的术语可旨在包括在使用或操作时的设备的不同定向。例如，如果颠倒在附图中的设备，则被描述为在其它元件或特征“以下”或者在其它元件或特征“下面”的元件然后将定向成在其它元件或者特征“以上”。因此，示例术语“以下”可包括以上和以下两者的定向。设备可以以其它方式被定向（旋转90度或在其它定向）并且相应地解释在本文中所使用的空间相对的描述符。

参考图1，现在将描述根据本公开的原理的使用双螺线管机电致动器12的超低损耗变速器制动器10。变速器制动器10包括转子14，其具有由凹槽18分开的多个齿部16。转子14围绕中心轴线X是可旋转的，并且设置朝前旋转阻止器棘爪20和朝后旋转阻止器棘爪22以选择性地接合转子14的齿部16并且阻止其旋转。棘爪20,22弹簧偏压成与转子14的齿部16接合。双螺线管机电致动器12包括作用在朝前阻止器棘爪20上的第一螺线管30，和作用在朝后阻止器棘爪22上的第二螺线管32。

第一和第二螺线管30,32的每个包括外壳34、布置在外壳34内的螺线管线圈36、以及由螺线管线圈36往复地控制的电枢38。设置回位弹簧40用于将电枢38偏压到延伸位置，回位弹簧40接合棘爪20,22并且通过克服弹簧偏压棘爪的力将它们推到脱离的位置。当通电螺线管线圈36时，引起电枢38从与棘爪20,22的接合缩回，使得棘爪20,22弹簧偏压成与转子14的齿部16接合。

成对的螺线管30,32安装到框架42上，框架42可包括螺栓孔，用于将框架42安装到变速箱。框架42可包括定位销孔46，用于提供双螺线管机电致动器12和转子14之间的精确对齐。

参考图2，示出在断电状态下的螺线管30,32的每个，其中电枢38充分延伸并且接合在自由状态下的朝前阻止器棘爪20和朝后阻止器棘爪22，使得棘爪20,22不与转子14的齿部16接合。在电枢38上的回位弹簧40的力量克服棘爪上的弹簧力，使得朝前阻止器棘爪20和朝后阻止器棘爪22分别围绕棘爪枢轴50,52枢转。

参考图3，通电螺线管32，使得电枢38缩回以允许棘爪上的弹簧力将朝后阻止器棘爪22偏压成与转子14的齿部16接合。与朝前阻止器棘爪20相关联的螺线管30保持断电的，使得朝前阻止器棘爪20保持与转子14的齿部16脱离。

参考图4，使螺线管30,32两者通电，使得电枢38两者缩回以允许棘爪上的弹簧力将朝前阻止器棘爪20和朝后阻止器棘爪22两者偏压成与转子14的齿部16接合。

参考图5，螺线管30,32两者返回到它们断电状态，使得电枢38由回位弹簧40偏压成朝着它们充分延伸的位置，从而作用在朝前阻止器棘爪20和朝后阻止器棘爪22上。然而，如在图5中示出的，在转子14上的反向旋转负荷将反向阻止器棘爪22保持在与转子14的齿部16中的一个接合的位置中。当转子14开始以顺时针方向旋转时，在反向阻止器棘爪22上的负荷被释放，使得反向阻止器棘爪22可旋转到如在图2中示出的脱离位置。

参考图6，双螺线管机电致动器12的框架42可包括棘爪安装板54，其具有一对孔56，用于接收朝前阻止器棘爪20和朝后阻止器棘爪22的棘爪枢轴50,52。棘爪安装板54可具有轮廓，其中延伸的耳部58邻近孔56。在延伸的耳部58之间可设置间隔空间60以提供转子14的齿部16通过板54的间隙，同时延伸的耳部58延伸到齿部16之间的凹槽18中，使得棘爪安装板54和转子14的齿部16不妨碍双螺线管机电致动器12或转子14的组装或拆卸。棘爪20,22可由各种替代的弹簧设备（例如弹簧片、螺旋弹簧、扭转弹簧和其它已知的弹簧设备）来偏压。螺线管回位弹簧40尺寸考虑包括响应时间需要、移动质量/惯性、棘爪弹簧力、干扰/污染的可能性、以及外部施加的重力（例如来自在道路中的碰撞颠簸）。在断电状态下的施加/释放/保持需要在这些参数方面进行分析。螺线管30,32的磁力的大小然后基于回位弹簧需要来设计。此外，应理解可使用污染防止措施以避免污染影响螺线管30,32的操作。尤其，在电枢38上可使用橡胶套或波纹管（bellows），并且可使用过滤介质，以避免杂物被吸入到螺线管外壳的后侧中。

采用根据本公开的原理的超低损耗变速器制动器10，当不施加制动器时，在系统上有零电负载。当施加制动器时，获得大转矩容量，同时需要小于10W的非常小的电负载以将螺线管30,32的电枢38保持在激活的位置中。在电枢38完全挽入（大约0mm间隔）的情况下，采用小于大约2.5W的最低可能的电功率实现大约30N磁保持力。此外，可实现施加或释放制动器机构的小于100ms的非常快的响应时间。致动器组件的默认状态是在没有供应电功率的情况下正常地没有施加制动器。直接作用的致动消除对于改善可靠性的联接件的需要，并且致动器和接线可内部于变速箱，从而最小化包装需要。为了本公开的目的，术语制动器一般用于指代在转矩变速器机构的任何旋转部件上的任何离合器或制动类型的操作。

在操作时，棘爪20,22弹簧偏压成将棘爪20,22和转子齿部16接合，并且当螺线管通电时致动器12主动地缩回并且允许棘爪20,22接合转子。使用具有回位弹簧的“挽螺线管”允许满足标准，因为致动器通常保证完全挽入（到零间隔、每力低功率的连续保持状态，而不管转子齿部位置）。在持续时间中保证非常短的高功率高力状态。使用两个螺线管具有有效地加倍可获得的力的可能性，同时提供朝前阻止器和朝后阻止器的独立控制，以提供多状态可选择的单程制动器/离合器10。

图7是电子电路70的示意图，其包括用于控制和感测根据本公开的原理的螺线管30,32对的位置的控制模块72。螺线管30,32对设置有连接到电枢38的电枢止动件74。低电流电触头76被设置成金属垫圈的形式并且充当电枢的朝外止动件。低电流电触头76的每个连接到相应传感器线或导体78A,78B。低电流电触头76通过电绝缘体与螺线管外壳40是绝缘，该电绝缘体可以是塑料垫圈80的形式。螺线管致动器30,32的螺线管线圈36两者都连接到高侧线或导体82A,82B和低侧线或导体84A,84B。高侧导体82A,82B可以是分成两个导体82A, 82B的共享的导体或线82的形式。线圈36的高侧可共享所述共享的导体/线82，以减少在外部配线（harness）和连接器上的线数。应该理解可使用分开的线/导体而不使用共享的线/导体。传感器导体78A,78B、高侧导体82以及低侧导体84A,84B的每个可经由五引脚连接器86连接到控制模块72。

控制模块72产生共享的输出信号88到晶体管90，晶体管90将电池92或其它电源连接到共享的高侧导体94，高侧导体94又连接到共享的高侧导体82，共享的高侧导体82将电池92连接到螺线管线圈36。控制模块72产生一对相应输出96A，96B到一对低侧晶体管98A,98B，一对低侧晶体管98A,98B将一对低侧导体100A,100B连接到地面102。低侧导体100A,100B连接到低侧导体84A,84B，使得在操作时，当高侧导体82A和82B连接到电池92并且低侧导体84A,84B的任一者连接到地面102时，然后相应螺线管线圈36将被通电并且电枢38将电磁地缩回。

为了感测螺线管30,32的电枢38的位置，螺线管30,32的低电流导体78A,78B经由五引脚连接器86连接到传感器线或导体104A,104B。传感器导体104A,104B经由电阻器108A,108B连接到传感器输入106A,106B。传感器导体104A,104B经由电阻器110A,110B还连接到参考电压源112。当连接到电枢38的电枢止动件74与螺线管30,32的低电流触头76接触时，由参考电压源112供应的电压被接地使得在传感器输入106A,106B处未感测到电压。然而，当电枢止动件74与螺线管30,32的低电流触头76脱离时，由参考低电压源112供应的电压通过电阻器108A, 108B供应，使得接收到指示电枢38在其缩回/通电状态下的事实的电压信号。因此，控制模块72能够监测传感器输入106A,106B，以便确定螺线管30,32对的电枢位置的状态。换句话说，当输入读取参考电压水平时电枢38不与它们朝外止动件76接触，并且当输入读取地面时电枢38与它们朝外止动件76接触。控制模块72可确定棘爪20,22是否并未接触转子14。

图8是替代性电子电路120的示意图，其包括用于控制和感测根据本公开的原理的螺线管130,132对的位置的控制模块122。螺线管致动器130,132的螺线管线圈36两者都连接到高侧线或导体82A,82B和低侧线或导体84A,84B。高侧导体82A,82B可以是分成两个导体82A, 82B的共享的导体或线82的形式。螺线管致动器130,132对设置有连接到电枢38的电枢止动件74。电触头76被设置成金属垫圈的形式并且充当电枢的朝外止动件。电触头76的每个经由相应线或导体134A,134B和电阻器136A,136B连接到高侧线或导体82B。低电流电触头76通过电绝缘体与螺线管外壳40绝缘，该电绝缘体可以是塑料垫圈80的形式。线圈36的高侧可共享所述共享的导体/线82，以便减少在外部配线和连接器上的线数。应该理解可使用分开的线/导体而不使用共享的线/导体。高侧导体82和低侧导体84A,84B的每个可经由三引脚连接器138连接到控制模块122。

控制模块122产生共享的输出信号88到晶体管90，晶体管90将电池92或其它电源连接到共享的高侧导体94，共享的高侧导体94又连接到共享的高侧导体82，高侧导体82将电池92连接到螺线管线圈36。控制模块122产生一对相应输出96A,96B到一对低侧晶体管98A,98B，一对低侧晶体管98A,98B将一对低侧导体100A,100B连接到地面102。低侧导体100A,100B连接到低侧导体84A,84B，使得在操作时，当高侧导体82A和82B连接到电池92并且低侧导体84A,84B的任一者连接到地面102时，然后相应螺线管线圈36将被通电并且电枢38将电磁地缩回。

为了感测螺线管130,132的电枢38的位置，共享的高侧导体94经由电阻器140连接到控制模块输入138。高侧导体94经由电阻器144还连接到参考电压源142。作为非限制性示例，电阻器144可具有3kΩ的电阻、电阻器136A可具有5kΩ的电阻、电阻器136B可具有3kΩ的电阻、以及电阻器140可具有50kΩ的电阻。当连接到电枢38的电枢止动件74与螺线管130,132的电触头76接触并且共享的输出信号88是关闭时，由参考电压源142供应的电压通过电阻器136A,136B中的一者或两者接地。然而，当电枢止动件74与螺线管130,132的电触头76脱离时，由参考电压源142供应的电压通过电阻器144和140供应，使得接收到指示电枢38两者在它们缩回/通电状态下的事实的电压信号。表1基于两个螺线管130,132的各种操作状态来将不同的输入读数139制成表格，其中电枢38在断电状态下是完全在外面的并且在通电状态下是未完全在外面的。

因此，控制模块122能够监测输入信号139，以确定螺线管130,132对的电枢位置的状态。换句话说，由于电阻器140,144,136A和136B的预选的电阻水平，当电枢止动件74与或不与它们朝外止动件76接触时输入信号139的量表示多个不同的操作状态。

图9是替代性电子电路220的示意图，其包括用于控制和感测根据本公开的原理的螺线管230,232对的位置的控制模块222。螺线管致动器230,232的螺线管线圈36两者都连接到高侧线或导体82A,82B和低侧线或导体84A,84B。高侧导体82A,82B可以是分成两个导体82A, 82B的共享的导体或线82的形式。螺线管致动器230,232对设置有连接到电枢38的电枢止动件74。电触头76被设置成金属垫圈的形式并且充当电枢的朝外止动件。电触头76的每个经由相应线或导体234A,234B和电阻器236A,236B连接到高侧线或导体82B。额外的电阻器250将高侧导体82B连接到地面102。低电流电触头76通过电绝缘体与螺线管外壳40绝缘，该电绝缘体可以是塑料垫圈80的形式。线圈36的高侧可共享所述共享的导体/线82，以便减少在外部配线和连接器上的线数。应该理解可使用分开的线/导体而不使用共享的线/导体。高侧导体82和低侧导体84A,84B的每个可经由三引脚连接器238连接到控制模块122。

控制模块222产生共享的输出信号88到晶体管90，晶体管90将电池92或其它电源连接到共享的高侧导体94，高侧导体94又连接到共享的高侧导体82，共享的高侧导体82将电池92连接到螺线管线圈36。控制模块222产生一对相应输出96A，96B到一对低侧晶体管98A,98B，一对低侧晶体管98A,98B将一对低侧导体100A,100B连接到地面102。低侧导体100A,100B连接到低侧导体84A,84B，使得在操作时，当高侧导体82A和82B连接到电池92并且低侧导体84A,84B的任一者连接到地面102时，然后相应螺线管线圈36将被通电并且电枢38将电磁地缩回。

为了感测螺线管30,32的电枢38的位置，共享的高侧导体94经由电阻器240连接到控制模块输入239。高侧导体94经由电阻器244还连接到参考电压源242。作为非限制性示例，电阻器244可具有10kΩ的电阻、电阻器236A可具有15kΩ的电阻、电阻器236B可具有7.5kΩ的电阻、以及电阻器250可具有75kΩ的电阻。当连接到电枢38的电枢止动件74与螺线管230,232的电触头76接触并且共享的输出信号88关闭时，由参考电压源242供应的电压通过电阻器236A,236B和250中的二个或更多个接地。然而，当电枢止动件74与螺线管230,232的电触头76脱离时，由参考电压源242供应的电压供应通过电阻器244和240与电阻器250分担，使得接收指示电枢38两者在它们缩回/通电状态下的事实的电压信号239。表2基于两个螺线管230,232的各种操作状态将不同的输入读数239制成表格，其中电枢38在断电状态下是“完全在外面的”并且在通电状态下是“未完全在外面的”。

因此，控制模块222能够监测输入信号239，以确定螺线管230,232对的电枢位置的状态。换句话说，由于电阻器240,244,236A,236B和250的预选的电阻水平，当电枢止动件74与或不与它们的朝外止动件76接触时输入信号的量表示不同操作状态。电阻器250的加入增加另一诊断能力。

图10是替代性电子电路320的示意图，其包括用于控制和感测根据本公开的原理的螺线管330,332对的位置的控制模块322。螺线管致动器330,332的螺线管线圈36两者都连接到高侧线或导体82A,82B和低侧线或导体84A,84B。高侧导体82A,82B可以是分成两个导体82A, 82B的共享的导体或线82的形式。如相对于先前实施例描述的，螺线管330,332对设置有连接到电枢38的电枢止动件74。电触头76被设置成金属垫圈的形式并且充当电枢的朝外止动件。电触头76的每个经由相应线或导体334A,334B和电阻器336A,336B连接到它们相应低侧导体84A,84B。额外的电阻器350将低侧导体84B连接到地面102。线圈36的高侧可共享所述共享的导体/线82，以便减少在外部配线和连接器上的线数。应该理解可使用分开的线/导体而不使用共享的线/导体。高侧导体82和低侧导体84A,84B的每个可经由三引脚连接器连接到控制模块322。

控制模块322产生共享转换的高侧输出信号88到晶体管90，晶体管90将电池92或其它电源连接到共享的高侧导体94，高侧导体94又连接到共享的高侧导体82，高侧导体82将电池92连接到螺线管线圈36。控制模块322产生一对相应输出96A，96B到一对低侧晶体管98A,98B，一对低侧晶体管98A,98B将一对低侧导体100A,100B连接到地面102。低侧导体100A,100B连接到低侧导体84A,84B，使得在操作时，当高侧导体82A和82B连接到电池92并且低侧导体84A,84B的任一者连接到地面102时，然后相应螺线管线圈36将被通电并且电枢38将电磁地缩回。

为了感测螺线管330,332的电枢38的位置，低侧导体100A和100B经由电阻器340A,340B连接到控制模块输入338A,338B。低侧导体100A,100B经由电阻器344A, 344B还连接到转换的低电压源342。电阻器336A,336B,350,344A,344B可以具有预选的电阻，使得控制模块输入的电压水平指示电枢止动件74与螺线管330,332的电触头76接触状态。

因此，控制模块322能够监测输入信号338A,338B，以便确定螺线管330,332对的电枢位置的状态。换句话说，当电枢止动件74与或不与它们朝外止动件76接触时，输入信号的量表示不同操作状态。转换的高侧88在正常操作期间是12V，再循环控制92是可行的并且低侧输入信号96A,96B在脉冲宽度调制时操作。通过关闭转换的高侧88、关闭再循环控制92以及关闭低侧输出96A,96B来进入测试模式。然后将正电压施加到低电压源342并且将接地施加到开关接地参考352，使得二极管354是反向偏压的，这样没有电流流过螺线管并且螺线管330,332的电枢的位置经由模拟输入338A,338B可易于检测到。

图11A是替代性电子电路420的示意图，其包括用于控制和感测根据本公开的原理的螺线管430,432对的位置的控制模块422。螺线管致动器430,432的螺线管线圈36两者都连接到高侧线或导体82A,82B和低侧线或导体84A,84B。螺线管430,432对设置有连接到电枢38的电枢止动件74。电触头76被设置成金属垫圈的形式并且充当电枢的朝外止动件。电触头76的每个经由相应线或导体434A,434B和电阻器436A,436B连接到相应的高侧线或导体82A,82B。额外的电阻器450A,450B将导体434A,434B连接到地面102。低电流电触头76通过电绝缘体与螺线管外壳40绝缘，该电绝缘体可以是塑料垫圈80的形式。高侧导体82A,82B和低侧导体84A,84B的每个可经由四引脚连接器438连接到控制模块422。替代地，可使用两个分开的二引脚连接器，其可允许螺线管是两个相同的部分而不需要引线框。

控制模块422产生输出信号88A,88B到晶体管90A,90B，晶体管90A,90B将电池92或其它电源连接到高侧导体94A,94B，高侧导体94A,94B又连接到独立的高侧导体82A,82B，独立的高侧导体82A,82B将电池92连接到螺线管线圈36。控制模块422产生一对相应输出96A,96B到一对低侧晶体管98A,98B，一对低侧晶体管98A,98B将一对低侧导体100A,100B连接到地面102。低侧导体100A, 100B连接到低侧导体84A,84B，使得在操作时，当高侧导体82A和82B连接到电池92并且低侧导体84A,84B的任一者连接到地面102时，然后相应螺线管线圈36将被通电并且电枢38将电磁地缩回。

为了感测螺线管430,432的电枢38的位置，高侧导体94A,94B经由电阻器440A,440B连接到相应控制模块输入438A,438B。高侧导体94A,94B经由电阻器444A,444B还连接到参考电压源442A,442B。作为非限制性示例，电阻器444A,444B可具有1000Ω的电阻、电阻器450A,450B可具有2000Ω的电阻、以及电阻器436A, 436B可具有600Ω的电阻。当连接到电枢38的电枢止动件74与螺线管430,432的电触头76接触并且输出信号88A,88B是关闭时，由参考电压源442A,442B供应的电压通过电阻器436A,436B中的一者或两者接地。然而，当电枢止动件74与螺线管430,432的电触头76脱离时，由参考电压源442A,442B供应的电压供应通过电阻器444A,444B和440A,440B并且与电阻器450A,450B分担，使得接收到指示电枢38两者在它们缩回/通电状态下的事实的电压信号。表3基于两个螺线管430,432的各种操作状态将不同的输入读数制成表格，其中电枢38在断电状态下是“完全在外面的”并且在通电状态下是“未完全在外面的”。

因此，控制模块422能够监测输入信号438A,438B，以便确定螺线管430,432对的电枢位置的状态。换句话说，由于电阻器440A,440B,444A,444B,436A,436B，450A和450B的预选的电阻水平，当电枢止动件74与或不与它们朝外止动件76接触时输入信号的量表示不同操作状态。独立的高侧驱动器94A,94B消除在低侧的一者上的短路到地面的潜在问题，这在开启共享的高侧驱动器时引起其它棘爪20或22的意外应用。可同时激活每个螺线管的高侧和低侧命令。该构造提供参考电压的大约33%的步阶之间的模拟电压分开，用于稳健控制器和壳体之间的公差和接地补偿。

期望电阻器436A,436B,450A,450B可被包含到垫圈类型的本体460中，其布置在螺线管外壳的上端部并且包括如在图11B示出的在上端部处的电触头76，和在下端部处的接地连接件102，其中436A,450A;436B,450B嵌入在垫圈类型的本体内并且连接到高侧导体82A,82B。

参考图12，示出单个螺线管致动器组件500用于将朝前阻止器棘爪20和反向阻止器棘爪22致动成与转子14的齿部16接合或脱离。单个螺线管致动器组件500包括单个螺线管502，其具有外壳504、螺线管线圈506和电枢508。电枢508包括安装到电枢508的端部的接合板510。接合板510在相对的方向上横向延伸，并且当电枢508在回位弹簧514的偏压力下充分延伸时接合朝前和反向阻止器棘爪20,22，以将朝前和反向阻止器棘爪20,22偏压到脱离的位置，如在图12中示出的。设置一对棘爪位置传感器520,522用于检测朝前和反向阻止器棘爪20,22的位置。如在图12中示出的，当朝前和反向阻止器棘爪520,522在脱离的位置中时，接合板510抵靠传感器520,522偏压棘爪20,22。

参考13，可通电螺线管502以引起电枢508抵靠回位弹簧514的偏压力缩回，并且棘爪弹簧偏压成使得朝前和反向阻止器棘爪20,22移动成与转子14的齿部16接合。参考图14，电子电路570的示意图包括用于感测朝前和反向阻止器棘爪20,22的位置的控制模块572。棘爪位置传感器520,522对每个均连接到电阻器574和导体576，其通过电阻器580向控制模块572提供输入578。导体576通过电阻器584连接到参考电压源582并且通过电阻器586连接到地面102。朝前和反向阻止器棘爪20,22每个均连接到地面102。当朝前和反向阻止器棘爪20,22与棘爪位置传感器520,522接触时，导体576然后通过电阻器574连接到地面102。作为非限制性示例，电阻器574可具有600Ω的电阻、电阻器584可具有1000Ω的电阻、以及电阻器586可具有2000Ω的电阻。

图4基于朝前和反向阻止器棘爪20,22与棘爪位置传感器520,522接合或脱离的操作状态将不同的输入电压578制成表格。

因此，控制模块572能够监测输入信号578以便确定阻止器棘爪20,22的状态。换句话说，由于电阻器574,580,584和586的预选的电阻水平，当朝前和反向阻止器棘爪20,22与棘爪位置传感器520,522接合或脱离时输入信号578的量表示不同的操作状态。应该理解根据本公开的棘爪位置传感器可与一个或多个棘爪制动器/离合器系统使用以及与一个或多个螺线管制动器/离合器系统使用。

已经为了说明和描述的目的提供实施例的上面描述。其不旨在是详尽的或限制本公开。特定实施例的单个元件或特征一般不限于该特定实施例，但是，在适用的情况下，是可互换的并且可在即使没有具体示出或描述的选择的实施例中使用。所述元件或特征还可以以很多方式来变化。这样的变型不视为偏离本公开，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims

1.一种用于防止包括多个齿部的旋转部件的旋转的致动器，其包括：

第二螺线管，其包括第二电激活的螺线管和第二电枢，所述第二电枢可从将所述第二棘爪保持成与所述旋转部件脱离的第一位置移动到允许所述第二棘爪与所述旋转部件接合的第二位置；

其中，所述第一棘爪和第二棘爪每个均包括可与所述旋转部件接合的第一端部，和可通过所述第一螺线管和第二螺线管的所述第一电枢和第二电枢直接接合的第二端部；

其中，所述第一棘爪和所述第二棘爪可枢转地安装到棘爪安装板；

2.如权利要求1所述的致动器，其中，所述第一电枢和第二电枢通过回位弹簧偏压朝向所述第一位置。

3.如权利要求2所述的致动器，其中，所述电枢包括在所述电枢的远端部处的弹簧座，用于接合所述回位弹簧。

4.如权利要求1所述的致动器，其中，所述棘爪安装板、所述第一螺线管以及所述第二螺线管安装到共同的框架。

5.如权利要求4所述的致动器，其中，所述共同的框架包括至少一个螺栓孔和至少一个定位销孔，用于安装所述共同的框架。

6.一种用于防止包括多个齿部的旋转部件的旋转的致动器，其包括：

螺线管，其包括电激活的螺线管和电枢，所述电枢直接接合所述棘爪的端部并且可从将所述棘爪保持成与所述旋转部件脱离的第一位置移动到允许所述棘爪与所述旋转部件接合的第二位置；

其中，所述棘爪包括可与所述旋转部件接合的第一端部，和可通过所述螺线管的所述电枢直接接合的第二端部；

其中，所述棘爪可枢转地安装到棘爪安装板。

7.如权利要求6所述的致动器，其中，所述电枢通过回位弹簧偏压朝向所述第一位置。

8.如权利要求7所述的致动器，其中，所述电枢包括在所述电枢的远端部处的弹簧座，用于接合所述回位弹簧。

9.如权利要求6所述的致动器，其中所述棘爪安装板和所述螺线管安装到共同的框架。

10.如权利要求9所述的致动器，其中，共同的框架包括至少一个螺栓孔和至少一个定位销孔，用于安装所述共同的框架。