CN109072993A - 包括传感器的连接和控制组件 - Google Patents

Abstract

一种连接和控制组件包括用于提供用于电子变速控制的电信号的传感器。该组件包括支撑传感器和锁定元件的第一连接构件以及被支撑为围绕旋转轴线旋转的第二连接构件。第二连接构件具有被定向为相对于轴线面向径向的连接面部，并且具有一组铁磁性或磁性的锁定结构。第一连接构件还支撑机电部件。锁定元件和传感器都与连接面部小间距地对置。传感器感测磁通量以产生表示第二连接构件的旋转速度的电输出信号。响应于锁定结构旋转经过传感器而产生可变磁场。

Description

包括传感器的连接和控制组件

相关申请的交叉引用

本申请是2015年4月1日提交的序列号为14/675,850和14/675,853的美国申请的部分继续申请。这些申请是2014年5月28日提交的序列号为14/288,819的美国申请、现在是美国专利第9,234,552号的部分继续申请，该美国专利要求2014年2月19日提交的序列号为61/941,741的临时申请的权益。本申请还与序列号为15/078,171和15/078,334的美国申请相关联，这些美国申请与本申请是同日提交的，并且代理案卷号为MEII0328PUSP5和MEII0328PUSP6。

技术领域

本发明总体涉及包括传感器的连接和控制组件。

背景技术

诸如离合器的连接组件用于各种各样的应用，以选择性地使来自可旋转的第一驱动构件(例如，驱动盘或驱动板)的动力连接至可独立旋转的第二从动构件(例如，从动盘或从动板)。在人们已知的各种离合器(通常称为“单向”或“超越”离合器)中，离合器仅在驱动构件相对于从动构件在第一方向上旋转时接合，以将驱动构件机械地连接至从动构件。此外，离合器或者允许驱动构件相对于从动构件在第二方向上自由地旋转。驱动构件相对于从动构件在第二方向上的这种“自由转动”也称为“超越”状态。

一种类型的单向离合器包括同轴的驱动板和从动板，该同轴的驱动板和从动板具有呈靠近的、并置的关系的大致平面的离合面部。在驱动板的面部中，在围绕轴线成角度间隔开的位置处形成有多个凹部或槽，并且在每个槽中设置有支柱或棘爪。在从动板的面部中形成有多个凹部或缺口，并且当驱动板在第一方向上旋转时，这些凹部或缺口可与一个或多个支柱接合。当驱动板在与第一方向相反的第二方向上旋转时，支柱脱离缺口，从而允许驱动板相对于从动板自由转动运动。

当驱动板将方向从第二方向改变为第一方向时，驱动板通常相对于从动板旋转到离合器接合为止。随着相对旋转量的增加，接合噪声的可能性也增加。

可控的或可选的单向离合器(即，OWC)与传统的单向离合器设计不同。可选的OWC增加了与滑动板组合的第二组锁定构件。所增加的一组锁定构件加上滑动板为OWC增添了多种功能。根据设计需要，可控的OWC能够在一个或两个方向上在旋转轴或固定轴之间产生机械连接。此外，根据设计，OWC能够在一个或两个方向上超越。可控的OWC包含外部控制的选择机构或控制机构。该选择机构可以在对应于不同操作模式的两个或更多个位置之间运动。

美国专利第5,927,455号公开了一种双向超越棘爪式离合器，美国专利第6,244,965号公开了一种平面超越连接器，并且美国专利第6,290,044号公开了一种在自动变速器中使用的可选的单向离合组件。美国专利第7,258,214号和第7,344,010号公开了超越连接组件，并且美国专利第7,484,605号公开了一种超越径向连接组件或离合器。

正确设计的可控OWC在“关闭(off)”状态下可具有接近为零的寄生损失。它也可以通过电子机械启动，并且不具有液压泵和阀门的复杂性或寄生损失。

在动力换档(powershift)变速器中，由于没有变矩器，急踩油门(tip-in)宽频带振动(clunk)是最困难的挑战之一。当驾驶员急踩油门时，即在滑行状态后踩下加速踏板时，由于发动机和动力换档变速器输入部之间是机械连接而不是液力连接，因此在客厢中听到并感受到换档声振粗糙度(harshness)和噪声，称为宽频带振动。在车辆低速滑行然后为了操纵进入停车位被加速的停车场操纵中，急踩油门宽频带振动特别尖锐。

为了获得良好的换档质量并消除急踩油门宽频带振动，动力换档变速器应采用与传统的自动变速器不同的控制策略。控制系统应该满足动力换档变速器的独特操作特性并且包括补救措施，以避免令人反感的声振粗糙度，但不会妨碍驾驶员对动力换档变速器的期望和性能要求。存在消除与动力换档变速器中的急踩油门宽频带振动相关联的换档声振粗糙度和噪声的需求。

为了本申请的目的，术语“连接器”应该理解为包括离合器或制动器，其中一个板可驱动地连接至变速器的扭矩输送元件，并且另一个板可驱动地连接至另外的扭矩输送元件或相对于变速器壳体锚固并保持静止。术语“连接器”、“离合器”和“制动器”可互换使用。

槽板可以设置有围绕单向离合器的轴线成角度设置的凹部或槽。槽形成在槽板的平面表面中。每个槽都容纳扭矩传递支柱，该扭矩传递支柱的一个端部接合槽板的槽中的锚固点。支柱的相对的边缘(下文可以称为活动边缘)可从槽内的某个位置移动到使活动边缘从槽板的平面表面向外伸出的位置。支柱可以通过单独的弹簧被远离槽板偏置。

缺口板可以形成有大致位于槽板的槽的半径上的多个凹部或缺口。缺口形成在缺口板的平面表面中。

在美国专利第5,597,057号中公开了超越平面离合器的另一个例子。

与本发明有关的一些美国专利包括：美国专利号4,056,747、5,052,534、5,070,978、5,449,057、5,486,758、5,678,668、5,806,643、5,871,071、5,918,715、5,964,331、5,979,627、6,065,576、6,116,394、6,125,980、6,129,190、6,186,299、6,193,038、6,386,349、6,481,551、6,505,721、6,571,926、6,814,201、7,153,228、7,275,628、8,051,959、8,196,724和8,286,772。

其他相关的美国专利还包括：美国专利号4,200,002、5,954,174和7,025,188。

美国专利第6,854,577号公开了一种消音的单向离合器，其包括一对塑料/钢支柱，以抑制接合宽频带振动。塑料支柱略长于钢支柱。这种模式可以被加倍，以用于双重接合。这种方法取得了一些成功。然而，当塑料部件暴露于热油一段时间时，抑制功能停止。

金属注射成型(MIM)是一种金属加工工艺，其中细小的粉末状金属与测定量的粘合材料混合，以构成能够通过称为注射成形的工艺经由塑料加工设备进行处理的“原料”。该成型工艺允许在单个操作中大量成形复杂的部件。最终产品通常是用于各种行业和应用的构成物品。MIM原料流的性质由称为流变学的学科定义。目前的设备能力要求限于能够使用每次“注射”到模具中100克以下的典型的量来成型的产品工艺。流变学确实允许这种“注射”分布到多个腔中，因此对于小型的、复杂的大量产品而言是成本有效的，否则其在通过另外的或常规的方法进行生产的情况下是相当昂贵的。能够在MIM原料中实施的各种金属被称为粉末冶金，并且这些金属含有的合金成分与用于普通金属和异金属应用的工业标准中所具有的相同。随后对成型的形状进行调节操作，其中粘合材料被去除并且金属颗粒聚结成期望的金属合金状态。

与本发明的至少一个方面有关的其他美国专利文献包括美国专利号9,255,614、9,234,552、9,127,724、9,109,636、8,888,637、8,813,929、8,491,440、8,491,439、8,286,772、8,272,488、8,187,141、8,079,453、8,007,396、7,942,781、7,690,492、7,661,518、7,455,157、7,455,156、7,451,862、7,448,481、7,383,930、7,223,198、7,100,756和6,290,044；以及美国公布的申请号：2015/0061798、2015/0000442、2014/0305761、2013/0277164、2013/0062151、2012/0152683、2012/0149518、2012/0152687、2012/0145505、2011/0233026、2010/0105515、2010/0230226、2009/0233755、2009/0062058、2009/0211863、2008/0110715、2008/0188338、2008/0185253、2006/0124425、2006/0249345、2006/0185957、2006/0021838、2004/0216975和2005/0279602。

与本发明的至少一个方面有关的一些其他美国专利文献包括美国专利号8,720,659、8,418,825、5,996,758、4,050,560、8,061,496、8,196,724；以及美国公布的申请号2014/0190785、2014/0102844、2014/0284167、2012/0021862、2012/0228076、2004/0159517和2010/0127693。

在本文中使用时，术语“传感器”用于描述包括传感元件和其他部件的电路或组件。特别地，在本文中使用时，术语“磁场传感器”用于描述包括磁场传感元件和连接至该磁场传感元件的电子器件的电路或组件。

在本文中使用时，术语“磁场传感元件”用于描述能够感测磁场的各种电子元件。磁场传感元件可以是但不限于霍尔效应元件、磁阻元件或磁敏晶体管。众所周知，存在不同类型的霍尔效应元件，例如平面霍尔元件、垂直霍尔元件和圆形垂直霍尔(CVH)元件。还已知存在不同类型的磁阻元件，例如巨磁阻(GMR)元件、各向异性磁阻(AMR)元件、隧穿磁阻(TMR)元件、锑化铟(InSb)传感器和磁性隧道结(MTJ)。

众所周知，上述磁场传感元件中的一些倾向于具有平行于支撑该磁场传感元件的基板的最大灵敏度轴线，并且上述磁场传感元件中的其他一些倾向于具有垂直于支撑该磁场传感元件的基板的最大灵敏度轴线。特别地，平面霍尔元件倾向于具有垂直于基板的灵敏度轴线，而磁阻元件和垂直霍尔元件(包括圆形垂直霍尔(CVH)传感元件)倾向于具有平行于基板的灵敏度轴线。

磁场传感器用于各种应用中，包括但不限于感测磁场的方向角度的角度传感器、感测由带电导体携带的电流产生的磁场的电流传感器、感测铁磁物体的接近的磁性开关、感测经过的铁磁物体(例如，环形磁体的磁畴)的旋转检测器以及感测磁场的磁场密度的磁场传感器。

发明的示例性实施方式的概述

本发明的至少一个实施方式的目的是提供一种低成本的连接和控制组件，其包括提供用于电子变速控制的电信号的传感器，其中该组件的连接构件承载或支撑该传感器。

在实现本发明的至少一个实施方式的上述目的和其他目的时，提供了一种包括传感器的连接和控制组件。所述传感器提供用于电子变速控制的电信号。该组件包括可控连接组件，该可控连接组件包括被支撑为围绕旋转轴线相对于彼此旋转的第一连接构件和第二连接构件。所述第一连接构件具有被定向为相对于所述轴线面向径向的第一连接面部，并且具有锁定元件和传感器。所述第二连接构件具有被定向为相对于所述轴线面向径向的第二连接面部，并且具有一组铁磁性或磁性的锁定结构。所述第一构件和第二构件相对于彼此定位，使得所述锁定元件和所述传感器与所述锁定结构小间距地对置。所述组件还包括机电部件，该机电部件包括往复运动构件。所述部件被支撑为使得所述往复运动构件响应于所述部件接收到电控制信号而使所述锁定元件移动跨过所述连接面部之间的间隙。所述锁定元件在该锁定元件的连接位置抵接一个所述锁定结构，以防止围绕所述轴线在一个方向上的相对旋转。所述传感器感测磁通量，以产生表示所述相对旋转的速度的电输出信号。响应于所述锁定结构旋转经过所述传感器而产生可变磁场。

所述传感器可包括磁场传感元件。

所述传感器可以是反向偏置的，其中所述锁定结构是铁磁性的。

所述锁定结构可包括径向延伸的、成角度间隔开的齿。

所述部件可包括螺线管。

所述锁定元件可以是径向棘爪。

所述第二连接构件可具有宽度，其中每个锁定结构延伸到所述第二连接构件的整个宽度。

所述第一连接构件可以是外连接构件，并且所述第二连接构件可以是内连接构件。

所述组件还可包括用于偏置所述往复运动构件和所述锁定构件中的一个的偏置构件。

所述偏置构件可以将所述锁定构件朝向断开位置偏置，或者可以将所述往复运动构件偏置到伸出位置。

所述往复运动构件和所述锁定元件可以连接在一起，使得所述往复运动构件使所述锁定元件移动跨过所述间隙。

另外，在实现本发明的至少一个实施方式的上述目的和其他目的时，提供了一种包括传感器的连接和控制组件。所述传感器提供用于电子变速控制的电信号。所述组件包括可控连接组件，该可控连接组件包括安装成围绕旋转轴线相对于彼此旋转的第一连接构件和第二连接构件。所述第一连接构件具有被定向为相对于所述轴线在第一方向上面向轴向的第一连接面部以及被定向为相对于所述轴线面向径向并且具有锁定元件和传感器的第二连接面部。所述第二连接构件具有被定向为相对于所述轴线在与所述第一方向相反的第二方向上面向轴向的第三连接面部以及被定向为相对于所述轴线面向径向并且具有一组铁磁性或磁性的锁定结构的第四连接面部。所述组件还包括机电部件，该机电部件包括往复运动构件。所述部件相对于所述第二连接构件定位，使得所述锁定构件和所述传感器都与所述第二连接构件的所述第四连接面部小间距地对置。所述往复运动构件响应于所述部件接收到电控制信号而使所述锁定元件移动跨过所述第二连接面部和所述第四连接面部之间的间隙。所述锁定元件在该锁定元件的连接位置抵接一个所述铁磁性或磁性的锁定结构，以防止围绕所述轴线在一个方向上的相对旋转。所述传感器感测磁通量，以产生表示所述相对旋转的速度的电输出信号。响应于所述一组铁磁性或磁性的锁定结构旋转经过所述传感器而产生可变磁场。

所述第二连接构件具有宽度，其中每个锁定结构延伸到所述第二连接构件的整个宽度。

所述传感器可包括磁场传感元件。

所述传感器可以是反向偏置的，其中所述锁定结构是铁磁性的。

所述一组铁磁性或磁性的锁定结构可包括径向延伸的、成角度间隔开的齿。

所述部件可包括螺线管。

所述锁定元件可以是径向棘爪。

所述第一连接构件可以是外连接构件，并且所述第二连接构件可以是内连接构件。

所述往复运动构件和所述锁定元件可以连接在一起，使得所述往复运动构件使所述锁定元件移动跨过所述间隙。

所述组件还可包括用于偏置所述往复运动构件和所述锁定构件中的一个的偏置构件。

所述偏置构件可将所述锁定构件朝向断开位置偏置，或者所述偏置构件可将所述往复运动构件偏置到伸出位置。

虽然以上描述了示例性实施方式，但并不意味着这些实施方式描述了本发明的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。另外，可以组合不同的实施方式的特征以形成本发明的其他实施方式。

附图说明

图1是根据本申请的原申请的至少一个实施方式构造的可控连接组件和机电部件的示意图；

图2是图1的组件和部件的分解立体图；

图3是类似于图2的视图但是取不同角度的组件和部件的视图；

图4是图1的组件和部件以及虚线示出的第二机电部件的、部分断开的放大侧视图，其中部件的锁定元件部分地朝向组件的连接构件的锁定结构延伸；

图5是与图4的侧视图相对的侧视图和局部框图，但是其中一个部件以剖面示出并且插在根据本申请的原申请的至少一个实施方式构造的电子车辆变速器的外壳中(也以剖面示出)；

图6是先前的图中的机电部件的示意性立体仰视图；

图7是机电部件的分解立体图；

图8是根据本发明的至少一个实施方式构造的可控连接组件和机电部件的、部分断开的示意性立体前视图；

图9是与图8的视图类似的视图，但示出的是组件和部件的后部；

图10是经由支架附接至组件的外连接构件的凸起部的部件的、部分断开的示意性侧视图；

图11是与图9的视图类似的视图，但示出的是组件、部件和支架的顶部；

图12是类似于图11的视图，但没有支架；

图13是图11的支架的示意性立体俯视图；

图14是图13的支架的示意性立体仰视图；

图15是外部连接构件的后部以及支撑部件的、部分断开的示意性立体图；

图16是图15的连接构件的部分断开的示意性立体俯视图，其中没有所述部件；

图17是图15和图16的连接构件的部分断开的侧视图；

图18是图15至图17的连接构件的部分断开的示意性立体侧视图；

图19是机电部件的另一个实施方式的示意性立体俯视图，其中印刷电路板具有支撑在部件的顶表面上的电气部件；

图20是部件的部分断开且剖视的侧视图，其附接至外连接构件的凸起部并且其中径向棘爪被示出为处于其断开或缩回位置；

图21是与图20的视图类似的部分断开且剖视的放大侧视图，但是还包括在处于伸出的连接位置的棘爪的根部上的、开孔的、弹簧加载的柱塞；

图22是与图21的视图类似的部分断开且剖视的示意性立体仰视图，但是还示出了速度传感器；

图23是与图21和图22的视图类似的部分断开且剖视的侧视图，其中棘爪处于其缩回位置并且进一步示出了内连接构件；

图24是部分断开且剖视的放大的侧视图，其示出了弹簧加载的径向棘爪被机电部件的柱塞或往复运动构件推入其连接位置，棘爪在该位置抵接内连接构件上的齿；

图25是与图24的视图类似的视图，但是其中柱塞处于其缩回位置并且棘爪处于其“关闭”或断开位置；以及

图26是与图24和图25的视图类似的视图，但是其中棘爪经由U形夹式的连接部(与图7的连接部不存在不同之处)附接或连接至往复运动构件或柱塞的自由端部或远端部；棘爪的连接位置用虚线表示。

具体实施方式

根据需要，本文公开了本发明的具体实施方式，然而，应理解的是，所公开的实施方式仅仅是可以体现为不同的和替代的形式的、本发明的示例。附图不一定成比例，为了示出特定的部件的细节，一些特征可能被放大或最小化。因此，本文所公开的特定的结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅仅是教导本领域的技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

现在参照附图，示出了电子车辆变速器的一个实施方式，其在图5中总体用附图标记10表示。变速器10包括变速器外壳40，其具有完全延伸穿过外壳40的孔腔41。如本领域公知的，变速器外壳40具有与其相关联的环境，该环境在变速器10的使用期间对电气部件不利，主要是因为：(1)其中包含的热油；(2)导致其中的任何电子电路短路的、油中的污染物；以及(3)振动。

变速器10还包括总体用附图标记14表示的机电部件，其能够在外壳40的不利环境中操作。部件14在下文中可被称为SSI(即，可选螺线管插入件)。部件14插入穿过孔腔41并通过延伸穿过孔46的螺纹紧固件(没有示出)保持在孔腔41中，孔46形成为穿过部件14的壳体(总体用附图标记48表示)的环形凸缘44。紧固件延伸到围绕孔腔41形成在外壳40中的起始孔42中，以将部件14固定在外壳40上。

现在参照图1至图3，变速器10还包括可控连接组件(总体用附图标记12表示)，连接组件12又分别包括第一连接构件18和第二连接构件22，它们安装成围绕旋转轴线16相对于彼此旋转。第一连接构件18具有被定向为相对于轴线16在第一方向上面向轴向的第一连接面部19，并且第二连接构件22具有被定向为相对于轴线16在与第一方向相反的第二方向上面向轴向的第二连接面部23。第二连接构件22还具有第三连接面部25，该第三连接面部25被定向为相对于轴线16面向径向并且具有形成在其中的一组锁定结构或齿30。齿30优选为铁磁性的或磁性的齿30。

连接组件12还包括一组前向锁定元件或支柱20，它们被接收在形成于连接构件22的面部23中的、成角度隔开的槽26内。连接构件22具有形成在其内径上的一组花键28，它们用于驱动地接合驱动构件或从动构件(没有示出)，以绕轴线16旋转。

组件12还包括总体用附图标记24表示的锁定环或锁定板，其用于插入连接构件18的轴向延伸的壁37的环形沟36中，以将连接构件18和连接构件22保持在一起。锁定板24具有周向切口34，当将板24插入沟36中时，周向切口34与设置在构件18的壁37中的周向切口32重合或对齐。如图4和5所示，这种特征允许部件14的锁定元件或支柱52接合构件22的齿30。

在将构件18和22通过锁定环24连接并组装在一起时并且在部件14插入外壳40的孔腔41中之后，壳体部件或壳体48的外连接面部49(图5)与构件22的连接面部25小间距地对置。

壳体部件48的外连接面部49具有单个T形的凹部或槽51。凹部51限定第一承载表面肩部53。构件22的连接面部25具有多个反向的缺口或齿30。齿30中的每一个齿都限定第二承载表面或肩部31。

如图4和图5所示，当组件12和外壳40组装在一起时，锁定支柱或锁定元件52能够在构件22和部件48各自的连接面部25和连接面部49之间、在连接位置和断开位置之间延伸。

元件52可包括可在第一位置和第二位置之间移动的铁磁性锁定元件或支柱。第一位置(即，连接位置)的特征在于锁定元件52与其中一个齿30的承载表面或肩部31以及形成在壳体部件48的端壁中的槽51的肩部53之间抵接。第二位置(即，非连接位置)的特征在于锁定元件52与至少一个齿30的承载肩部31以及壳体部件48的端壁之间不抵接。

机电部件或装置(即，SSI)14包括壳体部件48，该壳体部件48具有封闭的轴向端部，该轴向端部包括所述端壁。该端壁具有带有单个槽51的外连接面部49，该单个槽51限定与端壁的内面部连通的承载肩部53。壳体部件48可以是金属(例如，铝)注射成型(MIM)的部件。

装置14还包括电磁源，该电磁源包括至少部分地被壳体部件48的裙边环绕的至少一个励磁线圈62。

电绝缘导线64将电力从位于热油环境外部的电源供应给线圈62。导线64从线圈62伸出、穿过形成为穿过端部密封件82的孔65(图5)、穿过形成为穿过二次成型件84的腔86，到达螺线管控制器。

支柱52通过U形夹状的保持器50保持在槽51内。支柱52可从槽51向外移动到其伸出的连接位置，该连接位置的特征在于支柱52与其中一个齿30的承载表面或肩部31抵接。

装置14还包括相对于至少一个励磁线圈62同心地设置的往复运动柱塞(总体用附图标记70表示)，当经由导线64给至少一个励磁线圈62供应电流时，该往复运动柱塞可轴向运动。线圈62围绕致动器芯或电枢76缠绕或设置，并且封装在板60和78之间。在激励线圈时，电枢76也可轴向运动。板60抵靠壳体端壁的内面部。柱塞70延伸穿过形成为穿过板60的孔61(图7)，并在其前端部72处连接至元件52，以使元件52在其连接位置和断开位置之间移动。柱塞70还延伸穿过形成为穿过电枢76的洞75。柱塞70的相对的端部具有定位在其上的锁定螺母或螺帽80，其通过抵靠环形间隔件68的下表面而限制柱塞70在洞75中朝向齿30运动，所述环形间隔件68抵靠电枢76的下表面。

元件52可枢转地连接至柱塞70的有洞的前端部72，其中，响应于柱塞70的往复运动，柱塞70使元件52在槽51内枢转地运动，柱塞70又响应于电枢76的往复运动而轴向运动。

装置14优选还包括回位弹簧66，该回位弹簧66在板60和致动器芯或电枢76的外表面中的肩部之间延伸，以在线圈62断电时使柱塞70和电枢76返回其原位置，从而使元件52返回到其断开位置。装置14还包括弹簧74，该弹簧74推动柱塞70，以使元件52朝向其连接位置移动。换言之，偏置构件或弹簧66经由电枢76将柱塞70推动到与元件52的断开位置对应的返回位置，同时偏置构件或弹簧74推动柱塞70并且将其连接元件52推动到它的连接位置。

壳体部件48和/或板78可以具有孔(没有示出)，以允许油在壳体部件48内循环。优选地，至少一个线圈62、壳体部件48、电枢76和柱塞70包括低剖面螺线管。锁定元件52可以是金属(例如，铝)注射成型(即，MIM)的支柱。

元件52包括至少一个、并且优选两个突出的腿部55，其提供柱塞70的前端部72的附接部位。每个腿部55具有洞57。装置14还包括接收在每个洞57和形成在前端部72中的洞内的枢转销54，以允许元件52响应于柱塞70的往复运动而旋转运动，其中柱塞70的前端部72经由枢转销54连接至元件52。

优选地，每个洞55是椭圆形的洞，其接收枢转销54，以允许元件52响应于柱塞70的往复运动而进行旋转运动和平移运动二者。每个锁定支柱52可包括任何合适的刚性材料，例如，黑色金属(即，钢)。

部件14还包括磁场速度传感器或磁场速度装置56，其可包括在齿30旋转经过传感器56时感测齿30的速度的差分霍尔效应装置。齿30可以承载或支撑汽车等级稀土磁体或芯块(没有示出)，其可以嵌入到形成在齿的外表面中的孔中。在这种情况下，齿30可以是有色金属齿，例如铝齿。可替代并且优选地，齿30是铁磁性齿。

装置56通常是反向偏置的，具有两根导线58(图7)并且基于齿30经过传感器56的旋转速度来提供电流输出。装置56以单种输出(即，电流输出)精确地检测速度。装置56优选邻近槽51安装，并且导线58延伸穿过形成在板60中的洞61。导线58和线圈62的导线64连接至螺线管控制器，螺线管控制器又连接至主控制器，以响应于来自主控制器的控制信号而将驱动信号供应给线圈62。装置56可以通过紧固件或通过粘合剂保持固定，使得在支柱52的断开位置，装置56的侧表面紧邻支柱52的侧表面。

传感器56在齿30是铁磁性的时通常是反向偏置的，并且通常包括安装在如本领域所公知的那样安装有其他电子器件或部件的电路板上的霍尔传感器或传感元件。传感器56优选是反向偏置的，因为它包括稀土磁体，该稀土磁体产生随着齿30移动经过传感器56而变化的磁通量或磁场。传感器56可以包括反向偏置的差分霍尔效应装置。

换言之，装置56优选是反向偏置的装置，其中装置56包括磁场随着齿30的经过而变化的稀土芯块或磁体。可变磁场由装置56的磁传感元件感测。

来自装置56的输出信号是由螺线管控制器接收的反馈信号。通过提供反馈，所得到的闭环控制系统提供真实速度操作。

如上所述，前向支柱的数量(即，14)大于反向支柱的数量(即，1或2)。此外，反向缺口的数量大于前向缺口的数量。在这种情况下，连接组件(例如，连接组件12)有进入“互锁(lock-lock)”状态的可能性，其中过渡游隙(即，离合器可在前向方向和反向方向之间移动的距离)非常小。这导致在控制时不允许锁定元件脱离它们的连接位置。

为了避免上述问题，反向支柱和反向缺口的数量以及前向支柱和前向缺口的数量被选择为，使得前向游隙为反向游隙的非零整数倍数(即，“N”)，并且前向槽围绕轴线16均匀地成角度间隔开。以下是36个例子的表，其中只有例11、14和15不满足上述标准。

总体优点

导线在变速器外部。

消除了将引线从环绕旋转部件的离合器布设到箱体内的隔板的困难。

不影响穿过穿板式连接器的导线数量。

线圈是封装的，引线是二次成型的，连接器在外部与热油环境完全隔离，这导致：

通过避免暴露于热油而防止了连接器和导线的长期脆化；

消除了油污染使电路短路的可能性；并且

大大减少了振动故障(封装和二次成型)。

高的功率密度：使用了内外座圈的每个表面。径向表面用于倒档并且平面表面用于1档齿轮。它们是独立的并且不会争夺座圈中同一个实际空间。同心设计会争夺径向截面，且共面设计增加了PM座圈。可在较小的包装中使用尽可能大的支柱/凸轮几何形状。这增加了离合器的功率密度。

使用SSI14作为公共的机电部件。

倾向于使其成为大批量商品，从而降低了成本。

精简了设计、验证和制造：一步到位方法。

更好的资源分配。工程设计可以专注于离合器设计，而没有为每个独特的应用设计新的机电方案的负担。

省去了滑动板且取消了与滑动板相关联的故障模式。

传统的MD方法：没有同心、共面的设计。行之有效的方法。

具有成本竞争力：最高的功率密度、2个座圈以及使用SSI14进行控制的全面的方法。

减少了部分接合。

SSI14的支柱52比使用滑动板的液压设计启动更快。

当进行滚动前后向换档时，SSI14可以更靠近同步点开启，因为它只需要20ms或更短的时间启动。没有液压延迟或温度影响。

软关闭能减小关闭时的冲击负荷。

无需特殊的驾驶员。SSI14可以在最开始启动，并且可以通过脉冲宽度调制来维持。较高的脉冲用于克服针对20g冲击设计的回位弹力。

NVH优点：使凸轮最大化是减小游隙的好方法。许多凸轮可以在径向方向而不是平面方向上形成在座圈中。在径向方向上使用SSI14利用了这个特征。

通常存在一个外座圈，其中花键的前向侧面和反向侧面是摩擦路径。所述设计将路径分开。当路径通过压配合的SSI14进入外壳40时，在反向方向上没有游隙。SSI14仅对反向扭矩起作用。被动离合器的外座圈相反地仅经受前向反作用扭矩。结果是形成离合器不移动穿过外部间隙的系统。驱动侧的花键继续停留在驱动侧，反向驱动路径在压配合的SSI14中。这减小了花键中的滴答声/宽频带振动。可以在花键的滑行侧添加橡胶垫圈/弹簧夹，以使花键始终与外壳保持接合。它永远不会经历过反向扭矩。

与液压相比的优点

不受温度影响。

通过较小容差而具有更快的反应时间(20ms或更短)。

在应用寿命期间运行所用的能量要少得多。

与封装绕线轨迹(worm trail)相比，更容易在箱体外部布设导线。

易于诊断：具有涓流电压的软件维护环路可以针对温度测量电阻，连续或瞬时地设置代码。

不受污染影响。

两个弹簧的优点

如果电枢76通过单个回位弹簧直接连接至支柱52，则必须施加恒定的大电流以确保装置打开。当电枢76处于关闭位置时，最小的行程力最初出现在最大间隙处。如果电枢76直接附接至支柱52并且支柱52位于缺口或齿30之间，则必须保持大电流以确保装置最终总是行进至打开状态。凸轮板22必须旋转，以使得支柱52可以下降。因此，只要螺线管14打开，就必须保持始终如一的大电流。这是个问题。使用这种方法，螺线管14可能过热。解决方案是使用两个弹簧66和76、致动器芯或电枢76以及通过U形夹连接部附接至支柱52的、称为柱塞70的第二内部活塞。在这种设置中，电枢76总是行进至打开状态并且完全行进3mm，从而独立于支柱52相对于凸轮或齿30的位置之外闭合间隙。在间隙被闭合时，将电枢76保持在打开位置的力被增加一定量。电枢76推动第二弹簧74，第二弹簧74推动附接至支柱52的柱塞70。

一旦电枢76行进3mm，电流就可以下降到保持电流，该保持电流是初始脉冲电流的一小部分。通过第二弹簧74在施加方向上加载支柱52。如果支柱52位于凸轮或齿30之间，则一旦凸轮板22旋转，就存在将支柱52推入打开位置的第二弹簧力。电枢70现在独立于支柱位置之外并且可以是被脉冲宽度调制的。

如果在齿对接状态下使用单个弹簧，则电枢76仅行进1.3mm，并且以约2磅的力停止。在双弹簧系统中，电枢76总是在20ms内完全行进3mm，从而允许电流下降到保持电流。第二弹簧74施加力，以退出齿对接状态。

具有上述部件(即，SSI)的速度传感器的优点

现有技术的速度传感器经过离合器的外座圈的外部，以感测内座圈的速度。假设它在前向方向滚动时用于非同步反向换档。

本发明的至少一个实施方式提供了用于速度传感器芯片组的结构。可以将速度传感器芯片组直接封装到SSI14中。这具有的优点是使SI14的结构灵活，不仅锁定内座圈使其反向摩擦，而且还都在同一部位感测内座圈速度。这将省去独立的速度传感器、为了适应独立的速度传感器而进行的外壳加工和离合器加工。这显著节省了成本。

现在参照图8至图26，示出了本发明的实施方式，其中与图1至图7的部件在结构和/或功能上相同或类似的部件具有加上数字“100”的相同的附图标记。

此外，第二或第三实施方式的部件具有相同的附图标记，但是分别带有单引号或双引号。

总体用附图标记112表示的连接和控制组件包括速度传感器156(图22至图26)，以提供用于电子变速控制的电信号。传感器156总体上与图1至图7的传感器56的类型相同。

组件112包括可控连接组件，其具有被支撑为围绕旋转轴线116相对于彼此旋转的第一连接构件118和第二连接构件122。来自速度传感器156的电信号基于第二连接构件122的相对旋转速度。

第一连接构件118具有被定向为相对于轴线116面向径向的第一连接面部149(图17和图18)，并且具有设置在槽或凹部151(或者分别为151’或151”)内的锁定元件152(图20至图23，在图24和图25中为152’，并且在图26中为152”)。凹部151限定第一承载表面肩部153或153’或153”。传感器156也设置在凹部151(或151’或151”)内。第一连接构件118还具有被定向为相对于轴线116面向轴向的连接面部119。连接面部119(图22)具有形成在其中的一组轴向间隔开的锁定结构129(图17和图18)。

第二连接构件122具有形成在其内径上的一组花键128(图8、图9和图23)、被定向为相对于轴线116面向径向的第二连接面部125以及在其外径上的一组铁磁性或磁性的锁定结构或齿130。每个齿130限定承载表面肩部131。第二连接构件122还具有面向轴向的连接面部123，其具有一组成角度间隔开的前向槽126(其中一个前向槽在图22中示出)，以接收和保持一组成角度间隔开的前向棘爪(没有示出，但类似于图2中的槽26和支柱20)。

第一构件118和第二构件122各自相对于彼此定位，使得锁定元件152(或锁定元件152’和152”)和传感器156与锁定结构130小间距地对置。

组件112还包括锁定环或锁定板124，其用于插入到形成在连接构件118的轴向延伸的壁137中的环形沟136中，以将连接构件118和122保持在一起。

第一连接构件118包括切口或孔132，其延伸到构件118的凸起部135中。狭缝127从孔132完全穿过构件118到达面部149。

组件112还包括总体用附图标记114和114’表示的机电部件(图19)，并包括往复运动构件170(或图19中的170’)。部件114被支撑在孔132中，使得往复运动构件170在狭缝127中往复运动，并且响应于部件114接收到电控制信号而使锁定元件152移动跨过连接面部149和125之间的间隙。锁定元件152在锁定元件152的连接位置抵接其中一个锁定结构130(即，图21和图24)，以防止围绕轴线116在一个方向上的相对旋转。部件114具有壳体148，该壳体148通过U形支架129保持在孔132中，该U形支架129具有支腿133和弹性夹紧部135，该弹性夹紧部135夹紧凸起部135的斜切部138。

部件114’优选总体上是公布的美国专利申请第2015/0061798号中公开的类型。如其中所公开的，部件114’是电磁螺线管114’，其包括壳体148’并且具有：底部160’，其具有洞161’，构件170’在洞161’中在第一端部处往复运动；以及磁线圈162’，其被支撑在壳体148’内。当线圈162’以预定的电流通电时，电枢176’被支撑为在外壳148’内在第一位置和第二位置之间轴向运动。第一位置和第二位置之间的距离限定了行程长度，其中在电枢176’在第一位置和第二位置之间轴向运动期间，电枢176’沿其行程长度施加大体恒定的力。销或往复运动构件170’通过在构件170’和电枢176’之间延伸的弹簧174’偏置，以在第一位置和第二位置之间轴向运动。弹簧174’将构件170’朝向第二连接构件122偏置。

传感器156感测磁通量，以产生表示第二连接构件122的相对旋转速度的电输出信号。响应于锁定结构130旋转经过传感器156而产生可变磁场。

传感器156优选包括磁场传感元件。传感器156可以是反向偏置的，其中锁定结构130是铁磁性的。传感器156具有导线158，导线158与线圈162的导线(没有示出)一起延伸穿过二次成型件184的腔186并且连接至螺线管控制器。

锁定结构130可包括径向延伸的、成角度间隔开的齿130。

锁定元件152或152’或152”优选是径向棘爪。

如图22中最佳示出，第二连接构件122具有宽度，其中每个锁定结构130延伸到第二连接构件122的整个宽度。

第一连接构件118优选是外连接构件，并且第二连接构件122优选是内连接构件。

组件112还可包括弹簧或偏置构件166或166’，以朝向断开位置偏置锁定构件152或152’或152”，如图22、图23和图25所示。偏置构件166将开孔销167偏置为接合锁定构件152的根部并朝向断开位置偏置构件152。销167是开孔的，以允许润滑油从其中流过。

如图21和图24所示，偏置构件174’将往复运动构件170’偏置到其伸出位置。

如图26所示，不同实施方式的往复运动构件170”和锁定元件152”可以经由U形夹式的连接部连接在一起。该连接部由一体地形成在元件152”的底表面上的一对隔开的腿部155”限定，该腿部155”提供用于往复运动构件170”的前端部或远端部172”的附接部位。如在图1至图7的实施方式中那样，每个腿部155”具有洞157”。枢转销154”接收在每个洞157”和形成在前端部172”中的洞内，以允许元件152”响应于往复运动构件170”的往复运动而旋转运动。

尽管上面描述了示例性实施方式，但是这些实施方式并不意图描述本发明的所有可能的形式。相反，说明书中所使用的词语是描述性而非限制性词语，并且应理解的是在不脱离本发明的主旨和范围的情况下可以做出各种变化。另外，不同实施方式的特征可以组合，以形成本发明的另外的实施方式。

Claims (24)

1.一种连接和控制组件，其包括用于提供用于电子变速控制的电信号的传感器，所述组件包括：

可控连接组件，其包括被支撑为围绕旋转轴线相对于彼此旋转的第一连接构件和第二连接构件，所述第一连接构件具有被定向为相对于所述轴线面向径向的第一连接面部，并且具有锁定元件和传感器，所述第二连接构件具有被定向为相对于所述轴线面向径向的第二连接面部，并且具有一组铁磁性或磁性的锁定结构，所述第一构件和第二构件相对于彼此定位，使得所述锁定元件和所述传感器与所述锁定结构小间距地对置；以及

包括往复运动构件的机电部件，所述部件被支撑为使得所述往复运动构件响应于所述部件接收到电控制信号而使所述锁定元件移动跨过所述连接面部之间的间隙，所述锁定元件在该锁定元件的连接位置抵接一个所述锁定结构，以防止围绕所述轴线在一个方向上的相对旋转，所述传感器感测磁通量，以产生表示所述相对旋转的速度的电输出信号，其中响应于所述锁定结构旋转经过所述传感器而产生可变磁场。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述传感器包括磁场传感元件。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述传感器是反向偏置的，并且其中所述锁定结构是铁磁性的。

4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述锁定结构包括径向延伸的、成角度间隔开的齿。

5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述部件包括螺线管。

6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述锁定元件是径向棘爪。

7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第二连接构件具有宽度，并且其中每个锁定结构延伸到所述第二连接构件的整个宽度。

8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一连接构件是外连接构件，并且所述第二连接构件是内连接构件。

9.根据权利要求1所述的组件，其还包括用于偏置所述往复运动构件和所述锁定构件中的一个的偏置构件。

10.根据权利要求9所述的组件，其中，所述偏置构件将所述锁定构件朝向断开位置偏置。

11.根据权利要求9所述的组件，其中，所述偏置构件将所述往复运动构件偏置到伸出位置。

12.根据权利要求1所述的组件，其中，所述往复运动构件和所述锁定元件连接在一起，使得所述往复运动构件使所述锁定元件移动跨过所述间隙。

13.一种连接和控制组件，其包括用于提供用于电子变速控制的电信号的传感器，所述组件包括：

可控连接组件，其包括安装成围绕旋转轴线相对于彼此旋转的第一连接构件和第二连接构件，所述第一连接构件具有被定向为相对于所述轴线在第一方向上面向轴向的第一连接面部以及被定向为相对于所述轴线面向径向并且具有锁定元件和传感器的第二连接面部，其中，所述第二连接构件具有被定向为相对于所述轴线在与所述第一方向相反的第二方向上面向轴向的第三连接面部以及被定向为相对于所述轴线面向径向并且具有一组铁磁性或磁性的锁定结构的第四连接面部；以及

包括往复运动构件的机电部件，所述部件相对于所述第二连接构件定位，使得所述锁定构件和所述传感器都与所述第二连接构件的所述第四连接面部小间距地对置，所述往复运动构件响应于所述部件接收到电控制信号而使所述锁定元件移动跨过所述第二连接面部和所述第四连接面部之间的间隙，所述锁定元件抵接一个所述铁磁性或磁性的锁定结构，以在该锁定元件的连接位置防止围绕所述轴线在一个方向上的相对旋转，所述传感器感测磁通量，以产生表示所述相对旋转的速度的电输出信号，其中响应于所述一组铁磁性或磁性的锁定结构旋转经过所述传感器而产生可变磁场。

14.根据权利要求13所述的组件，其中，所述第二连接构件具有宽度，并且其中每个锁定结构延伸到所述第二连接构件的整个宽度。

15.根据权利要求13所述的组件，其中，所述传感器包括磁场传感元件。

16.根据权利要求13所述的组件，其中，所述传感器是反向偏置的，并且其中所述锁定结构是铁磁性的。

17.根据权利要求13所述的组件，其中，所述一组铁磁性或磁性的锁定结构包括径向延伸的、成角度间隔开的齿。

18.根据权利要求13所述的组件，其中，所述部件包括螺线管。

19.根据权利要求13所述的组件，其中，所述锁定元件是径向棘爪。

20.根据权利要求13所述的组件，其中，所述第一连接构件是外连接构件，并且所述第二连接构件是内连接构件。

21.根据权利要求13所述的组件，其中，所述往复运动构件和所述锁定元件连接在一起，使得所述往复运动构件使所述锁定元件移动跨过所述间隙。

22.根据权利要求13所述的组件，其还包括用于偏置所述往复运动构件和所述锁定构件中的一个的偏置构件。

23.根据权利要求22所述的组件，其中，所述偏置构件将所述锁定构件朝向断开位置偏置。

24.根据权利要求22所述的组件，其中，所述偏置构件将所述往复运动构件偏置到伸出位置。