CN112896137B - 耦合和控制组件及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耦合和控制组件及其使用方法。该耦合组件具有安装成用于旋转的第二耦合构件和第一耦合构件，该第一耦合构件具有速度传感器以感测所述第二耦合构件的旋转速度。该耦合组件还具有前向和反向锁定元件，前向和反向锁定元件可在(i)耦合位置和(ii)非耦合位置之间移动，在所述耦合位置，所述锁定元件接合第二耦合构件，以防止所述第二耦合构件沿相反的第一方向和第二方向旋转。在第二耦合构件的旋转速度减小到低于坡道驻车速度阈值时，反向锁定元件移动到耦合位置，同时前向锁定元件保持在非耦合位置。不考虑停车命令，锁定元件保持在所述非耦合位置，同时所述第二耦合构件的旋转速度大于停车速度阈值。

Description

耦合和控制组件及其使用方法
技术领域
本发明涉及包括具有传感器的可控耦合组件的耦合和控制组件以及使用来自传感器的信息来控制耦合组件的方法。
背景技术
诸如离合器的耦合组件用于各种应用中，以选择性地将来自诸如驱动盘或板的第一可旋转驱动构件的动力耦合到诸如从动盘或板的第二可独立旋转从动构件。在通常称为“单向”或“超限”离合器的一种已知类型的离合器中，只有当驱动构件相对于从动构件沿第一方向旋转时，离合器才接合以将驱动构件机械地耦合到从动构件。另外，离合器允许驱动构件相对于从动构件在第二方向上自由旋转。
一种类型的单向离合器(即，OWC)包括同轴的驱动板和从动板，它们具有紧密间隔、并置关系的平面离合器面。在驱动板的表面上围绕轴线成角度地间隔开的位置处形成有凹穴，并且在每个凹穴中设置有支柱或棘爪。缺口形成在从动板的表面中，并且当驱动板在第一方向上旋转时，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的自由旋转运动。
可控制或可选择的单向离合器与传统的单向离合器设计不同。可选择的OWC增加了第二组锁定构件与滑动板的组合。附加的一组锁定构件加上滑动板为OWC增加了多种功能。可控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，可控OWC能够在一个或两个方向上超限。可控OWC包含外部控制的选择或控制机制。该选择机构的运动可以在对应于不同操作模式的两个或更多个位置之间。
如本文所用，术语“传感器”描述具有感测元件和其他组件的电路或组件。如本文所使用的，术语“磁场传感器”描述了具有磁场感测元件和耦合到磁场感测元件的电子器件的电路或组件。磁场传感器被用于各种应用中，包括感测磁场方向的角度的角度传感器、感测由载流导体承载的电流产生的磁场的电流传感器、感测铁磁对象的接近度的磁性开关、感测通过的铁磁物体(例如环形磁铁的磁畴)的旋转探测器、以及感测磁场的磁场密度的磁场传感器。如本文所使用的，术语“磁场感测元件”描述可感测磁场的各种电子元件。磁场感测元件可以是但不限于霍尔效应元件、磁阻元件或磁晶体管。
耦合组件用在车辆变速器中，以防止在某些换档期间驱动扭矩(即，功率流)的中断，并允许在滑行期间发动机制动。混合动力系统将传统发动机和电动机结合起来，以产生更高效的车辆。来自发动机和电动机的扭矩通过变速器传递到车辆的从动轮。
为了本公开的目的，术语“耦合”应解释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传递元件，而另一个板可驱动地连接至另一扭矩传递元件或者相对于变速器壳体被锚定且保持静止。术语“耦合”、“离合器”和“制动器”可以互换使用。
发明内容
一种耦合和控制组件包括可控耦合组件、第一机电部件和第二机电部件以及控制器。所述可控耦合组件包括第一耦合构件和被支撑用于相对于所述第一耦合构件绕轴线旋转的第二耦合构件。所述第一耦合构件具有第一耦合面和速度传感器，所述第一耦合面定向成相对于所述轴线径向地朝向。所述第二耦合构件具有第二耦合面和锁定构造，所述第二耦合面定向成相对于所述轴线径向地朝向。所述耦合构件相对于彼此定位成使得所述速度传感器与所述锁定构造相对彼此紧密间隔开。所述第一机电部件被配置为使第一锁定元件在(i)耦合位置和(ii)非耦合位置之间移动，在所述耦合位置中，所述第一锁定元件接合所述锁定构造中的一个锁定构造，从而防止所述第二耦合构件在第一方向上绕所述轴线旋转，在所述非耦合位置中，所述第一锁定元件与所述锁定构造脱离。所述第二机电部件被配置为使第二锁定元件在(i)耦合位置和(ii)非耦合位置之间移动，在所述耦合位置中，所述第二锁定元件接合所述锁定构造中的一个锁定构造，从而防止所述第二耦合构件在与所述第一方向相反的第二方向上绕所述轴线旋转，在所述非耦合位置中，所述第二锁定元件与所述锁定构造脱离。所述速度传感器被配置为当所述第二耦合构件相对于所述第一耦合构件绕所述轴线旋转时感测所述锁定构造旋转经过传感器，以产生指示所述第二耦合构件的旋转速度的速度信号。所述控制器操作地接收来自所述速度传感器的速度信号。
在一个实施例中，所述控制器被配置为控制机电部件中的一个，以将对应于所述机电部件中的所述一个的所述锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且控制所述机电部件中的另一个，以在所述第二耦合构件的旋转速度降低到低于坡道驻车速度阈值时将对应于所述机电部件中的所述另一个的所述锁定元件保持在所述非耦合位置。
所述控制器还可以被配置为，在所述第二耦合构件的所述旋转速度随后增加到大于所述坡道驻车速度阈值时，控制所述机电部件中的所述一个，以将对应于所述机电部件中的所述一个的所述锁定元件从所述耦合位置移动回到所述非耦合位置，并且控制所述机电部件中的所述另一个，以将对应于所述机电部件中的所述另一个的所述锁定元件保持在所述非耦合位置。
所述控制器还可以被配置为，在所述第二耦合构件在所述第二方向上的旋转速度降低到低于所述坡道驻车速度阈值时，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件保持在所述非耦合位置，从而防止所述第二耦合构件在所述第一方向上的意外旋转。
所述控制器还可以被配置为，在所述第一耦合构件在所述第一方向上的旋转速度降低到低于所述坡道驻车速度阈值时，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件保持在所述非耦合位置，从而防止所述第一耦合构件在所述第二方向上的意外旋转。
在一个实施例中，附加地或可替代地，所述控制器被配置为，在所述第二耦合构件的旋转速度小于停车速度阈值时，响应于接收到停车命令，控制所述机电部件以将所述锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且在所述第二耦合构件的旋转速度大于所述停车速度阈值时，不论是否接收到所述停车命令，都控制所述机电部件以将所述锁定元件保持在所述非耦合位置。
所述控制器可包括主控制器、与所述第一机电部件相关联的第一螺线管控制器和与所述第二机电部件相关联的第二螺线管控制器。所述主控制器被配置为响应于接收到所述停车命令而向螺线管控制器提供控制信号，该控制信号命令所述螺线管控制器将所述锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置。所述螺线管控制器被配置为，在所述第二耦合构件的旋转速度小于所述停车速度阈值时，响应于所述控制信号，控制所述机电部件以将所述锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置。所述螺线管控制器还被配置为，在所述第二耦合构件的所述旋转速度大于所述停车速度阈值时，响应于所述控制信号，忽略所述控制信号并将所述锁定元件保持在所述非耦合位置。
在一个实施例中，附加地或替代地，所述第一耦合构件还可具有位置传感器，该位置传感器被配置成生成指示所述第二锁定元件是处于所述耦合位置还是所述非耦合位置的位置信号。所述控制器操作地接收所述位置信号，并且还可以被配置为在所述锁定元件已经响应于所述停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到倒车命令，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件保持在所述耦合位置，从所述位置信号诊断出所述第二机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第二锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述位置信号确认允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第一机电部件将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置。
在一个实施例中，附加地或替代地，所述第一耦合构件还可具有位置传感器，该位置传感器被配置成生成指示所述第二锁定元件是处于所述耦合位置还是所述非耦合位置的位置信号。所述控制器操作地接收所述位置信号，并且还可以被配置为在所述锁定元件已经响应于所述停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到行驶命令，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件保持在所述耦合位置，从所述位置信号诊断出所述第一机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第一锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述位置信号确认允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第二机电部件将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置。
还提供了一种利用耦合和控制组件的使用方法。
在一个实施例中，所述方法包括：由控制器控制机电部件中的一个，以将对应于所述机电部件中的所述一个的所述锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且由所述控制器控制所述机电部件中的另一个，以在所述第二耦合构件的旋转速度降低到低于坡道驻车速度阈值时将对应于所述机电部件中的所述另一个的所述锁定元件保持在所述非耦合位置。
在一个实施例中，附加地或可替代地，所述方法还可以包括由所述控制器控制所述机电部件中的所述一个，以将对应于所述机电部件中的所述一个的所述锁定元件从所述耦合位置移动回到所述非耦合位置，以及由所述控制器控制所述机电部件中的所述另一个，以在所述第二耦合构件的所述旋转速度随后增加到大于所述坡道驻车速度阈值时将对应于所述机电部件中的所述另一个的所述锁定元件保持在所述非耦合位置。
在一个实施例中，附加地或可替代地，所述方法还可以包括由所述控制器响应于接收到停车命令，在所述第二耦合构件的旋转速度小于停车速度阈值时，控制所述机电部件以将所述锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，以及在所述第二耦合构件的旋转速度大于所述停车速度阈值时，不论是否接收到所述停车命令，都由所述控制器控制所述机电部件以将所述锁定元件保持在所述非耦合位置。
在一个实施例中，附加地或可替代地，所述方法还可以包括在所述锁定元件已经响应于所述停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到倒车命令，所述控制器控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件保持在所述耦合位置，从第二位置信号诊断出所述第二机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第二锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述第二位置信号确认允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第一机电部件将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置。
在一个实施例中，附加地或可替代地，所述方法还可以包括在所述锁定元件已经响应于所述停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到行驶命令，所述控制器控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件保持在所述耦合位置，从第一位置信号诊断出所述第一机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第一锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述第一位置信号确认允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第二机电部件将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的具有可控耦合组件和一对机电部件的耦合和控制组件的分解图；
图2示出了耦合和控制组件的横截面局部视图，其中两个机电部件都处于磁闭锁(latched-off)位置，由此可控耦合组件处于完全“超限”(fully overrun)操作模式；
图3示出了耦合和控制组件的横截面局部视图，其中两个机电部件都处于磁锁定(latched-on)位置，由此可控耦合组件处于完全“锁定”(fully locked)操作模式；
图4示出了(i)耦合和控制组件的部件和(ii)控制系统的部件的框图，该耦合和控制组件包括机电部件以及可控耦合组件的位置传感器和速度传感器，该控制系统包括主控制器和螺线管控制器，用于使用来自位置和速度传感器的信息来控制机电部件以控制可控耦合组件；
图5示出了停放(在停车中)在面向下坡和上坡的斜坡上的机动车辆的示意图；
图6示出了描述根据实施例的使用来自速度传感器的信息来控制可控耦合组件以进行驻车接合控制过程的代表性操作的流程图；
图7示出了描述根据实施例的使用来自速度传感器的信息来控制可控耦合组件以进行坡道驻车控制过程的代表性操作的流程图；
图8A示出了描述根据实施例的使用来自位置和速度传感器的信息来控制可控耦合器组件以进行“停车-倒车”控制过程的代表性操作的流程图，即示出了停车倒车算法；以及
图8B示出了描述根据实施例的使用来自位置和速度传感器的信息来控制可控耦合器组件以进行“停车-前进”控制过程的代表性操作的流程图，即示出了停车前向算法。
具体实施方式
在此公开了本发明的详细实施例，然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，其可以以各种替代形式来体现。附图不必按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅是教导本领域技术人员不同地使用本发明的代表性基础。
现在参照图1、图2和图3，示出了根据一个实施例的耦合和控制组件10。图1示出了耦合和控制组件10的分解图。图2和图3分别示出了耦合和控制组件10的横截面局部视图。如下面所解释的，在图2中，可控耦合组件12处于完全“超限”操作模式，在图3中，可控耦合组件12处于完全“锁定”操作模式。
耦合和控制组件10包括可控耦合组件12。可控耦合组件12包括第一耦合构件16和第二耦合构件18。第一耦合构件16被固定在适当位置，例如被固定到变速器壳体。第二耦合构件18被安装成相对于第一耦合构件16绕旋转轴线20旋转。
第二耦合构件18包括耦合面22，该耦合面22定向成径向向外背向旋转轴线20。第二耦合构件18的耦合面22具有形成在其中的一组锁定构造、齿部或缺口(“缺口”)24。第二耦合构件18具有形成在其内直径上的一组花键26，用于驱动地接合驱动构件或从动构件(未示出)以绕旋转轴线20旋转。由于第二耦合构件18的耦合面22具有缺口24，所以第二耦合构件在本文中可被称为“缺口板”。
可控耦合组件12还包括锁定或保持环或板(“保持板”)28，用于插入到第一耦合构件16的轴向延伸壁的环形凹槽中，以将耦合构件16和18保持在一起。为此目的，采用铆钉30将保持板28固定在第一耦合构件16上。
第一耦合构件16包括耦合面32，该耦合面32定向成径向向内朝向旋转轴线20。当组装可控耦合组件12时，第一耦合构件16的径向向内面向的耦合面32和第二耦合构件18的径向向外面向的耦合面22彼此面对，如图2和图3所示。
第一耦合构件16在其外径上具有一对凸起的收纳部分34a、34b。每个收纳部分34a、34b具有狭缝(未示出)。收纳部分34a、34b的狭缝完全穿过第一耦合构件16延伸到第一耦合构件的径向向内面向的耦合面32。
第一耦合构件16还包括一对锁定元件、支柱或棘爪(“锁定支柱”)36a、36b。如图2和图3所示，锁定支柱36a、36b分别设置在第一耦合构件16的收纳部分34a、34b的凹穴40a、40b内。支柱复位弹簧38a、38b分别与锁定支柱36a、36b相关联。如在图2和图3中进一步示出的，支柱复位弹簧38a、38b分别设置在收纳部分34a、34b的弹簧凹部(未标号)内，并且与其相应的锁定支柱36a、36b处于操作布置。由于第一耦合构件16的收纳部分34a、34b具有用于容纳锁定支柱36a、36b的凹穴40a、40b，所以第一耦合构件在本文中可被称为“凹穴板”。
当组装可控耦合组件12时，锁定支柱36a、36b可分别在第一耦合构件16的径向向内面向的耦合面32与第二耦合构件18的径向向外面向的耦合面22之间、在图2所示的非耦合(或未耦合)位置与图3所示的耦合位置之间延伸。
如图所示，每个锁定支柱36a、36b可在第一(即，非耦合)位置和第二(即，耦合)位置之间移动。图2所示的第一位置特征在于，锁定支柱36与第一耦合构件16的相应凹穴40的承载表面和第二耦合构件22的缺口24的承载肩部不抵接地接合。图3所示的第二位置特征在于，锁定支柱36与第一耦合构件16的相应凹穴40的承载表面和第二耦合构件22的缺口24的承载肩部抵接接合。
可控耦合组件10还包括一对机电部件14a、14b(本文中也称为“螺线管”)。机电部件14a、14b分别包括往复式构件(例如，柱塞、杆等)42a、42b。往复式构件42a、42b可在伸展位置和缩回位置之间移动。
如图2和图3所示，机电部件14a、14b分别由第一耦合构件16的收纳部分34a、34b收纳。机电部件14的往复式构件42可在相应的收纳部分34的狭缝中往复运动。例如，往复式构件42a可以响应于接收到电控制信号的机电部件14a而往复运动，以使设置在收纳部分34a的凹穴40a中的锁定支柱36a跨过第一耦合构件16和第二耦合构件18的径向面对的耦合面32和22之间的间隙移动。在这种情况下，在图3中所示的锁定支柱36a的耦合位置中，锁定支柱36a抵接地接合第二耦合构件18的缺口24中的一个，以防止第二耦合构件18绕旋转轴线20逆时针(CCW)旋转。同样地，往复式构件42b可以响应于接收到电控制信号的机电部件14b而往复运动，以使设置在收纳部分34b的凹穴40b中的锁定支柱36b跨过第一耦合构件16和第二耦合构件18的径向面对的耦合面32和22之间的间隙移动。在这种情况下，在图3中所示的锁定支柱36b的耦合位置中，锁定支柱36b抵接地接合第二耦合构件18的缺口24中的一个，以防止第二耦合构件18绕旋转轴线20顺时针(CW)旋转。
如参照图3所描述的，处于耦合位置的锁定支柱36a防止第二耦合构件18的逆时针旋转，并且处于耦合位置的锁定支柱36b防止第二耦合构件18的顺时针旋转。因此，锁定支柱36a可被称为“向前”锁定支柱，而锁定支柱36b可被称为“反向”锁定支柱。当然，根据命名惯例，锁定支柱36a可替代地称为“反向”锁定支柱，而锁定支柱36b可称为“向前”锁定支柱。
每个机电部件14优选地包括电磁螺线管和支撑在壳体内的磁线圈，电磁螺线管包括具有一底部的壳体，该底部具有在第一端部往复运动的往复式构件42的孔。当用预定电流激励磁线圈时，电枢被支撑以在壳体内在第一位置和第二位置之间轴向移动。第一位置和第二位置之间的距离限定了行程长度，其中，在电枢在第一位置和第二位置之间轴向移动期间，电枢沿着其行程长度施加基本恒定的力。往复式构件42被一个弹簧偏压，该弹簧在往复式构件和电枢之间延伸，以便在第一位置和第二位置之间轴向移动。该弹簧朝向第二耦合构件18偏压往复式构件42。每个机电部件14均可被称为可选择螺线管插入件(SSI)。
可控耦合组件10还包括一对位置传感器44a、44b。位置传感器44a、44b可操作用于分别感测锁定支柱36a、36b的位置。特别地，位置传感器44a、44b可操作用于分别感测锁定支柱36a、36b是否缩回到非耦合位置(图2中所示)或延伸到处于耦合位置(图3中所示)。为此，优选地，位置传感器44a、44b是磁场传感器，并且锁定支柱36a、36b是铁磁的或磁性的。可选地，锁定支柱36a、36b中的一个或两个可以承载或支撑稀土制成的、车用级磁铁或颗粒(未示出)，该磁铁或颗粒可以嵌入在形成于锁定支柱的外表面中的孔中。在这种情况下，锁定支柱是诸如铝支柱的非铁磁支柱。
响应于锁定支柱36在耦合位置和非耦合位置之间的运动而产生可变磁场。如图2和图3所示，位置传感器44a设置在第一耦合构件16的凹部内，邻近锁定支柱36a并相对于锁定支柱36a静止。位置传感器44a由此可以感测磁通量以产生基于锁定支柱36a的位置的输出信号。同样地，如图2和图3所示，位置传感器44b设置在第一耦合构件16的凹部内，邻近锁定支柱36b并相对于锁定支柱36b静止。位置传感器44b由此可以感测磁通量以产生基于锁定支柱36b的位置的输出信号。
每个位置传感器44通常具有三根导线(输入、输出和接地)，并基于相应的锁定支柱36的位置提供工业标准的推拉式电压输出。位置传感器44用单个输出(即，电压输出)精确地检测相应的锁定支柱36的位置。位置传感器44的导线从位置传感器向外延伸穿过第一耦合构件16的对应的收纳部分34。导线连接到螺线管控制器(图4中所示)，该螺线管控制器耦合到主控制器(图4中所示)。螺线管控制器向机电部件14的螺线管的磁线圈提供驱动信号，以相应地响应于来自主控制器的控制信号移动往复式构件42。通过提供关于锁定支柱36a、36b的位置的反馈，所得的闭环控制系统具有改进的灵敏度、精度和可重复性。如所描述的，并且如图2和图3所示，位置传感器44a、44b集成在第一耦合构件16中。
可控耦合组件10还包括速度传感器46。当第二耦合构件18相对于第一耦合构件16绕旋转轴线20旋转时，当缺口24旋转经过速度传感器46时，速度传感器46可操作用于感测第二耦合构件18的缺口24的速度。这样，速度传感器46可操作用于测量第二耦合构件18的旋转速度。为此，优选地，速度传感器46是磁场传感器，并且缺口24是铁磁的或磁性的。可选地，缺口24可承载或支撑稀土制成的、车用级磁铁或颗粒(未示出)，该磁铁或颗粒可嵌入形成在缺口外表面的孔中。在这种情况下，缺口24可以是诸如铝缺口的非铁磁缺口。
响应于缺口24经过速度传感器46的旋转而产生可变磁场。如图2和图3中所示，速度传感器46设置在第一耦合构件16的凹部内，该凹部与位于第二耦合构件18的径向向外面向的耦合面22上的缺口24相邻且相对于该缺口24静止。速度传感器46由此可以感测磁通量以产生输出信号，该输出信号基于当缺口24旋转经过速度传感器46同时第二耦合构件18相对于第一耦合构件16绕旋转轴线20旋转时第二耦合构件18的旋转速度。
速度传感器46通常具有两根导线，并且基于缺口24经过速度传感器的旋转速度提供电流输出。速度传感器46用单个输出(即，电流输出)精确地检测速度。速度传感器46的导线从速度传感器向外延伸穿过第一耦合构件16的对应的收纳部分34。导线连接到螺线管控制器(图4中所示)，该螺线管控制器耦合到主控制器(图4中所示)。螺线管控制器向机电部件14的螺线管的磁线圈提供驱动信号，以相应地响应于来自主控制器的控制信号移动往复式构件42。通过提供关于第二耦合构件18的旋转速度的反馈，所得到的闭环控制系统具有改进的灵敏度、精度和可重复性。如所描述的，并且如图2和图3所示，速度传感器46集成在第一耦合构件16中。
如参照图1、图2和图3所描述的，耦合和控制组件10具有作为具有径向扭矩传递元件(即，锁定支柱36a、36b)的电子控制的离合器制动器的特征。第一螺线管(即，机电部件14a)通过将第一支柱推入缺口板(即，第二耦合构件18的缺口24)中来控制第一径向支柱(即，锁定支柱36a)，使得第一径向支柱能够传递扭矩或防止缺口板在第一方向(即，逆时针(CCW)方向)上旋转。同样地，第二螺线管(即，机电部件14b)通过将第二支柱推入缺口板(即，第二耦合构件18的缺口24)中来控制第二径向支柱(即，锁定支柱36b)，使得第二径向支柱能够传递扭矩或防止在与第一方向(即，顺时针(CW)方向)相反的第二方向上旋转。当然，可以针对CCW方向提供附加的螺线管和支柱组，和/或可以针对CW方向提供附加的螺线管和支柱组。
总之，如在图2中所描述的，螺线管14根据磁闩锁力F被磁闩锁在断开位置。这样，往复式构件42缩回并且不接触锁定支柱36。因此，在锁定支柱36从缺口24脱离并且不传递扭矩的情况下，延伸支柱复位弹簧38。位置传感器44检测到锁定支柱36处于OFF位置。因此，第二耦合构件18可以在CW方向和CCW方向上旋转(即，在CW方向或CCW方向上“自由转动”)。
总之，如在图3中所描述的，螺线管14根据磁闩锁力F被磁闩锁在接通位置。这样，往复式构件42延伸并接触锁定支柱36。因此，支柱复位弹簧38在锁定支柱36接合到缺口24并传递扭矩的情况下被压缩。位置传感器44检测到锁定支柱36处于ON位置。因此，第一耦合构件16和第二耦合构件18被锁定在一起并接地到变速箱。这样，第二耦合构件18不能在CW方向或CCW方向上旋转。
这样，对于CCW方向和CW方向分别存在第一螺线管和支柱组以及第二螺线管和支柱组，从而产生用于耦合和控制组件10的至少两个螺线管和至少两个径向支柱组。第一螺线管和第二螺线管可被一起或独立地通电，以提供四种操作模式：(1)CW方向和CCW方向上的自由转动(第二耦合构件18可在CW方向和CCW方向上旋转-第一支柱36a和第二支柱36b两者都位于非耦合位置)；(2)单向离合器CCW(第二耦合构件18可沿CCW方向旋转并沿CW方向锁定-第一支柱36a处于非耦合位置并且第二支柱36b处于耦合位置)；(3)单向离合器CW(第二耦合构件18可沿CCW方向旋转并沿CCW方向锁定-第一支柱36a处于耦合位置并且第二支柱36b处于非耦合位置)；以及(4)在CW方向和CCW方向两个方向上锁定(第二耦合构件18在CW和CCW两个方向上锁定-第一支柱36a和第二支柱36b都处于耦合位置)。
这些操作模式允许可控耦合组件12传递扭矩(即，变速箱)或防止旋转(即，停车锁定和坡道驻车)。如所描述的，每个支柱具有相关联的位置传感器，以确定该单独的支柱的状态，即ON(导通)或OFF(关闭)，其中ON意味着支柱处于耦合位置，而OFF意味着支柱处于非耦合位置。如进一步描述的，速度传感器在接地座圈中(即，集成在第一耦合构件16中的速度传感器46)以测量旋转座圈相对于固定座圈的速度(即，测量第二耦合构件18相对于第一耦合构件16的旋转速度)。实施例提供用于何时使用来自传感器的信息来激励螺线管的控制策略。
现在参照图4，继续参照图1、图2和图3，示出了耦合和控制组件10的部件以及用于控制可控耦合组件12的控制系统50的部件的框图。控制系统50是耦合和控制组件10的一部分。图4中所示的耦合和控制组件10的部件包括可控耦合组件12的速度传感器46、第一支柱位置传感器44a和第二支柱位置传感器44b、以及第一螺线管14a和第二螺线管14b。图4中所示的控制系统50的部件包括主控制器52、以及第一螺线管控制器54a和第二螺线管控制器54b。通常，主控制器52和/或螺线管控制器54a、54b可操作用于使用来自位置传感器44a、44b和/或速度传感器46的信息来控制机电部件14a、14b，以控制可控耦合组件12。
主控制器52和螺线管控制器54a、54b是诸如处理器、微控制器等(例如，微型计算机)的电子器件。主控制器52(例如，车辆控制器)包括电机和发动机控制或控制逻辑，其执行包括变速器控制算法的控制功能。如图4所示，主控制器52可操作以向螺线管控制器54a、54b提供控制信号，以使螺线管控制器相应地控制螺线管14a、14b。
螺线管控制器54a、54b分别是“车载”螺线管14a、14b。螺线管控制器54a、54b根据来自主控制器52的控制信号通过向螺线管提供驱动信号来控制螺线管14a、14b。螺线管控制器54a、54b包括用于利用驱动信号分别控制螺线管14a、14b以在伸展位置和缩回位置之间移动往复式构件42a、42b的螺线管控制或控制逻辑。如上所述，当往复式构件42处于伸展位置时，往复式构件接触相关联的锁定支柱36以将锁定支柱移动到耦合位置。相反地，如上所述，当往复式构件42处于缩回位置时，往复式构件不接触相关联的锁定支柱36，并且锁定支柱被相应的复位弹簧38偏压到非耦合位置。这样，可控耦合组件12响应于来自螺线管控制器54a、54b的驱动信号在完全锁定位置、CW锁定位置、CCW锁定位置和完全超限位置之间改变，螺线管控制器54a、54b响应于来自主控制器52的控制信号来提供驱动信号。
如图4中所示，螺线管控制器54a、54b从速度传感器46接收指示第二耦合构件18的旋转速度的信息。在这方面，传递速度传感器46的速度传感器信号的速度传感器46的线路连接到螺线管控制器54a、54b。这样，螺线管控制器54a、54b被布置成获知第二耦合构件18的旋转速度(即，第二耦合构件18和(固定的)第一耦合构件16之间的速度差)。
如图4中进一步所示，主控制器52接收指示第二耦合构件18的旋转速度的信息。在这点上，螺线管控制器54a、54b中的至少一个将速度传感器信号传送到主控制器52(图4中未示出)。这样，主控制器52被布置成获知第二耦合构件18的旋转速度(即，第二耦合构件18和(固定的)第一耦合构件16之间的速度差)。
如图4中进一步所示的，主控制器52从第一位置传感器44a接收指示第一支柱36a的位置的信息，并且从第二位置传感器44b接收指示第二支柱36b的位置的信息。在这点上，传送支柱位置信号的位置传感器44a、44b的布线分别连接到螺线管控制器54a、54b，螺线管控制器54a、54b又将支柱位置信号传递到主控制器52(未在图4中示出)。这样，主控制器52被布置成获知每个锁定支柱36a、36b的位置(即，ON或OFF)。
在一个实施例中，耦合和控制组件10用于车辆的动力传动系的变速器中。动力传动系包括布置成向可控耦合组件12的第二耦合构件18提供扭矩的电动机(electricmotor)。动力传动系还可以包括发动机(engine)，由此车辆可以是混合动力电动车辆(HEV)。可替代地，动力传动系可以没有发动机，由此车辆可以是电池电动车辆(BEV)。来自电动机和发动机的扭矩(如果存在的话)经由变速器被引导至车辆的驱动轮。
一个挑战是如何“离开”诸如携带扭矩的可控耦合组件12之类的耦合组件，诸如当车辆处于停车状态时。所面临的挑战是如何无缝地控制停车(即，移出停车)，尤其是当车辆停放在如图5所示的斜坡上时。一般情况下，当车辆在驻车档时，耦合组件的一侧将被加载。加载的一侧将取决于坡度方向。因此，当从停车状态出来时，从11状态到00状态的给定耦合组件通常会产生01或10机械状态。如果支柱由于坡度而加载，则其不会OFF(关闭)。因此，需要遵循一个流程来将支柱(从停车状态)中解锁，而不移动或干扰车辆，也不需要操作员感知。
参照图5，对诸如可控耦合组件12的耦合组件的加载侧的进一步解释如下。当车辆处于停车状态时，第一锁定支柱和第二锁定支柱(类似于锁定支柱36a、36b)处于ON(导通)。当车辆处于下坡道上的停车状态时，如图5所示，两个锁定支柱都处于ON(导通)，第一个锁定支柱处于加载状态。随后，当锁定支柱被命令从ON状态(11)转到OFF状态(00)时，仅第二锁定支柱将被OFF(关闭)。耦合组件的电气状态将处于OFF(关闭)，但耦合组件的机械状态为卡在ON(导通)(10)。相反地，当车辆在上坡坡度上处于停车状态时，如图5所示，两个锁定支柱都处于ON状态，第二个锁定支柱处于加载状态。随后，当锁定支柱被命令从ON状态(11)转到OFF状态(00)时，仅第一锁定支柱将被OFF(关闭)。耦合组件的电气状态将处于OFF(关闭)，但耦合组件的机械状态为卡在ON(导通)(10)。
为了关闭被卡住的支柱，必须卸载被卡住的支柱。道路坡度(即下坡或上坡)使车辆的重量保持被卡住的支柱ON(导通)。例如，假设车辆的前向是下坡。在这种情况下，如果所需的方向是反向(REV)，则当驾驶员踩下油门踏板时，车辆将开始反向移动，卡住的支柱将被OFF(关闭)。然而，问题是，当所需方向是向前(FRD)时，前进的方式是首先倒车前进，以实现OFF(关闭)阻止向前移动的卡住支柱。相反，假设车辆朝前方向为上坡。在这种情况下，如果所需的方向是FWD，则当驾驶员踩下油门踏板时，车辆将开始向前移动，卡住的支柱将被OFF(关闭)。然而，问题是，当所需方向是REV时，倒车前进的方式是首先前进以实现OFF(关闭)卡住的支柱，以防止倒车运动。
控制系统50可操作成使用来自位置传感器44a、44b和速度传感器46的信息来控制可控耦合组件12，以解决如何“脱离”承载扭矩的可控耦合组件的难题。
在一个实施例中，当可控耦合组件的一侧承载扭矩时，控制系统50利用闭环控制策略来脱离可控耦合组件12。在操作中，当从停车状态出来时，驾驶员的意图被传递到主控制器52，因为P-R换档将具有与P-D换档不同的流程。因此，该流程中的第一步骤是确定结束PRND位置并将该数据传递到主控制器52。在闭环控制中，位置传感器44a、44b将锁定支柱36a、36b的位置传递到主控制器52。这是在换档期间的反馈信号。
对于脱离停车档的换档的该一般描述，假定车辆指向下坡，并执行P-D换档。当车辆处于停车状态时，两个锁定支柱36a、36b均为ON(导通)。当车辆指向下坡并且车辆向前驶出停车状态时，锁定支柱36a承载扭矩。由控制系统50执行的闭环控制策略具有以下步骤。由于选择了行驶模式，主控制器52将实现OFF(关闭)锁定支柱36a，同时锁定支柱36b保持ON(导通)。然而，当锁定支柱36a承载扭矩时，锁定支柱36a卡在ON(导通)上。处于ON(导通)的锁定支柱36b防止车辆在相反方向上移动。然后，主控制器52使电动机开始斜变倒车扭矩。当电动机提供倒车扭矩时，使用位置传感器44a监测被卡在ON上的锁定支柱36a的位置。最终，将施加足够的倒车扭矩以释放被卡在ON上的锁定支柱36a的状态。即使施加了倒车扭矩，由于锁定支柱36b保持为ON并且由此防止车辆在倒车方向上移动，所以车辆不能移动。一旦被卡在ON上的锁定支柱36a是自由的并且转到OFF，位置传感器44a将把该数据发送到主控制器52，通知锁定支柱36a不再被卡。立即，来自电动机的倒车扭矩将停止，并且主控制器52将会OFF(关闭)另一个锁定支柱(即，主控制器52将关闭锁定支柱36b)。电机控制被传递回车辆驾驶员并且将响应于车辆的加速器踏板。此时，车辆已脱离驻车档并处在行驶状态中。无论坡度大小或方向如何，本流程均可平稳地将车辆移出驻车状态。
现在参照图6，示出了流程图60，其示出了使用来自速度传感器46的信息控制可控耦合组件12以进行驻车接合控制过程的代表性操作。驻车接合控制过程用于防止车辆以不安全的速度进入驻车档。通过导通(ON)两个锁定支柱36a、36b，车辆进入停车状态。
最初，注意到某些停车系统使用停车棘爪。这样的停车系统被设计成不超过诸如3mph的设计车辆速度。如果试图在该速度以上接合驻车棘爪，则棘爪将与驻车齿轮棘齿并且将不接合。
本公开中的该功能通过速度传感器46读取第二耦合构件18的速度来提供。速度传感器46报告第二耦合构件18和(固定的)第一耦合构件16之间的速度差。如果第二耦合元件18和第一耦合元件16之间的该相对旋转速度大于阈值锁定速度，则螺线管14a、14b将不被激励以导通(ON)锁定支柱36a、36b。更具体地，如果该差分速度大于阈值锁定速度，则螺线管控制器54a、54b将不激励螺线管14a、14b，而不管来自主控制器52的用于这样做的任何命令。因此，这提供了一种类似于在上述驻车系统中发生的机械棘轮效应的“电子”棘轮效应，其中，棘爪将与驻车齿轮发生棘轮效应而不接合。与机械棘轮作用不同，电子棘轮作用不会导致锁定支柱和/或缺口上的任何机械磨损或撕裂，并且不会有任何机械咔哒声。
如图6中所示，停车接合控制过程开始，主控制器52生成控制信号以导通(ON)两个螺线管14a、14b，如框62中所示。主控制器52响应于车辆驾驶员命令生成该控制信号以将车辆置于停车状态。螺线管控制器54a、54b从主控制器52接收控制信号并从速度传感器46接收速度信号，如框64所示。速度信号指示第二耦合构件18和(固定的)第一耦合构件16之间的差分速度。螺线管控制器54a、54b检查差分速度(即，第二耦合构件18相对于第一耦合构件16的旋转速度)是否大于阈值锁定速度，如框66所示。阈值锁定速度可以对应于诸如3mph的车辆速度。
如果差分速度大于阈值锁定速度，则螺线管控制器54a、54b忽略来自主控制器52的控制信号并且不激励螺线管14a、14b，如框68a中所示。在这种情况下，螺线管14a、14b保持关闭(OFF)，并且锁定支柱36a、36b由此保持在非耦合位置。从而防止车辆进入停车状态。
如果差分速度小于阈值锁定速度，则螺线管控制器54a、54b响应于来自主控制器52的控制信号并且激励螺线管14a、14b，如框68b中所示。在这种情况下，螺线管14a、14b被导通(ON)，并且锁定支柱36a、36b由此移动到耦合位置。因此，车辆进入停车状态。
现在参照图7，示出了流程图70，其示出了使用来自速度传感器46的信息控制可控耦合组件12以进行坡道驻车控制过程的代表性操作。这样，速度传感器46具有提供被动坡道驻车功能的另一功能。
在操作中，当车辆处于第一档并且滑行或制动至停止时，速度传感器46将检测差分速度何时低于坡道驻车速度阈值。当满足这些条件时，控制系统50选择性地激励防止车辆向后滚动的螺线管。防止向前运动的另一个螺线管保持不激励状态。这导致车辆能够向前行驶，但在向后滚动时锁定。速度传感器46检测差分速度何时增加到超过坡道驻车速度阈值。在差分速度增加到超过坡道驻车速度阈值时，控制系统50触发已通电的螺线管被关闭(OFF)。
特别地，如图7中所示，坡道驻车控制过程开始，主控制器52接收来自速度传感器46的速度信号，并由此检测差分速度何时减小到小于坡道驻车速度阈值，如框72所示。当差分速度减小到小于坡道驻车速度阈值时，主控制器52生成用于螺线管控制器54b的控制信号，以导通(ON)其螺线管14b，以将反向锁定支柱36b移动到耦合位置，从而防止车辆向后滚动，如框74所示。对应于前向锁定支柱36a的螺线管14a在通电时将阻止在向前方向上的运动，螺线管14a保持关闭(OFF)，如框76所示。框74和框76使得车辆能够向前行驶但在向后滚动时锁定。如框78所示，主控制器52连续地接收来自速度传感器46的速度信号，并由此检测差分速度何时增加到大于坡道驻车速度阈值。在差分速度增加到超过坡道驻车速度阈值时，主控制器52生成用于螺线管控制器54b的控制信号以关闭(OFF)其螺线管14b，从而将反向锁定支柱36b移动到非耦合位置，如框79中所示。坡道驻车速度阈值可以对应于诸如3mph的车辆速度。
具有速度传感器46的耦合和控制组件10具有有益于当前停车系统的NVH。当当前的驻车棘爪接通(ON)并且来自车辆的反作用扭矩处于斜坡上或被压靠在路缘上时，能量被存储在传动系中。当驻车棘爪被拉出驻车档时，该储存的能量会被释放，有时会很剧烈，从而产生响亮的咔嗒声。OEM试图用复杂的液压控制装置来解决这个问题，只是为了使该储存的能量被转移到变速器的其他部件中，从而导致故障。本公开示出了与BEV或HEV中的4位置离合器的能力相结合的控制策略如何管理该存储的能量并将其耗散，而不会有任何剧烈的转移到变速器或车辆中。其结果是在任何坡度或预加载条件下，停车的无缝和安静的脱离。
现在参照图8A，示出了流程图90，其示出了使用来自位置传感器44a、44b的信息来控制可控耦合组件12以进行“停车-倒车”控制过程的代表性操作。最初，如判定框92所示，引导参照图6描述的停车接合控制过程使车辆进入停车状态。在停车状态下，两个螺线管14a、14b都导通(ON)。然后启动将车辆驶出停车状态并倒车的控制过程，主控制器52关闭(OFF)倒车螺线管14b，如框94所示。主控制器52使用位置传感器44b来确定反向螺线管14b是否已被关闭(OFF)或被卡在导通(ON)状态，如判定框96所示。当反向螺线管14b被卡在导通(ON)状态时，主控制器52使电动机斜升正向扭矩，如框97所示。最终，将施加足够的正向扭矩以释放反向螺线管14b。于是，如框98中所示，主控制器52将关闭(OFF)前向螺线管14a，并且如框99中所示，电动机控制将被传递回车辆驾驶员。此时，车辆已脱离驻车档并处在倒车状态中。如所描述的，当电动机在前向方向上倾斜时，前向螺线管14a保持导通(ON)将防止车辆的任何不期望的前向运动，同时卸载扭矩锁定的反向螺线管14b。
现在参照图8B，示出了流程图，其示出了使用来自位置传感器44a、44b和速度传感器46的信息来控制可控耦合组件12以进行“停车-前进”控制过程的代表性操作。最初，如判定框102所示，引导参照图6描述的停车接合控制过程使车辆进入停车状态。在停车状态下，两个螺线管14a、14b都导通(ON)。然后启动将车辆驶出停车状态并进入前进状态的控制过程，主控制器52关闭(OFF)前向螺线管14a，如框94所示。主控制器52使用位置传感器44a来确定前向螺线管14a是否已被关闭(OFF)或被卡在导通(ON)状态，如判定框106所示。当前向螺线管14a被卡在导通(ON)状态时，主控制器52使电动机斜升倒车扭矩，如框107所示。最终，将施加足够的倒车扭矩以释放前向螺线管14a。于是，如框108中所示，主控制器52将关闭(OFF)反向螺线管14b，并且如框109中所示，电动机控制将被传递回车辆驾驶员。此时，车辆已脱离驻车档并处在前进状态中。如所描述的，当电动机在倒车(反向)方向上倾斜时，反向螺线管14b保持导通(ON)将防止车辆的任何不期望的倒车移动，同时卸载扭矩锁定的正向螺线管14a。
如所描述的，耦合和控制组件10可具有以下特征：有助于消除离合器的液压控制，具有具备径向几何形状的减小的封装空间，有助于消除当前的停车系统、高NVH的同时脱离当前的停车系统并同时增加坡道驻车功能。
虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意味着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，可组合各种实施例的特征以形成本发明的其他实施例。

Claims (20)

1.一种耦合和控制组件，其包括：
可控耦合组件，其包括第一耦合构件和被支撑用于相对于所述第一耦合构件绕轴线旋转的第二耦合构件，所述第一耦合构件具有第一耦合面和速度传感器，所述第一耦合面定向成相对于所述轴线径向地朝向，所述第二耦合构件具有第二耦合面和多个锁定构造，所述第二耦合面定向成相对于所述轴线径向地朝向，所述耦合构件相对于彼此定位成使得所述速度传感器与所述多个锁定构造相对彼此紧密间隔开；
第一机电部件，其被配置为使第一锁定元件在(i)耦合位置和(ii)非耦合位置之间移动，在所述耦合位置中，所述第一锁定元件接合所述多个锁定构造中的一个锁定构造，从而防止所述第二耦合构件在第一方向上绕所述轴线旋转，在所述非耦合位置中，所述第一锁定元件与所述多个锁定构造脱离；
第二机电部件，其被配置为使第二锁定元件在(i)耦合位置和(ii)非耦合位置之间移动，在所述耦合位置中，所述第二锁定元件接合所述多个锁定构造中的一个锁定构造，从而防止所述第二耦合构件在与所述第一方向相反的第二方向上绕所述轴线旋转，在所述非耦合位置中，所述第二锁定元件与所述多个锁定构造脱离；
其中，所述速度传感器被配置为当所述第二耦合构件相对于所述第一耦合构件绕所述轴线旋转时感测所述多个锁定构造旋转经过传感器，以产生指示所述第二耦合构件的旋转速度的速度信号；以及
控制器，所述控制器操作地接收来自所述速度传感器的速度信号，并且被配置为控制多个机电部件中的一个机电部件，以将对应于所述多个机电部件中的所述一个机电部件的锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且控制所述多个机电部件中的另一个机电部件，以在所述第二耦合构件的旋转速度降低到低于坡道驻车速度阈值时将对应于所述多个机电部件中的所述另一个机电部件的锁定元件保持在所述非耦合位置。
2.根据权利要求1所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器还被配置为，在所述第二耦合构件的所述旋转速度随后增加到大于所述坡道驻车速度阈值时，控制所述多个机电部件中的所述一个机电部件，以将对应于所述多个机电部件中的所述一个机电部件的锁定元件从所述耦合位置移动回到所述非耦合位置。
3.根据权利要求1所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器还被配置为，在所述第二耦合构件在所述第二方向上的旋转速度降低到低于所述坡道驻车速度阈值时，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件保持在所述非耦合位置，从而防止所述第二耦合构件在所述第一方向上的意外旋转。
4.根据权利要求3所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器还被配置为，在所述第二耦合元件在第二方向上的旋转速度随后增加到大于所述坡道驻车速度阈值时，控制所述第一机电部件以使所述第一锁定元件从所述耦合位置移动回到所述非耦合位置。
5.根据权利要求1所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器还被配置为，当所述第一耦合构件在所述第一方向上的旋转速度降低到低于所述坡道驻车速度阈值时，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件保持在所述非耦合位置，从而防止所述第一耦合构件在所述第二方向上的意外旋转。
6.根据权利要求5所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器还被配置为，在所述第一耦合元件在第一方向上的旋转速度随后增加到大于所述坡道驻车速度阈值时，控制所述第二机电部件以使所述第二锁定元件从所述耦合位置移动回到所述非耦合位置。
7.根据权利要求1所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器还被配置为，在所述第二耦合构件的旋转速度小于停车速度阈值时，响应于接收到停车命令，控制所述多个机电部件以将锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置；并且
所述控制器还被配置为，在所述第二耦合构件的所述旋转速度大于所述停车速度阈值时，不论是否接收到所述停车命令，都控制所述多个机电部件以将锁定元件保持在所述非耦合位置。
8.根据权利要求7所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器包括主控制器、与所述第一机电部件相关联的第一螺线管控制器、和与所述第二机电部件相关联的第二螺线管控制器；
其中，所述主控制器被配置为响应于接收到所述停车命令而向螺线管控制器提供控制信号，该控制信号命令所述螺线管控制器将锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置；
所述螺线管控制器被配置为，在所述第二耦合构件的旋转速度小于所述停车速度阈值时，响应于所述控制信号，控制所述多个机电部件以将锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置；并且
所述螺线管控制器还被配置为，在所述第二耦合构件的所述旋转速度大于所述停车速度阈值时，响应于所述控制信号，忽略所述控制信号并将锁定元件保持在所述非耦合位置。
9.根据权利要求7所述的耦合和控制组件，其中：
所述第一耦合构件还具有位置传感器，该位置传感器被配置成生成指示所述第二锁定元件是处于所述耦合位置还是所述非耦合位置的位置信号；并且
所述控制器操作地接收所述位置信号，并且还被配置为在锁定元件已经响应于所述停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到倒车命令，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件保持在所述耦合位置，从所述位置信号诊断出所述第二机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第二锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述位置信号确认允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第一机电部件将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置。
10.根据权利要求7所述的耦合和控制组件，其中：
所述第一耦合构件还具有位置传感器，该位置传感器被配置成生成指示所述第一锁定元件是处于所述耦合位置还是所述非耦合位置的位置信号；并且
所述控制器操作地接收所述位置信号，并且还被配置为在锁定元件已经响应于所述停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到行驶命令，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件保持在所述耦合位置，从所述位置信号诊断出所述第一机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第一锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述位置信号确认允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第二机电部件将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置。
11.一种耦合和控制组件，其包括：
可控耦合组件，其包括第一耦合构件和被支撑用于相对于所述第一耦合构件绕轴线旋转的第二耦合构件，所述第一耦合构件具有第一耦合面和速度传感器，所述第一耦合面定向成相对于所述轴线径向地朝向，所述第二耦合构件具有第二耦合面和多个锁定构造，所述第二耦合面定向成相对于所述轴线径向地朝向，所述耦合构件相对于彼此定位成使得所述速度传感器与所述多个锁定构造相对彼此紧密间隔开；
第一机电部件，其被配置为使第一锁定元件在(i)耦合位置和(ii)非耦合位置之间移动，在所述耦合位置中，所述第一锁定元件接合所述多个锁定构造中的一个锁定构造，从而防止所述第二耦合构件在第一方向上绕所述轴线旋转，在所述非耦合位置中，所述第一锁定元件与所述多个锁定构造脱离；
第二机电部件，其被配置为使第二锁定元件在(i)耦合位置和(ii)非耦合位置之间移动，在所述耦合位置中，所述第二锁定元件接合所述多个锁定构造中的一个锁定构造，从而防止所述第二耦合构件在与所述第一方向相反的第二方向上绕所述轴线旋转，在所述非耦合位置中，所述第二锁定元件与所述多个锁定构造脱离；
其中，所述速度传感器被配置为当所述第二耦合构件相对于所述第一耦合构件绕所述轴线旋转时感测所述多个锁定构造旋转经过传感器，以产生指示所述第二耦合构件的旋转速度的速度信号；以及
控制器，所述控制器操作地接收来自所述速度传感器的速度信号，所述控制器被配置为，在所述第二耦合构件的旋转速度小于停车速度阈值时，响应于接收到停车命令，控制多个机电部件以将锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且所述控制器还被配置为，在所述第二耦合构件的旋转速度大于所述停车速度阈值时，不论是否接收到所述停车命令，都控制所述多个机电部件以将锁定元件保持在所述非耦合位置。
12.根据权利要求11所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器包括主控制器、与所述第一机电部件相关联的第一螺线管控制器、和与所述第二机电部件相关联的第二螺线管控制器；
其中，所述主控制器被配置为响应于接收到所述停车命令而向螺线管控制器提供控制信号，该控制信号命令所述螺线管控制器将锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置；
所述螺线管控制器被配置为，在所述第二耦合构件的旋转速度小于所述停车速度阈值时，响应于所述控制信号，控制所述多个机电部件以将锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置；并且
所述螺线管控制器还被配置为，在所述第二耦合构件的所述旋转速度大于所述停车速度阈值时，响应于所述控制信号，忽略所述控制信号并将锁定元件保持在所述非耦合位置。
13.根据权利要求11所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器还被配置为，在所述第二耦合构件的旋转速度降低到低于坡道驻车速度阈值时，控制所述多个机电部件中的一个机电部件，以将对应于所述多个机电部件中的所述一个机电部件的锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且控制所述多个机电部件中的另一个机电部件，将对应于所述多个机电部件中的所述另一个机电部件的锁定元件保持在所述非耦合位置。
14.根据权利要求13所述的耦合和控制组件，其中：
所述控制器还被配置为，在所述第二耦合构件的所述旋转速度随后增加到大于所述坡道驻车速度阈值时，控制所述多个机电部件中的所述一个机电部件，以将对应于所述多个机电部件中的所述一个机电部件的锁定元件从所述耦合位置移动回到所述非耦合位置。
15.根据权利要求11所述的耦合和控制组件，其中：
所述第一耦合构件还具有位置传感器，该位置传感器被配置成生成指示所述第二锁定元件是处于所述耦合位置还是所述非耦合位置的位置信号；并且
所述控制器操作地接收所述位置信号，并且还被配置为在锁定元件已经响应于所述停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到倒车命令，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件保持在所述耦合位置，从所述位置信号诊断出所述第二机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第二锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述位置信号确认允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第一机电部件将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置。
16.根据权利要求15所述的耦合和控制组件，其中：
所述第一耦合构件还具有位置传感器，该位置传感器被配置成生成指示所述第一锁定元件是处于所述耦合位置还是所述非耦合位置的位置信号；并且
所述控制器操作地接收所述位置信号，并且还被配置为在锁定元件已经响应于所述停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到行驶命令，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件保持在所述耦合位置，从所述位置信号诊断出所述第一机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第一锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述位置信号确认允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第二机电部件将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置。
17.一种利用耦合和控制组件的使用方法，所述耦合和控制组件具有：(a)可控耦合组件，其包括第一耦合构件和被支撑用于相对于所述第一耦合构件绕轴线旋转的第二耦合构件，所述第一耦合构件具有第一耦合面和速度传感器，所述第一耦合面定向成相对于所述轴线径向地朝向，所述第二耦合构件具有第二耦合面和多个锁定构造，所述第二耦合面定向成相对于所述轴线径向地朝向，所述耦合构件相对于彼此定位成使得所述速度传感器与所述多个锁定构造相对彼此紧密间隔开；(b)第一机电部件，其被配置为使第一锁定元件在(i)耦合位置和(ii)非耦合位置之间移动，在所述耦合位置中，所述第一锁定元件接合所述多个锁定构造中的一个锁定构造，从而防止所述第二耦合构件在第一方向上绕所述轴线旋转，在所述非耦合位置中，所述第一锁定元件与所述多个锁定构造脱离；以及(c)第二机电部件，其被配置为使第二锁定元件在(i)耦合位置和(ii)非耦合位置之间移动，在所述耦合位置中，所述第二锁定元件接合所述多个锁定构造中的一个锁定构造，从而防止所述第二耦合构件在与所述第一方向相反的第二方向上绕所述轴线旋转，在所述非耦合位置中，所述第二锁定元件与所述多个锁定构造脱离，所述方法包括：
使用所述速度传感器感测随着所述第二耦合构件相对于所述第一耦合构件绕所述轴线旋转而使得所述多个锁定构造旋转经过所述传感器，并且通过所述速度传感器生成指示所述第二耦合构件的旋转速度的速度信号；
由控制器接收来自所述速度传感器的速度信号；以及
由所述控制器控制多个机电部件中的一个机电部件，以将对应于所述多个机电部件中的所述一个机电部件的锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置，并且由所述控制器在所述第二耦合构件的旋转速度降低到低于坡道驻车速度阈值时，控制所述多个机电部件中的另一个机电部件，以将对应于所述多个机电部件中的所述另一个机电部件的锁定元件保持在所述非耦合位置。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述方法还包括：
在所述第二耦合构件的所述旋转速度随后增加到大于所述坡道驻车速度阈值时，通过所述控制器控制所述多个机电部件中的所述一个机电部件，以将对应于所述多个机电部件中的所述一个机电部件的锁定元件从所述耦合位置移动回到所述非耦合位置。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述方法还包括：
在所述第二耦合构件的旋转速度小于停车速度阈值时，响应于接收到停车命令，通过所述控制器控制所述多个机电部件以将锁定元件从所述非耦合位置移动到所述耦合位置；以及
在所述第二耦合构件的所述旋转速度大于所述停车速度阈值时，不论是否接收到所述停车命令，都通过所述控制器控制所述多个机电部件以将锁定元件保持在所述非耦合位置。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一耦合构件还具有第一位置传感器和第二位置传感器，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器被配置成分别生成指示所述第一锁定元件和所述第二锁定元件是处于所述耦合位置还是所述非耦合位置的第一位置信号和第二位置信号，所述方法还包括：
通过所述控制器接收来自所述位置传感器的位置信号；
在锁定元件已经响应于停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到倒车命令，所述控制器控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件保持在所述耦合位置，从第二位置信号诊断出所述第二机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第二锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述第二位置信号确认允许所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第一机电部件将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置；以及
在锁定元件已经响应于所述停车命令移动到所述耦合位置之后响应于接收到行驶命令，所述控制器控制所述第一机电部件以将所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，控制所述第二机电部件以将所述第二锁定元件保持在所述耦合位置，从第一位置信号诊断出所述第一机电部件被卡在所述耦合位置中，基于从所述第一锁定元件移除扭矩的条件来命令来自电动机的扭矩增加，使得允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置，并且在从所述第一位置信号确认允许所述第一锁定元件移动到所述非耦合位置之后，控制所述第二机电部件将所述第二锁定元件移动到所述非耦合位置。
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