本申请是于2015年11月5日提交的第14/933,345号美国申请的部分继续申请，该部分继续申请又要求于2014年11月7日提交的第62/076,646号美国临时申请的优先权。本申请还要求于2015年11月25日提交的第62/259,734号美国临时申请的优先权。
技术领域
本发明的至少一个实施方式总体涉及一种与可控连接组件一起使用的机电装置，并且特别是涉及使用这样的装置的连接和机电控制组件。
背景技术：
典型的单向离合器(即，OWC)包括第一连接构件、第二连接构件以及位于这两个连接构件的相对表面之间的第一组锁定构件。单向离合器被设计成在一个方向上锁定并且允许在相反的方向上自由旋转。常常用于车载式、自动式传动装置的两种类型的单向离合器包括：
-滚子式，其包括位于单向离合器的内座圈和外座圈之间的弹簧加载的滚子(在一些应用上滚子式也在没有弹簧的情况下使用)；以及
-楔块式，其包括位于单向离合器的内座圈和外座圈之间的不对称形状的楔形物。
单向离合器通常在发动机制动期间超越运行，而不是实现发动机制动。正是由于这个原因，在同一个传动节点处存在摩擦组件。可选的动态离合器可用于防止超越运行状况和实现发动机制动。
可控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OWC常常加入与滑板组合的第二组支柱或锁定构件。该额外的一组锁定构件加上滑板为OWC增添了多个功能。根据设计的需要，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，根据设计，OWC能够在一个或两个方向上超越运行。可控OWC包含外部控制的选择或致动机构。该选择机构的运动可以处于对应于不同操作模式的两个或多个位置之间。选择机构是通过相同的紧固技术相对于OWC固定的独立的系统或组件。在形成OWC之后，这样的选择机构在独立的和随后的操作中被固定。无论是自动的还是其他方式，该随后的操作都需要额外的工作台，这特别是增加了成品组件的制造时间和成本。
另外，独立的外部部件可以安装在OWC上或其附近的事实是质量缺陷的来源，并因此增加了制造这样的可控或可选的OWC的成本，这在大批量生产的基础上是显著的。此外，由于尺寸堆叠问题，尤其是在长期使用期间可能出现控制元件或选择板粘接。
受行业、政府监管机构和消费者对功能上与现有技术产品相当或更优越的耐用且便宜的产品不断增加的需求的驱动，仍需要改进承受诸如极端温度的艰难使用条件的离合器。这在汽车行业中尤其如此，汽车行业中用于汽车应用的离合器的开发者和制造商必须满足这些制品的许多竞争性性能规范。
与现有技术的连接和控制组件相关联的另一个问题是，不希望锁定构件和使该锁定构件移动的致动器之间存在较大的距离。较大的距离减少用于定位组件的可用空间量。例如，在车辆中，用于这样的组件的空间量通常非常有限。
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号公开了一种用于扭矩传递的平面超越连接器。美国专利第6,290,044号公开了一种用于自动传动装置的可选单向离合组件。美国专利第7,258,214号公开了一种超越连接组件。美国专利第7,344,010号公开了一种超越连接组件。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。
其他相关的美国专利出版物包括2012/0145506、2011/0192697、2011/0183806、2010/0252384、2009/0194381、2008/0223681、2008/0169165、2008/0169166、2008/0185253，以及下述美国专利号8,079,453、7,992,695、8,051,959、7,766,790、7,743,678和7,491,151。
美国专利第9,127,724号公开了一种用于控制连接组件的径向螺线管操作的支柱。
美国专利第9,121,454号在其图9(在本申请中标记为图1)中公开了根据该发明的至少一个实施方式构造或制成的不对称的跷跷板式或跷跷板状的锁定构件或支柱，总体用附图标记22表示。该锁定构件22在总体用附图标记28表示的连接组件的分别总体用附图标记24和26表示的第一离合器或连接构件和第二离合器或连接构件之间可控地传递扭矩。
第一连接构件24可以是能够围绕组件28的旋转轴线在顺时针方向或逆时针方向上旋转的槽板，并且包括具有总体用附图标记32表示的多个槽的大致平坦的环形连接面，其中每个槽的尺寸和形状被设计为接收并且名义上保持锁定构件，例如锁定构件22。槽32围绕组件28的轴线间隔开。所述面被定向为在沿组件28的旋转轴线的第一方向上面朝轴向。
第二离合构件26可以是凹口板并具有大致平坦的环形第二连接面33，该连接面33与第一面相对并且被定向为在与沿组件28的旋转轴线的第一方向相反的第二方向上面朝轴向。第二面33具有多个锁定结构35，该多个锁定结构35在从槽32突出时被锁定构件22接合，以防止第一构件24和第二构件26围绕组件28的轴线在至少一个方向上相对于彼此相对旋转。
锁定构件22包括构件接合第一端面34、构件接合第二端面36以及端面34和36之间的细长的主体部38。锁定构件22还可以包括从主体部38侧向伸出的突出枢轴40，其用于使锁定构件22能够围绕与枢轴40相交的、锁定构件22的枢转轴线枢转地运动。锁定构件22的端面34和36在枢转运动期间可相对于连接构件24和26在接合位置与分离位置之间移动，由此可以在锁定构件22的接合位置处、在连接构件24和26之间产生单向扭矩传递。
通常，枢轴40相对于主体部38的尺寸、形状和位置被设计为允许在第一连接构件24和被保持的锁定构件22的高于预定的RPM的旋转期间、在枢转轴线附近产生枢轴的端面与槽32的外壁之间的摩擦接合，从而显著地减小为了使锁定构件22在接合位置与分离位置之间移动而必须要克服的、锁定构件22围绕枢转轴线的总体运动量。
组件28还包括分别支撑在第一离合构件24和第二离合构件26之间的孔保持元件或保持板47。保持元件47具有至少一个开口，该至少一个开口完全延伸穿过该保持元件47，以允许锁定构件或支柱22延伸穿过其中并且分别将第一离合构件24与第二离合构件26锁定在一起。在这样的移动期间，枢轴40的上表面抵靠保持板47的下表面枢转。
在内枢轴40上刻凹口，以允许带凹口的内枢轴40的侧表面与槽32的内壁摩擦接合，并且防止锁定构件22在槽32中旋转。也可以以类似的方式在外枢轴上刻凹口，使得锁定构件22可以用作前向锁定构件或反向锁定构件。
槽32提供足够的间隙，以在锁定构件22在接合位置与分离位置之间运动期间允许锁定构件22滑动运动。
锁定构件22可以是注射成型的锁定构件，例如金属注射成型的锁定构件或部件。
第一连接构件24也具有面(没有示出，但是与第一面相对)，该面具有多个通道56，该多个通道56围绕组件28的旋转轴线间隔开，并且包括与槽32连通的通道56。通道56将致动力传送至各自的槽32内的它们相应的锁定构件22。第一面和相对的面大致是环形的，并且相对于组件28的旋转轴线大致径向延伸。
可以在通道56内容纳致动器，例如包括弹簧致动器58的弹簧致动器，以提供用于致动相应的槽32内的锁定构件22的致动力，使得锁定构件22在它们的接合位置与分离位置之间移动。也可以使用除了弹簧致动器58之外的其他类型的致动器来提供致动力。
偏置构件(例如，包括螺旋回动弹簧60的螺旋回动弹簧)偏置锁定构件22，以对抗锁定构件22朝向它们接合位置的枢转运动。弹簧致动器58对抗弹簧偏置构件60的偏置力来枢转它们的锁定构件22。每个槽32都具有用于容纳其相应的偏置弹簧60的内凹部62，其中槽32是弹簧槽。
公开了可控或可选单向离合器的其他美国专利出版物包括美国专利号6,193,038、7,198,587、7,275,628、8,602,187和7,464,801，以及美国公开申请号2007/0278061、2008/0110715、2009/0159391、2009/0211863、2010/0230226、2014/0305761、2014/0190785和2015/0204391。
尽管如此，仍需要提供加载情况下非液压离合器的分离，特别是极其低的启动温度(即，-40华氏度以下)期间，同时节省自动传动装置环境中的空间。
与本申请有关的其他美国专利文件包括：2,947,537、2,959,062、4,050,560、4,340,133、4,651,847、6,607,292、6,905,009、7,942,781、8,061,496、8,286,772、8,646,587、8,888,637、2004/0238306、2006/0185957、2007/0034470、2009/0255773、2010/0022342、2010/0255954、2011/0177900、2012/0090952、2012/0152683和2012/0152687。
如本文所使用的，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，如本文所使用的，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。
如本文所使用的，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、各向异性磁阻元件(AMR)、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。
现代机动车辆使用具有不同尺寸的齿轮的发动机传动系统来基于车辆行进的速度将车辆的发动机产生的动力传递至车轮。发动机传动系统通常包括可以接合和分离这些齿轮的离合机构。该离合机构可以由车辆的驾驶员手动操作，或者基于驾驶员希望车辆运行的速度来由车辆本身自动操作。
在自动变速车辆中，需要车辆感测离合器的位置，以在传动装置的齿轮之间进行平滑、有效的移位以及进行总体有效的传动控制。因此，用于感测离合器的线性位置的离合器位置传感部件可以被自动变速车辆施使用，以帮助换档和传动控制。
目前的离合器位置传感部件使用磁传感器。使用磁传感器的一个优点在于，传感器不需要与被感测的物体物理接触，从而避免了传感器和物体之间的机械磨损。然而，当传感器不与被感测的物体物理接触时，由于传感器与物体之间存在必要的间隙或公差，因此实际的线性离合器测量精度可能受到损害。此外，解决该问题的目前的传感系统使用线圈和较昂贵的某些专用的集成电路。
美国专利第8,324,890号公开了一种传动离合器位置传感器，其包括位于传动装置的壳体外部的通量集中器的相对两端处的两个霍尔传感器，以感测由附接至离合器活塞的磁体产生的磁场。为了降低对磁体到传感器的间隙公差的灵敏度，使用一个霍尔传感器的电压与两个霍尔传感器的电压之和的比率来与活塞相关联，并因此与离合器位置相关联。
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传动装置的扭矩输送元件，另一个板可驱动地连接至另一个扭矩输送元件或相对于传动装置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。
凹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凹口。凹口形成在凹口板的平面表面中。
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由塑料加工设备处理的“原料”。该成型工艺允许在单个操作中大量成形复杂的部件。终端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，因此对于较小的、复杂的腔来说是成本有效的，因此对于通过另外的或经典的方法生产来说相当昂贵的较小的、复杂的大量产品而言是成本有效的。能够在MIM原料中实施的各种金属被称为粉末冶金，并且这些金属含有与用于常见金属和异金属应用的工业标准中所发现的相同的合金成分。对成型的形状进行随后的调节操作，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。
技术实现要素：
本发明的至少一个实施方式的目的是提供一种与可控连接组件一起使用的机电装置以及一种连接和机电控制组件，其中输出轴的旋转运动被转化成平移运动，以直接致动连接组件的锁定构件。
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，提供一种与可控连接组件一起使用的机电装置。该装置包括能够在断开位置和连接位置之间枢转的锁定构件，该连接位置的特征在于锁定构件与连接组件的承载肩部的抵靠接合。该装置还包括双向电驱动的致动和传动组件，其包括旋转输出轴和一组互连的传动元件，一组传动元件包括连接至输出轴以与其一起旋转的输入传动元件以及在输出轴旋转时平移的输出传动元件，其用于致动锁定构件并且致使锁定构件在与连接组件的不同操作模式对应的连接位置和断开位置之间枢转。
一组传动元件可以包括带螺纹的螺杆轴和拧到该螺杆轴上的螺母。
锁定构件可以是支柱。
输入传动元件可以包括螺杆轴，并且其中螺杆轴的旋转致使螺母平移。
输入传动元件可以连接至螺母，以使螺母旋转并且引起螺杆轴平移，并且其中螺杆轴的自由端部致动锁定构件。
输入传动元件可以包括第一凸轮，并且一组传动元件可以包括第二凸轮，第二凸轮连接至螺母以与其一起旋转并搭设在第一凸轮上，使得螺母在输出轴旋转时旋转。
致动和传动组件可以包括具有输出轴的直流马达。
装置还可以包括至少一个非接触式位置传感器，其用于提供随锁定构件或其中一个传动元件的位置而变化的位置反馈信号。
每个传感器都可以包括至少一个磁性或铁磁性磁体以及至少一个磁场传感元件，至少一个磁场传感元件设置为与至少一个磁体相邻并且相对于至少一个磁体静止，以感测磁通量，从而产生位置反馈信号。
每个磁场传感元件都可以是霍尔效应传感器。
输出传动元件可以包括连接至螺母以与其一起平移的柱塞。
致动和传动组件还可以包括用于将柱塞推动到与锁定构件的断开位置对应的缩回位置的偏置构件。
螺母可以是不能在螺杆轴上反向驱动的。
装置还可以包括用于将一组传动元件中的一个保持在适当位置的闭锁机构。闭锁机构可以包括闭锁螺线管。
支柱可以为U形支柱，并且其中输出传动元件的自由端部枢转地连接至U形支柱。
支柱可以具有承窝，并且其中输出传动元件具有形成在其自由端部、用于插入承窝中以形成球窝接头的球状部。
装置可以具有多个锁定构件和对应的多个输出传动元件。一组传动元件可以包括公共的中间传动元件，中间传动元件连接至螺母以与其一起平移，并且连接至多个输出传动元件，使得多个输出传动元件一致地移动，以致动多个锁定构件。
中间传动元件可以包括板，多个输出传动元件被支撑在该板上。
支柱可以是跷跷板式或跷跷板形支柱。
输入传动元件可以包括凸轮，并且输出传动元件可以包括柱塞，柱塞的一个端部搭设在凸轮上，以在输出轴旋转时使柱塞平移。
此外，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，提供一种连接和机电控制组件。该组件包括连接子组件，该连接子组件包括第一连接构件和第二连接构件。第一连接构件被支撑为围绕轴线相对于第二连接构件旋转。第一连接构件包括具有多个凹部的第一连接面。凹部中的每一个都限定承载肩部。组件还包括能够在断开位置和连接位置之间枢转的锁定构件，连接位置的特征在于锁定构件与第一连接构件的承载肩部的抵靠接合。组件还包括双向电驱动的致动和传动子组件，其包括旋转输出轴和一组互连的传动元件，一组传动元件包括连接至输出轴以与其一起旋转的输入传动元件以及在输出轴旋转时平移的输出传动元件，其用于致动锁定构件并且致使锁定构件在与连接组件的不同操作模式对应的连接位置和断开位置之间枢转。
一组传动元件可以包括带螺纹的螺杆轴和拧到该螺杆轴上的螺母。
锁定构件可以是支柱。
输入传动元件可以包括螺杆轴，并且其中螺杆轴的旋转致使螺母平移。
输入传动元件可以连接至螺母，以使螺母旋转并且致使螺杆轴平移，并且其中螺杆轴的自由端部致动锁定构件。
输入传动元件可以包括第一凸轮，并且一组传动元件包括第二凸轮，第二凸轮连接至螺母以与其一起旋转并搭设在第一凸轮上，使得螺母在输出轴旋转时旋转。
致动和传动子组件可以包括具有输出轴的直流马达。
组件还可以包括至少一个非接触式位置传感器，其用于提供随锁定构件或其中一个传动元件的位置而变化的位置反馈信号。
每个传感器都可以包括至少一个磁性或铁磁性磁体以及至少一个磁场传感元件，至少一个磁场传感元件设置为与至少一个磁体相邻并且相对于至少一个磁体静止，以感测磁通量，从而产生位置反馈信号。
每个磁场传感元件都可以是霍尔效应传感器。
输出传动元件可以包括连接至螺母以与其一起平移的柱塞。
致动和传动子组件还可以包括用于将柱塞推动到与锁定构件的断开位置对应的缩回位置的偏置构件。
致动和传动子组件还可以包括用于将柱塞推动到与锁定构件的连接位置对应的伸出位置的偏置构件。
螺母可以是不能在螺杆轴上反向驱动的。
组件可以包括用于将一组传动元件中的一个保持在适当位置的闭锁机构。闭锁机构可以包括闭锁螺线管。
支柱可以为U形支柱，其中输出传动元件的自由端部枢转地连接至U形支柱。
支柱可以具有承窝，其中输出传动元件具有形成在其自由端部、用于插入承窝中以形成球窝接头的球状部。
组件可以具有多个锁定构件和对应的多个输出传动元件。一组传动元件可以包括公共的中间传动元件，中间传动元件连接至螺母以与其一起旋转，并且连接至多个输出传动元件，使得多个输出传动元件一致地移动，以致动多个锁定构件。
中间传动元件可以包括板，多个输出传动元件被支撑在该板上。
支柱可以是跷跷板式支柱。
输入传动元件可以包括凸轮，并且输出传动元件可以包括柱塞，柱塞的一个端部搭设在凸轮上，以在输出轴旋转时使柱塞平移。
第一连接面可以被定向为朝向轴线的轴向。
第一连接面可以被定向为朝向轴线的径向。
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的词语，并且应理解的是可以在不脱离本发明的主旨和范围的情况下做出各种变化。另外，各个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。
附图说明
图1是跷跷板式或跷跷板形的锁定构件或支柱的局部剖开的剖面图，该锁定构件或支柱已经通过弹簧致动器围绕枢转轴线被旋转或枢转到接合或连接位置；
图2是根据本发明的至少一个实施方式构造的机电装置与连接组件的传感装置和静止槽板一起的局部剖开的示意图，其可以是静态的或动态的，如果是动态的，则马达和螺杆将与槽和支柱一起转进/转出纸面；
图3是与图2的视图类似的视图，其中增加了一对偏置弹簧，该偏置弹簧为装置的第二实施方式提供用于致动器的弹簧隔离；
图4是与图3的视图类似的视图，其中示出机电装置安装在传动装置壳体上，以与带齿的连接构件或板的径向面接合；
图5是与图3的视图类似的视图，其中公共板上支撑的多个锁定构件由单个致动器致动，并且其中示出锁定构件处于静态槽板或连接构件中；还示出了替代的传感位置；
图6是与图5的视图类似的视图，其中示出锁定构件处于动态(即，旋转的)槽板中，该动态槽板即是不能反向驱动的致动/传动板；可以直接感测在动态槽板中的支柱位置，但是需要昂贵的滑环来提供电力并控制发送给传感器的信号/来自传感器的信号；该设置可以用于静态槽板设计中，但是与图5的实施方式相比具有封装缺点；
图7是与图2的视图类似的视图，其中螺母不平移，而是随着马达的旋转而旋转，以致动容纳在静态槽板内的支柱；图7示出了二者通过马达的轴上的齿轮和旋转螺母的外径上的花键被直接连接；
图8是与图7的视图类似的视图，其中，螺线管形式的闭锁机构卡住并防止由旋转螺母造成的丝杠的线性运动；还示出了用于将马达连接至旋转螺母的替代方法；
图9是与图6的视图类似的视图，其包括锁定能够反向驱动的故障保险致动/变速板的位置的闭锁机构；
图10A是与图9的视图类似的视图，其示出了闭锁螺线管的示例性螺线管电枢端部的细节；
图10B是图10A的视图的一部分的放大视图，以示出电枢与板之间的相互作用；
图11是直接作用于支柱柱塞上的马达驱动凸轮的部分剖开的示意性端视图；以及
图12是柱塞与支柱之间的球窝接头或连接部的部分剖开的视图。
具体实施方式
根据需要，本文公开了本发明的详细的实施方式，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。
在所公开的多个实施方式中，与可选或可控的离合或连接组件一起使用从而控制组件的操作模式或状态的机电装置的部件分别在图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11中总体用附图标记80、180、280、380、480、580、680、780、880和980表示，其中与第一实施方式的部件执行相同或类似功能的、第一实施方式之外的实施方式中的部件具有相同的最后两位数字，但是具有不同的第一位数字。例如，每个实施方式中的每个致动器或直流电动马达以“82”作为其附图标记的最后两位数字。因此，不同实施方式的直流电动马达在图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11中分别为附图标记82、182、282、382、482、582、682、782、882和982。
总体上，本发明的一个或多个实施方式：
-将U形支柱结构与丝杠组合在一起；
-提供引起支柱的枢转运动的、丝杠的线性运动；
-在U形件与柱塞之间的连接部周围半刚性地提供容隙，以将支柱附接至螺母；这提供了在承受负载的情况下分离支柱的能力；这还防止致动组件因支柱接合和承载扭矩而承受负载；
-将两个弹簧添加到柱塞中，该弹簧能够将柱塞与螺母弹簧隔离，从而在支柱运动受阻时允许系统被偏置；
-避免螺杆及其马达推动或拉动受阻的螺母/柱塞；
-虽然支柱运动仍受阻，但是由于螺母可以移动到期望的状态，因此提高了系统响应时间；一旦卸除负载，系统将进入期望的状态；
-能够用于径向或平面离合器设计；
-允许多个支柱组成组或一起致动；
-能够利用传感器来确定螺母的位置，并因此确定支柱在半刚性设计中的位置；传感器能够确定柱塞在机械断开的单元上的位置。
第一实施方式(即，图2)的组件80的部件包括双向电驱动的致动和传动子组件或组件，其总体用附图标记84表示，其连接至一个或多个锁定构件或支柱86，以在分别与离合组件的第一操作模式和第二操作模式对应的连接位置和断开位置(图2中示出断开)之间进行选择性的、枢转的、锁定构件运动。
在组件84的电力已被有目的地终止之后，组件84将锁定构件86保持在期望的控制位置。在图2的实施方式中，组件84的闭锁机构可以包括自锁的、不能反向驱动的螺母，其总体用附图标记88表示，该螺母通过螺纹安装为用于在总体用附图标记90表示的带螺纹的丝杠或螺杆轴上进行线性运动，该带螺纹的丝杠或螺杆轴又连接至双向直流马达或有刷直流马达82的输出轴。螺母88优选包括U形连接器或笼状部91，其用于将螺母88连接至柱塞92，同时允许螺杆轴90延伸穿过螺母88并将螺杆轴90与柱塞92间隔开。应允许螺母88在任何方向上充分运动。最好避免图2中绘制的笼状物结构并且简单地使区域91为实心的。唯一的要求是，支柱86应该在螺杆90在螺母88中到底之前在槽97中到底。
螺杆轴90提供高扭矩倍增，同时仍封装在可用的外壳中。组件84可以作为改型封装到用于其他致动器设计的现有空间中。丝杠90的增加的机械优点与其他致动方法相比呈现出若干优点：
i.具体而言，通过选择螺杆90的足够陡(小)的导程角，可以使螺母88“不能反向驱动”。“不能反向驱动”定义为螺母88不能因作用于螺母88上的外力而移动。由于螺杆90的旋转，螺母88将仅线性移动。这实现了闭锁致动器设计。
ii.螺杆轴90增大的扭矩倍增可以允许有刷直流驱动马达82的尺寸和成本降低。有刷直流马达很难同时满足高输出速度、高输出扭矩和低功耗。为了满足OEM对较低的驱动时间(马达输出速度)和功耗的要求，所要求的马达输出扭矩需要做出牺牲或减小。螺杆轴90提供比其他简单的齿轮减速装置更高的扭矩倍增比，从而减小了马达所需的输出扭矩。在更小的扭矩要求下，可以选择更小的直流马达。更小的马达通常提供OEM所要求的更高的输出速度和更低的功耗。
在图2的第一实施方式中，组件84包括柱塞92形式的输出构件，其在马达82的输出轴旋转时与所连接的螺母88一起沿其丝杠90平移。
相比之下，图7和图8中的螺杆轴590和690各自由衬套594和694来支撑进行线性运动。在这些实施方式中，螺母588和688各自旋转，使得它们各自的丝杠590和690及它们各自连接的柱塞592和692平移。
图8的组件684还包括被安装为用于在致动器或马达682的输出轴683上旋转的凸轮695。凸轮695具有凸轮外表面，该凸轮外表面搭设在一体形成在螺母688上的凸轮外表面696上。螺母688由U形支撑件689旋转支撑。螺母688被拧到螺杆轴690上，其在马达682的输出轴683旋转运动时使柱塞692(其与轴690为一体)平移。
在图7的实施方式中，齿轮591连接至马达582的输出轴583，以与其一起旋转。螺母588具有形成在其外表面上的齿593，齿593与齿轮591啮合，以使螺母588旋转，从而致使螺杆轴590及其相应的柱塞592(该柱塞与其轴590为一体)平移。螺母588由U形支撑件589旋转支撑。
在图11的实施方式中，凸轮991连接至其马达982的输出轴983，以与其一起旋转。在柱塞992的自由端部形成球状部或弯曲表面985，其用于搭设在凸轮991的外表面上，从而将凸轮991的旋转运动转化为柱塞992的平移运动。
装置或组件80、180、280、380和580中的每一个都优选还各自包括至少一个非接触式位置传感器98、198、298、398和598，其各自支撑在对应的槽板97、197、297、397和597上，以提供随相应的锁定构件86、186、286、386和586的位置而变化的位置反馈信号。可替代地，如图5和图6所示，当多个锁定构件要一致地移动时，位置传感器397’或497’各自感测中间传动元件(例如，分别为板398’或498’)的位置。
每个传感器都可以包括被安装为用于与其各自的支柱一起运动的至少一个磁性或铁磁性磁体(没有示出)以及至少一个、优选两个磁场传感元件，所述磁场传感元件设置为邻近其槽板中的所述至少一个磁体，以感测磁通量，从而向控制器产生位置反馈信号。每个磁场传感元件都优选为霍尔效应传感器。可替代地，传感器可以包括感应位置传感器。两个数字传感器可以用单个模拟传感器替代或通过电流传感器监控马达电流来替代。
由于图2的螺母88(以及图3至图7的螺母)不能反向驱动(从而提供闭锁功能)，因此通常不需要独立的闭锁装置(如图8至图10所示)。
在图3和图4(以及图9、图10和图11)的实施方式中，螺杆的导程角被增大，使得螺母188和288能够反向驱动，并且添加分别的偏置弹簧组195、193和295、293(以及图9、图10和图11的弹簧791、891和995)，以在它们的马达182和282断电时使螺母188和288返回到安全的离合状态或模式。在图3、图4、图5、图6、图9和图10中，弹簧将它们的柱塞与它们的致动器弹簧隔离。这样，如果它们的支柱被向上推入它们的凹口的顶部，则系统不接合。每个致动器都自由地完成其移动，并且当其支柱不再受凹口轮廓的顶部阻挡时，作用于弹簧组195、193和295、293上的偏置力将致使其支柱落入其凹口。这些特征：
-增加了被动机械式故障保险功能；
-当离合器扭矩锁定时允许恢复马达动力，从而允许锁定的支柱186和286部分地返回；因此，在返回到安全状态时提高了离合器的响应时间。
这对于图3、图4、图5、图6、图9、图10和图11的弹簧隔离方案是合适的。然而，当支柱扭矩受阻时，直到离合器完全卸除负载，支柱才能移动。弹簧隔离允许控制器启动马达并使致动器(螺母或螺杆)移动到支柱的分离位置。弹簧193/293/393/493/793/893/995将通过螺母或致动板被压缩，并且将对挡块196/296/396/496/796/896/996施力。一旦支柱卸除负载，抵抗挡块的弹簧力就会向下拉动柱塞，从而将支柱拉回其槽中。
再参见图9、图10和图11，被压缩的回动弹簧791、891和995中储存的能量允许它们的系统在机械上是故障保险的，从而允许它们的马达在单个方向上运行，这允许节省它们的驱动电路的成本。
在图8的实施方式中，闭锁螺线管699形式的闭锁机构基本垂直于螺杆轴690设置，并且其电枢或柱塞698在轴690的螺纹之间延伸，以闭锁螺杆轴690。
优选地，闭锁螺线管699是推动型的并且由弹簧697弹簧返回，使得具有倾斜自由端部的电枢698在失去电力时缩回，以允许轴690线性运动。使用螺线管699的优点在于降低了能耗(返回螺线管699与丝杠马达682对比)并且能够防止任一种离合状态下的意外致动。
类似地，参见图9和图10，闭锁螺线管799和899各自具有电枢/柱塞798和898，以锁定它们各自的致动板798’和898’的位置。
再参见图1，本发明的至少一个实施方式可用于致动跷跷板状支柱22。丝杠螺母可以连接至位于含有弹簧的孔内的柱塞。柱塞的顶部连接至并作用于弹簧58的底部，继而致动支柱22。
再参见图2，其中公开的实施方式具有下述特征：
-刚性固定的单个单元；
-随着直流马达82使丝杠90旋转或转动，螺母88和柱塞92线性地移动。柱塞92通过连接器91与螺母88一起移动，并且支柱86围绕支柱86的凸耳87在U形支柱86的销52和臂50之间枢转；凹口板上的凸耳横档或类似于图1中附图标记47的保持板将凸耳87向下压入槽中，在柱塞92向上或向下运动时迫使支柱枢转；
-柱塞92的自由端部与U形支柱86的臂50之间以及销52与柱塞92的自由端部之间增大的容隙允许支柱86在扭矩加载时自对准，同时不将扭矩负载传到螺母和柱塞组件中。
图2的感测装置可用于静态或动态槽板。直接感测支柱位置与感测致动器的位置并间接推导出支柱86的位置相比具有优点。动态槽板将需要某种类型的滑环来接收电力和输送传感器的输出信号(即，图2中所示的2个输入信号和1个输出信号)。
参见图3，其中所公开的实施方式具有下述特点：
-在丝杠操作方面与图2的实施方式类似，但是类似于美国专利第8,647,587号所示的设置，柱塞192上(并且由保持夹196保持为抵靠连接器191)的偏置弹簧193和195通过螺母188的运动被偏置，然后作用于支柱186。
-如果支柱的运动被阻止(被凹口阻挡或被扭矩锁定)，则弹簧193和195可被偏置并且支柱186将在其卸除负载/不再被阻挡时移动。消除了当支柱运动受阻时螺母188结合在柱塞192上的可能性。
-对于弹簧隔离的致动器，由于致动器仅机械地偏置弹簧193和195，而弹簧193和195继而作用于柱塞192，因此直接通过传感器198感测支柱186的位置是重要的。
在图3的例子中，支柱186可以被接合或被扭矩锁定，使得其不能被致动器拉回到其在槽板197内的槽中。对于弹簧隔离的致动器，如果感测丝杠190的位置而不是支柱186的位置，则马达控制器将无法直接知晓(可以通过使用输入和输出速度计算来间接地确定)支柱186是否被扭矩锁定。为了接合离合器，如果由于凹口板(没有示出)的凹口与支柱186之间未对准导致支柱的运动受阻，则直到凹口板旋转并且然后支柱186可以落入下一个可用凹口中为止，支柱186才能承受负载。与支柱186直接相邻的传感器198可以告知马达控制器支柱186尚未落入凹口中，并且控制器可以调整换档事件的时刻和扭矩，以帮助减少回振以及所产生的NVH。
在图4的例子中，提供下述特征：
-具有致动其支柱286使其连接至连接构件299的径向面的适用性；在连接构件299的径向面上设置齿271，其用于通过支柱286接合；装置280由具有图2和图3各自的半刚性固定的或弹簧隔离的丝杠致动器的传动装置壳体297支撑；此外，也能够扩展到其他的径向接合离合器，例如基于螺线管的径向离合器；
-径向设置的单个或多个单元(即，支柱)；
-柱塞与螺杆的连接可以是弹簧隔离的或半刚性的；
-半刚性设计允许承受负载情况下可能的分离。
直接感测支柱位置允许马达控制器检测致动器的机械或电故障。这在离合器中仅存在1个或2个被致动的支柱时尤为重要。
对于每个致动器有单个支柱而言，当支柱的运动在离合器被扭矩锁定或支柱和离合器未对准时受阻时，弹簧隔离是有帮助的。如果支柱和致动器刚性地附接，则具有高扭矩增倍的致动器将直接推动不能移动的支柱。这将使支柱/致动器接口受到需要明显更多材料/成本来承受这些条件的较大的力。如果致动相对较慢，则尽管支柱的运动仍受阻或离合器在该方向上超越(支柱将不接合)，但致动器仍可以移动。在这种方法下，当支柱未受阻或发生扭矩反转时，支柱总是处于接合位置，允许离合器更快、更平滑的接合。
类似于单个支柱/致动器结构，弹簧隔离是通过单个致动器来移动多个支柱的关键。如果支柱刚性地附接至致动板并且如果一个支柱的运动受阻，则整个离合器将保持处于其当前状态下。这可能导致离合器不能接合，并且换档必须中止，或者相反离合器需要明显更长的时间来分离。
参见图5，其中所公开的实施方式具有下述特点：
-类似于图3的设计，但是丝杠390驱动螺母388，该螺母388继而驱动板398’，该板398’作用于多个柱塞392上；这种概念是针对静态槽板397的；
-螺母388附接至板398’，在板398’上其他位置的引导销(仅通过附图标记399示出一个)帮助防止结合；
-板398’可以是弧形的，并且能够可行地致动整个离合器的支柱386的补充。
-针对平面或径向支柱结构；
-对于故障保险操作，离合器可以具有间隔180°的两个致动器组。
对于静态槽板397，多个支柱386由单个致动器致动。弹簧隔离是通过单个致动器来移动多个支柱386的关键。如果支柱386刚性地附接至致动器板398’并且一个支柱的运动受阻，则整个离合器将保持处于其当前状态下。
对于图5的弹簧隔离的系统，直接感测支柱位置是重要的。然而，如果存在成本或封装担忧，则可以在所示的用于感测致动器板398’的位置的另外的位置安装用附图标记397’表示的单个致动器。
参见图6，其中所公开的实施方式具有下述特征：
-类似于图5的实施方式，但是被修改为用在动态旋转槽板497上(可替代地，板497可以是凹口板或传动装置壳体)；
-丝杠螺母488优选包括螺栓连接或紧固在一起从而夹住致动器板498’的两个部分；
-板498’、支柱486、柱塞492和引导销499全都与槽板497一起旋转；
-动态(旋转)槽板497、多个支柱426由单个致动器致动。
如前所述，对于图6的弹簧隔离的系统，直接感测支柱位置是重要的。安装在旋转槽板497上的传感器的机会成本需要某种类型的滑环，以获得电力并将传感器数据发送回马达控制器。然而，滑环是昂贵的、增加转动惯性并具有另外的机械故障模式。
作为直接支柱感测的替代方式，可以在指定的非旋转位置安装单个传感器497’来感测致动器板498’的位置；如前所述，离合器的状态可以从输入和输出速度传感器推导出，这是离合器状态的最终反馈。替代传感器497’和速度传感器反馈足以了解每时每刻离合器状况。
参见图7，其中所公开的实施方式具有下述特征：
-旋转螺母588、平移(非旋转)螺杆轴590；
-偏置马达582通过齿轮591连接至旋转螺母588；
-贯通衬套594滑动地支撑丝杠590的一个端部；
-致动器丝杠590与柱塞592之间简化的(即，一体的)连接；
-柱塞592与螺杆之间可以是弹簧隔离的连接或半刚性连接；
-静态(非旋转)槽板597、由单个旋转螺母致动器致动的单个支柱586。
现在参见图8，其中所公开的实施方式具有下述特征：
-与图7的实施方式类似的机构，但是利用马达682的输出轴683和螺母688上的凸轮特征(即，凸轮695和696)来使螺母688旋转，致使螺杆690在贯通衬套694内平移；
-能够用螺线管或其他线性致动器代替马达682；
-示出了螺线管699，其中需要施加电力以允许螺杆运动；还可以使用弹簧返回的螺线管实现，因此仅在螺线管699断电时才允许螺杆运动；
-电枢698的倾斜端部落在丝杠690的螺纹之间，以卡住并且防止线性的螺杆运动。
现在参见图9，其中所公开的实施方式具有下述特征：
-电枢798具有经典的三角楔形，其允许板798’在螺线管799的电力失去之后返回到其初始位置。电枢798仅将板798’锁定到致动的(支柱向上的)位置；
-闭锁螺线管799及其电枢/柱塞798锁定致动板798’的位置；
-丝杠790上的小导程角使其可由回动弹簧791反向驱动；
-回动弹簧791被示出为处于它们的非压缩状态；
-动态槽板797和多个支柱786由单个致动器致动，离合器被示出处于其故障保险的、支柱“被覆盖”的位置；回动弹簧也可以在动态槽板(即，图5)中实现；
-闭锁螺线管(即，799)设计是基于其他的弹簧返回的、通电伸出的电枢型设计。在这种情况下的螺线管的回动弹簧致使电枢798缩回，允许致动板798’移动。根据致动板798’上的设计特征以及螺线管电枢端部形状，一个螺线管799可以将离合器锁定到任何状态；当螺线管断电缩回时，实现机械故障保险功能。
现在参见图10A和图10B，其中所公开的实施方式具有下述特征：
-闭锁螺线管的电枢/柱塞898在其通电(伸出)位置或其断电(缩回)位置锁定或卡住致动板898’的位置；
-螺线管柱塞的几何形状和位置使得柱塞898可以将离合器锁定到任何状态。当分离时，防止意外致动；当接合时，允许直流马达882关闭，而离合器仍保持接合；
-回动弹簧891被示出为处于它们的非压缩状态；
-图10B示出了通电的(即，伸出的)螺线管899；在电力失去时，电枢/柱塞898缩回，使板898’自由移动；
-图10B的最右边的虚线示出了致动板898’处于其两个位置中的一个位置；螺线管通电，并且电枢898能够在两个位置中任一个位置卡住致动板898’；当螺线管断电时，弹簧891将推动板898’返回到实线所示的“安全”状态；在正常(非故障保险)情况下卡住处于覆盖(最左边)状态下的致动器是重要的，因为其防止意外致动；电枢898具有双腔形状，以在任何位置卡住致动板898’；这是有利的，因为板898’上的流体或动态力可能导致板898’意外致动，并因此导致支柱886意外致动。
参见图11，其中所公开的实施方式具有下述特征：
-柱塞992上的保持夹996用于回动弹簧995；柱塞992的端部上的球状特征(即，985)用于改善与凸轮991的接触；并且凸轮991由直流马达982通过其输出轴983驱动。槽板997是两片式槽板；
-如果马达断电，则机械故障保险；
-当支柱仍被扭矩锁定时，可以关闭马达，从而在分离操作期间允许更快的系统响应；
-仅需要马达在一个方向上旋转(图中的逆时针)，简化了马达的控制电路；
-可以使用单片槽板设计实现。
参见图12，其中所公开的实施方式具有下述特征：
-形成在柱塞1092的自由端部上的球状部1093与形成在支柱1086的底部上的承窝1094之间的半刚性连接部通过柱塞1092向上移动，这迫使支柱1086从其在两片式槽板1097中的槽中向上移动。凹口板1096上的横档1095防止支柱的凸耳1087上升，并且迫使支柱1086围绕其凸耳1087枢转。球窝连接部或接头的非刚性性质允许围绕支柱的旋转轴线1098在球状部1093和承窝1094之间枢转。
-球窝结构可以用于静态或动态离合器的任何径向或平面构造，包括施加板控制多个支柱的情况。闭锁或非闭锁方案是可行的。假设承窝和球状部/柱塞强度足够，则支柱1086能够在承受负载的情况下分离。然而，当凹口和支柱1086未对准时(即，支柱1086没有处于其向上移动时落入凹口中的正确位置)，这种结构不能防止支柱1086顶入凹口板1096的顶部。这里存在两个优点。第一，与U形支柱相比，能够得到更高的分离力。第二，与跷跷板式支柱相比，由于支柱1086被卡入或直接连接至柱塞1092，因此能够移除在每个槽中的回动弹簧。
如文本所公开的，致动器和支柱之间存在许多可以使用的可能的连接部。在单个支柱装置的情况下，支柱可以通过各种装置致动。这里公开三种这样的方式：
i.U形装置；
ii.“跷跷板式”支柱；
1.多个跷跷板式支柱可以由单个轴向致动器控制，或者适用于移动跷跷板式支柱的柱塞或柱塞销，从而允许多组支柱由单个致动器操纵；
iii.机械地连接支柱和致动器柱塞的球窝方法。
如本文所公开的，在传动装置内的一些操作条件下，由于电力流动，难以或不可能使离合器经历完全扭矩反转，即，变为完全卸除负载。因此，期望离合器能够在承受负载的情况下分离，以确保离合器在快速换挡事件的后续作用下总是能够分离。当从施加活塞移除液压、摩擦组件开始滑动时，摩擦组件能够在承受负载的情况下分离。在OEM转向SOWC寻求降低传动装置旋转损失以提高燃料经济性时，利用以摩擦组件作为离合元件开发的控制策略和电力流动是减轻风险的关键。
传统上，可选单向离合器(SOWC)在离合器被扭矩加载时具有有限的分离能力。支柱上由离合器的加载扭矩产生的力远远超过了致动器能够递送以分离支柱的力。所提出的基于丝杠的致动系统具有向支柱递送明显更大的力的潜力，从而产生了在承受负载的情况下分离支柱的可能性。基本上，增大的可用致动器力与致动器的半刚性直接作用于支柱上的能力结合，使在承受负载的情况下分离成为可能。致动器将根据使得支柱离开凹口的构造拉动或推动支柱。一旦凹口、支柱和槽之间的连接被打开，离合器这时就能够在其先前被扭矩锁定的方向上自由旋转。
基于螺线管的机电致动器难以在仍消耗可接受的电量的同时在大位移上产生大的致动力。本文所公开的使用受控的直流马达的丝杠概念在位移增加时不会有力减小。另外，为了在承受扭矩的情况下分离，实施马达电流控制允许更好地控制致动器的位置和速度。换档事件所消耗的总能量可以相同，但是瞬时功耗对于OEM是重要的。
通过实施复杂的储能控制器来操作离合器，这种问题可以被减轻。丝杠概念可以摒弃更复杂的控制器。通过加入螺线管来将丝杠钉紧到位、增大螺母的导程角并且在致动板与槽板之间放置回动弹簧，可以使丝杠概念成为机械被动式故障保险装置。线性马达装置也可以通过减小磁体尺寸和添加回动弹簧来使离合器不闭锁而完成同样的工作。然而，被动式故障保险功能将带来更高的电力消耗，因为该设计将需要不断地对线性马达的线圈供电，以保持其处于致动状态。丝杠设计将不断地向明显更小的闭锁螺线管供电。如果丝杠/螺母可反向驱动并且可接受持续地向马达提供电力，则不需要闭锁螺线管来闭锁系统。为了保持在适当位置，马达将会供应比弹簧返回的线性马达明显更少的电力。
制动器和离合器可以使用用于将支柱连接至致动器的三种机构中的任一种来实现：U形部、跷跷板或球形接头。
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说明性而非限制性词语，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，各个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。