用于双螺线管变速器执行器的低成本离散位置传感的制作方法

用于双螺线管变速器执行器的低成本离散位置传感的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于双螺线管变速器执行器的低成本离散位置传感。提供了用于防止包括多个齿的旋转部件旋转的执行器。所述执行器包括棘爪，所述棘爪可围绕第一枢转轴线枢转，并且能够与旋转部件接合用于防止旋转部件在第一旋转方向上旋转。棘爪通过棘爪弹簧被偏置朝向与旋转部件的接合位置。螺线管包括电激活螺线管和衔铁，所述衔铁能够从用于保持所述棘爪不与旋转部件接合的第一位置移动到用于允许棘爪与旋转部件接合的第二位置。衔铁包括衔铁止动件，所述衔铁止动件能够与电路的电触头接合用于传感衔铁的位置。
【专利说明】
用于双螺线管变速器执行器的低成本离散位置传感
技术领域
[0001] 本公开设及用于变速器制动器或离合器的执行器，且更确切地设及用于变速器制 动器或离合器的位置传感系统。
【背景技术】
[0002] 运部分提供与本公开有关的背景信息，其并不一定是现有技术。
[0003] 现今的许多动力变速器(尤其是多速自动换档动力变速器)具有一个或更多个单 向离合器。单向离合器具有用于执行转矩传递功能的一个操作方向，并且在另一操作方向 上准许在两个构件之间的自由旋转，运些构件与单向离合器装置连接。单向离合器能够包 括内座圈和外座圈，座圈之一(通常是外座圈）通过变速器壳体的一部分保持固定。转矩传 递单向离合器的另外的座圈与变速器内的齿轮元件连接。
[0004] 当齿轮元件尝试在一个方向上旋转时，单向离合器将锁定在齿轮构件和变速器壳 体之间，由此使齿轮构件保持固定，使得在变速器内确立一比率。当齿轮构件在相反方向上 驱动或旋转时，单向离合器准许在内座圈和外座圈之间自由旋转，使得与之连接的齿轮相 对于晒合构件自由旋转。
[0005] 已针对单向离合器存在许多提议，其中提供执行器机构W引起单向离合器在转矩 传递功能的一部分期间在一个操作方向上通电，并且在致动控制机构或执行器后，则可操 作单向装置W能够在相反的旋转方向上传递转矩W便提供可选择的单向离合器。

【发明内容】

[0006] 运部分提供本公开的总体概述，且并不是对其全部范围或其所有特征的全面公 开。
[0007] 提供执行器用于防止包括多个齿的旋转部件旋转。所述执行器包括棘爪，所述棘 爪可围绕第一枢转轴线枢转并可与旋转部件接合用于防止旋转部件在第一旋转方向上旋 转。通过棘爪弹黃偏压棘爪朝向与旋转部件接合的位置。螺线管包括电激活螺线管和衔铁， 其可从用于保持所述棘爪不与旋转部件接合的第一位置移动到用于允许棘爪与旋转部件 接合的第二位置。衔铁包括衔铁止动件，所述衔铁止动件可与电路的电触头接合W用于传 感衔铁的位置。
[000引根据本公开的另外的方面，用于防止旋转部件旋转的执行器包括棘爪，所述棘爪 可围绕枢转轴线枢转并可与旋转部件接合用于防止旋转部件在第一旋转方向上旋转。通过 棘爪弹黃偏压棘爪朝向与旋转部件的接合位置。螺线管包括电激活螺线管和衔铁，其可从 用于保持棘爪不与旋转部件接合的第一位置移动到用于允许棘爪与旋转部件接合的第二 位置。当棘爪不与旋转部件接合时，由棘爪直接接合传感器，并且传感器与控制模块通信用 于与控制模块传达棘爪的位置。
[0009]另外的适用领域将从本文中所提供的描述变得清楚的。此概述中的描述和特定示 例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本公开的范围。
[0010] 根据本公开，其还存在W下技术方案： 1. 一种用于防止包括多个齿的旋转部件旋转的执行器，其包括： 棘爪，其能够围绕第一枢转轴线枢转，并且能够与所述旋转部件接合用于防止所述旋 转部件在第一旋转方向上旋转，所述棘爪被偏置朝向与所述旋转部件的接合位置； 螺线管，其包括电激活螺线管和衔铁，所述衔铁能够从用于保持所述棘爪不与所述旋 转部件接合的第一位置移动到用于允许所述棘爪与所述旋转部件接合的第二位置;W及 其中，所述衔铁包括衔铁止动件，所述衔铁止动件能够与电路机构的电触头接合用于 传感所述衔铁的位置。
[0011] 2.根据技术方案1所述的执行器，其中，所述电路机构包括控制模块，所述控制模 块提供用于致动所述螺线管的输出信号。
[0012] 3.根据技术方案2所述的执行器，其中，所述电路机构将指示所述衔铁的位置的 输入信号提供到所述控制模块。
[0013] 4.根据技术方案1所述的执行器，其中，所述电路机构将指示所述衔铁的位置的 输入信号提供到所述控制模块。
[0014] 5.根据技术方案1所述的执行器，其中，所述电路机构包括连接所述电触头与电 导体的电阻器，所述电导体连接在所述电激活螺线管和所述控制模块之间。
[0015] 6. -种用于防止包括多个齿的旋转部件旋转的执行器，其包括： 第一棘爪，其能够围绕第一枢转轴线枢转，并且能够与所述旋转部件接合用于防止所 述旋转部件在第一旋转方向上旋转，所述第一棘爪被偏置朝向与所述旋转部件的接合位 置； 第二棘爪，其能够围绕第二枢转轴线枢转，并且能够与所述旋转部件接合用于防止所 述旋转部件在与所述第一旋转方向相对的第二旋转方向上旋转，所述第二棘爪被偏置朝向 与所述旋转部件的接合位置； 第一螺线管，其包括第一电激活螺线管和第一衔铁，所述第一衔铁能够从用于保持所 述第一棘爪不与所述旋转部件接合的第一位置移动到用于允许所述第一棘爪与所述旋转 部件接合的第二位置;W及 第二螺线管，其包括第二电激活螺线管和第二衔铁，所述第二衔铁能够从用于保持所 述第二棘爪不与所述旋转部件接合的第一位置移动到用于允许所述第二棘爪与所述旋转 部件接合的第二位置； 其中，所述第一衔铁和所述第二衔铁包括衔铁止动件，所述衔铁止动件能够与电路机 构的第一电触头和第二电触头接合用于传感所述第一衔铁和所述第二衔铁的位置。
[0016] 7.根据技术方案6所述的执行器，其中，所述电路机构包括控制模块，所述控制模 块提供用于致动所述第一螺线管和所述第二螺线管的输出信号。
[0017] 8.根据技术方案6所述的执行器，其中，所述电路机构将指示所述第一衔铁和所 述第二衔铁中的至少一者的位置的输入信号提供到所述控制模块。
[0018] 9.根据技术方案6所述的执行器，其中，所述电路机构将指示所述第一衔铁和所 述第二衔铁两者的位置的输入信号提供到所述控制模块。
[0019] 10.根据技术方案6所述的执行器，其中，所述电路机构包括第一电阻器和第二电 阻器，其中所述第一电阻器连接所述第一电触头与电导体，所述电导体连接在所述第一电 激活螺线管和所述控制模块之间，w及所述第二电阻器连接所述第二电触头与所述电导 体。
[0020] 11.根据技术方案6所述的执行器，其中，所述电路机构包括第一电阻器和第二电 阻器，其中所述第一电阻器连接所述第一电触头与第一电导体，所述第一电导体连接在第 一电致动螺线管和所述控制模块之间，W及所述第二电阻器连接所述第二电触头与所述第 二电导体，其中所述第二电导体连接在所述第二电激活螺线管和所述控制模块之间。
[0021] 12. -种用于防止包括多个齿的旋转部件旋转的执行器，其包括： 棘爪，其能够围绕枢转轴线枢转，并且能够与所述旋转部件接合用于防止所述旋转部 件在第一旋转方向上旋转，所述棘爪被偏置朝向与所述旋转部件的接合位置. 螺线管，其包括电激活螺线管和衔铁，所述衔铁能够从用于保持所述棘爪不与所述旋 转部件接合的第一位置移动到用于允许所述棘爪与所述旋转部件接合的第二位置;W及 传感器，当所述棘爪不与所述旋转部件接合时，由所述棘爪直接接合所述传感器，所述 传感器与控制模块通信。
[0022] 13.根据技术方案11所述的执行器，其中，所述棘爪连接到地线，并且所述传感器 通过包括参考电压源的电路与所述控制模块通信。
[0023] 14.根据技术方案13所述的执行器，其中，所述电路包括多个电阻器。
[0024] 15. -种用于防止包括多个齿的旋转部件旋转的执行器，其包括： 第一棘爪，其能够围绕第一枢转轴线枢转，并且能够与所述旋转部件接合用于防止所 述旋转部件在第一旋转方向上旋转，所述第一棘爪被偏置朝向与所述旋转部件的接合位 置； 第二棘爪，其能够围绕第二枢转轴线枢转，并且能够与所述旋转部件接合用于防止所 述旋转部件在与所述第一旋转方向相对的第二旋转方向上旋转，所述第二棘爪被偏置朝向 与所述旋转部件的接合位置； 螺线管，其包括电激活螺线管和衔铁，所述衔铁能够从用于保持所述第一和第二棘爪 不与所述旋转部件接合的第一位置移动到用于允许所述第一和第二棘爪与所述旋转部件 接合的第二位置;W及 第一传感器和第二传感器，当所述第一棘爪不与所述旋转部件接合时，由所述第一棘 爪直接接合所述第一传感器，并且当所述第二棘爪不与所述旋转部件接合时，由所述第二 棘爪直接接合所述第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器与控制模块通信。
[0025] 16.根据技术方案15所述的执行器，其中，所述第一棘爪和所述第二棘爪连接到 地线，并且所述第一传感器和所述第二传感器通过包括参考电压源的电路与所述控制模块 通信。
[0026] 17.根据技术方案16所述的执行器，其中，所述电路包括多个电阻器。
【附图说明】
[0027] 本文中所描述的附图仅用于说明所选实施例而非所有可能实施方案的目的，且并 不旨在限制本公开的范围。
[0028] 图1是根据本公开原理的利用双螺线管机电执行器的超低损耗变速器制动器的示 意图； 图2是图1的双螺线管机电执行器的示意图，示出其处于正反向旋转自由状态； 图3是图1的双螺线管机电执行器的示意图，示出其处于正向旋转自由和反向旋转防止 器状态； 图4是图1的双螺线管机电执行器的示意图，示出其处于正向旋转防止器和反向旋转防 止器状态； 图5是图1的双螺线管机电执行器的示意图，示出其处于正向旋转自由状态，其中反向 旋转棘爪在反向旋转负载下处于接合状态； 图6是棘爪支撑板轮廓的侧面平面图，该棘爪支撑板轮廓允许装配和拆卸执行器组件 和/或转子，而在棘爪支撑板与转子之间没有干扰； 图7是根据本公开原理的电子电路的示意图，该电子电路用于控制和传感一对螺线管 执行器的位置； 图8是根据本公开的第二实施例的电子电路的示意图，该电子电路用于控制和传感一 对螺线管执行器的位置； 图9是根据本公开的第Ξ实施例的电子电路的示意图，该电子电路用于控制和传感一 对螺线管执行器的位置； 图10是根据本公开的第四实施例的电子电路的示意图，该电子电路用于控制和传感一 对螺线管执行器的位置； 图11A是根据本公开的第五实施例的电子电路的示意图，该电子电路用于控制和传感 一对螺线管执行器的位置； 图11B是图11A的电子电路的一部分的示意图； 图12是根据本公开原理的利用单螺线管机电执行器的超低损耗双向变速器制动器的 示意图，示出该单螺线管机电执行器处于正向和反向旋转自由状态； 图13是图12的单螺线管机电执行器的示意图，示出其处于正向旋转防止器和反向旋转 防止器状态，其中棘爪与转子齿接合;W及 图14是根据本公开原理的电子电路的示意图，该电子电路用于控制和传感由螺线管执 行器控制的一对棘爪的位置。
[00巧]在附图中，CONTACT是指触头，GND是指地线。
[0030]相对应的附图标记贯穿附图的若干视图指示相对应的部分。
【具体实施方式】
[0031 ]现将参照附图来更充分地描述示例实施例。
[0032] 提供示例实施例，使得本公开将是透彻的且将向本领域技术人员充分传达其范 围。阐述了许多特定细节(例如，特定部件、装置和方法的示例）W提供对本公开的实施例的 透彻理解。本领域技术人员将清楚的是，无需采用特定细节，可W许多不同形式来体现示例 实施例，W及两者都不应解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，未详细描述众所 周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术。
[0033] 本文中所使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的且并不旨在为限制性的。 如本文中所使用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式"一"、"一个"、"该"和"所述"也 可旨在包括复数形式。术语"包括"、"包含"、"带有"和"具有"是包括性的，且由此指定所陈 述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多个 其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组。除非明确指定为执行顺序，否则本文中 所描述的方法步骤、过程和操作将未必解释为一定需要其W所论述或说明的特定顺序执 行。还应理解到，可采用额外的或可替代的步骤。
[0034] 当元件或层称作"位于另外的元件或层上"或"接合到"、"连接到"或"联接到"另外 的元件或层时，其可直接位于另外的元件或层上、接合到、连接到或联接到另外的元件或 层，或可存在中间的元件或层。相比之下，当元件称作"直接位于另外的元件或层上"或"直 接接合到"、"直接连接到"或"直接联接到"另外的元件或层时，可不存在中间元件或层。用 于描述元件之间关系的其它词语应W相似的方式来解释（例如，"在……之间"对"直接 在……之间"、"邻近于……"对"直接邻近于……"等）。如本文中所使用，术语"和/或"包括 相关联的所列举项目中的一个或更多个的任何或全部组合。
[0035] 虽然本文中可使用术语第一、第二、第Ξ等来描述各种元件、部件、区域、层和/或 区段，但运些元件、部件、区域、层和/或区段不应受运些术语的限制。运些术语可仅用来将 一个元件、部件、区域、层或区段与另外的区域、层或部分区分开。除非由上下文明确指出， 否则例如"第一"、"第二"和其它数字术语的术语当在本文中使用时并不暗示序列或顺序。 因此，在不背离示例实施例的教导的情况下，能够将下文所论述的第一元件、部件、区域、层 或区段称为第二元件、部件、区域、层或区段。
[0036] 为便于描述，本文中可使用空间上相对的术语(例如，"内"、"外"、"下面"、"下方"、 "下部"、"上方"、"上面"、"上部"等)来描述如图中所说明的一个元件或特征与另外的（另一 些)元件或特征的关系。空间上相对的术语可旨在涵盖装置在使用或操作中除图中所描绘 的取向之外的不同的取向。例如，如果将图中的装置翻转，则描述为在其它元件或特征"下 方"或"下面"的元件于是将取向为在所述其它元件或特征的"上方"。因此，示例术语"下方" 既可W涵盖上方的取向又可W涵盖下方的取向。可W其它方式来使装置取向（例如，旋转90 度或W其它取向），且相应地解释本文中所使用的空间上相对的描述词。
[0037] 参照图1，现将描述根据本公开原理的利用双螺线管机电执行器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，该转子具有由凹口 18分开的多个齿16。转子14 可围绕中屯、轴线X旋转，并且提供向前旋转防止器棘爪20和向后旋转防止器棘爪22用于选 择性地接合转子14的齿16并且防止其旋转。棘爪20、22被弹黃偏置成与转子14的齿16接合。 双螺线管机电执行器12包括用于作用在向前防止器棘爪20上的第一螺线管30和用于作用 在向后防止器棘爪22上的第二螺线管32。
[0038] 第一螺线管30和第二螺线管32分别包括壳体34、安置在壳体34内的螺线管线圈36 和可由螺线管线圈36W往复运动方式进行控制的衔铁38。提供复位弹黃40用于偏置衔铁38 至延伸位置，该延伸位置接合棘爪20、22，并且通过克服弹黃偏置棘爪的力将其推入到脱离 位置中。当螺线管线圈36通电时，引起衔铁38从与棘爪20、22接合的状态撤回，使得棘爪20、 22被弹黃偏置成与转子14的齿16接合。
[0039] 一对螺线管30、32安装到框架42,该框架能够包括螺栓孔44用于将框架42安装到 变速器壳。框架42能够包括定位销孔46用于提供双螺线管机电执行器12和转子14之间的精 确对准。
[0040] 参照图2,示出螺线管30、32均处于断电状态，其中衔铁38充分延伸并且接合处于 自由状态的向前防止器棘爪20和向后防止器棘爪22,使得棘爪20、22不与转子14的齿16接 合。衔铁38上的复位弹黃40的强度克服棘爪上的弹黃力，使得向前防止器棘爪20和向后防 止器棘爪22分别围绕棘爪枢轴50、52枢转。
[0041] 参照图3,螺线管32通电，使得衔铁38撤回W允许棘爪上的弹黃力将向后防止器棘 爪22偏置成与转子14的齿16接合。与向前防止器棘爪20相关联的螺线管30保持断电，使得 向前防止器棘爪20仍然从转子14的齿16脱离。
[0042] 参照图4,两个螺线管30、32通电，使得两个衔铁38撤回W允许棘爪上的弹黃力将 向前防止器棘爪20和向后防止器棘爪22两者偏置成与转子14的齿16接合。
[0043] 参照图5,两个螺旋管30、32已恢复到其断电状态，使得衔铁38通过复位弹黃40被 偏置朝向其充分延伸位置，从而作用在向前防止器棘爪20和向后防止器棘爪22上。然而，如 图5中所图示，转子14上的反向旋转负载维持反向防止器棘爪22处于与转子14的齿16中之 一的接合位置中。当转子14开始在顺时针方向上旋转时，反向防止器棘爪22上的负载被释 放，使得反向防止器棘爪22能够旋转到例如图2中所示的脱离位置。
[0044] 参照图6,双螺线管机电执行器12的框架42能够包括棘爪安装板54,该棘爪安装板 具有一对孔口 56用于接收向前防止器棘爪20和向后防止器棘爪22的棘爪枢轴50、52。棘爪 安装板54能够具有其中延伸耳部58邻近孔口 56的轮廓。能够在延伸耳部58之间提供间隙空 间60,从而为转子14的齿16提供空隙W通过板54,同时延伸耳部58延伸到齿16之间的凹口 18,使得棘爪安装板54和转子14的齿16不干扰双螺线管机电执行器12或转子14的装配和拆 卸。
[0045] 能够通过各种可替代的弹黃装置(例如，片黃、盘黃、扭黃和其它已知的弹黃装置） 来偏置棘爪20、22。螺线管复位弹黃40的大小考虑因素包括响应时间要求、移动质量/惯性、 棘爪弹黃力、卡住/污染的潜在性W及外部施加的G力(例如，由于撞到道路上的突起处）。需 要依据运些参数来分析动力关闭状态中的应用/释放/保持。接着基于复位弹黃需求来设定 螺线管30、32的磁力大小。另外，应理解到，能够利用污染预防措施来防止污染物影响螺线 管30、32的操作。特别地，能够在衔铁38上利用橡胶套或波纹管，且能够利用过滤介质W防 止碎屑被吸入螺线管壳体的背侧中。
[0046] 在根据本公开原理的超低损耗变速器制动器10的情况下，当不应用制动器时，系 统上不存在电力负载。当应用制动器时，获得大的转矩能力，同时需要小于10 W的极小电力 负载W保持螺线管30、32的衔铁38处于激活位置中。在衔铁38被完全挽入的情况下(接近0 mm间隙），获得近似30N的磁性保持力，且可能的最低电功率小于接近2.5 W。另外，能够W不 到100 ms的时间实现用于应用或释放制动器机构的极快速响应时间。执行器组件的默认状 态是，在不供应电功率的情况下通常不应用制动器。直接作用致动消除了对连杆的需求，从 而改进了可靠性，并且执行器和接线能够在变速器壳内部，由此最小化包装要求。出于本公 开的目的，术语制动通常用来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 动器类型的操作。
[0047] 在操作中，当螺线管通电时，弹黃偏置棘爪20、22，使棘爪20、22与转子齿16接合， 且执行器12主动撤回并允许棘爪20、22接合转子。由于始终保证执行器完全挽入(不管转子 齿位置如何，均达到零间隙、靠力持续保持状态的低功率），所W将"挽式螺线管（pull solenoid)"与复位弹黃一起使用允许满足标准。保证高功率、高力状态的持续时间极短。使 用两个螺线管具有w下可能性:有效地使可用力加倍，同时提供对向前和向后防止器的独 立控制，W提供多状态可选择的单向制动器/离合器10。
[0048] 图7是根据本公开原理的电子电路70的示意图，该电子电路包括用于控制和传感 一对螺线管执行器30、32的位置的控制模块72。一对螺线管执行器30、32设有连接到衔铁38 的衔铁止动件74。低电流电触头76设成金属垫圈的形式，且其充当衔铁的向外止动件。每个 低电流电触头76连接到相应的传感器电线或导体78A、78B。低电流电触头76通过电绝缘体 与螺线管壳体40绝缘，该电绝缘体能够是塑料垫圈80的形式。螺线管执行器30、32的螺线管 线圈36既连接到高侧电线或导体82A、82B又连接到低侧电线或导体84A、84B。高侧导体82A、 82B能够呈分离为两个导体82A、82B的共享导体或电线82的形式。线圈36的高侧能够共享该 共享导体/电线82, W便减少外部线束和连接器上的电线计数。应理解到，在没有共享电线/ 导体的情况下，能够利用单独的电线/导体。传感器导体78A、78B、高侧导体82和低侧导体 84A、84B中的每一者能够经由五针连接器86连接到控制模块72。
[0049] 控制模块72产生共享输出信号88至晶体管90,该晶体管将电池92或其它电源连接 到共享高侧导体94,该共享高侧导体94转而连接到共享高侧导体82,该共享高侧导体82将 电池92连接到螺线管线圈36。控制模块72产生相应的一对输出96A、96B至一对低侧晶体管 98A、98B，该对低侧晶体管将一对低侧导体100AU00B连接到地线102。低侧导体100A、100B 连接到低侧导体84A、84B，使得在操作中当高侧导体82A和8?连接到电池92且低侧导体 84A、84B中的任一者连接到地线102时，于是相应的螺线管线圈36将通电，且衔铁3則尋W电 磁的方式撤回。
[0050] 为了传感螺线管30、32的衔铁38的位置，螺线管30、32的低电流导体78A、78B经由 五针连接器86连接到传感器电线或导体104AU04B。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也经由电阻器110A、110B连 接到参考电压源112。当连接到衔铁38的衔铁止动件74接触螺线管30、32的低电流触头76 时，由参考电压源112所供应的电压接地，使得在传感器输入106A、106B处未传感到电压。然 而，当衔铁止动件74从螺线管30、32的低电流触头76脱离时，经由电阻器108AU08B来供应 由参考电压源112所供应的电压，使得接收到电压信号，该电压信号指示衔铁38处于其撤 回/通电状态的事实。因此，控制模块72能够监控传感器输入106A、106B，W便确定一对螺线 管30、32的衔铁位置的状态。换言之，当输入读取到参考电压电平时，衔铁38不接触其向外 止动件76,并且当输入端读取到接地时，衔铁38接触其向外止动件76。控制模块72能够确定 棘爪20、22是否脱离转子14。
[0051] 图8是根据本公开原理的可替代的电子电路120的示意图，其包括用于控制和传感 一对螺线管执行器130、132的位置的控制模块122。螺线管执行器130、132的螺线管线圈36 既连接到高侧电线或导体82A、82B，又连接到低侧电线或导体84A、84B。高侧导体82A、8^能 够呈分离为两个导体82A、82B的共享导体或电线82的形式。一对螺线管执行器130、132设有 连接到衔铁38的衔铁止动件74。提供呈金属垫圈形式的电触头76且其充当衔铁的向外止动 件。每个电触头76经由相应的电线或导体134A、134B和电阻器136A、136B连接到高侧电线或 导体82B。低电流电触头76通过电绝缘体与螺线管壳体40绝缘，该电绝缘体能够呈塑料垫圈 80的形式。线圈36的高侧能够共享该共享导体/电线82, W便减少外部线束和连接器上的电 线计数。应理解到，在没有共享电线/导体的情况下，能够利用单独的电线/导体。高侧导体 82和低侧导体84A、84B中的每一者能够经由Ξ针连接器138连接到控制模块122。
[0052] 控制模块122产生共享输出信号88至晶体管90,该晶体管将电池92或其它电源连 接到共享高侧导体94,该共享高侧导体94转而连接到共享高侧导体82,该共享高侧导体82 将电池92连接到螺线管线圈36。控制模块122产生相应的一对输出96Α、96Β至一对低侧晶体 管98Α、98Β，该对低侧晶体管将一对低侧导体100AU00B连接到地线102。低侧导体100Α、 100Β连接到低侧导体84Α、84Β，使得在操作中当高侧导体82Α和82Β连接到电池92,且低侧导 体84Α、84Β中的任一者连接到地线102时，则相应的螺线管线圈36将通电且衔铁3則尋W电磁 的方式撤回。
[0053] 为了传感螺线管130、132的衔铁38的位置，共享高侧导体94经由电阻器140连接到 控制模块输入138。高侧导体94也经由电阻器144连接到参考电压源142。借助于非限制性示 例，电阻器144能够具有3 kQ的电阻，电阻器136Α能够具有5 kQ的电阻，电阻器136Β能够 具有3 kQ的电阻，并且电阻器140能够具有50 kQ的电阻。当连接到衔铁38的衔铁止动件 74接触螺线管130、132的电触头76且共享输出信号88为关闭时，经由电阻器136A、136B中的 一者或两者使由参考电压源142所供应的电压接地。然而，当衔铁止动件76从螺线管130、 132的电触头76脱离时，经由电阻器144和140来供应由参考电压源142所供应的电压，使得 接收到电压信号，该电压信号指示衔铁38处于其撤回/通电状态的事实。表1基于两个螺线 管130、132的各种操作状态将不同输入读数139列成表格，其中，衔铁38在未通电状态下完 全出来，且在通电状态下未完全出来。
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[0054] 因此，控制模块122能够监控输入信号139, W便确定一对螺线管130、132的衔铁位 置的状态。换言之，由于电阻器140、144、136Α和136Β的预选电阻水平，所W输入信号139的 量值表示在衔铁止动件74接触或不接触其向外止动件76时的多种不同的操作状态。
[0055] 图9是根据本公开原理的可替代的电子电路220的示意图，其包括用于控制和传感 一对螺线管执行器230、232的位置的控制模块222。螺线管执行器230、232的螺线管线圈36 既连接到高侧电线或导体82Α、8^又连接到低侧电线或导体84Α、84Β。高侧导体82Α、8^能 够呈分离为两个导体82Α、82Β的共享导体或电线82的形式。该对螺线管执行器230、232设有 连接到衔铁38的衔铁止动件74。提供呈金属垫圈形式的电触头76,且其充当衔铁的向外止 动件。每个电触头76经由相应的电线或导体234AJ34B和电阻器236Α、23她连接到高侧电线 或导体82Β。额外的电阻器250将高侧导体82Β连接到地线102。低电流电触头76通过电绝缘 体与螺线管壳体40绝缘，该电绝缘体能够呈塑料垫圈80的形式。线圈36的高侧能够共享该 共享导体/电线82, W便减少外部线束和连接器上的电线计数。应理解到，在没有共享电线/ 导体的情况下，能够利用分开的电线/导体。高侧导体82和低侧导体84A、84B中的每一者能 够经由Ξ针连接器238连接到控制模块122。
[0056] 控制模块222产生共享输出信号88至晶体管90,该晶体管将电池92或其它电源连 接到共享高侧导体94,该共享高侧导体94转而连接到共享高侧导体82,该共享高侧导体82 将电池92连接到螺线管线圈36。控制模块222产生相应的一对输出96A、96B至一对低侧晶体 管98A、98B，该对低侧晶体管将一对低侧导体100AU00B连接到地线102。低侧导体100A、 100B连接到低侧导体84A、84B，使得在操作中当高侧导体82A和82B连接到电池92且低侧导 体84A、84B中的任一者连接到地线102时，则相应的螺线管线圈36将通电，且衔铁3則尋W电 磁的方式撤回。
[0057] 为了传感螺线管30、32的衔铁38的位置，共享高侧导体94经由电阻器240连接到控 制模块输入239。高侧导体94还经由电阻器244连接到参考电压源242。W非限制性示例的方 式，电阻器244能够具有10 kQ的电阻，电阻器236A能够具有15 kQ的电阻，电阻器236B能 够具有7.5 kQ的电阻，并且电阻器250能够具有75 kQ的电阻。当连接到衔铁38的衔铁止 动件74接触螺线管230、232的电触头76,且共享输出信号88为关闭时，经由电阻器236A、 236B和250中的两者或两者W上使由参考电压源242所供应的电压接地。然而，当衔铁止动 件74从螺线管230、232的电触头76脱离时，经由电阻器244和240来供应由参考电压源242所 供应的电压，并W电阻器250划分开，使得接收到电压信号239,该电压信号239指示两个衔 铁38处于其撤回/通电状态的事实。表2基于两个螺线管230、232的各种操作状态将不同输 入读数239列成表格，其中，衔铁38在未通电状态下"完全出来"且在通电状态下"未完全出 来'。
没:方
[005引因此，控制模块222能够监控输入信号239W便确定一对螺线管230、232的衔铁位 置的状态。换言之，由于电阻器240、244、2364、2368和250的预选电阻水平，所^输入信号的 量值表示在衔铁止动件74接触或者不接触其向外止动件76时的不同操作状态。添加电阻器 250增加了另外的诊断能力。
[0059]图10是根据本公开原理的可替代的电子电路320的示意图，其包括用于控制和传 感一对螺线管执行器330、332的位置的控制模块322。螺线管执行器330、332的螺线管线圈 36既连接到高侧电线或导体82A、8^又连接到低侧电线或导体84A、84B。高侧导体82A、82B 能够呈分离为两个导体82A、82B的共享导体或电线82的形式。该对螺线管执行器330、332设 有连接到衔铁38的衔铁止动件74,如关于先前实施例所描述的。电触头76设成金属垫圈形 式，且其充当衔铁的向外止动件。每个电触头76经由相应的电线或导体334A、334B和电阻器 336A、336B连接到其相应的低侧导体84A、84B。额外的电阻器350将低侧导体84B连接到地线 102。线圈36的高侧能够共享该共享导体/电线82, W便减少外部线束和连接器上的电线计 数。应理解到，在没有共享电线/导体的情况下，能够利用单独的电线/导体。高侧导体82和 低侧导体84A、84B中的每一者能够经由Ξ针连接器连接到控制模块322。
[0060]控制模块322产生共享切换式高侧输出信号88至晶体管90,该晶体管将电池92或 其它电源连接到共享高侧导体94,该共享高侧导体94转而连接到共享高侧导体82,该共享 高侧导体82将电池92连接到螺线管线圈36。控制模块322产生相应的一对输出96A、96B至一 对低侧晶体管98A、98B，该对低侧晶体管将一对低侧导体100A、100B连接到地线102。低侧导 体100A、100B连接到低侧导体84A、84B，使得在操作中当高侧导体82A和82B连接到电池92且 低侧导体84A、84B中的任一者连接到地线102时，则相应的螺线管线圈36将通电，且衔铁38 将W电磁方式撤回。
[0061 ] 为了传感螺线管330、332的衔铁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还经由电阻器344A、344B连接到 切换式低电压源342。电阻器3364、3368、350、3444、3448能够具有预选的电阻，使得控制模 块输入的电压水平指示衔铁止动件74与螺线管330、332的电触头76的接触状态。
[0062] 因此，控制模块322能够监控输入信号338A、338B，W便确定一对螺线管330、332的 衔铁位置的状态。换言之，输入信号的量值表示在衔铁止动件74接触或者不接触其向外止 动件76时的不同操作状态。切换式高侧88在正常操作期间为12V，启用再循环控制件92,并 且低侧输入信号96A、96BW脉宽调制进行操作。通过关闭切换式高侧88、关闭再循环控制件 92并且关闭低侧输出96A、96B，进入测量模式。接着将正电压施加到低电压源342且将接地 施加到开关接地参考352,使得反向偏置二极管354,因此没有电流流经螺线管，并且能够容 易经由模拟输入338A、338B来检测螺线管330、332的衔铁位置。
[0063] 图11A是根据本公开原理的可替代的电子电路420的示意图，其包括用于控制和传 感一对螺线管执行器430、432的位置的控制模块422。螺线管执行器430、432的螺线管线圈 36既连接到高侧电线或导体82A、82B又连接到低侧电线或导体84A、84B。该对螺线管执行器 430、432设有连接到衔铁38的衔铁止动件74。电触头76设成金属垫圈的形式且其充当衔铁 的向外止动件。每个电触头76经由相应的电线或导体434A、434B和电阻器436A、43她连接到 相应的高侧电线或导体82A、82B。额外的电阻器450A、450B将导体434A、4：34B连接到地线 102。低电流电触头76通过电绝缘体与螺线管壳体40绝缘，该电绝缘体能够呈塑料垫圈80的 形式。高侧导体82A、8^和低侧导体84A、84B中的每一者能够经由四针连接器438连接到控 制模块422。可替代地，可W使用两个分开的双针连接器，运样能够允许螺线管为两个相同 的部分而无需引线框架。
[0064] 控制模块422产生输出信号88A、88B至晶体管90A、90B，晶体管将电池92或其它电 源连接到高侧导体94A、94B，该高侧导体94A、94B转而连接到独立的高侧导体82A、82B，该独 立的高侧导体82A、8^将电池92连接到螺线管线圈36。控制模块422产生相应的一对输出 96A、96B至一对低侧晶体管98A、98B，该对低侧晶体管将一对低侧导体100A、100B连接到地 线102。低侧导体100A、100B连接到低侧导体84A、84B，使得在操作中当高侧导体82A和82B连 接到电池92且低侧导体84A、84B中的任一者连接到地线102时，则相应的螺线管线圈36将通 电，且衔铁3則尋W电磁的方式撤回。
[00化]为了传感螺线管430、432的衔铁38的位置，高侧导体94A、94B经由电阻器440A、 440B连接到相应的控制模块输入438A、438B。高侧导体94A、94B也经由电阻器444A、444B连 接到参考电压源442A、442BdW非限制性示例的方式，电阻器444A、444B能够具有1000Ω的 电阻，电阻器450A、450B能够具有2000Ω的电阻，并且电阻器436A、436B能够具有600Ω的电 阻。当连接到衔铁38的衔铁止动件74接触螺线管430、432的电触头76,且输出信号88A、88B 为关闭时，经由电阻器436A、436B中的一者或两者将由参考电压源442A、442B所供应的电压 接地。然而，当衔铁止动件74从螺线管430、432的电触头76脱离时，经由电阻器444A、444B和 440A、440B来供应由参考电压源442A、442B供应的电压，并用电阻器450A、450B分开，使得接 收到电压信号，该电压信号指示衔铁38处于其撤回/通电状态的事实。表3基于两个螺线管 430、432的各种操作状态将不同输入读数列成表格，其中，衔铁38在未通电状态下"完全出 来'且在通电状态下"未完全出来'。
[0066] 因此，控制模块422能够监控输入信号438A、438BW便确定一对螺线管430、432的 衔铁位置的状态。换言之，由于电阻器440A、440B、444A、444B、436A、436B、450A和450B的预 选电阻水平，所W输入信号的量值表示在衔铁止动件74接触或者不接触其向外止动件76时 的不同操作状态。独立的高侧驱动器94A、94B消除了 W下潜在问题:其中一个低侧上发生短 接至地线，从而导致在接通共享高侧驱动器时无意中应用另外的棘爪20或22。能够同时激 活每个螺线管的高侧和低侧命令。此构型在步骤之间提供与参考电压的接近33%的模拟电 压分离，W达成公差W及控制器和壳之间的接地偏移的稳健性。
[0067] 预期到，电阻器4364、4368、4504、4508能够合并到垫圈型本体460中，所述垫圈型 本体安置在螺线管壳体的上端处并且包括位于上端处的电触头76(如图11B中所图示的）和 位于下端处的接地连接102,其中电阻器436A、450A;436B、450B嵌入垫圈型本体内并连接到 高侧导体82A、82B。
[0068] 参照图12,示出了单螺线管执行器组件500,其用于致动正向防止器棘爪20和反向 防止器棘爪22至与转子14的齿16接合W及脱离接合。单螺线管执行器组件500包括单螺线 管502,其具有壳体504、螺线管线圈506和衔铁508。衔铁508包括安装到衔铁508的端部的接 合板510。接合板510在相反方向上侧向延伸，并且当衔铁508在复位弹黃514的偏置力作用 下充分延伸时接合正向防止器棘爪20和反向防止器棘爪22W将正向防止器棘爪20和反向 防止器棘爪22偏置到脱离位置，如图12中所图示的。提供一对棘爪位置传感器520、522用于 检测正向防止器棘爪20和反向防止器棘爪22的位置。当正向防止器棘爪520和反向防止器 棘爪522处于如图12中所图示的脱离位置中时，接合板510将棘爪20、22偏置成抵靠传感器 520、522。
[0069] 参照图13,能够使螺线管502通电W引起衔铁508克服复位弹黃514的偏置力而撤 回，并且棘爪被弹黃偏置使得正向防止器棘爪20和反向防止器棘爪22移动成与转子14的齿 16接合。参照图14,示出了电子电路570的示意图，其包括用于传感正向防止器棘爪20和反 向防止器棘爪22的位置的控制模块572。一对棘爪位置传感器520、522各自连接到电阻器 574和导体576,其经由电阻器580将输入578提供到控制模块572。导体576经由电阻器584连 接到参考电压源582,且经由电阻器586连接到地线102。正向防止器棘爪20和反向防止器棘 爪22各自连接到地线102。当正向防止器棘爪20和反向防止器棘爪22接触棘爪位置传感器 520、522时，则然后导体576经由电阻器574连接到地线102。W非限制性示例的方式，电阻器 574能够具有600 Ω的电阻，电阻器584能够具有1000Ω的电阻，并且电阻器586能够具有 2000 Ω的电阻。
[0070] 表4基于与棘爪位置传感器520、522接合或脱离接合的正向防止器棘爪20和反向 防止器棘爪22的操作状态将不同输入电压578列成表格。
[0071] 因此，控制模块572能够监控输入信号578W便确定防止器棘爪20、22的状态。换言 之，由于电阻器574、580、584和586的预选电阻水平，所W输入信号578的量值表示在正向防 止器棘爪20和反向防止器棘爪22与棘爪位置传感器520、522接合或脱离结合时的不同操作 状态。应理解到，根据本公开，棘爪位置传感器能够与一个或更多个棘爪制动器/离合器系 统W及与一个或更多个螺线管制动器/离合器系统一起使用。
[0072] 已为了说明和描述的目的提供了实施例的前述描述。其并不旨在为详尽的或限制 本公开。特定实施例的个别元件或特征通常并不限于所述特定实施例，而是在适用情况下 可互换并且能够用在所选实施例中，即使未明确示出或描述。其也可W许多方式变化。此类 变化将并不视为背离本公开，并且所有此类修改旨在包括在本公开的范围内。
【主权项】
1. 一种用于防止包括多个齿的旋转部件旋转的执行器，其包括： 棘爪，其能够围绕第一枢转轴线枢转，并且能够与所述旋转部件接合用于防止所述旋 转部件在第一旋转方向上旋转，所述棘爪被偏置朝向与所述旋转部件的接合位置； 螺线管，其包括电激活螺线管和衔铁，所述衔铁能够从用于保持所述棘爪不与所述旋 转部件接合的第一位置移动到用于允许所述棘爪与所述旋转部件接合的第二位置;以及 其中，所述衔铁包括衔铁止动件，所述衔铁止动件能够与电路机构的电触头接合用于 传感所述衔铁的位置。2. 根据权利要求1所述的执行器，其中，所述电路机构包括控制模块，所述控制模块提 供用于致动所述螺线管的输出信号。3. 根据权利要求2所述的执行器，其中，所述电路机构将指示所述衔铁的位置的输入信 号提供到所述控制模块。4. 根据权利要求1所述的执行器，其中，所述电路机构将指示所述衔铁的位置的输入信 号提供到所述控制模块。5. 根据权利要求1所述的执行器，其中，所述电路机构包括连接所述电触头与电导体的 电阻器，所述电导体连接在所述电激活螺线管和所述控制模块之间。6. -种用于防止包括多个齿的旋转部件旋转的执行器，其包括： 第一棘爪，其能够围绕第一枢转轴线枢转，并且能够与所述旋转部件接合用于防止所 述旋转部件在第一旋转方向上旋转，所述第一棘爪被偏置朝向与所述旋转部件的接合位 置； 第二棘爪，其能够围绕第二枢转轴线枢转，并且能够与所述旋转部件接合用于防止所 述旋转部件在与所述第一旋转方向相对的第二旋转方向上旋转，所述第二棘爪被偏置朝向 与所述旋转部件的接合位置； 第一螺线管，其包括第一电激活螺线管和第一衔铁，所述第一衔铁能够从用于保持所 述第一棘爪不与所述旋转部件接合的第一位置移动到用于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，其包括第二电激活螺线管和第二衔铁，所述第二衔铁能够从用于保持所 述第二棘爪不与所述旋转部件接合的第一位置移动到用于允许所述第二棘爪与所述旋转 部件接合的第二位置； 其中，所述第一衔铁和所述第二衔铁包括衔铁止动件，所述衔铁止动件能够与电路机 构的第一电触头和第二电触头接合用于传感所述第一衔铁和所述第二衔铁的位置。7. 根据权利要求6所述的执行器，其中，所述电路机构包括控制模块，所述控制模块提 供用于致动所述第一螺线管和所述第二螺线管的输出信号。8. 根据权利要求6所述的执行器，其中，所述电路机构将指示所述第一衔铁和所述第二 衔铁中至少一者的位置的输入信号提供到所述控制模块。9. 根据权利要求6所述的执行器，其中，所述电路机构将指示所述第一衔铁和所述第二 衔铁两者的位置的输入信号提供到所述控制模块。10. 根据权利要求6所述的执行器，其中，所述电路机构包括第一电阻器和第二电阻器， 其中所述第一电阻器连接所述第一电触头与电导体，所述电导体连接在所述第一电激活螺 线管和所述控制模块之间，以及所述第二电阻器连接所述第二电触头与所述电导体。
【文档编号】F16D63/00GK105972120SQ201610138357
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】A.J.科尔塞蒂, D.A.布伦奇, E.加奇
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司