CN108291639B - 用于控制可选的离合组件的操作模式的机电*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于控制可选离合组件的操作模式的机电***和使用该***的超越连接和机电控制组件。包括输出构件的双向的、电驱动的致动组件连接至控制构件，以使控制构件在与离合组件的不同操作模式对应的不同角位置之间围绕第一轴线进行选择性的、小位移的角度旋转。致动组件包括旋转输出轴、连接至输出轴以围绕与第一轴线基本垂直的第二轴线旋转的带螺纹的螺杆轴以及具有轮廓表面的凸轮。凸轮被拧到螺杆轴上，以在螺杆轴旋转运动时沿第二轴线线性地运动。输出构件搭设在凸轮的轮廓表面上，使得输出构件与控制构件一起围绕第一轴线旋转。

Description

用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***

相关申请的交叉引用

本申请是于2015年11月5日提交的美国申请第14/933,345号的部分继续申请，该部分继续申请又要求于2014年11月7日提交的美国临时申请第62/076,646号的优先权。本申请还要求于2015年11月25日提交的美国临时申请第62/259,713号的优先权。

技术领域

本发明的至少一个实施方式主要涉及用于控制可选离合组件的操作模式的***，并且特别是涉及用于控制这样的组件的操作模式的机电***。

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的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***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，不希望控制元件和使该控制元件移动的促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8,272,488号在其图9a-9c(在本申请中分别标记为图1A-1C)公开了一种“垂直致动换档阀”闭锁机构，总体用500表示。设置了一种单向离合器的控制板或控制元件502，其在离合器的槽板和凹板(没有示出)之间沿位移方向移动或滑动，以便可控地覆盖和露出槽板内弹簧偏置的支柱504。在总体用512表示的阀或活塞在形成在壳体514中的孔513内的滑动运动期间，总体用508表示的致动臂或致动销的自由端部506可以在与控制板502的位移方向基本垂直的方向上、在形成在阀或活塞512的外表面528中的弯曲的销凹部或凹槽510内移动。如图1A所示，凹槽510的侧壁或侧表面将销508锁定在它们之间，以防止销508在与控制板502的位移方向平行的方向上移动。凹槽510可以是弯曲的，并且在活塞512在壳体514内的运动期间，致动臂508的自由端部506可以同时在基本平行于位移轴线的方向上和基本垂直于位移轴线的方向上、在凹槽510内移动。同样设置在孔513内的压缩弹簧516在壳体514的盖子518和阀512的一个端部520之间被偏置。单向离合器的板502在图1A中被公开为处于其超越位置，并且在图1C中移动到其锁定位置。如图1B和图1C所示，通过壳体514的控制部523在阀或活塞512的相对端部524处施加控制压力522引起阀512抵抗压缩弹簧516的偏置作用而移动，使得在销附接部526处固定到控制板502上的致动销508在形成在阀512的外表面528中的弯曲的销凹部或凹槽510内移动。如图1C所示，其中一个支柱504现在延伸穿过形成在控制板502中的孔530，以锁定单向离合器。

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和2014/0190785。

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、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(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。

现代机动车辆使用具有不同尺寸的齿轮的发动机传动***来基于车辆行进的速度将车辆发动机产生的动力传递至车轮。发动机传动***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***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位置相关联，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。

发明内容

本发明的至少一个实施方式的一个目的是提供一种非液压式机电***和一种使用该***的超越连接和控制组件，其中围绕第一轴线的旋转运动被转换为线性运动，该线性运动又通过凸轮作用而被转换回围绕与第一轴线基本垂直的第二轴线的旋转运动。

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，提供一种用于控制可选离合组件的操作模式的机电***。该***包括被安装为用于围绕第一轴线进行受控的旋转的控制构件以及双向的、电驱动的致动组件，该致动组件包括连接至控制构件的输出构件，其用于使控制构件在与离合组件的不同操作模式对应的不同角位置之间围绕第一轴线进行选择性的、小位移的角度旋转。致动组件包括旋转输出轴、连接至输出轴以围绕与第一轴线基本垂直的第二轴线旋转的带螺纹的螺杆轴以及具有轮廓表面的凸轮。凸轮被拧到螺杆轴上，以在螺杆轴旋转运动时沿第二轴线线性地运动。输出构件搭设在凸轮的轮廓表面上，使得输出构件与控制构件一起围绕第一轴线旋转。该***还包括用于确定离合组件的期望的操作模式并产生对应的位置指令信号的控制逻辑部和用于可控地给致动组件供应电力以基于该位置指令信号将控制构件移动到期望的角位置的致动控制器。

致动控制器可以通过总线从远程电子控制单元接收位置指令信号。

电子控制单元可以是车辆的传动装置电子控制单元，并且总线可以是车载总线。

致动组件可以包括输出轴用于驱动控制构件的直流马达。

致动控制器可以包括用于监控马达电流的电流传感器。控制逻辑部可以基于马达电流控制直流马达。

致动组件可以包括至少一个非接触式位置传感器，其用于提供随凸轮沿第二轴线的位置而变化的位置反馈信号。控制逻辑部可以基于位置反馈信号控制直流马达。

每个传感器都可以包括被安装为用于与凸轮一起运动的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。

凸轮可以是能够在螺杆轴上反向驱动的。***还可以包括返回偏置构件，其用于在致动组件断电时对凸轮施加偏置力，从而使凸轮返回到螺杆轴上与安全离合模式对应的位置。

凸轮可以是不能在螺杆轴上反向驱动的。

***还可以包括闭锁机构，其用于防止凸轮在螺杆轴上线性地移动。

闭锁机构可以包括闭锁螺线管。

输出构件可以包括连接至控制构件的致动销或致动臂。

轮廓表面可以由在其中接收并保持输出构件的自由端部的凹槽限定。

凹槽可以具有端部和在端部之间的中间部，端部可以提供消隙特征。

控制构件可以是能够围绕第一轴线旋转的控制板或选择板。

控制构件可以具有完全延伸穿过该控制构件的至少一个开口。

控制器可以包括升压电路，其用于使控制器能够给致动组件提供比通常能够从车辆的电池获得的额定输入功率更大的电力，以提高致动组件的输出扭矩和速度。

升压电路也可以用作能量存储设备，以便在车辆失去电池电力(即，12伏电力)的情况下致动离合器，这可以用作机械闭锁设计的故障保险机构。

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，提供一种超越连接和机电控制组件。该组件包括连接子组件，该连接子组件包括各自具有彼此近距离地相对的第一连接面和第二连接面的第一连接构件和第二连接构件，第一连接构件和第二连接构件中的至少一个被安装为用于围绕第一轴线旋转。该组件还包括被安装为用于在第一连接面和第二连接面之间围绕第一轴线进行受控的旋转的控制构件以及双向的、电驱动的致动组件，该致动组件包括连接至控制构件的输出构件，其用于使控制构件在与连接子组件的不同操作模式对应的不同角位置之间围绕第一轴线进行选择性的、小位移的角度旋转。致动子组件包括旋转输出轴、连接至输出轴以围绕与第一轴线基本垂直的第二轴线旋转的带螺纹的螺杆轴以及具有轮廓表面的凸轮。凸轮被拧到螺杆轴上，以在螺杆轴旋转运动时沿第二轴线线性地运动。输出构件搭设在凸轮的轮廓表面上，使得输出构件与控制构件一起围绕第一轴线旋转。组件还包括用于确定连接子组件的期望的操作模式并产生对应的位置指令信号的控制逻辑部。致动控制器可控地给致动子组件供应电力，以基于位置指令信号将控制构件移动到期望的角位置。

致动控制器可以通过总线从远程电子控制单元接收位置指令信号。

电子控制单元可以是车辆的传动装置电子控制单元，并且总线可以是车载总线。

致动子组件可以包括输出轴用于驱动控制构件的直流马达。

致动控制器可以包括用于监控马达电流的电流传感器，控制逻辑部可以基于马达电流控制直流马达。

致动子组件可以包括至少一个非接触式位置传感器，其用于提供随凸轮沿第二轴线的位置而变化的位置反馈信号。控制逻辑部可以基于位置反馈信号控制直流马达。

每个传感器都可以包括被安装为用于与凸轮一起运动的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。

凸轮可以是能够在螺杆轴上反向驱动的，并且组件还可以包括返回偏置构件，其用于在致动子组件断电时对凸轮施加偏置力，从而使凸轮返回到螺杆轴上与安全连接模式对应的位置。

凸轮可以是不能在螺杆轴上反向驱动的。

组件还可以包括闭锁机构，其用于防止凸轮在螺杆轴上线性地移动。

闭锁机构可以包括闭锁螺线管。

输出构件可以包括连接至控制构件的致动销或致动臂。

轮廓表面可以由在其中接收并保持输出构件的自由端部的凹槽限定。

凹槽可以具有端部和在端部之间的中间部。端部可以提供消隙特征。

控制构件可以是能够围绕第一轴线旋转的控制板或选择板。

组件还可以包括设置在连接构件的第一连接面和第二连接面之间的锁定构件。锁定构件可以在第一位置和第二位置之间移动。控制构件可以操作为控制锁定构件的位置。

锁定构件可以是反向支柱。

控制构件可以具有完全延伸穿过控制构件的至少一个开口，其用于在控制构件的控制位置允许锁定构件延伸穿过该开口到达锁定构件的第一位置。

控制器可以包括升压电路，其用于使控制器能够给致动子组件提供比通常能够从车辆的电池获得的额定输入功率更大的电力，以提高致动子组件的输出扭矩和速度。

升压电路也可以用作能量存储设备，以便在车辆失去电池电力(即，12伏电力)的情况下致动离合器，这可以用作机械闭锁设计的故障保险机构。

连接构件中的一个可以包括凹口板，并且连接构件中的另一个可以包括槽板。

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1A至图1C是采用致动换挡阀或活塞(闭锁机构)形式的、现有技术的控制构件或控制元件与相关联的支柱及其控制装置一起的局部剖开的截面示意图，其在不同的视图中处于不同的控制位置。

图2是根据本发明的至少一个实施方式构造的超越连接或离合组件的分解立体图；

图3是示出电动马达输出速度、功耗和输出扭矩的相互关系的马达工作点三角坐标的示意图；

图4是拧在丝杠或螺杆轴上的螺母或凸轮的示意图，并且示出了在凹槽的相对两端处具有一对“停靠点”的放大的凸轮凹槽外形或轮廓表面；

图5是一对螺杆轴的局部剖开的视图，其中一个螺杆轴具有陡的(小的)导程角，另一个具有较大的导程角；

图6是用于控制大体具有图2所示类型的可选离合组件的操作模式或状态的机电***的部件的第一实施方式的局部剖开的俯视平面图；

图7是***的部件的第二实施方式的局部剖开的俯视平面图；

图8是***的部件的第三实施方式的局部剖开的俯视平面图；

图9是马达控制器的示意框图，该马达控制器具有通过CAN接口与传动控制器通信的故障保险升压电源电路；

图10是图9的电流故障保险电源电路的详细的电路图；

图11是与图9的视图类似的视图，但是示出了用于能够反向驱动的致动组件的相对简单的控制器，其中示出了来自传动控制器的PWM和方向指令输出；

图12是与图11的视图类似的视图，但是示出了能够反向驱动的致动控制器中的升压电路；

图13是TECU、电源开关和供应电路、马达以及一个或多个传感器的框图，其中TECU在间接给马达供电的同时直接控制马达的方向并且通过霍尔效应传感器监控致动器的位置；以及

图14是与图13类似的、包括高侧开关和反极性开关的控制器功率级的示意性框图，图14示出了替代的控制方法，其中外部TECU通过图14的电路控制致动器，图13示出了基于继电器的成本有效的方案，图14示出了可以更有效地集成到功率控制模块或外部致动控制电路板的固态实现方式。

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。

再参考附图，图2是根据本发明的至少一个实施方式构造的超越离合或连接组件的分解立体图，其总体用附图标记10表示。然而，应理解的是，本发明可以与各种可选离合器一起使用，例如具有三种或更多操作模式或状态的离合器。事实上，本发明可以与具有无限数量的操作模式或机械状态的可控机械二极管(CMD)一起使用。

如转让给本申请的受让人的美国专利第8,602,187号和公布的美国专利申请第2014/0190785号中所描述的，组件10包括总体用附图标记12表示的环形反向槽板或第一外连接构件。板12的轴向延伸的外表面14具有用于将板12连接至传动装置壳体(没有示出)的内表面的外花键16。板12的径向延伸的内表面或连接面18形成有间隔开的槽20，其中反向支柱22通过螺旋弹簧(没有示出)被向外枢转地偏置，螺旋弹簧在槽20中设置在它们各自的支柱22下方。优选地，提供十二个反向支柱22。然而，应理解的是，可以提供更多或更少的反向支柱22。

组件10还包括总体用附图标记26表示的选择滑板形式的控制构件或元件，该控制构件或元件具有完全延伸穿过其中的多个间隔开的孔28，以便在通过致动销或臂38形式的输出构件将板26围绕公共的第一中心旋转轴线36适当地成角度地定位时允许反向支柱22在它们的槽20中枢转并延伸穿过孔28，以接合形成在前向或内槽板或连接构件的径向延伸的表面或连接面上的、间隔开的锁定结构或倾斜的反向凹口(没有示出)。销38连接或固定至板26，以与其一起移动。

如美国专利第8,602,187号所示，销38可以延伸穿过由板12的外周端壁的壁或壁部分形成的凹口或细长的狭槽。该壁可以是将第一连接构件12和控制***的壳体分开并由第一连接构件12和控制***的壳体共用的公共壁。细长的狭槽可以在壳体的内表面和第一连接构件12的壁的内表面之间延伸并由此使它们连通。销38可以在不同的使用位置之间、在狭槽中移动，以使板26在其控制位置之间滑动或移位，从而交替地覆盖或露出支柱22(即，分别接合或分离反向支柱22)。

板34包括花键环，该花键环具有在其轴向延伸的内表面48处形成的内花键46。径向延伸的表面50或与板34的另一个连接面(没有示出)间隔开的连接面具有形成在其中的多个间隔开的槽52，以在其中接收多个前向支柱54，该多个前向支柱54通过对应的螺旋弹簧(没有示出)枢转地偏置。优选地，提供十四个前向支柱54。然而，应理解的是，可以提供更多或更少的前向支柱54。

组件10还可以包括总体用附图标记58表示的第二外连接构件或凹口板，其具有形成在其径向延伸表面或连接面(没有示出)中的多个锁定结构、凸轮或凹口(没有示出)，前向支柱54通过该多个锁定结构、凸轮或凹口将前部板34在围绕轴线36的一个方向上锁定在凹口板58上，但是允许其围绕轴线36在相反方向上自由旋转。凹口板58包括外花键64，该外花键64形成在板58的轴向外表面66上并且被接收和保持在形成在板12的外周端壁的轴向延伸的内表面47内的轴向延伸的凹部68内。

组件10还可以包括卡环，其总体用附图标记72表示，该卡环具有端部74并且装配在形成在板12的端壁的内表面47内的环形凹槽76内，以将板12、26、34和58保持在一起并且限制板相对于彼此的轴向运动。

销38具有用于分离反向支柱22的控制位置。在一个实施方式中，销38围绕轴线36在前向超越方向上旋转大约7°，以使选择板26旋转，继而允许反向支柱22从它们在它们的槽20中的分离位置移动到它们与板34的凹口(没有示出)接合的位置。

在所公开的三个实施方式中，用于控制可选离合组件10的操作模式或状态的机电***的部件在图6、图7和图8中分别用附图标记80、80’和80”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二实施方式的部件具有相同的附图标记但是具有单引号符号，并且其中与前两个实施方式的部件执行相同或类似功能的第三实施方式的部件具有相同的附图标记但是具有双引号符号。

第一实施方式的***80的部件(即，图6)包括连接至控制构件或控制板26的双向电驱动的致动组件，总体用附图标记82表示，其用于使控制构件或控制板在分别与离合组件10的第一操作模式和第二操作模式对应的第一位置和第二位置之间进行选择性的、小位移的运动。如前所述，可以提供多于两个位置，例如三态CMD的三个位置。事实上，至少理论上，可以支持无限的状态。

在致动组件82的电力已被有目的地终止之后，致动组件82将控制构件26保持在期望的控制位置。在图6的第一实施方式中，组件82的闭锁机构可包括自锁式带螺纹的螺杆轴，总体用附图标记84表示，其连接至双向直流马达或有刷直流马达88的输出轴。螺杆轴围绕与第一轴线36基本垂直的第二轴线89旋转。

丝杠84提供高扭矩倍增，同时仍封装在可用的外壳中。丝杠致动组件82作为改型封装到用于其他致动器设计(参考图1A至图1C)的现有空间中。丝杠致动组件82与液压致动阀类似地排列。丝杠84的增加的机械优点与直接致动方法相比呈现出若干优点：

i.具体而言，通过选择足够陡(小)的导程角(即，图5的下半部分)，可以使***80不能反向驱动。不能反向驱动定义为螺母94不能通过作用于螺母94上的外力而移动。螺母94只能通过丝杠84的旋转而移动。这实现了闭锁致动器设计。

ii.丝杠84增大的扭矩倍增可以允许有刷直流驱动马达88的尺寸和成本降低。图3示出了马达工作点三角坐标。工作三角坐标的思路在于，直流有刷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(高马达输出速度)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。丝杠84提供比其他简单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6的第一实施方式中，致动组件82包括致动臂或致动销38形式的输出构件。螺杆轴84由衬套86支撑以进行旋转运动。在螺杆轴84的一端设置有止推垫圈92，以吸收推力负荷。

组件82还包括总体用附图标记94表示的螺母或凸轮。凸轮94具有轮廓表面(为了简便起见，在图6中没有示出，但是在图4中用附图标记95表示)。凸轮94被拧到螺杆轴84上，以便在螺杆轴84旋转运动时沿第二轴线89线性地移动。输出构件或输出臂38搭设在凸轮94的轮廓表面95上，使得输出构件或输出臂38与控制构件26一起围绕第一轴线36旋转。

如图4所示，凸轮表面95优选由凹槽96限定，该凹槽具有相对的端部97和相对的端部97之间的中间部99。端部97在凸轮凹槽96的端部提供“停靠点”。

换言之，丝杠螺母94包括凸轮凹槽96，其用于将螺母94与致动臂38接合。凹槽96卡住致动臂38，将螺母94的线性运动转化成臂38和选择板26的平面旋转运动。另外，凹槽96的几何形状为致动臂38形成两个“停靠点”。每个“停靠点”被包括在内，使得离合组件对选择板26和致动臂38的内力不能导致致动臂38在凹槽96中意外移动而造成丝杠螺母94线性地移动。这在丝杠螺母94能够反向驱动的故障保险应用中尤为重要。在凸轮94的任一端部处的“停靠点”防止离合组件的内力造成离合组件的模式或状态的意外改变。

添加丝杠螺母的蜗形凸轮凹槽96使致动器***对丝杠84和螺母94之间的松动非常不敏感。在致动臂38处于螺母的凹槽型面96的任一端部处的“停靠点的情况下，臂38对螺母94的小量线性运动不太敏感。结果，可以从丝杠84和螺母或凸轮94中省去昂贵的消隙特征。

致动组件82还优选包括至少一个非接触式位置传感器，其用于提供随凸轮94的位置而变化的位置反馈信号。每个传感器都可以包括安装为用于与凸轮94一起移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98，该磁场传感元件被设置为与至少一个磁体相邻并且相对于该至少一个磁体静止，以感测磁通量，从而向控制器提供位置反馈信号(图9、图11和图12)。每个磁场传感元件98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，或通过借助于电流传感器(参考图11)监控马达88吸取的电流来替代。

由于图6的螺母94是不能够反向驱动的(提供闭锁功能)，因此通常不需要任何独立的闭锁装置。

在图7的第二实施方式中，螺杆的导程角增大(即，图5的上半部分)，使得螺母94’能够反向驱动，并且添加回动弹簧101’来在马达88’断电时使螺母94’返回到安全离合状态或模式。该特征：

-增加了被动机械式故障保险功能；

-允许用户在离合器扭矩锁定时移除马达动力，从而允许选择板26’对抗锁定的支柱部分地返回。因此，在返回到安全(支柱被覆盖)状态时提高了离合器的响应时间。

由于***倚靠压缩的回动弹簧101’中存储的能量使***返回到“支柱被覆盖”的状态，因此不需要对马达88’进行方向控制。这极大地简化了马达控制器，消除了潜在的故障模式并降低了控制成本。

图11示出了用于这种能够反向驱动的马达控制器的简单的固态开关形式：

1.包括高侧保护，以防止线短路期间的意外致动；

2.出于成本原因，可以在实施时使用机电继电器代替其中示出的固态半导体装置。

图12中示出了图11的马达控制器的“升压”形式。如其中所示，传动装置控制器(TECU)对马达控制器施加随时间变化的脉冲宽度调制控制信号。基于控制信号的占空比，马达控制器进入升压模式或对直流马达88’供应脉冲宽度调制后的电力。

图12的控制器可以确定(即，通过马达电流和/或传感器反馈)离合器是否扭矩锁定。然后，控制器可以决定启动升压电路并利用存储电容器所存储的能量来向马达传递高功率，以尝试分离离合器。应理解的是，利用升高的功率的能力不受图12的控制器的限制，而是也可以在图9的控制器中实现。

图12的实施方式的优点很多。有刷直流马达的输出速度和扭矩是随施加的功率而变化的。如果逐步地施加功率，则短暂地超出马达88的额定输入功率通常是安全的。施加较高的输入功率导致较高的马达输出速度和扭矩。对于低温情况，由于存在冷的高黏度自动变速器流体，因此选择板26和壳体之间可能会有增大的阻力。为了传递使选择板26摆脱黏性油所需的增大的扭矩，在有限时间内将比通常量更高的功率传递至马达88。图12的升压电路产生并存储使选择板摆脱所需的较高电压能量。在正常温度条件下，给升压电路设旁路以提高***效率。升压电路还具有限制从车辆电池引出的瞬时功率的优点，这是重要的，因为电池的电压水平由于低温可能低于平时。

在图8的第三实施方式(其类似于第二实施方式)中，提供闭锁螺线管110”形式的、基本上垂直于凸轮94”的闭锁机构，该闭锁机构在任一种离合模式或状态下闭锁凸轮94”。

优选地，闭锁螺线管110”是推动式并且是弹簧复位的，使得在断电时螺线管110”的电枢缩回，从而允许凸轮的回动弹簧101”将离合器返回到安全状态。使用螺线管110”的优点是降低了能耗(返回螺线管与丝杠马达对比)并且能够防止任一种离合状态下的意外致动。

参考图12，其中显示的马达控制器通过添加电容式备用电源和独立的控制器来实现故障保险。参考图9和图10，其中所示的电路：

-提供基于电的故障保险性能；以及

-允许短时间内向马达施加高于电池电势的电压水平，以增加致动力。

总之，电动马达88”使丝杠或螺杆轴84”旋转，该丝杠或螺杆轴84”将马达的旋转运动转换成螺母的线性运动。螺母94”具有由凹槽96限定的轮廓表面，该凹槽96保持卡住致动臂38”，将螺母的线性运动转换成选择板的致动臂38”的旋转运动。安装在丝杠84”的端部处的衬套86”允许丝杠84”以低损耗旋转。在选择板的力过大的情况下，止推垫圈92”吸收推力负荷。

车辆的传动装置电子控制单元(TECU)提供并调节用于驱动马达88、88’或88”的功率。图9至图14的控制电路可以连接至马达88、88’或88”，从而实现马达的双向控制。在一些实施方式中，TECU决定驱动马达的方向，相应地设置数字输出部，然后启动其VFS(可变力螺线管)输出部以驱动马达。传统上，现有的TECU采用可变力电磁阀控制来操纵传动装置的液压控制电路，以改变离合器状态。本文的一些实施方式中所提供的机电离合致动重新调整TECU的现有输出，以便使成本最小化并且保持用于液压和机电离合致动方案二者的共用TECU。VFS输出部通常是单极的、电流控制的脉冲宽度调制(PWM)驱动电路，因此只能在单一方向上驱动双向马达。为了给现有的TECU架构提供微创性方法来控制双向马达，可以设置图9至图14的控制电路。每个控制电路或控制器都可以根据***的要求用离散逻辑部***或微控制器来实施或实现。

TECU可以向控制器直接提供电力或间接控制供应给控制器的电力。间接控制方法具有优势，因为控制器的电流消耗不受TECU能力的限制。TECU保留去除控制器的电力的能力。

现在参考图14，当即使控制器不是由TECU直接供电也期望对控制器的电力进行控制时，可以设置图14的控制器功率级。控制器可以通过设置高侧开关202而直接连接到电池电力，其中TECU可以在故障期间和/或车辆熄火时停止控制器的电力。如果由PWM指令驱动的MOSFET停留在“接通”位置，则高侧开关202提供断开马达的方式。

TECU设置高侧输出部，向N沟道MOSFET的门极提供电池电压。N沟道MOSFET一旦打开，就将使其打开的P沟道MOSFET的门极接地。P沟道MOSFET为控制器电路的其余部分提供电力。作为替代实现方式，TECU的高侧输出部可以直接激励N.O.继电器的线圈。继电器触点为电路的其余部分供电。图13是具有成本优势的控制器的简化的实现方式。图13示出了驱动MOSFET门极(示出为SPST继电器线圈)的功率信号。然后，MOSFET200向马达供应电流。

仍然参考图14，对于直接连接到汽车电池电源的设备，设置保护电路204来防止由于车辆电池的不正确安装(即，错误的极性)而造成的损坏。简单的P沟道MOSFET204在高侧开关202之前连接至电路。如果电池以不正确的极性连接，则MOSFET204将在其门极处相对于漏极具有正电压，并将其自身“关闭”。在正常情况下，漏极将具有与其连接的正电池电压，而门极将具有接地电势，从而导致MOSFET204“打开”。

图11和图12具有PWM控制信号。图9具有作为双向通信总线的CAN。任何控制器概念都可以使用基于CAN或PWM的通信来实现。通过在TECU和控制器之间使用任意数量的公认协议实现双向通信总线，可以交换状态信息和移动指令。

图11和图12的电路允许TECU控制只需要单个TECU的PWM输出的、马达88、88’或88”的方向和速度。控制器解译由TECU产生的PWM波形并决定马达的旋转方向。在某种意义上，图11和图12具有双向通信(只是不在同一总线上)，TECU通过PWM发送马达电流和传感器状态，并且控制器通过模拟电压信号和数字电压信号的组合来回传马达电流和传感器状态。双向通信总线、尤其是具有CAN***或LIN***的双向通信总线具有双向通信在同一物理总线上发生的含意。

如果需要，DPDT(双刀双掷)继电器可以用于控制电路中，并且可以是固态开关。有多种方式可以实现电路120中马达引线的切换：DPDT继电器、离散固态开关或全H桥模块。

***80(以及***80’和***80”)可以包括微控制器(即，MCU)，该微控制器包含控制逻辑部，该控制逻辑部可以另外存在于***80的马达控制器中的其他电路中。再次，马达控制器通常跨过车载总线或通过车载总线接收来自远程电子控制单元(TECU)的指令信号。

图9还示出了故障保险电源电路，其用于可控地存储电力，并且在由微控制器(MCU)确定的***故障(例如，通信或电力故障)的情况下基于故障保险位置指令信号将存储的电力供应到马达驱动集成电路(IC)或马达驱动电路120。马达驱动IC120向驱动马达产生电力信号，同时TECU保持监督角色。MCU可以用FPGA或非常广泛的离散模块阵列来替换。故障保险电源电路可以设计为不具有向TECU报告的低水平诊断，然后可以通过数字输出从TECU接收致动指令，并通过致动控制器上的数字输出将高水平状态(即，传感器状态或致动控制器故障)的信息发送回TECU。此外，故障保险致动电路可以适用于其中存在机械闭锁的任何机电致动方案。

MCU或微控制器通常通过车辆CAN总线接收来自TECU的功率和方向指令信号。MCU还接收各种监控、控制和反馈信号，以监控电源电路内的不同电压，从而适当地控制马达驱动器120。MCU接收来自霍尔效应传感器的一个或多个反馈信号以及基于马达电流的电流反馈信号。MCU继而控制电源电路的升压电路和降压电路的操作以及马达驱动器120。

LDO(即，低压差)直流线性稳压器调节输出电容器处的电压，并向MCU和霍尔效应传感器提供调节后的电压。

远程传动装置ECU(TECU)通常具有称为中央处理单元(CPU)的、与存储器管理单元(MMU)通信的微处理器。MMU控制各种计算机可读存储介质之间的数据移动，并将数据传送至CPU或从CPU传送数据。计算机可读存储介质优选包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储部。例如，KAM可用于在CPU断电时存储各种操作变量。计算机可读存储介质可以使用许多已知的存储设备中的任一种来实现，例如，PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存或能够存储数据的任何其他电、磁、光学或组合存储设备，其中一些代表由CPU使用的、用于控制传动装置或安装有传动装置的车辆的可执行指令。

计算机可读存储介质还可以包括软盘、CD-ROM、硬盘等。CPU直接地或通过输入/输出(I/O)接口间接地与各种传感器、开关和/或致动器通信，并且直接地或通过输入/输出(I/O)接口或车辆总线(即，CAN、LIN等)与致动器通信。接口可以实现为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。可替代地，可以使用一个或多个专用硬件或固件芯片来在特定的信号被提供给CPU之前调节和处理该特定信号。某些控制器架构不包含MMU。如果不使用MMU，则CPU将根据特定的应用管理数据并直接连接到与MMU或CPU连接的ROM，RAM和KAM。

根据特定的应用和实现方式，图9的马达控制器的各个部件或功能可以通过所示的独立的马达控制器来实现，或者可以集成或并入传动装置ECU或其它控制器中。MCU通常包括用于控制致动组件82或82’或82”的控制逻辑部。控制逻辑部可以用硬件、软件或硬件与软件的组合来实现。

控制逻辑部还用于确定***故障并在***故障的情况下生成故障保险位置指令或驱动信号。致动组件82或82’或82”基于故障保险位置指令信号将控制构件26或26’或26”移动到故障保险位置，以防止离合组件10的意外接合。通常，控制逻辑部基于通过车辆总线从远程电子控制单元接收到的指令信号来确定控制构件或控制板26或26’或26”的可能位置中的期望位置。***故障可以是意外失去致动组件82或82’或82”的电力。

图9的马达控制器通常包括能量存储设备或电源电路(包括图9和图10的存储电容器和输出电容器)，以可控地存储电力并向马达驱动器120提供存储的电力，并且继而在意外失去电力的情况下给直流马达88或88’或88”提供存储的电力。***故障可能是MCU与远程电子控制单元失去通信。

图10中的电路包括备用电源电路或故障保险电源电路，其用于在失去车辆的12VDC电力供应的情况下为马达和MCU或微控制器(通过LDO)供电。在正常运行中，在存在车辆的12VDC的情况下，马达和微控制器的电力将通过位于图10的电路顶部的肖特基二极管D提供。图9的电路的左侧是升压转换器或升压电路，其采用车辆的12VDC电源并将其升压至大约40VDC，并将该能量存储在存储电容器中。肖特基二极管D以及升压电路输入部处的独立的二极管(没有示出)有助于防止向电池提供反向极性。在“点火”并且车辆的12伏DC电源稳定之后，微控制器(即，MCU)接通升压器或转换器(在门极控制装置处)并运行升压转换器，直到存储电容器被充电至40VDC。然后，升压转换器将断开，只有在存储电容器的电压下降到低于由MCU监控和确定的预编程阈值时才重新接通。

在电源电路的右侧是使用存储电容作为其输入部的降压转换器或降压电路。在车辆失去电力的情况下，微控制器(即，MCU)将接通降压转换器(在门极控制装置处)，该降压转换器将输出必要的电压(在C_输出处)，以经由马达驱动器120操作直流马达并经由LDO在足够长的时间内使微控制器保持接通，以使控制构件返回到安全(即，故障保险)位置或状态。

如本领域普通技术人员将理解的，传动装置ECU和/或马达控制器内的一个或多个存储设备可以存储用于控制构件或板26或26’或26”的多种致动方案，并且可以代表许多已知的处理策略中的任何一个或多个，例如，事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。照此，各个步骤或功能可以按照顺序、按照修改的顺序、并行地执行，或者在某些情况下可以被省略。同样地，操作或处理的次序不是实现本发明的目的、特征和优点必然需要的，而是为了便于说明和描述而提供。

虽然未明确说明，但本领域的普通技术人员将认识到，根据特定的应用和所使用的处理策略，可以重复执行所说明的步骤或功能中的一个或多个。优选地，控制逻辑部主要在由基于微处理器的控制器或微控制器(即，MCU)执行的软件中实现。当然，根据特定的应用，可以用软件、硬件或者软件与硬件的组合来实现控制逻辑部。当以软件实现时，控制逻辑部优选设置在计算机可读存储介质中，该计算机存储介质存储有代表由计算机执行的、通过致动组件82或82’或82”来控制***80或80’或80”的控制构件26或26’或26”的指令的数据。计算机可读存储介质可以是利用电、磁和/或光学装置来暂时或永久地存储可执行指令和相关联的校准信息、操作变量等的许多已知的物理装置中的任何一种。

在一个示例性实施方式中，控制构件或控制板26、26’或26”由致动组件机电地驱动，该致动组件包括旋转致动器，例如直流马达88、88’或88”，以及丝杠84、84’或84”等形式的相关联的传动装置。例如，直流马达88、88’或88”可以是有刷或无刷直流伺服马达，其操作由马达控制器通过马达控制器内的马达驱动部或驱动器(例如H桥马达驱动器)进行控制。有刷或无刷马达的转速和位置可以通过脉冲宽度调制(PWM)控制来控制，从而调节控制构件或控制板26、26’或26”的位置。

马达控制器基于来自霍尔效应传感器98、98’或98”的输出信号、来自直流马达的电流反馈和/或来自传动装置ECU的解码指令向马达88、88’或88”输出马达驱动指令。马达控制器通过马达控制器的马达驱动器120控制直流马达，从而改变控制构件的角位置。换言之，传动装置ECU向控制直流马达88、88’或88”的马达控制器输出伺服马达驱动指令，并且通过其传动装置控制选择板26、26’或26”。

TECU和马达控制器通过车辆总线连接，该车辆总线例如为能够双向通信的局域互联网络(LIN或CAN)线路或总线。LIN是许多可行的车载局域网(LAN)通信协议之一。电源线和接地线可以设置在TECU和马达控制器之间。马达控制器通常包括MCU内的收发器接口、MCU内的微处理器及其控制逻辑部、马达驱动部或驱动器120以及电源(由故障保险电源电路提供)。马达控制器可以与离合器壳体中的直流马达88、88’或88”集成或物理连接，而TECU设置为距离离合器壳体一定距离。

马达控制器的电源或电路通过LDO和马达驱动部或驱动器向MCU和霍尔效应传感器提供预定电压水平的电力。MCU内的收发器是与用于通信的网络或车辆总线连接的通信接口电路，并作为MCU的接收器部分和回到TECU的发送器部分操作。马达驱动器通常包括用于驱动直流马达的驱动电路。

霍尔效应传感器通常设置为靠近凸轮94、94’或94”或与凸轮94、94’或94”连接或靠近(凸轮94、94’或94”将马达88、88’或88”的输出轴分别与选择板26、26’或26”连接)，并且可以与直流马达的旋转一起同步被驱动，以产生由MCU接收的脉冲信号。

马达控制器的MCU通常包括存储器并且可以被配置为包括CPU、ROM、RAM等的常规微型计算机或者配置为硬连线逻辑电路。

TECU和马达控制器可以通过LIN或CAN总线定期执行数据通信。在这样的数据通信中，马达控制器可以将表示直流马达状态的状态数据发送给TECU。状态数据可以包括直流马达的当前旋转位置，即，存储在马达控制器的MCU的存储器中的旋转位置计数器的计数值。

TECU和/或马达控制器可以确认直流马达的当前旋转位置。然后，TECU可以基于由非接触式位置传感器指令检测到的各种状态和直流马达的当前旋转位置来设置直流马达的目标停止位置，并且产生用于将直流马达驱动到一个或多个目标停止位置的直流马达驱动指令。这样的位置传感器提供随控制构件或板26、26’或26”的位置而变化的位置反馈信号。每个传感器都可以包括被安装为用于在致动组件的凸轮94、94’或94”上移动的至少一个磁性或铁磁性磁体以及至少一个磁场传感元件98，例如，该至少一个磁场传感元件98设置为与离合器壳体中的至少一个磁体相邻并且相对于该至少一个磁体静止，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优选为霍尔效应传感器。

当马达控制器的MCU的逻辑电路通过其收发器接收到来自TECU的马达驱动指令时，它将驱动指令或信号传送给马达驱动部或驱动器120，以使直流马达正向或反向旋转，使得直流马达停在期望的目标停止位置。

如果检测到的直流马达的当前旋转位置到达目标停止位置，即，当前位置与目标停止位置一致，则MCU的逻辑电路向马达驱动器发送停止指令，以停止直流马达。

在与TECU通信时，马达控制器可以在直流马达旋转的同时向TECU发送基于传感器的信号检测到的伺服马达的当前旋转位置。当直流马达已停在其目标停止位置时，马达控制器也可以向TECU发送表示直流马达停止的停止数据。TECU通常检查从马达控制器接收到的数据中是否包括停止数据。如果包括停止数据，则TECU确定直流马达已停在目标停止位置。

如果不包括表示直流马达停止的停止数据，则TECU通常将接收到的直流马达的当前旋转位置与在先前的通信中接收到的直流马达的当前旋转位置进行比较，以检查当前旋转位置是否改变。

鉴于以上内容，***的至少一个实施方式利用双向直流马达、带螺纹的螺杆轴、一个或多个接近传感器、具有轮廓表面的凸轮、马达驱动器、微控制器以及电容式能量存储和供电电路来进行下列操作：

a.通过螺杆轴(图6)或闭锁螺线管(图8)或不需要保持或几乎不需要保持连续的电能消耗的其他传动装置接合部来致动多位置可选机械二极管式选择板并提供机械保持力；

b.使用一个或多个接近传感器(图6)来确定选择板的实际位置；

c.通过CAN或其他车辆总线与用户的传动装置电子控制单元通信，以接收致动指令并发送选择板位置状态和***诊断数据；以及

d.提供在车辆失去电力或与传动装置电子控制单元失去通信的情况下将会使离合组件返回到安全位置或状态的电子故障保险。

图7的电可选机械二极管式致动***利用机械返回装置(即，弹簧101’)，使得***在致动器失去电力的情况下返回到初始状态。在车辆失去电力的情况下，本发明的至少一个实施方式使选择板返回到其初始的故障保险位置。

在本发明的至少一个实施方式中，所提出的图6、图7和图8的机构在与例如图9和图12的控制器连接时提供了在锁定构件承受负载时分离离合器的能力。这提供了允许可控机械二极管(CMD)表现出与传统的离合器垫类似的功能。图6、图7或图8的任何机构都被设计成使得离合器内部的力不能改变致动***的状态。如上所述，这对于寒冷天气的操作特别重要。

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 (43)

1.一种用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其包括：

控制构件，其被安装为用于围绕第一轴线进行受控的旋转；

双向的、电驱动的致动组件，其包括连接至控制构件的输出构件，其用于使控制构件在与离合组件的不同操作模式对应的不同角位置之间围绕第一轴线进行选择性的、小位移的角度旋转，所述致动组件包括：旋转的输出轴；带螺纹的螺杆轴，其连接至输出轴，以围绕与第一轴线基本垂直的第二轴线旋转；以及凸轮，其具有轮廓表面，所述凸轮被拧到螺杆轴上，以在螺杆轴旋转运动时沿第二轴线线性地运动，所述输出构件搭设在凸轮的轮廓表面上，使得输出构件与控制构件一起围绕第一轴线旋转；

控制逻辑部，其用于确定离合组件的期望的操作模式并产生对应的位置指令信号；以及

致动控制器，其用于可控地给致动组件供应电力，以基于位置指令信号将控制构件移动到期望的角位置。

2.根据权利要求1所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，致动控制器通过总线从远程电子控制单元接收位置指令信号。

3.根据权利要求2所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，电子控制单元是车辆的传动装置电子控制单元，并且总线是车载总线。

4.根据权利要求1所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，致动组件包括直流马达，该直流马达的输出轴用于驱动控制构件。

5.根据权利要求4所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，致动控制器包括用于监控马达电流的电流传感器，控制逻辑部基于该马达电流控制直流马达。

6.根据权利要求4所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，致动组件包括至少一个非接触式位置传感器，其用于提供随凸轮沿第二轴线的位置而变化的位置反馈信号，控制逻辑部基于该位置反馈信号控制直流马达。

7.根据权利要求6所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，每个传感器都包括被安装为用于与凸轮一起运动的至少一个磁性或铁磁性磁体，以及至少一个磁场传感元件，所述至少一个磁场传感元件设置为与所述至少一个磁体相邻并且相对于所述至少一个磁体静止，以感测磁通量，从而产生所述位置反馈信号。

8.根据权利要求7所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，每个磁场传感元件都是霍尔效应传感器。

9.根据权利要求1所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，凸轮能够在螺杆轴上反向驱动，并且其中所述机电***还包括返回偏置构件，其用于在致动组件断电时对凸轮施加偏置力，从而使凸轮返回到螺杆轴上与安全离合模式对应的位置。

10.根据权利要求1所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，凸轮不能在螺杆轴上反向驱动。

11.根据权利要求9所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其还包括闭锁机构，其用于防止凸轮在螺杆轴上线性地移动。

12.根据权利要求11所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，闭锁机构包括闭锁螺线管。

13.根据权利要求10所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，控制器包括升压电路，其用于存储电能，从而为不能反向驱动的凸轮提供电故障保险。

14.根据权利要求1所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，输出构件包括连接至控制构件的致动销或致动臂。

15.根据权利要求1所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，轮廓表面由凹槽限定，该凹槽在其中接收并保持输出构件的自由端部。

16.根据权利要求15所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，凹槽具有端部和在端部之间的中间部，端部提供消隙特征。

17.根据权利要求1所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，控制构件是能够围绕第一轴线旋转的控制板或选择板。

18.根据权利要求17所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，控制构件具有完全延伸穿过该控制构件的至少一个开口。

19.根据权利要求3所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，控制器包括升压电路，其用于使控制器能够给致动组件提供比通常能够从车辆的电池获得的额定输入功率更大的电力，以提高致动组件的输出扭矩和速度。

20.根据权利要求19所述的用于控制可选的离合组件的操作模式的机电***，其中，凸轮不能反向驱动，并且其中升压电路存储电能，以为凸轮提供电故障保险。

21.一种超越连接和机电控制组件，其包括：

连接子组件，其包括第一连接构件和第二连接构件，该第一连接构件和第二连接构件各自具有彼此近距离地相对的第一连接面和第二连接面，该第一连接构件和第二连接构件中的至少一个被安装为用于围绕第一轴线旋转；

控制构件，其被安装为用于在第一连接面和第二连接面之间围绕第一轴线进行受控的旋转；

双向的、电驱动的致动子组件，其包括连接至控制构件的输出构件，其用于使控制构件在与连接子组件的不同操作模式对应的不同角位置之间围绕第一轴线进行选择性的、小位移的角度旋转，所述致动子组件包括：旋转的输出轴；带螺纹的螺杆轴，其连接至输出轴，以围绕与第一轴线基本垂直的第二轴线旋转；以及凸轮，其具有轮廓表面，所述凸轮被拧到螺杆轴上，以在螺杆轴旋转运动时沿第二轴线线性地运动，所述输出构件搭设在凸轮的轮廓表面上，使得输出构件与控制构件一起围绕第一轴线旋转；

控制逻辑部，其用于确定连接子组件的期望的操作模式并产生对应的位置指令信号；以及

致动控制器，其用于可控地给致动子组件供应电力，以基于位置指令信号将控制构件移动到期望的角位置。

22.根据权利要求21所述的超越连接和机电控制组件，其中，致动控制器通过总线从远程电子控制单元接收位置指令信号。

23.根据权利要求22所述的超越连接和机电控制组件，其中，电子控制单元是车辆的传动装置电子控制单元，并且总线是车载总线。

24.根据权利要求21所述的超越连接和机电控制组件，其中，致动子组件包括直流马达，该直流马达的输出轴用于驱动控制构件。

25.根据权利要求24所述的超越连接和机电控制组件，其中，致动控制器包括用于监控马达电流的电流传感器，控制逻辑部基于该马达电流控制直流马达。

26.根据权利要求24所述的超越连接和机电控制组件，其中，致动子组件包括至少一个非接触式位置传感器，其用于提供随凸轮沿第二轴线的位置而变化的位置反馈信号，控制逻辑部基于该位置反馈信号控制直流马达。

27.根据权利要求26所述的超越连接和机电控制组件，其中，每个传感器都包括被安装为用于与凸轮一起运动的至少一个磁性或铁磁性磁体，以及至少一个磁场传感元件，所述至少一个磁场传感元件设置为与所述至少一个磁体相邻并且相对于所述至少一个磁体静止，以感测磁通量，从而产生所述位置反馈信号。

28.根据权利要求27所述的超越连接和机电控制组件，其中，每个磁场传感元件都是霍尔效应传感器。

29.根据权利要求21所述的超越连接和机电控制组件，其中，凸轮能够在螺杆轴上反向驱动，并且其中所述超越连接和机电控制组件还包括返回偏置构件，其用于在致动子组件断电时对凸轮施加偏置力，从而使凸轮返回到螺杆轴上与安全连接模式对应的位置。

30.根据权利要求21所述的超越连接和机电控制组件，其中，凸轮不能在螺杆轴上反向驱动。

31.根据权利要求30所述的超越连接和机电控制组件，其中，控制器包括升压电路，其用于储存电能，从而为不能反向驱动的凸轮提供电故障保险。

32.根据权利要求29所述的超越连接和机电控制组件，其还包括闭锁机构，其用于防止凸轮在螺杆轴上线性地移动。

33.根据权利要求32所述的超越连接和机电控制组件，其中，闭锁机构包括闭锁螺线管。

34.根据权利要求21所述的超越连接和机电控制组件，其中，输出构件包括连接至控制构件的致动销或致动臂。

35.根据权利要求21所述的超越连接和机电控制组件，其中，轮廓表面由凹槽限定，该凹槽在其中接收并保持输出构件的自由端部。

36.根据权利要求35所述的超越连接和机电控制组件，其中，凹槽具有端部和在端部之间的中间部，端部提供消隙特征。

37.根据权利要求21所述的超越连接和机电控制组件，其中，控制构件是能够围绕第一轴线旋转的控制板或选择板。

38.根据权利要求21所述的超越连接和机电控制组件，其还包括设置在连接构件的第一连接面和第二连接面之间的锁定构件，所述锁定构件能在第一位置和第二位置之间移动，控制构件能够操作为控制锁定构件的位置。

39.根据权利要求38所述的超越连接和机电控制组件，其中，锁定构件是反向支柱。

40.根据权利要求37所述的超越连接和机电控制组件，其中，控制构件具有完全延伸穿过该控制构件的至少一个开口，其用于在控制构件的控制位置允许锁定构件延伸穿过该开口到达锁定构件的第一位置。

41.根据权利要求23所述的超越连接和机电控制组件，其中，控制器包括升压电路，其用于使控制器能够给致动子组件提供比通常能够从车辆的电池获得的额定输入功率更大的电力，以提高致动子组件的输出扭矩和速度。

42.根据权利要求41所述的超越连接和机电控制组件，其中，凸轮不能反向驱动，并且其中升压电路存储电能，以为凸轮提供电故障保险。

43.根据权利要求21所述的超越连接和机电控制组件，其中，连接构件中的一个包括凹口板并且连接构件中的另一个包括槽板。

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