鎖閉環(huán)殼體263的該鎖閉環(huán)組件與鎖閉軌道輪廓265相互作用以便通過向EOS位置的中間轉(zhuǎn)換將鎖閉環(huán)組件和離合器環(huán)組件保持在4x2和4x4位置。線圈220被激勵時。離合器和鎖閉環(huán)組件可以被移動并保持在EOS位置中。相反，當(dāng)線圈220被斷開激勵時，離合器和鎖閉環(huán)組件可以被移動并被鎖閉環(huán)組件(例如，如上所述的鎖閉環(huán)裝置)保持在其穩(wěn)定狀態(tài)的4x2和4x4位置。此外，鎖閉環(huán)殼體263可以允許鎖閉環(huán)260關(guān)于斷開200的中軸自由旋轉(zhuǎn)，但是約束該鎖閉環(huán)260在軸向方向只能平移有限的量。平移運(yùn)動的有限量可以減少轉(zhuǎn)換動作過程中鎖閉環(huán)260和鎖閉環(huán)殼體263之間的旋轉(zhuǎn)阻力的量。此外，鎖閉環(huán)殼體263可以被約束在斷開200中，這樣鎖閉環(huán)殼體263能夠平移但是在旋轉(zhuǎn)方面是固定的。因而，鎖閉環(huán)殼體263可以只向鎖閉環(huán)260應(yīng)用軸向(平移的)壓力，不受車輛的前進(jìn)或后退方向的約束。
[0070]提供對應(yīng)于斷開200的4x2、4x4和EOS位置的每一個的凹槽的鎖閉軌道輪廓265通過鎖閉環(huán)260的銷2412接合到鎖閉環(huán)組件。該軌道輪廓265在斷開的殼體內(nèi)是靜止的，并且偏向于將銷2412約束為在單個旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。如圖8中所見，輪廓265的偏向?qū)傩允怯涉i閉凸輪環(huán)261和鎖閉導(dǎo)向環(huán)271之間的未對準(zhǔn)產(chǎn)生的。尤其是，鎖閉凸輪和261可以在順時針方向上移動，這樣銷偏向于只在順時針方向移動而不會在逆時針方向移動。一般來講，銷2412可以被軌道265約束為只在單個旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)而不會逆轉(zhuǎn)方向。通過這種方式，當(dāng)鎖閉環(huán)260被離合器環(huán)組件或線圈220的斷開激勵在正性或負(fù)性軸向方向上驅(qū)動時，銷2412因此在順時針方向運(yùn)動直到到達(dá)凹槽754、752、755、759或757之一。如果離合器環(huán)和鎖閉環(huán)組件沒有運(yùn)動到EOS位置，那么銷2412沒有到達(dá)EOS凹槽752或凹槽759，則該部件可以返回先前的狀態(tài)。要注意的是，4x2和4x4凹槽可以被顛倒。離合器環(huán)組件可以驅(qū)動斷開200在4x2和4x4位置之間的運(yùn)動，而鎖閉環(huán)組件可以將斷開200保持在4x2和4x4位置。
[0071]EMPD組件200還可以包括用于確定組件的移動位置的磁位置傳感器組件，如上所介紹的。該位置傳感器組件包括磁鐵212，其嵌入在圖19和20中示出的鎖閉環(huán)殼體263和位置傳感器208中，如下將進(jìn)一步描述的。由于鎖閉環(huán)殼體263被約束為自由地平移但是不能旋轉(zhuǎn)，磁鐵212可以只平移而不會關(guān)于斷開200的中軸215旋轉(zhuǎn)。位置傳感器208可以是磁傳感器，這樣該傳感器可以檢測磁鐵212的磁力的強(qiáng)度。因此，外部車輛控制器從傳感器208接收信號可以將磁力與斷開組件200在特定離合器環(huán)230中的位置(也就是，離合器環(huán)組件和鎖閉環(huán)組件的位置)關(guān)聯(lián)起來。例如，當(dāng)斷開200在EOS位置中時，傳感器208可以被直接安裝到磁鐵212上。傳感器208可以檢測磁鐵212貫穿其從EOS位置到4x2和4x4位置的軸向運(yùn)動的磁力強(qiáng)度。通過這種方式，傳感器208可以檢測離合器環(huán)230的4x2、4x4和EOS位置以及在4x2、4x4和EOS位置之間或之外的任何離合器環(huán)位置。使用來自傳感器208的磁力信號，車輛控制器或其它控制器可以轉(zhuǎn)換針對斷開200的位置的壓力量級。要注意的是，傳感器208的性能可以不受線圈220產(chǎn)生的局部磁場影響，因?yàn)榇啪€圈場可以集中在線圈220和電樞2406周圍。通過使用磁傳感器208，斷開200的傳感器組件和激活部件之間不需要接觸。因而，非接觸傳感器組件可以減少斷開200的退化。
[0072]圖9使出EMPD組件200的轉(zhuǎn)換位置和磁位置傳感器208的輸出之間的關(guān)系的示例性曲線圖900。如圖所見，曲線圖900的第一水平軸是斷開組件200的轉(zhuǎn)換位置，而縱軸是以位置傳感器輸出的最大電壓信號的百分比)測量出的傳感器208的信號輸出。圖900的第二水平軸是以高斯(G)為單位測量出的磁鐵212的磁通量密度B。在這一示例中，轉(zhuǎn)換位置和傳感器輸出以及磁通量密度和傳感器輸出之間存在線性關(guān)系。雖然4x2位置對應(yīng)于較低電壓信號(例如，0%左右)，但是4x4位置對應(yīng)于較高電壓信號(例如，50%左右)，EOS位置對應(yīng)于曲線圖900的最高電壓信號(例如，100%左右)。在這種情況中，如果從磁鐵212檢測到較高磁通量時傳感器208輸出較高電壓，則傳感器208可以在斷開200處于EOS位置中時被直接放置在磁鐵212上。因而，檢測到的磁通量(例如，磁力)可以在EOS位置處是最高的，正如曲線圖900的最高輸出電壓所反映出來的。在曲線圖900的上下文中，較高或較低電壓信號或磁場是相互相對的。例如，對應(yīng)于4x4位置的電壓信號可以高于4x2位置的電壓信號但低于EOS位置的電壓信號。位置和傳感器信號輸出之間的其它關(guān)系也是有可能的，只要還是適合本公開內(nèi)容的范圍。
[0073]作為一個實(shí)施方式，只有有限持續(xù)時間的電流脈沖可以被傳遞給EMPD組件200的線圈220以便不管車輛速度操縱轉(zhuǎn)換操作。當(dāng)線圈220被激勵以轉(zhuǎn)換斷開200時，磁位置傳感器通過離合器和鎖閉環(huán)組件及其內(nèi)嵌的磁鐵212實(shí)時測量離合器換230的位置，直到達(dá)到EOS位置或已經(jīng)過了線圈脈沖的最大允許時間。該最大允許脈沖時間可以是預(yù)先確定的時間，用于激勵線圈直到發(fā)生自動斷開激勵以避免線圈220和電樞2406的過度退化和產(chǎn)生過多熱量。在離合器環(huán)組件無法移動的事件內(nèi)，比如在力矩匱乏狀況中，最大可允許脈沖時間可能不允許線圈220保持連續(xù)被激勵并損壞斷開組件200。當(dāng)線圈220被斷開激勵時，位置傳感器208可以跟蹤斷開組件200的位置直到達(dá)到對應(yīng)于4x2或4x4位置的穩(wěn)定狀態(tài)。如果沒有檢測出期望的位置，則線圈220可以再次被激勵以便移動離合器和鎖閉環(huán)組件直到達(dá)到期望的位置。通過這種方式，通過將線圈220的激勵時間最小化，可以減少能量消耗的量。穿過線圈220的脈沖電流可以比要求連續(xù)電流的其它斷開組件消耗明顯小得多的能量。此外，電磁斷開系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的其它不利影響也可以得到減少，比如部件損耗、發(fā)熱和噪聲、振動和跳動。
[0074]通過這種方式，使用圖2-9的EMPD組件200，提供了一種自包含斷開系統(tǒng)，其可以采用智能控制器和閉環(huán)系統(tǒng)以減少車輛開銷控制。EMro組件200的智能控制器方面可以通過控制器2414的使用來顯示。尤其是，外部車輛控制器可以在接收到驗(yàn)證斷開位置的反饋信號時，向斷開組件200的控制器2414發(fā)送向4x2或4x4模式轉(zhuǎn)換的命令信號。在斷開組件200的一個示例性控制系統(tǒng)中，該反饋信號可以是模擬的，因此單個電線可以攜帶斷開位置和錯誤信號。此外，在合并了多個斷開組件200的車輛中，該反饋信號可以報告常規(guī)操作、服務(wù)過程中每個斷開組件200的狀態(tài)，以及是否有任何一個斷開故障。另外，如果車輛的一個斷開在服務(wù)過程中變?yōu)椴煌?，則控制系統(tǒng)可以通過啟動獨(dú)立于車輛中的其它斷開組件的一個斷開組件來糾正這一同步問題。最后，如果一個斷開組件故障使得它不再可操作，則車輛控制器或其它控制器可以向車輛操作員或技術(shù)人員報告故障和故障位置。
[0075]在一個示例中，斷開控制器2414可以通過一個或多個電線被整合到斷開200的殼體、斷開200的鎖閉凸輪環(huán)中，或打包在接合到EMPD組件200的外部組件中。斷開控制器可以包括各種電部件，比如穩(wěn)壓器、微處理器和線圈驅(qū)動器。線圈驅(qū)動器可以是，例如干燥的接觸中繼器或固態(tài)開關(guān)之一，當(dāng)被微處理器指示(命令)時，其提供電流以激勵電磁線圈220。如上參照圖4所解釋的，當(dāng)斷開控制器是斷開200的一部分時，電部件可以作為設(shè)備211被接合到PCB 207。
[0076]在一些實(shí)施方式中，另外的多層離合器可以串行聯(lián)接包括離合器換230的斷開200。舉個例子，多層離合器(也可以稱為摩擦離合器)可以包括一組旋轉(zhuǎn)聯(lián)接到由離合器環(huán)230選擇性地嚙合的兩個旋轉(zhuǎn)部件之一的楔形板，以及一組旋轉(zhuǎn)聯(lián)接到由離合器換230選擇性地嚙合的兩個旋轉(zhuǎn)部件中的另一個的楔形板。壓板(例如，活塞板)可以壓緊該楔形板和摩擦板以同步兩個旋轉(zhuǎn)部件之間的速度。然后斷開200的離合器環(huán)230可以用作鎖閉離合器，用于將兩個旋轉(zhuǎn)部件相互鎖在一起，從而完全嚙合這兩個旋轉(zhuǎn)部件以完成兩個旋轉(zhuǎn)部件之間的力矩傳遞。應(yīng)該注意的是，如上所述的多層離合器可以與本申請中描述的EMPD組件的任何一個串行地包括在一起。
[0077]圖10和11描述了用于操作EMPD組件200的方法800。要注意的是，各個步驟和決策處理可以被存儲在斷開組件200外部的主車輛控制器的存儲器中。在其它示例中，本地化集線控制器可以直接聯(lián)接到組件200并執(zhí)行方法800的步驟，同時與外部的主車輛控制器通信。在又另一個示例中方法800的各個步驟和決策處理可以被存儲在斷開控制器(比如圖4中示出的控制器2414)的存儲器中。因而，斷開控制器可以結(jié)合EMH)組件的各個傳感器(例如，位置傳感器208)和執(zhí)行器(例如，線圈200的接觸組件303) —起執(zhí)行方法800。要重申的是，4x2 (2WD)或第一模式對應(yīng)于離合器環(huán)230只在旋轉(zhuǎn)部件(例如，軸或車軸)上嚙合的第一位置，而4x4 (4WD)或第二模式對應(yīng)于離合器環(huán)230嚙合兩個旋轉(zhuǎn)部件(例如，靠近EMH)排列的軸和部件)從而將兩個旋轉(zhuǎn)部件聯(lián)接在一起的第二位置。最后，轉(zhuǎn)換末端(EOS)位置對應(yīng)于線圈220被激活時離合器環(huán)230和其它接合的部件在軸向方向上移動的最遠(yuǎn)位置。這可以在圖9中直觀看到，其中EOS位置是相比于4x2和4x4位置的最右邊位置。為了便于理解，將會參照關(guān)于前述附圖所給出的部件和描述。但是，方法800可以用于交替具有與上述不同配置的EMPD組件。
[0078]首先，參照圖10，在801處，該方法包括執(zhí)行一系列初始化操作。初始化操作可以包括校準(zhǔn)位置傳感器(例如，位置傳感器208)，從而磁力可以與4x2、4x4或EOS位置關(guān)聯(lián)起來，確定車輛行進(jìn)方向，以及同步兩個旋轉(zhuǎn)部件(例如，可以通過斷開的離合器換選擇性地和旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接的兩個旋轉(zhuǎn)部件)之間的旋轉(zhuǎn)速度。接下來，在802處，操作者(即，駕駛員)或其它系統(tǒng)可以向控制器或類似的設(shè)備發(fā)送輸入命令。該輸入命令可以是從4x4模式轉(zhuǎn)移到4x2模式或反之亦然的請求。因而，該方法在802處可以包括從控制器接收并讀取輸入命令。一旦接收到轉(zhuǎn)換命令，在803處，該方法包括確定車輛操作者已經(jīng)命令(即，請求)了哪個轉(zhuǎn)移模式。如果請求4x2操作，則處理在圖11中的813處繼續(xù)進(jìn)行。作為替代，如果請求4x4操作，貝Ij處理在圖10中的804處繼續(xù)進(jìn)行。
[0079]在804處，該方法包括確定EMPD組件200是否處于4x4 (第二)模式中，也就是在離合器環(huán)230與其它與離合器環(huán)230 —起軸向旋轉(zhuǎn)的部件是否處于4x4位置，從而這兩個旋轉(zhuǎn)部件在一起。在步驟804和確定EMPD是否處于某個位置(例如，4x4、4x2或E0S)的方法800的其它步驟處，控制器可以根據(jù)位置傳感器(例如，位置傳感器208)的輸出進(jìn)行確定，如上參照圖9所描述的以及下面將參照圖19和20進(jìn)一步描述的。如果EMH)組件200已經(jīng)處于4x4位置，則在812處，該方法包括向外部車輛控制器輸出4x4反饋信號以通知操作者和其它系統(tǒng)關(guān)于當(dāng)前的4x4位置。作為替代，如果在804處EMPD組件200沒有處于4x4位置中，則在805處，可以發(fā)送電流以激活線圈220。如前所解釋的，使用激勵的線圈220，離合器和鎖閉環(huán)組件可以在正性軸向方向運(yùn)動。接下來，在806處，傳感器208可以檢測EMPD組件200是否處于EOS位置，該位置由鎖閉環(huán)260的銷變成與凹槽752或759共享表面接觸時來定義。乳溝EMPD組件200還沒有到達(dá)EOS位置，則在807處，定時器或其它設(shè)備可以確定是否已經(jīng)超過最大可允許時間。如前所提到的，脈沖線圈220的最大可允許時間可以輔助減少線圈220和點(diǎn)數(shù)225的退化。如果最大可允許時間還沒有超過，則可以重復(fù)步驟806以繼續(xù)檢查EMPD組件200是否已經(jīng)到達(dá)EOS位置。相反，如果最大可允許時間已經(jīng)超時，則在808處，電流可以停止流向線圈220，從而斷開對線圈220的激勵。此外，可以發(fā)起冷卻周期以允許線圈220在繼續(xù)回到步驟806之前冷卻下來。
[0080]在806處，一旦已經(jīng)到達(dá)EOS位置，則在809處，線圈220可以被斷開激勵。一旦斷開激勵線圈220，離合器和鎖閉環(huán)組件朝著4x4位置和對應(yīng)的鎖閉凹槽軸向運(yùn)動。發(fā)生這一動作時，在810處，傳感器208可以監(jiān)控EMPD組件200的位置。在一個示例中，傳感器208可以連續(xù)輸出對應(yīng)于圖9的曲線圖900的線性關(guān)系的信號。在811處，該方法包括確定EMPD組件200是否處于4x4位置。如果還沒有到達(dá)4x4位置，則處理過程繼續(xù)到822，確定是否已經(jīng)超過轉(zhuǎn)換嘗試的門限(例如，最大)數(shù)量。如果已經(jīng)超過轉(zhuǎn)換嘗試的門限數(shù)量，則處理過程結(jié)束。由于方法800可以連續(xù)重復(fù)，該方法可以在單驅(qū)動循環(huán)中代替801在802處重新開始。如果還沒有超過轉(zhuǎn)換嘗試的門限數(shù)量，則方法循環(huán)回804以確定EMH)是否處于4x4位置。相反在811處，如果傳感器208確定EMPD組件200處于4x4位置，則在812處，該方法包括向車輛控制器和/或車輛操作者輸出4x4反饋信號，從而結(jié)束方法800。
[0081]在803處，如果請求4x2位置，則該方法800在圖11中繼續(xù)進(jìn)行。圖11的步驟813-823類似于圖10中的步驟804-812，而圖11集中在向4x2位置的轉(zhuǎn)換上。因而，為了簡單將給出步驟813-821的每一個的概述，而在貫穿說明書中會更多引用圖10。參照圖11，在813處，該方法包括確定EMPD組件200是否處于4x2位置。如果已經(jīng)到達(dá)4x2位置，則方法可以在812處以向車輛控制器輸出4x2反饋信號結(jié)束?；蛘撸?14處，如果EMPD組件200沒有處于4x2位置則激勵線圈220。在815處，如果EMPD 200沒有處于EOS位置，則可以發(fā)起步驟816和/或817以便允許EMPD 200在無需使線圈220過熱的情況下到達(dá)EOS位置，通過允許線圈冷卻并遵守最大可允許脈沖時間防止線圈過熱。一旦EMPD 200處于EOS位置，則在818處，可以重新激勵線圈220以允許EMPD 200在相對的、負(fù)性軸向方向平移。在819處，EMPD200的位置可以由傳感器208監(jiān)控，直到在820處該方法確定EMPD200是否已經(jīng)到達(dá)所請求的4x2位置。如果EMPD 200還沒有到達(dá)4x2位置，則可以在823處確定是否已經(jīng)達(dá)到轉(zhuǎn)換嘗試的門限數(shù)量之后重復(fù)圖11的幾個步驟。或者，如果已經(jīng)到達(dá)4x2位置，則在821處，可以向車輛控制器輸出4x2反饋信號，從而結(jié)束方法800。
[0082]通過這種方式，電磁脈沖斷開組件200可以在兩個旋轉(zhuǎn)部件之間提供選擇性的嚙合，同時減少電量消耗并且不依賴真空作為動力源。由于鎖閉裝置包括鎖閉環(huán)、鎖閉導(dǎo)向環(huán)和鎖閉凸輪環(huán)可以將斷開200保持在4x4和4x2位置，因此可以只在需要在4x2和4x4位置之間轉(zhuǎn)換時才提供電流。因此，斷開200可以節(jié)省電量，而其它斷開組件可能需要提供持續(xù)的電流。此外，如上所述的線圈220的擺動方面(例如，在軸向方向上輕微可移動的)可以增加線圈220和點(diǎn)數(shù)2406的耐用性和壽命，因?yàn)榫€圈回位彈簧2418可以在線圈220被斷開激勵時維持該氣隙657。
[0083]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖12-16，示出了沿著車軸放置的電磁脈沖斷開1802的實(shí)施方式。該中心電磁脈沖斷開1802可以具有與如上參照圖2-11描述的電磁脈沖斷開組件類似的部件和功能。該中心電磁脈沖斷開1802可以選擇性地斷開車軸的兩個部分(例如，圖1中示出的前車軸134或后車軸13