本申请总体上涉及一种紧凑型电磁脉冲断开组件以及用于接合和分离车辆的两个旋转部件的相关系统。
背景技术：
现代车辆通常结合一种或多种传动系统模式，以将动力从发动机提供给从动轮。例如，仅具有双轮驱动系统或4×2模式的车辆可以通过一个或一系列旋转轴为车辆的两个车轮提供动力。诸如紧凑型汽车之类的车辆可以使用前轮驱动系统，并向两个前轮提供动力。在其他通常较大的车辆中，通常期望结合两轮驱动和四轮驱动两种驱动模式，其中可以在一种模式下将动力选择性地分配给两个车轮，而在另一种模式下将动力分配给四个车轮。不同尺寸的车辆通常将后轮的两轮驱动和四轮驱动结合在一起，目的是在变化的牵引条件下能够更好地操纵，同时仍能够切换到两轮驱动以减少燃料消耗并减少动力浪费。
对于具有可切换驱动模式的车辆，需要用于接合和分离诸如轮轴和轴等传动系统部件的装置和系统。这样，所使用的断开组件通常涉及一种离合器，该离合器可以运动以连接或断开两个可旋转部件，例如两个轴。断开组件可被放置在车辆的传动系统中的各个区域中，包括在车轮端部、在一个或多个轮轴处、或沿着驱动轴中的一个。通过使用断开系统，车辆能够根据驾驶条件和驾驶员的需求在不同的驾驶模式之间进行切换，从而使车辆更具通用性。
在一些动力总成断开系统中，从车辆发动机引导的真空被用作驱动断开系统的动力或致动力。特别地，断开系统致动器可以由真空驱动。在许多系统中，真空是通过来自汽油发动机进气歧管的通道引导的。因此，真空度或从真空中获得的力或压力的量可能会随着发动机节气门设置随发动机负载的变化而变化。对于许多发动机系统，由于海拔高度的影响，真空度(可用压力的量)可能受到限制或发生变化。此外，温度变化也可能引起真空度的压力波动，从而导致断开致动器的运动产生波动，这可能会导致诸如膜片和离合器部件之类的断开部件发生不良运动。另外，在某些车辆中，真空可能不容易获得，因为各种车辆的附件系统可能不通过真空驱动，或者车辆可能被设计为移除发动机进气连接，例如为了增强发动机的控制和性能的真空管路。最后，随着更先进的车辆设计，真空驱动动力总成断开系统变得越来越不受欢迎。因此，需要由除真空以外的动力源驱动的动力总成断开系统，并且其特征设计有利于现代车辆系统。
另外，在其他应用中，例如其他离合系统或制动系统，可能需要迅速阻止或产生运动。在一示例中，电磁线圈可用于湿式片式离合器或锁止差速器中。然而，使用电磁线圈来初始化离合器位置之间的转换的断开系统中包含的部件可能数量多且复杂，并且占用了大量的包装空间，从而增加了整个系统的尺寸并降低了(例如，要在各种应用中使用的)断开系统的灵活性。
技术实现要素：
本文的发明人已经认识到上述问题并研发了各种方法来解决这些问题。
因此，在一个示例中，上述问题可以通过电磁断开组件来至少部分地解决，所述电磁断开组件包括：电磁线圈组件，其包括布置在所述线圈组件的环形壳体内的电磁线圈，其中所述环形壳体的第一端包括第一表面；电枢凸轮，其包括环形圈和多个双向凸轮斜面，所述环形圈具有外表面和内表面，所述多个双向凸轮斜面从所述内表面沿轴向延伸，其中当所述电磁线圈通电时，所述外表面适于与所述电磁线圈组件的第一表面具有共面接触，而当所述电磁线圈断电时，所述外表面通过气隙与所述第一表面间隔开；和凸轮从动件，其包括外部环形圈和内部环形圈，所述外部环形圈和内部环形圈经由围绕所述凸轮从动件的圆周布置的多个径向延伸的引导件连接在一起的外部环形圈和内部环形圈，所述多个径向延伸的引导件经由多个细长孔彼此间隔，所述多个细长孔中的每个都适于容纳所述电枢凸轮的多个双向凸轮斜面中的一个。
在另一个示例中，上述问题可以通过电磁断开组件来至少部分地解决，所述电磁断开组件包括：电磁线圈组件；离合器环；以及锁止系统，其适于在所述电磁线圈组件通电后将所述离合器环保持在接合的第一位置或断开的第二位置，在第一位置，所述离合器环连接两个旋转部件，在第二位置，所述离合器环仅连接到两个旋转部件中的一个，在所述电磁线圈组件断电后将所述离合器环移动到所述第一位置或第二位置，所述锁止系统包括：环形的锁止环，其包括第一组齿和第二组齿，所述第一组齿布置在所述锁止环的第一侧上以及所述第二组齿布置在所述锁止环的相对的第二侧上，所述第一组齿具有带有单一的相同深度的齿形的第一轮廓，所述齿形围绕所述锁止环的圆周重复，所述第二组齿具有带有深度不同的齿形的第二轮廓，所述齿形具有围绕所述锁止环的圆周重复的两种不同深度；引导槽保持架，其包括第三组齿，所述第三组齿适于在单个位置与所述第一组齿对接；和锁止槽保持架，其包括第四组齿，所述第四组齿适于在两个不同的锁定位置与所述第二组齿对接。
应当理解，提供上述内容是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的精选的思想。这并不意味着限定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了根据本公开的车辆的简化的动力总成。
图2a示出了电磁脉冲断开组件的第一外部组装图。
图2b示出了电磁脉冲断开组件的第二外部组装图。
图3示出了电磁脉冲断开组件的分解图。
图4示出了电磁脉冲断开组件的组装截面图。
图5a-5e示出了电磁脉冲断开组件的线圈组件的不同视角的视图。
图6a-6b示出了电磁脉冲断开组件的电枢凸轮的详细视图。
图7示出了电磁脉冲断开组件的凸轮从动件的详细视图。
图8a-8f示出了电磁脉冲断开组件的电枢凸轮和凸轮从动件组件的不同视角的视图。
图9a-9b示出了电磁脉冲断开系统的锁止系统的部件。
图10a-10d示出了处于4×2位置的电磁脉冲断开组件的不同组装图。
图11a-11d示出了处于4×4位置的电磁脉冲断开组件的不同组装图。
图12a-12c示出了处于换挡结束位置的电磁脉冲断开组件的不同组装图。
图13a-13b示出了用于在4×2和4×4位置之间换挡的电磁脉冲断开组件的方法的流程图。
图2-12大致按比例显示。
具体实施方式
以下详细描述涉及用于电磁脉冲断开(empd)组件和选择性地连接车辆的旋转部件的系统和方法。图1示出了车辆动力总成的示例性实施方式，其包括发动机、变速箱、各种轮轴和轴，以及用于向车辆提供动力的车轮。在图2-12c中示出了通过离散的电脉冲对组件的电磁线圈进行操作的empd组件的实施方式，其可以与图1的动力总成一起使用。特别地，图2a-2b示出了empd组件的外部组装图，图3示出了empd组件的分解图，以及图4示出了empd组件的组装截面图。该empd组件包括电磁线圈(如图5a-5e所示)、与凸轮从动件对接的电枢凸轮(如图6a-8f所示)以及用于选择性地接合两个相邻旋转部件(例如，轴或轮轴)的离合器环。这样，empd组件可以将离合器环移动到两个旋转部件彼此可旋转地耦合的4×4位置，并且移动到两个旋转部件彼此不可旋转耦合的4×2位置。图10a-12c示出了在不同档位(例如4×2位置、换挡结束位置和4×4位置)的empd组件的传感器和锁止系统的部分组装截面图。empd组件可进一步包括锁止系统，如图9a和9b所示，该锁止系统将组件保持在选定的档位，而无需电磁线圈保持通电。以这样的方式，仅当从一个档位移动到另一个档位时，线圈才可以通电。锁止系统的示例性锁止机构在图3、9a、9b、10b、11b和12b中示出。empd组件可进一步包括磁性位置传感器组件，用于确定组件的档位，如图10d、11d和12c所示。图13a-13b示出了用于根据指令的换挡模式(例如，位置)来操作empd组件的方法的流程图。empd组件可以沿着车辆传动系统(诸如图1所示的传动系统)设置在各个位置。例如，empd组件可以定位在车轮端附近(例如，作为车轮端断开装置)和/或定位在前轮轴或后轮轴上(例如，作为中心断开装置)。尽管empd组件的内部部件在中心和车轮端断开装置之间可以基本相同，但是可以改变组件的外壳(例如，壳体)以适应沿着传动系统的特定位置。
关于贯穿此具体实施方式所使用的术语，仅两个车轮从发动机接收动力的车辆操作可以被称为两轮驱动或2wd或4×2。电磁脉冲断开组件的相应位置可以被称为4×2位置。或者，四个车轮全部都从发动机接收动力的车辆操作可以被称为四轮驱动或4wd或4×4。电磁脉冲断开组件的相应位置可以被称为4×4位置。在其他示例中，四轮驱动可以互换地被称为全时四驱系统(awd)，其中通常无动力的轮可以在某些条件下接收动力。为了完成4wd和2wd之间的转换，电磁脉冲断开组件可以选择性地接合两个旋转部件。在一些实施方式中，旋转部件可以是轮轴、轴、联接器、轮毂组件或在车辆的传动系统中用于传递旋转动力的其他装置。
现代车辆可以由各种各样的传动系统来操作，该传动系统包括根据不同的操作条件和/或操作者(即驾驶员)的指令选择性地驱动不同的车轮。例如，全时四驱车辆可以在第一操作模式下向两个共线车轮提供动力，并且在检测到打滑时也可以向其余车轮中的一个或多个车轮提供动力。在其他示例中，较小的车辆(例如乘用车)可以永久地仅向车辆的前两个车轮提供动力，以增加燃料经济性(前两轮驱动)。在其他示例中，车辆可以被配置为在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间选择性地切换，其中在四轮驱动模式下，四个轮全部都接收动力。每种车辆传动系统具有优点和缺点，并且每种车辆的特定用途和预期功能可以帮助确定要结合的传动系统。
图1示出了车辆的动力总成100的简单示意图。在该图中，为了更好地观察动力总成100，去除了车辆的车身以及许多其他部件。要注意的是，动力总成包括图1中所示的部件，而传动系统可以指代图1所示的不包括发动机和变速箱的部件，下面将进一步描述。根据动力总成配置，图1的车辆可以具有选择性的4wd传动系统，其中后轮在后轮驱动模式(或2wd模式)下被提供动力，而所有四个轮在4wd模式下被提供动力，4wd驱动模式不同于2wd模式。由于各种原因，诸如大型卡车、全地形车和运动多功能型车之类的许多多用途车辆可以结合后轮驱动而不是前轮驱动。一个原因可能是后轮驱动更有利于负载的牵引或拖拉，例如通过连接到车辆后部的拖车拖曳。
在图1中，右后轮101和左后轮102位于车辆的后部，即位于车辆驾驶员后方的端部。在该示例中，根据车辆的驾驶员的视角给出左、右、前和后方位。在图1中示出了用于前、后、左和右方向的方向箭头。因此，右前轮103和左前轮104位于车辆的前部。
图1所示车辆的动力由具有多个气缸的内燃机110产生。发动机110可以根据特定车辆由汽油或柴油作为燃料，并且在本示例中，发动机110包括构造成v方向的六个气缸，从而形成v6发动机。应该理解的是，发动机110可以以不同的方向配置并且包含不同数量的气缸，同时以与图1相似的方式提供动力。由发动机110提供动力的轴可以直接连接至变速箱115，从而提供驱动车辆所需的传动装置。根据车辆系统的要求，变速箱115可以是手动或自动变速箱。后驱动轴131可以连接至变速箱115作为变速箱的输出，从而向车辆的后端提供动力。
在动力总成100的上述2wd模式期间，车轮101和102通过后轮轴132驱动。在一些实施方式中，后轮轴132可以是单个连续轴，或者可以以双轮轴配置分成两个轮轴，其中轮轴插入后差速器121中。在双轮轴配置中，第一后轮轴可位于后差速器121和右后轮101之间，第二后轮轴可位于后差速器121和左后轮102之间。后差速器也附接到后驱动轴131。后差速器可以用于多个目的，包括允许车轮101和102之间的不同相对转速并将旋转(和动力)从驱动轴131的单个方向传递到后轮轴132的两个垂直方向上，如图1所示。例如，如果车辆向左转，则内侧车轮(车轮102)可能会以低于外侧车轮(车轮101)的旋转速度的速度旋转。这样，后差速器121可以允许两个车轮以不同的速度旋转，以避免车辆的车轮与车辆在转弯期间行驶的道路之间打滑。
对于前述的4wd模式的操作，其中除了标称驱动的后轮之外还驱动前轮，提供了一种将动力传递至车辆前部的系统。分动箱140可以定位在变速箱115的输出附近，分动箱140可以配置成将一部分动力从发动机110引导至前驱动轴133。在一个实施方式中，分动箱140可以利用链条将一部分动力从后驱动轴131传递到前驱动轴133。与后驱动系统类似，前驱动轴133连接至前差速器122。前差速器122可以与后差速器121基本相同，因为前差速器122允许两个车轮的相对转速。这样，可以分成双轮轴系统的两个轮轴的前轮轴134可以在一端附接到差速器122，并且附接到它们各自的左前轮104和右前轮103。在这种配置中，来自前驱动轴133的驱动力可通过前差速器122传递，并通过前轮轴134传递至车轮103和104。由于分动箱140允许将动力输出至前轮轴和后轮轴，因此4wd模式可允许所有四个车轮同时驱动。换句话说，当车辆处于4wd模式时，前轮103和104以及后轮101和102都可以被驱动。
为了在图1的示例中在4wd和2wd之间切换，需要一种选择性地接合和断开输入到前轮的动力的系统。这样，断开装置150可以设置在分动箱140内，分动箱140与变速箱115的输出轴成一直线。在该配置中，断开装置150也可以与分动箱140一体形成或独立于分动箱140。断开装置可用于具有多个传动系统模式的车辆中，并且能够在两个独立的可旋转输入部件(例如轮毂、轮轴和驱动轴)之间接合或断开。在本示例中，如图1所示，断开装置150位于分动箱140的内部。在其他车辆系统中，断开装置150可以放置在多个位置，包括在前轮轴134或前驱动轴133上，有效地将轴分为两个单独的长度，如图1中的虚线断开装置150所示。在其他示例中，断开装置150可以被定位在动力传输单元(ptu)处以使得ptu轴输出能够接合和断开。此外，在一些实施方式中，可以提供多个断开装置，其中多个断开装置中的每一个可以固定至动力总成100的单独的部件。在一个示例中，第一断开装置150可以放置在分动箱140内，如图1所示，但是可以将附加的断开装置附接到车轮103的轮毂、车轮104的轮毂和/或沿着前轮轴134。以这种方式，断开装置150可以被单独地或彼此结合地控制。根据断开装置的特定位置给出了各种名称，包括轮端断开装置和中轴断开装置。在本示例中，断开装置150可选择性地连接和分离分动箱140内的齿轮，该齿轮驱动链条，链条驱动前驱动轴133。这样，断开装置150经由齿轮系统、控制机构和其他结构有效地将分动箱140(和轴133)从变速箱115和后驱动轴131上分离，如稍后更详细地描述的。
在仅向后轮101和102提供动力的2wd模式中，输入指令可导致断开装置150断开轴133的两段之间的固定旋转，从而不向前轮轴134以及车轮103和104提供动力。这样，发动机110提供的大部分动力可以被引导到后驱动轴131中，相对较小的动力通过分动箱140转移到连接到断开装置的轴133的一段中。换言之，当断开时，前轮103和104可以自由旋转而不从发动机接收牵引力。此外，车轮103和104的旋转、以及轮轴134的旋转、和轴133布置在断开装置150前面的部分的旋转(如图1中箭头所示)不影响传动系统其余部分的旋转。具体地说，由于断开装置150将轴133位于断开装置前部和后部的两个部分分开，因此两段的旋转不会相互影响，因为它们分开(分离)。如果提供了多个断开装置150，其中一个断开装置位于分动箱140或轴133，而另一个断开装置位于车轮103，另一个断开装置位于车轮104，则前轮轴134和轴133的一部分或全部可在断开装置分离其输入部件时停止旋转。因此，前差速器122也可以停止旋转，而断开装置分离车轮103和104与轮轴134之间的旋转。以这样的方式，可以降低油耗，因为车轮103和104可以自由旋转，而无需增加轮轴134的转动惯量(惯性矩)和差速器122的摩擦阻力。
在4wd模式中，当向所有四个车轮提供动力时，输入指令可导致断开装置150在轴133的两段之间接合固定旋转，从而向整根轴133以及轮轴134提供动力。在当前示例中，固定旋转可由一系列齿轮和/或花键轴之间的啮合引起，该啮合允许断开装置150任一端的轴作为基本上独立的单元旋转。在此工作模式期间，发动机110的动力可以基本上相等地(或在其它实施方式中，不相等地)转移到车轮101、102、103和104。需要注意的是，在仍然符合本发明范围的情况下，通过添加、更改和/或移除部件，可以实现其他驱动模式。
此外，动力总成100可包括电磁脉冲(empd)断开装置160，其位于一个或多个车轮端部，以使单个车轮与相应的轮轴(例如，前轮轴134和/或后轮轴132)接合和断开。这种类型的断开装置可在本文中称为轮端断开装置。电磁脉冲断开装置160可以交替地放置在前轮轴134和后轮轴132中的一个或两个上。此外，电磁脉冲断开装置160可以位于前差速器122和/或后差速器121的任一侧。例如，在一个实施方式中，可以在前轮轴134上的前差速器122的每侧(例如，两侧)上放置电动断开装置160。另外，或者可选地，可以在后差速器121的每侧(例如，两侧)沿后轮轴132放置电动断开装置160。这样，车辆动力总成100可以包括双断开差速器系统。这类沿着前轮轴或后轮轴位于前差速器或后差速器附近的断开装置在本文中可以被称为中心断开装置。下面描述的电磁脉冲断开装置可用于图1所示电磁脉冲断开装置160的一个或多个位置。
如前所述，一些断开装置可以由从发动机(诸如图1的发动机110)转移的真空来提供动力。然而，发明人已经认识到真空可能不容易获得，或者真空功率可能不期望地波动，从而导致断开控制下降。因此，可以利用提供更简单和更紧凑的断开设计的替代动力源。这样，发明人在此提出了一种电磁脉冲断开组件，该组件由提供给断开组件上的电磁线圈的脉冲电力致动。电力可能不需要贯穿车辆的真空管线，从而提高了电力相对于真空功率的可靠性。首先，将给出对所提出的电磁脉冲断开装置的各种部件的描述，然后是对断开装置的操作的描述，包括控制方案的示例。
图2-9示出了电磁脉冲断开(empd)组件200的实施方式的不同视图和形态。特别地，图2a-2b示出组装的empd组件200的外部视图。图3示出了empd组件200的分解(例如，拆解)视图，图4示出了empd组件200的组装的部分横截面视图。图5a-5d显示empd组件200的线圈组件的不同视图，图6a-6b和7分别显示empd组件200的电枢凸轮和凸轮从动件的详细视图。图8a-8f示出了empd组件200的电枢凸轮和凸轮从动件组件在不同档位的不同视图。如下面进一步说明的，empd组件200被配置成移动到多个不同位置，包括4×2(例如，分离)位置、换挡结束(eos)位置和4×4(例如，接合)位置。在图10a-12c的不同视图中描绘了empd组件200的这些不同位置。图2-12c中的相同部分被编号为相同的，并且可以在下面参考不同的图一起讨论。
首先转到图2a-2b，图2a显示组装的empd组件200的侧视图，而图2b显示组装的empd组件200的俯视图。如图2a-2b所示，empd组件200包括外壳202，外壳202包括通过一个或多个紧固件(例如螺钉)210彼此联接的基座壳体204和端部壳体206。因此，基座壳体204和端部壳体206构成外壳202的整体，并且完全封闭(并且完全地包围所有侧面)empd200的内部部件，除了连杆轴208。因此，外部污垢和碎屑不能够进入外壳202内部，从而增加empd200的使用寿命、减少退化并改进其操作。此外，基座壳体204包括连接器壳体214，该连接器壳体214适于容纳和包围电连接器，该电连接器用于将empd200的控制器(如图3所示)电耦合到外部能量源，例如车辆控制器和/或电源。连接器壳体214通过多个紧固件(例如，螺钉)218可拆卸地联接到基座壳体204的其余部分。图2a-2b还示出了基座壳体204上的垫片216。
如下面进一步说明的，empd组件200适于选择性地连接和断开(例如，接合和分离)连杆轴208和驱动齿轮(empd组件200的内部部件，在图2a-2b中不可见)，驱动齿轮适于驱动和连接另一旋转部件，诸如轮轴(例如，半轴)或其他可连接到车辆部件(例如，驱动轮)的旋转轴。适于连接到驱动齿轮并由驱动齿轮驱动的轴通过轴封212密封在端部壳体206上，使得在仍允许轴旋转的情况下，不会有碎屑进入外壳202。
图3示出了empd组件200的分解图300，而图4示出了empd组件200的组装截面图400，图3和图4均示出了empd组件200包含在上面参考图2a-2b讨论的外壳202的内部的所有内部部件。图3和图4再次示出了基座壳体204、端部壳体206以及用于将基座壳体204连接至端部壳体206的紧固件210。如图3所示，基座壳体204包括多个第一孔302，端部壳体206包括用于容纳紧固件210的多个第二孔304。多个第一孔302和多个第二孔304布置在基座壳体204和端部壳体206的相应凸缘中，其中当组装外壳202时(例如，基座壳体204连接到端部壳体206)，凸缘彼此共面接触。在图3中还示出了连接器壳体214，该连接器壳体214连接到外部安装面306和布置在基座壳体204的一侧上的容纳腔308。容纳腔308延伸穿过基座壳体204的整个厚度，从而穿过连接器壳体214插入的电连接器可以向empd组件200的控制器310供电。控制器310适于连接到锁止槽保持架312的一侧，该锁止槽保持架312在组装empd组件200时装配在基座壳体204内。因此，如图4所示，控制器310可以被布置在与组件的同一侧上并且与容纳腔308和连接器壳体214对准(沿着控制器310的至少一部分)。
如图3和图4中的empd组件200的左侧所示，另一个轴封314布置在empd组件200的基座壳体的端部，以便将连杆轴208密封在基座壳体204中。empd组件200还包括保持环316、滚珠轴承318和间隔件320。间隔件320布置成与电磁线圈组件322相邻，如图4所示。间隔件320包括轴向延伸的环形部分324，其与凹入电磁线圈组件322的外表面的环形槽(在图5a中示出并在下面进一步讨论)配合并装配到其中。相对于empd组件200的中心轴线350(如图4所示)径向向外张开的间隔件320的相对端(与环形部分324相对)与基座壳体204对接。具体地，围绕间隔件320的圆周布置的凹槽319形成为装配在基座壳体204的内表面上的对应的延伸部321上，允许间隔件320以及电磁线圈组件322在中心轴线350的方向上轴向平移，但不能绕中心轴线350旋转。
empd组件200进一步包括垫圈326和电枢凸轮328。电枢凸轮328包括环形圈332，其具有外表面(面向组件的基座壳体端部)、内表面(面向组件的端部壳体端部)和多个从内表面沿轴向延伸的双向凸轮斜面330(如图3所示)。环形圈332的外表面适于：当电磁线圈通电时与电磁线圈组件322的第一表面323共面接触，在第一表面323上包括摩擦材料(以摩擦盘的形式，如下文进一步解释的那样)，当电磁线圈被断电时通过气隙与第一表面323间隔开(如图8a-8f所示，在下文中进一步描述)。双向凸轮斜面330与凸轮从动件334对接。具体地，凸轮从动件334包括适于容纳多个双向凸轮斜面330的多个细长孔336，细长孔336被凸轮从动件334的多个径向延伸的引导件338隔开。
如图3所示，在凸轮从动件334的任一侧上有固定环340和变速弹簧342。变速弹簧342靠近垫圈344布置。empd组件200还包括离合器环346。离合器环346适于响应于凸轮从动件334的轴向运动而沿着中心轴线350轴向地平移，如下文进一步解释的。离合器环346包括内表面(相对于中心轴线350)，该内表面包括第一组齿347，该第一组齿347在轴向方向上经由间隙349(该间隙没有齿)与第二组齿348分离。第一组齿347适于在组件的分离(4×2)位置和接合(4×4)位置中与连杆轴208上的相应齿354对接(例如配合)，而在对接位置，第一组齿347另外与驱动齿轮358的相应的第一齿356对接。另外，在对接位置，第二组齿348适于与驱动齿轮358上的相应第二齿357接合(例如啮合)。驱动齿轮358适于连接并驱动另一个旋转部件，例如半轴或与车辆的驱动轮相连的轴。以此方式，通过轴向地移动离合器环346，离合器环可以选择性地连接和断开连杆轴208和驱动齿轮358。例如，当离合器环346的第一组齿347连接到连杆轴208上的齿354和驱动齿轮上的第一齿356上，以及第二组齿348连接到驱动齿轮358上的第二齿357时，旋转运动可以在连杆轴208和驱动齿轮358之间传递(例如，与连杆轴208旋转连接的轮轴可以驱动与驱动齿轮358旋转连接的驱动轮)。图4示出了离合器环346的断开位置(4×2)。
离合器环保持架352适于容纳(并因此包含在其内部)凸轮从动件334、变速弹簧342、垫圈344和离合器环346(如图4的组装图所示)。垫圈360围绕在离合器环保持架352的较小直径的端部351装配(如图4所示)。内部拨叉362也围绕在离合器环保持架352的较小直径的端部351装配，与垫圈360相邻(如图4所示)。内部拨叉362包括多个轴向延伸部361，其中轴向延伸部361中的一个或多个托持有相应的磁体组件364，该磁体组件包括磁体滑橇，该磁体滑橇托持有可经由控制器310上的传感器检测到的磁体，以便检测empd组件200的位置(例如，下面进一步解释的4×2、4×4或eos)。轴向延伸部361在离合器环保持架352的较大直径的端部上延伸。外部拨叉366与内部拨叉362配合。例如，如图4所示，内部拨叉362的一部分在外部拨叉366的至少一部分上延伸并围绕外部拨叉366的至少一部分。外部拨叉366托持有锁止环368。如图4所示，锁止环368相对于中心轴线350布置在外部拨叉366的外部，并且围绕外部拨叉366的一部分。内部拨叉362、外部拨叉366和锁止环368可以与离合器环346和离合器环保持架352一起轴向移动。
如以下进一步说明，锁止环368是锁止系统的一部分，该锁止系统适于在电磁线圈组件通电后将离合器环346保持在接合(4×4)位置，在该位置离合器环346既与连杆轴208也与驱动齿轮358相连，或者分离(4×2)位置，在该位置离合器环346仅连接到连杆轴(而不是驱动齿轮)，并在电磁线圈组件断电后将离合器环移动到接合或分离位置。锁止环368包括布置在锁止环368的第一侧上的第一组齿370，第一组齿370具有带有单一的、相同深度的齿形的第一轮廓，该齿形围绕锁止环368的圆周重复，以及布置在锁止环368的相对的第二侧上的第二组齿372，第二组齿372具有带有不同深度齿形的第二轮廓，该齿形具有围绕锁止环368的圆周重复的两种不同深度的凹槽。锁止系统还包括：引导槽保持架374和锁止槽保持架312，引导槽保持架374包括第三组齿376，第三组齿376适于在单个位置与第一组齿370对接；锁止槽保持架312包括第四组齿378，第四组齿378适于在两个不同的锁定位置与第二组齿372对接。引导槽保持架374和锁止槽保持架312经由围绕引导槽保持架374的圆周彼此间隔开的多个槽和围绕引导槽保持架374的圆周彼此间隔开的多个轴向延伸突起彼此连接(如图3和4所示，并在下面参考图9a和9b进一步描述)。锁止槽保持架312可经由锁止槽保持架312上的一个或多个固定元件311和基座壳体204的内部上的匹配固定元件轴向和旋转地固定到基座壳体204。另外，引导槽保持架374被固定到锁止槽保持架312，并且因此还沿轴向和旋转方向(围绕中心轴线350)被固定。然而，当组件移动到不同位置时，锁止环368可自由地在引导槽保持架374和锁止槽保持架312的相应齿之间轴向移动，并且可绕着中心轴线350旋转，如下所述。
empd组件200还包括另一个固定环380、滚珠轴承382、垫圈384、复位弹簧386、滚子轴承388、另一个滚珠轴承390、附加的固定环392和394、以及轴封212。垫圈384可以由消音材料(例如聚合物)制成，并且因此可以适于消减与驱动齿轮358接合的离合器环346的噪声。例如，离合器环346可以沿中心轴线的方向朝着驱动齿轮358轴向移动(当从分离位置移动到接合位置时)，随着力的增加可能会在离合器环撞击驱动齿轮时产生噪音。然而，垫圈384减小了离合器环346的齿与驱动齿轮358的齿接合的噪音。如图4所示，垫圈384邻近驱动齿轮358的第二齿357布置。因此，该位置可以防止离合器环撞击驱动齿轮358的侧壁。
现在转到图5a-5e，示出了电磁线圈组件(在本文中也称为线圈组件)322的更详细的视图。具体地，图5a示出了线圈组件322的第一端视图，图5b示出了线圈组件322的第一侧视图，图5c示出了线圈组件322的第二端视图，图5d示出了线圈组件322的截面侧视图，并且图5e示出了线圈组件322的俯视图。
线圈组件322包括容纳电磁线圈502的环形壳体500和适于保持四个单独的线圈(例如，螺旋线圈)506的线圈保持器504。环形壳体500包括第一端508(在图5c中示出)和第二端510(在图5a中示出)，其中线圈保持器504被布置在第二端510的一部分处并横跨第二端510的一部分。线圈保持器504的支脚512从第二端510朝向第一端508延伸穿过环形壳体500的顶部和底部。如图5a和5c所示，有四个支脚512，每个支脚容纳一个线圈506。每个线圈(例如，螺旋线圈)506通过铆钉514(例如，在一个实施方式中，通过焊接)紧固到相应的支脚512。支脚512的一部分经由相应的电导体(例如，在一个实施方式中为铜电路)516电耦合至内部电磁线圈502。在一个实施方式中，(仅两个支脚中的)仅两个线圈506连接到电导体516。例如，如图5e所示，只有顶部的包括第一线圈530和第二线圈532的两个线圈(例如，布置在线圈保持器504的顶部或一侧的线圈)包括电导体516，该电导体516与对应的支脚512内的线圈接触，而其他两个线圈(底部线圈，包括第三线圈534和第四线圈536)不直接耦合到电导体，因此不电耦合到内部线圈502。
以这种方式，耦合到电导体516的顶部两个线圈530和532用作线圈组件322的电端子。在一个示例中，图5e中示出的顶部的两个支脚可以被称为线圈组件322的触点组件，其中触点组件适于与控制器(例如，图3和图4所示的控制器310)电耦合。这样，顶部两个支脚内的线圈530和532中的每个电耦合至电磁线圈502和控制器对应的控制器端子。例如，顶部两个支脚中的第一支脚内的线圈530可以是与电磁线圈502的正电连接，顶部两个支脚中的第二支脚内的线圈532可以是电磁线圈502的电接地。换句话说，控制器端子与顶部两个支脚的每个线圈配对并直接连接。在一个示例中，控制器端子可以通过直接耦合到线圈的各个铆钉514电耦合到线圈530和532中的每一个。因此，控制器可以通过控制器端子将电脉冲发送到第一线圈530和第二线圈532，以使电磁线圈502通电和断电。
四个支脚中的所有四个线圈530、532、534和536一起用作线圈组件322的线圈复位弹簧。例如，如下面进一步描述的，在电磁线圈502通电时，线圈组件322可以朝向金属电枢凸轮轴向平移并与之接触(由于通过对线圈502通电而引起的磁吸引)。然而，在电磁线圈502断电时，被压缩的线圈530、532、534和536的弹力会沿轴向向后推动线圈组件322，并使其远离电枢凸轮。由于支脚512围绕线圈组件322的圆周的分布，四个独立支脚512的四个独立线圈506向线圈组件322提供了平衡的复位力。例如，当顶部的两个支脚提供电连接和弹簧复位力时，底部的两个支脚提供附加的弹簧力，以平衡顶部两个支脚中线圈的力。以这种方式，图5a-5e中所示的四个支脚既提供了复位力又提供了与线圈组件322的电连接。具体地，顶部的两个支脚包括线圈530和532，线圈530和532将线圈电连接(例如，端子)和线圈复位弹簧两者集成为一个部件。尽管在图5a-5e中示出了四个支脚，但是在替代实施方式中，线圈组件322可以包括更多或更少的非电耦合的支脚，以平衡线圈返回弹簧力。
如图5c和5d所示，环形壳体500的第一端508包括具有摩擦盘518的第一表面。摩擦盘518是环形的并且包括布置在其中的摩擦材料。摩擦盘518适于在电磁线圈通电时与电枢凸轮的外表面共面接触，如下面参考图8a-8f进一步讨论的。环形壳体500的第二端510具有与第一表面相对布置的第二表面，第二表面具有向内凹入第二表面的环形槽520。如图5a所示，环形槽520还包括槽上的多个间隔开的径向延伸部。如上所述，环形槽520的形状可容纳并连接至间隔件320的轴向延伸的环形部分324。另外，如图5d所示，环形壳体500包括铁芯522和布置在铁芯522内的电磁线圈502。电磁线圈502(而非线圈506)产生磁场，以在电枢凸轮和电磁线圈组件之间产生磁吸力。
转到图6a至图6b，示出了电枢凸轮328的详细视图。具体地，图6a示出了电枢凸轮328的第一侧的立体图，图6b示出了电枢凸轮328的第二侧的立体图。如以上参考图3所介绍的，电枢凸轮328包括具有第一表面602(在此也称为外表面)和第二表面604(在此也称为内表面)的环形圈322以及从第二表面604沿轴向(相对于中心轴线350)向外延伸的多个双向凸轮斜面330。第一表面602和第二表面604是平面的，并且彼此平行和垂直于中心轴线350布置。环形圈332具有内径606、总厚度608和最外面的外径610。当电磁线圈通电时，第一表面602适于与线圈组件322的平面摩擦盘518共面接触，如下文进一步所述。
如图6a至图6b所示，存在三个围绕电枢凸轮328的圆周彼此间隔开的双向凸轮斜面330。每个双向凸轮斜面330经由连接平台612连接到相邻的双向凸轮斜面330。然而，相邻的双向凸轮斜面330不直接彼此连接(例如，连接平台612将相邻的双向凸轮斜面330彼此分开)。每个连接平台612直接联接到第二表面604，并且包括穿过平台612的中心部分布置的孔614。在一示例中，连接平台612与环形圈332一体地集成在一起。在另一个示例中，连接平台612通过孔614焊接到环形圈332或紧固到环形圈332。每个连接平台612在径向上跨过第二表面604的宽度(从内径到最里面的外径616)并且在围绕环形圈332的圆周的圆周方向上具有长度(例如，弧长)624，每个长度624小于相邻的连接平台612间隔开的长度(例如，弧长)626。每个双向凸轮斜面330包括在顶点622处相遇的第一斜面618和第二斜面620，该顶点622远离电枢凸轮的环形圈的内表面定位并且是双向凸轮斜面的最外延伸部分。第一斜面618从第一连接平台向外延伸至顶点622，第二斜面620从不同的第二连接平台向外延伸至顶点622，第一连接平台和第二连接平台彼此间隔开。
图7示出了凸轮从动件334的详细视图。如上面参考图3所介绍的，凸轮从动件334包括适于容纳多个双向凸轮斜面330的多个细长孔336，细长孔336被凸轮从动件的多个径向延伸的引导件338隔开。如图7所示，凸轮从动件334包括通过径向延伸的引导件338连接在一起的外部环形圈702和内部环形圈704。具体地，每个径向延伸的引导件338在外部环形圈702和内部环形圈704之间沿径向方向(垂直于中心轴线350)延伸。径向延伸的引导件338围绕凸轮从动件334的圆周布置，并且经由细长孔336彼此间隔开。细长孔336延伸穿过凸轮从动件334的整个厚度(沿轴向)。如图7所示，有三个径向延伸的引导件338和三个细长孔336，它们与电枢凸轮328的双向凸轮斜面中的数量(例如，三个)相匹配。多个细长孔中的每一个在内部环形圈和外部环形圈的圆周方向上的长度(例如，弧长)706大于多个径向延伸的引导件中的每一个在内部环形圈和外部环形圈的圆周方向上的长度708。每个细长孔336和相邻的引导件338之间的界面包括从引导件成角度地进入细长孔的凹陷侧壁部分714，该凹陷侧壁部分适于容纳并对接电枢凸轮328的顶点622(例如，当组件换挡至4×4位置)。
另外，内部环形圈704包括围绕内部环形圈704的内表面的圆周布置的多个齿710，该多个齿710可以与连杆轴208的齿354匹配。因此，凸轮从动件334可随着连杆轴208的旋转而旋转。外部环形圈702包括多个径向突起712，其相对于中心轴线350从外部环形圈702径向向外延伸，并且围绕外部环形圈702的圆周彼此间隔开。
本文所述的empd组件200可以将离合器环346调节到4×4(例如，接合)位置，其中两个旋转部件(例如，车辆动力总成的轮轴或轴)彼此旋转地连接，并且调节到4×2(例如，分离)位置，其中两个旋转部件未彼此旋转地连接。第一旋转部件可以是连杆轴208，其可以旋转地连接到车辆的另一轮轴或轴(或另一部件)，并且第二旋转部件可以是驱动齿轮358，其可以旋转地连接(并且驱动)车辆的另一个轮轴或轴。
图8a-8f示出了处于不同位置的empd组件200的线圈和凸轮组件800组装的端部和顶部的视图，包括4×2位置(例如，缩回)、4×4位置(例如，部分伸出)以及换挡结束eos位置(也称为行程终点，例如，完全伸展)。线圈和凸轮组件800包括电磁线圈组件322、凸轮从动件334和电枢凸轮328。更具体地，图8a示出了处于缩回位置(离合器环处于4×2位置)的empd组件200的线圈和凸轮组件800的第一端部视图802，图8b示出了处于部分伸出位置(离合器环处于4×4位置)的线圈和凸轮组件800的第二端部视图806，图8c示出了处于完全伸出位置(离合器环处于eos位置)的线圈和凸轮组件800的第三端部视图810，图8d示出了处于缩回位置的线圈和凸轮组件800的第一俯视图804，图8e示出了处于部分伸出位置的线圈和凸轮组件800的第二俯视图808，并且图8f示出了处于完全伸出位置的线圈和凸轮组件800的第三俯视图812。另外，图10a和11a分别示出了处于4×2和4×4位置的离合器环346的外部视图，图10c、11c和12a分别示出了在4×2、4×4和eos位置的empd组件200的截面图。以下关于empd组件200的换挡的描述可以参考图8a-8f、10a、10c、11a、11c和12a中的每一个。如上所述，图8a-8f、10a、10c、11a、11c和12a所示的empd组件200的部件可以与图2-7所示的部件相同。因此，这些组件被同样的编号，并且下面将不参照图8a-8f重新介绍。中心轴线350被示出以供参考(如图8a-8c中的x所示，其延伸到页面中)。在一个实施方式中，4×2和4×4位置可以对应于车辆的换挡模式，其中换挡指令可以被发送到车辆控制器，继而被发送到断开装置控制器310，以便相应地致动empd组件200。例如，在操作期间，控制器310可以将电致动信号发送到电磁线圈组件322，以使电磁线圈组件322内的电磁线圈502通电和断电。线圈和凸轮组件800响应于这些信号并可以如下面参考图8a-8f、10a、10c、11a、11c和12a进一步讨论的那样运动。
如图8a和8d所示，线圈和凸轮组件800处于缩回位置，其可对应于离合器环和empd组件200处于4×2位置。如图10a和10c所示，在4×2位置，离合器环346仅与一个旋转部件(例如，连杆轴208)接合，而允许另一个旋转部件(例如，可以连接到车辆的另一轮轴或轴的驱动齿轮358)独立地旋转。如图8d所示，在4×2位置，线圈组件322和电枢凸轮328通过气隙814彼此分开。另外，每个双向凸轮斜面330延伸穿过细长孔336中的相应一个，并且每个径向延伸的引导件338被定位成抵靠(例如，以共面的方式接触)连接平台612中的一个(如图8d和10c所示)。这样，凸轮从动件334抵靠电枢凸轮328定位，并且因此处于缩回位置。由于凸轮从动件334(通过齿710)连接至连杆轴208，因此凸轮从动件与连杆轴208一起旋转。另外，电枢凸轮328由于细长孔336和双向斜面330的对接而与凸轮从动件334一起旋转。如图8a所示，每个双向斜面330的顶点622大致居中在两个相邻的径向延伸的引导件338之间。
当指令从4×2模式转换为4×4模式时，车辆控制器会通过耦合到电导体的螺旋线圈向电磁线圈组件322的电磁线圈提供电流，如上面参考图5a-5e所述，以使线圈组件322的电磁线圈502通电。根据电磁的特性，对电磁线圈502通电可以在线圈周围产生磁场。这样，线圈组件322被吸引到电枢凸轮328上，该电枢凸轮328由合适的金属材料制成，用于与线圈组件322产生的磁场相互作用。如上所述，在固定线圈组件322使其不旋转的同时，电枢凸轮328与凸轮从动件334一起旋转。由于线圈组件322在轴向(沿中心轴线350)上自由地平移有限的量，因此当电枢凸轮328在轴向方向上保持静止时，线圈组件322在正轴向方向820(在图8e中示出)朝向电枢凸轮328的环形圈332移动并与之接触。线圈组件322向电枢凸轮328的这种运动有效地封闭了气隙814，从而在线圈组件322与电枢凸轮328的环形圈332的第一表面602之间产生摩擦。线圈组件322上的摩擦盘518增加了线圈组件322和环形圈332之间的摩擦，并减少了磨损。响应于线圈组件322接触电枢凸轮328，电枢凸轮328的旋转可被减慢或停止。当电枢凸轮328的旋转速度慢于凸轮从动件334时，电枢凸轮328的双向斜面330产生一个力，作用在凸轮从动件334的径向延伸的引导件338上。结果，如图8b和8e所示，凸轮从动件334的径向延伸的引导件338沿电枢凸轮328的双向斜面330，远离连接平台612(例如，连接平台在图8b中可见，而连接平台在图8a中被引导件覆盖)并朝向双向斜面330的顶点622部分地滑动。这导致凸轮从动件334沿正轴向820远离电枢凸轮328的环形圈332移动(而电枢凸轮328在轴向方向上保持静止)。凸轮从动件334在正轴向820上的轴向运动通过变速弹簧342引起离合器环346在同一方向上的轴向运动。这样，如图11a和11c所示，由线圈组件322的通电线圈和电枢凸轮328提供的致动力可以沿正轴向820迫使离合器环346移动并与驱动齿轮358接合，第二旋转部件与驱动齿轮连接。凸轮从动件334的轴向运动随后作用在离合器环346上，以产生从分离位置到接合位置的移动，从而从4×2位置移动到4×4位置。如图8b和8e所示，当线圈和凸轮组件800处于部分伸出位置时，凸轮从动件在轴向方向上是电枢凸轮328的环形圈332的一部分。在图8b和图8e中所示的位置，顶点622被布置在相邻的径向延伸的引导件338之间的中途。但是，当在4×2和4×4位置之间换挡时，组件首先从当前位置转换到eos位置，然后在线圈断电后将组件固定在所需位置。如图8c、8f和12a所示，在eos位置，凸轮从动件334处于完全伸出的位置，因此它离电枢凸轮328的环形圈332尽可能远。在该eos位置，离合器环346在轴向方向上移动超过4×4位置(如图12a所示)。
如上面以及下面参考图9a-9b所述，empd组件200包括锁止系统900，该锁止系统900用于将empd组件200的离合器环346保持在4×4位置，而无需使线圈组件322的线圈保持通电。例如，有利的是仅在从一个位置转换到另一位置时才给线圈通电。但是，如果empd组件200中未包含锁止系统，则使线圈组件322的线圈断电将导致电枢凸轮328与凸轮从动件334一起自由旋转，并且复位弹簧386接着使离合器环346返回到4×2位置(通过沿负轴向平移离合器环346)。相反，如上所述，当指令为4×4位置时，线圈组件322的线圈通电，离合器环346切换至4×4位置。除了该运动之外，即使在线圈组件322的线圈断电之后，锁止系统900也将empd组件200保持在4×4位置。在此状态下，车辆将停留在4×4模式，直到选择了4×2模式。
当指令从4×4模式转换到4×2模式时，如上所述，控制器310再次向线圈组件的电磁线圈502提供电流，以使线圈502通电。因此，凸轮从动件334的引导件338进一步沿电枢凸轮328的双向斜面330行进，直到引导件338的侧壁部分714与双向斜面330的顶点622接触。该位置称为eos位置，并且在图8c、8f和12a中示出。额外的行进距离导致锁止系统切换位置，如下面参考图9、10b，11b和12b进一步所述。一旦锁止系统已经切换位置，就可以使线圈组件322的线圈断电。当线圈从eos位置断电时，线圈组件322从电枢凸轮328移开，并且气隙814再次出现在线圈组件322和电枢凸轮328之间。然后，电枢凸轮328和凸轮从动件334随连杆轴208一起自由旋转，并且复位弹簧386使离合器环346返回至4×2位置。每当线圈组件322的电磁线圈被短暂通电或被脉冲化时，车辆驱动模式可在4×2和4×4位置之间循环，首先在eos位置停止。
如上所述，锁止系统将empd组件200保持在选定的档位，而无需电磁线圈保持通电。这样，仅当从一个档位移动到另一档位时，电磁线圈才可以通电。empd组件200中采用的锁止系统900在图9a和9b中更详细地示出。具体地，图9a-9b示出了empd组件200的锁止系统900的部件，包括图9a所示的锁止槽保持架312和引导槽保持架374以及图9b所示的锁止环368。如以上所解释的并且如图9b所示，锁止环368包括第一组齿370，其布置在锁止环的第一侧上并且具有第一轮廓，该第一轮廓具有单一深度902，该深度对于每个齿都是相同的并且围绕锁止环368的圆周重复。以此方式，具有深度902的单齿轮廓在锁止环368的整个圆周上连续重复，以构成第一组齿370。锁止环368包括第二组齿372，第二组齿372布置在锁止环368的相对的第二侧上并且具有第二轮廓，该第二轮廓具有不同深度的齿形，该齿形具有两个不同的深度，并围绕锁止环368的圆周重复。例如，如图9b所示，第二组齿372通过重复具有较长的第一深度904和较短的第二深度906的齿(在锁止环的整个圆周上连续重复)而形成。第二组齿372中的每个齿由彼此相邻布置的两个较高的峰908和910以及在峰908和910的任一侧上的两个较深的凹槽912形成。两个峰908和910通过较浅的凹槽914彼此分开。第一组齿和第二组齿在锁止环相对于中心轴线350的相对侧上彼此分开，并且彼此不重叠。
锁止环368位于锁止槽保持架312和引导槽保持架374的内部，在引导槽保持架374的第三组齿376和锁止槽保持架312的第四组齿378之间形成的空间916中，如图10b，11b和12b所示。如图10b、11b和12b所示，第三组齿376被成形为仅在单个位置上与第一组齿370对接(例如，第一组齿370中的每个齿装配在第三组齿376的相邻对之间形成的凹槽中)，第四齿组378被成形为在两个不同的锁定位置与第二组齿372对接(例如，第四组齿378中的每个齿装配在由第二组齿372形成的较深槽912或较浅槽914中)。如图9a中所示，引导槽保持架374和锁止槽保持架312在外壁924和926处经由多个轴向延伸的突起918彼此连接，该多个轴向延伸的突起918围绕引导槽保持架374的圆周彼此间隔开。第三组齿376形成在引导槽保持架374的内壁930上，并且在轴向上相对于中心轴线350朝向锁止槽保持架312延伸，并且第四组齿378形成在锁止槽保持架312的内壁928上，并且在轴向方向上朝向引导槽保持架374延伸，其中在第三组齿376和第四组齿378的端部之间形成空间916。
如图所示，锁止槽保持架312包括窗口920(例如，孔)，该窗口920与定位在锁止槽保持架312外部(相对于中心轴线350)的控制器310对准。这样，控制器上的传感器可以检测经过的布置在内部拨叉362上的磁体组件364，内部拨叉布置在锁止槽保持架312的内部(见图4)。还如图9a所示，锁止槽保持架312包括凸起922，用于限制布置在锁止槽保持架312内部的empd组件200的部件，例如线圈组件322的轴向在负轴向上动(在负轴向上，朝向包括突片922的锁止槽保持架312的端部)(如图4所示)。
如上所述，锁止槽保持架312和引导槽保持架374均轴向固定且旋转固定。因此，它们不会沿中心轴线350轴向平移或相对于彼此平移。然而，当在锁止槽保持架312的各个齿与引导槽保持架374的各个齿之间来回移动时，锁止环368可在第四组齿378和第三组齿376之间轴向移动，并且锁止环368可围绕中心轴线350旋转。然而，锁止环368永远不会立刻连接到第三组齿376和第四组齿378。下面参考图10b、11b和12b描述在empd组件200的变速期间锁止环368的运动。
图10b、11b和12b分别示出了在4×2、4×4和eos位置的上述锁止系统900的剖视图。特别地，图10b、11b和12b示出了锁止环368如何在不同位置与处于4×2和4×4位置的锁止槽保持架312连接，以及锁止环如何移动到eos中的引导槽保持架374位置。
如图10b中所见，当empd组件200处于4×2位置时，锁止环368的较深的凹槽912啮合(例如，与之配合接触)并容纳锁止槽保持架312的第四组齿378。在该位置，锁止环368从引导槽保持架374移开并且仅与锁止槽保持架312连接。此外，即使在电磁线圈断电之后，在该位置，锁止系统900也将离合器环保持在4×2位置。
当接收到将离合器环移动到4×4位置的指令时，如上所述，empd组件200的电磁线圈再次通电，以使离合器环移动到与驱动齿轮和连杆轴的接合位置。如以上参考图3和图4所讨论的，锁止环368与离合器环346和离合器环保持架一起轴向移动。因此，当离合器环轴向移动以与驱动齿轮接合时，锁止环也沿正轴向方向820移动(如图10b所示)，而引导槽保持架374和锁止槽保持架312在轴向上保持静止。具体地，锁止环轴向地移动，远离锁止槽保持架312的齿378并且朝着引导槽保持架374移动。锁止环368的第一组齿370碰到第三组齿376的齿峰，并且引导槽保持架374使锁止环368绕中心轴线350略微旋转，以使第一组齿370滑动与第三组齿376的凹槽啮合。第一组齿370的滑动运动在图10b中由箭头1002描绘。这样，引导槽保持架374在绕着中心轴线350的旋转方向上将锁止环368分度一个凹口(例如，通过齿的一个凹口)。图12b示出了eos位置，其中锁止环368的第一组齿370与引导槽保持架374的第三组齿376接合。
响应于到达eos位置，电磁线圈可以被断电。在电磁线圈断电时，离合器环和锁止环368可沿负轴向1202移动(如图12b所示)。锁止环368在负轴向1202上移动，并且第二齿组372的较高的齿峰由于它们成斜角和锁止槽保持架312的第四组齿378的斜角而沿第四组齿378的齿峰在图12b中箭头1204所示的方向上滑动，使得较浅的凹槽914与第四组齿378的齿峰相接合，如图11b所示。通过在eos位置将锁止环368分度一个凹口，使其由锁止环的一个凹槽旋转，当锁止环368轴向返回锁止槽保持架时，锁止环368已经相对于锁止槽保持架312改变了其旋转位置，从而允许较浅的凹槽914对准并且与第四组齿378的齿峰接合。在该位置，锁止系统900将empd组件保持在4×4位置，而电磁线圈不必保持通电。
从4×4位置过渡到4×2位置时，重复此过程。具体地，如图11b所示，锁止环368沿正轴向820从4×4位置移动到eos位置(如图12b所示)。当锁止环368与引导槽保持架374的齿接合滑动时，锁止环368再次旋转一个凹口(或凹槽)。然后，当电磁线圈断电时，锁止环368平移回锁止槽保持架312，现在，较深的凹槽912滑入与锁止槽保持架312的齿378啮合。以此方式，当每次进行模式转换时，锁止环368在一个较浅的凹槽914和较深的凹槽912之间交替，从而沿一个方向旋转并前进一个凹口或凹槽。每次要求从4×2位置转换到4×4位置或从4×4位置转换到4×2位置时，锁止系统900首先移至eos位置，以旋转锁止环368，并使较深/较浅的凹槽与锁止槽保持架的齿对齐。
现在转到图10d、11d和12c，分别示出了处于4×2、4×4和eos档位的磁体组件364的视图。如上所述，磁体组件364可包括在内部拨叉362的外部上。图10d、11d和12c示出了磁体组件364，其包括连接至内部拨叉362的磁体保持器1014(例如，滑橇)。磁体组件364包括彼此间隔开并位于磁体保持器1014的相对端的两个磁体1008和1009。每个磁体包括北极1010和南极1012，其中每个磁体的北极1010和南极1012部分的位置彼此相对。例如，如图10d、11d和12c所示，最左边的第二磁体1009在顶部(更靠近传感器1006的径向位置)具有南极1012，而最右边的第一磁体1008在底部(远离传感器1006的径向位置)具有南极1012。磁体1008和1009可通过布置在相对于控制器310的中心轴线350的内表面上的传感器1006来检测。
磁体组件364的磁体1008和1009的轴向位置对应于锁止环368和离合器环346的轴向位置，这是因为内部拨叉362与外部拨叉366、锁止环368、离合器环346和离合器环保持架352一起轴向移动，如上所述。因此，磁体1008和1009的轴向位置可以与empd组件200的档位(4×2、4×4或eos)相关。图10a-10d显示了处于4×2位置的empd组件200，其中离合器环未与驱动齿轮接合，因此，离合器环346和锁止环368在所有换挡位置中处于最远的负轴向位置(例如，在图10a-10b中最左侧，最靠近组件的底壳端)。结果，如图10b所示，在轴向方向上，第一磁体1008相对于中心轴线350位于与传感器1006相同的轴向位置，并且如箭头1016所示，而第二磁体1009位于远离传感器1006的位置上。传感器1006可以感测第一磁体1008的北极1010，并且作为响应，控制器310可以确定empd组件200处于4×2位置。
相反，如图11d所示，在4×4位置，由于相对于4×2位置沿正轴向(如箭头1016所示)移动，现在传感器1006的轴向位置被布置在第一磁体1008和第二磁体1009之间。因此，传感器1006不与磁体1008和1009中的任一个轴向对准。在该位置，传感器1006可能无法检测到磁体1008和1009中的任何一个。响应于来自传感器1006的该信号，控制器310确定empd组件200处于4×4位置。
如图12c所示，组件已经相对于4×2和4×4位置中的每一个在正轴向上进一步移动到eos位置。因此，传感器1006的轴向位置现在更靠近第二磁体1009并且远离第一磁体1008定位。在该位置，传感器1006检测第二磁体1009的南极1012，并且作为响应，控制器310可以确定empd组件200处于4×4位置。
图1-12c示出了具有各个部件的相对定位的示例配置。如果显示为彼此直接接触或直接连接，则至少在一个示例中，这样的元件可以分别被称为直接接触或直接连接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此邻接或彼此相邻的元件可以分别被称为彼此邻接或彼此相邻。作为示例，彼此共面接触地放置的部件可以被称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，彼此间隔开而仅具有间隔而没有其他组件的元件可以被称为彼此间隔。作为又一示例，相对于彼此而言，在彼此上方/下方，在彼此相对的侧面或在彼此的左侧/右侧所示的元件可以被这样称呼。此外，在至少一个示例中，如图中所示，最顶部的元件或元件的点可以被称为组件的“顶部”，而最底部的元件或元件的点可以被称为组件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于附图的竖直轴线，并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。这样，在一个示例中，在其他元件上方示出的元件垂直地位于其他元件上方。作为又一个示例，在附图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，圆形、直的、平面、弯曲、圆的、倒角、成角度等)。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。更进一步，在一个示例中，示出为在另一个元件内或在另一个元件外的元件可以被这样称呼。
图13a-13b描绘了用于操作上述empd组件200的方法1300。注意，各种步骤和决策过程可以存储在empd组件200外部的主车辆控制器的存储器中。在其他示例中，局域集线器控制器可以直接连接到empd组件200，并在与外部主车辆控制器通信的同时执行方法1300的步骤。在又一个示例中，方法1300的各个步骤和决策过程可以存储在empd组件控制器(诸如图3、4、10d，11d和12c中所示的控制器310)的存储器中。这样，empd组件控制器可以结合empd组件的各种传感器(例如，位置传感器1006)和致动器(例如，接触组件线圈电磁线圈组件322)来执行方法1300。重述一下，4×2(2wd)或第一模式对应于第一位置，其中离合器环346仅接合一个旋转部件(例如，连杆轴208)，而4×4(4wd)或第二模式对应于第二位置，其中离合器环346接合两个旋转部件(例如，与另一个轴或轮轴连接的连杆轴208和驱动齿轮358)，从而将两个旋转部件连接在一起。最后，换挡结束(eos)位置对应于当电磁线圈502通电时离合器环346和其他附接的部件在轴向上最远移动的位置。这可以在图12a-12c中看到，其中eos位置是与4×2和4×4位置相比最右边的位置。为了易于理解，将参考关于先前附图呈现的部件和描述。然而，方法1300可以在具有与上述不同的配置的替代empd组件中采用。
首先，参考图13a，在1301，该方法包括执行一系列初始化操作。初始化操作可以包括校准位置传感器(例如，位置传感器1006)，使得磁体组件的磁力(例如，感测北极的磁力、较小的磁力或两个磁体的磁力、或南极的磁力)可以与4×2、4×4或eos位置相关联，确定车辆的行驶方向，并使两个旋转部件(例如，可以经由分离器的离合器环选择性地且可旋转地连接的两个旋转部件)的转速同步。接下来，在1302，可以向操作员(即，驾驶员)或其他系统发送输入指令到控制器或类似设备。输入指令可以是从4×4模式转换为4×2模式的请求，反之亦然。这样，方法在1302处可以包括从控制器接收和读取输入指令。在接收到换挡指令时，在1303，该方法包括确定车辆驾驶员已经指令(即请求)了哪种变速模式。如果请求4×2操作，则该方法在图13b中的1313处继续。可选择地，如果请求4×4操作，则该方法在图13a中的1304处继续。
在1304，该方法包括确定empd组件200是否处于4×4(第二)位置，即，当离合器环346以及与离合器环346轴向平移的其他部件何时一起处于4×4位置时，从而将两个旋转部件连接在一起。在确定empd组件200是否处于某个位置(例如4×4、4×2或eos)的步骤1304和方法1300的其他步骤中，控制器可以基于位置传感器的输出(例如位置传感器1006)，如上面参考图10d、11d和12c所描述的，控制器可以基于位置传感器(例如，位置传感器1006)的输出来确定这一点。如果empd组件200已经处于4×4位置，则在1312，该方法包括向外部车辆控制器输出4×4反馈信号，以将当前4×4位置通知给操作者和其他系统。或者，如果在1304处empd组件200不在4×4位置，则在1305处可以发送电流以对线圈组件322的电磁线圈通电。如前所述，在给对线圈组件322的线圈通电时，离合器和锁止环组件可以沿正轴向移动。接下来，在1306，传感器1006可以检测empd组件200是否在eos位置，如上所述。响应于传感器1006检测到南极磁力(来自第二磁体1009)，控制器可以确定empd组件200处于eos位置。如果empd组件200尚未到达eos位置，则在1307，计时器或其他设备可以确定用于对线圈组件322的线圈通电的最大允许时间是否已经过去。在一示例中，用于使线圈组件322的线圈产生脉冲的最大允许时间可有助于减少线圈502和电枢凸轮328的退化磨损。如果最大允许时间还没有到期，则方法可以在1306重复以连续地检查empd组件200是否已经到达eos位置。相反，如果最大允许时间已经到期，则在1308电流可能停止流向线圈组件322的线圈，从而使线圈502断电。此外，可以开始冷却时间以允许线圈502冷却，然后返回到1306。
在1306，一旦已经到达eos位置，则在1309，线圈组件322的线圈502可以被断电。在使线圈502断电时，离合器和锁止环组件朝着4×4位置和相应的锁止槽轴向移动。在发生此运动时，在1310处，传感器1006可以监视empd组件200的位置。在一个示例中，传感器1006可连续输出与传感器1006检测到的磁力相对应的信号。在1311，该方法包括确定empd组件200是否处于4×4位置。如果尚未达到4×4位置，则过程继续到1322，以确定已超过阈值(例如，最大)的换挡尝试次数。如果超过了换挡尝试的阈值次数，则过程结束。由于方法1300可以连续重复，因此该方法可以在单个驱动周期内在1302而不是1301重新开始。如果未超过换挡尝试的阈值次数，则该方法循环回到1304，以确定empd是否处于4×4位置。相反，在1311，如果控制器310通过传感器1006的输出信号确定empd组件200位于4×4位置，则在1312，该方法包括向车辆控制器和/或车辆操作员输出4×4反馈信号，从而结束方法1300。
在1303，如果请求4×2操作，则方法1300在图13b中进行。图13b的1313-1323处的方法可能类似于图13a的方法1304-1312，而图13b着重于换挡至4×2位置。这样，为了简洁起见，将在1313-1321处给出每个方法的简要描述，同时可以参考以上针对图13b的描述以进行更全面的描述。参照图13b，在1313，该方法包括确定empd组件200是否处于4×2位置。如果已经达到4×2位置，则该方法可以通过向车辆控制器输出4×2反馈信号而在1321处结束。替代地，在1314，如果empd组件200不在4×2位置，则线圈组件322的电磁线圈可以被通电。在1315，如果empd200不在eos位置，则可以启动1316和/或1317处的方法，以通过允许线圈冷却并遵守最大允许脉冲时间，允许empd200到达eos位置而不会使线圈502过热。一旦empd200处于eos位置，则在1318处，线圈220可以被断电以允许empd200沿相反的负轴向平移。empd200的位置可以在1319被传感器1006监视，直到该方法在1320确定empd200是否已经达到请求的4×2位置。如果empd200尚未到达4×2位置，则在1323确定是否已经达到换挡尝试的阈值次数之后，可以重复图13b的几种方法。替代地，如果已经到达4×2位置，则在1321处，可以将4×2反馈信号输出到车辆控制器，从而结束方法1300。
以这种方式，empd组件200可以在两个旋转部件之间提供选择性的接合，同时减少电功率消耗并且不依赖于真空作为动力源。由于包括锁止环、锁止槽保持架和引导槽保持架的锁止系统可将empd组件200保持在4×4和4×2位置，因此仅在4×2和4×4位置之间移动时才可提供电流。因此，empd组件200可以节省动力，而其他断开组件可以被提供连续电流。此外，如上所述的线圈组件322的浮动方向(例如，可沿轴向稍微移动)可以增加线圈组件322和电枢凸轮328的耐用性和寿命。另外，设置在线圈组件322的表面上的摩擦盘适于在电磁线圈通电时与电枢凸轮328共面接触，从而可以进一步减小线圈组件与电枢凸轮之间的磨损。
另外，empd组件200的部件的形状和布置可以一起工作以制造更紧凑的empd组件，从而增加了该组件在不同车辆、传动系统位置和其他应用中的灵活性。例如，具有轴向延伸的双向斜面的电枢凸轮与轴向延伸的引导件相接，并且凸轮从动件的细长孔允许这些部件嵌套在一起并减小组件的轴向长度，从而使整个组件更加紧凑。另外，锁止槽保持架、引导槽保持架和锁止环的对接齿的组合进一步提高了empd组件的紧凑性。
在一个实施方式中，电磁断开组件(例如，电磁脉冲断开组件)包括：电磁线圈组件，其包括布置在所述线圈组件的环形壳体内的电磁线圈，其中所述环形壳体的第一端包括第一表面；电枢凸轮，其包括环形圈和多个双向凸轮斜面，所述环形圈具有外表面和内表面，多个双向凸轮斜面从所述内表面沿轴向延伸，其中当所述电磁线圈通电时，所述外表面适于与所述电磁线圈组件的第一表面具有共面接触，而当所述电磁线圈断电时，所述外表面通过气隙与所述第一表面间隔开；和凸轮从动件，其包括外部环形圈和内部环形圈，所述外部环形圈和内部环形圈经由围绕所述凸轮从动件的圆周布置的多个径向延伸的引导件连接在一起，所述多个径向延伸的引导件经由多个细长孔彼此间隔开，所述多个细长孔中的每个都适于容纳所述电枢凸轮的多个双向凸轮斜面中的一个。在组件的第一示例中，第一表面是环形的，并且包括围绕整个第一表面布置成环的摩擦材料，当电磁线圈通电时，摩擦材料适于与电枢凸轮的外表面共面接触。组件的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括：其中多个细长孔中的每一个在内部和外部环形圈的圆周方向上的长度大于多个径向延伸的引导件中的每一个在内部和外部环形圈的圆周方向上的长度。组件的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括：其中平行于内表面并连接到内表面的平面连接平台将多个双向凸轮斜面中的每个双向凸轮斜面与相邻的双向凸轮斜面分开，并且其中每个双向凸轮斜面包括在双向凸轮斜面的顶点处相交的第一斜面和第二斜面，该顶点远离电枢凸轮的环形圈的内表面定位，第一斜面从第一连接平台向外延伸至顶点，第二斜面从不同的第二连接平台向外延伸至顶点，第一和第二连接平台彼此间隔开。组件的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个，并且还包括：其中多个径向延伸的引导件中的每个引导件的长度与每个连接平台的长度相同，并且其中多个细长孔中的每一个细长孔形成为能够在电磁线圈断电时，围绕在多个双向凸轮斜面中的相应双向凸轮斜面的整体周围。组件的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中环形壳体包括第二端，该第二端具有与第一表面相对布置的第二表面，该第二表面具有向内凹入第二表面的环形槽。组件的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或多个，并且还包括包括适于装配在环形槽内的垫圈，该垫圈与电磁断开组件的壳体连接，电磁线圈组件、垫圈、电枢凸轮和凸轮从动件均布置在电磁断开组件的壳体内部。组件的第七示例可选地包括第一至第六示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中电磁线圈组件还包括四个螺旋线圈，该四个螺旋线圈围绕环形壳体布置并轴向延伸越过环形壳体，其中四个螺旋线圈中只有两个电连接到电磁线圈。组件的第八示例可选地包括第一至第七示例中的一个或多个，并且还包括：其中第一表面，内表面和外表面中的每一个彼此平行且垂直于电磁断开组件的中心轴线布置，并且其中径向延伸的引导件相对于中心轴线在外部环形圈和内部环形圈之间径向延伸。组件的第九示例可选地包括第一至第八示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中凸轮从动件的内部环形圈包括多个齿，所述多个齿围绕内部环形圈的内表面的圆周布置并且还包括离合器环，该离合器环适于在离合器环将两个旋转部件彼此连接的接合位置和离合器环仅连接到两个旋转部件中的一个的分离位置之间轴向平移，其中，所述凸轮从动件邻近所述离合器环布置，并且所述离合器环适于随着所述凸轮从动件的轴向运动而轴向地移动。组件的第十示例可选地包括第一至第九示例中的一个或多个，并且还包括锁止系统，该锁止系统包括锁止环，所述锁止环定位在彼此连接的固定锁止槽保持架和固定引导槽保持架之间，该锁止环适于在形成于连接在一起的锁止槽保持架和引导槽保持架内形成的空间内轴向平移，该锁止环围绕容纳离合器环的离合器环保持架，并适于与离合器环一起轴向平移。
在另一个实施方式中，电磁断开组件(例如，电磁脉冲断开组件)包括：电磁线圈组件；离合器环；以及锁止系统，其适于在所述电磁线圈组件通电后将所述离合器环保持在接合的第一位置或断开的第二位置，在所述第一位置，所述离合器环连接两个旋转部件，在所述第二位置，所述离合器环仅连接到两个旋转部件中的一个，在所述电磁线圈组件断电后将所述离合器环移动到所述第一位置或第二位置，所述锁止系统包括：环形锁止环，其包括第一组齿和第二组齿，所述第一组齿布置在所述锁止环的第一侧上以及所述第二组齿布置在所述锁止环的相对的第二侧上，所述第一组齿具有带有单一相同深度的齿形的第一轮廓，所述齿形围绕所述锁止环的圆周重复，所述第二组齿具有带有深度不同的齿形的第二轮廓，所述齿形具有围绕所述锁止环的圆周重复的两种不同深度；引导槽保持架，其包括第三组齿，所述第三组齿适于在单个位置与所述第一组齿对接；和锁止槽保持架，其包括第四组齿，所述第四组齿适于在两个不同的锁定位置与所述第二组齿对接。在组件的第一示例中，第二组齿的第二轮廓包括较深的凹槽和较浅的凹槽，它们在锁止环的圆周上连续重复。组件的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括：其中当离合器环处于第一位置时，第四组齿中的每个齿位于第二组齿中的一个较浅的凹槽内，并且其中当离合器环处于第二位置时，第四组齿中的每个齿位于第二组齿的一个较深的凹槽内。组件的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括：其中引导槽保持架和锁止槽保持架相对于电磁断开组件的中心轴线旋转和轴向固定，并且其中引导槽保持架和锁止槽保持架在引导槽保持架和锁止槽保持架的外壁处彼此连接。组件的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个，还包括：其中第三组齿形成在引导槽保持架的内壁上，并且在轴向上相对于中心轴线朝向锁止槽保持架延伸，并且第四组齿形成在锁止槽保持架的内壁上，并且在轴向方向上朝向引导槽保持架延伸，其中在第三组齿和第四组齿的端部之间形成空间。组件的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括：其中锁止环位于该空间内并且在第三组齿和第四组齿之间自由地旋转和轴向平移。组件的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或多个，并且还包括电枢凸轮和凸轮从动件，该电枢凸轮包括从环形圈轴向延伸的多个双向斜面，该凸轮从动件包括多个经由多个细长孔彼此间隔开的径向延伸的引导件，多个双向斜面适于装配在多个细长孔内，并且其中当电磁线圈组件通电时，电枢凸轮适于与电磁线圈组件具有共面接触。
在又一个实施方式中，一种方法(例如，用于电磁脉冲断开组件的方法)包括：响应于将电磁脉冲断开(empd)组件的离合器环从第一位置切换到第二位置的第一指令和将离合器环从第二位置切换到第一位置的第二指令中的每个，使所述empd组件中的电磁线圈组件的电磁线圈通电，在所述第一位置，两个旋转部件通过离合器环连接在一起，在所述第二位置，两个旋转部件通过所述离合器环不连接在一起；响应于通过布置在empd组件的锁止槽保持架外部的控制器上的传感器感应到empd组件处于换挡结束位置，使电磁线圈断电，所述换挡结束位置由离合器环连接到两个旋转部件中的每一个并且锁止环的第一组齿与连接到锁止槽保持架的引导槽保持架的第二组齿而限定，其中第一组齿由围绕锁止环整个圆周的单一深度的重复凹槽限定，锁止环还包括第三组齿，该第三组齿由在锁止环的整个圆周上重复的较深的凹槽和较浅的凹槽限定，第三组齿适于在两个不同的位置与锁止槽保持架的第四组齿对接，锁止环围绕容纳离合器环的离合器环保持架并适于与离合器环一起在连接在一起的锁止槽保持架和导向槽保持架内部形成的空间中轴向平移；并且在电磁线圈断电后，通过传感器感应到离合器环处于指令的第一位置或第二位置，其中在第一位置和第二位置中的每一个中，锁止环的第三组齿与锁止槽保持架的第四组齿接合，并且轴向地远离引导槽保持架的第二组齿定位。在该方法的第一示例中，经由传感器的感测包括感测布置在empd组件的拨叉上的磁体组件相对于empd组件的中心旋转轴线的轴向位置，锁止环围绕拨叉并且拨叉适于与锁止环和离合器环一起轴向移动。
在另一个示例中，一种操作轴的断开组件的方法，包括：通过电磁线圈产生的经过电枢凸轮和凸轮从动件组件的轴向力，将断开组件的离合器环和锁止系统从第一自锁位置驱动到第二自锁位置，电枢凸轮包括一系列与凸轮从动件径向延伸的引导件对接的双向斜面，引导件围绕凸轮从动件的圆周定位并通过细长孔彼此隔开，该细长孔适于容纳一系列双向斜面，仅在第一自锁位置和第二自锁位置之间的过渡期间才使线圈通电，所述第一自锁位置和第二自锁位置包括轴接合位置和轴分离位置；对线圈通电然后断电，以将离合器环和锁止系统从第一自锁位置转换到第二自锁位置，并对线圈通电和断电以将离合器环和锁止系统从第二自锁位置转换到第一自锁位置；当对线圈断电时，即使通过断开组件传递和不传递轴的扭矩和旋转，也可以将离合器环和锁止系统保持在第一自锁位置或第二自锁位置。在该方法的第一示例中，离合器环包括用于选择性地与轴接合的多个齿，该离合器环与锁止系统连接，并且其中驱动离合器环和锁止系统包括，在断开组件的中心轴线的方向上在第一自锁位置和第二自锁位置之间在轴向上一起平移离合器环和与凸轮从动件相邻定位的锁止系统的锁止环，而离合器环和锁止环彼此独立旋转。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括：经由布置在断开组件的控制器上的传感器来感测第一自锁位置和第二自锁位置，其中该感测包括感测布置在拨叉上的磁体组件，该拨叉与锁止环和离合器环一起轴向移动。
在又一个示例中，电磁断开组件(例如，电磁脉冲断开组件)包括：电磁线圈组件，其包括布置在线圈组件的环形壳体内的电磁线圈；电枢凸轮，其包括环形圈和从环形圈沿轴向延伸的多个双向凸轮斜面；其中当所述电磁线圈通电时，所述环形圈适于与所述电磁线圈组件共面接触；以及当所述电磁线圈断电时，所述环形圈适于与所述电磁线圈组件间隔开；和凸轮从动件，其包括围绕所述凸轮从动件的圆周布置的多个径向延伸的引导件，所述多个径向延伸的引导件经由多个细长孔彼此间隔开，所述多个细长孔中的每个都适于接收所述电枢凸轮的多个双向斜面中的一个。在该组件的第一示例中，该组件还包括：离合器环；和锁止系统，其适于在电磁线圈组件通电后将所述离合器环保持在接合的第一位置，其中所述离合器环连接两个旋转部件，或断开的第二位置，其中所述离合器环仅连接到两个旋转部件中的一个，在所述电磁线圈组件断电后将所述离合器环移动到所述第一位置或第二位置，所述锁止系统包括：环形的锁止环，所述环形锁止环位于由所述锁止系统的引导槽保持架和锁止槽保持架的外壁形成的空间中，所述引导槽保持架经由所述外壁联接到所述锁止槽保持架。组件的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括：其中环形锁止环包括第一组齿和第二组齿，所述第一组齿布置在锁止环的第一侧上，第一组齿具有带有单个相同深度的齿形的第一轮廓，所述齿形围绕锁止环的圆周重复，以及第二组齿布置在锁止环的相对的第二侧上的，第二组齿具有带有深度不同的齿形的第二轮廓，所述齿形具有围绕锁止环的圆周重复的两种不同深度的凹槽。组件的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括：其中引导槽保持架包括第三组齿，该第三组齿适于在单个位置与第一组齿对接，并且其中锁止槽保持架包括第四组齿，该第四组齿适于在两个不同的锁定位置与第二组齿对接。
在又一个示例中，电磁断开组件(例如，电磁脉冲断开组件)包括：离合器环，其适于选择性地连接和断开两个旋转部件；电磁线圈组件；凸轮从动件，其适于经由布置在凸轮从动件的内表面周围的多个齿与两个旋转部件中的一个一起旋转；电枢凸轮，其适于当电磁线圈组件断电时随凸轮从动件一起旋转，而当电磁线圈组件通电时随凸轮从动件一起停止旋转；和以及即使在电磁线圈组件断电的情况下，也能使离合器环与两个旋转部件选择性地连接和断开的锁止系统，所述锁止系统的锁止环适于与凸轮从动件轴向平移，当电磁线圈组件通电时，凸轮从动件适于沿轴向移动远离电枢凸轮。
本文公开的控制方法和流程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件结合的控制器的控制系统来执行。本文描述的特定流程可以代表任何数量的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示出的顺序，并行地或者在某些情况下被省略来执行。同样，处理顺序对于实现本文所述示例实施方式的特征和优点不是必需的，而是为了便于说明和描述而提供。取决于所使用的特定策略，可以重复地执行所图示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要被编程到发电机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中通过在包括各种发动机硬件组件以及电子控制器的系统中执行指令来执行所描述的动作。
将理解的是，本文公开的配置和流程本质上是示例性的，并且这些特定的实施方式不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指代“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应该将这样的权利要求理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不需要也不排除两个或多个这样的元件。在本申请或相关申请中，可以通过修改本权利要求或通过提出新权利要求来主张所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合。这样的权利要求，无论是在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相同或不同，也被认为包括在本公开的主题内。
1.一种电磁断开组件，包括：
电磁线圈组件，其包括布置在所述线圈组件的环形壳体内的电磁线圈，其中所述环形壳体的第一端包括第一表面；
电枢凸轮，其包括环形圈和多个双向凸轮斜面，所述环形圈具有外表面和内表面，所述多个双向凸轮斜面从所述内表面沿轴向延伸，其中当所述电磁线圈通电时，所述外表面适于与所述电磁线圈组件的所述第一表面共面接触，而当所述电磁线圈断电时，所述外表面通过气隙与所述第一表面间隔开；和
凸轮从动件，其包括外部环形圈和内部环形圈，所述外部环形圈和内部环形圈经由围绕所述凸轮从动件的圆周布置的多个径向延伸的引导件连接在一起，所述多个径向延伸的引导件经由多个细长孔彼此间隔开，所述多个细长孔中的每个都适于容纳所述电枢凸轮的所述多个双向凸轮斜面中的一个。
2.根据权利要求1所述的电磁断开组件，其中所述第一表面是环形的并包括围绕整个所述第一表面布置成环的摩擦材料，当所述电磁线圈通电时，所述摩擦材料适于与所述电枢凸轮的所述外表面共面接触。
3.根据权利要求1所述的电磁断开组件，其中所述多个细长孔中的每一个在所述内部环形圈和外部环形圈的圆周方向上的长度大于所述多个径向延伸的引导件中的每一个在所述内部环形圈和外部环形圈的圆周方向上的长度。
4.根据权利要求3所述的电磁断开组件，其中平行于所述内表面并连接到所述内表面的平面连接平台将所述多个双向凸轮斜面中的每个双向凸轮斜面与相邻的双向凸轮斜面分开，并且其中每个双向凸轮斜面包括在所述双向凸轮斜面的顶点处相交的第一斜面和第二斜面，所述顶点远所述离电枢凸轮的环形圈的所述内表面定位，所述第一斜面从第一连接平台向外延伸至所述顶点，所述第二斜面从不同的第二连接平台向外延伸至所述顶点，所述第一连接平台和第二连接平台彼此间隔开。
5.根据权利要求4所述的电磁断开组件，其中所述多个径向延伸的引导件中的每个引导件的长度与每个连接平台的长度相同，并且其中所述多个细长孔中的每一个细长孔形成为能够在所述电磁线圈断电时，围绕在所述多个双向凸轮斜面中的相应双向凸轮斜面的整体周围。
6.根据权利要求1所述的电磁断开组件，其中所述环形壳体包括第二端，所述第二端具有与所述第一表面相对布置的第二表面，所述第二表面具有向内凹入所述第二表面的环形槽。
7.根据权利要求6所述的电磁断开组件，其中还包括适于装配在所述环形槽内的垫圈，所述垫圈与所述电磁断开组件的壳体连接，所述电磁线圈组件、垫圈、电枢凸轮和凸轮从动件均布置在所述电磁断开组件的所述壳体内部。
8.根据权利要求1所述的电磁断开组件，其中所述电磁线圈组件还包括四个螺旋线圈，所述四个螺旋线圈围绕所述环形壳体布置并轴向延伸越过所述环形壳体，其中所述四个螺旋线圈中只有两个电连接到所述电磁线圈。
9.根据权利要求1所述的电磁断开组件，其中所述第一表面、内表面和外表面中的每一个彼此平行且垂直于所述电磁断开组件的中心轴线布置，并且其中径向延伸的所述引导件相对于所述中心轴线在所述外部环形圈和内部环形圈之间径向延伸。
10.根据权利要求1所述的电磁断开组件，其中所述凸轮从动件的所述内部环形圈包括多个齿，所述多个齿围绕所述内部环形圈的内表面的圆周布置，并且所述电磁断开组件还包括离合器环，所述离合器环适于在所述离合器环将所述两个旋转部件彼此连接的接合位置和所述离合器环仅连接到所述两个旋转部件中的一个的分离位置之间轴向平移，其中，所述凸轮从动件邻近所述离合器环布置，并且所述离合器环适于随着所述凸轮从动件的轴向运动而轴向地移动。
11.根据权利要求10所述的电磁断开组件，其中还包括锁止系统，所述锁止系统包括锁止环，该锁止环定位在彼此连接的固定的锁止槽保持架和固定的引导槽保持架之间，所述锁止环适于在形成于连接在一起的所述锁止槽保持架和引导槽保持架内形成的空间内轴向平移，所述锁止环围绕容纳离合器环的离合器环保持架，并适于与所述离合器环一起轴向平移。
12.一种电磁断开组件，包括：
电磁线圈组件；
离合器环；和
锁止系统，其适于在所述电磁线圈组件通电后将所述离合器环保持在接合的第一位置或断开的第二位置，在所述第一位置，所述离合器环连接两个旋转部件，在所述第二位置，所述离合器环仅连接到两个旋转部件中的一个，在所述电磁线圈组件断电后将所述离合器环移动到所述第一位置或第二位置，所述锁止系统包括：
环形的锁止环，所述锁止环包括第一组齿和第二组齿，所述第一组齿布置在所述锁止环的第一侧上以及所述第二组齿布置在所述锁止环的相对的第二侧上，所述第一组齿具有带有单一的相同深度的齿形的第一轮廓，所述相同深度的齿形围绕所述锁止环的圆周重复，所述第二组齿具有带有深度不同的齿形的第二轮廓，所述深度不同的齿形具有围绕所述锁止环的圆周重复的两种不同深度；
引导槽保持架，其包括第三组齿，所述第三组齿适于在单个位置与所述第一组齿对接；和
锁止槽保持架，其包括第四组齿，所述第四组齿适于在两个不同的锁定位置与所述第二组齿对接。
13.根据权利要求12所述的电磁断开组件，其中所述第二组齿的第二轮廓包括在所述锁止环的圆周上连续重复的较深的凹槽和较浅的凹槽。
14.根据权利要求13所述的电磁断开组件，其中当所述离合器环处于所述第一位置时，所述第四组齿中的每个齿位于所述第二组齿中的一个较浅的凹槽内，并且其中当所述离合器环处于所述第二位置时，所述第四组齿中的每个齿位于所述第二组齿的一个较深的凹槽内。
15.根据权利要求12所述的电磁断开组件，其中所述引导槽保持架和锁止槽保持架相对于所述电磁断开组件的中心轴线旋转并轴向固定，并且其中所述引导槽保持架和锁止槽保持架在所述引导槽保持架和锁止槽保持架的外壁处彼此连接。
16.根据权利要求15所述的电磁断开组件，其中所述第三组齿形成在所述引导槽保持架的内壁上，并且在轴向上相对于中心轴线朝向所述锁止槽保持架延伸，并且所述第四组齿形成在所述锁止槽保持架的内壁上，并且在轴向方向上朝向所述引导槽保持架延伸，其中在所述第三组齿和第四组齿的端部之间形成空间。
17.根据权利要求16所述的电磁断开组件，其中所述锁止环位于所述空间内并且在所述第三组齿和第四组齿之间自由地旋转和轴向平移。
18.根据权利要求12所述的电磁断开组件，其中，还包括电枢凸轮和凸轮从动件，所述电枢凸轮包括从所述环形圈轴向延伸的多个双向凸轮斜面，所述凸轮从动件包括经由多个细长孔彼此间隔开的径向延伸的多个引导件，所述多个双向凸轮斜面适于装配在所述多个细长孔内，并且其中当所述电磁线圈组件通电时，所述电枢凸轮适于与所述电磁线圈组件具有共面接触。
19.一种方法，包括：
响应于将电磁脉冲断开(empd)组件的离合器环从第一位置切换到第二位置的第一指令和将所述离合器环从所述第二位置切换到所述第一位置的第二指令中的每个，使所述empd组件中的电磁线圈组件的电磁线圈通电，在所述第一位置，两个旋转部件通过所述离合器环连接在一起，在所述第二位置，所述两个旋转部件通过所述离合器环不连接在一起；
响应于通过布置在所述empd组件的锁止槽保持架外部的控制器上的传感器感应到所述empd组件处于换挡结束位置，使所述电磁线圈断电，所述换挡结束位置由所述离合器环连接到所述两个旋转部件中的每一个并且所述锁止环的第一组齿与连接到所述锁止槽保持架的引导槽保持架的第二组齿而限定，其中所述第一组齿由围绕所述锁止环整个圆周的单一深度的重复凹槽限定，所述锁止环还包括第三组齿，所述第三组齿由在所述锁止环的整个圆周上重复的较深的凹槽和较浅的凹槽限定，所述第三组齿适于在两个不同的位置与所述锁止槽保持架的第四组齿对接，所述锁止环围绕容纳离合器环的离合器环保持架并适于与所述离合器环一起在连接在一起的所述锁止槽保持架和导向槽保持架的内部形成的空间中轴向平移；和
在所述电磁线圈断电后，通过传感器感应到所述离合器环处于指令的第一位置或第二位置，其中在所述第一位置和第二位置中的每一个中，所述锁止环的第三组齿与所述锁止槽保持架的第四组齿接合，并且轴向地远离所述引导槽保持架的第二组齿定位。
20.根据权利要求19所述的方法，其中经由所述传感器的感测包括感测布置在所述empd组件的拨叉上的磁体组件相对于所述empd组件的中心旋转轴线的轴向位置，所述锁止环围绕所述拨叉并且所述拨叉适于与所述锁止环和离合器环一起轴向移动。
技术总结