剩磁装置和方法

专利名称：剩磁装置和方法
剩磁装置和方法
相关申请图ll是根据本发明另一个实施例具有剩磁装置的旋转闭锁 系统的透视图；

图19示出了根据本发明一个实施例的U形剩磁装置；0022图20是根据本发明一个实施例的图18的圃柱形剩磁装置
和生成的磁场的横截面00231图21是根据本发明一个实施例的图19的U形剩磁装置和
生成的磁场的横截面0024图22示出了根据本发明 一个实施例的接合状态下的枢转剩
磁轴向锁闩；图28示出了脱离状态下图27的非一体枢转剩磁轴向锁闩； [(M)31图29示出了接合状态下图27的非一体枢转剩磁轴向锁闩；0032]图30示出了根据本发明 一个实施例的接合状态下的非 一体
枢转剩磁轴向锁闩；
0033图31示出了脱离状态下图30的非一体枢转剩磁轴向锁闩；00341图32示出了接合状态下图30的非一体枢转剩磁轴向锁闩；0035图33示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的另 一非
一体枢转剩磁轴向锁闩；图56示出了图55锁闩系统的横截面00591图57示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁装置的巻绕
弹簧装置；
0060]图58示出了图57巻绕弹簧装置的前视图；图60示出了根据本发明 一个实施例的具有剩磁装置的凸轮
离合器/制动器装置的橫截面00631图61是可包括一个或多个图1-83的剩磁装置的实施例的车
辆的透视00641图62是包括利用图1-83的剩磁装置的一个或多个实施例锁 定的门和/或窗的建筑物的示意0065图63示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁装置的滚珠 坡道制动系统的透视100661图64示出了将滚珠坡道制动系统的軍壳除去了的图63滚 珠坡道制动系统的侧视图；图65示出了图63滚珠坡道制动系统的分解图；图66b示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道底板的透视
0070图67a示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道顶板的前视
图；在详细阐述本发明的任何实施例之前，要理解的是，本发 明不局限应用于下列说明中提出或下面附图中示出的部件构造和配置 的细节。本发明能采用其它实施例，并以多种方式实践或实施。此外， 要理解的是，这里使用的措辞和术语只起说明的目的，不应被认为是 限制性的。这里"包含"、"包括"或"具有"及其变型的使用是要涵盖后 面列举的项目、其等价物以及附加项目。术语"安装"、"连接，，和"联接，， 是宽泛地使用的，涵盖直接和间接的安装、连接以及联接。此外，"连 接"和"联接"不局限于物理或机械的连接或联接，并可包括电连接或联 接，不论直接或间接。
0076此外，本发明的实施例包括硬件和电子部件或组件，出于 讨论的目的，可以示出并描述成似乎大部分部件只是以硬件实现一样。 不过，基于该详细说明，本领域的普通技术人员将认识到，在至少一 个实施例中，本发明基于电子的方面可以软件实现.同样，应注意的 是，若干基于硬件和软件的装置以及若干不同的结构部件可用于实现 本发明.此外，正如在随后的段落中描述的那样，附图中示出的具体 机械构造是本发明的示范性实施例，其它替换的机械构造也是可行的。
0077]图1示出了根据本发明一个实施例使用剩磁装置10阻挡装 置旋转的剩磁技术的一种应用，剩磁装置10包括转向管柱锁定器12， 其可阻挡车辆16中转向盘14或转向轭的旋转。在一些实施例中，转 向管柱锁定器12还可用于阻挡自行车或摩托车上把手的旋转。转向管
柱锁定器12包括衔铁18、铁心壳20、线圈22以及控制器24。衔牵失 18、铁心壳20以及线團22形成一个电磁组件26。电磁組件26可用 在除转向管柱锁定器12以外的其它应用场合中，如图8-83示出和描 述的那样。这里描述的电磁组件26的材料、控制以及构造也适用于图 8-83示出和描述的实施例。
0078转向管柱锁定器12还可包括偏压元件27,其施加载荷或作 用力以分开衔铁18和铁心壳20。偏压元件27可包括一个或多个压缩 弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
0079由衔铁18和铁心壳20形成的闭合磁路结构是由这样的材 料构成的，其在放在磁场中时获得磁性并在磁场移去后保持磁性。在 一些实施例中，衔铁18和铁心壳20是由硬度大致为40Rc的SAE52100 合金钢构成的，当以闭合磁路(例如环)构造且暴露于一定水平的磁 场时能产生20至25奥斯特的矫顽力Hc和高达13000高斯的剩余磁通 密度BR。衔铁18和铁心壳20也可由其它材料制成，比如各种钢合金、 SAE1002钢、SAE1018钢、SAE1044钢、SAE1060钢、SAE1075钢、 SAE1080、 SAE52100钢、各种铬钢、各种工具钢、空气硬化(或A2) 工具钢。在一些实施例中，衔铁18和铁心壳20可由金属粉末构成， 比如包括铬、钼、镍、石墨和铁的H6ganas粉末金属03.42.1233。衔 铁和铁心壳的一个或多个部分(例如硬外层和软内部)可具有各种硬 度值如20Rc、 40Rc和60Rc。大部分软磁材料显示一定量的残磁或剩 磁(磁通密度).矫顽力(H轴)和剩余磁通密度(B轴)决定剩磁装 置IO是否适用于特定应用场合.在一些实施例中，矫顽力和磁通密度 可变化。气隙中产生的磁通量和跨气隙维持的磁通势越大，剩磁装置 的剩磁力就越大.矫顽力可从软低碳钢(例如SAE1002)的1,5奥斯 特变化到高合金钢(例如硬度为60Rc的SAE52100)的53奥斯特。 矫顽力和/或硬度值的其它范围可适用于特定的应用场合。其它材料和 相关的剩磁性质将在下面加以描述。
0080I通常，磁通量(麦克斯韦)和跨指定磁气隙所能维持的磁 通势(安培-匝)越大，就越少地依赖于磁气隙的大小.例如，当衔
铁18和铁心壳20通过从线圏22产生的磁场磁化时，衔铁18和铁心 壳20接合。衔铁18和铁心壳20材料的矫顽力和磁通密度越大，衔铁 18与铁心壳20之间的接合力就越强。大的矫顽力和大的磁通密度还 可使就部件之间的间隔或间隙而言的容限增大，同时还提供了针对特 定应用场合的有效锁定力或制动力。例如，由具有高矫顽力和高磁通 密度的材料构成的部件可以较大的气隙分隔，且仍提供与以较小气隙力。
00811衔铁18和铁心壳20的材料也可变化，以改变转向管柱锁 定器12或任何其它类型的剩磁装置的重量和/或大小。材料的类型是 否能减少剩磁锁定器的大小和重量取决于材料的剩磁性质Br和Hc。 在气隙处由材料提供的能量越高，剩磁装置就会越小。剩磁装置的大 小可变化，以符合特定应用场合的重量要求。例如， 一些车辆具有限 制了转向管柱锁定器12的尺寸和/或重量的重量和/或大小限制。在一 些实施例中，衔铁18和铁心壳20由硬度为40Rc的SAE52100制成， 且衔铁18和铁心壳20 —共可重达约10磅.转向管柱锁定器12中也 可使用其它类型的材料和硬度值，以增大或减小转向管柱锁定器12 的大小和/或重量。
0082如图2和5所示，铁心壳20包括内心20a、夕卜"20b、扼 20c (支承内心和外心)以及位于内心20a与外心20b之间的凹陷或开 口 20d,凹陷20d容纳线圏22.在一些实施例中，线围22包括21标 准直径(gauge)的铜线.其它导线或介质也可包括在线围22中.所 供给的电流和线團22中的匝数确定施加给衔铁18和铁心壳20材料上 的磁场和磁通量以及衔铁18与铁心壳20之间对应的接合力.在一些 实施例中，线團22包括265匝，尽管可以依照锁定器12的特定应用 和能实现的电流水平采用更少或更多的匝数。
00831线圏22与控制器24联接.在一些实施例中，控制器24不 包括微处理器，而是可包括尽量少的部件，如一个或多个传感器、一 个或多个开关和/或分立元件模拟电路。在一些实施例中，控制器24可包括一个或多个集成电路或可编程逻辑控制器。图3和4示出了控 制器24的一个实施例。控制器24可包括微控制器28、状态确定口模 块29、硬件互锁电路32、电源控制模块34、电源35、总线收发器36 以及可连接微控制器28所有部件或子集的内部总线或连接机构37。 在一些实施例中，总线收发器36提供与包括在惯常用于连接车辆控制 系统的网络比如本地互联网(LIN)或控制器局域网(CAN)中的其 它控制系统之间的串行通信。总线收发器36可通过网络提供并接收与 其它车辆控制系统之间往来的状态和控制信息。
0084总线收发器36还可提供并接收与控制器24的内部总线37 之间往来的状态和控制信息。例如，总线收发器36可接收锁定或解开 转向管柱锁定器12的控制信号，并可将该控制信号传递给微控制器 28。微控制器28可处理该控制信号，并将一个或多个控制信号传递给 电源35和/或电源控制模块34。电源35可产生磁化或去磁电流，其会 让衔铁18和铁心壳20接合或脱离，以便锁定或解开转向管柱锁定器 12。在一些实施例中，控制器24可从外部电源(例如点火系统)接收 动力，而不是包括单独的电源35。电源35还可包括化学能系统或储 能系统，例如电池。在一个实施例中，电源35可通过由使用者旋转或 以其它方式移动发电机的一部分来产生，以生成足够的能量来将磁化 或去磁电流供给到线圏22,压电装置也可用作人力启动电源。通过采 用人力运动来形成电磁组件26的电源35，可基本上或完全消除纳入 比如电池、直流电源或交流电源的易获得电源来作为电源35的需要。 在其它实施例中，电源35可包括太阳能电源、静电电源和/或核能电 源。
0085]电源控制模块34可包括H桥集成电路、 一个或多个晶体管 或一个或多个继电器，以用来调节施加给线圏22的电流水平、方向以 及持续时间。在一些实施例中，电磁组件26可包括单个线围22，而 电源控制模块34可包括H桥集成电路、四个晶体管或继电器，以形 成给线圏22提供正反极性电流的双极电流驱动电路.在其它实施例 中，电磁组件26可包括两个线围22，而电源控制模块34可包括两个
晶体管，以提供两个单极驱动电路。 一个单极驱动电路可给一个线團
22提供第一电流，而另一个单极驱动电路可给另一个线圈22提供与 第一电流极性相反的第二电流。控制器24的状态确定口 29还可使用其它机构确定电磁组 件26的状态。例如，状态确定口 29可与一个或多个传感器连接，比 如霍尔效应传感器，这些传感器至少确定电磁组件26中存在的磁通量 的特性。位于电磁组件26的磁通路线中的霍尔效应传感器可检测磁通
量值，并可将磁通量值传递给状态确定口 29。状态确定口 29可使用 磁通量值来确定检测的磁通量是否对应于电磁组件26接合或脱离时 存在的磁通量。控制器24不局限于上面示出并描述的部件和模块.由上述 部件提供的功能性也可采用多种方式组合。在一些实施例中，控制器 24可提供防窜改功能，于是未经许可的锁定器12的锁定或解开不能 通过改变电磁组件26的存储状态或由控制器24提供的锁定和解开过
程而实现。—旦在衔铁18与铁心壳20之间产生理想的剩磁力，衔铁 18和铁心壳20接合且转向盘由转向管柱锁定器12锁定。转向盘14 可基本上被防止旋转，因为铁心壳20是不能旋转或移动地安装在车辆 16上的.被剩磁化之前事先随转向盘14旋转的衔铁18通过衔铁18 与铁心壳20之间产生的剩磁力被保持在铁心壳20上。
00105由于磁性材料的磁滞性， 一旦锁定器12接合，控制器24 就可停止给线圏22供给磁化电流。在一些实施例中，磁性材料的磁滞 性限制锁定器12需要的动力量，因为控制器24仅供给动力来改变锁 定器12的状态而不是保持锁定器12状态.
001061由施加电压给线围22产生的剩磁力的最佳大小可利用铁 心壳20和衔铁18的横截面积并通过衔铁18与铁心壳20之间的磁气 隙60 (如图5所示)加以确定。磁气隙60越小，电磁组件26就越接
近地达到使用材料最大的剩磁力。在衔铁18和铁心壳20为一个一体 部件或部分(例如具有闭合磁路的材料环)时，就会观察到最高的剩 磁力而没有任何磁气隙60。材料也可这样准备以进行氮化即，将表面研平至0.005 英寸的偏差范围内，并对表面进行喷砂以给氮化物壳提供洁净的基底。 如上所述，表面越平整和光滑，磁气隙60就越小，衔铁18与铁心壳 20之间的剩磁力也越大。衔铁18和铁心壳20的表面也可通过在开始 氮化过程之前喷砂或其它传统清洁过程加以清洁。在一些实施例中，铁心壳92可安装在车辆点火组件80的 外壳(未示出)上，这可防止铁心壳92相对于外壳在旋转方向或轴向 方向上移动。可随驱动器84旋转的点火缸83可通过铁心壳92，并可 被容许基本自由地通过铁心壳92的开口旋转。
001321在锁定状态下，如图8所示，车辆点火组件80可阻止因 剩磁旋转闭锁装置78的衔铁卯与铁心壳92之间的剩磁力引起的旋 转。如果操作员在没有正当许可的情况下而试图旋转输入装置81的 话，衔铁90与铁心壳92之间的剩磁力就会防止输入装置81乃至点火 开关86的旋转运动。
00133剩磁旋转闭锁装置78可包括在衔铁90和铁心壳92上的 止动构造96.止动构造96可促使衔铁90轴向地移动离开铁心壳92， 例如在可出现显著的旋转运动之前。止动构造96可包括在铁心壳92 上的至少一个凹槽96a，和在衔铁90上的至少一个对应的凸起96b。 也可包括多个凹槽96a和/或多个凸起96b，以在操作员转动输入装置 81时给他或她指示一个或多个操作设定情况。例如，铁心壳92可包 括关闭凹槽、辅助凹槽以及运行凹槽。铁心壳92可包括凸起96b,而 衔铁可包括对应的凹槽96a。促使凸起与凹槽脱离接合所需的凸轮作
用有助于剩磁旋转闭锁装置78的扭转制动作用。换句话说，衔铁90 与铁心壳92之间的轴向剩磁力与止动构造96 —同增大了迫使输入装 置81旋转所需的转矩量。轴114的端部可包括轴驱动器124，其被构造成与衔铁118 接合。在一些实施例中，衔铁122可包括接纳或接收轴114和驱动器 124的中心开口 126。衔铁122可位于花键联接器120内，这样当衔铁 122旋转时，花键联接器120也旋转。衔铁122和花键联接器120还 可构造成容许衔铁122在花键联接器120内轴向移动，以容许轴114 和轴驱动器124与衔铁122的中心开口 126接合。
001431在一些实施例中，中心开口 126包括如图12、 13和14所 示的蝴蝶领结形状。图13示出了轴114,其可具有大体圆柱的形状， 位于衔铁122的中心开口 126内。轴114和中心开口 126的尺寸和形状容许轴114在中心开口 126内自由旋转，而不传递旋转到衔铁122。
图17示出了根据本发明另一个实施例的车辆轮胎制动系 统的剩磁旋转制动系统140.旋转制动系统140可包括铁心壳142 (其 包括基本接地到车辆的线團)、转子衔铁148、与轮毂152成为一体的 联接器144以及轮胎或车轮154。应该理解的是，旋转制动系统140 的铁心壳142、线圏以及衔铁的构造、性能以及操作可与上面针对转 向管柱锁定器12描述的铁心壳20、线围22以及衔铁18相似。剩磁 轮胎制动系统140还可包括针对转向管柱锁定器12描述的控制器。
00151轮胎154可附接在轮毂152上，这样转子衔铁148的旋转 运动可通过联接器144传递到轮毂152然后传递到轮胎154.传递到 联接器144的转子衔铁148的旋转可通过在铁心壳142与转子衔铁148 之间施加磁感应力而得到抑制。转子衔铁148可在磁吸引力作用下线
性地朝铁心壳142移动并与之接触以产生摩擦。摩擦将旋转的转子衔 铁148的动能转化成热能并停止转子衔铁148的旋转。
00152上述旋转制动系统140的磁感应力可通过脉沖输送给包括 在铁心壳142中的线圏的磁化电流而产生。调制电流脉沖的启动可与 施加给杠杆或踏板的人产生的栽荷相关联，使得载荷大小与磁化电流
脉冲成一定比例。提供给线围的磁化电流的速率和强度可变化，以逐 渐减小转子衔铁148的旋转速度。逐渐变大的磁化电流可产生随后更 大的剩磁栽荷，直到铁心壳142和转子衔铁148中的材料完全饱和。图65示出了滚珠坡道制动系统1020的分解图。如图65 所示，衔铁1034的顶面1034a可包括坡道底板1034b,其经由滚珠1036 与坡道顶板1030接界并产生根据本发明一个实施例的滚珠坡道构造 1039。坡道底板1034b和坡道顶板1030的相对面可分别包括凹槽 1034c和1030c，它们提供了滚珠1036行进的底座。如图66a、 66b、 67a和67b所示，凹槽1034c和/或1030c具有可变的深度(例如坡道)， 并可这样构造，即，坡道板1030和1034b中的一个旋转而另一个坡道 板保持静止，能使滚珠1036沿着凹槽1030c和/或1034c的坡道向上 行进，并试着增大坡道顶板1030与坡道底板1034b之间的距离.例如， 坡道底板1034b的凹槽1034c (即，衔铁1034 )可包括一个或多个坡 道1034d (如图66a和66b所示)，而坡道顶板1030的凹槽1030c可 包括坡道1030d(如图67a和67b所示)。在其它实施例中，凹槽1030c 和/或凹槽1034c可深度一致。如果坡道顶板1030旋转而坡道底板 1034b保持静止，滚珠1036就可沿着凹槽1030c和1034c行进并沿凹 槽1034c的坡道1034d向上，当滚珠1036沿凹槽1034c的坡道1034d (且如果凹槽1030c没有对应的下斜坡)向上行进时，滚珠1036的抬
升位置会试图增大坡道底板1034b与坡道顶板1030之间的距离。正如 下面针对图69所详细描述的，如果坡道顶板1030保持在距坡道底板 1034b基本不变的最大距离处，滚珠1036的抬升位置可给坡道底板 1034b施加作用力，以促使坡道底板1034b远离坡道顶板1030并进入 衔铁1034和铁心壳1026中。图66a和66b分别示出了滚珠1036位于 坡道底板1034b的凹槽1034c内时的坡道底板1034b的俯视图和透视 图，而图67a和67b分别示出了坡道顶板1030的对应凹槽1030c的俯 视图和透视图。在一些实施例中，滚珠1036由硬化钢构成。
00158轴1028可旋转地且轴向地与顶板1030联接。如图68和 69所示，卡环1029可与轴1028联接，以基本上防止坡道顶板1030 相对于轴1028轴向地移动。如图68和69所示，軍壳1024可利用紧 固器如销与衔铁1034连接，如图68和69所示，轴承和/或弹簧组件 1032可包括波状弹簧1032a、垫圏1032b以及止推轴承1032c。軍壳 1024可包括凸起1024a，其可径向地向内朝轴1028延伸。波状弹簧 1032a可作用在凸起1024a上，从而让軍壳1024将衔铁1034拉向坡 道顶板1030。换句话说，坡道顶板1030可被捕获在衔铁1034与凸起 1024a之间。因此，在一些实施例中，可产生牵引栽荷，使得滚珠1036 总是与坡道1030d和1034d接触。在一些实施例中，轴承和/或弹簧组 件1032可容许坡道顶板1030在罩壳1024内旋转，同时减小或基本消 除坡道顶板1030与軍壳1024之间的摩擦。
001591如图65所示，铁心壳1026、线闺1038、衔铁1034以及 坡道顶板1030可沿轴1028周向地安装.坡道顶板1030旋转地受制于 轴1028或与之用花鍵接合。如上针对图63和64描述的，铁心壳1026 可安装在基本不动的接地带上，且轴1028可相对于铁心壳1026旋转。 在一些实施例中，罩壳1024由塑料构成。軍壳1024还可防止灰尘和 其它污染物进入和/或聚积在滚珠坡道制动系统1020中。在一些实施例中，子组件可包括軍壳1024、坡道顶板1030、 轴承/弹簧组件1032、衔铁1034以及滚珠1036.子组件可通过紧固器 如销保持在一起。如图68和69所示，偏压组件1041(例如衬套1041a
和弹簧1041b)可位于子组件与铁心壳1026之间。在去磁之后，偏压 组件1041可将衔铁1034从铁心壳1026上推开以产生气隙。除了衔铁1034与铁心壳1026之间产生的剩磁旋转载荷 外，由滚珠坡道构造1039提供的夹持栽荷可提供制动力(例如，旋转 抗力)，并可增大制动系统1020的总制动力。在一些实施例中，由滚 珠坡道构造1039提供的夹持栽荷可容许衔铁1034和/或铁心壳1026 的大小和/或重量减小，而不会产生制动系统1020的减小的制动力. 例如，由3度角坡道提供的夹持栽荷可提供让滚珠坡道系统的机械效
益增大约19倍的夹持载荷。总制动力可与机械效益和剩磁旋转载荷相 关(例如，大于机械效益和剩磁旋转载荷之和)。上述剩磁旋转制动和锁定装置可用在不同于上述那些的 各种系统和应用场合中.例如，上述剩磁制动装置、剩磁锁定装置以
油口锁闩、手套箱锁(^以及控制台锁^。-剩磁制动、锁定和/或旋转闭 锁装置还可用于操纵车门锁闩、车窗锁闩、机罩锁闩、座椅机构(例 如倾角和线性的座椅和头枕位置调节器)、车门开度限位器、离合器接 合致动器以及转向盘位置调节器。剩磁轴向锁闩还可具有U形构造。图19示出了具有U形 构造的剩磁轴向锁闩170，其包括衔铁171、铁心壳172、线围173以 及控制器174。U形剩磁轴向锁闩170的线團173可巻绕在铁心壳172 的基部周围，而不是位于圆柱形轴向锁闩160的圆柱形铁心壳162的 轭或凹槽内。
00173剩磁轴向锁闩160和170的衔铁161和171、铁心壳162 和172、线圏163和173以及控制器164和165的构造、性能以及操 作可与针对转向管柱锁定器12详细描述的铁心壳20、线團22以及衔 铁18相似。
00174]如图20所示，圆柱形衔铁161和圃柱形铁心壳162可容 许部件比如轴165穿过衔铁161和铁心壳162.衔铁161和铁心壳162 的圆柱形状可产生大体为圆柱形的磁场176，其被构造成让圆柱形衔 铁161与圆柱形铁心壳162接合。
00175作为选择，如图21所示，剩磁轴向锁闩170的U形构造 可产生大体较扁平的矩形磁场178，其被构造成让线性或棒形衔铁171 与U形铁心壳172的顶部接合。
001761圆柱形构造和U形构造可包括表面积大于相应铁心壳界 面面积的衔铁。在一些实施例中，衔铁171可长于或宽于铁心壳172
的宽度和长度。例如，门开口可包括比相应铁心壳要长的长线性衔铁。
衔铁171或衔铁161还可具有不同于铁心壳172或铁心壳162的总体 形状。例如，圆柱形衔铁161可与用于特定剩磁装置的U形铁心壳172 配对。在一些实施例中，衔铁161和171可朝向和远离铁心壳162 和172枢转。如图22所示，剩磁轴向锁闩170a可包括衔铁171a，其 可在枢转点179a上朝向和远离铁心壳172a枢转。图22示出了与铁心 壳172a接合的衔铁171a。
00180图23示出了与铁心壳172a脱离且绕着枢转点179a枢转 远离铁心壳172a的衔铁171a。在一些实施例中，偏压元件180a促使 衔铁171a远离铁心壳172a枢转.偏压元件180a可包括一个或多个压 缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
001811图24示出了根据本发明一个实施例的剩磁轴向锁闩 170b。剩磁轴向锁闩170b可包括衔铁171b、铁心壳172b、线围173b、 偏压元件180b以及带有锁闩凸起182b的锁闩181b。图25示出了剩 磁轴向锁闩170b的侧视图。如图25所示，锁闩181b可包括输入机 构183b.输入机构183b可被施加作用力以使锁闩181b绕着锁闩枢转 点184b旋转。在一些实施例中，输入机构183b可与盖、门把手或别
的活动元件(未示出)联接。通过移动盖、门把手或活动元件，可给
输入机构183b施加手动力。图33示出了根据本发明一个实施例的另一剩磁轴向锁闩 170e。如图33所示，剩磁轴向锁闩170e可包括衔铁171e、铁心壳172e 以及线圏173e。剩磁轴向锁闩170e还可包括偏压元件180e、在枢转 点184e上旋转的带锁闩凸起182e的转子锁闩181e以及联动机构 185e。在一些实施例中，转子锁闩181e包括可接纳撞销或撞杆188e 的释放部187e。在接合状态下，转子锁闩181e可保持在锁定状态下， 防止撞杆188e释放。
00198)联动机构185e可将铁心壳172e与转子锁闩181e连接起 来。联动机构185e可包括接纳销192e的销槽191e。销192e可与衔铁 171e联接。销槽191e还可包括销偏压元件193e，其促使销槽191e保 持与销192e接触。销偏压元件193e可包括一个或多个压缩弹簧、张 力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
001991在一些实施例中，衔铁171e安装成基本固定不动，线围 173e巻绕在衔铁171e的四周。铁心壳172e可绕着枢转点189e朝向和 远离衔铁171e枢转。在一些实施例中，当铁心壳172e枢转时，联动 机构185e可绕着销192e滑动或移动。联动机构185e可滑动或移动且 接合或抓住锁闩凸起182e.
00200图33示出了铁心壳172e以剩磁力与衔铁171e接合的接合 状态下的剩磁轴向锁闩170e.为了从释放部187e上释放撞杆188e， 转子锁闩181e可旋转，当转子锁闩181e旋转时，锁闩凸起182e促使 联动机构185e旋转。不过，当铁心壳172e与衔铁171e接合时，联动 机构185e不能滑动和/或旋转，且因此，转子锁闩181e也不能旋转.
002011如图34所示，在铁心壳172e与衔铁171e脱离的情况下， 铁心壳172e可在枢转点189e上枢转，以便容许联动机构185e绕着销 192e移动或滑动，并使联动机构185e与转子锁闩181e脱离。转子锁 闩181e可随后旋转到打开位置以便释放撞杆188e,
00202在一些实施例中，在转子锁闩181e打开且撞杆188e释放 之后，剩磁轴向锁闩170e可复位。通过给线團173e供给磁化电流， 铁心壳172e可与衔铁171e再接合。偏压元件180e可促使铁心壳172e
绕着枢转点189e朝向衔铁171e枢转。偏压元件180e可包括一个或多 个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
002031在一些实施例中，偏压元件l卯e可促使联动机构185e滑 回或移回到如图35所示的复位位置。偏压元件190e可包括一个或多 个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。图35示出 了复位位置的剩磁轴向锁闩170e。通过让剩磁轴向锁闩170e复位， 转子锁闩181e可再次接纳撞杆188e且可转回到关闭位置。锁闩凸起 182e可在靠住联动机构185e的关闭位置停止转子锁闩181e的旋转。
00204如图24-35描述和示出的那样，剩磁轴向锁闩可通过联动 机构或系统来间接提供闭锁力，在一些实施例中，剩磁轴向锁闩可使 用剩磁力来接合作为闭锁机构如转子锁闩的非一体部件的衔铁和铁心 壳。剩磁轴向锁闩还可通过让剩磁部件与闭锁机构成为一体来直接提 供闭锁力。在一些实施例中， 一体的剩磁轴向锁闩可包括与不动元件 联接的铁心壳和与活动元件联接的衔铁.剩磁锁定机构比如转子锁闩 还可与铁心壳或衔铁成为一体，以提供一体的剩磁轴向锁闩。
00205剩磁轴向锁闩可包括轴向地移离铁心壳、枢转远离铁心壳 和/或线性地滑过铁心壳的衔铁。
00206上述的剩磁装置还可提供无级调节车门开度限位系统，其 中车门可在打开或关闭的同时锁定和保持在无限位置。铁心壳和衔铁 可在车门打开或关闭的同时仍保持大体闭合的关系，在一些实施例中， 控制器可监控车门的运动.当车门以预定时间量保持不动或没有作用 力施加给车门时，控制器可产生磁化脉冲以便在衔铁与铁心壳之间产 生剩磁力，将门锁定在其当前位置上.控制器还可检测施加给车门的 力或转矩。在检测到力或转矩(这表示使用者想打开、关闭或改变车 门的位置)的时候，控制器可产生去磁电流以减少或基本消除剩磁力 并解锁车门位置。
002071无级调节车门开度限位系统的功能也可应用到沿着座椅 滑轨运动的车座椅上。铁心壳可与座椅滑轨联接，且衔铁可与沿着座 椅滑轨移动的车座椅联接。在衔铁与铁心壳之间存在剩磁力时，车座
椅可锁定在沿着座椅滑轨的某个位置上。在一些实施例中，控制器可 检测使用者抬升杠杆或按下按钮的情况，并可产生去磁电流以减少或 基本消除剩磁力。去磁电流可解锁车座椅，以允许使用者沿着座椅滑 轨移动车座椅。在座椅解锁的情况下，使用者可选定车座椅的位置。 使用者还可释放杠杆、按下按钮或在理想的位置上保持车座椅预定的 时间量，导致控制器传输磁化电流。磁化电流可在衔铁与铁心壳之间 产生剩磁力，以将车座椅锁定在其当前位置上。除了线性座椅位置调 节系统外，座椅位置调节系统还可用于提供倾角无级调节座椅定位。 此外，利用座椅位置调节系统提供以调节座椅线性和倾角位置的功能 还可用于头枕的调节.
00208在本发明的另 一个实施例中，与车辆联接的转向盘的倾角 ("倾斜，，)位置和/或伸缩位置可利用倾角无级调节系统进行调节.通 过将铁心壳与仪表板或别的不动部件联接和将衔铁与转向管柱组件或 转向盘轴联接，或者反之，转向盘的倾角和/或伸缩位置可调节且随后 锁定在无限量的位置上，以便给使用者提供更为用户化的位置。
002091根据本发明几个实施例的剩磁制动系统可用于相对于不 动部件拉活动部件和/或保持活动部件不动。剩磁离合器系统还可根据 本发明的几个实施例进行设计。离合装置可被认为是制动器的特定类 型。制动装置可包括接地部件和活动部件.当制动装置启动时，接地 部件与活动部件相互作用且使活动部件接地.同样，离合装置可包括 活动部件和不动部件。不动部件在它不像活动部件一样自然或独立移 动的意义上来说是不动的。与制动装置相比，离合装置的不动部件不 接地，当离合器启动时，活动部件与不动部件相互作用且使得不动部 件像活动部件一样移动。
00210图36示出了根据本发明一些实施例的剩磁离合器系统 194。离合器系统194可包括笫一元件195、铁心壳196、第二元件197 以及衔铁198。在一些实施例中，衔铁198、铁心壳196和/或线圏(未 示出)的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁 18、铁心壳20以及线團22相似。离合器系统194还可包括针对转向管柱锁定器12描述的控制器(未示出)。
00211铁心壳196可与第一元件195联接，这样第一元件195就 与铁心壳196—起移动。衔铁198可与第二元件197联接，这样第二 元件197就与衔铁198 —起移动。第二元件197还可邻近第一元件195 或相对极为靠近第一元件195。在一些实施例中，第二元件197可沿 着基准线199线性地移动。第二元件197可线性地、旋转地、倾斜地、 轴向地移动和/或是这些运动的任何组合。
00212如图36所示，在铁心壳196与衔铁198之间无剩磁力的 情况下，第二元件197自由地移动，而第一元件195不动。第一元件 195可独立于第二元件197移动而不是大体上不动，如图37所示，当 通过给线圏(未示出)供给磁化电流而在铁心壳196与衔铁198之间 产生剩磁力时，衔铁198可被吸向铁心壳196且第一元件195可与第 二元件197接触，于是笫一元件195与第二元件197 —起移动。图36A 和37A示出了根据图36和37示出并描述的一般原理操纵的空转转向 管柱锁定器的一个实施例。在一个实施例中，衔铁198a可与转向管柱 轴197a联接，而铁心壳196a可与转向管柱195a和/或车辆联接.在 另一个实施例中，衔铁198a可与转向管柱195a和/或车辆联接，而铁 心壳196a可与转向管柱轴197a联接。当衔铁198a与铁心壳196a之 间存在剩磁力时，转向管柱轴197a与转向盘一起旋转(即，转向管柱 解锁)。当衔铁198a与铁心壳196a之间不存在剩磁力时，转向管柱轴 197a和转向盘相对于转向管柱195a和/或车辆空转(即，转向管柱锁 定).空转转向管柱锁定器还可包括在衔铁198a与铁心壳196a之间的 销或其它类型的对准部件，以便让转向盘与转向管柱正确地对准。
00213在一些实施例中，第二元件197可与马达联接，而第一元 件195可包括动力输出附件。通过在铁心壳196与衔铁198之间产生 剩磁力，动力输出附件可与马达联接，于是动力输出附件就与马达的 输出轴一起旋转。在一些实施例中，笫一元件195可包括与空调系统 联接的动力输出附件.当动力输出附件通过离合器系统194与马达的 输出轴联接时，空调系统(例如压缩机和/或冷凝器)可运行，当剩磁
力不存在时，动力输出附件不再与马达的输出轴联接，且空调系统不 再运行。第一元件195和第二元件197的作用可转换。没有了剩磁 力，第一元件195可在第二元件197不动的同时移动。
002171剩磁致动器或尤其是具有剩磁锁闩的可变磁阻转矩致动 器可根据本发明的几个实施例进行设计，转矩致动器可使用剩磁力来 使第一元件相对于第二物体移动.在一些实施例中，转矩致动器可具 有螺线管式的形状，第一元件(即活动物体)可具有在螺线管形的致 动器内移动的螺线管式芯。具有剩磁锁闩的可变磁阻转矩致动器可用 于包括门闩、后抢或行李箱锁闩以及机軍锁闩的车辆无钥匙和被动入 口系统的动力锁闩释放。具有剩磁锁闩的转矩致动器可用在减震器和 其它悬架调节部件中，具有剩磁锁闩的转矩致动器可用在插扣门闩中。 插扣门闩可包括偏压元件如弹簧，其在开门时压缩。具有剩磁锁闩的 转矩致动器可释放弹簧以关门。具有剩磁锁闩的转矩致动器可用在转
向管柱锁定系统和装置中。在一些实施例中，转向管柱锁定系统可包 括凸轮或锁栓，其可通过具有剩磁锁闩的转矩致动器而被移入转向轴 中，于是转向盘就不能旋转。具有剩磁锁闩的转矩致动器可包括在导 航操纵装置中，并且其大部分载荷或力可从主载荷支承装置如巻簧离 合器、爪形离合器以及多板摩擦离合器或滚珠坡道离合器中产生。具 有剩磁锁闩的转矩致动器的部件可位于载荷与主载荷支承装置之间， 以传递主载荷支承装置的栽荷。
00218图38示出了具有剩磁锁闩200的可变磁阻转矩致动器. 在一些实施例中，具有剩磁锁闩200的转矩致动器可用在门闩系统和/ 或锁闩释放系统中。具有剩磁锁闩的转矩致动器可包括衔铁202、铁 心壳204、线圏206、两个铁心止挡208、偏压元件210(例如， 一个 或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体)以及控 制器212,在一些实施例中，衔铁202、铁心壳204、线闺206和/或控 制器212的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁 18、铁心壳20、线围22以及控制器24相似，在一些实施例中，线围 206和铁心壳204可为U形，如上面针对示出剩磁轴向锁闩的实施例 的图18-21示出和描述的那样。当磁场230开始将衔铁202拉近铁心壳204的铁心止挡208 时，衔铁202开始绕着枢转点旋转且减小衔铁202与铁心止挡208之 间的气隙。由于磁场230的切向分量和气隙208a的磁阻变化，衔铁 202旋转。衔铁202的运动、速度以及转矩可与提供给线圏206的磁 化电流大小、使用材料的磁导以及在与铁心止挡接触之前气隙208b 减小的速度有关。当衔铁202通过铁心止挡208保持不动时，衔铁202 中的剩磁力以转矩的形式增大，直到衔铁202和铁心壳204的材料磁 饱和。
00223衔铁202的旋转可受限于铁心止挡208。当衔铁202保持
靠在铁心止挡208上时，回路形成了传导地设定不可逆剩磁磁场的闭 合磁路，且衔铁202闭锁，如图40所示。在衔铁202闭锁之后，控制 器212可停止给线圏206施加磁化电流。衔铁202仍通过剩磁力在铁 心止挡208处闭锁到铁心壳204。磁场230可流经闭锁点(即，衔铁 202碰到铁心止挡208时)，因为闭锁点代表了最小气隙且因此提供了 最小阻力。在一些实施例中，剩磁闭锁转矩致动器可用于车辆或建筑 的入口。门把手可与铁心壳204联接，于是施加给门把手的作用力就 可传递给铁心壳204。当衔铁202与铁心壳204接合或闭锁时，传递 给铁心壳204的作用力可进一步传递给衔铁202。
00226图42示出了具有剩磁锁闩300的转矩致动器，如箭头302 所示的门把手力施于其上。图42示出了衔铁202与铁心壳204接合的 闭锁或门解锁状态下的转矩致动器的剩磁锁闩300。在衔铁202闭锁 到铁心壳204的情况下，门把手力302可使铁心壳204和衔铁202绕 着公共枢转点303旋转。衔铁202绕着枢转点303的旋转会导致衔铁 202与门闩棘爪304接合，以便解锁或打开门.
00227]相比之下，图43示出了剩磁锁闩300在解开或门锁定状 态下的转矩致动器，其中衔铁202与铁心壳204脱离。门把手力302 仅传递到在枢转点303上旋转的铁心壳204。不过，门把手力302并 不传递给衔铁202。在衔铁202不旋转的情况下，门闩棘爪304不能 被接合以解锁或打开门。转子锁闩467还可包括开口 475，其容许销或撞杆465移 动或从安装板462的开口 464中松脱。在一些实施例中，安装板462 可与开启或解锁机构比如行李箱盖联接。当行李箱盖打开或拉离行李 箱架时，安装板462可与行李箱盖一起移动，且销或撞杆465可从安 装板462的开口 464中松脱。
00243]当锁闩系统460处于锁定或闭锁位置时，如图50所示， 由于转子锁闩467的开口 475的位置，销或撞杆465不能从安装板462 的开口 464中松脱。为了释放销或撞杆465，转子锁闩467可绕着枢 转点470旋转，直到开口 475与安装板462的开口 464对准.当门关 闭且剩磁力释放时，转子锁闩467可将旋转从棘爪472传递到衔铁 466,如图51所示，当转子锁闩467的开口 475与安装板462的开口 464对准时，销或撞杆465从安装板462中松脱。正如在图48-49所 示的联动系统440中一样，锁闩系统460的旋转禁阻器可以是锁闩驱 动载荷(即密封栽荷、回位弹簧载荷等)的接地和反应点。当门、盖 或其它活动元件锁定时，栽荷一般可靠近衔铁466的中心通过棘爪 472,此外，装置由锁闩密封力加载时的作用力线一般可穿过剩磁衔铁 枢转点468，由此增加剩磁旋转禁阻器的机械效益，容许锁闩系统460 处理大的锁闩栽荷而不会有意外松脱。
00244在一些实施例中，锁闩系统460可包括剩磁旋转闭锁装置 476，其与针对齿轮传动系统400和联动系统440示出和描述的相似。 图53示出了包括旋转闭锁装置476的锁闩系统460的一部分的横截面 图(沿着图50所示的基准线53 ).旋转闭锁装置476可包括铁心壳477、 线圏478以及衔铁466。在一些实施例中，衔铁466、铁心壳477以及 线圏478的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁 18、铁心壳20以及线围22相似。旋转闭锁装置476还可包括针对转 向管柱锁定器12描述的控制器。
002451图53示出了锁定状态下的旋转闭锁装置476。通过给线围
478施加磁化电流从而产生将衔铁466锁定到铁心壳477的磁场，旋 转闭锁装置476被锁定。 一旦产生磁力且衔铁466吸向铁心壳477， 施加给线團478的磁化电流就不再需要。如图52所示，在复位位置上，锁闩系统460可准备再次 接纳撞杆465,在一些实施例中，在棘爪472和衔铁466处于复位位 置的情况下，通过给线圏478施加磁化电流而产生将衔铁466锁定到 铁心壳477的磁场，旋转闭锁装置476被锁定。通过接纳撞杆465, 可促使转子锁闩467旋转并与棘爪472再接合，棘爪472是通过将衔 铁466锁定到铁心壳的剩磁力而保持不动的。 一旦转子锁闩467与棘
爪472再接合，转子锁闩467就可被禁止转回到打开位置，且锁闩系 统460可如同上面针对图50描述和示出的那样锁定或闭锁。
00252图55和56示出了根据本发明一个实施例的另一剩磁锁闩 系统490。图55示出了系统490的前视图，而图56示出了沿着图55 所示的基准线56截取的系统490的横截面图。在一些实施例中，锁闩 系统490用于锁定和解锁车辆的后门或窗口。锁闩系统490还可用于 其它的应用场合中，以锁定和解锁活动元件比如门、盖、机罩等。
002531如图55和56所示，系统4卯可包括转子锁闩491、铁心 壳492、衔铁493、线團494以及棘爪495。系统490还可包括控制器 496。在一些实施例中，衔铁493、铁心壳492、线困494以及控制器 496的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、 铁心壳20、线围22以及控制器24相似。
002541如图56所示，转子锁闩491和铁心壳492可为一体部件。 一体的转子锁闩和铁心壳492以及衔铁493可绕着转子轴497旋转。 衔铁493可包括一个或多个棘爪止挡498，其可被棘爪495接合。棘 爪495还可绕着棘爪轴499旋转。
00255]图55和56示出了打开位置上的锁闩系统490。在打开位 置上，转子锁闩491可将销或撞杆500接纳到转子锁闩491的释放部 491a中，在一些实施例中，撞杆500可与活动元件比如车辆后枪口附 接，而锁闩系统490可与不动元件如行李箱架或车架附接。在打开位 置上，衔铁493可与铁心壳492接合。如上所述，控制器496可给线 闺494供给磁化电流，直到铁心壳492与衔铁493接合。
002561在一些实施例中，当衔铁493与铁心壳492接合且活动元 件(例如舱口)关闭且移向不动元件时，撞杆500由转子锁闩491的 释放部491a接纳。撞杆500作用在转子锁闩491上的力可在逆时针方 向上旋转转子锁闩491和衔铁493 (如图55所示)。转子锁闩491和 衔铁493可旋转，直到棘爪495与衔铁493的其中一个棘爪凸起498 接合。棘爪495作用在棘爪凸起498上的力可防止衔铁493和与铁心 壳492成为一体的转子锁闩491顺时针方向旋转和释放撞杆500.在
转子锁闩491处于闭锁位置的情况下，撞杆500不能从转子锁闩491 的释放部491a中释放。
00257为了从释放部491a中释放撞杆500，控制器496可给衔铁 493和铁心壳492去磁。 一旦铁心壳492可独立于衔铁493地旋转， 转子锁闩491和铁心壳492可转回到初始打开位置，释放撞杆500。 在一些实施例中，系统490可包括能促使转子491返回到打开位置的 偏压元件501。偏压元件501可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、 弹性体元件、楔子和/或泡沫体。系统490可包括转子导向件502，其 可防止转子491转过打开位置。
00258一旦转子491转回到打开位置，控制器496可设定剩磁载 荷。 一旦设定了剩磁载荷，铁心壳492可与衔铁493接合，且转子491 可将撞杆500再次接纳到释放部491a中。
00259在一些实施例中，系统4卯可包括止动构造503。止动构 造503可包括在衔铁493或转子锁闩491上的一个或多个与各个棘爪 止挡498相关联的凸起503a。铁心壳492可包括相对应的与凸起503a 互连的凹槽503b。止动构造503可确保当转子锁闩491释放且转回到 打开位置时，转子锁闩491与衔铁493对齐，从而衔铁493的下一个 棘爪止挡498就通过衔铁493的下一次预定角度的旋转而被抓持住。 位于衔铁493或转子锁闩491上的凸起503a的数量可由转子锁闩491 从打开位置到闭锁位置的角位移或旋转确定。如图55所示，棘爪止挡 498可每隔卯。位于衔铁493上，于是转子锁闩491就旋转卯。以从打 开位置移到关闭位置。例如，如果转子位移或旋转为60°，衔铁493 可包括每隔60。定位的六个棘爪止挡498。
00260]包括在系统4卯中的棘爪495可包括其它离合器系统，例 如，除了上面示出和描述的棘爪495和棘爪止挡498构造之外或替代 它们，可使用支柱构造、斜撑构造、滚柱坡道构造等。
00261I剩磁导航操纵装置可根据本发明的几个实施例进行设计。 在一些实施例中，剩磁导航操纵装置可从主载荷支承装置如巻簧离合 器、爪形离合器以及多板摩擦离合器或滚珠坡道离合器中产生其大部
分载荷或力。剩磁导航操纵装置可控制主载荷支承装置的状态(即， 开、关或调制)，同时不明显地影响系统总载荷支承能力。剩磁导航操 纵装置可用在要求高闭锁和锁定栽荷同时重量较小、尺寸较小的应用 场合中，比如车门开度限位系统、座椅和转向盘调节系统等。剩磁导 航操纵装置还可用于加载转向管柱锁定器、后舱或行李箱锁闩、门锁 闩以及机罩锁闩。此外，剩磁导航操纵装置还可用于车辆制动器、车 辆离合器或工业离合器。
00262图57示出了作为与巻簧装置530联接的剩磁导航操纵装 置520的剩磁装置的一个实施例。巻簧装置530可包括轴532、衔铁 534、铁心壳536、线圏538以及一个或多个巻黃540。在一些实施例 中，衔铁534、铁心壳536以及线围538的构造、性能以及操作与针 对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳29以及线围22相似。 导航操纵装置520还可包括控制器，其与针对转向管柱锁定器12描述 的控制器24相似。
00263]巻簧540可用于制动或抓紧轴532。在一些实施例中，巻 簧装置530可控制绕在轴532上的多團巻簧540的紧度。巻簧540绕 在轴532上越紧，制动/咬合转矩能力就越大.巻簧540的圉数也会影 响巻簧装置530的转矩能力.
00264图58示出了巻簧装置530的俯视图或前视图。轴532可 穿过太阳齿轮550,于是轴532的旋转就可传递到太阳齿轮550。除了 太阳齿轮5S0之外或替代地，轴532还可包括齿轮齿或凹槽。太阳齿 轮550可与一个或多个行星齿轮554连接，且可使行星齿轮554在太 阳齿轮550与衔铁534的内边缘558之间旋转。衔铁534的内边缘558 可包括与行星齿轮554啮合的齿轮齿.
002651图59是根据本发明一个实施例的巻簧装置530的横截面 图(沿图58所示的基准线59)。图59所示的巻簧装置530包括太阳 齿轮550、行星齿轮554、 一个或多个弹簧托架556以及巻簧540。如 图59所示，每个行星齿轮554可包括小齿轮560，其可与其中一个弹 簧托架556啮合，以将行星齿轮554的旋转传递给弹簧托架556。每
个巻簧540可包括张紧端570和接地端580。巻簧540的接地端580 可与不动部件或接地部件比如铁心壳536或车辆底盘(未示出)附接。 张紧端570可与弹簧托架556中的一个附接。当张紧端570通过旋转 弹簧托架556而旋转时，巻簧540可在轴532的周围张紧。弹簧540 的相对端(即，接地端580)固定到静止基准位置上，其防止整个弹 簧540与轴532 —起旋转，而不是在轴532的周围张紧。在一些实施 例中，弹簧装置530可包括两个巻簧540。 一个巻簧540可在轴532 沿一个方向旋转时张紧，而另 一个巻簧540可在轴532沿相反方向旋 转时张紧。
00266当产生剩磁力时，衔铁534可吸向铁心壳536。轴532的 旋转经太阳齿轮550传递到行星齿轮554。行星齿轮554在太阳齿轮 550与衔铁534的内边缘558之间旋转。行星齿轮554的旋转经小齿 轮560传递到弹簧托架556，并传递到巻簧540的张紧端570。旋转的 行星齿轮554和弹簧托架556使巻簧540张紧在轴532的周围。行星 齿轮554可调节巻簧540张紧的速率。轴532的旋转可快于或慢于行 星齿轮554的旋转，于是轴532的旋转可以不直接传递到巻簧540。 行星齿轮554的大小可调节，以变化巻簧540的张紧速率.剩磁导航装置520还可用于释放巻簧装置530的张紧巻簧 540,当衔铁534与铁心壳536之间不存在剩磁力时，没有旋转运动传 递给弹簧托架556。小齿轮560被容许绕太阳齿轮550旋转360度. 弹簧托架556自由旋转，从而释放巻簧540的张力。巻簧540可包括 间隙配合，于是轴532就可在不存在剩磁力时自由旋转。例如，轴532 的外径可小于巻簧540的内径。
00269在一些实施例中，当衔铁534与铁心壳536之间不存在剩 磁力时，行星齿轮554的小齿轮560与弹簧托架556保持接触。通过
剩磁力的产生和消除可执行衔铁534与铁心壳536的闭锁和解锁，以 改变巻簧540的张紧速率。当衔铁534从铁心壳536解锁时(即，衔 铁534与铁心壳536之间不存在剩磁力时)，轴532的旋转可通过太阳 齿轮550传递到行星齿轮554，并从行星齿轮554传递到衔铁534。旋 转可导致轴532、太阳齿轮550、行星齿轮554以及衔铁534 —起以相 同速率旋转。当衔铁534闭锁到铁心壳536上时(即，衔铁534与铁 心壳536之间存在剩磁力时)，衔铁534可不动，而行星齿轮554可在 太阳齿轮550与衔铁534的内边缘558之间独立旋转。行星齿轮554 的大小会导致行星齿轮554以不同于轴532的速率独立旋转。这种独 立旋转会让巻簧540以不同于轴532旋转的速率张紧。
00270图60示出了根据本发明另一个实施例的与凸轮离合/制动 装置602联接的剩磁导航操纵装置600。凸轮离合/制动装置602可利 用旋转输入来夹紧爪式离合器或多板摩擦组件。给凸轮离合/制动装置 602的旋转输入力越高，夹持栽荷就越大.凸轮离合/制动装置602的 操作可被认为是寄生性的，因为它使用外部能量来驱动夹持栽荷。寄 生性操作的实例可包括内燃机的气门机构和转向管柱锁定器的人力驱 动器.剩磁导航操纵装置600可作为致动器，于是它就能将外部动力 源与凸轮离合/制动装置602连接起来，以便打开(连接)和关闭(断 开)给凸轮离合/制动装置602的动力源。
002711如图60所示，凸轮离合/制动装置602和剩磁导航操纵装 置600可包括轴610、传动套筒612、衔铁614、铁心壳616、线圏618、 滚珠坡道致动器620、离合/制动装置624以及外部装置626。在一些 实施例中，衔铁614、铁心壳616、线围和/或控制器(未示出)的构 造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳 20、线围22以及控制器24相似。
[002721在一些实施例中，轴610的状态(即，轴是不动还是在旋 转)和外部装置626的状态可在离合/制动装置624接合时同步，外部 装置626可包括转子锁闩和撞杆或销、齿轮传动系统、动力输出附件、 具有刹车垫的制动系统等。离合/制动装置624可包括爪式离合器、多
板摩擦离合器组件或其它适当的制动或离合装置。
00273滚珠坡道致动器620可包括与传动套筒612联接的坡道顶 圉630、坡道底圏635以及位于坡道顶围630与坡道底圏635之间的 滚动元件或滚珠640。坡道顶圏630和坡道底圉635的相对面可包括 深度变化的能让滚珠640在其中行进的凹槽。凹槽可这样构造，以致 坡道顶團630和坡道底圏635中的一个的旋转会使滚珠640沿着坡道 顶團630和635的凹槽行进，以便增大或减小坡道顶團630与635之 间的距离。
00274在一个实施例中，轴610可在箭头652所示的方向上绕着 轴线650旋转。坡道底圏635可与轴610附接，于是坡道底圏635就 可与轴610—起旋转。坡道顶圏630可与传动套筒612联接，传动套 筒612可与衔铁614联接。坡道顶围630和传动套筒612可与衔铁614 一起轴向移动.坡道顶團630—般不与轴610—起旋转。衔铁614可 通过一个或多个偏压元件660 (比如一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、 弹性体元件、楔子和/或泡沫体)与铁心壳616连接，这就容许了衔铁 614相对于铁心壳616轴向地移动。在一些实施例中，铁心壳616可 相对于轴610和衔铁614不动。
00275如上所述，通过给线圏618施加电流以产生或消除剩磁力， 控制器(未示出)可控制剩磁导航操纵装置600的状态。当衔铁614 与铁心壳616之间不存在剩磁力时，衔铁614和传动套筒612可基本 上自由地轴向移动。当轴610旋转时，坡道底圏635也可旋转。坡道 底围635可使得滚珠640沿着坡道顶围630和坡道底围635的可变深 度凹槽行进.当滚珠640行进时，凹槽深度的变化增大和减小坡道顶 围630与坡道底團635之间的距离.凹槽深度的变化可由偏压元件660 容许的传动套筒612的轴向运动补偿.在一些实施例中，传动套筒612 的轴向运动容许坡道底團635在轴610上维持大体不动的轴向位置.
00276当衔铁614与铁心壳616之间存在剩磁力时，衔铁614可 锁定到铁心壳616并且传动套筒612不能轴向移动。当轴610和坡道 底圏635旋转时，滚珠640沿着坡道顶围630和坡道底圏635的可变
深度凹槽行进。传动套筒612可保持轴向不动，于是它就不能补偿可 变深度凹槽。因此，坡道顶圏630与坡道底圏635之间的可变深度凹 槽由偏压支承元件670容许的坡道底闺635的轴向运动补偿。偏压支 承元件670可容许坡道底圏635相对于轴610改变其轴向位置，且因 此接合或加载离合/制动装置624。在一些实施例中，离合/制动装置 624的一部分可与坡道底围635联接。当坡道底團635的一部分改变 轴向位置时，离合/制动装置624的这部分就可与离合/制动装置624 的另一部分接触。
00277在一些实施例中，离合/制动装置624可包括将轴610的状 态传递给外部装置626的离合器。离合器/制动装置624还可包括将外 部装置626的状态(即不动状态)传递给轴610的制动器。还应该理 解，轴610可初始不动，通过接合离合/制动装置624，除了停止或传 递旋转以外或反之，可启动轴610的旋转。
00278图61包括车辆700，其可包括图1-83剩磁装置的一个或 多个实施例。例如，车辆700可包括剩磁转向管柱锁定器712、剩磁 点火旋转禁阻器714、 一个或多个剩磁后舱锁闩716 (例如动力锁定/ 解锁锁闩、动力释放锁闩)、剩磁加油门锁闩和/或帽锁定器718、 一类 或多类剩磁座椅机构720 (例如，座椅位置调节器、座椅倾角调节器、 头枕调节器)、 一个或多个剩磁侧门锁闩锁定元件722 (例如，动力锁 定/解锁锁闩、动力释放E-锁闩、双路输入的被动入口锁闩)、剩磁车 门开度限位器724 (例如无级车门开度限位器和/或可编程端部止挡)、 一个或多个剩磁机軍锁闩解锁器726 (例如动力释放锁闩、主动机軍 系统解锁器)、 一个或多个剩磁储藏室锁闩728 (例如手套箱锁闩、控 制台锁闩、弹出式玻璃锁闩)、 一个或多个车辆踏板剩磁装置730 (例 如，停车制动踏板锁定器或加速踏板锁定器)、剩磁玻璃升降器732、 剩磁座椅安全带收放锁定装置734、剩磁可编程窗口装置736(例如上 部位置锁定器、可编程端部止挡)、剩磁风扇和/或空调离合装置738、 剩磁传动装置740 (例如变速器换档互锁装置、BTSI锁定器、自动传 动离合器致动器)、剩磁悬架装置742 (例如单独的剩磁装置或用于减
震器阀或防晃杆锁定器的液压流体装置和剩磁装置的混合)、剩磁备胎
升降器746 (例如拉索锁定器)、剩磁可伸缩车顶系统748 (例如打开/ 关闭位置锁闩)、起停车制动功能的剩磁刹车垫锁定器750等。剩磁装 置可用于商用车的储藏室(例如动力释放锁闩)。剩磁装置可用于休闲 车(摩托车、所有的地面运动车辆、雪地机动车等)中的转向管柱/ 把手锁定器或停车制动锁定器。剩磁装置可用于草地和花园用车的动 力输出离合器装置或停车制动锁定器.剩磁装置可用于牵引车挂车的 紧急制动装置。
00279图62包括商业建筑或居住建筑卯O，其具有门802、门框 804以及剩磁门锁806,剩磁门锁806可包括与门802联接的衔铁808 和与门框804联接的铁心壳810,或反之亦然。剩磁窗口锁定装置812 还可用于锁定建筑800中的窗814,门802和/或窗814可以是内部或 外部的门和/或窗。剩磁装置可用在旅馆、公寓、共管大楼等的内部或 外部门802上。剩磁装置可用在居住或商业建筑的安全门周围或库上。
00280剩磁装置可用于工业部件比如工业滚珠或滚柱轴承(例如 锁定轴承)、工业紧固器(例如动力接合/脱离紧固器)、工业离合器(例 如输送机、机械等)以及工业制动器(例如材料装卸、机械等)。
002811本发明的实施例可使用剩磁技术来提供剪切制动器和剪 切离合器.剪切制动器和剪切离合器可容许铁心壳和衔铁沿着接触平 面移动或滑动。此外，剪切制动器和剪切离合器可在不存在剩磁力时 容许铁心壳和衔铁彼此独立地移动(即，旋转、平移或其组合)，并可 在存在剩磁力时促使铁心壳和衔铁作为剪切离合器相依赖地移动，或 作为剪切制动器不相依赖地移动，
00282本发明的实施例还可使用剩磁技术来提供止动件制动器 和止动件离合器。止动件制动器和止动件离合器可包括一个或多个止 动件或闭锁机构，其将铁心壳和衔铁分开确定距离.当铁心壳和衔铁 分开确定距离时，铁心壳和衔铁被容许独立地移动(例如，旋转、平 移或其组合).同样，当铁心壳和衔铁没有分开确定距离时(例如，凸 起与凹槽对准)，它们就作为止动件离合器相依赖地移动，或作为止动
制动器不相依赖地移动。止动件或闭锁机构促使铁心壳和衔铁在它们
能彼此独立地移动之前轴向地移离彼此。例如，针对图8和9示出和 描述的旋转闭锁装置78包括相对于衔铁定位和保持铁心壳的止动件。 为了从衔铁上释放铁心壳以便于容许铁心壳和衔铁独立地移动，需要 轴向力来分离止动件。在一些实施例中，当凸起和凹槽沿着接触平面 移动或滑动而分离时，还产生剪切力。此外， 一旦止动件分离，还可 产生剪切力，因为分离的凸起继续地在衔铁和/或铁心壳旋转时于铁心 壳和衔铁之间产生接触平面。本发明的实施例还可提供无级分离制动 器和离合器，其中铁心壳和衔铁基本不接触地移动。
00283本发明的各项附加特征和优点在下列权利要求中阐明。
权利要求
1、一种剩磁装置，包括:铁心壳和衔铁，它们可移动以产生基本闭合的磁路，以便于产生不可逆剩磁力；该铁心壳和衔铁由包括合金钢的材料构成；该材料包括硬外层和软内部。
2、 如权利要求1所述的剩磁装置，其中，该材料包括SAE1002 钢、SAE1018钢、SAE625钢、SAE1044钢、SAE1060钢、SAE1075 钢以及SAE52100钢中的至少一种。
3、 如权利要求l所述的剩磁装置，其中，该材料包括铬钢和工具 钢中的至少一种。
4、 如权利要求1所述的剩磁装置，其中，该材料具有马氏体结构。
5、 如权利要求l所述的剩磁装置，其中，该材料包括具有硬氮化 层的SAE52100钢。
6、 如权利要求1所述的剩磁装置，其中，该材料已经受氮化处理、 碳氮共渗处理以及碳化硼处理中的至少一种的处理。
7、 如权利要求l所述的剩磁装置，其中，所述硬外层的厚度为约 0.003英寸。
8、 如权利要求l所述的剩磁装置，其中，所述硬外层的厚度达到 约0.01英寸。
9、 如权利要求l所述的剩磁装置，其中，所述软内部的硬度为约 40Rc。
10、 如权利要求l所述的剩磁装置，其中，该材料包括约0.1%至 约2%的碳。
11、 如权利要求1所述的剩磁装置，其中，该材料在铁心壳与衔 铁之间产生约900线-安培-匝每立方厘米至约75000线-安培-匝每立方 厘米的气隙能量。
12、 如权利要求l所述的剩磁装置，其中，该材料包括硬度为约 20Rc、约40Rc以及约60Rc中一个的SAE52100钢。
13、 一种处理用于剩磁装置的材料的方法，该方法包括 用包括合金钢的材料构造铁心壳和衔铁； 加热该材料以建立硬度；处理该材料的表面以使铁心壳和衔铁均具有硬外层和软内部。
14、 如权利要求13所述的方法，还包括，加热该材料以建立马氏 体结构。
15、 如权利要求13所述的方法，其中，处理该材料表面的步骤包 括给材料施加覆层、氮化材料以及对材料进行碳氮共渗处理的至少一 种。
16、 如权利要求13所述的方法 生厚度为约0.003英寸的硬外层。
17、 如权利要求13所述的方法 生厚度达到约0.01英寸的硬外层。
18、 如权利要求13所述的方法 造铁心壳和衔铁。
19、 如权利要求13所述的方法 料的硬度从约50Rc减至约40Rc。
20、 如权利要求13所述的方法 碳的材料构造铁心壳和衔铁。
21、 如权利要求13所述的方法，还包括，将材料加热到约950 华氏度.
22、 如权利要求13所述的方法，还包括，在铁心壳与衔铁之间产 生约卯0线-安培-匝每立方厘米至约75000线-安培-匝每立方厘米的气 隙能量。
23、 一种剩磁装置，包括铁心壳和衔铁，它们由包括铬钢和工具钢的至少一种的材料构成；该材料具有马氏体结构；该材料包括硬氮化层和软内部.，还包括，处理该材料的表面以产 ，还包括，处理该材料的表面以产 ,还包括，用SAE52100合金钢构 ,还包括，处理材料的表面以将材 ,还包括，用包括约0.1%至约2%
24、 如权利要求23所述的剩磁装置，其中，该材料包括铬钢 SAE52100和工具钢A2中的至少一种。
25、 如权利要求23所述的剩磁装置，其中，所述硬氮化层的厚度 为约0.003英寸。
26、 如权利要求23所述的剩磁装置，其中，所述硬氮化层的厚度 达到约0.01英寸。
27、 如权利要求23所述的剩磁装置，其中，所述软内部的硬度为 约40Rc,
28、 如权利要求23所述的剩磁装置，其中，该材料包括约0.8% 至约2%的碳。
29、 如权利要求23所述的剩磁装置，其中，该材料在铁心壳与衔 铁之间产生约900线-安培-匝每立方厘米至约75000线-安培-匪每立方 厘米的气隙能量。
30、 如权利要求23所述的剩磁装置，其中，该材料包括硬度为约 20Rc、约40Rc以及约60Rc中一个的SAE52100钢。
31、 如权利要求23所述的剩磁装置，其中，该材料包括约1%至 约5%的铬。
全文摘要
本发明公开了剩磁锁定器、制动器、旋转禁阻器、离合器、致动器以及锁闩。剩磁装置可包括铁心壳和衔铁。剩磁装置可包括线圈，其接收磁化电流以在铁心壳与衔铁之间产生不可逆剩磁力。
文档编号F16D65/28GK101389514SQ200680001949
公开日2009年3月18日 申请日期2006年3月30日 优先权日2005年3月30日
发明者G·J·奥格内克, M·G·福伊希特, S·J·迪米格 申请人:斯特拉泰克安全公司