电磁线圈组件以及操作方法与流程

本申请是2015年4月14日提交的美国专利申请No.14/686,057“电磁脉冲断开系统和方法”的部分接续申请，并要求在2014年4月23日提交的美国临时专利申请No.62/051,858“电磁脉冲断开系统和方法”以及在2014年9月17日提交的美国临时专利申请No.62/051,858“电磁脉冲断开系统和方法”的优先权，其每一个的全部内容出于各种目的通过引用而结合于此。

技术领域

本申请总体涉及用于啮合和断开车辆的两个旋转部件的电磁线圈组件和相关系统。

技术实现要素：
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背景技术：

不同的应用可能要求以最小的能量来使旋转部件或平移部件的运动被快速地阻止或产生。在一个示例中，可以连接或断开车辆传动系统的旋转轴或车轴，以将车辆转换到两轮驱动模式(例如，4×2模式)或四轮驱动模式(例如，4×4模式)。具体而言，车辆可以采用具有离合器的断开组件，离合器能够移动以连接或者断开两个可旋转部件诸如两个轴。断开组件可被置于车辆的传动系统中的不同区域内，包括在车轮端处、在一个或多个车轴处、或者沿着驱动轴之一。通过使用断开系统，车辆能够通过具有根据驱动条件和操作者需求在不同的驱动模式之间转换的能力而更具通用性。

在一些传动系统断开系统中，直接来自车辆发动机的真空被用作运转断开系统的动力或致动力。尤其是，断开系统致动器可以通过真空来运转。在许多系统中，真空直接经由通道来自汽油发动机的吸入歧管。由于此，真空水平或者从真空可获得的力或者压力的量可随着发动机节流阀设置变化以及发动机负载而改变。对于很多发动机系统，真空水平(可获得的压力的量)可由于海拔高度的影响而受到限制或者改变。此外，温度变化也能够导致真空水平的波动，由此导致断开致动器的移动的波动，这可导致断开部件诸如隔板和离合器部件的不良移动。另外，在一些车辆中，真空可能不易于获得，因为各种车辆辅助系统不能被真空运转，或者为了提高发动机控制和性能，车辆可能被设计为去除发动机吸入连接诸如真空线路。最后，对于更先进的车辆设计，真空运转的传动系统断开系统变得不可取。因而，需要被除了真空之外的源运转并且使得对于现代车辆系统进行的设计起作用的传动系统断开系统。发明人在此已经认识到以上问题，并开发出解决这些问题的各种途径。

另外，在其他应用中，诸如其他离合或制动系统中，可能需要快速地阻止或产生运动。在一个示例中，在湿片式离合器(wet plate clutch)或锁止式差动器中可以利用电磁线圈。在这些系统中，线圈是静止的，并且在激励线圈时，电枢被线圈吸引并朝向线圈平移。然后，电枢的运动引起可能与另一部件接合的期望动作。通常情况下，在线圈与电枢之间总是存在气隙，其导致要求极高的能量来产生经由电枢的期望移动。这可能会造成随着时间推移，电磁线圈组件部件的高能耗和潜在的退化。

因此，在一个示例中，可以通过操作电磁线圈组件的方法，至少部分地解决上述问题，所述方法包括：响应于对电磁线圈组件的电磁线圈的激励，将电磁线圈沿电磁线圈组件的中轴朝向磁电枢平移，同时维持磁电枢沿中轴固定。随着电磁线圈朝向磁电枢平移，减小电磁线圈与磁电枢之间的气隙。因此，通过使电磁线圈平移并关闭气隙，可以需要较少的能量来使电磁线圈与磁电枢接合，因而，影响了磁电枢的移动或与磁电枢联接的次级机构的移动。此外，通过将电磁线圈朝向磁电枢平移，同时维持磁电枢沿中轴固定，可以实现组件部件的更精确的轴向移动。

应该理解，以上的总结被提供来以简化的形式介绍构思的选择，其在详细描述中被进一步描述。这不意味着确认要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围被权利要求书唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上提及的任何缺点的实施或者本发明的任何部分。

附图说明

图1示出根据本发明的车辆的简化动力系统。

图2示出电磁脉冲断开组件的组装视图的横截面。

图3示出电磁脉冲断开组件的组装视图。

图4示出电磁脉冲断开组件的分解视图。

图5示出电磁脉冲断开组件在4x2位置中的视图。

图6示出电磁脉冲断开组件在转换位置的一端的视图。

图7示出了电磁脉冲断开组件在4x4位置中的视图。

图8示出了电磁脉冲断开组件的锁闭轨道的示意图。

图9示出电磁脉冲断开组件的转换位置、该组件的磁通量密度和位置传感器输出之间的关系的曲线图。

图10和11示出图2至图8的电磁脉冲断开组件的一般操作的方法。

图12至图16示出沿着车轴放置的中心电磁脉冲断开的不同实施方式。

图17示出适合于验证车轴放置的中心电磁脉冲断开的第一实施方式的外观视图。

图18示出中心电磁脉冲断开的分解视图。

图19示出中心电磁脉冲断开的横截面视图。

图20示出中心电磁脉冲断开的不同转换位置的位置传感器组件的方向。

图21至图23示出具有单个连续壳体的中心电磁脉冲断开的第二实施方式。

图24示出具有单个连续壳体的中心电磁脉冲断开的第三实施方式。

图25示出电磁线圈系统的示意图。

图26示出用于电磁线圈系统的电磁线圈的实施方式的示意图。

具体实施方式

以下的详细描述提供关于在各种应用中使用的电磁线圈的信息。例如，可以在制动组件(例如，瞬时制动器)、湿片式离合器应用或电磁脉冲断开组件中利用电磁线圈。图25至图26示出用于各种离合或制动应用的电磁线圈系统的示例实施方式。在一个示例中，可以在电磁脉冲断开组件中利用图25或图26中示出的电磁线圈。电磁脉冲断开组件可以用于选择性地连接车辆的旋转部件。车辆动力系统的示例实施方式在图1中示出，其包括用于将发动动力提供至车辆的发动机、传动装置、各种车轴和轴以及车轮。通过离散电脉冲操作的电磁脉冲断开组件的一个实施方式在图2至图3中示出，其可以用于图1的动力系统。电磁脉冲断开(EMPD)组件的分解视图在图4中示出，并且显示了EMPD组件的各个部件，包括电磁线圈、与转换器接触的电枢凸轮组件、用于选择性地啮合两个相邻旋转部件(例如，比如轴或车轴)的离合器环。这样，EMPD组件可以将离合器环移动到4x4中，其中，两个旋转部件旋转地相互联接，也可以将其移动到4x2位置中，其中，两个旋转部件不会旋转地相互联接。图5至图7示出不同转换位置(例如、4x2、转换的一端和4x4位置)中的电磁脉冲断开组件的横截面和组装视图。EMPD组件还可以包括锁闭系统，其保持该组件在选择的转换位置而无需电磁线圈保持被激励。这样，该线圈可以只在从一个转换位置移动到另一个位置时需要被激励。锁闭系统的一个示例性锁闭方案在图8中示出。EMPD组件还可以包括用于确定该组件的转换位置的磁位置传感器组件。图9示出转换位置和磁位置传感器的输出之间的关系的示例性曲线图。图10和11示出根据命令的转换模式(例如，位置)操作该电磁断开组件的方法的流程图。该电磁脉冲断开组件可以被放置在沿着车辆传动系统(比如图1中所示的传动系统)的各个位置。例如，EMPD组件可以被放置在靠近车轮端(例如，作为车轮端断开)和/或放置在前车轮轴或后车轮轴(例如，作为中心断开)。验证前车轮轴或后车轮轴的中心EMPD组件的各种排列的示例在图12至图16中示出。虽然EMPD组件的内部部件在中心断开和车轮端断开之间是基本相同的，但是组件的外部壳体(例如，外壳)可以被改变以适应验证传动系统的特定位置。中心电磁脉冲断开组件的一个实施方式在图17至图24中示出。

首先转到图25，描述了电磁线圈系统10的示例。图25示出电磁线圈系统10的侧视图2500、顶视图2525以及前视图2550。如上面所介绍的，可以在各种制动或离合系统中，诸如在瞬时制动器、湿片式离合器应用、装配线杠杆以及传动系统断开系统中，使用电磁线圈。电磁线圈系统10包括电磁线圈组件12，电磁线圈组件12可以触发对制动、断开或者离合器应用的驱动。线圈组件12(在本文中也通常被称为电磁线圈)包括线圈芯11、电磁线圈9、线圈回位弹簧20以及接触组件13。例如，电磁线圈组件12可以被控制器激励和断开激励。具体而言，电磁线圈组件12包括接触组件13，接触组件13提供线圈9与控制器之间的电连接。具体而言，接触组件的端子15可以将线圈9电联接至控制器。由此，信号可以被从控制器发送到线圈9，以基于在控制器处接收的驱动信号来对线圈9进行激励和断开激励。

如图25中所示，在驱动线圈组件12之前，在线圈组件12与电枢14之间存在气隙17。电枢14是轴向方向16上的静止部件，而线圈组件12适于轴向平移。电枢14被联接至轴18。具体地，环形电枢14位于轴18的环形槽19内。由此，电枢14可以围绕轴18在槽19内旋转，但是槽19限制电枢14在轴向方向16上移动。在驱动(例如，激励)线圈9时，线圈组件12平移到电枢14并且直接接触(例如，接合)到电枢上。以这种方式，线圈组件12在轴向方向16上移动，而电枢14不轴向移动。当线圈组件12与电枢14彼此接触，并且在线圈组件12与电枢14之间没有气隙时，这两个部件之间的磁吸力是最高的。随着线圈组件12向电枢14移动，线圈组件12和电枢14彼此越来越接近，磁力呈指数增加。所需要的线圈能量取决于这两部分之间的气隙的量、分离力以及电枢和/或电磁线圈的期望效果。通过具有小的气隙和轻的分离弹簧，能够降低线圈的大小和进行工作所需的能量。如果期望效果来自线圈平移，则一旦线圈组件接触电枢，就可以减少供给到线圈的电流，以维持其接触位置，这是因为当线圈与电枢之间的气隙为零时，力最高。如果期望效果来自电枢，则当气隙为零时并且通过利用摩擦或机械特性产生的高法向力，可能会导致电枢减慢或停止其运动(可能是旋转)。电枢运动的阻止可以是期望效果，或者可能导致出现次级机构，诸如与电枢相结合的斜道机构(如下面进一步关于电磁脉冲断开组件所描述的)。当期望效果实现时，线圈组件被断开激励，并且经由弹簧、磁铁或允许电枢再次自由移动的一些其他装置而从电枢远离。例如，图25示出位于电磁线圈系统的线圈组件12与壳体21之间的线圈回位弹簧20。如图25中所示，线圈回位弹簧20是环形弹簧。因为当线圈与电枢之间的气隙接近或达到零时出现期望效果，这时磁力最高，因此，这使得能够减小线圈大小和用来驱动线圈的能量。

图26示出电磁线圈组件30(在本文中通常也被称为电磁线圈)的第二实施方式的示例。具体而言，图26示出电磁线圈组件30的侧视图2600和前视图2650。电磁线圈组件30包括电磁线圈32，并且可以在电磁线圈系统(例如图25的电磁线圈系统10)中使用。由此，电磁线圈组件30可以代替电磁线圈系统10中的线圈组件12使用。如图26中所示，电磁线圈组件30包括电磁线圈32、线圈芯34以及柱(leg)35至37。柱35至37中的各个包括单个弹簧38。第二柱36和第三柱37用作电磁线圈组件30的端子。在一个示例中，第二柱36和第三柱37可以被称为电磁线圈组件30的接触组件，其中该接触组件适于与控制器电联接。由此，第二柱36和第三柱37内的各个弹簧被电联接到线圈32和对应的控制器端子。例如，柱36内的弹簧是到电磁线圈32的正电连接，而柱37内的弹簧是电磁线圈32的接地电连接。换言之，控制器端子与柱36和柱37的弹簧中的各个匹配，并直接连接到柱36和柱37的弹簧中的各个。如图26中所示，可以将第二柱36和第三柱37的弹簧38中的各个，如在40处所示，焊合或焊接到对应的控制器端子。柱36和37的弹簧中的各个也被直接联接到电磁线圈32。由此，柱36和37中的弹簧用来将电磁线圈32电连接到对应的控制器端子，用于线圈组件的驱动，如上面参照图25所讨论的。第一柱35还包括单个弹簧38，但是第一柱35的弹簧没有电联接到线圈32和控制器端子。三个柱35-37的所有三个弹簧一起用作线圈组件的线圈回位弹簧，并且功能类似于图25中的线圈回位弹簧20。然而，在该示例中，各个弹簧是线形，而不是环形。柱35-37的三个单个弹簧38由于柱35-37围绕电磁线圈组件30的圆周的分布，而向电磁线圈组件30提供平衡回复力。例如，在第二柱36和第三柱37提供电连接和弹簧回复力的情况下，第一柱35提供附加的弹簧力，以平衡第二柱36和第三柱37中的弹簧的力。以这种方式，三个柱35-37向电磁线圈组件30提供回复弹簧力和电连接二者。具体地，第二柱36和第三柱37将线圈电连接(例如，端子)和线圈回位弹簧二者集成为一个部分。虽然在图26中示出了三个柱，但在替代实施方式中，电磁线圈组件30可以包括附加的非电联接柱，类似于第一柱35，用于线圈回位弹簧力的进一步平衡。

由于电磁体快速激励并创建磁场以进行其预期的工作，所以电磁体被广泛地运用在许多应用中。如下面参照图1至图14进一步描述的，在电磁脉冲断开(EMPD)设备中，连接到凸轮的电枢仅旋转，并且仅允许线圈平移。由于电枢旋转并且其功能是在抵抗斜道力的同时与其他部件旋转，所以电枢紧靠在止推垫圈或轴承上而被限制平移，并且不能平移到静止线圈。通过当被激励时允许线圈平移到电枢，这使得当线圈接合到电枢上时，凸轮能够工作。电枢旋转的减慢或停止使致动器按其凸轮特性倾斜上升并且进行平移。平移使离合器环移动，离合器环为其期望效果而连接/断开两个轴。下面将参照图1至图24进一步详细描述EMPD组件。

关于在本说明书中使用的术语，只有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4x2。电磁脉冲断开的相应位置可以被称为4x2位置。可替换地，全部四个车轮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4x4。电磁脉冲断开的相应位置可以被称为4x4位置。在其它示例中，四轮驱动可以交换地称为全轮驱动(AWD)，其中，通常未驱动的车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，电磁脉冲断开可以选择性地啮合两个旋转部件。在一些实施方式中，旋转部件可以是车轴、传动轴、耦合器、轮毂组件或者在车辆的用于传递旋转动力的传动系统中的其它设备。

现代的车辆可以通过各种各样的传动系统操作，包括根据不同的操作条件和/或操作者(即驾驶者)命令而选择性地运转不同的车轮子。例如，全车轮驱动车辆可以在第一操作模式期间将动力提供至两个直排车轮，而在检测到下滑时也可以将动力提供至其余车轮中的一个或多个。在其它示例中，更小型的车辆、诸如客车可以一直将动力仅提供至车辆的两个前轮，以提高燃料经济型(前轮驱动)。在另外的示例中，车辆可以被配置为在两轮驱动和四轮驱动模式之间选择性地转换，其中在四轮驱动模式期间全部四个车轮接收动力。对于每种车辆传动系统，存在优点和缺点，每种车辆的具体利用和预期功能可以帮助确定要结合哪种传动系统。

图1示出车辆的动力系统100的简单图示。在此图示中，为了更好地观看动力系统100，车辆的主体以及许多其他部件被去除。注意的是，动力系统包括在图1中所见的部件，而传动系统可以指代图1的除了发动机和传动装置之外的部件，下面被进一步描述。根据动力系统配置，图1的车辆可以具有选择性4WD传动系统，其中后轮在后轮驱动模式(或2WD模式)下运转，全部四轮在4WD模式下运转，4WD驱动模式不同于2WD模式。许多的多用途车辆诸如更大型的卡车、全地形车、运动型多用途车可以出于不同的原因而结合后轮驱动而不是前轮驱动。一个原因可以是后轮驱动更有助于负载牵引或者拖拉，诸如经由连接到车辆的后部的拖车进行牵引。

在图1中，右后轮101和左后轮102位于车辆的后部，也就是，位于车辆的操作者的后面的端部。在本示例中，左、右、前和后取向根据车辆的操作者的角度给出。对于前、后、左和右取向的方向箭头在图1中示出。因此，右前轮103和左前轮104位于车辆的前部。

来自图1的车辆的动力通过具有多个汽缸的内燃机110产生。内燃机110能够根据具体车辆而以汽油或柴油作为燃料，在本示例中，内燃机110包含以V取向配置的六个汽缸，形成V6发动机。理解的是，内燃机110可以以不同的取向配置并且包含不同数量的汽缸，同时以类似的方式提供动力，如图1所示。由发动机110运转的轴可以直接联接到传动装置115，传动装置115提供用于驱动车辆的所需齿轮连接。传动装置115可以根据车辆系统的需求为手动或机动化传动装置。后方驱动轴131可以连接到传动装置115作为传动装置的输出，向车辆后端提供动力。

在动力系统100的上述2WD模式期间，车轮101和102经由后车轴132运转。在一些实施方式中，后车轴132可以是单连续轴，或者可以在双车轴配置中分成两个车轴，其中车轴被插设有后差动器121。在双车轴配置中，第一后车轴可以位于后差动器121与右后轮101之间，第二后车轴可以位于后差动器121与左后轮102之间。后差动器也可以接合到后驱动轴131。后差动器可以起到几个作用，包括允许车轮101和102之间不同的相对旋转速度以及将来自驱动轴131的单方向的旋转和(动力)转变成后车轴132的两个垂直方向，如图1中所见。例如，如果车辆沿着左方向转弯，则内侧车轮(车轮102)可以以比外侧车轮(车轮101)的旋转更低的速度旋转。因而，为了避免在转弯期间车辆的车轮与车辆途经的道路之间打滑，后差动器121可以允许两个车轮以不同的速度旋转。

为了操作上述4WD模式，其中除了常规运转的后轮之外，前轮也被驱动，提供用于将动力传递至车辆的前部的系统。传递壳体140可以位于传动装置115的输出附近，传递壳体140可以被配置为将动力的一部分从发动机110的导向前驱动轴133。在一个实施方式中，传递壳体140可以利用铰链将动力的一部分从后驱动轴131传递至前驱动轴133。通过与后驱动系统类似的方式，前驱动轴133连接至前差动器122。前差动器122可以与后差动器121基本上相同，前差动器122允许两个车轮的相对旋转速度。因而，前车轴134，其可以被分为双车轴系统的两个车轴，可以在一个端部接合至差动器122以及其相应的前左车轮104和前右车轮103。在这种配置中，来自前驱动轴133的驱动动力可以通过前差动器122被传递并且经由前车轴134传递至车轮103和104。由于传递壳体140允许动力被输出到前车轴和后车轴二者，因此4WD模式可以允许全部四个车轮被同时运转。所述另一方式，在车辆处于4WD模式时，前轮103和104以及后轮101和102都可以被驱动。

对于在图1的示例中4WD和2WD之间的切换，需要一种系统能够选择性地啮合和分开向前轮的动力输入。因此，可以在根据传动装置的输出轴放置的传递壳体140内提供断开150。在这种配置中，断开150还可以与传递壳体140整体成型或与其分开。断开可以被用于具有一个以上的传动系统模式的车辆，并且能够啮合或分开两个分离的输入部件，诸如车轮毂、车轴和驱动轴。在如图1中所见的本示例中，断开位于传递壳体140内部。在其它车辆系统中，断开150可以被置于不同的位置，包括在前车轴134上或前驱动轴133上，将该轴有效地分成两个分离的长度，如图1中虚线的断开150所见。在其它示例中，断开150可以位于动力传递单元(PTU)处，以能够啮合和分开PTU轴输出。此外，在一些实施方式中，可以提供多个断开，其中，该多个断开的每一个可以固定到传动装置100的一个单独部件。在一个示例中，如图1中所见第一断开150可以被放置到传递壳体140内部，而另外的断开可以接合到车轮103的车毂、车轮104的车毂和/或验证前车轴134。以这种方式，断开150可以被单独控制或相互结合在一起控制。根据断开的具体位置，给出了不同的名字，包括车轮端断开和中心车轴断开。在本示例中，断开150可以选择性地连接和断开传递壳体140中驱动运转前驱动轴133的链条的齿轮。因此，断开150通过齿轮系统、控制机构和其它结构有效地将传递壳体140(和轴133)从传动装置115和后驱动轴131分开，如下面更详细地描述的。

在动力仅被提供到后轮101和102的2WD模式期间，输入命令可以导致断开150分开轴133的两个长度之间的固定旋转，由此没有提供动力至前车轴134以及车轮103和104。因而，由发动机110提供的大多数动力能够被导入到后驱动轴131，而相对更少量的动力通过传递壳体140转移并且转移到轴133的连接到断开的长度。换言之，在分开时，前轮103和104可以自由地旋转而不从发动机接收动力。此外，车轮103和104的与车轴134的旋转相伴随的旋转以及轴133的设置在断开150的前部的部分(如图1中由箭头指示的)不影响传动系统的其余部分的旋转。具体而言，由于断开150将位于断开的前部和后部的轴133的两个部分分离，因此两个长度的旋转因其分离(分开)而彼此不影响。如果提供多个断开150，其中，一个断开在传递外壳140中或在轴133处，而另一个断开在车轮103处，又另一个断开在车轮104处，则前车轴134和轴133的一部分或全部可以在该断开分开它们的输入部件时停止旋转。因此，前差动器122还可以在断开分开车轮103和104和车轴134之间旋转时停止旋转。这样，可以减少燃料消耗，因为车轮103和104可以自由旋转而没有增加的车轴134的旋转惯性(惯性运动)和差动器122的摩擦阻力。

在动力被提供至全部四个车轮的4WD模式期间，输入命令可以导致断开150啮合轴133的两个长度之间的固定旋转，由此提供动力至全部的轴133以及车轴134。在当前的示例中，固定旋转可以通过一组齿轮和/或花键轴之间的啮合(其允许轴在断开150的任一端部作为实质上单个的单元旋转)导致。在此操作模式期间，来自发动机110的动力可以基本上等同地(或者，在其它实施方式中，不等同地)传递至车轮101、102、103和104。注意的是，在添加、改变和/或去除部件而同时仍然依照本发明的范围的情况下，其它驱动模式是可行的。

另外，动力系统100可以包括位于一个或多个车轮端处的电磁脉冲断开160以将单个车轮与相应的车轴(例如，前车轴134和/或后车轴132)啮合和分开。这种类型的断开可以在此被称为车轮端断开。电磁脉冲断开160可以可替换地位于前车轴134和后车轴132中的一个或者二者上。此外，电磁脉冲断开160可以位于前差动器122和/或后差动器121的任一侧上。例如，在一个实施方式中，可以有在前车轴134上位于前差动器122的每一侧(例如，两侧)上的电磁脉冲断开160。另外，或者可替换地，可以有沿着后车轴132位于后差动器121的每一侧(例如，两侧)上的电磁脉冲断开160。通过这种方式，车辆动力系统100可以包括双断开差动系统。沿着前车轴或者后车轴位于前差动器或者后差动器附近的这种类型断开可以在此被称为中心断开，如下面参照图12至图16进一步描述的。下面描述的电磁脉冲断开可以被用于图1所示的电磁脉冲断开160的一个或多个位置。

如前面提到的，一些断开可以通过转自发动机诸如图1的发动机110的真空而运转。然而，在此发明人已经认识到，真空会不易获得或者真空动力会不希望地波动，由此导致降低的断开控制。因此，替换的动力源可以被利用来提供更简单并且更小型的断开方案。因而，在此发明人提出了通过向断开组件上的电磁线圈脉冲电力驱动的电磁脉冲断开组件。电力可以被恒定地保持(没有波动)并且可以不需要遍及车辆的运转真空线路，由此提高了电力的可靠性而超过真空动力。首先，将给出对于提出的电磁脉冲断开的各个部件的描述，然后是对于包括示例控制方案的断开的操作的描述。

图2和图3示出电磁脉冲断开(EMPD)组件200的组装视图，其在本申请中可以称为断开200，图4示出EMPD组件200的分解视图。更具体地，图2示出沿着图3的组装视图的线A-A取得的断开200的横截面组装视图。因而，图2示出断开200的部件的内部视图，而图3示出断开200的部件的外部视图。断开200的内部部件可以被额外的部件围绕，并且因此可能在图3的外部视图中不可见。并且，断开200的一些内部部件可能只能在图4的分解视图中被看见。

断开200包括一般内部中空的环形形状，用于能够在两个旋转部件之间联接。具体来讲，断开200可以提供车辆的两个轴之间的联接，如前面所提到的。此外，这两个轴之一可以被运转而另一个不被运转，因而这两个轴之间的联接能够实现动力传递和同步旋转。这两个旋转部件(比如轴)可以包含齿轮齿或齿条以便与断开220的离合器环230咬合。如图2和图4中所见，离合器环230可以包含一系列齿轮齿233，其包围离合器环230的内部(例如，内壁)表面。例如，如图2中所示，离合器环230包括两行分离的齿轮齿，它们由在离合器环230的内表面周围不包括齿轮齿的环部分分离。此外，如图2中所示，靠近受阻转换弹簧2408的第一组齿轮齿在轴向方向有比第二组齿轮齿更大的宽度，该第二组齿轮齿比第一组齿轮齿位于距离受阻转换弹簧2408更远的位置，如箭头203所示。下面参照图5进一步讨论受阻转换弹簧2408。

由于这两个轴位于中空的断开200内部，离合器环230可以在轴向方向来回移动，如箭头203所示，以啮合或分开这两个轴。该轴向方向可以平行于断开200的中轴215。从这个意义上讲，啮合这两个轴可以包括离合器环230同时与两个轴的齿轮齿咬合，从而有效地创建这两个轴之间的基本严密的连接，这样动力和旋转可以在这两个轴之间传递(例如，完全传递)。相反，分开这两个轴可以包括离合器环230只与一个轴的齿轮齿咬合，从而保持这两个轴之间的分离(例如，不联接)并允许这两个轴独立旋转。举个例子，如上所述，离合器环230的第一组齿轮齿可以与这两个轴中的一个轴啮合，而离合器环230的第二组齿轮齿与这两个轴的另一个啮合。当从4x2位置转移到4x4位置时，离合器换230在正性轴向方向上移动，如箭头203所示。

在本申请中，如图2至图3中的箭头203所示的轴向方向上(例如，在中州215的方向上)的平移运动可以称为轴向方向或正性轴向方向，否则负向方向上的平移运动可以称为负性轴向方向。此外，该负性轴向方向可以是第一方向，而正性轴向方向可以是第二方向。最后，关于轴向方向或中轴215的旋转也可以依赖于方向或旋转称为顺时针或逆时针旋转。由于断开200及其各个部件包括一般圆环形状，一些部件可以关于它们的中轴旋转，该中轴可以与轴向方向共线。

EMPD组件200的各个部件可以包含在壳体(图2至图3中未示出)中。例如，断开200的壳体可以完全围绕并抱住断开200的部件。因而，该断开壳体可以提供对外来杂质(比如来自与断开200的移动部分接触的油脂、灰尘和油)的至少部分保护。该壳体可以包括多个安装用法兰，用于将断开200固定在固定车辆部件。断开壳体的实施方式在图17至图24中示出，如下将进一步描述的。

断开200还包括电磁线圈220、线圈回位弹簧2418、包括电枢2406和凸轮2404的电枢凸轮组件2405、转换器2416、受阻转换弹簧2408、锁闭环外壳263(本申请中也称为载体)和包括锁闭环260、锁闭凸轮环261和锁闭导向环271的锁闭装置。该锁闭凸轮环261和锁闭导向环271在图4中示出而没在图2至图3中示出。电磁线圈220触发断开200的动作和离合器环230的运动，如下面进一步描述的。线圈220包括在轴向方向相对的平面的接触表面，用于接触电枢2406。线圈220还包括接触组件330，其提供断开200的控制器2414的线圈220和印刷电路板(PCB)207之间的电连接。该接触组件303联接到线圈220的一侧，与面对断开200的剩余部件的一侧正好相对。

包括PCB 207的控制器2414(如图4中所见)包括接合到PCB 207的几个电设备211。电设备211可以是微处理器和用于执行针对各种任务的存储的指令(存储在微处理器的存储器上)的其它部件。控制器2414在本申请中可以称为断开控制器。如下面将参照图10至图11进一步描述的，该控制器可以从断开200外部的设备，比如车辆控制器和位置传感器208(在图2至图4中隐藏，但是可以在图19和20中看见，如下进一步描述的)，接收诸如转换命令(例如，4x2或4x4命令)的各种信号。然后，控制器2414可以处理接收到的信号并向断开部件的各个执行器发送信号，比如令线圈220(例如，通过激励该线圈)将离合器环230移动到啮合的(例如，4x4位置)或分开的(4x2位置)位置。因而，控制器2414与断开200的各个传感器和执行器结合执行其存储器中存储的指令。

此外，多个螺钉210可以将PCB 207固定在锁闭凸轮环261的外表面上。位置传感器208联接到PCB 207的底部表面(图4中隐藏)，并且如图19和20中所见以及下面进一步描述的，放射状地向内延伸穿过锁闭凸轮环261的上表面中的开口。因而，位置传感器208与集成到锁闭环壳体263中的两个磁铁212连接。具体来讲，这两个磁铁212可以包括在第一导向凸的顶部(相对于断开200被安装到车辆传动装置上时车辆位于的地面)、外部表面上。如图2中所示，这两个磁铁212可以嵌入到锁闭环壳体263中，并且在该锁闭环壳体263的宽度上相互间隔一定距离。锁闭环壳体263包括围绕在锁闭环壳体263的外周分布的三个导向凸213(如图4中所见)。这三个导向凸213的每一个从该锁闭环壳体263的外表面以辐射状方向(辐射方向垂直于轴向方向)向外延伸，并且在轴向方向上延伸穿过锁闭环壳体263的宽度。这三个导向凸213辅助在平移(例如，轴向)运动中保持锁闭环壳体263在中心。这样，最上面的导向凸中的磁铁212可以保持在同一个圆周上与PCB 207上的位置传感器208对齐。例如，这三个导向凸213与锁闭凸轮环261的内表面中的相应凹槽(例如，开口)259(如图4中所见)连接。在其它实施方式中，锁闭环壳体263可以包括多于或少于三个导向凸213和/或多于或少于两个磁铁212。如下面进一步描述的，锁闭环壳体263和断开200的当前转换位置的轴向对齐可以根据位置传感器208是否轴向对齐并因此感应磁铁212来确定。

电枢凸轮组件2405包括电枢2406，其直接联接到(例如，接合到)凸轮2404，无需任何额外的中间部件分开该电枢2406和凸轮2404。举个例子，电枢2406和凸轮2404可以构成一片。电枢2406是放置得非常靠近线圈220的扁平金属盘(例如，薄的、中心有孔的类似扁平金属环的盘片)。线圈220适于沿中轴215轴向平移，但是线圈220围绕中轴215被旋转固定(例如，不旋转)。与此相反，电枢2406适于围绕中轴215旋转，但是在轴向方向上静止(例如，不沿中轴215平移)。例如，当线圈220没有被激励时，电枢2406和线圈220被气隙408隔离开，如图2和3中所示。线圈回位弹簧2418也可以贴近线圈220，并且可以环绕其一部分。例如，如图3中所示，线圈220包括具有较大直径部分和较小直径部分的阶梯形轮廓，线圈回位弹簧2418与内壁相对放置，轴向面对较大直径部分的表面并且环绕较小直径部分的外表面。如下面参照图5至图7进一步描述的，当线圈220被激励时，线圈220被吸附到金属电枢2406，因此朝向电枢2406轴向运动，而电枢2406在轴向方向(例如，沿中轴215)维持静止。

如图3和4中所见，凸轮2404包括围绕凸轮2404的周围放置的一系列双向斜道。每个双向斜道包括贴近电枢2406的尖端307。此外，这一系列双向斜道包括放置在两个相邻(例如，连续的)尖端307之间的底部309。因而，双向斜道的每个斜道部分在尖端307和底部309之间延伸。

转换器2416被放置在邻近凸轮2404的位置。转换器2416包括导向部分2415和支持架部分2417。导向部分2415在轴向方向比支持架部分2417更靠近凸轮2404。导向部分2415包括从转换器2416的外表面向外辐射状延伸的突起的表面轮廓。凸起的轮廓包括围绕转换器2416周围放置的一系列导向。更具体地，每个导向从凸起轮廓的基底部分向凸轮2404轴向地延伸，该基底部分围绕转换器2416周围延伸。这些导向围绕着转换器2416的周围相互间隔一定距离放置，从而在基底部分产生扁平的和平面的低点，在每个导向的顶点产生扁平的和平面的高点。导向部分2415的每个导向与凸轮2404的一个尖端307和相应斜道连接。并且，两个相邻导向之间的基底部分的每一部分与凸轮2404的一个基底308连接。凸轮2404的尖端307的数量等于转换器2416的导向部分2415的导向数量。如图3中所示，在断开200处于4x2位置时，导向部分2415的导向可以被定型为(例如,用尖端和成角度的侧面)适合于凸轮2404的尖端307中，下面将参照图5进一步解释。

转换器2416的支持架部分2417包括围绕支持架部分2417的周围放置的多个外部花键(例如，梳指)403和支柱405，它们从转换器2416的中心部分在与导向部分2415的导向延伸方向相反的方向上延伸。支柱405和外部花键403联接到支持架保持器401(图4中示出)。该支持架保持器401将离合器环230固定在支持架部分2417中。更具体地，支柱405插入到支持架保持器401中的相应小孔407中，而外部花键303插入并咬合到支持架保持器401中的相应小孔409中，以便将支持架保持器401固定在与转换器2416相对的空间中。

支持架部分2417还包括排列在该支持架2417的内表面和围绕转换器2416的周围的多个内部花键2419。每个内部花键2419接合到包括支柱405之一的相应支柱体。每个内部花键2419与围绕离合器环230的外表面(或，沿着外直径)放置的多个花键开孔231之一连接。因而，离合器环230通过花键开孔231和花键2419之间的配对啮合固定到转换器2416的支持架部分2417。因而，内部花键2419向离合器环230传递扭矩。换种说法，转换器2416和离合器环230被相互固定到对方上，并且从而像单个单元一样关于中轴215共同旋转和平移。通过这种方式，如下面进一步描述的，转换器2416在轴向方向的平移运动得到离合器环230的协调的平移运动，从而在断开200外部的两个旋转部件之间提供选择性啮合。

如上所介绍的，断开200包括锁闭装置，包括锁闭环260(其在轴向方向上旋转和平移)、锁闭凸轮环261和锁闭导向环271。锁闭环260包括内部中空的一般圆形的、环形的形状。锁闭环260的外表面(例如，外部周围)包括多个突起销2412，它们均匀分布在围绕锁闭环260周围。换种说法，销2412是接合到锁闭环260的外表半径表面的销。在替代实施方式中，销2412可以不均匀分布在围绕锁闭环260周围。销2412从锁闭环260的外表面在半径方向(垂直于轴向方向的半径方向)上向外延伸。

如图2和4中所见，锁闭环壳体263包括用于支持锁闭环260的阶梯形凹槽239。例如，锁闭环260的内表面复合环绕阶梯形凹槽239的外表面。并且，阶梯形凹槽239具有比锁闭环壳体264的包括导向凸213的剩余部分更小的直径。例如，锁闭环壳体263允许锁闭环260关于中轴215自由旋转，但是只允许锁闭环260在轴向方向上平移(即，线性移动)有限的量。

如图4中所示，锁闭装置还包括固定的锁闭凸轮环261(其提供内部轨道)和固定的锁闭导向环271(其提供外部轨道)。锁闭凸轮环261和锁闭导向环271(图4中示出)在外部环绕上述断开200的其它部件，比如电枢凸轮组件2405、离合器环230和转换器2416。因而，锁闭凸轮环261和锁闭导向环271可以直接位于断开200的壳体的内表面的内部。锁闭凸轮环261和锁闭导向环271被支持在针对断开200的固定壳体相对固定的位置。也就是说，锁闭凸轮环271和锁闭导向环271不会关于中轴215旋转或平移。锁闭凸轮环261和锁闭导向环271沿着中轴215相互邻近放置并构成围绕锁闭凸轮环261和锁闭导向环271的周围排列的峰谷模式。峰谷构成的间隔在本申请中被称为锁闭轨道轮廓265(图8中示出，下面将进一步描述)。更具体地，该锁闭凸轮环261包括构成不同尺寸的压痕模式的第一系列齿轮齿，该压痕从与锁闭导向环271连接的锁闭凸轮环的第一端延伸到锁闭凸轮环261中，其中，第一系列齿轮齿围绕锁闭凸轮环261的周围。锁闭导向环271包括构成一致尺寸的压痕模式的第二系列齿轮齿，该压痕从与锁闭凸轮环261连接的锁闭导向环271的第一端延伸到锁闭导向环271中。锁闭环260的销2412适合锁闭导向环271和锁闭凸轮环261之间形成的锁闭轨道轮廓261，并且被约束为沿着并跟随该轮廓行进，如下参照图8进一步描述的。

断开200还包括适当支持断开200的部件的一个或多个保持环277。另外，断开200包括垫圈301，如图4中所见，其减少断开200的塑料部件之间的磨损。如上所解释的，电枢2406包括金属。但是，断开器200的其它部件，比如转换器2416、凸轮2404和锁闭环壳体263可以包括塑料材料。垫圈301被放置在可旋转的转换器2416和静止的(例如，固定的或不可旋转的)锁闭环壳体263之间。因而减少该转换器2416和锁闭环壳体263之间的磨损，从而增加断开200的寿命和可靠性。在一些实施方式中，断开200还可以包括一个或多个密封件，用于在断开部件和旋转部件(比如断开200的车轴和壳体)之间提供保护性密封。因而，可以基本上放置灰尘和其它材料进入断开200内部或从其漏出。

如上关于图2至图4描述的断开包括一系列静止的和运动的部件。当部件被描述为静止的时(例如，在所有方向上都静止)，意味着它不会相对于断开的其它部件和相对于环绕断开200的部件的外部壳体运动。并且，运动部件可以围绕断开200的中轴215旋转和/或在正性和/或负性轴向方向关于中轴215平移。如上所述，锁闭凸轮环261和锁闭导向环271是完全静止的部件，并且不会在轴向方向平移或关于中轴215旋转。因而，这些部件是固定的并且可以联接到环绕并包住断开部件的该断开的壳体。线圈220是旋转固定的(例如，不会关于中轴215旋转)，并且被约束为在轴向方向少量移动(例如，刚刚足够关闭线圈220和电枢2406之间的气隙)。转换器2416联接到离合器环230，并且这些部件像一个单元一样一起在轴向方向平移并关于中轴215旋转。作为对转换器2416的平移运动的响应，锁闭环壳体263和锁闭环260也在轴向方向(例如，正性和负性轴向方向)上平移。但是，锁闭环壳体263在旋转上是固定的，这样它不会围绕中轴215旋转。锁闭环260还可以关于中轴215旋转，正如其来回运动和沿着在锁闭凸轮环261的轨道表面和锁闭导向环271的轨道表面(在锁闭凸轮环和锁闭导向环的轨道表面之间形成的锁闭轨道轮廓265)运动一样。电枢2406和凸轮2404像一个单元一样(例如，电枢凸轮组件2405)固定在一起，并且因此围绕中轴215一起旋转。然而，电枢2406和凸轮2404在轴向方向上静止(例如，它们不在正和/或负的轴向方向上平移)。当线圈220没有被激励时，其不会被吸附和接合到电枢2406。因此，电枢2406和凸轮2404可以沿着转换器2416关于中轴215自由旋转。但是，当线圈220被激励时，线圈220朝向电枢2406移动，并直接接触电枢2406，从而关闭线圈220与电枢2406之间的气隙。因此，电枢2406和凸轮2404减速或停止旋转。通过约束电枢2406和凸轮2404，使得它们不在轴向方向上移动(例如，平移)，而是允许线圈220仅朝向电枢2406平移，实现了更精确的轴向移动。下面参照图5至图11讨论EMPD 200的转换模式的更多细节。

通过这种方式，EMPD组件200可以将该组件的离合器环调整到4x4位置，在该位置中两个旋转部件(例如，车辆传动系统的车轴或轴)可旋转地相互联接，以及4x2位置，在该位置中，两个旋转部件不可旋转地相互联接。图5至图7示出在不同转换位置(例如，分别是4x2、转换的末端和4x4位置)中EMPD 200的横截面视图和组装视图。图5至图7中示出的EMPD的部件可以与图2至图4中所示以及如上所述的部件是相同的。因而，这些部件有相似的序号，并且不会在下面参照图5至图7重新介绍。具体来讲，图5示出断开200在第一4x2位置(例如，分开位置)中的第一组装视图501，以及沿着视图501的A-A部分的第一横截面组装视图503的示意图500。图7示出断开200在第二4x4位置(例如，啮合位置)中的第二组装视图701，以及沿着视图701的A-A部分的第二横截面组装视图703的示意图700。图6示出断开200在第三位置(转换末端(EOS))中的第三组装视图601，以及沿着视图601的A-A部分的第三横截面组装视图603的示意图600。这些位置可以对应于车辆的转换模式，其中，转换命令可以被发送给车辆控制器，继而发送给断开控制器2414以便相应地开动EMPD组件200。

在4x2位置中，如图5中所示，离合器环230只与一个旋转部件(未示出)啮合，而另一个旋转部件(未示出)被允许独立旋转。在4x2位置中，线圈220和电枢2406通过气隙408相互分离。另外，转换器2416的导向部分2415的导向与凸轮2404的尖端307相对(并且连接)放置。并且，转换器2416的导向部分2415的底座部分与凸轮2404的底座309相对(并且连接)放置。因而，转换器2416和凸轮2404之间的空间可以相对于4x4位置最小化。因为转换器2416被联接到离合器环230，因此转换器2416与离合器环230(以及其与之啮合的旋转部件)一起旋转。另外，分别由于转换器2416和凸轮2404的连接导向和双向斜道，凸轮2404与转换器2416一起旋转。

被命令从4x2转换到4x4模式时，车辆控制器可以确定连接两个旋转部件是否安全。例如，在一些实施方式中，这两个旋转部件可能需要在对应于车辆前进或后退的相同方向上旋转。一旦接收到将断开200转换到4x4位置的转换命令，控制器2414通过接触组件303(如上参照图3所述)向电磁线圈220提供电流以便激励该线圈220。根据电磁特性，激励线圈220可以创建围绕该线圈的磁场。因而，线圈220被吸附到电枢2406，它是由适当金属材料组成的，用于与线圈220产生的磁场相互作用。虽然线圈220在旋转上是固定的，但是电枢2406(和吸附到电枢2406的凸轮2404)与转换器2416和离合器环230一起旋转，如上所描述。由于线圈220可以自由地平移有限的量，因此线圈220在正性轴向方向上，朝向电枢2406运动并运动到与电枢2406接触，而电枢2406在轴向方向上维持静止。线圈220向电枢2406的运动有效地关闭气隙408并因此在线圈220和电枢2406之间产生摩擦力。因而，电枢2406的旋转可以被减慢或停止。当电枢2406和凸轮2404比转换器2416旋转的更慢时，凸轮2404的双向斜道产生对转换器2416的导向的压力。因此，如视图702中所示，转换器2416的导向部分沿着凸轮2406的斜道，远离尖端并朝向凸轮2406的底座滑动。这使得转换器2416在正性轴向方向远离凸轮2404运动(而凸轮2404在轴向方向上维持静止)(在203处示出)。由于转换器2416被吸附到离合器环230，这两个部件在轴向方向(例如，正性轴向方向)上作为一个单元一起平移。通过这种方式，被激励的线圈220和电枢2406提供的动力可以在正性轴向方向上驱动离合器环组件并使其与第二旋转部件啮合。转换器2416的轴向运动随后作用于离合器环230以产生从分开到啮合位置的转换，从而从4x2位置转换到4x4位置。

如上所述和参照图8进一步描述的，断开200包括用于将断开保持在4x4位置而无需选取220保持被激励的锁闭装置。例如，在从一个位置转换到另一个位置时只激励线圈220是很有利的。但是，如果该锁闭装置并没有被包括在断开组件中，对线圈220的断开激励可以使得电枢2406和凸轮2404沿着转换器2416自由旋转，并且然后，回位弹簧2410将离合器环230回复到4x2位置(通过在负性轴向方向平移转换器2416和离合器环230)。相反，当命令4x4位置时，如上所述的线圈220被激励并且离合器环230转换到4x4位置。除了这一运动之外，锁闭装置保持断开200处于4x4位置，即使在线圈220被断开激励之后。在这种情况中，车辆将保持在4x4模式直到选择4x2模式。

当被命令从4x2到4x4模式的转换时，控制器2414再次通过接触组件303向电磁线圈220提供电流以激励线圈220。因此，转换器2416的导向部分2415的导向在凸轮2404的斜道上进一步向上行进，直到导向与凸轮2404的双向斜道的非倾斜底座端(例如，底座309)。这一位置被称为转换末端(EOS)位置并在图6中示出。该额外的行进距离使得锁闭装置翻转，如下面参照图8进一步描述的。一旦锁闭装置翻转，可以断开线圈220的激励。当线圈220从EOS位置断开激励时，线圈220远离电枢2406运动，并且在线圈220和电枢2406之间再次出现气隙408。然后，电枢2406和凸轮2404可以沿着转换器2416自由旋转，并且回位弹簧2410将离合器环230回复到4x2位置。每次线圈220在短暂瞬间或脉冲是被激励，车辆驱动模式可以在4x2和4x4位置之间循环。

另外，如果离合器环230由于离合器齿轮齿没有对齐或发生滚边二无法移动，则受阻转换弹簧2408转向并允许转换器组件完成所命令的动作。当齿轮齿对齐时或移除滚边时，受阻转换弹簧2408会将离合器环压回期望位置。

如上所述，锁闭装置将断开200保持在所选择的转换位置而无需电磁线圈保持被激励。通过这种方式，只在从一个转换位置移动到另一个位置时才激励该线圈。可以用在断开200中的锁闭装置的一个示例在图8中示出。具体来讲，图8从断开组件200的顶视图视角示出了锁闭轨道轮廓265的示意图750。该锁闭轨道轮廓265是在静态锁闭凸轮环261和静态锁闭导向环271之间构成的。锁闭装置还包括平移(在轴向方向)和旋转锁闭环260，其包括沿着轨道轮廓(例如，轨道)265行进的多个辐射状朝向的销2412。锁闭环260的一个销2412的行进路径在图8中示出。锁闭凸轮环261和锁闭导向环271的轨道表面构成在原型锁闭轨道轮廓265中排列的峰谷模式。如上参照图3至图4所介绍的，该锁闭向导环271包括构成一致尺寸的凹槽(例如压痕)模式的第二系列齿轮齿751，这一系列凹槽的两个凹槽752和759在图8中示出，其延伸到锁闭导向环271中。该锁闭凸轮环261包括构成围绕浅凹槽(例如，制动装置)的锁闭凸轮环261周围的重复模式的第一系列齿轮齿753，两个浅凹槽754和757在图8中示出，以及深凹槽(例如，制动装置)，一个深凹槽755在图8中示出。该锁闭轨道轮廓265由一系列凹槽(例如，8中示出的752和759)、浅凹槽(例如，图8中示出的754)和较深凹槽(例如，图8中示出的755)以及分隔锁闭凸轮环261和锁闭导向环271的齿轮齿的空间构成。在图8中只示出了锁闭凸轮环261和锁闭导向环271的所有凹槽的一部分。

锁闭环260随着销2412在轨道265的波峰和波谷上下行进而旋转，该轨道的波峰和波谷由锁闭凸轮环和锁闭导向环的轨道表面(例如，咬合模式)构成。沿着该轨道表面的锁闭凸轮环261的凹槽包括销2412可以停在稳定位置的浅凹槽754和757。销2412还可以停在自然就是稳定位置的深凹槽755中。当断开200的转换装置如先前描述的转换位置(并且在正性轴向方向运动)时，锁闭环销2412被压向锁闭导向环271的轨道表面并沿着轨道265的锁闭导向环一侧行进。销2412的运动被锁闭导向环271上的制动凹槽752和759停止在精确点上。放置第一制动凹槽(例如，EOS凹槽)752，也就是锁闭凹槽导向EOS位置756，这样当完成到4x2模式的转换时，锁闭环销2412将到达稳定的深凹槽755和锁闭凹槽4x2位置758。在760处放置第二制动凹槽759，通过这种方式，当完成到4x4模式的转换时，锁闭环销2412将到达稳定的浅凹槽757和锁闭凹槽4x4位置762。锁闭环随着每次进行模式转换时其在浅凹槽754和757和深凹槽755之间交替而旋转并在一个方向前进。应该了解的是，该锁闭系统可以被反转，这样深凹槽755对应于4x4位置，浅凹槽754和757对应于4x2位置。

当电磁线圈220被打开并激励时，离合器环230和锁闭环260在正性轴向方向平移，如203处所示。因而，锁闭环260的销2412通常也可以在正性轴向方向(并且与锁闭导向环271相对)运动。除了该运动，销还可以由于锁闭凸轮环261和锁闭导向环271之间的偏移定位而关于断开200的中轴旋转。明确地讲，关于中轴的旋转由顺时针旋转方向764示出。通过这种方式，销2412的轴向运动相对锁闭导向环271产生作用，这样锁闭导向环271的齿轮齿用作销2412可以与之接触滑动的楔子。销2412沿着锁闭导向环271的轨道表面的滑动运动使得锁闭环260旋转直到该销2412到达该轨道表面中的凹槽。在图8中所见的示例中，销2412可以开始于轮廓265的第一4x4凹槽754(或第二自锁位置)，并且一旦激励线圈，销2412沿着激励路径770向上运动到第一EOS凹槽752。当销2412在EOS凹槽752内时，离合器环和锁闭环组件可以相应地位于EOS位置中。

如前所述，一旦到达EOS位置并且销2412在EOS凹槽756中，该线圈可以被关闭(例如，断开激励)，因此，电枢2406和凸轮2404可以自由地与转换器2416旋转，从而将转换器2416的导向沿着凸轮2404的斜道向下移动，其将转换器轴向朝向凸轮2404移动。反过来，离合器环230在负性轴向方向上运动。通过类似的方式，锁闭环260的销2412一般也可以在负性轴向方向运动同时还关于断开200的中轴旋转，沿着断开激励的路径722跟随锁闭凸轮环261的轮廓，直到销2412到达4x2凹槽(例如，深凹槽)755(例如，第一自锁位置)。如果给出接下来的转换命令，则线圈220将会再次被打开(例如，激励)，使得离合器和锁闭环组件在轴向方向移动。因此，销2412跟随激励路径744直到其到达第二制动凹槽759。线圈220可以再次被关闭(例如，断开激励)，允许转换器2416和锁闭环230在负性轴向方向移动，从而使得销2412沿着锁闭凸轮环261的轮廓、沿着断开激励的路径776行进，直到销与第二4x4凹槽(例如，浅凹槽)757接触。通过这种方式，当销2412被放置在4x4凹槽754或757(例如，第二自锁位置)时，断开组件200处于4x4位置。类似的，当销2412位于4x2凹槽755(例如，第一自锁位置)时，断开组件200处于4x2位置。通过这种方式，当断开处于第一或第二自锁位置之一时，该断开保持在相应的4x2或4x4位置而无需保持线圈220被激励(例如，线圈可以被关闭)。虽然图8中只示出了5个凹槽，但是应该理解的是，凹槽模式和轮廓265可以沿着锁闭凸轮环261和锁闭导向环271的外围重复。此外，多个销2412可以位于轮廓265中。尤其是，凹槽的数量可以是锁闭环260的销2412的数量的几倍。例如，如果锁闭环包含5个销，则可以有20或25个凹槽位于锁闭轨道轮廓265上。如图4中所示，锁闭环260包括8个销。但是，销的数量大于或小于8个都是有可能的。

从将断开组件200移动到4x2和4x4位置的转换过程，可以看到离合器环组件(例如，离合器环230、转换器2416、凸轮2406、受阻转换弹簧2408和支持架保持器401)和锁闭环组件(例如，锁闭环260、保持环277和锁闭环壳体263)作为单独部件工作，但是具有轴向方向上公共的平移运动。因而，离合器环和锁闭环组件可以像基本上单个单元一样平移。离合器环和锁闭环组件可以共同成为凸轮随动件装置。包括锁闭环260和锁闭环壳体263的该锁闭环组件与锁闭轨道轮廓265相互作用以便通过向EOS位置的中间转换将锁闭环组件和离合器环组件保持在4x2和4x4位置。线圈220被激励时。离合器和锁闭环组件可以被移动并保持在EOS位置中。相反，当线圈220被断开激励时，离合器和锁闭环组件可以被移动并被锁闭环组件(例如，如上所述的锁闭环装置)保持在其稳定状态的4x2和4x4位置。此外，锁闭环壳体263可以允许锁闭环260关于断开200的中轴自由旋转，但是约束该锁闭环260在轴向方向只能平移有限的量。平移运动的有限量可以减少转换动作过程中锁闭环260和锁闭环壳体263之间的旋转阻力的量。此外，锁闭环壳体263可以被约束在断开200中，这样锁闭环壳体263能够平移但是在旋转方面是固定的。因而，锁闭环壳体263可以只向锁闭环260应用轴向(平移的)压力，不受车辆的前进或后退方向的约束。

提供对应于断开200的4x2、4x4和EOS位置的每一个的凹槽的锁闭轨道轮廓265通过锁闭环260的销2412接合到锁闭环组件。该轨道轮廓265在断开的壳体内是静止的，并且偏向于将销2412约束为在单个旋转方向上旋转。如图8中所见，轮廓265的偏向属性是由锁闭凸轮环261和锁闭导向环271之间的未对准产生的。尤其是，锁闭凸轮和261可以在顺时针方向上移动，这样销偏向于只在顺时针方向移动而不会在逆时针方向移动。一般来讲，销2412可以被轨道265约束为只在单个旋转方向上旋转而不会逆转方向。通过这种方式，当锁闭环260被离合器环组件或线圈220的断开激励在正性或负性轴向方向上驱动时，销2412因此在顺时针方向运动直到到达凹槽754、752、755、759或757之一。如果离合器环和锁闭环组件没有运动到EOS位置，那么销2412没有到达EOS凹槽752或凹槽759，则该部件可以返回先前的状态。要注意的是，4x2和4x4凹槽可以被颠倒。离合器环组件可以驱动断开200在4x2和4x4位置之间的运动，而锁闭环组件可以将断开200保持在4x2和4x4位置。

EMPD组件200还可以包括用于确定组件的移动位置的磁位置传感器组件，如上所介绍的。该位置传感器组件包括磁铁212，其嵌入在图19和20中示出的锁闭环壳体263和位置传感器208中，如下将进一步描述的。由于锁闭环壳体263被约束为自由地平移但是不能旋转，磁铁212可以只平移而不会关于断开200的中轴215旋转。位置传感器208可以是磁传感器，这样该传感器可以检测磁铁212的磁力的强度。因此，外部车辆控制器从传感器208接收信号可以将磁力与断开组件200在特定离合器环230中的位置(也就是，离合器环组件和锁闭环组件的位置)关联起来。例如，当断开200在EOS位置中时，传感器208可以被直接安装到磁铁212上。传感器208可以检测磁铁212贯穿其从EOS位置到4x2和4x4位置的轴向运动的磁力强度。通过这种方式，传感器208可以检测离合器环230的4x2、4x4和EOS位置以及在4x2、4x4和EOS位置之间或之外的任何离合器环位置。使用来自传感器208的磁力信号，车辆控制器或其它控制器可以转换针对断开200的位置的压力量级。要注意的是，传感器208的性能可以不受线圈220产生的局部磁场影响，因为磁线圈场可以集中在线圈220和电枢2406周围。通过使用磁传感器208，断开200的传感器组件和激活部件之间不需要接触。因而，非接触传感器组件可以减少断开200的退化。

图9示出EMPD组件200的转换位置和磁位置传感器208的输出之间的关系的示例性曲线图900。如图所见，曲线图900的第一水平轴是断开组件200的转换位置，而纵轴是以位置传感器输出的最大电压信号的百分比(％)测量出的传感器208的信号输出。图900的第二水平轴是以高斯(G)为单位测量出的磁铁212的磁通量密度B。在这一示例中，转换位置和传感器输出以及磁通量密度和传感器输出之间存在线性关系。虽然4x2位置对应于较低电压信号(例如，0％左右)，但是4x4位置对应于较高电压信号(例如，50％左右)，EOS位置对应于曲线图900的最高电压信号(例如，100％左右)。在这种情况中，如果从磁铁212检测到较高磁通量时传感器208输出较高电压，则传感器208可以在断开200处于EOS位置中时被直接放置在磁铁212上。因而，检测到的磁通量(例如，磁力)可以在EOS位置处是最高的，正如曲线图900的最高输出电压所反映出来的。在曲线图900的上下文中，较高或较低电压信号或磁场是相互相对的。例如，对应于4x4位置的电压信号可以高于4x2位置的电压信号但低于EOS位置的电压信号。位置和传感器信号输出之间的其它关系也是有可能的，只要还是适合本公开内容的范围。

作为一个实施方式，只有有限持续时间的电流脉冲可以被传递给EMPD组件200的线圈220以便不管车辆速度操纵转换操作。当线圈220被激励以转换断开200时，磁位置传感器通过离合器和锁闭环组件及其内嵌的磁铁212实时测量离合器换230的位置，直到达到EOS位置或已经过了线圈脉冲的最大允许时间。该最大允许脉冲时间可以是预先确定的时间，用于激励线圈直到发生自动断开激励以避免线圈220和电枢2406的过度退化和产生过多热量。在离合器环组件无法移动的事件内，比如在力矩匮乏状况中，最大可允许脉冲时间可能不允许线圈220保持连续被激励并损坏断开组件200。当线圈220被断开激励时，位置传感器208可以跟踪断开组件200的位置直到达到对应于4x2或4x4位置的稳定状态。如果没有检测出期望的位置，则线圈220可以再次被激励以便移动离合器和锁闭环组件直到达到期望的位置。通过这种方式，通过将线圈220的激励时间最小化，可以减少能量消耗的量。穿过线圈220的脉冲电流可以比要求连续电流的其它断开组件消耗明显小得多的能量。此外，电磁断开系统相关联的其它不利影响也可以得到减少，比如部件损耗、发热和噪声、振动和跳动。

通过这种方式，使用图2至图9的EMPD组件200，提供了一种自包含断开系统，其可以采用智能控制器和闭环系统以减少车辆开销控制。EMPD组件200的智能控制器方面可以通过控制器2414的使用来显示。尤其是，外部车辆控制器可以在接收到验证断开位置的反馈信号时，向断开组件200的控制器2414发送向4x2或4x4模式转换的命令信号。在断开组件200的一个示例性控制系统中，该反馈信号可以是模拟的，因此单个电线可以携带断开位置和错误信号。此外，在合并了多个断开组件200的车辆中，该反馈信号可以报告常规操作、服务过程中每个断开组件200的状态，以及是否有任何一个断开故障。另外，如果车辆的一个断开在服务过程中变为不同步，则控制系统可以通过启动独立于车辆中的其它断开组件的一个断开组件来纠正这一同步问题。最后，如果一个断开组件故障使得它不再可操作，则车辆控制器或其它控制器可以向车辆操作员或技术人员报告故障和故障位置。

在一个示例中，断开控制器2414可以通过一个或多个电线被整合到断开200的壳体、断开200的锁闭凸轮环中，或打包在接合到EMPD组件200的外部组件中。断开控制器可以包括各种电部件，比如稳压器、微处理器和线圈驱动器。线圈驱动器可以是，例如干燥的接触中继器或固态开关之一，当被微处理器指示(命令)时，其提供电流以激励电磁线圈220。如上参照图4所解释的，当断开控制器是断开200的一部分时，电部件可以作为设备211被接合到PCB207。

在一些实施方式中，另外的多层离合器可以串行联接包括离合器换230的断开200。举个例子，多层离合器(也可以称为摩擦离合器)可以包括一组旋转联接到由离合器环230选择性地啮合的两个旋转部件之一的楔形板，以及一组旋转联接到由离合器换230选择性地啮合的两个旋转部件中的另一个的楔形板。压板(例如，活塞板)可以压紧该楔形板和摩擦板以同步两个旋转部件之间的速度。然后断开200的离合器环230可以用作锁闭离合器，用于将两个旋转部件相互锁在一起，从而完全啮合这两个旋转部件以完成两个旋转部件之间的力矩传递。应该注意的是，如上所述的多层离合器可以与本申请中描述的EMPD组件的任何一个串行地包括在一起。

图10和11描述了用于操作EMPD组件200的方法800。要注意的是，各个步骤和决策处理可以被存储在断开组件200外部的主车辆控制器的存储器中。在其它示例中，本地化集线控制器可以直接联接到组件200并执行方法800的步骤，同时与外部的主车辆控制器通信。在又另一个示例中方法800的各个步骤和决策处理可以被存储在断开控制器(比如图4中示出的控制器2414)的存储器中。因而，断开控制器可以结合EMPD组件的各个传感器(例如，位置传感器208)和执行器(例如，线圈200的接触组件303)一起执行方法800。要重申的是，4x2(2WD)或第一模式对应于离合器环230只在旋转部件(例如，轴或车轴)上啮合的第一位置，而4x4(4WD)或第二模式对应于离合器环230啮合两个旋转部件(例如，靠近EMPD排列的轴和部件)从而将两个旋转部件联接在一起的第二位置。最后，转换末端(EOS)位置对应于线圈220被激活时离合器环230和其它接合的部件在轴向方向上移动的最远位置。这可以在图9中直观看到，其中EOS位置是相比于4x2和4x4位置的最右边位置。为了便于理解，将会参照关于前述附图所给出的部件和描述。但是，方法800可以用于交替具有与上述不同配置的EMPD组件。

首先，参照图10，在801处，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208)，从而磁力可以与4x2、4x4或EOS位置关联起来，确定车辆行进方向，以及同步两个旋转部件(例如，可以通过断开的离合器换选择性地和旋转地联接的两个旋转部件)之间的旋转速度。接下来，在802处，操作者(即，驾驶员)或其它系统可以向控制器或类似的设备发送输入命令。该输入命令可以是从4x4模式转移到4x2模式或反之亦然的请求。因而，该方法在802处可以包括从控制器接收并读取输入命令。一旦接收到转换命令，在803处，该方法包括确定车辆操作者已经命令(即，请求)了哪个转移模式。如果请求4x2操作，则处理在图11中的813处继续进行。作为替代，如果请求4x4操作，则处理在图10中的804处继续进行。

在804处，该方法包括确定EMPD组件200是否处于4x4(第二)模式中，也就是在离合器环230与其它与离合器环230一起轴向旋转的部件是否处于4x4位置，从而这两个旋转部件在一起。在步骤804和确定EMPD是否处于某个位置(例如，4x4、4x2或EOS)的方法800的其它步骤处，控制器可以根据位置传感器(例如，位置传感器208)的输出进行确定，如上参照图9所描述的以及下面将参照图19和20进一步描述的。如果EMPD组件200已经处于4x4位置，则在812处，该方法包括向外部车辆控制器输出4x4反馈信号以通知操作者和其它系统关于当前的4x4位置。作为替代，如果在804处EMPD组件200没有处于4x4位置中，则在805处，可以发送电流以激活线圈220。如前所解释的，使用激励的线圈220，离合器和锁闭环组件可以在正性轴向方向运动。接下来，在806处，传感器208可以检测EMPD组件200是否处于EOS位置，该位置由锁闭环260的销变成与凹槽752或759共享表面接触时来定义。乳沟EMPD组件200还没有到达EOS位置，则在807处，定时器或其它设备可以确定是否已经超过最大可允许时间。如前所提到的，脉冲线圈220的最大可允许时间可以辅助减少线圈220和点数225的退化。如果最大可允许时间还没有超过，则可以重复步骤806以继续检查EMPD组件200是否已经到达EOS位置。相反，如果最大可允许时间已经超时，则在808处，电流可以停止流向线圈220，从而断开对线圈220的激励。此外，可以发起冷却周期以允许线圈220在继续回到步骤806之前冷却下来。

在806处，一旦已经到达EOS位置，则在809处，线圈220可以被断开激励。一旦断开激励线圈220，离合器和锁闭环组件朝着4x4位置和对应的锁闭凹槽轴向运动。发生这一动作时，在810处，传感器208可以监控EMPD组件200的位置。在一个示例中，传感器208可以连续输出对应于图9的曲线图900的线性关系的信号。在811处，该方法包括确定EMPD组件200是否处于4x4位置。如果还没有到达4x4位置，则处理过程继续到822，确定是否已经超过转换尝试的门限(例如，最大)数量。如果已经超过转换尝试的门限数量，则处理过程结束。由于方法800可以连续重复，该方法可以在单驱动循环中代替801在802处重新开始。如果还没有超过转换尝试的门限数量，则方法循环回804以确定EMPD是否处于4x4位置。相反在811处，如果传感器208确定EMPD组件200处于4x4位置，则在812处，该方法包括向车辆控制器和/或车辆操作者输出4x4反馈信号，从而结束方法800。

在803处，如果请求4x2位置，则该方法800在图11中继续进行。图11的步骤813至823类似于图10中的步骤804至812，而图11集中在向4x2位置的转换上。因而，为了简单将给出步骤813至821的每一个的概述，而在贯穿说明书中会更多引用图10。参照图11，在813处，该方法包括确定EMPD组件200是否处于4x2位置。如果已经到达4x2位置，则方法可以在812处以向车辆控制器输出4x2反馈信号结束。或者，在814处，如果EMPD组件200没有处于4x2位置则激励线圈220。在815处，如果EMPD 200没有处于EOS位置，则可以发起步骤816和/或817以便允许EMPD 200在无需使线圈220过热的情况下到达EOS位置，通过允许线圈冷却并遵守最大可允许脉冲时间防止线圈过热。一旦EMPD 200处于EOS位置，则在818处，可以重新激励线圈220以允许EMPD 200在相对的、负性轴向方向平移。在819处，EMPD 200的位置可以由传感器208监控，直到在820处该方法确定EMPD 200是否已经到达所请求的4x2位置。如果EMPD 200还没有到达4x2位置，则可以在823处确定是否已经达到转换尝试的门限数量之后重复图11的几个步骤。或者，如果已经到达4x2位置，则在821处，可以向车辆控制器输出4x2反馈信号，从而结束方法800。

通过这种方式，电磁脉冲断开组件200可以在两个旋转部件之间提供选择性的啮合，同时减少电量消耗并且不依赖真空作为动力源。由于锁闭装置包括锁闭环、锁闭导向环和锁闭凸轮环可以将断开200保持在4x4和4x2位置，因此可以只在需要在4x2和4x4位置之间转换时才提供电流。因此，断开200可以节省电量，而其它断开组件可能需要提供持续的电流。此外，如上所述的线圈220的摆动方面(例如，在轴向方向上轻微可移动的)可以增加线圈220和点数2406的耐用性和寿命，因为线圈回位弹簧2418可以在线圈220被断开激励时维持该气隙657。

现在转向图12至图16，示出了沿着车轴放置的电磁脉冲断开1802的实施方式。该中心电磁脉冲断开1802可以具有与如上参照图2至图11描述的电磁脉冲断开组件类似的部件和功能。该中心电磁脉冲断开1802可以选择性地断开车轴的两个部分(例如，图1中示出的前车轴134或后车轴132的两部分)。

例如，图12示出沿着车辆车轴1804放置的中心电磁脉冲断开1802的第一实施方式的示意图1800。例如，该车轴1804可以是车辆的前车轴或后车轴。如图12中所示，该中心电磁脉冲断开1802被放置在车轴1804的中间部分，并且远离放置在车轴1804的任何一个末端的车轮和车胎1818。车轴1804可以在车轴1804的任何一端连接到半轴1816。每个半轴1816联接到转向1824的车轮轮轴1820和围绕半轴1816和车轮轮轴1820之间的连接半轴的车轮轴承1822。如图12中所示，中心电磁脉冲断开1802被放置于差动器1806(例如，可以是图1中示出的前差动器122或后差动器121)的一侧。在替代实施方式中，中心电磁脉冲断开可以被放置在差动器1806的正相反的一面，如图15中所示，下面将进一步描述。

该差动器1806直接联接到传动轴1814。该传动轴1814可以是车辆的前驱动轴或后驱动轴(例如，如图1中所示的前驱动轴133或后驱动轴131)的一部分或联接到它。因而，从车辆驱动轴向差动器1816传递转动功率。然后，沿着车轴1804排列的差动器1806向联接到车轴1804的每个车轮分发扭矩。差动器1806在第一侧上联接到外半轴1812，车轴1804的外半轴1812部分直接联接到半轴1816之一。差分器1806在第二侧(与第一侧正相对)上直接联接到车轴1804的中间轴1810。

中间轴1810还联接到中心电磁脉冲断开1802。该中心电磁脉冲断开1802还联接到耦合器轴1808，该耦合器轴1808直接连接到半轴1816的另一个。因而，该中心电磁脉冲断开可以选择性地将两个旋转部件相互分开，这两个旋转部件可以是联接到第一车轮1801的耦合器轴1808和联接到差分器1806的中间轴1810，并且因此车辆的驱动轴穿过传动轴1814。

该中心电磁脉冲断开1802由一个与轮毂锁系统的两个单元相对的断开单元组成，该轮毂锁在每个车轮上有一个组件。由于只使用了一个断开单元，因此只能断开一个车轮(例如，第一车轮1801)而其它车轮(例如，第二车轮1803)保持连接(例如，连接到车轴1804的驱动部分)。例如，图12中示出的中心电磁脉冲断开1802可以将第一车轮1801从传动系统断开，同时第二车轮1803保持联接到传动系统。邻近半轴1816的联接的第二车轮1803和轮毂轴1812一起转动，邻近半轴1816的断开联接的耦合器轴1808与第一车轮1810也是一样。中间轴1810以与联接到车轮1803和外半轴1812的半轴1816相同的速度转动，但是由于差动锥齿轮而在相反的方向上转动。由于中间轴1810和外半轴1812的平均速度接近0，因此差分载体和传动轴1814保持静止。中心电磁脉冲断开1802可以在车轮端断开上提供益处，比如减小的整体尺寸、减少的开销、简化的实现和减少的转换噪声。并且如图12中所示，中心电磁脉冲断开1802和差动器1806可以联接到车轴壳体1826。该中心电磁脉冲断开1802包括执行器1828，用于选择性啮合和分开联接的轴1808和中间轴1810，如下参照图17至图24将进一步描述的。

图13示出了沿着车辆车轴1804放置的中心电磁脉冲断开1802的第二实施方式的示意图1900。如图13中所示，该车轴1804(具体来讲，车轴1804的中间轴1810)被放置穿过发动机油盘1902。中心电磁脉冲断开1802被放置在发动机油盘1902的第一侧，而差动器1812被放置在发动机油盘1902的第二侧，该第二侧沿着车轴1804的长度与第一侧正相对。

图14示出了沿着车辆车轴1804放置的中心电磁脉冲断开1802的第三实施方式的示意图2000。该第三实施方式类似于图12中示出的第一实施方式。但是，如图14中所示，半轴2002可以比图12中的半轴1816更长。该中心电磁脉冲断开1802被放置的沿着中间轴2004更靠近差动器1806。因而，图14的中间轴2004比图12的中间轴1810更短。并且，车轴1804的整体长度在图14中示出的可以比在图12中更短。通过这种方式，该中心电磁脉冲断开1802和差动器1806可以被放置的沿着车轴1804相互距离更近或更远。

图15示出了沿着车辆车轴1804放置的中心电磁脉冲断开1802的第四实施方式的示意图2100。在第四实施方式中，发动机油盘1902被放置在差动器1806的第一侧上，伴随外半轴1812穿过发动机油盘1902运动。该中心电磁脉冲断开1802被放置在差动器1806的第二侧上，并且可以将第二车轮1803从传动系统断开连接(替代第一车路1801，如前面图12至图14中所示)。

图16示出了沿着车辆车轴1804放置的中心电磁脉冲断开1802的第五实施方式的示意图2200。然而，在图16中，车轴1804是直接联接到车轮轮轴1820的接合处2202的单梁车轴并且不是半轴。因而，图16中所示的中心电磁脉冲断开1802选择性地断开耦合器轴1808和单梁车轴1804的中间轴1810。

在图17至图23中更详细地示出了放置在图13至图16中示出的一个或多个位置的中心电磁脉冲断开的实施方式。应该注意的是，下面参照图17至图23所描述的中心EMPD实施方式可以沿着车轴放置在图13至图16的那些位置之外的或替代性的位置。图17至图24可以包括类似于如上参照图2至图11所描述的那些部件。因而，相似的部件有相似的序号，并且具有与如上参照图2至图11所描述的相似的功能。因此，该中心电磁脉冲断开可以类似于如上参照图2至图11所描述的进行工作。为了简洁，下面不再完整重述图17至图24和图2至图11之间的公共部件。

图17至图20示出了中心EMPD 1702的第一实施方式。具体来讲，图17示出了中心EMPD 1702的外部视图的示意图1700。图18示出中心电磁脉冲断开1702的分解视图。图19示出中心电磁脉冲断开1702的横截面视图1950，包括位置传感器组件(例如，包括位置传感器208和磁铁212)的额外的细节视图2420。图20示出位置传感器组件和离合器环230针对EMPD 1702的不同转换位置相对于耦合器轴1808和中间轴1810的细节视图。具体来讲，在2020处示出了4x2位置，在2022处示出4x4位置，在2024处示出转换末端(EOS)位置，在2024处示出受阻转换位置。下面的描述参照图18、19和20。

中心EMPD 1702包括外壳2306，外壳2306包括基壳2302和盖壳2304。外壳2306全部包围(并且全部围绕和包封)中心电磁脉冲断开1702的内部部件，如图19中所见。因而，外部灰尘和杂物不会进入外壳2306内部，从而增加EMPD 1702的寿命、减少退化并改进其操作。基壳2302通过多个扣件2309联接到盖壳2304。另外，盖壳2304包括用于控制器2414(如图18中所见)到外部源(比如车辆控制器和/或电源)的连接的电连接2307。中心电磁脉冲断开1702还包括中间轴1810和耦合器轴1808，该中心电磁脉冲断开选择性地断开中间轴1810和耦合器轴1808的连接。

离合器换230由车轴旋转的凸轮在位置之间转换。在这种类型的断开中，没有该车轴自身提供的动力之外的发动机或动力产生装置。由于车轴总是随着车辆沿路下行而旋转，因此旋转动力的选择是由向不运动的车辆结构提供可选择动力路径来完成的，不运动的车辆结构用作对离合器换230起作用的动力的反应成员。当存在该反应成员时，离合器环230在模式之间(例如，4x4和4x2)运动。当不存在反应成员时，离合器环230和转换组件2402停留在最后命令的位置。

图18示出EMPD 1702被组装起来时放置在基壳2302和盖壳2304之间的壳体洗涤器2315。中间轴包括齿轮部分2314，其包括多个齿轮齿用于与离合器环230的互补齿轮齿(例如，离合器环230上靠近底基壳2302的一行齿轮齿)啮合。图18还示出了靠近基壳2302和中间轴1810放置的一系列部件密封件2310(保持断开的内侧没有污染物)、滚针轴承(支持中间轴1810)、推进垫圈2312(在内侧方向中轴向地放置中间轴1810(通过保持环2313)和电枢2406)和保持环2313(将中间轴1810保持在断开中)。耦合器轴1808包括齿轮部分2416，其包括多个齿轮齿，适合于在EMPD处于4x4位置时与离合器环230啮合。EMPD 1702还包括靠近盖壳2304的一系列密封件、密封的滚珠轴承2417和密封吊环2418(保持大的污染物不进入轴承)。

如前参照图2至图11所描述的，该转换组件2402由凸轮2404、电枢2406、离合器环230、转换器2416和受阻转换弹簧2408组成。离合器环230的一部分被排列为使滑动齿轮齿总是与中间轴1810啮合。由于中间轴1810转动穿过差分锥齿轮到相对一侧的车轴半轴和车轮，该离合器环230也可以转动。离合器环230的其它部分被排列为使滑动齿轮齿在一个位置(例如，4x4)与耦合器轴1808啮合并且在另一个位置(例如，4x2)分开。该转换器2416有高点和低点(例如，在导向部分2415)并且连接到离合器环230，其具有与之一起转动的支架部分2417。因而，转换器2416和离合器环230关于中轴215旋转并且像一个单元一样沿着轴向方向203一起来回平移。凸轮2404与转换器2416的导向部分2415对齐，这样该转换器2416的导向将沿着凸轮2404的凸轮斜道。并且，电枢2406被固定在凸轮2404。

电枢凸轮组件2405(电枢2406和凸轮2404)非常靠近静止的电磁线圈220并且被很小的气息分离。还可以靠近线圈220包括线圈回位弹簧2418。当线圈220被激励时，该线圈220朝向金属电枢2406轴向平移(而电枢2406在轴向方向上维持静止)并且在气隙关闭后接触电枢2406。气隙被关闭时电磁力产生的接触摩擦力足够使电枢凸轮组件2405减慢或停止旋转。当电枢凸轮组件2405比转换器2416旋转的更慢时，凸轮2404的凸轮斜道产生针对转换器2416的导向的压力，其使得转换器2416运动远离凸轮2404。这一动作接下来作用在离合器环230上以便在正性轴向方向上产生从分开到啮合位置的移动，从而从4x2位置转换到4x4位置。该转换过程和中心EMPD 1720的部件的相应相互作用与如上关于图2至图11所描述的功能相同。

图19的细节视图2420示出EMPD 1702中的位置传感器208的位置。具体来讲，位置传感器208联接到PCB 207的底部表面。位置传感器208还直接放置在锁闭环壳体263上面(关于垂直方向，该垂直方向垂直于轴向方向并相对于该EMPD被安装进的车辆停留的地面)。换种说法，相对于中轴215，位置传感器208被从锁闭环壳体263辐射状地向外排列。如前参照图2至图4所描述的，锁闭环壳体263包括排列并嵌入在锁闭环壳体263的顶表面的两个磁铁212(其它数量个磁铁也是可能的)，该顶表面面对位置传感器208和PCB 207。这两个磁铁212间隔一定距离，在锁闭环壳体263的顶部接头213的相对的两侧。如细节视图2420中所示，这两个磁铁212排列为使得两个磁铁中的第一个北极向外朝向位置传感器208并且其南极嵌入在接头213中，而两个磁铁中的第二个南极向外朝向位置传感器208并且其北极嵌入在接头213中。然后，这两个磁铁212相对于静止传感器208(例如，PCB 207是静止的，并且不在轴向方向平移)的轴向定位确定传感器测量出的磁场强度，从而改变传感器输出并允许控制器确定EMPD 1702的转换位置。

如前所述，当磁场强度等于预定的第一值时，转换组件2402处于4x4位置。当磁场是第二值(低于该第一值)时，转换组件2404处于4x2位置。因此，将该位置反馈给控制器2414。然后，控制器2414可以根据需要激励线圈220以转换到命令的模式。应该了解的是，传感器208和磁铁212包括切换系统，并且可以用其它类型的切换系统替代，比如拨动开关和触发点、遵循编码器的接触刷或光学开关。

图20示出位置传感器208和电枢212在不同转换位置上的相对位置。磁铁212包括第一磁铁2011，其在轴向方向上比第二磁铁2012更靠近线圈220。换种说法，磁铁212的第二磁铁2012比第一磁铁2011更靠近回位弹簧2410。视图2020示出4x2位置中的EMPD 1702，其中，该离合器环230只联接到中间轴1810而不是耦合器轴1808。该第二磁铁2012被放置在靠近位置传感器208(例如，机会直接在其下面并与之对齐)。因而，相比第一磁铁2011位置传感器208更靠近第二磁铁。因而，位置传感器208输出指示EMPD被放置在4x2位置的第一信号。

视图2022示出4x4位置中的EMPD 1702，其中，离合器环230同时联接到中间轴1810和耦合器轴1808。在这一位置中，锁闭环壳体263在正性轴向方向上被推离的比在4x2位置中更远。该位置传感器208被放置在第一磁铁2011和第二磁铁2012之间几乎等间距的位置。因而，位置传感器208可以同时感应两个磁铁212，并输出指示EMPD被放置在4x4位置的第二信号。如上参照图9所描述的，第二信号可以比第一信号有更高电压百分比。

视图2024示出EOS位置中的EMPD 1702，其中，离合器环依然同时与中间轴1810和耦合器轴1808联接。但是，在这一位置，锁闭环壳体263在正性轴向方向上被推动的甚至更远，这样第一磁铁2011几乎与位置传感器208直接纵向对齐。换种说法，第一磁铁2011在它可以离位置传感器208最近的位置，而第二磁铁在其可以离位置传感器208最远的位置。因而，该位置传感器输出指示EMPD在EOS位置的第三信号。如上参照图9所描述的，该第三信号可以比第二信号有更高的电压百分比。

视图2026示出了在受阻转换位置中的EMPD 1702，其中，该离合器环230由于离合器齿轮齿没有对齐或滚边而无法移动。因而，受阻转换弹簧2408转向并允许转换器组件完成命令的动作。当齿轮齿对齐或滚边被移除时，该弹簧将离合器弹簧压回期望的位置。在这一位置，第一磁铁2011和第二磁铁2012在轴向方向上与位置传感器208几乎等距离。在这一位置，如视图2026中所示，转换器组件已经完成命令的动作并且停留在4x4位置。一旦离合器环和耦合器轴花键对齐，该转换弹簧2408将啮合离合器环并向车轮传递力矩。

除了常规操作，控制器2414可以被配置为检测各种类型的错误并进行纠错测量。例如，转换组件2402不在预期的时间周期内运动可以被检测为一个错误。这一状况可以由各个单元纠正，包括重复线圈脉冲直到达成命令的模式。

控制器2414的其它排列可以包括其它传感器类型，包括但并不仅限于车轴速度传感器。来自这些传感器的信息可以用于在某些车辆环境下进一步提取转换算法，比如当车辆停止或告诉行驶时不允许模式转换。

图21至图23示出中心EMPD 2120的第二实施方式，其只包括一个壳体(例如，一个作为一个部分形成的集成的且连续的壳体)，但是可以与短轴集成。图21示出EMPD 2120的等距外部视图，图22示出EMPD 2120的侧面外部视图，图22示出EMPD 2120的横截面内部视图。EMPD 2120包含与图18至图20中所示相同的相同内部部件。因而，部件具有相似的序号并且不再重新描述。并且，不是所有组件与它们在图18至图20中示出的具有同样的序号。

如图21和22中所示，EMPD 2120包括单个的连续壳体2122，其完全包住并围绕EMPD 2120的内部部件(比如图18和19中示出的部件)。壳体2122另外包括靠近耦合器轴1808放置的倾斜法兰2124。倾斜法兰2124围绕壳体2122环绕耦合器轴1808的部分的周围延伸。另外，法兰2124从壳体2122向外在壳体2122环绕耦合器轴1808的较窄部分和壳体2122环绕中间轴1810的较宽部分之间延伸。如图23中所示，除了如上参照图2至图8和图18至图20所描述的部件，EMPD 2120包括联接法兰2321，其固定EMPD 2120的内部部件的位置，同时还向车辆提供用于连接EMPD 2120的接口。在替代性实施方式中，壳体2122可以不包括法兰2124。

图24示出EMPD 2420的第三实施方式，其只包括一个壳体(例如，一个作为一个部分形成的集成的且连续的壳体)。示意图2420示出EMPD 2420的等距外部视图，并且示意图2424示出EMPD 2420的横截面内部视图。EMPD 2420包含与图18至图20中示出的相同的内部部件。因而，部件具有相似的序号并且不再重新描述。并且，不是所有组件与它们在图18至图20中示出的具有同样的序号。

如图24中所示，EMPD 2420包括单个的连续壳体2426，其完全包住并围绕EMPD 2420的内部部件(比如图18和19中示出的部件)。壳体2426另外包括靠近耦合器轴1808放置的倾斜法兰2428。倾斜法兰2428围绕壳体2426环绕耦合器轴1808的部分的周围延伸。另外，法兰2428从壳体2426向外在壳体2426环绕耦合器轴1808的较窄部分和壳体2426环绕EMPD 2420的较大直径内部部件之间延伸。如示意图24中所示，除了如上参照图2至图8和图18至图20所描述的部件，EMPD 2420包括联接法兰2421，其固定EMPD 2420的内部部件的位置，同时还向车辆提供用于连接EMPD 2420的接口。如上参照图21至图23和图24描述的壳体2120和2420分别包括开放的未封闭的一侧。因而，一个壳体部分被消除，并且断开可以用螺栓固定并封闭在传动系统部件(比如差动器或油盘)的一侧。

本申请中未描述的额外的部件可以包括在图17至图24的中心电磁脉冲断开中。并且，图2至图8中示出的额外部件可以被包括在图17至图24的中心电磁脉冲断开中。并且，如上参照图17至图24描述的中心电磁脉冲断开的部件也可以包括在图2至图8中示出的实施方式中。

作为一个实施方式，一种操作轴的断开组件的方法，包括：通过电磁线圈产生穿过电枢凸轮组件的轴向力将转换装置从第一自锁位置驱动到第二自锁位置，该电枢凸轮组件包括一系列与转换器装置的轴向延伸导向连接的双向斜道，该线圈只在第一和第二自锁位置之间的转换过程中被激励，该第一和第二自锁位置包括轴啮合位置和轴分开位置。举个例子，包括多个用于选择性啮合轴的离合器环联接到转换器装置，并且驱动该转换装置包括将放置在邻近转换器装置的离合器环和锁闭环轴在第一和第二自锁位置之间在断开组件的中轴的轴向上平移到一起，而离合器环和锁闭环相互独立旋转。并且，转换装置停留在第一和第二自锁位置而无需激活电磁线圈。该方法还包括当电磁线圈被失效且断开组件处于第一自锁位置时，沿着转换器装置旋转电枢凸轮组件。在另一个示例中，该方法还包括激活然后禁用线圈以便将转换器装置从第一自锁位置转换到第二自锁位置，以及激活然后禁用线圈以便将转换器装置从第二自锁位置转换到第一自锁位置。在又另一个示例中，该方法还包括当线圈被禁用时，甚至在穿过组件传递或不传递轴的力矩和旋转时，将转换器装置保持在第一自锁位置或第二自锁位置。举个例子，轴的啮合和分开是通过轴的旋转动作辅助的，并且其中电磁线圈被机械偏置力抵消。

作为另一个实施方式，电磁脉冲断开组件包括：由脉冲电流选择性激励的电磁线圈；包括固定在凸轮的金属电枢的转换组件，该凸轮包括一系列双向斜道，包括多个与一系列双向斜道的每一个之间的凸轮连接的轴向延伸的导向的转换器，以及联接到该转换器的离合器环；以及包括锁闭轨道轮廓的锁闭环组件，该锁闭轨道轮廓包括第一和第二自锁位置。举个例子，转换器和离合器环作为一个单元在轴向方向关于电磁脉冲断开组件的中轴平移，并且围绕中轴旋转。举另一个例子，锁闭环组件还包括锁闭环，其包括围绕锁闭环的外围裴烈的多个销，以及锁闭环壳体，其包括用于保持该锁闭环的阶梯形凹槽，其中，该锁闭环壳体和锁闭环沿着转换器在轴向方向上平移。举又另一个例子，该锁闭环壳体是旋转固定的，并且锁闭环壳体包括内嵌的磁铁，其创建不同于电磁线圈所创建的局部磁场的可检测的磁场。在一个示例中，电磁脉冲断开组件还包括静止磁位置传感器，配置为检测磁铁的磁场以确定电磁脉冲断开组件的转换位置。举另一个例子，锁闭环组件还包括锁闭凸轮环，其包括构成第一轨道表面的第一系列齿轮齿，以及锁闭导向环，其包括从第一组齿轮齿偏移的构成第二轨道表面的第二系列齿轮齿，该第一轨道表面和第二轨道表面构成锁闭轨道轮廓。另外，多个销被放置在第一轨道表面和第二轨道表面之间的锁闭轨道轮廓中，锁闭凸轮环和锁闭导向环是静止的，并且锁闭环可以围绕中轴旋转并沿着中轴平移。在另一个示例中，锁闭凸轮环圆周地围绕该转换组件，并且其中，第一轨道表面还包括定型为用于接触并保持锁闭环的多个销处于第一自锁位置和第二自锁位置的多个凹槽。并且，当电磁线圈被激励时电枢被磁吸附到电磁线圈，并且该电磁线圈包括一个或多个弹簧，用于维持线圈被断开激励时电磁线圈和电枢之间的气隙。在另一个示例中，电磁脉冲断开系统还包括沿着车辆的车轴的中间部分排列的外壳，该外壳整体抱住电磁线圈、转换组件和锁闭环组件，并且离合器环选择性地啮合车辆的耦合器轴和中间轴。

作为另一个实施方式，一种选择性地将两个旋转部件与断开组件啮合的方法，包括：在第一模式中，通过与锁闭凸轮环中的第一凹槽接触的锁闭环的销将离合器环保持在第一位置，该锁闭环与离合器环沿着断开组件的中轴平移；一旦接收到向第二模式转换的命令，激励电磁线圈以便磁力地将固定到凸轮的电枢吸附到转换末端位置，将固定到离合器环的转换器平移到转换末端位置，然后线圈被断开激励并且弹簧将离合器环推到第二位置，销接触锁闭凸轮环中的第二凹槽以便将该离合器环保持在第二位置；并且一旦接收到向第一模式转换的命令，激励电磁线圈以便将离合器环平移到转换末端位置，然后线圈被断开激励，并且弹簧将离合器环推到第一位置，销接触第一凹槽以便将离合器环保持在该第一位置。举个例子，转换器和离合器环平移到转换末端位置，沿着锁闭轨道轮廓并且相对(against)锁闭导向环的第一轨道表面滑动销以旋转锁闭环，并且将销与锁闭导向环中的转换末端凹槽接触，在此锁闭凸轮环的第二轨道表面和锁闭导向环的第一轨道表面构成锁闭轨道轮廓。举另一个例子，该方法还包括一旦断开激励电磁线圈，则沿着锁闭轨道轮廓并相对锁闭凸轮环的第二轨道表面滑动销以旋转锁闭环，并且将销与第一凹槽或第二凹槽之一接触。并且，该第一模式是两轮驱动模式，其中，离合器环只联接两个旋转部件中的一个，第二模式是四轮驱动模式，其中，离合器环同时联接这两个旋转部件。举又另一个例子，该方法还包括从车辆控制器接收命令在断开组件的断开控制器处转换到第一和第二模式。在另一个示例中，该方法还包括用与断开控制器电子通信的位置传感器检测离合器环的第一、第二和转换末端位置以及离合器环在第一、第二和转换末端位置之间或之外的任何位置。

将理解的是，在此公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施方式不应以限制性意义理解，因为许多变形是可行的。本发明的主题包括各种系统和配置的所有新颖并且非显而易见的组合和次组合以及在此公开的其他特征、功能和/或特性。

随附的权利要求特别指出被认为新颖并且非显而易见的特定组合和次组合。这些权利要求可以引用“一个”元件或者“第一元件”或者其等效物。这种权利要求应该理解为包括一个或多个这样的元件的合并，既不需要也不排除两个或多个这样的元件。公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和次组合可以通过当前的权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中新权利要求的提交来要求。这样的权利要求，是否相对于原权利要求的范围更宽、更窄、等同或者不同，也被视为包括在本发明的主题之内。