KR102564284B1 - Electromagnetic coil system and methods - Google Patents

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시뮬라 아드리안
에이브릴 브라이언
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워언 오토모티브 엘엘씨
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Abstract

전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법들 및 시스템들이 제공된다. 하나의 예로서, 방법은 전자기 코일 조립체의 전자기 코일의 여자에 응답하여, 전자기 코일 조립체의 중심축을 따라 고정되는 자기 전기자를 유지하면서 이 중심축을 따라 전자기 코일 조립체의 전자기 코일을 상기 전기자 쪽으로 병진 이동시키는 단계를 포함한다. 전자기 코일 조립체는 다양한 클러칭, 브레이킹 또는 레버 적용 예들 내에서 활용될 수 있다.Methods and systems for operating an electromagnetic coil assembly are provided. As one example, a method includes translating an electromagnetic coil of an electromagnetic coil assembly toward an armature along a central axis of the electromagnetic coil assembly while maintaining a magnetic armature fixed along the central axis of the electromagnetic coil assembly in response to excitation of the electromagnetic coil of the electromagnetic coil assembly. Include steps. Electromagnetic coil assemblies may be utilized in a variety of clutching, braking or lever applications.

Description

전자기 코일 시스템 및 방법들{ELECTROMAGNETIC COIL SYSTEM AND METHODS}Electromagnetic coil system and methods {ELECTROMAGNETIC COIL SYSTEM AND METHODS}

관련 출원들과의 상호 참조CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

본 출원은 2014년 4월 23일에 제출된 미국 임시 특허 출원번호 61/983,388인 "Electromagnetic Pulse Disconnect System and Methods" 및 2014년 9월 17일에 제출된 미국 임시 특허 출원번호 62/051,858인 "Electromagnetic Pulse Disconnect System and Methods"의 우선권을 주장하는 2015년 4월 14일에 제출된 미국 특허 출원번호 14/686,057인 "Electromagnetic Pulse Disconnect System and Methods"의 일부 계속 출원(Continuation-In-Part)이며, 이에 이들 각각의 전체 내용들은 모든 목적들을 위해 참조로서 통합된다.This application claims claims filed on April 23, 2014, US Provisional Patent Application No. 61/983,388 "Electromagnetic Pulse Disconnect System and Methods" and US Provisional Patent Application No. 62/051,858 filed September 17, 2014 "Electromagnetic Continuation-In-Part of U.S. Patent Application Serial No. 14/686,057, filed on April 14, 2015, claiming priority to "Electromagnetic Pulse Disconnect System and Methods", hereby The entire contents of each of these are hereby incorporated by reference for all purposes.

본 출원은 일반적으로 차량의 두 회전 구성요소(rotating component)들을 맞물리게 하고(engage) 풀리게 하는(disengage) 전자기 코일 조립체(electromagnetic coil assembly) 및 관련 시스템들에 관한 것이다.This application generally relates to electromagnetic coil assemblies and related systems for engaging and disengaging two rotating components of a vehicle.

다양한 적용예들은 회전 또는 병진 이동 구성요소들의 운동(motion)이 최소의 에너지로 신속하게 저지 또는 발생되는 것을 요구할 수 있다. 하나의 예에서, 차량의 구동트레인(drivetrain)의 축들 및 회전 샤프트(rotating shaft)들은 차량을 2륜 구동 모드(예를 들어, 4x2 모드) 또는 4륜 구동 모드(예를 들어, 4x4 모드)로 시프트(shift)하기 위하여 연결 또는 분리될 수 있다. 구체적으로, 차량들은 2개의 샤프트들과 같은 2개의 회전 가능 구성요소들을 연결하거나 분리하도록 이동할 수 있는 클러치를 구비하는 분리 조립체들을 사용할 수 있다. 분리 조립체들은 휠 단부(wheel end)들에, 하나 이상의 차축들에, 또는 구동 샤프트들 중 하나를 따라서 배치되는 것을 포함하여 차량의 구동트레인의 다양한 에어리어(area)들에 배치될 수 있다. 분리 시스템들의 사용을 통해, 차량들은 운전 여건들 및 동작자의 바람에 따라 상이한 구동 모드들 사이에서 전환되는 능력을 가짐으로써 더욱 다용도화될 수 있다.Various applications may require that motion of rotating or translational components be quickly resisted or generated with a minimum of energy. In one example, the axles and rotating shafts of a drivetrain of a vehicle can drive the vehicle into a two-wheel drive mode (eg, a 4x2 mode) or a four-wheel drive mode (eg, a 4x4 mode). They can be connected or disconnected to shift. Specifically, vehicles may use disengagement assemblies having a movable clutch to connect or disconnect two rotatable components, such as two shafts. Separation assemblies may be disposed in various areas of a vehicle's drivetrain, including being disposed at wheel ends, on one or more axles, or along one of the drive shafts. Through the use of separate systems, vehicles can become more versatile by having the ability to switch between different drive modes depending on driving conditions and operator wishes.

일부 동력트레인(powertrain) 분리 시스템들에서는, 차량 엔진으로부터 유도된 진공이 분리 시스템에 동력을 공급하는 동기 또는 작동력으로 사용된다. 특히, 분리 시스템 액추에이터(actuator)들이 진공에 의해 동력을 공급받을 수 있다. 많은 시스템들에서, 진공은 가솔린 연료의 엔진의 흡기 매니폴드(intake manifold)로부터 통로를 통해 유도된다. 이로 인해, 진공 레벨, 또는 진공으로부터 이용 가능한 힘 또는 압력의 양은 엔진 스로틀(throttle) 세팅들이 엔진 부하에 따라 변함에 따라 바뀔 수 있다. 많은 엔진 시스템들의 경우, 진공 레벨(이용 가능한 압력의 양)은 고도(altitude)의 영향들로 인해 제한되거나 변할 수 있다. 더욱이, 온도 변화들은 또한 진공 레벨에서의 압력 변동(pressure fluctuation)들을 일으킴으로써, 분리 액추에이터의 움직임의 변동들을 일으킬 수 있고 이 움직임은 결과적으로 다이아프램(diaphragm) 및 클러치 구성요소들과 같은 분리 구성요소들의 원치 않는 이동을 발생시킬 수 있다. 게다가, 일부 차량들에서는 진공을 이용하는 것이 용이하지 않을 수 있는데 왜냐하면 다양한 차량 부속 시스템들은 진공으로 동력을 공급받지 않을 수 있거나 또는 차량은 엔진 제어 및 성능을 향상시키기 위해 진공 라인들과 같은 엔진 흡기 연결부들을 제거하도록 설계될 수 있기 때문이다. 마지막으로, 진공에 의해 동력을 공급받는 동력트레인 분리 시스템들은 차량 설계가 더 진보함에 따라 점점 더 바람직해지지 않고 있다. 이에 따라, 진공 이외의 소스(source)들 및 현대의 차량 시스템들에 도움이 되는 피처(feature) 설계들에 의해 동력을 공급받는 동력트레인 분리 시스템들이 필요하다. 발명자들은 본원에서 상기 문제들을 인식하였고 이들을 처리하기 위한 다양한 방법들을 개발하였다.In some powertrain separation systems, a vacuum induced from the vehicle engine is used as a motive or actuating force to power the separation system. In particular, separation system actuators may be powered by vacuum. In many systems, a vacuum is induced through a passage from the engine's intake manifold of gasoline fuel. Because of this, the vacuum level, or amount of force or pressure available from the vacuum, can change as engine throttle settings change with engine load. For many engine systems, the vacuum level (the amount of pressure available) may be limited or change due to the effects of altitude. Moreover, temperature changes can also cause pressure fluctuations in the vacuum level, thereby causing fluctuations in the movement of the separation actuator, which in turn causes separation components such as diaphragm and clutch components. may cause unwanted movement of them. Additionally, it may not be easy to use a vacuum in some vehicles because various vehicle subsystems may not be powered by a vacuum or the vehicle may have to replace engine intake connections such as vacuum lines to improve engine control and performance. Because it can be designed to eliminate it. Finally, powertrain separation systems powered by vacuum are becoming less and less desirable as vehicle design advances further. Accordingly, there is a need for powertrain separation systems powered by sources other than vacuum and feature designs conducive to modern vehicle systems. The inventors herein have recognized these problems and have developed various methods to address them.

추가로, 다른 클러칭 또는 브레이킹 시스템들과 같은 다른 적용예들에서, 운동은 신속하게 저지 또는 발생될 필요가 있을 수 있다. 하나의 예에서, 습식 판 클러치(wet plate clutch)들 또는 차동기어 잠금장치(locking differential)들에서 전자기 코일들이 사용될 수 있다. 이 시스템들에서, 코일은 정지되어 있고 이 코일의 여자(energization) 시에, 전기자(armature)가 인력을 받아 코일 쪽으로 병진 이동된다. 전기자의 운동은 그 후에 다른 구성요소에 대하여 클러칭(clutching)될 수 있는 원하는 동작을 발생시킨다. 전형적으로, 코일 및 전기자 사이에는 전기자를 통해 원하는 움직임을 일으키는 데 매우 높은 에너지 수요를 발생시키는 에어 갭(air gap)이 항상 존재한다. 이것은 결과적으로 시간의 경과에 따라 전자기 코일 조립체 구성요소들에 대하여 에너지 사용이 높아지게 되고 잠재적으로 저하될 수 있다.Additionally, in other applications, such as other clutching or braking systems, motion may need to be resisted or generated quickly. In one example, electromagnetic coils may be used in wet plate clutches or locking differentials. In these systems, the coil is stationary and upon energization of the coil, an armature is attracted and translated towards the coil. The movement of the armature causes a desired motion that can then be clutched against other components. Typically, there is always an air gap between the coil and the armature which creates a very high energy demand to cause the desired motion through the armature. This results in higher and potentially lower energy usage for the electromagnetic coil assembly components over time.

1. 미국 등록특허공보 2014-0190781(“ELECTROMAGNETIC AXLE DISCONNECT SYSTEM”, 공고일 2014.07.10)1. US Registered Patent Publication 2014-0190781 (“ELECTROMAGNETIC AXLE DISCONNECT SYSTEM”, Publication Date 2014.07.10) 2. 미국 등록특허공보 2015-0260239(“CONTROL DEVICE FOR ELECTROMAGNETIC CLUTCH”, 공고일 2015.09.17.)2. US Registered Patent Publication 2015-0260239 (“CONTROL DEVICE FOR ELECTROMAGNETIC CLUTCH”, Publication Date 2015.09.17.)

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems.

그러므로, 하나의 예에서, 상기 문제들은 적어도 부분적으로 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법에 의해 처리될 수 있고, 상기 방법은: 전자기 코일 조립체의 전자기 코일의 여자(energization)에 응답하여 전자기 코일 조립체의 중심축을 따라 고정되는 전기자를 유지하면서 상기 축을 따라 전자기 코일을 자기 전기자 쪽으로 병진 이동시키는 단계를 포함한다. 코일이 전기자 쪽으로 병진 이동하므로, 코일 및 전기자 사이의 에어 갭이 줄어든다. 그러므로, 코일을 병진 이동시켜서 에어 갭을 메우게 함으로써, 코일을 다른 전기자에 대하여 클러칭하는 데 더 적은 에너지가 필요하고 그러므로 전기자의 움직임 또는 전기자와 결합되는 2차 메커니즘들의 움직임을 일으키는 데 더 적은 에너지가 필요할 수 있다. 더욱이, 중심축을 따라 고정되는 전기자를 유지하면서 코일을 전기자 쪽으로 병진 이동시킴으로써, 조립체 구성요소들의 더 정확한 축방향 이동이 달성될 수 있다.Therefore, in one example, the above problems can be addressed at least in part by a method of operating an electromagnetic coil assembly, the method comprising: a center of an electromagnetic coil assembly in response to energization of an electromagnetic coil of the electromagnetic coil assembly. and translating the electromagnetic coil toward the magnetic armature along the axis while maintaining the armature fixed along the axis. As the coil translates toward the armature, the air gap between the coil and armature is reduced. Therefore, by translating the coil to fill the air gap, less energy is required to clutch the coil with respect to the other armature and therefore less energy is required to cause movement of the armature or of the secondary mechanisms coupled with the armature. may be needed Moreover, by translating the coil towards the armature while keeping the armature fixed along its central axis, more precise axial movement of the assembly components can be achieved.

상기 요약은 상세한 설명에서 더 설명되는 개념들 중에서 선택된 것을 간소화 형태로 소개하기 위하여 제공된다. 이는 청구되는 특허 대상의 핵심 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 이의 범위는 고유하게 상세한 설명 뒤에 오는 청구항들에 의해 규정된다. 더욱이, 청구되는 특허 대상은 위에 언급되거나 본 발명의 임의의 부분에 있는 임의의 단점들을 해결하는 구현들로 제한되지 않는다.The above Summary is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described in the Detailed Description. It is not intended to identify key or essential features of the claimed subject matter, the scope of which is inherently defined by the claims that follow the Detailed Description. Moreover, claimed subject matter is not limited to implementations that solve any of the disadvantages noted above or in any part of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 간소화된 동력트레인을 도시하는 도면.
도 2는 전자기 펄스 분리 조립체의 조립도의 단면을 도시하는 도면.
도 3은 전자기 펄스 분리 조립체의 조립도를 도시하는 도면.
도 4는 전자기 펄스 분리 조립체의 분해도를 도시하는 도면.
도 5는 4x2 위치에 있는 동안의 전자기 펄스 분리 조립체의 도들을 도시하는 도면.
도 6은 시프트 위치의 단부에 있는 동안의 전자기 펄스 분리 조립체의 도들을 도시하는 도면.
도 7은 4x4 위치에 있는 동안의 전자기 펄스 분리 조립체의 도들을 도시하는 도면.
도 8은 전자기 펄스 분리 조립체의 래칭 트랙(latching track)의 개략도를 도시하는 도면.
도 9는 전자기 펄스 분리 조립체의 시프팅 위치, 조립체의 자속 밀도 및 위치 센서 출력 사이의 관계에 대한 그래프를 도시하는 도면.
도 10 및 도 11은 도 2 내지 도 8의 전자기 펄스 분리 조립체의 일반적인 동작을 위한 방법을 도시하는 도면.
도 12 내지 도 16은 차량의 차축을 따라 위치결정(positioning)되는 중앙 전자기 펄스 분리부의 상이한 실시예들을 도시하는 도면.
도 17은 차량의 차축을 따라 위치결정되도록 적응되는 중앙 전자기 펄스 분리부의 제 1 실시예의 외부도를 도시하는 도면.
도 18은 중앙 전자기 펄스 분리부의 분해도를 도시하는 도면.
도 19는 중앙 전자기 펄스 분리부의 단면도를 도시하는 도면.
도 20은 중앙 전자기 분리부의 상이한 시프트 위치들에 대한 위치 센서 조립체의 배향(orientation)을 도시하는 도면.
도 21 내지 도 23은 단일 연속 하우징(housing)을 가지는 중앙 전자기 펄스 분리부의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 24는 단일 연속 하우징의 중앙 전자기 펄스 분리부의 제 3 실시예를 도시하는 도면.
도 25는 전자기 코일 시스템의 개략도를 도시하는 도면.
도 26은 전자기 코일 시스템의 전자기 코일의 하나의 실시예의 개략도를 도시하는 도면.
1 shows a simplified powertrain of a vehicle according to the present invention;
2 shows a cross-section of an assembled view of an electromagnetic pulse separation assembly;
3 shows an assembled view of an electromagnetic pulse separation assembly;
4 shows an exploded view of an electromagnetic pulse separation assembly;
5 shows views of the electromagnetic pulse separation assembly while in a 4x2 position;
6 shows views of the electromagnetic pulse separation assembly while at the end of the shift position;
7 shows views of the electromagnetic pulse separation assembly while in a 4x4 position;
8 shows a schematic diagram of a latching track of an electromagnetic pulse separation assembly;
Fig. 9 shows a graph of the relationship between the shifting position of an electromagnetic pulse separation assembly, the magnetic flux density of the assembly and the position sensor output.
10 and 11 show a method for general operation of the electromagnetic pulse separation assembly of FIGS. 2-8.
12-16 show different embodiments of a central electromagnetic pulse separator positioned along an axle of a vehicle;
Fig. 17 shows an external view of a first embodiment of a central electromagnetic pulse separator adapted to be positioned along an axle of a vehicle;
18 shows an exploded view of a central electromagnetic pulse separator;
Fig. 19 shows a cross-sectional view of a central electromagnetic pulse separator;
Figure 20 shows the orientation of the position sensor assembly for different shift positions of the central electromagnetic isolation unit.
21 to 23 show a second embodiment of a central electromagnetic pulse separator having a single continuous housing;
24 shows a third embodiment of a central electromagnetic pulse separator in a single continuous housing;
Fig. 25 shows a schematic diagram of an electromagnetic coil system;
26 shows a schematic diagram of one embodiment of an electromagnetic coil of an electromagnetic coil system.

다음의 상세한 설명은 다양한 적용예들에서 사용되는 전자기 코일에 관한 정보를 제공한다. 예를 들어, 전자기 코일은 브레이크 조립체(예를 들어, 순간 브레이크들), 습식 판 클러치 적용예들 또는 전자기 펄스 분리 조립체들에서 활용될 수 있다. 도 25 내지 도 16은 다양한 클러칭 또는 브레이킹 적용예들에 사용되는 전자기 코일 시스템의 예의 실시예들을 도시한다. 하나의 예에서, 도 25 또는 도 26에 도시되는 전자기 코일은 전자기 펄스 분리 조립체에서 활용될 수 있다. 전자기 펄스 분리 조립체는 차량의 회전 구성요소들을 선택적으로 연결하는 데 사용될 수 있다. 원동력(motive power)을 차량에 제공하기 위하여 엔진, 변속기, 다양한 차축들 및 샤프트들 및 휠들을 포함하는 차량 동력트레인의 예의 실시예는 도 1에 도시된다. 이산적인 전기 펄스들에 의해 동작되는 전자기 펄스 분리 조립체의 하나의 실시예는 도 2 내지 도 3에 도시되고, 이는 도 1의 동력트레인에 의해 사용될 수 있다. 전자기 펄스 분리(electromagnetic pulse disconnect; EMPD) 조립체의 분해도는 도 4에 도시되고 전자기 코일, 시프터(shifter)와 인터페이싱하는 전기자 캠(armature cam) 조립체 및 두 인접하는 회전 구성요소들(예를 들어, 샤프트들 또는 차축들과 같은)을 선택적으로 맞물리게 하는 클러치 링(clutch ring)을 포함하는 EMPD 조립체의 다양한 구성요소들을 도시한다. 이에 따라, EMPD 조립체는 두 회전 구성요소들이 서로 회전 가능하게 결합되는 4x4로 그리고 두 회전 구성요소들이 서로 회전 가능하게 결합되지 않는 4x2 위치로 클러치 링을 이동시킬 수 있다. 도 5 내지 도 7은 상이한 시프트 위치들(예를 들어, 4x2, 시프트의 종료, 및 4x4 위치들)에서의 전자기 펄스 분리 조립체의 단면도 및 조립된 도들을 도시한다. EMPD 조립체는 전자기 코일이 계속 여자되어(energized) 있을 것을 요구하지 않으면서 상기 조립체를 선택된 시프트 위치에 유지하는 래칭 시스템(latching system)을 더 포함할 수 있다. 이 방식에서, 코일은 단지 하나의 시프트 위치에서 다른 시프트 위치로 이동할 때에 여자될 수 있다. 래칭 시스템의 예의 래칭 메커니즘은 도 8에 도시된다. EMPD 조립체는 조립체의 시프트 위치를 결정하기 위하여 자기 위치 센서 조립체를 더 포함할 수 있다. 도 9는 시프팅 위치 및 자기 위치 센서의 출력 사이의 관계에 대한 예의 그래프를 도시한다. 도 10 및 도 11은 명령을 받은 시프트 모드들(예를 들어, 위치들)에 따라 전자기 분리 조립체를 동작시키는 방법의 흐름도를 도시한다. 전자기 펄스 분리 조립체는 차량 구동트레인(도 1에 도시되는 구동트레인과 같은)을 따른 다양한 위치들에 배치될 수 있다. 예를 들어, EMPD 조립체는 휠 단부에 근접하게(예를 들어, 휠 단부 분리부로서) 위치결정될 수 있고/있거나 전 또는 후륜 차축 상에(예를 들어, 중앙 분리부로서) 위치결정될 수 있다. 전 또는 후륜 차축을 따른 중앙 EMPD 조립체의 다양한 배열들의 예들은 도 12 내지 도 16에 도시된다. EMPD 조립체의 내부 구성요소들이 중앙 및 휠 단부 분리부 사이에서 실질적으로 동일할 수 있어도, 조립체의 외부 하우징들(예를 들어, 케이싱(casing)들)은 구동트레인을 따라 특정한 장소를 수용하도록 변경될 수 있다. 중앙 전자기 펄스 분리 조립체의 하나의 실시예가 도 17 내지 도 24에 도시된다.The detailed description that follows provides information regarding electromagnetic coils used in various applications. For example, electromagnetic coils may be utilized in brake assemblies (eg, momentary brakes), wet plate clutch applications, or electromagnetic pulse separation assemblies. 25-16 show example embodiments of an electromagnetic coil system used in various clutching or braking applications. In one example, the electromagnetic coil shown in FIG. 25 or 26 may be utilized in an electromagnetic pulse separation assembly. Electromagnetic pulse separation assemblies may be used to selectively couple rotating components of a vehicle. An example embodiment of a vehicle powertrain including an engine, transmission, various axles and shafts and wheels for providing motive power to a vehicle is shown in FIG. 1 . One embodiment of an electromagnetic pulse separation assembly operated by discrete electrical pulses is shown in FIGS. 2-3 , which may be used by the powertrain of FIG. 1 . An exploded view of an electromagnetic pulse disconnect (EMPD) assembly is shown in FIG. 4 and includes an electromagnetic coil, an armature cam assembly interfacing with a shifter, and two adjacent rotating components (e.g., a shaft). Various components of the EMPD assembly are shown, including a clutch ring that selectively engages (such as axles or axles). Accordingly, the EMPD assembly can move the clutch ring to a 4x4 position where the two rotating components are rotatably coupled to each other and to a 4x2 position where the two rotating components are not rotatably coupled to each other. 5-7 show cross-sectional and assembled views of an electromagnetic pulse separation assembly at different shift positions (eg, 4x2, end of shift, and 4x4 positions). The EMPD assembly may further include a latching system to hold the assembly in a selected shift position without requiring the electromagnetic coil to remain energized. In this way, the coil can be energized only when moving from one shift position to another. An example latching mechanism of a latching system is shown in FIG. 8 . The EMPD assembly may further include a magnetic position sensor assembly to determine the shift position of the assembly. 9 shows an example graph of the relationship between the shifting position and the output of the magnetic position sensor. 10 and 11 show a flow diagram of a method of operating an electromagnetic isolation assembly according to commanded shift modes (eg positions). Electromagnetic pulse separation assemblies can be placed at various locations along a vehicle drivetrain (such as the drivetrain shown in FIG. 1). For example, the EMPD assembly can be positioned proximate to a wheel end (eg, as a wheel end divider) and/or positioned on a front or rear axle (eg, as a center divider). Examples of various arrangements of a central EMPD assembly along a front or rear axle are shown in FIGS. 12-16 . Although the internal components of an EMPD assembly may be substantially the same between the center and wheel end dividers, the external housings (eg, casings) of the assembly may be modified to accommodate a particular location along the drivetrain. can One embodiment of a central electromagnetic pulse separation assembly is shown in FIGS. 17-24.

우선 도 25로 전환하면, 전자기 코일 시스템(10)의 예가 도시된다. 도 25는 전자기 코일 시스템(10)의 측면도(2500), 상면도(2525) 및 정면도(2550)를 도시한다. 위에서 소개된 바와 같이, 전자기 코일들은 순간 브레이크들, 습식 판 클러치 적용예들, 조립체 라인 레버들 및 구동트레인 분리 시스템들과 같은 다양한 브레이킹 또는 클러칭 시스템들에서 사용될 수 있다. 전자기 코일 시스템(10)은 브레이킹, 분리 또는 클러치 적용예들의 가동을 촉발시킬 수 있는 전자기 코일 조립체(12)를 포함한다. 코일 조립체(12)(또한 본원에서 전반적으로 전자기 코일로 칭해진다)는 코일 코어(11), 전자기 코일(9), 코일 복귀 스프링(20) 및 접촉 조립체(13)를 포함한다. 예를 들어, 전자기 코일 조립체(12)는 제어기에 의해 여자되고 비여자화(de-energized)될 수 있다. 구체적으로, 전자기 코일 조립체(12)는 코일(9) 및 제어기 사이에 전기 연결을 제공하는 접촉 조립체(13)를 포함한다. 구체적으로, 접촉 조립체의 단자들(15)은 코일(9)을 제어기에 전기적으로 결합시킬 수 있다. 이와 같으므로, 제어기에서 수신되는 가동 신호들에 기초하여 코일(9)을 여자 또는 비여자시키기 위하여 제어기로부터 코일(9)로 신호들이 송신될 수 있다.Turning first to FIG. 25 , an example of an electromagnetic coil system 10 is shown. 25 shows a side view 2500, a top view 2525, and a front view 2550 of the electromagnetic coil system 10. As introduced above, electromagnetic coils may be used in a variety of braking or clutching systems such as momentary brakes, wet plate clutch applications, assembly line levers and drivetrain disengagement systems. The electromagnetic coil system 10 includes an electromagnetic coil assembly 12 that can trigger actuation of braking, disengagement or clutch applications. The coil assembly 12 (also generally referred to herein as an electromagnetic coil) includes a coil core 11 , an electromagnetic coil 9 , a coil return spring 20 and a contact assembly 13 . For example, electromagnetic coil assembly 12 may be excited and de-energized by a controller. Specifically, the electromagnetic coil assembly 12 includes a contact assembly 13 that provides an electrical connection between the coil 9 and the controller. Specifically, the terminals 15 of the contact assembly may electrically couple the coil 9 to the controller. As such, signals can be sent from the controller to the coil 9 to excite or de-excite the coil 9 based on actuation signals received at the controller.

도 25에 도시되는 바와 같이, 코일 조립체(12)의 가동 전에는, 코일 조립체(12) 및 전기자(14) 사이에는 에어 갭(17)이 존재한다. 전기자(14)는 축방향(16)으로 정적인 구성요소이고, 반면에 코일 조립체(12)는 축방향으로 병진 이동하도록 적응된다. 전기자(14)는 샤프트(18)에 결합된다. 구체적으로, 환형의 전기자(14)는 샤프트(18)의 환형 슬롯(19) 내에 위치결정(positioning)된다. 이와 같으므로, 전기자(14)는 슬롯(19) 내에서 샤프트(18)를 중심으로 회전할 수 있지만, 슬롯(19)은 전기자(14)가 축방향(16)으로 이동하는 것을 제한한다. 코일(9)의 가동(예를 들어, 여자) 시에, 코일 조립체(12)는 전기자(14)로 병진 이동하여 전기자 상에 직접 접촉한다(예를 들어, 클러칭한다). 이 방식에서, 코일 조립체(12)는 축방향(16)으로 이동하고 반면에 전기자(14)는 축방향으로 이동하지 않는다. 코일 조립체(12) 및 전기자(14) 사이의 자기 인력은 이 두 구성요소들이 서로 접촉하고 코일 조립체(12) 및 전기자(14) 사이에 에어 갭이 존재하지 않을 때 가장 높다. 코일 조립체(12)가 전기자(14)로 이동하므로, 자기력들은 코일 조립체(12) 및 전기자(14)가 서로 더 가까이 갈수록 기하급수적으로 증가한다. 필요한 코일 에너지는 두 부품들 사이의 에어 갭의 양, 이탈력(separation force)들 및 전기자 및/또는 전자기 코일의 원하는 효과에 좌우된다. 작은 에어 갭 및 가벼운 이탈 스프링을 가짐으로써, 작업을 행하는 데 필요한 에너지 및 코일의 크기는 감소될 수 있다. 원하는 효과가 코일 병진 이동에서 기인하면, 일단 코일 조립체가 전기자에 접촉하면, 코일에 공급되는 전류는 자체의 접촉 위치를 유지하기 위하여 감소될 수 있는데 왜냐하면 힘들은 코일 및 전기자 사이의 에어 갭이 0일 때 가장 높기 때문이다. 원하는 효과가 전기자로부터 기인하면, 에어 갭이 0일 때 생성되고 그리고 마찰 또는 기계적 특성들을 사용함으로써 생성되는 높은 수직력(normal force)은 전기자로 하여금 회전 중일 수 있는 자체의 운동을 느리게 하거나 중단하도록 할 수 있다. 전기자 운동의 저지는 원하는 효과일 수 있거나 또는 전기자가 결합되는 램핑 메커니즘(ramping mechanism)과 같은 2차 메커니즘이 발생하도록 할 수 있다(전자기 펄스 분리 조립체에 관하여 아래에서 더 기술되는 바와 같이). 원하는 효과가 완료되면, 코일 조립체는 비여자화되고 스프링(들), 자석들 또는 또 다시 전기자의 자유 이동을 가능하게 하는 어떤 다른 수단을 통하여 전기자로부터 멀어지게 이동한다. 예를 들어, 도 25는 전자기 코일 시스템의 하우징(21) 및 코일 조립체(12) 사이에 위치 결정되어 있는 코일 복귀 스프링(20)을 도시한다. 도 25에 도시되는 바와 같이, 코일 복귀 스프링(20)은 환형 스프링이다. 자력들이 가장 높은, 코일 및 전기자 사이의 에어 갭이 거의 0이거나 0일 때 원하는 효과가 발생하기 때문에, 이것은 코일을 가동하는 데 사용되는 에너지 및 코일 크기가 감소되는 것을 가능하게 한다.As shown in FIG. 25 , an air gap 17 exists between the coil assembly 12 and the armature 14 before the coil assembly 12 is operated. The armature 14 is a static component in the axial direction 16, while the coil assembly 12 is adapted to translate in the axial direction. The armature 14 is coupled to the shaft 18. Specifically, the annular armature 14 is positioned within the annular slot 19 of the shaft 18. As such, the armature 14 can rotate about the shaft 18 within the slot 19, but the slot 19 restricts the movement of the armature 14 in the axial direction 16. Upon actuation (eg, energization) of coil 9, coil assembly 12 translates onto armature 14 and makes direct contact (eg, clutches) on the armature. In this manner, the coil assembly 12 moves in the axial direction 16 while the armature 14 does not move in the axial direction. The magnetic attraction between coil assembly 12 and armature 14 is highest when these two components are in contact with each other and no air gap exists between coil assembly 12 and armature 14 . As coil assembly 12 moves toward armature 14, magnetic forces increase exponentially as coil assembly 12 and armature 14 get closer to each other. The coil energy required depends on the amount of air gap between the two parts, the separation forces and the desired effect of the armature and/or electromagnetic coil. By having a small air gap and a light breakaway spring, the energy required to do work and the size of the coil can be reduced. If the desired effect results from coil translation, once the coil assembly contacts the armature, the current supplied to the coil can be reduced to maintain its contact position because the air gap between the coil and armature forces to zero. because it is the highest If the desired effect originates from the armature, the high normal force created when the air gap is zero and created by using friction or mechanical properties can cause the armature to slow or stop its motion, which may be rotating. there is. Restriction of armature motion may be a desired effect or may cause a secondary mechanism to occur, such as a ramping mechanism by which the armature is coupled (as described further below with respect to electromagnetic pulse separation assemblies). When the desired effect is complete, the coil assembly is de-energized and moved away from the armature via spring(s), magnets or again some other means allowing free movement of the armature. For example, FIG. 25 shows coil return spring 20 positioned between housing 21 and coil assembly 12 of an electromagnetic coil system. As shown in Fig. 25, the coil return spring 20 is an annular spring. This allows the coil size and energy used to run the coil to be reduced, since the desired effect occurs when the air gap between the coil and the armature is near or zero, where the magnetic forces are highest.

도 26은 전자기 코일 조립체(또한 본원에서 전반적으로 전자기 코일로서 칭해진다)의 제 2 실시예의 하나의 예를 도시한다. 구체적으로, 도 26은 전자기 코일 조립체(30)의 측면도(2600) 및 정면도(2650)를 도시한다. 코일 조립체(30)는 전자기 코일(32)을 포함하고 도 25의 전자기 코일 시스템(10)과 같은 전자기 코일 시스템에서 사용될 수 있다. 이에 따라, 코일 조립체(30)는 전자기 코일 시스템 내에서 코일 조립체(12) 대신 사용될 수 있다. 도 26에 도시되는 바와 같이, 코일 조립체(30)는 전자기 코일(32), 코일 코어(34) 및 레그(leg)들(35 내지 37)을 포함한다. 레그들(35 내지 37)의 각각은 개별 스프링(38)을 포함한다. 제 2 레그(36) 및 제 3 레그(37)는 코일 조립체(30)의 단자들 역할을 한다. 하나의 예에서, 제 2 및 제 3 레그들(36 및 37)은 코일 조립체(30)의 접촉 조립체로서 칭해질 수 있고, 여기서 접촉 조립체는 제어기와 전기적으로 결합되도록 적응된다. 이에 따라, 제 2 레그(36) 및 제 3 레그(37) 내의 각각의 스프링은 코일(32) 및 대응하는 제어기 단자에 전기적으로 결합된다. 예를 들어, 레그(36) 내의 스프링은 코일(32)에 대한 양의 전기 접속이고 레그(37) 내의 스프링은 코일(32)의 전기 접지이다. 달리 말하면, 제어기 단자는 레그(36) 및 레그(37)의 스프링들의 각각과 메이팅(mating)하고 이에 직접 연결된다. 도 26에 도시되는 바와 같이, 제 2 및 제 3 레그들(36 및 37)의 스프링들(38)의 각각은 40에서 도시되는 바와 같이 대응하는 제어기 단자에 솔더링 또는 용접될 수 있다. 레그들(36 및 37)의 스프링들의 각각은 또한 코일(32)에 집적 결합된다. 이에 따라, 레그들(36 및 37)에 있는 스프링들은 도 25를 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 코일 조립체의 가동을 위해서 코일(32)을 각각의 제어기 단자에 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 제 1 레그(35)는 또한 개별 스프링(38)을 포함하지만, 제 1 레그(35)의 스프링은 코일(32) 및 제어기 단자들에 전기적으로 결합되지 않는다. 3개의 레그들(35 내지 37)의 모두 세 개의 스프링들은 함께 코일 조립체의 코일 복귀 스프링들 역할을 하고 그리고 도 25에서의 코일 복귀 스프링(20)과 유사하게 기능을 행한다. 그러나, 본 예에서, 스프링들의 각각은 환형 대신 선형이다. 개별 레그들(35 내지 37)의 이 3개의 개별 스프링들(38)은 코일 조립체(30)의 원주 주위에 레그들(35 내지 37)이 분포하는 것에 의해서 코일 조립체(30)에 균형 잡힌 복귀력을 제공한다. 예를 들어, 제 2 및 제 3 레그들(36 및 37)은 전기 연결들 및 스프링 복귀력들을 제공하는데 반해, 제 1 레그(35)는 제 2 및 제 3 레그들(36 및 37)에 있는 스프링들의 힘의 균형을 맞추는 추가 스프링력을 제공한다. 이 방식에서, 3개의 레그들(35 내지 37)은 코일 조립체(30)에 복귀 스프링력 및 전기 연결 이 둘 모두를 제공한다. 구체적으로, 제 2 및 제 3 레그들(36 및 37)은 코일 전기 연결부들(예를 들어, 단자들) 및 코일 복귀 스프링들 이 둘 모두를 하나의 부분으로 통합한다. 도 26에서는 3개의 레그들이 도시되어 있지만, 대안의 실시예들에서, 코일 조립체(30)는 코일 복귀 스프링력의 추가 균형을 위하여, 제 1 레그(35)와 유사한, 추가의 비 전기 결합 레그들을 포함할 수 있다.26 shows one example of a second embodiment of an electromagnetic coil assembly (also generally referred to herein as an electromagnetic coil). Specifically, FIG. 26 shows a side view 2600 and a front view 2650 of the electromagnetic coil assembly 30 . Coil assembly 30 includes electromagnetic coil 32 and can be used in an electromagnetic coil system such as electromagnetic coil system 10 of FIG. 25 . Accordingly, coil assembly 30 may be used in place of coil assembly 12 in an electromagnetic coil system. As shown in FIG. 26 , the coil assembly 30 includes an electromagnetic coil 32 , a coil core 34 and legs 35 to 37 . Each of the legs 35 to 37 includes a separate spring 38 . The second leg 36 and the third leg 37 serve as terminals of the coil assembly 30 . In one example, the second and third legs 36 and 37 may be referred to as the contact assembly of the coil assembly 30, where the contact assembly is adapted to be electrically coupled with the controller. Accordingly, each spring in the second leg 36 and the third leg 37 is electrically coupled to the coil 32 and the corresponding controller terminal. For example, the spring in leg 36 is the positive electrical connection to coil 32 and the spring in leg 37 is the electrical ground of coil 32 . In other words, the controller terminal mates with and is directly connected to each of the springs of legs 36 and 37 . As shown in FIG. 26 , each of the springs 38 of the second and third legs 36 and 37 may be soldered or welded to a corresponding controller terminal as shown at 40 . Each of the springs of legs 36 and 37 are also integrally coupled to coil 32 . Accordingly, the springs in legs 36 and 37 serve to electrically connect coil 32 to the respective controller terminals for actuation of the coil assembly, as discussed above with reference to FIG. 25 . The first leg 35 also includes a separate spring 38, but the spring of the first leg 35 is not electrically coupled to the coil 32 and the controller terminals. All three springs of the three legs 35 to 37 together serve as coil return springs of the coil assembly and function similarly to coil return spring 20 in FIG. 25 . However, in this example, each of the springs is linear instead of annular. These three individual springs 38 of individual legs 35-37 balance the return force to the coil assembly 30 by distributing the legs 35-37 around the circumference of the coil assembly 30. provides For example, the second and third legs 36 and 37 provide electrical connections and spring return forces, while the first leg 35 is the second and third legs 36 and 37 It provides additional spring force to balance the forces of the springs. In this way, the three legs 35-37 provide both a return spring force and an electrical connection to the coil assembly 30. Specifically, the second and third legs 36 and 37 incorporate both coil electrical connections (eg terminals) and coil return springs into one piece. Although three legs are shown in FIG. 26, in alternative embodiments, coil assembly 30 may include additional non-electrically coupled legs, similar to first leg 35, for additional balancing of the coil return spring force. can include

전자석들이 자체의 의도된 작업을 행하기 위하여 자기장을 여자시키고 생성하는데 신속하므로, 전자석들은 많은 적용예들에 걸쳐 광범위하게 사용된다. 아래에서 도 1 내지 도 14를 참조하여 더 기술되는 바와 같이, 전자기 펄스 분리(electromagmetic pulse disconnect; EMPD) 디바이스에서, 캠에 부착되는 전기자는 오직 회전만 하고 코일은 오직 병진 이동만 하도록 허용된다. 전기자는 회전하고 자체의 기능이 램핑하는 힘들에 저항하면서 다른 구성요소들과 함께 회전하는 것이므로 전기자는 스러스트 와셔(thrust washer) 또는 베어링(bearing)에 대하여 병진 이동하는 것이 제한되고 정지되어 있는 코일로 병진 이동될 수 없다. 코일이 여자될 때 전기자로 병진 이동하는 것을 허용함으로써, 이는 코일이 전기자 상에 클러칭될 때 캠이 작동하는 것을 가능하게 한다. 전기자 회전의 감속 또는 중지로 인하여 액추에이터(actuator)는 자체의 캠 피처(feature)들에 기초하여 램프 상향(ramp up) 및 병진 이동하게 된다. 병진 이동은 자체의 원하는 효과를 위해 2개의 샤프트들을 연결/분리하는 클러치 링을 이동시킨다. EMPD 조립체는 아래 도 1 내지 도 24를 참조하여 더 상세하게 기술될 것이다.Because electromagnets are quick to excite and generate a magnetic field to do their intended work, electromagnets are widely used across many applications. As described further below with reference to FIGS. 1-14 , in an electromagnetic pulse disconnect (EMPD) device, an armature attached to a cam is only allowed to rotate and a coil is only allowed to move in translation. Since the armature rotates and its function is to rotate with the other components while resisting the ramping forces, the armature is limited in translation relative to the thrust washer or bearing and translates into a stationary coil. cannot be moved By allowing the coil to translate into the armature when energized, this allows the cam to actuate when the coil is clutched onto the armature. Decelerating or stopping armature rotation causes the actuator to ramp up and translate based on its cam features. Translational movement moves the clutch ring that connects/disconnects the two shafts for its desired effect. The EMPD assembly will be described in more detail with reference to FIGS. 1-24 below.

본 상세한 설명 전체에 걸쳐 사용되는 용어와 관련하여, 단 2개의 휠들만이 엔진으로부터 동력을 공급받는 차량 동작은 2륜 구동(two-wheel drive) 또는 2WD 또는 4x2로 칭해질 수 있다. 전자기 펄스 분리부의 대응하는 위치는 4x2 위치로 칭해질 수 있다. 대안으로, 모든 네 휠들이 엔진으로부터 동력을 공급받는 차량 동작은 4륜 구동(four-wheel drive) 또는 4WD 또는 4x4로 칭해질 수 있다. 전자기 펄스 분리부의 대응하는 위치는 4x4 위치로 칭해질 수 있다. 다른 예들에서, 4륜 구동은 전륜 구동(all-wheel drive; AWD)으로 상호 교환하여 칭해질 수 있고, 여기서 통상적으로 동력이 공급되지 않는 휠들은 특정한 여건들 동안 동력을 공급받을 수 있다. 4WD 및 2WD 사이의 시프팅(shifting)을 달성하기 위하여, 전자기 펄스 분리부는 두 회전 구성요소들을 선택적으로 맞물리게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 회전 구성요소들은 차축들, 샤프트들, 커플러(coupler)들, 휠 허브(wheel hub) 조립체들 또는 회전력을 전달하는 차량의 구동트레인에서 사용되는 다른 디바이스들일 수 있다.With respect to terminology used throughout this detailed description, vehicle operation in which only two wheels are powered by an engine may be referred to as two-wheel drive or 2WD or 4x2. The corresponding position of the electromagnetic pulse separator may be referred to as a 4x2 position. Alternatively, vehicle operation in which all four wheels are powered from the engine may be referred to as four-wheel drive or 4WD or 4x4. The corresponding position of the electromagnetic pulse separator may be referred to as a 4x4 position. In other examples, four-wheel drive may be referred to interchangeably as all-wheel drive (AWD), where normally unpowered wheels may be powered during certain conditions. To achieve shifting between 4WD and 2WD, the electromagnetic pulse separator may selectively engage the two rotating components. In some embodiments, these rotating components may be axles, shafts, couplers, wheel hub assemblies, or other devices used in a vehicle's drivetrain that transmit rotational force.

현대의 차량들은 상이한 동작 여건들 및/또는 동작자(즉, 운전자) 명령들에 따라 상이한 휠들에 선택적으로 동력을 공급하는 것을 수반하는 매우 다양한 구동트레인 시스템들에 의해서 동작될 수 있다. 예를 들어, 전륜 구동 차량들은 제 1 동작 모드 동안 2개의 동일 선상의 휠들에 동력을 공급하고 미끄러짐(slippage)이 검출되면 나머지 휠들 중 하나 이상에 또한 동력을 공급할 수 있다. 다른 예들에서, 승용차와 같은 보다 작은 차량은 연료 경제성을 증가시키기 위해 동력을 차량의 2개의 전륜들에만 항구적으로 제공할 수 있다(2 전륜 구동). 그러나 다른 예들에서, 차량은 2륜 구동 및 4륜 구동 모드 사이에서 선택적으로 전환되도록 구성될 수 있고, 여기서 4륜 구동 모드 동안에는 모든 4개의 휠들이 동력을 공급받는다. 각각의 차량 구동트레인에는 장점들 및 단점들이 있으며, 각각의 차량의 특정 용도 및 예상 기능은 어떤 구동트레인을 통합할지를 결정하는 데 도움을 줄 수 있다.Modern vehicles may be operated by a wide variety of drivetrain systems that involve selectively powering different wheels according to different operating conditions and/or operator (ie, driver) commands. For example, front wheel drive vehicles may power two collinear wheels during a first mode of operation and also power one or more of the remaining wheels when slippage is detected. In other examples, a smaller vehicle such as a passenger car may permanently provide power to only the vehicle's two front wheels to increase fuel economy (two front wheel drive). However, in other examples, the vehicle may be configured to selectively switch between two wheel drive and four wheel drive modes, wherein all four wheels are powered during the four wheel drive mode. Each vehicle drivetrain has advantages and disadvantages, and each vehicle's specific application and expected functions can help determine which drivetrain to incorporate.

도 1은 차량의 동력트레인(100)의 간략한 다이아그램을 도시한다. 이 다이아그램에서, 동력트레인(100)을 더 양호하게 도시하기 위해서 많은 다른 구성요소들과 함께 차량의 몸체가 제거된다. 동력트레인은 도 1에서 도시되는 구성요소들을 포함하고 반면에 구동트레인은 후술되는 바와 같이 엔진과 변속기를 제외한 도 1의 구성요소들을 칭할 수 있음이 주목된다. 동력트레인 구성에 따르면, 도 1의 차량은 선택적인 4WD 구동트레인을 가질 수 있고, 여기서 후륜들은 후륜 구동 모드(또는 2WD 모드)에서 동력을 공급받고 모든 네 휠들은 4WD 모드에서 동력을 공급받으며, 4WD 구동 모드는 2WD 모드와 상이하다. 보다 대형인 트럭, 전지형(all-terrain) 차량들 및 스포츠 유틸리티 차량들과 같은 많은 유틸리티 차량들은 다양한 이유들로 인해 전륜 구동보다는 후륜 구동을 통합할 수 있다. 하나의 이유는 차량의 뒤에 연결되는 트레일러를 통해 견인하는 것과 같이 하중을 끌거나 당기는데 후륜 구동이 더 도움이 되는 점일 수 있다.1 shows a simplified diagram of a powertrain 100 of a vehicle. In this diagram, the body of the vehicle is removed along with many other components to better illustrate the powertrain 100 . It is noted that powertrain includes the components shown in FIG. 1 whereas drivetrain can refer to components in FIG. 1 excluding the engine and transmission as described below. According to the powertrain configuration, the vehicle of FIG. 1 may have an optional 4WD drivetrain, wherein the rear wheels are powered in rear-wheel drive mode (or 2WD mode) and all four wheels are powered in 4WD mode, and the 4WD The drive mode is different from the 2WD mode. Many utility vehicles such as larger trucks, all-terrain vehicles and sport utility vehicles may incorporate rear wheel drive rather than front wheel drive for a variety of reasons. One reason could be that rear-wheel drive is more helpful in pulling or pulling loads, such as towing through a trailer attached to the back of the vehicle.

도 1에서, 우측 후륜(101) 및 좌측 후륜(102)은 차량의 뒷부분, 즉 차량의 동작자 뒤에 위치되는 단부에 위치결정된다. 이 예에서, 좌, 우, 전 및 후 방위들은 차량의 동작자의 관점에 따라 제공된다. 전, 후, 좌 및 우 방위들에 대한 방향 화살표들은 도 1에 도시된다. 따라서, 우측 전륜(103) 및 좌측 전륜(104)은 차량의 앞 부분에 위치결정된다.In Fig. 1, the right rear wheel 101 and the left rear wheel 102 are positioned at the rear of the vehicle, that is, at the end located behind the operator of the vehicle. In this example, left, right, front and rear orientations are provided according to the perspective of the operator of the vehicle. Directional arrows for forward, backward, left and right orientations are shown in FIG. 1 . Thus, the right front wheel 103 and the left front wheel 104 are positioned at the front of the vehicle.

도 1의 차량으로부터의 동력은 다수의 실린더들을 가지는 내연 기관(110)에 의해 발생된다. 엔진(110)은 특정 차량에 따라 가솔린 또는 디젤을 연료로 할 수 있고 본 예에서 엔진(110)은 V 자로 배향 구성되어, V6 엔진을 형성하는 6개의 실린더들을 포함한다. 엔진(110)은 도 1에 도시된 바와 유사한 방식으로 동력을 제공하면서 상이한 배향들로 구성되고 상이한 수의 실린더들을 포함할 수 있음이 이해된다. 엔진(110)에 의해 동력을 공급받는 샤프트는 차량을 구동하는 데 필요한 기어링(gearing)을 제공하는 변속기(115)에 직접 결합될 수 있다. 변속기(115)는 차량 시스템의 요건들에 따라 수동 또는 자동 변속기일 수 있다. 후륜 구동 샤프트(rear drive shaft)(131)는 변속기(115)에 이 변속기의 출력으로서 연결되어, 차량의 후단부에 동력을 제공할 수 있다.Power from the vehicle of FIG. 1 is generated by an internal combustion engine 110 having multiple cylinders. The engine 110 may be fueled by gasoline or diesel depending on the particular vehicle and in this example the engine 110 includes six cylinders configured to be oriented in a V, forming a V6 engine. It is understood that the engine 110 may be configured in different orientations and include a different number of cylinders while providing power in a manner similar to that shown in FIG. 1 . A shaft powered by engine 110 may be directly coupled to a transmission 115 that provides the gearing necessary to drive the vehicle. Transmission 115 may be a manual or automatic transmission depending on the requirements of the vehicle system. A rear drive shaft 131 is connected as an output of the transmission 115 to provide power to the rear end of the vehicle.

상술한 동력트레인(100)의 2WD 모드 동안, 휠들(101 및 102)은 후차축(rear axle)(132)을 통해 동력을 공급받는다. 후차축(132)은 일부 실시예들에서 단일 연속 샤프트일 수 있거나, 또는 2-차축 구성에서 2개의 차축들로 분리될 수 있으며, 이 구성에서는 차축에 후방 차동장치(rear differential)(121)가 개재된다(interpose). 2-차축 구성에서, 제 1 후차축은 후방 차동장치(121) 및 우측 후륜(101) 사이에 위치결정될 수 있고 제 2 후차축은 후방 차동장치(121) 및 좌측 후륜(102) 사이에 위치결정될 수 있다. 후방 차동장치는 또한 후륜 구동 샤프트(131)에 부착된다. 후방 차동장치는 도 1에 도시되는 바와 같이, 휠들(101 및 102) 사이의 상이한 상대 회전 속도들을 가능하게 하고 회전(및 동력)을 구동 샤프트(131)의 단일 방향으로부터 후차축(132)의 두 수직 방향들로 전달하는 것을 포함하여, 여러 목적들에 소용될 수 있다. 예를 들어, 차량이 좌측 방향으로 돌고 있으면, 안쪽의 휠(휠(102))은 바깥쪽의 휠(휠(101))의 회전보다 더 낮은 속도로 회전할 수 있다. 이에 따라, 후방 차동장치(121)는 돌고 있는 동안 차량의 휠 및 차량이 통과하는 길 사이에서의 밀림(slipping)을 방지하기 위해 두 휠들이 상이한 속도들로 회전하는 것을 가능하게 할 수 있다.During the 2WD mode of the powertrain 100 described above, the wheels 101 and 102 are powered through the rear axle 132. Rear axle 132 may be a single continuous shaft in some embodiments, or may be split into two axles in a two-axle configuration, in which axle has rear differential 121. Interpose. In a two-axle configuration, the first rear axle may be positioned between the rear differential 121 and the rear right wheel 101 and the second rear axle may be positioned between the rear differential 121 and the rear left wheel 102. can The rear differential is also attached to the rear wheel drive shaft (131). The rear differential, as shown in FIG. 1 , enables different relative rotational speeds between wheels 101 and 102 and transfers rotation (and power) from a single direction of drive shaft 131 to both of rear axle 132 . It can serve several purposes, including conveying in vertical directions. For example, if the vehicle is turning left, the inner wheel (wheel 102) may rotate at a lower speed than the rotation of the outer wheel (wheel 101). Accordingly, the rear differential 121 may allow the two wheels to rotate at different speeds to prevent slipping between the wheels of the vehicle and the road through which the vehicle passes while turning.

명목상으로 동력을 공급받은 후륜들 외에 전륜들이 구동되는 상술한 4WD 모드의 동작의 경우, 동력을 차량의 앞부분에 전달하는 시스템이 제공된다. 전달 케이스(140)는 변속기(115)의 출력 가까이 위치결정될 수 있고, 전달 케이스(140)는 동력의 일부를 엔진(110)으로부터 전륜 구동 샤프트(front drive shaft)(133)로 지향시키도록 구성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 전달 케이스(140)는 동력의 일부를 후륜 구동 샤프트(131)로부터 전륜 구동 샤프트(133)로 전달하기 위해 체인을 사용할 수 있다. 후륜 구동 시스템과 유사한 방식으로, 전륜 구동 샤프트(133)는 전방 차동장치(122)에 연결된다. 전방 차동장치(122)는 전방 차동장치(122)가 두 휠들의 상대적인 회전 속도들을 가능하게 하는 점에서 후방 차동장치(121)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 2-차축 시스템의 두 차축들로 분리될 수 있는 전차축(front axle)(134)은 한 단부에서 차동장치(122)에 부착되고 자체의 각각의 좌측 전륜(104) 및 우측 전륜(103)에 부착될 수 있다. 이 구성에서, 전륜 구동 샤프트(133)로부터의 구동 동력은 전방 차동장치(122)를 통과하여 전차축(134)을 통해 휠들(103 및 104)에 전달될 수 있다. 전달 케이스(140)는 동력이 전후차축들 모두에 출력되도록 하는 것이 가능하므로, 4WD 모드는 모든 네 휠들이 동시에 동력을 공급받는 것을 가능하게 할 수 있다. 달리 말하면, 차량이 4WD 모드에 있을 때, 전륜들(103 및 104) 및 후륜들(101 및 102) 모두가 구동될 수 있다.In the case of operation in the aforementioned 4WD mode in which the front wheels are driven in addition to the nominally powered rear wheels, a system is provided to transmit power to the front of the vehicle. Transfer case 140 may be positioned proximate the output of transmission 115, and transfer case 140 may be configured to direct a portion of the power from engine 110 to front drive shaft 133. can In one embodiment, transfer case 140 may use a chain to transfer some of the power from rear wheel drive shaft 131 to front wheel drive shaft 133 . In a manner similar to the rear wheel drive system, the front wheel drive shaft 133 is connected to the front differential 122. Front differential 122 may be substantially the same as rear differential 121 in that front differential 122 enables relative rotational speeds of the two wheels. Accordingly, a front axle 134, which can be separated into two axles of a two-axle system, is attached at one end to differential 122 and has its own respective front left 104 and front right wheels ( 103) can be attached. In this configuration, drive power from the front wheel drive shaft 133 can pass through the front differential 122 and be transmitted to the wheels 103 and 104 via the front axle 134 . Since the transfer case 140 is capable of having power output to both the front and rear axles, the 4WD mode may allow all four wheels to be powered simultaneously. In other words, when the vehicle is in 4WD mode, both front wheels 103 and 104 and rear wheels 101 and 102 can be driven.

도 1의 예에서 4WD 및 2WD 사이에서 전환되는 경우, 전륜들에 입력되는 동력을 선택적으로 연동하고 연동 해제하는 시스템이 필요하다. 이에 따라, 분리부(150)가 변속기(115)의 출력 샤프트와 동일 선상에 위치결정되는 전달 케이스(140) 내에 제공할 수 있다. 이 구성에서, 분리부(150)는 또한 전달 케이스(140)와 통합하여 형성되거나 전달 케이스(140)와 분리될 수 있다. 분리부들은 하나 이상의 구동트레인 모드를 구비하는 차량들 내에서 사용되고 휠 허브들, 차축들 및 구동 샤프트들과 같은 2개의 별개의 회전 가능한 입력 구성요소들을 맞물리게 하거나 풀리게 하는 것이 가능할 수 있다. 도 1에 도시되는 바와 같이 본 예에서, 분리부(150)는 전달 케이스(140) 내에 위치결정된다. 다른 차량 시스템들에서, 분리부(150)는 전차축(134) 상 또는 전륜 구동 샤프트(133) 상을 포함하는 다양한 장소들에 배치되어, 도 1에서의 파선의 분리부(150)에 의해 샤프트를 2개의 별개의 길이 부분(length)들로 효과적으로 분리될 수 있다. 다른 예들에서, 분리부(150)는 동력 전달 유닛(power transfer unit; PTU) 샤프트 출력의 맞물림 및 풀림이 가능하도록 PTU에 위치결정될 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 다수의 분리부들이 제공되고, 다수의 분리부들의 각각은 동력트레인(100)의 개별적인 구성요소에 고정될 수 있다. 하나의 예에서, 제 1 분리부(150)는 도 1에 도시되는 바와 같이 전달 케이스(140) 내에 배치될 수 있고, 반면에 추가 분리부들은 휠(103)의 휠 허브에, 휠(104)의 휠 허브에 그리고/또는 전차축(134)을 따라 부착될 수 있다. 이 방식에서, 분리부들(150)은 별개로 또는 서로 함께 제어될 수 있다. 분리부의 특정한 장소에 따라, 휠 단부 분리부 및 중앙 차축 분리부를 포함하여, 다양한 명칭들이 제공된다. 본 예에서, 분리부(150)는 전륜 구동 샤프트(133)에 동력을 공급하는 체인을 구동하는 전달 케이스(140) 내의 기어들을 선택적으로 연결 및 분리할 수 있다. 이에 따라, 분리부(150)는 이후에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 기어들, 제어 메커니즘들 및 다른 구조의 시스템을 통해 전달 케이스(140)(및 샤프트(133))를 변속기(115) 및 후륜 구동 샤프트(131)로부터 효과적으로 분리한다.In the case of switching between 4WD and 2WD in the example of FIG. 1, a system for selectively interlocking and disengaging the power input to the front wheels is required. Accordingly, the separator 150 may be provided within the transfer case 140 positioned collinear with the output shaft of the transmission 115 . In this configuration, the separator 150 may also be integrally formed with the transfer case 140 or separate from the transfer case 140 . Separators may be used in vehicles having more than one drivetrain mode and allow to engage or disengage two separate rotatable input components such as wheel hubs, axles and drive shafts. In this example as shown in FIG. 1 , separator 150 is positioned within transfer case 140 . In other vehicle systems, the separators 150 are disposed in various places, including on the front axle 134 or on the front wheel drive shaft 133, by the separators 150 in broken lines in FIG. can be effectively separated into two distinct length portions. In other examples, the disconnect 150 can be positioned on the PTU to enable engagement and disengagement of the power transfer unit (PTU) shaft output. Moreover, in some embodiments, multiple separators are provided, and each of the multiple separators can be secured to a respective component of the powertrain 100 . In one example, the first separator 150 can be disposed within the transfer case 140 as shown in FIG. 1 , while additional separators are in the wheel hub of the wheel 103, wheel 104 may be attached to the wheel hub of and/or along the front axle 134. In this way, the separators 150 can be controlled separately or together with each other. Depending on the specific location of the separation, various designations are given, including wheel end separation and center axle separation. In this example, the separation unit 150 may selectively connect and disconnect gears in the transmission case 140 that drive a chain that supplies power to the front wheel drive shaft 133 . Accordingly, separator 150 connects transfer case 140 (and shaft 133) to transmission 115 and through a system of gears, control mechanisms, and other structures, as described in more detail below. It is effectively separated from the rear wheel drive shaft 131.

동력이 단지 후륜들(101 및 102)에만 제공되는 2WD 모드 동안, 입력 명령은 분리부(150)로 하여금 샤프트(133)의 두 길이 부분(length)들 사이의 고정 회전을 풀도록 함으로써, 휠들(103 및 104)뿐만 아니라 전차축(134)에도 동력이 제공되지 않을 수 있다. 이에 따라, 엔진(110)에 의해 제공되는 대부분의 동력은 전달 케이스(140)를 통하여 전환되는 상대적으로 더 적은 양의 동력으로 후륜 구동 샤프트(131)로 지향되고 분리부로 연결되는 샤프트(133)의 길이 부분들로 지향될 수 있다. 즉, 풀려 있는 동안, 전륜들(103 및 104)은 엔진으로부터 견인력을 받지 않고 자유로이 회전할 수 있다. 또한, 휠들(103 및 104)의 회전은 분리부(150)의 앞부분에 배치되는 차축(134) 및 샤프트(133)의 일부분의 회전과 함께(도 1에서 화살표에 의해 지향되는 바와 같은) 구동트레인의 나머지의 회전에 영향을 미치지 않는다. 구체적으로, 분리부(150)가 분리부의 앞뒤로 위치되는 샤프트(133)의 두 부분을 분리하므로, 두 길이 부분들의 회전은 서로 영향을 미치지 않는데 왜냐하면 이 둘은 분리되기(풀리기) 때문이다. 하나의 분리부가 전달 케이스(140) 내에 또는 샤프트(133)에 있고 반면에 다른 분리부가 휠(103)에 그리고 또 다른 분리부가 휠(104)에 있는 다수의 분리부들(150)이 제공되면, 전차축(134) 및 샤프트(133)의 일부 또는 모두는 분리부들이 자체의 입력 구성요소들을 분리할 때 회전을 중지시킬 수 있다. 이에 따라, 전방 차동장치(122)는 또한 분리부들이 휠들(103 및 104) 및 차축(134) 사이의 회전을 풀고 있는 동안 회전을 중지시킬 수 있다. 이 방식에서, 휠들(103 및 104)이 차축(134)의 회전 관성(관성 모멘트)이 추가되지 않고 차동장치(122)의 마찰 항력(frictional drag)이 없이 자유로이 회전할 수 있으므로 연료 소비가 감소될 수 있다.During the 2WD mode in which power is provided only to the rear wheels 101 and 102, the input command causes the disconnect 150 to release the fixed rotation between the two lengths of the shaft 133, thereby driving the wheels ( 103 and 104) as well as power may not be provided to the front axle 134. Accordingly, most of the power provided by the engine 110 is directed to the rear wheel drive shaft 131 with a relatively small amount of power diverted through the transfer case 140 and the separation of the shaft 133 connected to the separator. It can be oriented in length parts. That is, while disengaged, the front wheels 103 and 104 can rotate freely without receiving traction from the engine. Further, the rotation of the wheels 103 and 104 is coupled with the rotation of the axle 134 and the portion of the shaft 133 disposed in front of the separator 150 (as directed by the arrows in FIG. 1) of the drivetrain. does not affect the rotation of the rest of Specifically, since the separating portion 150 separates the two parts of the shaft 133 located before and after the separating portion, the rotation of the two length parts does not affect each other because they are separated (unwound). If a plurality of separators 150 are provided, one separator is in the transfer case 140 or on the shaft 133 while another separator is in the wheel 103 and another separator is in the wheel 104. Some or all of shaft 134 and shaft 133 may stop rotating when the separators separate their input components. Accordingly, the front differential 122 may also stop rotation while the dividers are disengaging rotation between the wheels 103 and 104 and the axle 134. In this way, fuel consumption will be reduced as the wheels 103 and 104 can rotate freely without the added rotational inertia (moment of inertia) of the axle 134 and without the frictional drag of the differential 122. can

동력이 모든 네 휠들에 제공되는 4WD 모드 동안, 입력 명령은 분리부(150)로 하여금 샤프트(133)의 두 길이 부분들 사이가 고정 회전을 하도록 함으로써, 차축(134) 뿐만 아니라 샤프트(133) 모두에 동력이 제공될 수 있다. 현재의 예에서, 일련의 기어들 및/또는 스플라인 샤프트(splined shaft)들 사이의 맞물림으로 인해 분리부(150)의 양쪽의 단부에 있는 샤프트들이 실질적으로 단일 유닛으로 회전되도록 함으로써 고정 회전이 발생될 수 있다. 이 동작 모드 동안, 엔진(110)으로부터의 동력은 휠들(101, 102, 103 및 104)에 실질적으로 동일하게(또는 다른 실시예에서는 동일하지 않게) 전환될 수 있다. 구성요소들을 추가, 변경 및/또는 제거하는 것에 의해 다른 구동 모드들이 여전히 본 발명의 범위에 부합하면서 가능하다는 것이 주목된다.During the 4WD mode, where power is provided to all four wheels, an input command causes the splitter 150 to make a fixed rotation between the two lengths of the shaft 133, thereby driving both the axle 134 as well as the shaft 133. power can be provided. In the present example, stationary rotation may be generated by meshing between a series of gears and/or splined shafts causing the shafts at both ends of separator 150 to rotate substantially as a single unit. can During this mode of operation, power from engine 110 may be diverted substantially equally (or not equally in other embodiments) to wheels 101 , 102 , 103 and 104 . It is noted that by adding, changing and/or removing components other drive modes are possible while still remaining within the scope of the present invention.

게다가, 동력트레인(100)은 개별 휠들을 대응하는 차축(예를 들어, 전차축(134) 및/또는 후차축(132))과 맞물리게 하고 풀리게 하기 위해서 하나 이상의 휠 단부들에 위치결정되는 전자기 펄스 분리부(160)를 포함할 수 있다. 이 유형의 분리부는 본원에서 휠 단부 분리부로 칭해질 수 있다. 전자기 펄스 분리부(160)는 전차축(134) 및 후차축(132) 중 하나 또는 이 둘 모두에 교호하여 위치결정될 수 있다. 더욱이, 전자기 펄스 분리부(160)는 전방 차동장치(122) 및/또는 후방 차동장치(121)의 어느 한 측 상에 위치결정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 전차축(134) 상의 전방 차동장치(122)의 각각의 측(예를 들어, 양 측들) 상에 위치결정되는 전동 분리부(160)가 있을 수 있다. 추가 또는 대안으로, 후방 차동장치(121)의 각각의 측(예를 들어, 양 측들) 상에 후차축(132)에 따라 위치결정되는 전동 분리부(160)가 있을 수 있다. 이 방식에서, 차량 동력트레인(100)은 이중 분리 차동장치 시스템을 포함할 수 있다. 전 또는 후차축들을 따라 전방 또는 후방 차동장치들에 근접하여 위치결정되는 이 유형의 분리부는 본원에서 도 12 내지 도 16과 관련하여 후술되는 바와 같이 중앙 분리부로 칭해질 수 있다. 후술되는 전자기 펄스 분리부는 도 1에 도시되는 전자기 펄스 분리부(160)의 위치들 중 하나 이상에서 사용될 수 있다.Additionally, powertrain 100 may have electromagnetic pulses positioned at one or more wheel ends to engage and disengage individual wheels with a corresponding axle (eg, front axle 134 and/or rear axle 132). A separator 160 may be included. Separators of this type may be referred to herein as wheel end separators. Electromagnetic pulse separator 160 may be alternately positioned on one or both of front axle 134 and rear axle 132 . Moreover, electromagnetic pulse separator 160 may be positioned on either side of front differential 122 and/or rear differential 121 . For example, in one embodiment, there may be a transmission disconnect 160 positioned on each side (eg, both sides) of the front differential 122 on the front axle 134 . Additionally or alternatively, there may be a power split 160 positioned along the rear axle 132 on each side (eg, both sides) of the rear differential 121 . In this manner, vehicle powertrain 100 may include a dual split differential differential system. A divider of this type that is positioned proximate the front or rear differentials along the front or rear axles may be referred to herein as a center divider as discussed below with respect to FIGS. 12-16 . An electromagnetic pulse separator to be described later may be used in one or more of the positions of the electromagnetic pulse separator 160 shown in FIG. 1 .

상술한 바와 같이, 일부의 분리부들은 도 1의 엔진(110)과 같은 엔진으로부터 전환되어 오는 진공에 의해 동력을 공급받을 수 있다. 그러나, 발명자들은 본원에서 진공이 용이하게 이용되지 않을 수 있거나 진공 동력이 바람직하지 않게 변동됨으로써, 결과적으로 분리 제어의 감소가 발생할 수 있음을 인식하였다. 그러므로, 더 단순하고 더 컴팩트한 분리 설계를 제공하는 대안의 동력원들이 사용될 수 있다. 이에 따라, 발명자들은 본원에서 펄스화된 전력에 의해 분리 조립체 상의 전자기 코일에 작용되는 전자기 펄스 분리 조립체를 제안하였다. 전력은 차량 전체를 통하여 흐르는 진공 라인들을 필요로 하지 않음으로써 진공 동력 이상으로 전력의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 첫번째로, 제안되는 전자기 펄스 분리부의 다양한 구성요소들의 설명이 제공될 것이고, 그 후에 예의 제어 방식을 포함하는 분리부의 동작의 설명이 이어질 것이다.As noted above, some separators may be powered by a vacuum diverted from an engine, such as engine 110 of FIG. 1 . However, the inventors have recognized herein that the vacuum may not be readily available or the vacuum power may fluctuate undesirably, resulting in reduced separation control. Therefore, alternative power sources may be used providing a simpler and more compact separation design. Accordingly, the inventors have proposed herein an electromagnetic pulse separation assembly in which an electromagnetic coil on the separation assembly is actuated by a pulsed electrical power. Electrical power may increase the reliability of electrical power over vacuum power by not requiring vacuum lines to run through the vehicle. First, a description of the various components of the proposed electromagnetic pulse separator will be given, followed by a description of the operation of the separator, including example control schemes.

도 2 및 도 3은 본원에서 분리부(200)로 칭해질 수 있는 전자기 펄스 분리(electromagnetic pulse disconnect; DMPD) 조립체(200)의 조립도를 도시하고, 도 4는 EMPD 조립체(200)의 분해도를 도시한다. 더 구체적으로, 도 2는 도 3의 조립도에서 라인 A-A를 따라 취해지는 분리부(200)의 단면의 조립도를 도시한다. 이에 따라, 도 2는 분리부(200)의 구성요소들의 내부도들을 도시하고 반면에 도 3은 분리부(200)의 구성요소들의 외부도들을 도시한다. 분리부(200)의 내부 구성요소들은 추가 구성요소들에 의해 둘러싸일 수 있으므로 도 3의 외부도에서 보이지 않을 수 있다. 더욱이, 분리부(200)의 일부 내부 구성요소들은 도 4의 분해도에서만 확인될 수 있다.2 and 3 show an assembled view of an electromagnetic pulse disconnect (DMPD) assembly 200, which may be referred to herein as a disconnect 200, and FIG. 4 shows an exploded view of the EMPD assembly 200. show More specifically, FIG. 2 shows an assembly view of a section of separator 200 taken along line A-A in the assembly view of FIG. 3 . Accordingly, FIG. 2 shows interior views of the components of the separator 200 while FIG. 3 shows exterior views of the components of the separator 200 . Internal components of separator 200 may not be visible in the external view of FIG. 3 as they may be surrounded by additional components. Moreover, some internal components of the separator 200 can only be seen in the exploded view of FIG. 4 .

분리부(200)는 일반적으로 두 회전 구성요소들 사이의 결합이 가능하도록 중공의(hollow) 내부를 가지는 원형의 형상을 포함한다. 특히, 분리부(200)는 상술한 바와 같이, 차량의 두 샤프트들 사이의 결합을 제공할 수 있다. 더욱이, 두 샤프트들 사이의 결합이 동력 전달 및 동기 회전(synchronous rotation)을 가능하게 하도록 샤프트들 중 하나는 동력을 공급받고 반면에 다른 하나는 동력을 공급받지 않는다. 샤프트들과 같은 두 회전 구성요소들은 분리부(200)의 클러치 링(230)과 맞물리도록 기어 치(tooth)들 또는 스플라인들을 포함할 수 있다. 도 2 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 클러치 링(230)은 클러치 링(230)의 내부(예를 안쪽의) 면에 외접하는 일련의 기어 치들(233)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시되는 바와 같이, 클러치 링(230)은 클러치 링(230)의 내부 원주 주위에 치들을 포함하지 않는 링 부분에 의해 분리되는 2개의 별개의 치들의 열(row)들을 포함한다. 더욱이, 도 2에 도시되는 바와 같이, 블록 시프트 스프링(2408)에 근접한 기어 치들의 제 1 세트는 화살표(203)에 의해 도시되는 바와 같이, 기어 치들의 제 1 세트보다 블록 시프트 스프링(2408)으로부터 더 멀리 위치결정되어 있는 기어 치들의 제 2 세트보다 축 방향으로 더 큰 폭을 가진다. 블록 시프트 스프링(2408)은 아래에서 도 5와 관련하여 더 논의된다.Separator 200 generally includes a circular shape having a hollow interior to enable coupling between two rotating components. In particular, as described above, the separation unit 200 may provide coupling between two shafts of the vehicle. Moreover, one of the shafts is powered while the other is not powered so that the coupling between the two shafts enables power transmission and synchronous rotation. Both rotating components, such as shafts, may include gear teeth or splines to engage clutch ring 230 of separator 200 . As shown in FIGS. 2 and 4 , clutch ring 230 may include a series of gear teeth 233 circumscribed to an inner (eg, inner) surface of clutch ring 230 . For example, as shown in FIG. 2 , clutch ring 230 has two distinct rows of teeth separated by a ring portion that does not contain teeth around the inner circumference of clutch ring 230 . include Further, as shown in FIG. 2 , the first set of gear teeth proximate to block shift spring 2408 is further from block shift spring 2408 than the first set of gear teeth, as shown by arrow 203 . It has a larger width in the axial direction than the second set of gear teeth, which is positioned further apart. Block shift spring 2408 is further discussed with respect to FIG. 5 below.

두 샤프트들이 분리부(200)의 중공의 내부에 위치될 때, 클러치 링(230)은 두 샤프트들을 맞물리게 하거나 풀리게 하기 위하여 화살표(203)에 의해 도시되는 바와 같이 축 방향으로 앞뒤로 시프팅할 수 있다. 축 방향은 분리부(200)의 중심축(215)에 평행할 수 있다. 이 의미에서, 두 샤프트들을 맞물리게 하는 것은 클러치 링(230)이 양 샤프트들의 기어 치들과 맞물리는 것을 포함할 수 있고, 이에 의해 동력 및 회전이 샤프트들 사이에서 전달(예를 들어, 완전히 전달)될 수 있도록, 샤프트들 사이에는 실질적으로 견고한 연결이 효과적으로 발생된다. 역으로, 두 샤프트들을 풀리게 하는 것은 클러치 링(230)이 샤프트들 중 단 하나의 샤프트의 기어 치들과 맞물리는 것을 포함할 수 있고, 이에 의해 두 샤프트들 사이의 분리(예를 들어, 결합되지 않음)가 유지되고 샤프트들이 독자적으로 회전하는 것이 가능하다. 하나의 예로서, 클러치 링(230)의 기어 치들의 제 1 세트는 상술한 바와 같이, 두 샤프트들 중 하나의 샤프트와 맞물릴 수 있고 반면에 클러치 링(230)의 기어 치들의 제 2 세트는 두 샤프트들 중 다른 샤프트와 맞물린다. 4x2 위치에서 4x4 위치로 시프팅될 때, 클러치 링(230)은 화살표(203)에 의해 도시되는 바와 같이, 양의(positive) 축 방향으로 이동한다.When the two shafts are positioned inside the hollow of the separator 200, the clutch ring 230 can shift axially back and forth as shown by arrow 203 to engage or disengage the two shafts. . The axial direction may be parallel to the central axis 215 of the separator 200 . In this sense, engaging the two shafts may include engaging the clutch ring 230 with the gear teeth of both shafts, whereby power and rotation are transferred (eg, completely transferred) between the shafts. Thus, a substantially rigid connection is effectively created between the shafts. Conversely, disengaging the two shafts may include clutch ring 230 engaging gear teeth of only one of the shafts, thereby causing a separation (eg, disengagement) between the two shafts. ) is maintained and it is possible for the shafts to rotate independently. As an example, the first set of gear teeth of clutch ring 230 may engage one of the two shafts while the second set of gear teeth of clutch ring 230, as described above, It engages the other of the two shafts. When shifted from the 4x2 position to the 4x4 position, clutch ring 230 moves in a positive axial direction, as shown by arrow 203 .

본 명세서 전체에 걸쳐, 도 2 내지 도 3에서의 화살표(203)에 의해 도시되는 바와 같은 축 방향으로의(예를 들어, 중심축(215)의 방향에서의) 병진 이동은 축 방향 또는 양의 축 방향으로 칭해질 수 있고, 반면에 반대 방향으로의 병진 이동은 음의 축 방향으로 칭해질 수 있다. 더욱이, 음의 축 방향은 제 1 방향일 수 있고 반면에 양의 축 방향은 제 2 방향일 수 있다. 마지막으로, 축 방향 또는 중심축(215)을 중심으로 하는 회전은 또한 방향 또는 회전에 따라 시계방향 또는 반시계“‡향 회전으로 칭해질 수 있다. 분리부(200) 및 이의 다양한 구성요소들은 일반적으로 원의 형상들을 가지므로, 상기 구성요소들 중 일부는 축 방향과 동일 선상일 수 있는 자체의 중심축들을 중심으로 회전할 수 있다.Throughout this specification, translation in an axial direction (e.g., in the direction of central axis 215) as shown by arrow 203 in FIGS. may be referred to as an axial direction, whereas translational movement in the opposite direction may be referred to as a negative axial direction. Moreover, the negative axial direction can be the first direction while the positive axial direction can be the second direction. Finally, rotation in an axial direction or about central axis 215 may also be referred to as clockwise or counterclockwise rotation, depending on direction or rotation. Separator 200 and its various components generally have circular shapes, so some of the components can rotate about their own central axes, which can be collinear with the axial direction.

EMPD 조립체(200)의 다양한 구성요소들은 하우징(도 2 내지 도 3에 도시되지 않음) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 분리부(200)의 하우징은 분리부(200)의 구성요소들을 완전히 둘러싸고 수납할 수 있다. 이에 따라, 분리부 하우징은 분리부(200)의 이동하는 부분들을 방해하지 않게 그리스(grease), 먼지 또는 오일과 같은 외부 물질들로부터 적어도 부분적인 보호를 제공할 수 있다. 하우징은 분리부(200)를 고정형(stationary) 차량 구성요소에 고정하기 위해 다수의 장착 플랜지(flange)들을 포함할 수 있다. 분리부 하우징의 실시예들을 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 도 17 내지 도 27에 도시된다.The various components of the EMPD assembly 200 may be contained within a housing (not shown in FIGS. 2-3). For example, the housing of the separation unit 200 may completely surround and accommodate the components of the separation unit 200 . Accordingly, the separator housing may provide at least partial protection from external substances such as grease, dust or oil so as not to interfere with the moving parts of the separator 200 . The housing may include a number of mounting flanges to secure the separator 200 to a stationary vehicle component. Embodiments of separator housings, as described further below, are illustrated in FIGS. 17-27 .

분리부(200)는 전자기 코일(220), 코일 복귀 스프링(coil return spring)(2418), 전기자(2406)와 캠(2404)을 포함하는 전기자 캠 조립체(2405), 시프터(2416), 블록 시프트 스프링(2408), 래칭 링 하우징(latching ring housing)(263)(또한 본원에서 캐리어(carrier)로서 칭해진다) 및 래칭 링(latching ring)(260), 래치 캠 링(latch cam ring)(261) 및 래치 가이드 링(latch guide ring)(271)을 포함하는 래칭 메커니즘(latching mechanism)을 더 포함한다. 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)은 도 4에 도시되고 도 2 내지 도 3에는 도시되지 않는다. 전자기 코일(220)은 아래에 더 설명되는 바와 같이 분리부(200)의 가동 및 클러치 링(230)의 이동을 발생시킨다. 코일(220)은 전기자(2406)와 접촉하기 위해, 축 방향으로 향하는, 편평한 접촉면을 포함한다. 코일(220)은 분리부(200)의 제어기(2414)의 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)(207)과 코일(220) 사이의 전기 접속을 제공하는 접촉 조립체(303)를 더 포함한다. 접촉 조립체(303)는 코일(220)의 한 측에 결합되고, 이 측은 분리부(200)의 나머지 구성요소들로 향하는 측과는 반대 측이다.The separator 200 includes an electromagnetic coil 220, a coil return spring 2418, an armature cam assembly 2405 including an armature 2406 and a cam 2404, a shifter 2416, and a block shift. Spring 2408, latching ring housing 263 (also referred to herein as a carrier) and latching ring 260, latch cam ring 261 and a latching mechanism including a latch guide ring 271 . The latch cam ring 261 and latch guide ring 271 are shown in FIG. 4 and not shown in FIGS. 2-3. Electromagnetic coil 220 causes actuation of separator 200 and movement of clutch ring 230 as described further below. Coil 220 includes an axially directed, flat contact surface to contact armature 2406 . The coil 220 further includes a contact assembly 303 providing an electrical connection between the coil 220 and a printed circuit board (PCB) 207 of the controller 2414 of the separator 200. . The contact assembly 303 is coupled to one side of the coil 220, which side is opposite to the side facing the rest of the components of the separator 200.

PCP(207)를 포함하는 제어기(2414)(도 4에 도시되는 바와 같은)는 PCB(207)에 부착되는 여러 전기 디바이스들(211)을 포함한다. 전기 디바이스들(211)은 마이크로프로세서들 및 다양한 과업들을 위해 저장된 명령들(마이크로프로세서들의 메모리 상에 저장되는)을 실행하기 위한 다른 구성요소들일 수 있다. 제어기(2414)는 본원에서 분리부 제어기로서 칭해질 수 있다. 아래에서 도 10 내지 도 11과 관련하여 더 설명되는 바와 같이, 제어기는 차량 제어기와 같이 분리부(200) 외부에 있는 디바이스 및 위치 센서(208)(도 2 내지 도 4에서는 감춰져 있으나 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 도 19 및 도 20에서 확인될 수 있음)로부터 시프팅 명령들(예를 들어, 4x2 또는 4x4 명령들)과 같은 다양한 신호들을 수신할 수 있다. 제어기(2414)는 그 후에 클러치 링(230)을 맞물리는 위치(예를 들어, 4x4 위치) 또는 풀리는 위치(4x2 위치)로 시프팅하기 위해 수신된 신호들을 프로세싱하고 이 신호들을 코일(220)과 같은(예를 들어, 코일을 여자시킴으로써) 분리 구성요소들의 다양한 액추에이터들로 송신할 수 있다. 이에 따라, 제어기(2414)는 자체의 메모리 내에 저장되어 있는 명령들을 분리부(200)의 다양한 센서들 및 액추에이터들과 결합하여 실행시킬 수 있다.Controller 2414 (as shown in FIG. 4 ) comprising PCP 207 includes several electrical devices 211 attached to PCB 207 . The electrical devices 211 may be microprocessors and other components for executing stored instructions (stored on the memory of the microprocessors) for various tasks. Controller 2414 may be referred to herein as a separator controller. As described further below with respect to FIGS. 10-11 , the controller includes a device external to the disconnect 200, such as a vehicle controller, and a position sensor 208 (hidden in FIGS. 2-4 but described further below). As can be seen in FIGS. 19 and 20), various signals such as shifting commands (eg, 4x2 or 4x4 commands) may be received. Controller 2414 then processes the received signals to shift clutch ring 230 to an engaged position (eg, 4x4 position) or a disengaged position (4x2 position) and transfers these signals to coil 220. The same (eg, by energizing a coil) can transmit to various actuators of separate components. Accordingly, the controller 2414 may execute commands stored in its memory in combination with the various sensors and actuators of the separator 200 .

더욱이, 다수의 나사들(210)이 PCB(207)를 래치 캠 링(261)의 외면에 고정할 수 있다. 위치 센서(208)는 PCB(207)(도 4에서는 감춰져 있음)의 저면에 결합되고, 도 19 및 도 20에 도시되고 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 래치 캠 링(261)의 상면에 있는 슬롯(slot)을 통해 방사상으로 내향하여 연장된다. 이에 따라, 위치 센서(208)는 래칭 링 하우징(263) 내에 통합되는 2개의 자석들(212)과 인터페이싱한다. 더 구체적으로, 2개의 자석들(212)은 제 1 가이드 러그(guide lug)의 상측(분리부(200)가 차량 구동트레인 상에 설치될 때 차량이 있는 지면에 대해) 외면에 포함된다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 2개의 자석들(212)은 래칭 링 하우징(263) 내에 들어가 있고 래칭 링 하우징(263)의 폭에 걸쳐 서로 떨어진 거리로 이격되어 있다. 래칭 링 하우징(263)은 래칭 링 하우징(263)의 외부 원주 주위에서 간격을 두고 3개의 가이드 러그들(213)을 포함한다(도 4에 도시되는 바와 같이). 3개의 가이드 러그들(213)의 각각은 래칭 링 하우징(263)의 외면으로부터 외향하여 방사 방향(축 방향과 수직인 방사 방향)으로 연장되고 래칭 링 하우징(263)의 폭을 가로질러, 축 방향으로 연장된다. 3개의 가이드 러그들(213)은 병진(예를 들어, 축방향) 이동 동안 래칭 링 하우징(263)을 센터링(centering)하는 것을 보조한다. 이 방식에서, 가장 위에 있는 가이드 러그 내의 자석들(212)은 PCB(207) 상의 위치 센서(208)와 동일한 원주 정렬 상태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 3개의 가이드 러그들(213)은 래치 캠 링(261)의 내부면 내의 대응하는 홈(groove)들(예를 들어, 슬롯들)(259)(도 4에 도시되는 바와 같은)과 대면한다. 다른 실시예들에서, 래칭 링 하우징(263)은 3보다 더 많거나 더 적은 가이드 러그들(213) 및/또는 2보다 더 많거나 더 적은 자석들(212)을 포함할 수 있다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 분리부(200)의 래칭 링 하우징(263) 및 현재의 시프트 위치의 축방향 정렬은 위치 센서(208)가 자석들(212)과 축방향으로 정렬되어 있어서 이 자석들(212)을 감지하는지에 기초하여 결정될 수 있다.Furthermore, a plurality of screws 210 may secure the PCB 207 to the outer surface of the latch cam ring 261 . The position sensor 208 is coupled to the underside of the PCB 207 (hidden in FIG. 4) and is slotted in the top side of the latch cam ring 261, as shown in FIGS. 19 and 20 and described further below. It extends radially inward through the slot. Accordingly, the position sensor 208 interfaces with two magnets 212 integrated within the latching ring housing 263. More specifically, the two magnets 212 are included on the outer surface of the upper side of the first guide lug (to the ground on which the vehicle is located when the separator 200 is installed on the vehicle drivetrain). As shown in FIG. 2 , the two magnets 212 are contained within the latching ring housing 263 and are spaced a distance from each other across the width of the latching ring housing 263 . The latching ring housing 263 includes three guide lugs 213 spaced around the outer circumference of the latching ring housing 263 (as shown in FIG. 4 ). Each of the three guide lugs 213 extends radially outward from the outer surface of the latching ring housing 263 (radial direction perpendicular to the axial direction) and across the width of the latching ring housing 263, in the axial direction. is extended to The three guide lugs 213 assist in centering the latching ring housing 263 during translational (eg axial) movement. In this way, the magnets 212 in the topmost guide lug can be kept in the same circumferential alignment as the position sensor 208 on the PCB 207. For example, the three guide lugs 213 correspond to corresponding grooves (eg slots) 259 in the inner surface of the latch cam ring 261 (as shown in FIG. 4). come face to face with In other embodiments, the latching ring housing 263 may include more or less than three guide lugs 213 and/or more or less than two magnets 212 . As described further below, the axial alignment of the latching ring housing 263 and the current shift position of the separator 200 is such that the position sensor 208 is axially aligned with the magnets 212 so that the magnets s 212 .

전기자 캠 조립체(2405)는 전기자(2406) 및 캠(2404)을 분리하는 어떠한 추가 개재 구성요소들 없이, 캠(2404)에 직접적으로 결합되는(예를 들어, 부착되는) 전기자(2406)를 포함한다. 하나의 예로서, 전기자(2406) 및 캠(2404)은 하나의 피스(piece)로 형성될 수 있다. 전기자(2406)는 코일(220)에 가까이 근접하여 위치결정되는 편평한 금속 디스크(예를 들어, 가운데에 개구(aperture)를 가지는 얇고, 편평한 금속의 링-형상의 판(plate))이다. 코일(220)은 중심축(215)을 따라 축방향으로 병진 이동하도록 적응되지만 중심축(215)을 중심으로 회전 가능하게 고정된다(예를 들어, 회전하지 않는다). 대조적으로, 전기자(2406)는 중심축(215)을 중심으로 회전하도록 적응되지만 축방향으로 변동되지 않는다(예를 들어, 중심축(215)을 따라 병진 이동하지 않는다). 예를 들어, 코일(220)이 여자되지 않을 때, 전기자(2406) 및 코일(220)은 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 에어 갭(408)에 의해 분리된다. 코일 복귀 스프링(2418)은 또한 코일(220)에 근접하고 코일의 일부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시되는 바와 같이, 코일(220)은 더 큰 직경 부분과 더 작은 직경 부분을 가지는 계단식 프로파일(profile)을 포함하고, 코일 복귀 스프링(2418)은 더 큰 직경 부분의 내측의 축방향으로 향하는 면에 대고 위치결정되고 더 작은 직경 부분의 외면을 둘러싼다. 아래에서 도 5 내지 도 7과 관련하여 더 설명되는 바와 같이, 코일(220)이 여자되면, 코일(220)은 금속의 전기자(2406)로 인력을 받고 따라서 전기자(2406) 쪽으로 축방향 이동하고 반면에 전기자(2406)는 축 방향으로(예를 들어, 중심축(215)을 따라) 계속 고정되어 있다.Armature cam assembly 2405 includes an armature 2406 that is coupled (e.g., attached) directly to cam 2404, without any additional intervening components separating armature 2406 and cam 2404. do. As an example, armature 2406 and cam 2404 may be formed as one piece. The armature 2406 is a flat metal disk (eg, a thin, flat metal ring-shaped plate with an aperture in the middle) positioned in close proximity to the coil 220 . Coil 220 is adapted to translate axially along central axis 215 but is rotatably fixed (eg, does not rotate) about central axis 215 . In contrast, the armature 2406 is adapted to rotate about the central axis 215 but does not fluctuate axially (eg, does not translate along the central axis 215). For example, when coil 220 is not energized, armature 2406 and coil 220 are separated by air gap 408, as shown in FIGS. 2 and 3 . Coil return spring 2418 may also proximate to and surround a portion of coil 220 . For example, as shown in FIG. 3 , coil 220 includes a stepped profile having a larger diameter portion and a smaller diameter portion, and coil return spring 2418 is on the inside of the larger diameter portion. It is positioned against the axially facing face of and encloses the outer surface of the smaller diameter portion. 5-7 below, when coil 220 is energized, coil 220 is attracted to the metallic armature 2406 and thus moves axially towards armature 2406 whereas The armature 2406 remains fixed in an axial direction (eg, along the central axis 215).

도 3 및 도 4에서 도시되는 바와 같이, 캠(2404)은 캠(2404)의 원주 주위에 위치결정되는 일련의 양방향 램프들을 포함한다. 각각의 양방향 램프는 전기자(2406)에 근접하는 정점(vertex)을 포함한다. 더욱이, 일련의 양방향 램프들은 2개의 인접한(예를 들어, 연속하는) 정점들(307) 사이에 위치결정되는 베이스(base)(309)를 포함한다. 이에 따라, 양방향 램프들의 각각의 램프 부분은 정점(307) 및 베이스(309) 사이에서 연장된다.As shown in FIGS. 3 and 4 , cam 2404 includes a series of bidirectional ramps positioned around the circumference of cam 2404 . Each bi-directional lamp includes a vertex proximal to the armature 2406. Moreover, the series of bidirectional ramps include a base 309 positioned between two adjacent (eg contiguous) vertices 307 . Accordingly, a ramp portion of each of the bi-directional ramps extends between the apex 307 and the base 309.

시프터(2416)는 캠(2404)에 인접하게 위치된다. 시프터(2416)는 가이드 부분(2415) 및 케이지(cage) 부분(2417)을 포함한다. 가이드 부분(2415)은 케이지 부분(2417)보다 축 방향으로 캠(2404)에 더 가까이 있다. 가이드 부분(2415)은 시프터(2416)의 외면으로부터 방사상으로 멀어지게 연장되는 상승 면 프로파일을 포함한다. 상승 프로파일은 시프터(2416)의 원주 주위에 위치되는 일련의 가이드들을 포함한다. 특히, 가이드들의 각각은 상승 프로파일의 베이스 부분으로부터 축방향으로 그리고 캠(2404) 쪽으로 연장되고, 베이스 부분은 시프터(2416)의 원주 주위로 연장된다. 가이드들은 시프터(2416)의 윈주 주위에서 서로 떨어진 거리로 위치결정됨으로써 베이스 부분에 평탄하고 편평한 저 지점들이 그리고 각각의 가이드의 선단에 고 지점이 만들어진다. 가이드 부분(2415)의 가이드들의 각각은 하나의 선단(307) 및 캠(2404)의 대응하는 램프들과 인터페이싱한다. 더욱이, 두 인접한 가이드들 사이의 베이스 부분의 각각의 섹션은 캠(2404)의 하나의 베이스(309)와 인터페이싱한다. 캠(2404)의 정점들(307)의 수는 시프터(2416)의 가이드 부분(2415)의 가이드들의 수와 동일하다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 가이드 부분(2415)의 가이드들은 아래에서 도 5와 관련하여 더 설명되는 바와 같이, 분리부(200)가 4x2 위치에 있을 때 캠(2404)의 선단(307) 내에 들어맞도록 형상화(shaped)될 수 있다(예를 들어 선단 및 각이 진 측들를 가지는).Shifter 2416 is positioned adjacent to cam 2404. The shifter 2416 includes a guide portion 2415 and a cage portion 2417. The guide portion 2415 is axially closer to the cam 2404 than the cage portion 2417 is. Guide portion 2415 includes a raised surface profile that extends radially away from the outer surface of shifter 2416 . The raised profile includes a series of guides positioned around the circumference of the shifter 2416. In particular, each of the guides extends axially from a base portion of the raised profile and toward the cam 2404, the base portion extending around the circumference of the shifter 2416. The guides are positioned at a distance from each other around the circumference of the shifter 2416 to create flat, flat low points at the base and high points at the tip of each guide. Each of the guides of guide portion 2415 interfaces with one tip 307 and corresponding ramps of cam 2404 . Moreover, each section of the base portion between two adjacent guides interfaces with one base 309 of cam 2404. The number of vertices 307 of cam 2404 is equal to the number of guides of guide portion 2415 of shifter 2416. As shown in FIG. 3 , the guides of guide portion 2415 are within tip 307 of cam 2404 when separator 200 is in the 4x2 position, as further described with respect to FIG. 5 below. It can be shaped to fit (eg with a tip and angled sides).

시프터(2416)의 케이지 부분(2417)은 복수의 외측 스플라인들(예를 들어, 핑거(finger)들)(403) 및 케이지 부분(2417)의 원주 주위에 위치결정되고 시프터(2416)의 중앙 부분으로부터 가이드 부분(2415)의 가이드들이 연장되는 방향과 반대인 방향으로 연장되는 포스트들(405)을 포함한다. 포스트들(405) 및 외측 스플라인들(403)은 케이지 리테이너(retainer)(401)(도 4에 도시됨)에 결합된다. 케이지 리테이너(401)는 클러치 링(230)을 케이지 부분(2417) 내에 유지시킨다. 구체적으로, 포스트들(405)은 케이지 리테이너(401) 내의 대응하는 개구 내로 삽입되고 외측 스플라인들(303)은 케이지 리테이너(401)를 시프터(2416)에 대한 공간 내에 유지하기 위해 케이지 리테이너(401) 내의 대응하는 개구들(409) 내로 삽입되고 스냅 고정(snap)된다.Cage portion 2417 of shifter 2416 is positioned around a plurality of outer splines (e.g., fingers) 403 and the circumference of cage portion 2417 and a central portion of shifter 2416. and posts 405 extending in a direction opposite to the direction in which the guides of the guide portion 2415 extend from. Posts 405 and outer splines 403 are coupled to a cage retainer 401 (shown in FIG. 4 ). Cage retainer 401 retains clutch ring 230 within cage portion 2417 . Specifically, the posts 405 are inserted into corresponding openings in the cage retainer 401 and the outer splines 303 intersect the cage retainer 401 to hold the cage retainer 401 within space for the shifter 2416. It is inserted into the corresponding openings 409 in the inner frame and snapped into place.

케이지 부분(2417)은 케이지 부분(2417)의 내부면에 그리고 시프터(2416)의 원주 주위에 배열되는 복수의 내측 스플라인들(2419)을 더 포함한다. 내측 스플라인들(2419)의 각각은 포스트들(405) 중 하나를 포함하는 대응하는 포스트 몸체에 부착된다. 내측 스플라인들(2419)의 각각은 클러치 링(230)의 외면 주위에(예를 들어, 외경(outer diameter)을 따라) 위치결정되는 복수의 스플라인 절제부(cutout)들(231) 중 하나와 인터페이싱한다. 이에 따라, 클러치 링(230)은 스플라인 절제부들(231) 및 스플라인들(2419) 사이가 짝을 이루어 맞물리게 하는 것을 통해 시프터(2416)의 케이지 부분(2417)에 고정된다. 이에 따라, 내측 스플라인들은 클러치 링(230)에 토크를 전달한다. 달리 말하면, 시프터(2416) 및 클러치 링(230)은 서로 고정되므로 단일 유닛(unit)으로서 중심축(215)을 중심으로 함께 회전하거나 병진 이동된다. 이 방식에서, 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 시프터(2416)의 축 방향으로의 병진 이동은 결과적으로 클러치 링(230)이 공동으로 병진 이동됨으로써 분리부(200)의 외부의 두 회전 구성요소들 사이에 선택적인 맞물림을 제공한다.Cage portion 2417 further includes a plurality of inner splines 2419 arranged on an inner surface of cage portion 2417 and around the circumference of shifter 2416 . Each of the inner splines 2419 is attached to a corresponding post body comprising one of the posts 405 . Each of the inner splines 2419 interfaces with one of a plurality of spline cutouts 231 positioned around the outer surface of the clutch ring 230 (eg, along the outer diameter). do. Accordingly, the clutch ring 230 is fixed to the cage portion 2417 of the shifter 2416 by engaging the spline cutouts 231 and the splines 2419 in pairs. Accordingly, the inner splines transmit torque to the clutch ring 230 . In other words, shifter 2416 and clutch ring 230 are fixed to each other and thus rotate or translate together about central axis 215 as a single unit. In this way, as described further below, axial translation of shifter 2416 results in joint translation of clutch ring 230 so that the two rotating components outside of separator 200 are moved. It provides an optional interlock between them.

위에 소개된 바와 같이, 분리부(200)는 래칭 링(260)(회전하고 축 방향으로 병진 이동되는), 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)을 포함하는 래칭 메커니즘을 포함한다. 래칭 링(260)은 일반적으로 중공의 내부를 가지는 동그란, 환형의 형상을 포함한다. 래칭 링(260)의 외면(예를 들어, 외부 원주)은 래칭 링(260)의 원주 주위에 고르게 이격되어 있는 다수의 돌출 핀들(2412)을 포함한다. 달리 말하면, 핀들(2412)은 래칭 링(260)의 외부 방사면(radial surface)에 부착되는 핀들이다. 대안의 실시예들에서, 핀들(2412)은 래칭 링(260)의 원주 주위에 고르게 이격되어 있지 않을 수 있다. 핀들(2412)은 래칭 링(260)의 외면으로부터 방사 방향(축 방향과 수직인 방사 방향)으로 외향하여 연장된다.As introduced above, release 200 includes a latching mechanism comprising a latching ring 260 (which rotates and translates axially), a latch cam ring 261 and a latch guide ring 271 . The latching ring 260 generally has a round, annular shape with a hollow interior. An outer surface (eg, outer circumference) of latching ring 260 includes a number of protruding pins 2412 evenly spaced around the circumference of latching ring 260 . In other words, pins 2412 are pins attached to the outer radial surface of latching ring 260 . In alternative embodiments, pins 2412 may not be evenly spaced around the circumference of latching ring 260 . Pins 2412 extend outwardly in a radial direction (radial direction perpendicular to the axial direction) from the outer surface of latching ring 260 .

도 2 및 도 4에서 도시되는 바와 같이, 래칭 링 하우징(263)은 래칭 링(260)을 잡기 위하여 계단식 오목부(recess)(239)를 포함한다. 예를 들어, 래칭 링(260)의 내면은 계단식 오목부(239)의 외면 주위와 들어맞는다. 더욱이, 계단식 오목부(239)는 가이드 러그들(213)을 포함하는 래칭 링 하우징(264)의 나머지 부분보다 더 작은 직경을 가진다. 예를 들어, 래칭 링 하우징(263)은 래칭 링(260)이 중심축(215)을 중심으로 자유로이 회전하는 것을 가능하게 하지만 래칭 링(260)이 축 방향으로 단지 제한된 양으로 병진 이동(즉, 선형으로 이동)하는 것만을 가능하게 한다.As shown in FIGS. 2 and 4 , latching ring housing 263 includes a stepped recess 239 for holding latching ring 260 . For example, the inner surface of latching ring 260 fits around the outer surface of stepped recess 239 . Furthermore, the stepped recess 239 has a smaller diameter than the rest of the latching ring housing 264 including the guide lugs 213 . For example, latching ring housing 263 allows latching ring 260 to freely rotate about central axis 215 but allows latching ring 260 to translate only a limited amount in the axial direction (i.e., linear movement).

도 4에 도시되는 바와 같이, 래칭 메커니즘은 고정형 래치 캠 링(261)(내부 트랙을 제공하는) 및 고정형 래치 가이드 링(271)(외부 트랙을 제공하는)을 더 포함한다. 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)(도 4에 도시됨)은 전기자 캠 조립체(2405), 클러치 링(230) 및 시프터(2416)와 같이, 상술한 분리부(200)의 다른 구성요소들을 둘러싸고 이들의 외부에 있다. 이에 따라, 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)은 분리부(200)의 하우징의 내면으로 직접적으로 내부에 위치될 수 있다. 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)은 분리부(200)의 고정된 하우징에 대해 정지된 상태로 유지된다. 즉, 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)은 중심축(215)에 대해 회전하거나 병진 이동하지 않는다. 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)은 중심축(215)을 따라 서로 인접하게 위치결정되고 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)의 원주 주위에 산(peak)들 및 골(valley)들로 배열되는 패턴을 형성한다. 산들 및 골들에 의해 형성되는 공간은 본원에서 래칭 트랙(latching track) 프로파일(265)(아래에서 더 설명되는 도 8에 도시됨)로 칭해진다. 더 구체적으로, 래치 캠 링(261)은 래치 가이드 링(271)과 인터페이싱하는 래치 캠 링의 제 1 단부로부터 래치 캠 링(261)으로 연장되는 상이한 크기의 압입 자국(indentation)들의 패턴을 형성하는 제 1의 일련의 치들을 포함하고, 제 1 일련의 치들은 래치 캠 링(261)의 원주 주위에서 연장되어 있다. 래치 가이드 링(271)은 래치 캠 링(261)과 인터페이싱하는 래치 가이드 링(271)의 제 1 단부로부터 래치 가이드 링(271)으로 연장되는 일정한 크기의 압입 자국들의 패턴을 형성하는 제 2의 일련의 치들을 포함한다. 래칭 링(260)의 핀들(2412)은 아래에서 도 8과 관련하여 더 설명되는 바와 같이, 래치 가이드 링(271) 및 래치 캠 링(261) 사이에 형성되는 래칭 트랙 프로파일(265) 내에서 들어맞고 이 프로파일(265)을 따라 이동하고 따르도록 억제된다.As shown in Figure 4, the latching mechanism further includes a fixed latch cam ring 261 (providing an inner track) and a fixed latch guide ring 271 (providing an outer track). The latch cam ring 261 and the latch guide ring 271 (shown in FIG. 4 ) are other components of the aforementioned separator 200, such as the armature cam assembly 2405, clutch ring 230 and shifter 2416. It surrounds the components and is outside of them. Accordingly, the latch cam ring 261 and the latch guide ring 271 may be directly positioned inside the inner surface of the housing of the separation unit 200 . The latch cam ring 261 and the latch guide ring 271 remain stationary relative to the fixed housing of the separator 200 . That is, the latch cam ring 261 and the latch guide ring 271 do not rotate or translate about the central axis 215 . The latch cam ring 261 and the latch guide ring 271 are positioned adjacent to each other along the central axis 215 and around the circumference of the latch cam ring 261 and the latch guide ring 271 peaks and It forms a pattern arranged in valleys. The space formed by the peaks and valleys is referred to herein as a latching track profile 265 (shown in FIG. 8 discussed further below). More specifically, the latch cam ring 261 forms a pattern of differently sized indentations extending into the latch cam ring 261 from a first end of the latch cam ring that interfaces with the latch guide ring 271. It includes a first series of teeth, the first series of teeth extending around the circumference of the latch cam ring (261). The latch guide ring 271 is a second series forming a pattern of indentations of constant size extending from the first end of the latch guide ring 271 that interfaces with the latch cam ring 261 to the latch guide ring 271. Includes dentures. Pins 2412 of latching ring 260 lift within latching track profile 265 formed between latch guide ring 271 and latch cam ring 261, as described further with respect to FIG. 8 below. It fits and moves along this profile 265 and is constrained to follow.

분리부(200)는 분리부(200)의 구성요소들을 제 자리에 유지시키는 하나 이상의 리테이닝 링(retaining ring)들(277)을 더 포함한다. 추가로, 분리부(200)는 분리부(200)의 플라스틱 구성요소들 사이에서의 마모를 줄이기 위해서 도 4에 도시되는 바와 같이, 와셔(washer)(301)를 포함한다. 상기에 설명된 바와 같이, 전기자(2406)는 금속을 포함한다. 그러나, 시프터(2416), 캠(2404) 및 래칭 링 하우징(263)과 같은 분리부(200)의 다른 구성요소들은 플라스틱 재료를 포함한다. 와셔(301)는 회전 가능한 시프터(2416) 및 고정형(예를 들어, 고정되거나 회전하지 않는) 래칭 링 하우징(263) 사이에 위치결정된다. 결과적으로, 시프터(2416) 및 래칭 링 하우징(263) 사이의 마모가 감소됨으로써 분리부(200)의 수명과 신뢰성이 증가된다. 일부 실시예들에서, 분리부(200)는 차축 및 분리부(200)의 하우징과 같이, 분리부 구성요소들 및 회전 구성요소 사이에 보호 실(seal)을 제공하기 위하여 하나 이상의 실들을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 먼지 및 다른 물질들이 분리부(20)의 내부로 들어가거나 내부에서 나오는 것이 실질적으로 방지될 수 있다.Separator 200 further includes one or more retaining rings 277 that hold the components of separator 200 in place. Additionally, the separator 200 includes a washer 301, as shown in FIG. 4, to reduce wear between the plastic components of the separator 200. As described above, the armature 2406 includes metal. However, other components of separator 200, such as shifter 2416, cam 2404, and latching ring housing 263, include a plastic material. Washer 301 is positioned between rotatable shifter 2416 and stationary (eg, stationary or non-rotating) latching ring housing 263 . As a result, wear between the shifter 2416 and the latching ring housing 263 is reduced, thereby increasing the lifespan and reliability of the separator 200 . In some embodiments, separator 200 further includes one or more seals to provide a protective seal between separator components and rotating components, such as an axle and a housing of separator 200 . can do. Accordingly, dust and other substances can be substantially prevented from entering or coming out of the separating portion 20 .

도 2 내지 도 4와 관련하여 상술되는 분리부(200)는 일련의 고정 및 이동 구성요소들을 포함한다. 구성요소가 고정인(모든 방향들에서 고정인) 것으로 기술되면, 이는 이 구성요소가 분리부의 다른 구성요소들에 대해 그리고 분리부(200)의 구성요소들을 둘러싸는 외부 하우징에 대해 이동하지 않는 것을 의미한다. 더욱이, 이동하는 구성요소들은 분리부(200)의 중심축(215)을 중심으로 회전하고/하거나 중심축(215)에 대하여 양 및/또는 음의 축 방향으로 병진 이동할 수 있다. 상술한 바와 같이, 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)은 완전히 고정인 요소들이고 축 방향으로 병진 이동하지 않고 중심축(215)을 중심으로 회전하지 않는다. 이에 따라, 이 구성요소들은 고정되고 분리부 구성요소들을 둘러싸고 수납하는 분리부의 하우징에 결합될 수 있다. 코일(220)은 회전이 고정(예를 들어, 중심축(215)을 중심으로 회전하지 않는다)되고 축 방향으로 적은 양으로(단지 코일(220) 및 전기자(2406) 사이의 에어 갭을 메우는(close) 데 충분한) 이동하도록 억제된다. 시프터(2416)는 클러치 링(230)에 결합되고 이 구성요소들은 하나의 유닛으로 함께 축 방향으로 병진이동하고 중심축(215)을 중심으로 회전한다. 시프터(2416)의 병진 이동에 응답하여, 래칭 링 하우징(263) 및 래칭 링(260)은 또한 축 방향으로(예를 들어, 양 및 음의 축 방향) 병진 이동한다. 그러나, 래칭 링 하우징(263)은 중심축(215)으로부터 회전하지 않도록 회전으로부터 고정된다. 래칭 링(260)은 또한 래치 캠 링(261)의 트랙 면 및 래치 가이드 링(271)의 트랙 면(래치 캠 링 및 래치 가이드 링의 트랙 면들 사이에 형성되는 래칭 트랙 프로파일(265)) 사이 또는 이들을 따라 앞뒤로 이동하면서 중심축(215)을 중심으로 회전할 수 있다. 전기자(2406) 및 캠(2404)은 하나의 유닛(예를 들어 전기자 캠 조립체(2405))으로 서로 고정되므로 중심 축(215)을 중심으로 함께 회전한다. 그러나, 전기자(2406) 및 캠(2404)은 축방향으로 정적이다(예를 들어, 이것들은 양 및/또는 음의 축방향으로 병진 이동하지 않는다). 코일(220)이 여자되지 않으면, 이는 전기자(2406)로 당겨지거나 부착되지 않는다. 결과적으로, 전기자(2406) 및 캠(2404)은 시프터(2416)와 함께 중심축(215)을 중심으로 자유로이 회전할 수 있다. 그러나, 코일(220)이 여자되면, 코일(220)은 전기자(2406) 쪽으로 이동하여 전기자(2406)에 직접 접촉함으로써, 코일(220) 및 전기자(2406) 사이의 에어 갭이 메워진다. 결과적으로, 전기자(2406) 및 캠(2404)은 속도가 느려지거나 회전을 중지한다. 전기자(2406) 및 캠(2404)이 축 방향으로 이동(예를 들어, 병진 이동)하지 않고 대신에 코일(220)이 단지 전기자(2406) 쪽으로 병진 이동만 하도록 하기 위하여 전기자(2406) 및 캠(2404)을 제한함으로써, 더 정확한 축방향 이동이 달성된다. EMPD(200)의 시프팅 모드들에 대한 부가적인 세부사항들은 아래에서 도 5 내지 도 11과 관련하여 논의된다.Separator 200, described above with respect to FIGS. 2-4, includes a series of stationary and movable components. If a component is described as stationary (stationary in all directions), this means that it does not move relative to the other components of the separator and relative to the outer housing surrounding the components of separator 200. it means. Moreover, the moving components can rotate about the central axis 215 of the separator 200 and/or translate about the central axis 215 in positive and/or negative axial directions. As described above, the latch cam ring 261 and the latch guide ring 271 are completely stationary elements and do not translate axially and do not rotate about the central axis 215 . Accordingly, these components can be fixed and coupled to the housing of the separator which surrounds and houses the separator components. Coil 220 is fixed in rotation (e.g., does not rotate about central axis 215) and axially by a small amount (only to bridge the air gap between coil 220 and armature 2406). It is restrained to move enough to close). Shifter 2416 is coupled to clutch ring 230 and these components translate axially and rotate about central axis 215 together as one unit. In response to translation of shifter 2416, latching ring housing 263 and latching ring 260 also translate axially (eg, positive and negative axial directions). However, the latching ring housing 263 is secured from rotation so that it does not rotate away from the central axis 215 . The latching ring 260 may also be formed between the track face of the latch cam ring 261 and the track face of the latch guide ring 271 (the latch track profile 265 formed between the track faces of the latch cam ring and the latch guide ring) or It can rotate about the central axis 215 while moving back and forth along them. Armature 2406 and cam 2404 are fixed to each other as a unit (eg armature cam assembly 2405 ) so that they rotate together about central axis 215 . However, armature 2406 and cam 2404 are axially static (eg, they do not translate in positive and/or negative axial directions). When coil 220 is not energized, it is not pulled or attached to armature 2406. As a result, the armature 2406 and cam 2404 can rotate freely about the central axis 215 together with the shifter 2416. However, when coil 220 is energized, coil 220 moves towards armature 2406 and directly contacts armature 2406, thereby bridging the air gap between coil 220 and armature 2406. As a result, the armature 2406 and cam 2404 slow down or stop rotating. Armature 2406 and cam 2406 and cam ( 2404), a more accurate axial movement is achieved. Additional details about the shifting modes of EMPD 200 are discussed with respect to FIGS. 5-11 below.

이 방식에서, EMPD 조립체(200)는 조립체의 클러치 링을 2개의 회전 구성요소들(예를 들어, 차량 동력트레인의 차축들 또는 샤프트들)이 서로 회전 가능하게 결합되는 4x4 위치로 그리고 2개의 회전 구성요소들이 서로 회전 가능하게 결합되지 않는 4x2 위치로 조정할 수 있다. 도 5 내지 도 7은 상이한 시프트 위치들(예를 들어, 각각 4x2, 시프트의 종료 및 4x4 위치들)에서의 EMPD(200)의 단면 및 조립도들을 도시한다. 도 5 내지 도 7에 도시되는 EMPD의 구성요소들은 도 2 내지 도 4에서 도시되고 상술한 구성요소들과 동일할 수 있다. 이에 따라, 이 구성요소들은 유사하게 번호가 매겨지고 도 5 내지 도 7을 참조할 때 아래에서 다시 소개되지 않을 수 있다. 구체적으로, 도 5는 제 1의 4x2 위치(예를 들어, 풀려 있는 위치)에 있는 분리부(200)의 제 1 조립도(501) 및 도(501)의 섹션 A-A를 따라 취해지는 제 1 조립 단면도(503)의 개략도(500)를 도시한다. 도 7은 제 2의 4x4 위치(예를 들어, 맞물리는 위치)에 있는 분리부(200)의 제 2 조립도(701) 및 도(701)의 섹션 A-A를 따라 취해지는 제 2 조립 단면도(703)의 개략도(700)를 도시한다. 도 6은 제 3의 시프트의 종료(end of shift; EOS) 위치에 있는 분리부(200)의, 제 3 조립도(601) 및 도(601)의 섹션 A-A를 따라 취해지는 제 3 조립 단면도(603)의 개략도(600)를 도시한다. 이 위치들은 차량의 시프팅 모드들에 대응할 수 있고, 시프트 명령은 차량 제어기로 송신될 수 있고, 이 명령들은 차례대로 이 명령에 따라 EMPD 조립체(200)를 가동시키기 위해 분리부 제어기(2414)로 송신될 수 있다.In this manner, the EMPD assembly 200 moves the clutch ring of the assembly into a 4x4 position where two rotating components (eg, axles or shafts of a vehicle powertrain) are rotatably coupled to each other and two rotational It can be adjusted to a 4x2 position where the components are not rotatably coupled to each other. 5-7 show cross-section and assembly views of EMPD 200 at different shift positions (eg, 4x2, end of shift, and 4x4 positions, respectively). Components of the EMPD shown in FIGS. 5 to 7 may be the same as those shown in FIGS. 2 to 4 and described above. Accordingly, these components are similarly numbered and may not be reintroduced below when referring to FIGS. 5-7. Specifically, FIG. 5 shows a first assembly view 501 of the separator 200 in a first 4x2 position (eg, an unlocked position) and a first assembly taken along section A-A of the view 501. A schematic diagram 500 in cross section 503 is shown. 7 shows a second assembly view 701 of separator 200 in a second 4x4 position (eg, engaged position) and a second assembly section 703 taken along section A-A of view 701. ) shows a schematic diagram 700 of 6 shows a third assembly view 601 of the separator 200 at the end of shift (EOS) position of the third and a third assembly section taken along section A-A of the figure 601 ( A schematic diagram 600 of 603 is shown. These positions can correspond to the vehicle's shifting modes, and a shift command can be sent to the vehicle controller, which in turn to the disconnect controller 2414 to actuate the EMPD assembly 200 in accordance with the command. can be sent

도 5에서 도시되는 4x2 위치에서, 클러치 링(230)은 단지 하나의 회전 구성요소(도시되지 않음)와 맞물리고 반면에 다른 회전 구성요소(도시되지 않음)는 독자적으로 회전하도록 허용된다. 4x2 위치에서, 코일(220) 및 전기자(2406)는 에어 갭(408)에 의해 서로 분리된다. 추가로, 시프터(2416)의 가이드 부분(2415)의 가이드들은 캠(2404)의 선단들(307)에 대하여(그리고 인터페이싱하여) 위치결정된다. 더욱이, 시프터(2416)의 가이드 부분(2415)의 베이스 부분들은 캠(2404)의 베이스들(309)에 대하여(그리고 인터페이싱하여) 위치결정된다. 이에 따라, 시프터(2416) 및 캠(2404) 사이의 비어 있는 공간은 4x4 위치에 비해 최소화될 수 있다. 시프터(2416)가 클러치 링(230)과 결합되므로, 시프터(2416)는 클러치 링(230)(및 클러치 링이 맞물리는 회전 구성요소)과 함께 회전된다. 게다가, 캠(2404)은 각각 시프터(2416) 및 캠(2404)의 인터페이싱 가이드들 및 양방향 램프들로 인해 시프터(2416)와 함께 회전한다.In the 4x2 position shown in FIG. 5 , clutch ring 230 is engaged with only one rotating component (not shown) while the other rotating component (not shown) is allowed to rotate independently. In the 4x2 position, coil 220 and armature 2406 are separated from each other by air gap 408. Additionally, the guides of guide portion 2415 of shifter 2416 are positioned relative to (and interfacing with) tips 307 of cam 2404. Moreover, the base portions of the guide portion 2415 of the shifter 2416 are positioned relative to (and interfacing with) the bases 309 of the cam 2404. Accordingly, the empty space between the shifter 2416 and the cam 2404 can be minimized compared to a 4x4 position. As shifter 2416 is engaged with clutch ring 230, shifter 2416 rotates with clutch ring 230 (and the rotating component it engages). Additionally, cam 2404 rotates with shifter 2416 due to shifter 2416 and cam 2404's interfacing guides and bi-directional ramps, respectively.

4x2로부터 4x4 모드로의 시프트를 명령하면, 차량 제어기는 두 회전 구성요소들을 연결하는 것이 안전한지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 두 회전 구성요소들은 차량 전진 또는 후진에 대응하는 동일한 방향으로 회전할 필요가 있을 수 있다. 분리부(200)를 4x4 위치로 시프트하라는 시프트 명령을 수신하자마자, 제어기(2414)는 코일(220)을 여자시키기 위해 접촉 조립체(303)(도 3과 관련하여 상술한)를 통해 전자기 코일(220)에 전류를 제공한다. 전자기의 속성들에 따라, 코일(220)을 여자시키면 코일을 둘러싸는 자기장이 생성될 수 있다. 이에 따라, 코일(220)은 코일(220)에 의해 만들어진 자기장과 상호 작용을 하기 위해 적절한 금속 재료로 구성되는 전기자(2406)로 당겨진다. 코일(220)이 회전하는 것으로부터 고정되어 있는 동안, 전기자(2406)(및 전기자(2406)에 부착되는 캠(2404))은 상술한 바와 같이, 시프터(2416) 및 클러치 링(230)과 함께 회전한다. 코일(220)이 제한된 양만큼 자유로이 병진 이동하므로, 코일(220)은 양의 축 방향으로, 전기자(2406) 쪽으로 그리고 전기자(2406)와 접촉하도록 이동하고, 반면에 전기자(2406)는 축 방향으로 정지되어 있는 상태로 유지된다. 코일(220)의 전기자(2406)로의 이 움직임은 에어 갭(408)을 효과적으로 메우고 이에 의해 코일(220) 및 전기자(2406) 사이에 마찰을 발생시킨다. 이에 따라, 전기자(2406)의 회전이 느려지거나 정지될 수 있다. 전기자(2406) 및 캠(2404)이 시프터(2416)보다 더 느리게 회전하고 있을 때, 캠(2404)의 양방향 램프들은 시프터(2416)의 가이드들에 대한 힘을 발생시킨다. 결과적으로, 도 701에 도시되는 바와 같이, 시프터(2416)의 가이드들은 선단들로부터 멀어지면서 캠(2406)의 베이스들 쪽으로, 캠(2406)의 램프들을 따라 부분적으로 슬라이딩(sliding)된다. 이는 시프터(2416)가 양의 축 방향으로(203으로 도시됨) 캠(2404)으로부터 멀어지게 이동되도록(반면에 캠(2404)은 축 방향으로 정적인 상태로 유지된다) 한다. 시프터(2416)가 클러치 링(230)에 부착되므로, 양 구성요소들 모두는 단일 유닛으로서 축 방향(예를 들어, 양의 축 방향)으로 병진 이동한다. 이 방식에서, 여자된 코일(220) 및 전기자(2406)에 의해 발생되는 구동력은 클러치 링 조립체를 양의 축 방향으로 힘을 가해 제 2 회전 구성요소와 맞물리게 한다. 풀림 위치에서 맞물림 위치로의 시프트를 발생시키기 위해 시프터(2416)의 축방향 운동(axial motion)이 후속해서 클러치 링(230)에 작용함으로써, 4x2로부터 4x4 위치로 시프팅하게 된다.Upon commanding a shift from 4x2 to 4x4 mode, the vehicle controller can determine if it is safe to engage the two rotating components. For example, in some embodiments, both rotating components may need to rotate in the same direction corresponding to moving the vehicle forward or backward. Upon receiving a shift command to shift separator 200 to the 4x4 position, controller 2414 directs electromagnetic coil 220 via contact assembly 303 (described above with reference to FIG. 3) to energize coil 220. ) to provide current. Depending on the properties of electromagnetics, energizing coil 220 may create a magnetic field surrounding the coil. Accordingly, coil 220 is drawn into an armature 2406 made of a suitable metallic material to interact with the magnetic field created by coil 220 . While the coil 220 is stationary from rotating, the armature 2406 (and the cam 2404 attached to the armature 2406), together with the shifter 2416 and clutch ring 230, as described above, rotate As the coil 220 is free to translate by a limited amount, the coil 220 moves in the positive axial direction, towards and into contact with the armature 2406, while the armature 2406 moves in the axial direction. remain stationary. This movement of the coil 220 to the armature 2406 effectively fills the air gap 408 thereby creating friction between the coil 220 and the armature 2406. Accordingly, rotation of the armature 2406 may be slowed down or stopped. When armature 2406 and cam 2404 are rotating more slowly than shifter 2416, the bi-directional ramps of cam 2404 generate force against the guides of shifter 2416. As a result, as shown in FIG. 701 , the guides of shifter 2416 slide partially along the ramps of cam 2406 away from the tips towards the bases of cam 2406. This causes the shifter 2416 to move away from the cam 2404 in the positive axial direction (shown as 203) (while the cam 2404 remains axially stationary). Since shifter 2416 is attached to clutch ring 230, both components translate in an axial direction (eg, positive axis direction) as a single unit. In this manner, the driving force generated by the energized coil 220 and armature 2406 positively axially forces the clutch ring assembly into engagement with the second rotating component. Axial motion of shifter 2416 subsequently acts on clutch ring 230 to cause a shift from the disengaged position to the engaged position, causing it to shift from the 4x2 to the 4x4 position.

위에 그리고 아래에서 도 8과 관련하여 더 설명되는 바와 같이, 분리부(200)는 코일(220)이 계속 여자되어 있을 필요 없이 분리부를 4x4 위치로 유지하는 래칭 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 하나의 위치에서 다른 위치로 시프팅될 때 단지 코일(220)만을 여자시키는 것이 유용하다. 그러나, 래칭 메커니즘이 분리 조립체에 포함되지 않으면, 코일(220)을 비여자화하는 결과로 전기자(2406) 및 캠(2404)은 시프터(2416)와 함께 자유로이 회전하게 되고 복귀 스프링(2410)은 그 후에 클러치 링(230)을 4x2 위치로 복귀시킨다(시프터(2416) 및 클러치 링(230)을 음의 축 방향으로 병진 이동시킴으로써). 대신, 4x4 위치를 명령하면, 코일(220)은 여자되고 클러치 링(230)은 상술한 바와 같이 4x4 위치로 시프팅된다. 이 운동 외에, 래칭 메커니즘은 심지어 코일(220)이 비여자화된 이후에도, 분리부(200)를 4x4 위치로 유지시킨다. 이 상태에서, 4x2 모드가 선택될 때까지 차량은 4x4 모드에서 유지될 것이다.As described further with respect to FIG. 8 above and below, disconnect 200 includes a latching mechanism that holds the disconnect in the 4x4 position without the need for coil 220 to remain energized. For example, it is useful to only energize coil 220 when shifting from one position to another. However, if a latching mechanism is not included in the disconnect assembly, the result of de-energizing coil 220 is that armature 2406 and cam 2404 are free to rotate with shifter 2416 and return spring 2410 is then free to rotate. Then return clutch ring 230 to the 4x2 position (by translating shifter 2416 and clutch ring 230 in the negative axial direction). Instead, if a 4x4 position is commanded, coil 220 is energized and clutch ring 230 is shifted to the 4x4 position as described above. In addition to this motion, the latching mechanism holds disconnect 200 in the 4x4 position even after coil 220 is de-energized. In this state, the vehicle will remain in 4x4 mode until 4x2 mode is selected.

4x2로부터 4x4 모드로 시프팅하라고 명령하면, 제어기(2414)는 코일(220)을 여자시키기 위해 다시 접촉 조립체(303)를 통해 전류를 전자기 코일(220)에 제공한다. 결과적으로, 시프터(2416)의 가이드 부분(2415)의 가이드들은 가이드들이 캠(2404)의 양방향 램프들(예를 들어, 베이스들(309))의 경사지지 않은 베이스 단부들과 접촉될 때까지 캠(2404)의 램프들 위로 더 이동한다. 이 위치는 시프트의 종료(end-of-shift; EOS) 위치로서 칭해지고 도 6에 도시된다. 이 추가 이동 거리로 인해 래칭 메커니즘은 아래에서 도 8과 관련하여 더 설명되는 바와 같이, 플립(flip)하게 된다. 일단 래칭 메커니즘이 플립되면, 코일(220)은 비여자화될 수 있다. 코일(220)이 EOS 위치로부터 비여자화되면, 코일(220)은 전기자(2406)로부터 멀어지게 이동되고 코일(220) 및 전기자(2406) 사이에는 에어 갭(408)이 다시 존재한다. 전기자(2406) 및 캠(2404)은 그 후에 시프터(2416)과 함께 자유로이 회전하고 복귀 스프링(2410)은 클러치 링(230)을 4x2 위치로 복귀시킨다. 차량 구동 모드는 코일(220)이 짧은 지속기간 동안 여자화되거나 펄스화될 때마다 4x2 및 4x4 위치 사이에서 순환될 수 있다.Upon command to shift from 4x2 to 4x4 mode, controller 2414 provides current to electromagnetic coil 220 again through contact assembly 303 to excite coil 220 . As a result, the guides of the guide portion 2415 of the shifter 2416 cam until the guides contact the non-beveled base ends of the two-way ramps (e.g., bases 309) of the cam 2404. Move further over the ramps at 2404. This position is referred to as the end-of-shift (EOS) position and is shown in FIG. 6 . This additional distance of travel causes the latching mechanism to flip, as further described with respect to FIG. 8 below. Once the latching mechanism is flipped, coil 220 can be de-energized. When coil 220 is de-energized from the EOS position, coil 220 is moved away from armature 2406 and an air gap 408 again exists between coil 220 and armature 2406. Armature 2406 and cam 2404 are then free to rotate along with shifter 2416 and return spring 2410 returns clutch ring 230 to the 4x2 position. The vehicle drive mode can be cycled between the 4x2 and 4x4 positions whenever coil 220 is excited or pulsed for a short duration.

게다가, 클러치 치들이 정렬되지 않거나 결속(binding)이 발생하였기 때문에 클러치 링(230)이 시프팅될 수 없으면, 블록 시프트 스프링(2408)은 편위(deflection)되고 시프터 조립체가 명령을 받은 운동을 완료하는 것이 가능하다. 치들이 정렬될 때 또는 결속이 제거될 때, 블록 시프트 스프링(2408)은 클러치 링이 원하는 위치가 되도록 이 클러치 링에 힘을 가할 것이다.Additionally, if clutch ring 230 cannot be shifted because the clutch teeth are not aligned or binding has occurred, then block shift spring 2408 deflects and the shifter assembly completes its commanded motion. it is possible When the teeth are aligned or the engagement is removed, the block shift spring 2408 will apply a force to the clutch ring to bring it into the desired position.

상술한 바와 같이, 래칭 메커니즘은 전자기 코일이 여자화된 상태를 유지할 것을 요구하지 않고 분리부(200)를 선택된 시프트 위치로 유지한다. 이 방식에서, 코일은 단지 하나의 시프트 위치에서 다른 시프트 위치로 이동될 때 여자화될 수 있다. 분리부(200)에서 사용될 수 있는 래칭의 하나의 예는 도 8에 도시된다. 구체적으로, 도 8은 분리 조립체(200)의 상면도로부터의 래칭 트랙 프로파일(265)의 개략도(750)를 도시한다. 래칭 트래픽 프로파일(265)은 고정형 래치 캠 링(261) 및 고정형 래치 가이드 링(271) 사이에 형성된다. 래칭 메커니즘은 트랙 프로파일(예를 들어, 트랙)(265)을 따라 이동하는 복수의 방사상 지향(radially oriented) 핀들(2412)을 포함하는 병진(축 방향으로의) 및 회전 래칭 링(260)을 더 포함한다. 래칭 링(260)의 하나의 핀(2412)의 이동 경로가 도 8에 도시된다. 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)의 트랙 면들은 원형의 래칭 트랙 프로파일(265)에 배열되는 산들 및 골들의 패턴을 형성한다. 위에 도 3 및 도 4와 관련하여 소개된 바와 같이, 래치 가이드 링(271)은 일정한 크기의 홈들(예를 들어, 압입 자국들)의 패턴을 형성하는 제 2의 일련의 치들(751)을 포함하고, 도 8에 도시된 일련의 홈들 중 2개의 홈들(752 및 759)은 래치 가이드 링(271)까지 연장된다. 래치 캠 링(261)은 더 얕은 홈들(예를 들어, 디텐트(detent)), 즉 도 8에서 도시되는 2개의 더 얕은 홈들(754 및 757), 그리고 더 깊은 홈들(예를 들어, 디텐트), 즉 도 8에 도시되는 하나의 더 깊은 홈들(755)의 래치 캠 링(261)의 원주 주위에 반복 패턴을 형성하는 제 1의 일련의 치들(753)을 포함한다. 래칭 트랙 프로파일(265)은 일련의 홈들(예를 들어, 도 8에 도시되는 752 및 759), 더 얕은 홈들(예를 들어, 도 8에 도시되는 754) 및 더 깊은 홈들(예를 들어, 도 8에 도시되는 755) 및 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)의 치들을 분리시키는 공간에 의해 형성된다. 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)의 홈들 전체의 일부만이 도 8에 도시된다.As discussed above, the latching mechanism holds the separator 200 in the selected shift position without requiring the electromagnetic coil to remain energized. In this way, the coil can only be energized when moved from one shift position to another. One example of latching that may be used in disconnect 200 is shown in FIG. 8 . Specifically, FIG. 8 shows a schematic view 750 of latching track profile 265 from a top view of separation assembly 200 . A latching traffic profile 265 is formed between the fixed latch cam ring 261 and the fixed latch guide ring 271 . The latching mechanism further comprises a translational (axially) and rotational latching ring 260 comprising a plurality of radially oriented pins 2412 moving along a track profile (eg, track) 265. include The travel path of one pin 2412 of latching ring 260 is shown in FIG. 8 . The track faces of the latch cam ring 261 and latch guide ring 271 form a pattern of peaks and valleys arranged in a circular latching track profile 265 . As introduced with respect to FIGS. 3 and 4 above, the latch guide ring 271 includes a second series of teeth 751 forming a pattern of sized grooves (eg, indentations). and two grooves 752 and 759 of the series of grooves shown in FIG. 8 extend to the latch guide ring 271. The latch cam ring 261 has shallower grooves (eg, a detent), namely two shallower grooves 754 and 757 shown in FIG. 8 , and deeper grooves (eg, a detent). ), that is, a first series of teeth 753 forming a repeating pattern around the circumference of the latch cam ring 261 of one deeper groove 755 shown in FIG. Latching track profile 265 includes a series of grooves (eg, 752 and 759 shown in FIG. 8 ), shallower grooves (eg, 754 shown in FIG. 8 ) and deeper grooves (eg, FIG. 8 ). 755 shown in 8) and a space separating the teeth of the latch cam ring 261 and the latch guide ring 271. Only a portion of all grooves of the latch cam ring 261 and the latch guide ring 271 are shown in FIG. 8 .

래칭 링(260)은 핀들(2412)이 트랙(265)의 산들 및 골들을 위 아래로 이동할 때 회전하고, 트랙의 산들 및 골들은 래치 캠 링 및 래치 가이드 링의 트랙 면들에 의해 형성된다(예를 들어, 치 패턴). 래치 캠 링(361)의 트랙 면의 홈들은 핀(2412)이 안정된 위치에서 정지될 수 있는 더 얕은 홈들(754 및 757)을 포함한다. 핀(2412)은 또한 당연히 안정된 위치인 더 깊은 홈(755)에서 정지될 수 있다. 분리부(200)의 시프팅 메커니즘이 상술한 바와 같이 위치를 시프팅할 때(그리고 양의 축의 방향으로 이동할 때), 래치 링 핀들(2412)은 래치 가이드 링(271)의 트랙 면에 대하여 힘을 받고 트랙(265)의 래치 가이드 링 측을 따라 이동된다. 핀들(2412)의 운동은 래치 가이드 링(271) 상의 정지 홈들(752 및 759)에 의해 정확한 지점에서 정지된다. 래치 홈 가이드 EOS 위치(756)인 제 1 정지 홈(예를 들어, EOS 홈)(752)은 4x2 모드로의 시프트가 완료될 때 래치 링 핀(2412)이 안정한 더 깊은 홈(755) 및 래치 홈 4x2 위치(758)로 전진하도록 위치결정된다. 제 2 정지 홈(759)은 4x4 모드로의 시프트가 완료될 때 래치 링 핀(2412)이 안정한 더 얕은 홈(757) 및 래치 홈 4x4 위치(762)로 전진하는 방식으로 760에서 위치결정된다. 모드 시프트가 행해질 때마다 래칭 링은 더 얕은 홈들(754 및 757) 및 더 깊은 홈들(755) 사이에서 교호하면서 하나의 방향으로 회전하고 전진한다. 래칭 시스템은 더 깊은 홈(755)이 4x4 위치에 대응하고 더 얕은 홈들(754 및 757)이 4x2 위치에 대응하도록 뒤바뀔 수 있음이 인정되어야 한다.The latching ring 260 rotates as the pins 2412 move up and down the ridges and valleys of the track 265, the ridges and valleys of the track formed by the track faces of the latch cam ring and the latch guide ring (e.g. For example, the chi pattern). The grooves in the track face of latch cam ring 361 include shallower grooves 754 and 757 where pin 2412 can rest in a stable position. Pin 2412 can also stop in deeper groove 755, which is of course a stable position. When the shifting mechanism of separator 200 shifts position as described above (and moves in the direction of the positive axis), latch ring pins 2412 force against the track face of latch guide ring 271. and is moved along the latch guide ring side of the track 265. The movement of pins 2412 is stopped at precise points by stop grooves 752 and 759 on latch guide ring 271 . The first stop groove (e.g., EOS groove) 752, which is the latch home guide EOS position 756, is the deeper groove 755 and latch where the latch ring pin 2412 is stable when the shift to 4x2 mode is complete. It is positioned to advance to the home 4x2 position 758. The second stop groove 759 is positioned at 760 in such a way that the latch ring pin 2412 advances to a stable shallower groove 757 and latch home 4x4 position 762 when the shift to 4x4 mode is complete. Each time a mode shift is made, the latching ring rotates and advances in one direction, alternating between shallower grooves 754 and 757 and deeper grooves 755. It should be appreciated that the latching system can be reversed such that the deeper groove 755 corresponds to a 4x4 position and the shallower grooves 754 and 757 correspond to a 4x2 position.

전자기 코일(220)이 켜지거나 여자될 때, 클러치 링(230) 및 래칭 링(260)은 203에서 도시되는 바와 같이, 양의 축 방향으로 병진 이동한다. 이에 따라, 래칭 링(260)의 핀들(2412) 또한 전체적으로 양의 축 방향으로(그리고 래치 가이드 링(271)과 반대로) 이동한다. 이 이동 외에, 핀들은 또한 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271) 사이에서 오프셋(offset) 위치결정에 의해 분리부(200)의 중심축을 중심으로 회전할 수 있다. 명백하게, 중심축을 중심으로 하는 회전은 시계방향의 회전 방향(764)으로 도시된다. 이 방식에서, 핀들(2412)의 축방향 이동은 래치 가이드 링(271)과 반대로 반응함으로써, 래치 가이드 링(271)의 치들은 핀들(2412)이 반대로 슬라이딩될 수 있는 웨지(wedge) 역할을 하게 된다. 래치 가이드 링(271)의 트랙 면을 따라 핀들(2412)이 슬라이딩 운동함으로써 래칭 링(260)은 핀들(2412)이 트랙 면 내의 홈에 도달할 때까지 회전하게 된다. 도 8에 도시되는 예에서, 핀(2412)은 프로파일(265)의 제 1 4x4 홈(754)(또는 제 2 자체 잠금 위치)에서 시작할 수 있고, 코일을 여자시키자마자, 핀(2412)은 여자된 경로(770)를 따르고 제 1 EOS 홈(752)까지 이동한다. 핀(2412)이 EOS 홈(752) 내에 있을 때, 클러치 링 및 래칭 링 조립체들은 대응하여 EOS 위치에 있을 수 있다.When electromagnetic coil 220 is turned on or excited, clutch ring 230 and latching ring 260 translate in the positive axial direction, as shown at 203 . Accordingly, the pins 2412 of the latching ring 260 also move in the overall positive axial direction (and opposite to the latch guide ring 271). Besides this movement, the pins can also rotate about the central axis of the separator 200 by offset positioning between the latch cam ring 261 and the latch guide ring 271. For clarity, rotation about a central axis is shown as a clockwise direction of rotation 764 . In this way, the axial movement of the pins 2412 counteracts the latch guide ring 271 so that the teeth of the latch guide ring 271 act as a wedge into which the pins 2412 can slide in opposition. do. As the pins 2412 slide along the track surface of the latch guide ring 271, the latching ring 260 rotates until the pins 2412 reach the groove in the track surface. In the example shown in FIG. 8 , the pin 2412 may start in the first 4x4 groove 754 (or the second self-locking position) of the profile 265, upon exciting the coil, the pin 2412 is excited. Follow the route 770 and move to the first EOS home 752. When pin 2412 is in EOS groove 752, the clutch ring and latching ring assemblies can be correspondingly in the EOS position.

상술한 바와 같이, 핀(2412)이 EOS 홈(756) 내에 있어서 EOS 위치에 도달하자마자, 코일은 꺼질 수 있고(예를 들어, 비여자화되고), 그러므로 전기자(2406) 및 캠(2404)은 시프터(2416)와 함께 자유로이 회전함으로써 시프터를 축방향으로 캠(2404) 쪽으로 이동시키는 캠(2404)의 램프들 아래로 시프터(2416)의 가이드들을 역으로 이동시킨다. 차례로, 클러치 링(230)은 음의 축 방향으로 이동한다. 유사한 방식으로, 래칭 링(260)의 핀(2412)은 또한 분리부(200)의 중심축을 중심으로 회전하면서 또한 전체적으로 음의 축 방향으로 이동하여, 핀(2412)이 4x2 홈(예를 들어, 더 깊은 홈)(755)(예를 들어, 제 1 자체 잠금 위치)에 도달할 때까지 비여자화된 경로(772)를 따라서 래치 캠 링(261)의 프로파일을 따라갈 수 있다. 후속하여 시프팅하라는 명령이 제공되면, 코일(220)은 다시 켜져서(예를 들어, 여자되어), 클러치 및 래칭 링 조립체들이 축 방향으로 이동하도록 할 것이다. 결과적으로, 핀(2412)은 자신이 제 2 중지 홈(759)에 도달할 때까지 여자된 경로(774)를 따라간다. 코일(220)은 다시 꺼져서(예를 들어, 비여자화되어), 시프터(2416) 및 클러치 링(230)이 음의 축 방향으로 이동하는 것을 가능하게 함으로써, 핀(2412)으로 하여금 이 핀이 제 2 4x4 홈(예를 들어, 더 얕은 홈)(757)과 접촉하게 될 때까지 래치 캠 링(261)의 프로파일을 따라, 비여자화된 경로(776)를 따라 이동하도록 할 수 있다. 이 방식에서, 핀(2412)이 4x4 홈들(754 또는 757)(예를 들어, 제 2 자체 잠금 위치들)에 위치될 때, 분리 조립체(200)는 4x4 위치에 있다. 유사하게, 핀(2412)이 4x2 홈(755)(예를 들어, 제 1 자체 잠금 위치)에 위치될 때, 분리 조립체(200)는 4x2 위치에 있다. 이 방식에서, 분리부가 제 1 또는 제 2 자체 잠금 위치들 중 하나에 있을 때, 분리부는 여자화된 코일들(220)을 유지하지 않아도(예를 들어, 코일은 꺼질 수 있다) 대응하는 4x2 또는 4x4 위치에 남아 있는다. 도 8에서는 단지 5개의 홈들만이 도시될지라도, 홈들의 패턴 및 프로파일(265)은 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271)의 주변을 따라 반복되는 것이 이해된다. 더욱이, 다수의 핀들(2412)이 프로파일(265) 내에 위치될 수 있다. 특히, 홈들의 수는 래칭 링(260)의 핀들(2412)의 수의 배수일 수 있다. 예를 들어, 래칭 링이 5개의 핀들을 포함하여야 하면, 래칭 트랙 프로파일(265) 상에 위치되는 20 또는 25개의 홈들이 있을 수 있다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 래칭 링(260)은 8개의 핀들을 포함한다. 그러나, 8보다 더 많거나 더 적은 핀들의 수 또한 가능하다.As discussed above, as soon as the pin 2412 is in the EOS groove 756 and reaches the EOS position, the coil can be turned off (e.g., de-energized), and therefore the armature 2406 and cam 2404 are Rotating freely with shifter 2416 reverses the guides of shifter 2416 down the ramps of cam 2404 moving the shifter axially toward cam 2404. In turn, clutch ring 230 moves in the negative axial direction. In a similar manner, pin 2412 of latching ring 260 also rotates about the central axis of separator 200 while also moving in an overall negative axial direction so that pin 2412 forms a 4x2 groove (e.g., The profile of the latch cam ring 261 can be followed along the de-energized path 772 until reaching the deeper groove 755 (eg, the first self-locking position). If a command is subsequently given to shift, coil 220 will be turned back on (eg, energized), causing the clutch and latching ring assemblies to move axially. Consequently, the pin 2412 follows the excited path 774 until it reaches the second stop groove 759. Coil 220 is turned off (e.g., de-energized) again, allowing shifter 2416 and clutch ring 230 to move in the negative axial direction, thereby causing pin 2412 to Follow the profile of the latch cam ring 261 until it comes into contact with the second 4x4 groove (eg, shallower groove) 757 , to move along the de-energized path 776 . In this way, when the pin 2412 is positioned in the 4x4 grooves 754 or 757 (eg, the second self-locking positions), the separation assembly 200 is in the 4x4 position. Similarly, when pin 2412 is positioned in 4x2 groove 755 (eg, first self-locking position), separation assembly 200 is in the 4x2 position. In this way, when the separator is in either of the first or second self-locking positions, the separator does not hold the coils 220 energized (eg, the coil can be turned off) and the corresponding 4x2 or It remains in the 4x4 position. Although only five grooves are shown in FIG. 8 , it is understood that the pattern and profile 265 of the grooves repeats along the periphery of the latch cam ring 261 and the latch guide ring 271 . Furthermore, a number of pins 2412 may be positioned within profile 265 . In particular, the number of grooves may be a multiple of the number of pins 2412 of latching ring 260 . For example, if the latching ring is to include 5 pins, there may be 20 or 25 grooves located on the latching track profile 265. As shown in FIG. 4 , latching ring 260 includes eight pins. However, numbers of pins more or less than 8 are also possible.

분리 조립체(200)를 4x2 및 4x4 위치들로 이동시키는 시프트 절차들로부터, 클러치 링 조립체(예를 들어, 클러치 링(230), 시프터(2416), 캠(2406), 블록 시프트 스트링(2408) 및 케이지 리테이너(401)) 및 래칭 링 조립체(예를 들어, 래칭 링(260), 리테이닝 링(277) 및 래칭 링 하우징(263))은 공동으로 축방향으로 병진 운동을 하는 별개의 구성요소들로 동작한다. 이에 따라, 클러치 링 및 래칭 링 조립체들은 실질적으로 단일 유닛으로 병진 이동할 수 있다. 클러치 링 및 래칭 링 조립체들은 총칭하여 캠 종동절(cam follower) 메커니즘으로 칭해질 수 있다. 래칭 링(260) 및 래칭 링 하우징(263)을 포함하는 래칭 링 조립체는 EOS 위치로의 중간 시프팅을 통해 래칭 링 조립체 및 클러치 링 조립체를 4x2 및 4x4 위치들에 유지하기 위하여 래칭 트랙 프로파일(265)과 연동한다. 코일(220)이 여자될 때, 클러치 및 래칭 링 조립체들은 이동되고 EOS 위치에서 유지될 수 있다. 역으로, 코일(220)이 비여자화될 때, 클러치 및 래칭 링 조립체들은 래칭 링 조립체(예를 들어, 상술한 래칭 링 메커니즘)에 의해 이동되고 자체의 정상 상태의 4x2 및 4x4 위치들에서 유지될 수 있다. 다시, 래칭 링 하우징(263)은 래칭 링(260)이 분리부(200)의 중심축을 중심으로 자유로이 회전하는 것을 가능하게 하지만 래칭 링(260)이 축 방향으로 제한된 양으로 병진 이동하도록 래칭 링(260)을 제한할 수 있다. 제한된 병진 이동의 양은 시프팅 운동들 동안 래칭 링(260) 및 래칭 링 하우징(263) 사이의 회전 항력의 양을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 래칭 하우징(263)은 래칭 링 하우징(263)이 병진 이동할 수 있으나 회전하는 것으로부터 고정되도록 분리부(200) 내에서 제한될 수 있다. 이에 따라, 래칭 링 하우징(263)은 전진 또는 후진 차량 방향과 관계없이 래칭 링(260)에 단지 축방향(병진 운동의) 힘들만을 인가할 수 있다.From the shift procedures that move the separation assembly 200 to the 4x2 and 4x4 positions, the clutch ring assembly (e.g., clutch ring 230, shifter 2416, cam 2406, block shift string 2408 and Cage retainer 401) and latching ring assembly (e.g., latching ring 260, retaining ring 277, and latching ring housing 263) are separate components that jointly translate axially. works with Accordingly, the clutch ring and latching ring assemblies can be translated substantially as a single unit. The clutch ring and latching ring assemblies may be collectively referred to as a cam follower mechanism. The latching ring assembly, including the latching ring 260 and the latching ring housing 263, has a latching track profile 265 to hold the latching ring assembly and clutch ring assembly in the 4x2 and 4x4 positions through intermediate shifting to the EOS position. ) in conjunction with When coil 220 is energized, the clutch and latching ring assemblies can be moved and held in the EOS position. Conversely, when coil 220 is de-energized, the clutch and latching ring assemblies are moved by the latching ring assembly (e.g., the latching ring mechanism described above) and held in their steady state 4x2 and 4x4 positions. It can be. Again, the latching ring housing 263 allows the latching ring 260 to freely rotate about the central axis of the separator 200 but allows the latching ring 260 to translate in an axial direction by a limited amount ( 260) can be limited. The limited amount of translational movement can reduce the amount of rotational drag between latching ring 260 and latching ring housing 263 during shifting movements. Furthermore, the latching housing 263 can be constrained within the separator 200 such that the latching ring housing 263 can translate but is secured from rotation. Accordingly, latching ring housing 263 can only apply axial (translational) forces to latching ring 260 regardless of forward or reverse vehicle direction.

분리부(200)의 4x2, 4x4 및 EOS 위치들의 각각에 대응하는 홈들을 제공하는 래칭 트랙 프로파일(265)은 래칭 링(260)의 핀들(2412)을 통해 래칭 링 조립체에 부착된다. 상기 트랙 프로파일(265)은 분리부의 하우징 내에서 고정형일 수 있고, 단일 회전 방향으로 회전하도록 핀들(2412)을 제한하기 위해 바이어싱(biasing)될 수 있다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 프로파일(265)의 바이어싱된 피처(feature)는 래치 캠 링(261) 및 래치 가이드 링(271) 사이의 오정렬에 의해 발생될 수 있다. 특히, 래치 캠 링(261)은 핀이 시계방향으로만 이동하고 그리고 반시계방향으로는 이동하지 않게 바이어싱되도록 시계방향으로 시프팅될 수 있다. 일반적으로, 핀(2412)은 방향들을 바꾸지 않고 단일 회전 방향으로만 회전하도록 트랙(265)에 의해 제한될 수 있다. 이 방식에서, 래칭 링(260)이 코일(220)의 비여자화 아니면 클러치 링 조립체에 의해 양 또는 음의 축 방향들로 가동될 때, 핀들(2412)은 홈들(754, 752, 755, 759 또는 757) 중 하나에 도달할 때까지 이에 따라 시계 방향으로 이동한다. 핀(2412)이 EOS 홈(752) 또는 홈(759)에 도달하지 않도록 클러치 링 및 래칭 링 조립체들이 EOS 위치로 이동하지 않으면, 구성요소들은 이전의 상태로 역으로 복귀할 수 있다. 4x2 및 4x4 홈들은 뒤바뀔 수 있음이 주목된다. 클러치 링 조립체는 4x2 및 4x4 위치들 사이에서의 분리부(200)의 이동을 구동할 수 있고 반면에 래칭 링 조립체는 분리부(200)를 4x2 및 4x4 위치들에 유지할 수 있다.A latching track profile 265 providing grooves corresponding to each of the 4x2, 4x4 and EOS positions of the separator 200 is attached to the latching ring assembly through pins 2412 of the latching ring 260. The track profile 265 may be stationary within the housing of the separator and may be biased to constrain the pins 2412 to rotate in a single direction of rotation. As shown in FIG. 8 , the biased feature of profile 265 may be caused by misalignment between latch cam ring 261 and latch guide ring 271 . In particular, the latch cam ring 261 can be shifted clockwise so that the pin is biased to only move clockwise and not move counterclockwise. In general, pin 2412 may be constrained by track 265 to rotate in only a single direction of rotation without changing directions. In this manner, when latching ring 260 is de-energized by coil 220 or actuated in positive or negative axial directions by the clutch ring assembly, pins 2412 are arranged in grooves 754, 752, 755, 759. or 757) and move accordingly clockwise until it reaches one. If the clutch ring and latching ring assemblies are not moved to the EOS position such that pin 2412 does not reach either EOS groove 752 or groove 759, the components can revert to their previous state. It is noted that the 4x2 and 4x4 grooves can be reversed. The clutch ring assembly can drive the movement of the disconnect 200 between the 4x2 and 4x4 positions while the latching ring assembly can hold the disconnect 200 in the 4x2 and 4x4 positions.

EMPD 조립체(200)는 위에 소개된 바와 같이, 조립체의 시프트 위치를 결정하기 위해 자기 위치 센서 조립체를 더 포함할 수 있다. 위치 센서 조립체는 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 래칭 링 하우징(263) 내에 임베딩되는(embedded) 자석들(212) 및 도 19 및 도 20에 도시되는 위치 센서(208)를 포함한다. 래칭 링 하우징(263)이 자유로이 병진 이동하지만 회전할 수 없으므로, 자석들(212)은 분리부(200)의 중심축(215)을 중심으로 회전하지 않으면서 단지 병진 이동만을 할 수 있다. 위치 센서(208)는 센서가 자석(212)의 자력의 세기를 검출할 수 있도록 자기 센서일 수 있다. 그러므로, 센서(208)로부터 신호들을 수신하는 외부 차량 제어기는 자력을 분리 조립체(200)의 위치, 즉 클러치 링 조립체 및 래칭 링 조립체, 특히 클러치 링(230)의 위치와 상관시킬 수 있다. 예를 들어, 센서(208)는 분리부(200)가 EOS 위치에 있을 때 자석(212) 바로 위에 장착되어 있을 수 있다. 센서(208)는 EOS 위치로부터 4x2 및 4x4 위치들로의 자체의 축 이동을 통하여 자석(212)의 자력의 세기를 검출할 수 있다. 이 방식에서, 센서(208)는 4x2, 4x4 및 EOS 위치들 사이 또는 이 위치들 위의 임의의 클러치 링 위치들과 함께 클러치 링(230)의 4x2, 4x4 및 EOS 위치들을 검출할 수 있다. 센서(208)로부터의 자력 신호들에 있어서, 차량 제어기 또는 다른 제어기는 힘의 크기를 분리부(200)의 위치로 변환시킬 수 있다. 코일 자기장은 코일(220) 및 전기자(2406) 주위에 집중될 수 있으므로 센서(208)의 성능은 코일(220)에 의해 발생되는 국지화된(localized) 자기장에 의해 영향을 받지 않음이 주목된다. 자기 센서(208)를 사용함으로써, 분리부(200)의 가동 구성요소들 및 센서 조립체 사이에서 접촉될 필요성이 없을 수 있다.EMPD assembly 200 may further include a magnetic position sensor assembly to determine the shift position of the assembly, as introduced above. The position sensor assembly includes magnets 212 embedded within latching ring housing 263 and position sensor 208 shown in FIGS. 19 and 20 , as described further below. Since the latching ring housing 263 is free to translate but cannot rotate, the magnets 212 can only translate without rotating about the central axis 215 of the separator 200 . The position sensor 208 may be a magnetic sensor such that the sensor can detect the strength of the magnetic force of the magnet 212 . Therefore, an external vehicle controller receiving signals from sensor 208 can correlate the magnetic force with the position of disengagement assembly 200, i.e., the clutch ring assembly and latching ring assembly, particularly the position of clutch ring 230. For example, sensor 208 may be mounted directly over magnet 212 when release 200 is in the EOS position. The sensor 208 may detect the strength of the magnetic force of the magnet 212 through its axial movement from the EOS position to the 4x2 and 4x4 positions. In this way, sensor 208 can detect the 4x2, 4x4 and EOS positions of clutch ring 230 along with any clutch ring positions in between or above the 4x2, 4x4 and EOS positions. In magnetic force signals from sensor 208 , the vehicle controller or other controller can convert the magnitude of the force into the position of separator 200 . It is noted that the performance of sensor 208 is not affected by the localized magnetic field generated by coil 220 since the coil magnetic field can be concentrated around coil 220 and armature 2406. By using the magnetic sensor 208, there may be no need for contact between the movable components of the separator 200 and the sensor assembly.

도 9는 EMPD 조립체(200)의 시프팅 위치 및 자기 위치 센서(208)의 출력 사이의 관계의 예의 그래프(900)를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 그래프(900)의 제 1 수평축은 분리 조립체(200)의 시프트 위치이고 반면에 수직축은 위치 센서에 의해 출력되는 최대의 전류 신호의 퍼센티지(%)로 측정되는 센서(208)의 신호 출력이다. 그래프(900)의 제 2 수평축은 가우스(Gauss; G)로 측정되는, 자석들(212)의 자속밀도(B)이다. 이 예에서, 시프트 위치 및 센서 출력 및 자속 밀도 및 센서 출력 사이에는 선형 관계가 존재한다. 4x2 위치가 하위 전압 신호(예를 들어, 약 0%)에 대응하는 반면에, 4x4 위치는 상위 전압 신호(예를 들어, 약 50%)에 대응하고, EOS 위치는 그래프(900)의 최상의 전압 신호(예를 들어, 약 100%)에 대응한다. 이 경우, 자석(212)으로부터의 상위 자속이 검출될 때 센서(208)가 상위 전압을 출력하면, 센서(208)는 분리부(200)가 EOS 위치에 있을 때 자석들(212) 바로 위에 위치결정될 수 있다. 이에 따라, 검출되는 자속(예를 들어, 힘)은 EOS 위치에서 가장 높을 수 있고 이와 같은 것은 그래프(900)의 최상의 출력 전압으로 반영된다. 그래프(900)의 상황에서, 상위 또는 하위 전압 신호들 또는 자기장들은 서로 상대적이다. 예를 들어, 4x4 위치에 대응하는 전압 신호는 4x2 위치의 전압 신호보다 더 높지만 EOS 위치의 전압 신호보다 더 낮을 수 있다. 위치 및 센서 신호 출력 사이의 다른 관계들은 본 발명의 범위와 계속 관련되는 동안 가능할 수 있다.FIG. 9 shows a graph 900 of an example of the relationship between the shift position of the EMPD assembly 200 and the output of the magnetic position sensor 208 . As shown, the first horizontal axis of the graph 900 is the shift position of the separation assembly 200 while the vertical axis is the percentage of the sensor 208 measured as a percentage of the maximum current signal output by the position sensor. is the signal output. The second horizontal axis of graph 900 is the magnetic flux density (B) of magnets 212, measured in Gauss (G). In this example, there is a linear relationship between shift position and sensor output and magnetic flux density and sensor output. The 4x2 position corresponds to the lower voltage signal (eg, about 0%), while the 4x4 position corresponds to the upper voltage signal (eg, about 50%), and the EOS position corresponds to the highest voltage of graph 900. signal (e.g., about 100%). In this case, if the sensor 208 outputs an upper voltage when the upper magnetic flux from the magnet 212 is detected, the sensor 208 is positioned directly over the magnets 212 when the disconnection 200 is in the EOS position. can be determined Accordingly, the detected magnetic flux (eg, force) may be highest at the EOS location and this is reflected in the highest output voltage of graph 900. In the context of graph 900, the upper or lower voltage signals or magnetic fields are relative to each other. For example, the voltage signal corresponding to the 4x4 location may be higher than that of the 4x2 location but lower than the voltage signal of the EOS location. Other relationships between position and sensor signal output are possible while remaining relevant to the scope of the present invention.

하나의 실시예로서, 차량 속도와 관계없이 시프팅 동작을 행하기 위하여 EMPD 조립체(200)의 코일(220)에는 단지 전류의 제한된 지속 기간의 펄스가 전달될 수 있다. 코일(220)이 분리부(200)를 시프팅하도록 여자화되면, 자기 위치 센서는 EOS 위치에 도달할 때까지 또는 코일 펄스에 최대 허용 가능한 시간이 지나갈 때까지 실시간으로 클러치 및 래칭 링 조립체들 및 임베딩된 자석(212)을 통해, 클러치 링(230)의 위치를 측정한다. 최대 허용 가능한 펄스 시간은 코일(220) 및 전기자(2406)의 과도한 저하(degradation) 및 열 발생을 방지하기 위해 자동 비여자화가 발생할 때까지 코일을 여자시키는 미리 결정된 시간일 수 있다. 핀치 토크(pinch torque) 상태에서와 같이 클러치 링 조립체가 시프팅할 수 없는 사건 동안, 최대 허용 가능한 펄스 시간은 코일(220)이 계속해서 여자된 상태로 있게 하여 분리 조립체(200)를 손상시키는 것이 가능하지 않을 수 있다. 코일(220)이 비여자화될 때, 위치 센서(208)는 4x2 또는 4x4 위치들에 대응하는 정상 상태에 도달할 때까지 분리 조립체(200)의 위치를 추적할 수 있다. 원하는 위치가 검출되지 않으면, 코일(220)은 원하는 위치에 도달될 때까지 클러치 및 래칭 링 조립체들을 시프팅하도록 다시 여자될 수 있다. 이 방식에서, 코일(220)의 여자 시간을 최소화함으로써 에너지 소비의 양이 감소될 수 있다. 코일(220)을 통과하는 펄스화한 전류는 연속적인 전류의 흐름을 요구할 수 있는 다른 분리 조립체들보다 현저하게 더 적은 에너지를 소비할 수 있다. 더욱이, 구성요소 마모, 열 발생 및 노이즈, 진동 및 거칠음(harshness)과 같이 전자기 분리 시스템들과 연관되는 다른 역효과들이 감소될 수 있다.As one example, only pulses of limited duration of current may be delivered to the coils 220 of the EMPD assembly 200 to effect the shifting operation independent of vehicle speed. Once the coil 220 is energized to shift the disconnect 200, the magnetic position sensor detects the clutch and latching ring assemblies and embeddings in real time until the EOS position is reached or the maximum allowable time for the coil pulse has passed. Through the magnet 212, the position of the clutch ring 230 is measured. The maximum allowable pulse time may be a predetermined time to excite the coils until auto de-excitation occurs to prevent excessive degradation and heat generation of the coil 220 and armature 2406. During an event in which the clutch ring assembly is unable to shift, such as during a pinch torque condition, the maximum allowable pulse time is to allow the coil 220 to remain energized and damage the disconnect assembly 200. may not be possible When coil 220 is de-energized, position sensor 208 may track the position of isolation assembly 200 until a steady state corresponding to 4x2 or 4x4 positions is reached. If the desired position is not detected, coil 220 can be re-energized to shift the clutch and latching ring assemblies until the desired position is reached. In this way, the amount of energy consumption can be reduced by minimizing the excitation time of the coil 220 . Pulsed current through coil 220 may consume significantly less energy than other separation assemblies that may require a continuous flow of current. Moreover, other adverse effects associated with electromagnetic separation systems such as component wear, heat generation and noise, vibration and harshness may be reduced.

이 방식에서, 도 2 내지 도 9의 EMPD 조립체(200)에 있어서, 차량 과열 제어를 줄이기 위해 스마트 제어기 및 폐루프 시스템을 활용할 수 있는 자가 제한 분리 시스템이 제공된다. EMPD 조립체(200)의 스마트 제어기 양태는 제어기(2414)의 사용을 통해 명백할 수 있다. 특히, 외부 차량 제어기는 분리 위치를 검증하기 위해 피드백 신호들을 수신하면서 4x2 또는 4x4 모드들로 시프팅하라는 명령 신호들을 분리 조립체(200)의 제어기(2414)로 송신할 수 있다. 분리 조립체(200)의 하나의 예의 제어 시스템에서, 피드백 신호들은 아날로그일 수 있어서 신호 와이어는 분리 위치 및 에러 신호들을 운반할 수 있다. 더욱이, 다수의 분리 조립체들(200)을 통합하는 차량들에서, 피드백 신호들은 정상 동작 동안 그리고 분리부들의 임의의 분리부가 고장나면 각각의 분리 조립체(200)의 상태를 보고할 수 있다. 게다가, 차량의 하나의 분리부가 사용 중일 때 동기화되지 않게 되면, 제어 시스템은 차량 내의 다른 조립체와 관계없이 하나의 분리 조립체를 가동시킴으로써 동기화 문제를 정정할 수 있다. 마지막으로, 하나의 분리 조립체가 더 이상 동작 가능하지 않도록 고장이 나면, 차량 제어기 또는 다른 제어기는 차량의 운영자 또는 기술자에게 고장 및 고장 위치를 보고할 수 있다.In this way, in the EMPD assembly 200 of FIGS. 2-9 , a self-limiting isolation system is provided that can utilize a smart controller and closed loop system to reduce vehicle overheating control. The smart controller aspect of EMPD assembly 200 can be apparent through the use of controller 2414. In particular, the external vehicle controller can send command signals to the controller 2414 of the detachment assembly 200 to shift into 4x2 or 4x4 modes while receiving feedback signals to verify the detachment position. In one example control system of the separation assembly 200, the feedback signals can be analog so that the signal wire can convey the separation position and error signals. Moreover, in vehicles incorporating multiple separation assemblies 200, the feedback signals may report the status of each separation assembly 200 during normal operation and if any of the separations fails. Additionally, if one of the separations in the vehicle becomes out of synchronization while in use, the control system can correct the synchronization problem by activating one separation assembly independently of the other assemblies in the vehicle. Finally, if one separation assembly fails such that it is no longer operable, the vehicle controller or other controller can report the failure and location of the failure to an operator or technician of the vehicle.

하나의 예에서, 분리부 제어기(2414)는 분리부(200), 분리부(200)의 래치 캠 링의 하우징에 통합될 수 있거나, 하나 이상의 와이어들을 통해 EMPD 조립체(200)에 부착되는 외부 조립체 내에 포장될 수 있다. 분리부 제어기는 전압 조정기, 마이크로프로세서 및 코일 구동기와 같은 다양한 전기 구성요소들을 포함할 수 있다. 코일 구동기는 마이크로프로세서에 의해 지시를 받을 때(명령을 받을 때) 전자기 코일(220)을 여자시키기 위해 예를 들어, 전류를 공급하는 건조 접촉 릴레이 또는 고체 스위치 중 하나일 수 있다. 위에서 도 4와 관련하여 설명된 바와 같이, 분리부 제어기가 분리부(200)의 일부일 때, 전기 구성요소들은 디바이스들(211)로서 PCB(207)에 부착될 수 있다.In one example, the disconnection controller 2414 can be integrated into the housing of the disconnection 200, the latch cam ring of the disconnection 200, or an external assembly attached to the EMPD assembly 200 via one or more wires. can be packed inside. The separator controller may include various electrical components such as voltage regulators, microprocessors and coil drivers. The coil actuator may be, for example, either a dry contact relay or a solid state switch that supplies current to energize the electromagnetic coil 220 when instructed (commanded) by the microprocessor. As described above with respect to FIG. 4 , when the separator controller is part of the separator 200 , the electrical components can be attached to the PCB 207 as devices 211 .

일부 실시예들에서, 추가의, 다판 클러치는 클러치 링(230)을 포함하는 분리부(200)와 직렬로 결합될 수 있다. 하나의 예로서, 다판 클러치(또한 마찰 클러치로서 칭해질 수 있다)는 클러치 링(230)에 의해 선택적으로 맞물리는 2개의 회전 구성요소들 중 하나에 회전 결합되는 웨지 판들의 세트 및 클러치 링(230)에 의해 선택적으로 맞물리는 2개의 회전 구성요소들 중 다른 하나에 회전 결합되는 클러치 판들의 세트를 포함할 수 있다. 압력판(예를 들어, 피스톤 판)은 두 회전 구성요소들 사이의 속도를 동기화하기 위해 웨지 및 마찰판들을 압축할 수 있다. 분리부(200)의 클러치 링(230)은 그 후에 두 회전 구성요소들을 서로 잠그기 위한 잠금 클러치로 사용됨으로써, 두 회전 구성요소들 사이의 완전한 토크의 전달을 위해 두 회전 구성요소들이 완전히 맞물릴 수 있다. 상술한 다판 클러치는 본원에서 설명되는 EMPD 조립체들 중 임의의 조립체와 직렬로 포함될 수 있음이 주목되어야 한다.In some embodiments, an additional, multi-plate clutch may be coupled in series with the separator 200 including the clutch ring 230 . As one example, a multi-plate clutch (which may also be referred to as a friction clutch) includes clutch ring 230 and a set of wedge plates rotationally coupled to one of two rotating components that are selectively engaged by clutch ring 230. ) may include a set of clutch plates rotationally coupled to the other of the two rotational components selectively engaged by A pressure plate (eg, a piston plate) may compress the wedge and friction plates to synchronize speed between the two rotating components. The clutch ring 230 of the disconnect 200 is then used as a locking clutch to lock the two rotating components together, so that the two rotating components can be fully engaged for full transmission of torque between the two rotating components. there is. It should be noted that the multi-plate clutch described above may be included in series with any of the EMPD assemblies described herein.

도 10 및 도 11은 EMPD 조립체(200)를 동작시키는 방법(800)을 도시한다. 다양한 단계들 및 결정을 행하는 프로세스들은 분리 조립체(200)의 외부에 있는 주 차량 제어기의 메모리 내에 저장될 수 있음이 주목된다. 다른 예들에서, 국지화된 허브 제어기는 조립체(200)에 직접 결합되고 외부의 주 차량 제어기와 통신하면서 방법(800)의 단계들을 수행할 수 있다. 또 다른 예에서, 방법(800)의 다양한 단계들 및 결정을 행하는 프로세스들은 분리부 제어기(도 4에 도시되는 제어기(2414)와 같은)의 메모리 내에 저장될 수 있다. 이에 따라, 분리부 제어기는 다양한 센서들(예를 들어, 위치 센서(208)) 및 EMPD 조립체의 액추에이터들(예를 들어, 코일(220)의 접촉 조립체(303))와 결합하여 방법(800)을 수행할 수 있다. 반복하면, 4x2(2WD) 또는 제 1 모드는 클러치 링(230)이 회전 구성요소(예를 들어, 샤프트 또는 차축) 상에서만 맞물리는 제 1 위치에 대응하고 반면에 4x4(4WD) 또는 제 2 모드는 클러치 링(230)이 양 회전 구성요소들을(예를 들어, EMPD에 근접하게 배열되는 샤프트들 또는 구성요소들 모두를) 맞물리게 함으로써, 2개의 회전 구성요소들을 서로 결합시키는 제 2 위치에 대응한다. 마지막으로, 시프트의 종료(EOS) 위치는 코일(220)이 여자될 때 클러치 링(230) 및 다른 부착된 구성요소들이 축 방향으로 가장 멀리 시프팅되는 곳에 대응한다. 이것은 도 9에서 그래프로 도시될 수 있고, 여기서 EOS 위치는 4x2 및 4x4 위치들과 비교해서 최우측 위치이다. 이해의 용이성을 위해, 이전의 도면들에 관하여 제시되는 구성요소들 및 설명이 참조될 것이다. 그러나, 방법(800)은 위에서 기술된 것과는 다른 구성들을 가지는 대안의 EMPD 조립체들에서 사용될 수 있다.10 and 11 show a method 800 of operating the EMPD assembly 200. It is noted that the various steps and processes for making decisions may be stored within the memory of the main vehicle controller external to the separation assembly 200 . In other examples, the localized hub controller may be directly coupled to assembly 200 and perform the steps of method 800 while communicating with an external main vehicle controller. In another example, the various steps of method 800 and the processes for making decisions may be stored within the memory of a separator controller (such as controller 2414 shown in FIG. 4 ). Accordingly, the separator controller couples with various sensors (e.g., position sensor 208) and actuators of the EMPD assembly (e.g., contact assembly 303 of coil 220) to obtain method 800. can do. To reiterate, 4x2 (2WD) or first mode corresponds to a first position in which clutch ring 230 engages only on a rotating component (eg, shaft or axle) whereas 4x4 (4WD) or second mode corresponds to a second position where the clutch ring 230 engages both rotating components (e.g., both shafts or components arranged proximately to the EMPD), thereby coupling the two rotating components to each other. . Finally, the end-of-shift (EOS) position corresponds to where clutch ring 230 and other attached components are shifted axially farthest when coil 220 is energized. This can be graphically illustrated in FIG. 9 , where the EOS position is the rightmost position compared to the 4x2 and 4x4 positions. For ease of understanding, reference will be made to components and descriptions presented with respect to the previous drawings. However, method 800 may be used in alternative EMPD assemblies having configurations other than those described above.

처음으로, 도 10을 참조하면, 801에서, 방법은 일련의 초기화 동작들을 수행하는 것을 포함한다. 초기화 동작들은 자기력이 4x2, 4x4 또는 EOS 위치들에 상관될 수 있도록 위치 센서(예를 들어, 위치 센서(208))를 교정하고, 차량의 이동 방향을 결정하고, 그리고 두 회전 구성요소들(예를 들어, 분리부의 클러치 링을 통해 선택적으로 그리고 회전 가능하게 결합될 수 있는 2개의 회전 구성요소들)의 회전 속도를 동기화하는 것을 포함할 수 있다. 다음으로, 802에서, 동작자(즉, 운전자) 또는 다른 시스템은 제어기 또는 유사한 디바이스에 입력 명령을 송신할 수 있다. 입력 명령은 4x4 모드로부터 4x2 모드로 또는 그 역으로 시프트하라는 요청일 수 있다. 이에 따라, 방법은 802에서 제어기로부터 입력 명령을 수신하고 판독하는 것을 포함할 수 있다. 시프트 명령을 수신하자마자, 803에서 방법은 차량 동작자에 의해 어떤 시프트 모드가 명령되었는지(즉, 요청되었는지)를 결정하는 것을 포함한다. 4x2 동작이 요청되면, 프로세스는 도 11에서의 813에서 계속된다. 대안으로, 4x4 동작이 요청되면, 프로세스는 도 10에서의 804에서 계속된다.Referring first to FIG. 10 , at 801 , the method includes performing a series of initialization operations. The initialization operations calibrate the position sensor (e.g., position sensor 208) so that the magnetic force can be correlated to the 4x2, 4x4, or EOS positions, determine the vehicle's direction of travel, and determine the two rotational components (e.g., position sensor 208). eg synchronizing the rotational speeds of two rotating components that can be selectively and rotatably coupled via a clutch ring of the separator. Next, at 802, an operator (ie, driver) or other system may send an input command to a controller or similar device. The input command may be a request to shift from 4x4 mode to 4x2 mode or vice versa. Accordingly, the method may include receiving and reading an input command from a controller at 802 . Upon receiving a shift command, at 803 the method includes determining which shift mode has been commanded (ie requested) by the vehicle operator. If a 4x2 operation is requested, the process continues at 813 in FIG. 11 . Alternatively, if a 4x4 operation is requested, the process continues at 804 in FIG. 10 .

804에서, 방법은 EMPD 조립체(200)가 4x4 (제 2) 위치에, 즉 클러치 링(230)이 클러치 링(230)과 같이 축방향으로 병진 이동하는 다른 구성요소들과 함께 4x4 위치에 있을 때, 2개의 회전 구성요소들이 함께 있는지를 결정하는 것을 포함한다. EMPD가 특정한 위치(예를 들어, 4x4, 4x3 또는 EOS)에 있는지가 결정되는 단계 804 및 방법(800)의 다른 단계들에서, 제어기는 이것을, 위에 도 9와 관련하여 설명되는 바와 같이 그리고 아래에서 도 19 및 도 20과 관련하여 더 설명되는 바와 같이, 위치 센서(예를 들어, 위치 센서(208))의 출력에 기초하여 결정할 수 있다. EMPD 조립체(200)가 이미 4x4 위치에 있으면, 812에서 방법은 동작자 및 다른 시스템에 현재의 4x4 위치를 고지하기 위해 외부 차량 제어기에 4x4 피드백 신호를 출력하는 것을 포함한다. 대안으로, 804에서 EMPD 조립체(200)가 4x4 위치가 아니면, 805에서 전류는 코일(220)을 여자시키기 위해 송신될 수 있다. 이전에 설명되는 바와 같이, 여자된 코일(220)에 의해 클러치 및 래칭 링 조립체들이 양의 축 방향으로 이동할 수 있다. 다음으로, 806에서, 센서(208)는 EMPD 조립체(200)가 홈들(752 또는 759)과 면을 공유하도록 접촉하게 되는 래칭 링(260)의 핀들에 의해 규정되는 EOS 위치에 있는지를 검출할 수 있다. EMPD 조립체(200)가 아직 EOS 위치에 도달하지 않았다면, 807에서, 타이머 또는 다른 디바이스는 최대 허용 가능한 시간이 지나갔는지를 결정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 코일(220)을 펄스화하는 최대 허용 가능한 시간은 코일(220) 및 전기자(225)의 저하를 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다. 최대 허용 가능한 시간이 만료되지 않았으면, 단계 806은 EMPD 조립체(200)가 EOS 위치에 도달했는지를 계속해서 검사하도록 반복될 수 있다. 역으로, 최대 허용 가능한 시간이 만료되었으면 808에서 전류가 코일(220)로 흐르는 것이 중단됨으로써 코일(220)을 비여자화할 수 있다. 더욱이, 806으로 역으로 진행하기 전에 코일(220)이 냉각되는 것이 가능하도록 냉각 기간이 개시될 수 있다.At 804, the method begins when the EMPD assembly 200 is in the 4x4 (second) position, i.e., the clutch ring 230 is in the 4x4 position with other axially translating components such as the clutch ring 230. , which involves determining whether the two rotating components are together. In step 804 and other steps of method 800 where it is determined whether the EMPD is at a particular location (e.g., 4x4, 4x3 or EOS), the controller determines this as described with respect to FIG. 9 above and below. As described further with respect to FIGS. 19 and 20 , the determination may be made based on the output of a position sensor (eg, position sensor 208 ). If the EMPD assembly 200 is already in the 4x4 position, at 812 the method includes outputting a 4x4 feedback signal to the external vehicle controller to inform the operator and other systems of the current 4x4 position. Alternatively, if at 804 the EMPD assembly 200 is not in the 4x4 position, at 805 current may be sent to excite the coil 220 . As previously described, energized coil 220 allows the clutch and latching ring assemblies to move in the positive axial direction. Next, at 806, the sensor 208 may detect that the EMPD assembly 200 is in the EOS position defined by the pins of the latching ring 260 coming into coplanar contact with the grooves 752 or 759. there is. If the EMPD assembly 200 has not yet reached the EOS position, at 807 a timer or other device may determine if the maximum allowable time has elapsed. As discussed above, the maximum allowable time to pulse coil 220 can help reduce degradation of coil 220 and armature 225 . If the maximum allowable time has not expired, step 806 may be repeated to continue checking whether the EMPD assembly 200 has reached the EOS position. Conversely, when the maximum allowable time has expired, at 808 current is stopped flowing to the coil 220 to de-energize the coil 220 . Furthermore, a cooling period may be initiated to allow coil 220 to cool before proceeding back to 806 .

806에서, 일단 EOS 위치에 도달되면, 809에서, 코일(220)은 비여자화될 수 있다. 코일(220)을 비여자화하자마자, 클러치 및 래칭 링 조립체들은 축방향으로 4x4 위치 및 대응하는 래칭 홈들로 이동한다. 이 운동이 발생하고 있는 동안, 810에서 센서(208)는 EMPD 조립체(200)의 위치를 모니터링할 수 있다. 하나의 예에서, 센서(208)는 도 9의 그래프(900)의 선형 관계에 대응하는 신호를 계속해서 출력할 수 있다. 811에서, 방법은 EMPD 조립체(200)가 4x4 위치에 있는지를 결정하는 것을 포함한다. 4x4 위치에 아직 도달하지 않았으면, 프로세스는 시프트 시도들의 임계(예를 들어, 최대) 수가 초과되었는지를 결정하기 위해 822로 계속된다. 시프트 시도들의 임계 수가 초괴되었다면, 프로세스는 종료된다. 방법(800)이 계속 반복할 수 있으므로, 방법은 단일 구동 사이클 동안 801 대신 802에서 재시작할 수 있다. 시프트 시도들의 임계 수가 초과되지 않았으면, 방법은 EMPD가 4x4 위치에 있는지를 결정하기 위해 804로 루프 회귀된다. 역으로 811에서, EMPD 조립체(200)가 4x4 위치에 있다고 센서(208)가 결정하면, 812에서, 방법은 차량 제어기 및/또는 차량 동작자로 4x4 피드백 신호를 출력하는 것을 포함함으로써 방법(800)을 종료한다.At 806, once the EOS position is reached, at 809, the coil 220 can be de-energized. Upon de-energizing coil 220, the clutch and latching ring assemblies move axially to the 4x4 position and corresponding latching grooves. While this motion is occurring, at 810 sensor 208 may monitor the position of EMPD assembly 200 . In one example, sensor 208 may continuously output a signal corresponding to the linear relationship of graph 900 of FIG. 9 . At 811 , the method includes determining whether the EMPD assembly 200 is in the 4x4 position. If the 4x4 position has not yet been reached, the process continues at 822 to determine if a threshold (e.g., maximum) number of shift attempts has been exceeded. If the threshold number of shift attempts is exceeded, the process is terminated. Since method 800 can repeat over and over, the method can restart at 802 instead of 801 for a single drive cycle. If the threshold number of shift attempts has not been exceeded, the method loops back to 804 to determine if the EMPD is in the 4x4 position. Conversely, at 811, if the sensor 208 determines that the EMPD assembly 200 is in the 4x4 position, at 812, the method returns the method 800 by including outputting a 4x4 feedback signal to the vehicle controller and/or vehicle operator. quit

803에서, 4x2 동작이 요청되면, 방법(800)은 도 11에서 계속된다. 도 11의 단계들 813 내지 단계 823은 도 10의 단계 804 내지 단계 812에 유사할 수 있으나, 반면에 도 11은 4x2 위치로의 시프팅에 초점을 맞추고 있다. 이에 따라, 간소화를 위해, 단계 813 내지 단계 821의 각각의 간략한 설명들이 제시될 것이지만 더 철저한 설명을 위해서 도 10이 참조될 수 있다. 도 11을 참조하면, 813에서 방법은 EMPD 조립체(200)가 4x2 위치에 있는지를 결정하는 것을 포함한다. 4x2 위치에 도달했으면, 방법은 4x2 피드백 신호를 차량 제어기로 출력함으로써 821에서 종료될 수 있다. 대안으로, 814에서 코일(220)은 EMPD 조립체(200)가 4x2 위치가 아닐 경우 여자될 수 있다. 815에서, EMPD(200)가 EOS 위치에 있지 않으면, 코일의 냉각을 허용하고 최대 허용 가능한 펄스 시간을 고수함으로써 코일(220)을 과열하지 않고도 EMPD(200)가 EOS 위치에 도달하는 것이 가능하도록 단계 816 및/또는 단계 817이 개시될 수 있다. 일단 EMPD(200)가 EOS 위치에 있으면, 818에서 코일(220)은 EMPD(200)가 반대의 음의 축 방향으로 병진 이동하는 것이 가능하도록 비여자화될 수 있다. EMPD(200)의 위치는 EMPD(200)가 820에서 요청된 4x2 위치에 도달했는지를 방법이 결정할 때까지 819에서 센서(819)에 의해 모니터링될 수 있다. EMPD(200)가 4x2 위치에 도달하지 않았으면, 823에서 시프트 시도들의 임계 수에 도달되었는지를 결정한 후에 도 11의 단계들 중 서너 개가 반복될 수 있다. 대안으로, 4x2 위치에 도달되었으면, 821에서 4x2 피드백 신호가 차량 제어기로 출력됨으로써, 방법(800)이 종료될 수 있다.At 803, if a 4x2 operation is requested, the method 800 continues with FIG. Steps 813 - 823 of Fig. 11 may be similar to steps 804 - 812 of Fig. 10, whereas Fig. 11 focuses on shifting to the 4x2 position. Accordingly, for simplicity, brief descriptions of each of steps 813 to 821 will be presented, but reference may be made to FIG. 10 for a more thorough explanation. Referring to FIG. 11 , at 813 the method includes determining whether the EMPD assembly 200 is in the 4x2 position. Once the 4x2 position has been reached, the method may end at 821 by outputting a 4x2 feedback signal to the vehicle controller. Alternatively, at 814 the coil 220 may be energized when the EMPD assembly 200 is not in the 4x2 position. At 815, if the EMPD 200 is not at the EOS position, allow the coil to cool and adhere to the maximum allowable pulse time to allow the EMPD 200 to reach the EOS position without overheating the coil 220. Steps 816 and/or 817 may be initiated. Once EMPD 200 is in the EOS position, at 818 coil 220 can be de-energized to allow translation of EMPD 200 in the opposite negative axis direction. The position of EMPD 200 may be monitored by sensor 819 at 819 until the method determines whether EMPD 200 has reached the requested 4x2 position at 820 . If the EMPD 200 has not reached the 4x2 position, then three or four of the steps in FIG. 11 may be repeated after determining at 823 whether a threshold number of shift attempts has been reached. Alternatively, if the 4x2 position has been reached, the method 800 may end by outputting a 4x2 feedback signal to the vehicle controller at 821 .

이 방식에서, 전자기 펄스 분리 조립체(200)는 전력 소모를 줄이고 진공을 동력원으로 의존하지 않으면서 두 회전 구성요소들 사이의 선택적인 맞물림을 제공할 수 있다. 래칭 링, 래치 가이드 링 및 래치 캠 링을 포함하는 래칭 메커니즘이 분리부(200)를 4x4 및 4x2 위치들에 유지할 수 있으므로, 전류는 단지 4x2 및 4x4 위치들 사이의 시프팅이 요구될 때에만 제공될 수 있다. 그러므로, 분리부(200)는 다른 분리 조립체들에게 연속 전류를 제공할 수 있는 동력을 보존할 수 있다. 더욱이, 상술한 바와 같은 코일(220)의 부동(floating) 양상(예를 들어, 축 방향으로 미세하게 이동 가능한)은 코일(220)이 비여자화될 때 코일 복귀 스프링(2418)이 에어 갭(657)을 유지할 수 있으므로 코일(220) 및 전기자(2406)의 내구성 및 수명을 증가시킬 수 있다.In this way, the electromagnetic pulse separation assembly 200 can provide selective engagement between two rotating components while reducing power consumption and not relying on vacuum as a power source. A latching mechanism comprising a latching ring, a latch guide ring and a latch cam ring can hold the separator 200 in the 4x4 and 4x2 positions, so that current is provided only when shifting between the 4x2 and 4x4 positions is required. It can be. Therefore, the separator 200 can conserve power to provide a continuous current to the other separator assemblies. Moreover, the floating aspect of the coil 220 as described above (e.g., slightly movable in the axial direction) causes the coil return spring 2418 to form an air gap ( 657, it is possible to increase the durability and life of the coil 220 and the armature 2406.

이제 도 12 내지 도 16으로 전환해서, 차량 차축을 따라 위치결정되는 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)의 실시예들이 도시된다. 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 도 2 내지 도 11과 관련하여 상술된 전자기 펄스 분리 조립체와 유사하게 유사한 구성요소들 및 기능을 가질 수 있다. 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 차축의 두 부분들(예를 들어, 도 1에 도시되는 전차축(134) 또는 후차축(132)의 두 부분들과 같은)을 선택적으로 분리할 수 있다.Turning now to FIGS. 12-16 , embodiments of a central electromagnetic pulse separator 1802 positioned along a vehicle axle are shown. The central electromagnetic pulse separator 1802 may have similar components and functions similar to the electromagnetic pulse separator assembly described above with respect to FIGS. 2-11 . The central electromagnetic pulse separator 1802 can selectively separate the two parts of the axle shaft (eg, such as the two parts of the front axle 134 or the rear axle 132 shown in FIG. 1 ).

예를 들어, 도 12는 차량의 차축(1804)을 따라 위치결정되는 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)의 제 1 실시예의 개략도(1800)를 도시한다. 예를 들어, 차축(1804)은 차량의 전차축 또는 후차축일 수 있다. 도 12에 도시되는 바와 같이, 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 차축(1804)의 가운데 부분에 위치결정되고 차축(1084)의 양 단부에 위치결정되는 휠 및 타이어(1818)와는 떨어져 있다. 차축(1804)은 차축(1804)의 양 단부에서 하프 샤프트(1816)에 결합될 수 있다. 각각의 하프 샤프트(1816)는 하프 샤프트(1816) 및 휠 허브(1820) 사이의 연결 샤프트를 둘러싸는 휠 베어링(1822) 및 너클(1824)에 의해 휠 허브(1820)에 결합된다. 도 12에 도시되는 바와 같이, 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 차동장치(1806)(예를 들어, 도 1에 도시된 전방 차동장치(122) 또는 후방 차동장치(121)일 수 있는)의 한 측에 위치결정된다. 대안의 실시예들에서, 중앙 전자기 펄스 분리부는 아래에서 더 설명되는 도 15에서 도시되는 바와 같이, 차동장치(1806)의 반대 측 상에 위치결정될 수 있다.For example, FIG. 12 shows a schematic diagram 1800 of a first embodiment of a central electromagnetic pulse separator 1802 positioned along an axle 1804 of a vehicle. For example, axle 1804 can be the front or rear axle of a vehicle. As shown in FIG. 12 , the central electromagnetic pulse separator 1802 is positioned in the middle of the axle 1804 and spaced apart from the wheels and tires 1818 positioned at either end of the axle 1084. Axle 1804 may be coupled to half shaft 1816 at either end of axle 1804 . Each half shaft 1816 is coupled to the wheel hub 1820 by a wheel bearing 1822 and a knuckle 1824 surrounding the connecting shaft between the half shaft 1816 and the wheel hub 1820. As shown in FIG. 12 , a center electromagnetic pulse splitter 1802 is provided in a differential 1806 (which may be, for example, front differential 122 or rear differential 121 shown in FIG. 1 ). positioned on one side. In alternative embodiments, the central electromagnetic pulse separator may be positioned on the opposite side of the differential 1806, as shown in FIG. 15 described further below.

차동장치(1806)는 프로펠러 샤프트(1814)에 직접 결합된다. 프로펠러 샤프트(1814)는 차량의 전륜 또는 후륜 구동 샤프트(예를 들어, 도 1에 도시되는 전륜 구동 샤프트(133) 또는 후륜 구동 샤프트(131)와 같은)의 일부이거나 또는 이것들에 결합될 수 있다. 이에 따라, 회전력은 차량 구동 샤프트에서 차동장치(1806)로 전달된다. 차축(1804)을 따라 배열되는 차동장치(1806)는 그 후에 토크를 차축(1804)에 결합되는 휠들 각각에 배분한다. 차동장치(1806)는 제 1 측에서 스터브 샤프트(stub shaft)(1812)에 결합되고, 스터브 샤프트(1812)는 차축(1804)의 일부이고 하프 샤프트(1816) 중 하나에 직접 결합된다. 차동장치(1806)는 제 1 측의 반대쪽인 제 2 측 상에서 차축(1804)의 중간 샤프트(1810)에 직접 결합된다.The differential 1806 is coupled directly to the propeller shaft 1814. Propeller shaft 1814 may be part of, or coupled to, a front or rear drive shaft of a vehicle (eg, such as front drive shaft 133 or rear drive shaft 131 shown in FIG. 1 ). Accordingly, rotational force is transferred from the vehicle drive shaft to the differential 1806. A differential 1806 arranged along the axle 1804 then distributes the torque to each of the wheels coupled to the axle 1804. The differential 1806 is coupled on the first side to a stub shaft 1812, which is part of the axle 1804 and coupled directly to one of the half shafts 1816. The differential 1806 is coupled directly to the intermediate shaft 1810 of the axle 1804 on the second side opposite the first side.

중간 샤프트(1810)는 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)에 더 결합된다. 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 또한 커플러 샤프트(1808)에 결합되고, 커플러 샤프트(1808)는 하프 샤프트들(1816) 중 다른 하나에 직접 결합된다. 이에 따라, 중앙 전자기 펄스 분리부는 선택적으로 두 회전 구성요소들을 서로 분리할 수 있고, 두 회전 구성요소들은 제 1 휠(1801)에 연결되는 커플러 샤프트(1808) 및 차동장치(1806) 그러므로 프로펠러 샤프트(1814)를 통하여 차량의 구동 샤프트에 결합되는 중간 샤프트(1810)이다.Intermediate shaft 1810 is further coupled to central electromagnetic pulse separator 1802. The central electromagnetic pulse separator 1802 is also coupled to a coupler shaft 1808, which coupler shaft 1808 is directly coupled to the other of the half shafts 1816. Accordingly, the central electromagnetic pulse separator can optionally isolate the two rotating components from each other, the coupler shaft 1808 connected to the first wheel 1801 and the differential 1806 and therefore the propeller shaft ( 1814) is an intermediate shaft 1810 coupled to the drive shaft of the vehicle.

중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 각각의 휠에 하나의 조립체를 가지는 허브 잠금 시스템의 두 유닛들에 대향하는 하나의 분리 유닛으로 구성된다. 단 하나의 분리 유닛만이 사용되므로, 단 하나의 휠(예를 들어, 제 1 휠(1801))만이 분리될 수 있고 다른 휠(예를 들어, 제 2 휠(1803))은 계속 연결되어(예를 들어, 차축(1804)의 구동 부분에) 있을 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시되는 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 제 2 휠(1803)이 구동트레인에 계속 결합되어 있는 동안 제 1 휠(1801)을 구동트레인으로부터 분리할 수 있다. 하프 샤프트(1816)에 인접하게 연결되는 제 2 휠(1803) 및 스터브 샤프트(1812)는 함께 회전하고 마찬가지로 하프 샤프트(1816)에 인접한 분리된 커플러 샤프트(1808) 및 제 1 휠(1801)은 함께 회전한다. 중간 샤프트(1810)는 휠(1803) 및 스터브 샤프트(1812)에 연결되는 하프 샤프트(1816)와 동일한 속도로, 그러나 차동 베벨 기어(bevel gear)들로 인해 반대 방향으로 회전한다. 중간 샤프트(1810) 및 스터브 샤프트(1812)의 평균 속도가 대략 0일 수 있으므로, 디퍼런셜 캐리어(differential carrier) 및 프로펠러 샤프트(1814)는 움직이지 않는다. 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 전체 크기 감소, 비용 감소, 구현의 간소화 및 시프팅 잡음의 감소와 같이, 휠 단부 분리부보다 이점들을 제공할 수 있다. 더욱이, 도 12에 도시되는 바와 같이, 중앙 전자기 펄스 분리부(1802) 및 차동장치(1806)는 차축 하우징(1826)에 결합될 수 있다. 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 아래에서 도 17 내지 도 24와 관련하여 더 설명되는 바와 같이, 커플링된 샤프트(1808) 및 중간 샤프트(1810)를 선택적으로 맞물리게 하고 풀리게 하는 액추에이터(1828)를 포함한다.The central electromagnetic pulse separator 1802 consists of one separate unit opposite the two units of the hub lock system with one assembly on each wheel. Since only one separation unit is used, only one wheel (e.g., the first wheel 1801) can be separated while the other wheel (e.g., the second wheel 1803) remains connected ( eg in the driving portion of the axle 1804). For example, the central electromagnetic pulse separator 1802 shown in FIG. 12 may separate the first wheel 1801 from the drivetrain while the second wheel 1803 is still coupled to the drivetrain. The second wheel 1803 and the stub shaft 1812 connected adjacent to the half shaft 1816 rotate together and likewise the separated coupler shaft 1808 adjacent to the half shaft 1816 and the first wheel 1801 rotate together. rotate Intermediate shaft 1810 rotates at the same speed as half shaft 1816 connected to wheel 1803 and stub shaft 1812, but in the opposite direction due to differential bevel gears. Since the average speed of intermediate shaft 1810 and stub shaft 1812 may be approximately zero, differential carrier and propeller shaft 1814 do not move. The central electromagnetic pulse separator 1802 may provide advantages over wheel end separators, such as reduced overall size, reduced cost, simplified implementation, and reduced shifting noise. Further, as shown in FIG. 12 , the central electromagnetic pulse separator 1802 and differential 1806 may be coupled to the axle housing 1826 . The central electromagnetic pulse separator 1802 includes an actuator 1828 that selectively engages and disengages the coupled shaft 1808 and intermediate shaft 1810, as described further below with respect to FIGS. 17-24. include

도 13은 차량의 차축(1804)을 따라 위치결정되는 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)의 제 2 실시예의 개략도(1900)를 도시한다. 도 13에 도시되는 바와 같이, 차축(1804)(특히, 차축(1804)의 중간 샤프트(1810))는 엔진 오일 팬(oil pan)(1902)을 통하여 위치결정된다. 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 엔진 오일 팬(1902)의 제 1 측 상에 위치결정되고, 반면에 차동장치(1812)는 엔진 오일 팬(1902)의 제 2 측 상에 위치결정되고, 제 2 측은 차축(1804)의 길이를 따라 제 1 측의 맞은편에 있다.13 shows a schematic diagram 1900 of a second embodiment of a central electromagnetic pulse separator 1802 positioned along an axle 1804 of a vehicle. As shown in FIG. 13 , axle 1804 (specifically, intermediate shaft 1810 of axle 1804 ) is positioned through engine oil pan 1902 . The central electromagnetic pulse separator 1802 is positioned on the first side of the engine oil pan 1902, while the differential 1812 is positioned on the second side of the engine oil pan 1902, Side 2 is opposite side 1 along the length of axle 1804.

도 14는 차량의 차축(1804)을 따라 위치결정되는 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)의 제 3 실시예의 개략도(2000)를 도시한다. 제 3 실시예는 도 12에 도시되는 제 1 실시예와 유사하다. 그러나, 도 14에 도시되는 바와 같이, 하프 샤프트들(2002)은 도 12에서의 하프 샤프트들(1816)보다 더 길 수 있다. 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 중간 샤프트(2004)를 따라 차동장치(1806)에 더 가까이 위치결정된다. 이에 따라, 도 14의 중간 샤프트(2004)는 도 12의 중간 샤프트(1810)보다 더 짧다. 더욱이, 차축(1804)의 전체 길이는 도 12에서보다 도 14에서 더 짧을 수 있다. 이 방식에서, 중앙 전자기 펄스 분리부(1802) 및 차동장치(1806)는 차축(1804)을 따라 서로 더 가까이 또는 서로 더 멀리 위치결정될 수 있다.14 shows a schematic diagram 2000 of a third embodiment of a central electromagnetic pulse separator 1802 positioned along an axle 1804 of a vehicle. The third embodiment is similar to the first embodiment shown in FIG. 12 . However, as shown in FIG. 14 , half shafts 2002 may be longer than half shafts 1816 in FIG. 12 . The central electromagnetic pulse separator 1802 is positioned closer to the differential 1806 along the intermediate shaft 2004. Accordingly, the intermediate shaft 2004 of FIG. 14 is shorter than the intermediate shaft 1810 of FIG. 12 . Moreover, the overall length of axle 1804 can be shorter in FIG. 14 than in FIG. 12 . In this way, the central electromagnetic pulse separator 1802 and differential 1806 can be positioned closer to each other or farther from each other along the axle 1804.

도 15는 차량의 차축(1804)을 따라 위치결정되는 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)의 제 4 실시예의 개략도(2100)를 도시한다. 제 4 실시예에서, 엔진 오일 팬(1902)은 엔진 오일 팬(1902)을 통하여 지나가는 스터브 샤프트(1812)를 구비하는 차동장치(1806)의 제 1 측 상에 위치결정된다. 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 차동장치(1806)의 제 2 측 상에 위치결정되고 제 2 휠(1803)을 구동트레인(이전의 도 12 내지 도 14에서 도시되는 바와 같이, 제 1 휠(1801) 대신)으로부터 분리할 수 있다.15 shows a schematic diagram 2100 of a fourth embodiment of a central electromagnetic pulse separator 1802 positioned along an axle 1804 of a vehicle. In the fourth embodiment, the engine oil pan 1902 is positioned on the first side of the differential 1806 with the stub shaft 1812 passing through the engine oil pan 1902. The central electromagnetic pulse separator 1802 is positioned on the second side of the differential 1806 and drives the second wheel 1803 to the drivetrain (as shown previously in FIGS. 12-14, the first wheel ( 1801) instead).

도 16은 차량의 차축(1804)을 따라 위치결정되는 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)의 제 5 실시예의 개략도(2200)를 도시한다. 그러나, 도 16에서, 차축(1804)은 휠 허브(1820)의 조인트(2202)에 직접 결합되지만 하프 샤프트에 결합되지 않는 모노빔 차축(monobeam axle)이다. 이에 따라, 도 16에 도시되는 중앙 전자기 펄스 분리부(1802)는 모노빔 차축(1804)의 커플러 샤프트(1808) 및 중간 샤프트(1810)를 선택적으로 분리한다.16 shows a schematic diagram 2200 of a fifth embodiment of a central electromagnetic pulse separator 1802 positioned along an axle 1804 of a vehicle. However, in FIG. 16 , axle 1804 is a monobeam axle coupled directly to joint 2202 of wheel hub 1820 but not coupled to a half shaft. Accordingly, the central electromagnetic pulse separator 1802 shown in FIG. 16 selectively separates the coupler shaft 1808 and intermediate shaft 1810 of the monobeam axle 1804.

도 13 내지 도 16에서 도시되는 위치들 중 하나 이상에서 위치결정될 수 있는 중앙 전자기 펄스 분리부의 실시예들은 도 17 내지 도 23에서 더 상세하게 도시된다. 아래에서 도 17 내지 도 24와 관련하여 설명되는 중앙 EMPD 실시예들이 차량 차축을 따라 도 13 내지 도 16의 위치들에 대한 추가 또는 대안의 위치들에 위치결정될 수 있음이 주목되어야 한다. 도 17 내지 도 24는 위에 도 2 내지 도 11과 관련하여 설명되는 것과 유사한 구성요소들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 유사한 구성요소들은 유사한 번호가 기재되었고 위에 도 2 내지 도 11과 관련하여 설명되는 바와 같이 기능을 할 수 있다. 그러므로, 중앙 전자기 펄스 분리부는 위에 도 2 내지 도 11과 관련하여 설명되는 바와 유사하게 동작할 수 있다. 간소화를 위해, 도 17 내지 도 24 및 도 2 내지 도 11 사이의 공통 구성요소들은 아래에서 충분히 재설명되지 않을 수 있다.Embodiments of a central electromagnetic pulse separator that can be positioned at one or more of the locations shown in FIGS. 13-16 are shown in more detail in FIGS. 17-23 . It should be noted that the central EMPD embodiments described below with respect to FIGS. 17-24 may be positioned at additional or alternative locations to those of FIGS. 13-16 along the vehicle axle. 17-24 may include components similar to those described with respect to FIGS. 2-11 above. Accordingly, like components are numbered like and may function as described above with respect to FIGS. 2-11 . Therefore, the central electromagnetic pulse separator may operate similarly to that described with respect to FIGS. 2-11 above. For the sake of simplicity, common components between FIGS. 17-24 and 2-11 may not be fully recapitulated below.

도 17 내지 도 20은 중앙 EMPD(1702)의 제 1 실시예를 도시한다. 구체적으로, 도 17은 중앙 EMPD(1702)의 외부도의 개략도(1700)를 도시한다. 도 18은 중앙 전자기 펄스 분리부(1702)의 분해도를 도시한다. 도 19는 위치 센서 조립체(예를 들어, 위치 센서(208) 및 자석들(212)을 포함하는)의 추가 상세도(2420)를 포함하는, 중앙 전자기 펄스 분리부(1702)의 단면도(1950)를 도시한다. 도 20은 커플러 샤프트(1808) 및 중간 샤프트(1810)에 관한 위치 센서 조립체 및 클러치 링(230)의 상세도를 EMPD(1702)의 상이한 시프트 위치들에 대하여 도시한다. 구체적으로, 4x2 위치는 2020에서 도시되고, 4x4 위치는 2022에서 도시되고, 시프트의 종료(EOS) 위치는 2024에서 도시되고, 블록 시프트 위치는 2014에서 도시된다. 다음은 도 18, 도 19 및 도 20에 관하여 설명된다.17-20 show a first embodiment of a central EMPD 1702. Specifically, FIG. 17 shows a schematic diagram 1700 of an exterior view of central EMPD 1702 . 18 shows an exploded view of the central electromagnetic pulse separator 1702. 19 is a cross-section 1950 of the central electromagnetic pulse separator 1702, including additional detail 2420 of the position sensor assembly (eg, including position sensor 208 and magnets 212). shows 20 shows a detailed view of the position sensor assembly and clutch ring 230 relative to the coupler shaft 1808 and intermediate shaft 1810 for different shift positions of EMPD 1702. Specifically, a 4x2 position is shown at 2020, a 4x4 position is shown at 2022, an End of Shift (EOS) position is shown at 2024, and a block shift position is shown at 2014. The following is described with respect to FIGS. 18 , 19 and 20 .

중앙 EMPD(1702)는 베이스 하우징(2302) 및 커버 하우징(2304)을 포함하는 외부 하우징(2306)을 포함한다. 외부 하우징(2306)은 도 19에 도시되는 바와 같이, 중앙 전자기 펄스 분리부(1702)의 내부 구성요소들 전체를 둘러싼다(그리고 모든 측들에서 완전히 둘러싼다). 이에 따라, 외부 먼지 및 파편들은 외부 하우징(2306) 내로 들어가지 않음으로써 수명이 증가하고, 저하가 감소되고 EMPD(1702)의 동작이 개선될 수 있다. 베이스 하우징(2302)은 복수의 패스너(fastener)들(2309)를 통해 커버 하우징(2304)에 결합된다. 추가로, 커버 하우징(2304)은 차량 제어기 및/또는 동력원과 같이, 제어기(2414)(도 18에 도시되는 바와 같은)를 외부 소스에 연결하기 위한 전기 접속부(2307)를 포함한다. 중앙 전자기 펄스 분리부(1702)는 중간 샤프트(1810) 및 커플러 샤프트(1808)를 더 포함하고, 중앙 전자기 펄스 분리부는 중간 샤프트(1810) 및 커플러 샤프트(1808)를 선택적으로 분리한다.The central EMPD 1702 includes an outer housing 2306 that includes a base housing 2302 and a cover housing 2304. The outer housing 2306 encloses all of the internal components of the central electromagnetic pulse separator 1702 (and completely encloses it on all sides), as shown in FIG. 19 . Accordingly, external dust and debris do not enter the outer housing 2306, thereby increasing life, reducing degradation, and improving operation of the EMPD 1702. The base housing 2302 is coupled to the cover housing 2304 via a plurality of fasteners 2309. Additionally, cover housing 2304 includes electrical connections 2307 for connecting controller 2414 (as shown in FIG. 18 ) to an external source, such as a vehicle controller and/or power source. The central electromagnetic pulse separator 1702 further includes an intermediate shaft 1810 and a coupler shaft 1808, and the central electromagnetic pulse separator selectively separates the intermediate shaft 1810 and the coupler shaft 1808.

클러치 링(230)은 차축 샤프트에 의해 회전되는 캠들에 의한 위치들 사이에서 시프팅된다. 이 유형의 분리부에서, 차축 샤프트 자체에 의해 제공되는 것과는 다른 메커니즘을 제공하는 모터 또는 힘이 존재하지 않는다. 차량이 도로를 이동할 때 차축들은 항상 회전하고 있으므로, 회전력의 선택은 클러치 링(230)에 작용하는 힘들에 대해 반응 부재 역할을 하는 비이동 차량 구조에 선택 가능한 힘의 경로를 제공함으로써 달성된다. 반응 부재가 존재할 때, 클러치 링(230)은 모드들(예를 들어, 4x4 및 4x2) 사이에서 이동된다. 반응 부재가 존재하지 않으면, 클러치 링(230) 및 시프팅 조립체(2402)는 최종 명령을 받은 위치에 그대로 머무른다.The clutch ring 230 is shifted between positions by cams rotated by the axle shaft. In this type of separation, there is no motor or force providing a mechanism other than that provided by the axle shaft itself. Since the axles are always rotating as the vehicle travels the road, selection of rotational force is achieved by providing a selectable force path to the non-moving vehicle structure that acts as a responsive member to the forces acting on the clutch ring 230. When a reaction member is present, clutch ring 230 is moved between modes (eg, 4x4 and 4x2). If the reaction member is not present, the clutch ring 230 and shift assembly 2402 remain in the last commanded position.

도 18은 EMPD(1702)가 조립되어 있을 때 베이스 하우징(2302) 및 커버 하우징(2304) 사이에 위치결정되는 하우징 와셔(2315)를 도시한다. 중간 샤프트는 클러치 링(230)의 보완 치들과 맞물리기 위한 복수의 치들을 포함하는 기어 부분(2314)을 포함한다(예를 들어, 클러치 링(230) 상의 치들의 열은 베이스 하우징(2302)에 근접한다). 도 18은 또한 일련의 구성요소 실(2310)(오염물들을 분리부의 내부 측에 들어오지 못하게 한다), 니들 베어링(needle bearing)(2311)(중간 샤프트(1810)를 지지한다), 스러스트 스페이서(thrust spacer)(2312)(중간 샤프트(1810)를 위치결정시키고(리테이닝 링(2313)을 통해) 전기자(2406)를 축상에서 안쪽 방향으로 위치결정시키는) 및 베이스 하우징(2302) 및 중간 샤프트(1810)에 근접하게 위치결정되는 리테이닝 링(2313)(중간 샤프트(1810)를 분리부 내에 유지시키는)을 도시한다. 커플러 샤프트(1808)는 EMPD가 4x4 위치에 있을 때 클러치 링(230)과 맞물리도록 적응되는 복수의 치들을 포함하는 기어 부분(2416)을 포함한다. EMPD(1702)는 일련의 실들, 밀봉된 볼 베어링(2417) 및 커버 하우징(2304)에 근접하는 실 슬링거(slinger)(2418)(큰 오염물들이 베어링에 이르지 못하도록 하는)를 더 포함한다.18 shows housing washer 2315 positioned between base housing 2302 and cover housing 2304 when EMPD 1702 is assembled. The intermediate shaft includes a gear portion 2314 that includes a plurality of teeth for engaging complementary teeth of clutch ring 230 (e.g., the row of teeth on clutch ring 230 is attached to base housing 2302). close). 18 also shows a series of component seals 2310 (to keep contaminants out of the inner side of the separator), a needle bearing 2311 (to support the intermediate shaft 1810), a thrust spacer ) 2312 (which positions intermediate shaft 1810 (via retaining ring 2313) and armature 2406 axially inward) and base housing 2302 and intermediate shaft 1810 Retaining ring 2313 (which retains intermediate shaft 1810 within the separation) is shown positioned proximate to . Coupler shaft 1808 includes a gear portion 2416 that includes a plurality of teeth adapted to engage clutch ring 230 when the EMPD is in the 4x4 position. The EMPD 1702 further includes a series of seals, a sealed ball bearing 2417 and a seal slinger 2418 (to prevent large contaminants from reaching the bearings) adjacent to the cover housing 2304.

도 2 내지 도 11과 관련되어 상술한 바와 같이, 시프팅 조립체(2402)는 캠(2404), 전기자(2406), 클러치 링(230), 시프터(2416) 및 블록 시프터 스프링(2408)으로 구성된다. 클러치 링(230)의 일부분은 슬라이딩 치들이 항상 중간 샤프트(1810)와 맞물리도록 배열된다. 중간 샤프트(1810)가 차동장치 베벨 기어들을 통해 반대측 차축 하프 샤프트(half shaft) 및 휠로 방향 전환되어, 클러치 링(230) 또한 회전한다. 클러치 링(230)의 다른 부분은 커플러 샤프트(1808)과 한 위치(예를 들어, 4x4)에서 맞물리고 다른 위치(예를 들어, 4x2)에서 풀리는 슬라이딩 치들을 가지도록 배열된다. 시프터(2416)는 고 및 저 지점들(예를 들어, 가이드 부분(2415) 상의)을 가지고 자신과 함께 회전하는 케이지 부분(2417)을 구비하는 클러치 링(230)에 연결된다. 이에 따라, 시프터(2416) 및 클러치 링(230)은 하나의 유닛으로 함께 중심축(215)을 중심으로 회전하고 축 방향(203)을 따라 앞뒤로 병진 이동한다. 캠(2404)은 시프터(2416)의 가이드들이 캠(2404)의 캠 램프들을 따라 이동하도록 시프터(2416)의 가이드 부분(2415)과 정렬된다. 더욱이, 전기자(2406)는 캠(2404)에 고정된다.2-11, shift assembly 2402 is comprised of cam 2404, armature 2406, clutch ring 230, shifter 2416, and block shifter spring 2408. . A portion of the clutch ring 230 is arranged such that the sliding teeth always engage the intermediate shaft 1810. Intermediate shaft 1810 is redirected through the differential bevel gears to the opposite axle half shaft and wheel, causing clutch ring 230 to also rotate. Another portion of clutch ring 230 is arranged to have sliding teeth that engage coupler shaft 1808 in one position (eg 4x4) and disengage in another position (eg 4x2). The shifter 2416 is coupled to a clutch ring 230 that has a cage portion 2417 that rotates with it, with high and low points (eg, on guide portion 2415). Accordingly, shifter 2416 and clutch ring 230 together as a unit rotate about central axis 215 and translate back and forth along axial direction 203 . Cam 2404 is aligned with guide portion 2415 of shifter 2416 such that the guides of shifter 2416 move along the cam ramps of cam 2404 . Moreover, the armature 2406 is secured to the cam 2404.

전기자 캠 조립체(2405)(전기자(2406) 및 캠(2404))는 고정형 전자기 코일(220)에 가까이 근접해 있고 작은 에어 갭에 의해 분리된다. 코일 복귀 스프링(2418)은 또한 코일(220)에 근접하게 포함될 수 있다. 코일(220)이 여자되면, 코일(220)은 축방향으로 금속의 전기자(2406) 쪽으로 병진 이동하고(반면에 전기자(2406)는 축 방향에서 정지 상태로 유지된다) 에어 갭이 메워진 후 전기자(2406)에 접촉한다. 에어 갭이 메워질 때의 전자기력으로부터 발생되는 접촉 마찰은 전기자 캠 조립체(2405)의 회전을 느리게 하거나 정지시키는 데 충분하다. 시프터(2416)가 회전하고 있는 것보다 전기자 캠 조립체(2405)가 더 느리게 회전하고 있을 때, 캠(2404)의 캠 램프들은 시프터(2416)의 가이드들에 대하여 힘을 발생시키고, 이 힘은 시프터(2416)로 하여금 캠(2404)으로부터 멀어지게 이동하도록 한다. 이 운동은 양의 축 방향으로 풀림 위치로부터 맞물림 위치로 시프팅을 발생시킴으로써 4x2 위치로부터 4x4 위치로 시프팅하기 위해서 후속해서 클러치 링(230)에 작용한다. 중앙 EMPD(1720)의 구성요소들의 시프팅 프로세스 및 대응하는 상호 작용은 위에 도 2 내지 도 11에 관하여 설명된 바와 동일한 기능을 행한다.Armature cam assembly 2405 (armature 2406 and cam 2404) are in close proximity to stationary electromagnetic coil 220 and are separated by a small air gap. Coil return spring 2418 may also be included proximate to coil 220 . When the coil 220 is energized, the coil 220 translates axially toward the metallic armature 2406 (while the armature 2406 remains stationary in the axial direction), and after the air gap is closed, the armature ( 2406). The contact friction generated from the electromagnetic force when the air gap is closed is sufficient to slow or stop rotation of the armature cam assembly 2405. When armature cam assembly 2405 is rotating more slowly than shifter 2416 is rotating, the cam ramps of cam 2404 generate a force against the guides of shifter 2416, which forces the shifter Causes 2416 to move away from cam 2404. This motion subsequently acts on clutch ring 230 to shift from the 4x2 position to the 4x4 position by causing shifting from the disengaged position to the engaged position in the positive axial direction. The shifting process and corresponding interaction of the components of central EMPD 1720 serves the same function as described with respect to FIGS. 2-11 above.

도 19의 상세도(2420)는 EMPD(1702) 내의 위치 센서(208)의 위치결정을 도시한다. 구체적으로, 위치 센서(208)는 PCB(207)의 저면에 결합된다. 위치 센서(208)는 래칭 링 하우징(263)의 바로 위에(수직 방향에 관하여, 이 수직 방향은 축 방향 그리고 EMPD가 설치되는 차량이 있는 땅에 대하여 수직이다) 더 배치된다. 달리 말하면, 중심축(215)에 대해, 위치 센서(208)는 래칭 링 하우징(263)으로부터 방사상으로 외향하여 배열된다. 이전에 도 2 내지 도 4에 관하여 설명된 바와 같이, 래칭 링 하우징(263)은 래칭 링 하우징(263)의 상면에 배열되고 임베딩되어 있는 2개의 자석들(212)(그러나 다른 수들의 자석들이 가능하다)을 포함하고, 이 상면은 위치 센서(208) 및 PCB(207)와 대면한다. 2개의 자석들은 래칭 링 하우징(263)의 상부 러그(213)의 반대 측들 상에, 거리를 두고 임의의 거리로 떨어져 있다. 상세도(2420)에 도시되는 바와 같이, 2개의 자석들(212)은 이 2개의 자석들 중 제 1 자석이 위치 센서(208) 쪽으로 외향하여 향하는 자체의 북극 및 러그(213) 내에 임베딩되는 자체의 남극을 가지도록 그리고 이 2개의 자석들 중 제 2 자석이 위치 센서(208) 쪽으로 외향하여 향하는 자체의 남극 및 러그(213) 내에 임베딩되는 자체의 북극을 가지도록 배열된다. 2개의 자석들의 고정형 센서(208)에 대한 축상 위치는(예를 들어, PCB(207)는 고정형이고 축 방향으로 병진 이동하지 않는다) 그 후에 센서에 의해 측정되는 자기장 세기를 결정함으로써, 센서 출력이 바뀌고 제어기가 EMPD(1702)의 시프트 위치를 결정하는 것이 가능하다.Detail 2420 of FIG. 19 illustrates the positioning of position sensor 208 within EMPD 1702 . Specifically, the position sensor 208 is coupled to the bottom surface of the PCB 207. The position sensor 208 is further disposed directly above the latching ring housing 263 (with respect to the vertical direction, this vertical direction is the axial direction and perpendicular to the ground on which the vehicle on which the EMPD is installed is located). In other words, with respect to the central axis 215 , the position sensor 208 is arranged radially outward from the latching ring housing 263 . As previously described with respect to FIGS. 2-4 , the latching ring housing 263 includes two magnets 212 arranged and embedded in the upper surface of the latching ring housing 263 (but other numbers of magnets are possible). ), and this upper surface faces the position sensor 208 and the PCB 207. The two magnets are on opposite sides of the top lug 213 of the latching ring housing 263, spaced some distance apart. As shown in detail view 2420, the two magnets 212 are self-embedded within the lug 213 and its north pole with the first of the two magnets pointing outward towards the position sensor 208. and the second of these two magnets has its south pole pointing outward towards the position sensor 208 and its north pole embedded within the lug 213 . The axial position of the two magnets relative to the stationary sensor 208 (e.g., the PCB 207 is stationary and does not translate axially) then determines the magnetic field strength measured by the sensor, so that the sensor output is It is possible for the controller to determine the shift position of EMPD 1702.

이전에 설명된 바와 같이, 장 세기가 미리 결정된 제 1 값과 동일할 때, 시프팅 조립체(2402)는 4x4 위치에 있다. 이 장이 제 1 값보다 더 작은 제 2 값일 때, 시프팅 조립체(2402)는 4x2 위치에 있다. 그러므로, 이 위치는 제어기(2414)로 피드백된다. 제어기(2414)는 그 후에 명령을 받은 모드로의 시프트를 행하라는 요구에 따라 코일(220)을 여자화할 수 있다. 센서(208) 및 자석들(212)은 스위칭 시스템을 포함하고 스냅 스위치 및 작동 포인트들, 인코더를 따르는 접촉 와이퍼(contact wiper) 또는 광학 스위치와 같은 다른 유형들의 스위칭 시스템들로 대체될 수 있음이 인정된다.As previously described, when the field strength is equal to the first predetermined value, the shifting assembly 2402 is in the 4x4 position. When this field is at a second value less than the first value, shifting assembly 2402 is in the 4x2 position. Therefore, this position is fed back to the controller 2414. Controller 2414 may then energize coil 220 upon request to make a shift to the commanded mode. It is recognized that the sensor 208 and magnets 212 include a switching system and may be replaced by other types of switching systems, such as a snap switch and actuation points, a contact wiper following an encoder, or an optical switch. do.

도 20은 상이한 시프트 위치들에서의 위치 센서(208) 및 자석들(212)의 상대적인 포지셔닝(positioning)을 도시한다. 자석들(212)은 축 방향으로 제 2 자석(2012)보다 코일(220)에 더 가까이 있는 제 1 자석(2011)을 포함한다. 달리 말하면, 자석(212) 중 제 2 자석(2012)은 제 1 자석(2011)보다 복귀 스프링(2410)에 더 가까이 있다. 도(2020)는 클러치 링(230)이 중간 샤프트(1810)에만 결합되고 커플러 샤프트(1808)에는 결합되지 않는 4x2 위치에서의 EMPD(1702)를 도시한다. 제 2 자석(2012)은 위치 센서(208)에 근접하여(예를 들어, 위치 센서(208) 바로 아래 그리고 이 위치 센서(208)와 일렬로) 위치결정된다. 이에 따라, 위치 센서(208)는 제 1 자석(2011)보다 제 2 자석에 더 가까이 있다. 이에 따라, 위치 센서(208)는 EMPD가 4x2 위치에 위치결정되는 것을 나타내는 제 1 신호를 출력한다.20 shows the relative positioning of the position sensor 208 and magnets 212 at different shift positions. The magnets 212 include a first magnet 2011 that is axially closer to the coil 220 than the second magnet 2012. In other words, of the magnets 212, the second magnet 2012 is closer to the return spring 2410 than the first magnet 2011. Diagram 2020 shows EMPD 1702 in the 4x2 position with clutch ring 230 only coupled to intermediate shaft 1810 and not coupled to coupler shaft 1808. The second magnet 2012 is positioned proximate to the position sensor 208 (eg, directly below and in line with the position sensor 208 ). Accordingly, the position sensor 208 is closer to the second magnet than to the first magnet 2011 . Accordingly, the position sensor 208 outputs a first signal indicating that the EMPD is positioned at the 4x2 position.

도(2022)는 클러치 링(230)이 중간 샤프트(1810) 및 커플러 샤프트(1808) 모두에 결합되는 4x4 위치에 있는 EMPD(1702)를 도시한다. 이 위치에서, 래칭 링 하우징(263)은 4x2 위치에 있을 때보다 양의 축 방향으로 더 멀리 밀린다. 위치 센서(208)는 제 1 자석(2011) 및 제 2 자석(2012) 사이에서 거의 등거리로 위치결정된다. 이에 따라, 위치 센서(208)는 양 자석들(212) 모두를 감지하고 EMPD가 4x4 위치에 위치결정되어 있음을 나타내는 제 2 신호를 출력할 수 있다. 위에 도 9를 참조하여 설명된 바와 같이, 제 2 신호는 제 1 신호보다 더 높은 전압 퍼센티지일 수 있다.Diagram 2022 shows EMPD 1702 in the 4x4 position with clutch ring 230 coupled to both intermediate shaft 1810 and coupler shaft 1808. In this position, the latching ring housing 263 is pushed farther in the positive axial direction than it is in the 4x2 position. The position sensor 208 is positioned approximately equidistant between the first magnet 2011 and the second magnet 2012 . Accordingly, the position sensor 208 may sense both magnets 212 and output a second signal indicating that the EMPD is positioned at the 4x4 position. As described with reference to FIG. 9 above, the second signal may be a higher voltage percentage than the first signal.

도(2024)는 클러치 링이 여전히 중간 샤프트(1810) 및 커플러 샤프트(1808) 모두에 결합되는 EOS 위치에 있는 EMPD(1702)를 도시한다. 그러나, 이 위치에서, 래칭 링 하우징(263)은 제 1 자석(2011)이 위치 센서(208)와 거의 수직으로 정렬되도록 양의 축 방향으로 훨씬 더 멀리 밀린다. 달리 말하면, 제 1 자석(2011)은 위치 센서(208)에 자신이 가능할 수 있는 가장 가깝게 있을 수 있고 반면에 제 2 자석은 위치 센서(208)로부터 자신이 가능할 수 있는 가장 멀리 있을 수 있다. 이에 따라, 위치 센서는 EMPD가 EOS 위치에 있음을 나타내는 제 3 신호를 출력한다. 위에 도 9와 관련하여 설명된 바와 같이, 제 3 신호는 제 2 신호보다 더 높은 전압 퍼센티지일 수 있다.Diagram 2024 shows EMPD 1702 in the EOS position with the clutch ring still engaged to both intermediate shaft 1810 and coupler shaft 1808. However, in this position, the latching ring housing 263 is pushed much farther in the positive axial direction so that the first magnet 2011 is aligned almost vertically with the position sensor 208. In other words, the first magnet 2011 can be as close as it can to the position sensor 208 while the second magnet can be the farthest it can be from the position sensor 208 . Accordingly, the position sensor outputs a third signal indicating that the EMPD is at the EOS position. As described with respect to FIG. 9 above, the third signal may be a higher voltage percentage than the second signal.

도(2026)는 클러치 치들이 오정렬되어 있거나 결속되어 있어서 클러치 링(230)이 시프팅할 수 없는 블록 시프트 위치에 있는 EMPD(1702)를 도시한다. 이에 따라, 블록 시프트 스프링(2408)은 편위되고 시프터 조립체가 명령을 받은 운동을 완료하는 것이 가능하다. 치들이 정렬될 때 또는 결속이 제거될 때, 스프링은 클러치 링에 힘을 가하여 원하는 위치가 되도록 할 것이다. 이 위치에서, 제 1 자석(2011) 및 제 2 자석(2012)은 위치 센서(208)로부터, 축 방향으로 거의 등거리이다. 이 위치에서, 도(2026)에 도시되는 바와 같이, 시프터 조립체는 자신이 명령을 받은 운동을 완료해서 4x4 위치에 정지한다. 일단 클러치 링 및 커플러 샤프트 스플라인들이 정렬되면, 시프트 스프링(2408)은 클러치 링을 맞물리게 하고 토크를 휠들에 전달한다.Diagram 2026 shows EMPD 1702 in a block shift position where clutch rings 230 cannot shift because the clutch teeth are misaligned or engaged. This allows the block shift spring 2408 to deflect and allow the shifter assembly to complete the commanded motion. When the teeth are aligned or the engagement is removed, the spring will force the clutch ring into the desired position. In this position, the first magnet 2011 and the second magnet 2012 are approximately equidistant from the position sensor 208 in the axial direction. In this position, as shown in diagram 2026, the shifter assembly completes its commanded motion and stops at the 4x4 position. Once the clutch ring and coupler shaft splines are aligned, shift spring 2408 engages the clutch ring and transmits torque to the wheels.

정상 동작 외에, 제어기(2414)는 다양한 유형들의 결함(fault)들을 검출하고 시정 조치들을 취하도록 구성될 수 있다. 예상되는 시간 기간 내에 이동하지 않는 시프팅 조립체(2402)는 예를 들어, 결함으로 검출될 수 있다. 이 상태는 명령을 받은 모드가 달성될 때까지 코일 펄스를 반복하는 것을 포함하는 다양한 수단에 의해 시정될 수 있다.In addition to normal operation, controller 2414 can be configured to detect various types of faults and take corrective actions. A shift assembly 2402 that does not move within an expected period of time can be detected as defective, for example. This condition may be corrected by a variety of means including repeating coil pulses until the commanded mode is achieved.

제어기(2414)의 부가적인 장치는 차축 속도 센서들을 포함하나 이로 제한되지 않는 다른 센서 유형들을 포함할 수 있다. 이 센서들로부터의 정보는 차량이 정지되어 있거나 고속으로 이동하고 있을 때 모드 시프트를 허용하지 않는 것과 같이 특정한 차량 환경들 하에서의 시프팅 알고리즘을 더 세밀화하는 데 사용될 수 있다.Additional arrangements of controller 2414 may include other sensor types including, but not limited to, axle speed sensors. Information from these sensors can be used to further refine the shifting algorithm under certain vehicle circumstances, such as disallowing mode shifts when the vehicle is stationary or moving at high speed.

도 21 내지 도 23은 단 하나의 하우징(예를 들어, 단일 부분으로 형성되는 하나의 통합 및 연속 하우징)만을 포함하나 스터브 차축과 통합될 수 있는 중앙 EMPD(2120)의 제 2 실시예를 도시한다. 도 21은 EMPD(2120)의 등각 외부도를 도시하고, 도 22는 EMPD(2120)의 측 외부도를 도시하며, 도 22는 EMPD(2120)의 단면 내부도를 도시한다. EMPD(2120)는 도 18 내지 도 20에 도시되는 바와 동일한 내부 구성요소들을 포함한다. 이에 따라, 구성요소들에는 유사하게 번호가 매겨졌고 다시 설명되지 않을 것이다. 더욱이, 구성요소들은 도 18 내지 도 20에서와 동일하므로 모든 구성요소들에 번호가 매겨지지는 않았다.21-23 show a second embodiment of a central EMPD 2120 that includes only one housing (e.g., one integrated and continuous housing formed from a single piece) but which can be integrated with a stub axle. . 21 shows an isometric exterior view of EMPD 2120 , FIG. 22 shows a side exterior view of EMPD 2120 , and FIG. 22 shows a cross-sectional interior view of EMPD 2120 . EMPD 2120 includes the same internal components as shown in FIGS. 18-20. Accordingly, the components have been similarly numbered and will not be described again. Moreover, not all components have been numbered since they are the same as in FIGS. 18-20 .

도 21 및 도 22에 도시되는 바와 같이, EMPD(2120)는 EMPD(2120)의 내부 구성요소들(도 18 및 도 19에 도시되는 구성요소들과 같은)을 완전히 수납하고 둘러싸는 단일의, 연속 하우징(2122)을 포함한다. 하우징(2122)은 커플러 샤프트(1808)에 근접하게 위치결정되는 경사진 플랜지(flange)들(2124)을 추가로 포함한다. 경사진 플랜지들(2124)은 커플러 샤프트(1808)를 둘러싸는 하우징(2122)의 부분의 원주 주위로 연장된다. 추가로, 플랜지들(2124)은 하우징(2122)으로부터 그리고 커플러 샤프트(1808)를 둘러싸는 하우징(2122)의 더 좁은 부분 및 중간 샤프트(1810)를 둘러싸는 하우징(2122)의 더 넓은 부분 사이에서 외향하여 연장된다. 도 23에 도시되는 바와 같이, 위에 도 2 내지 도 8 그리고 도 18 내지 도 20에 관하여 설명되는 구성요소들 외에, EMPD(2120)는 또한 EMPD(2120)를 차량에 결합하기 위한 인터페이싱을 제공하면서도 EMPD(2120)의 내부 구성요소들을 제 위치에 유지시키는 커플링 플랜지(2321)를 포함한다. 대안의 실시예들에서, 하우징(212)은 플랜지들(2124)을 포함하지 않을 수 있다.As shown in FIGS. 21 and 22, EMPD 2120 is a single, continuous structure that completely houses and encloses the internal components of EMPD 2120 (such as those shown in FIGS. 18 and 19). housing 2122. Housing 2122 further includes sloped flanges 2124 positioned proximate coupler shaft 1808 . Beveled flanges 2124 extend around the circumference of the portion of housing 2122 that surrounds coupler shaft 1808 . Additionally, flanges 2124 are formed from housing 2122 and between the narrower portion of housing 2122 surrounding coupler shaft 1808 and the wider portion of housing 2122 surrounding intermediate shaft 1810. extends outward As shown in FIG. 23 , in addition to the components described with respect to FIGS. 2-8 and 18-20 above, EMPD 2120 also provides interfacing for coupling EMPD 2120 to a vehicle while also providing an EMPD Includes a coupling flange 2321 that holds the internal components of 2120 in place. In alternative embodiments, housing 212 may not include flanges 2124 .

도 24는 단 하나의 하우징(예를 들어 단일 부분으로 형성되는 하나의 통합 및 연속 하우징)만을 포함하는 중앙 EMPD(2420)의 제 3 실시예를 도시한다. 개략도(2422)는 EMPD(2420)의 등각 외부도를 도시하고 개략도(2424)는 EMPD(2420)의 단면 내부도를 도시한다. EMPD(2420)는 도 18 내지 도 20에서 도시되는 바와 동일한 내부 구성요소들을 포함한다. 이에 따라, 구성요소들에는 유사하게 번호가 매겨졌고 다시 설명되지 않을 것이다. 더욱이, 구성요소들이 도 18 내지 도 20에서 도시된 바와 동일하므로 모든 구성요소들에 번호가 매겨지지는 않았다.24 shows a third embodiment of a central EMPD 2420 that includes only one housing (e.g., one integral and continuous housing formed from a single piece). Schematic 2422 shows an isometric exterior view of EMPD 2420 and schematic 2424 shows a cross-sectional interior view of EMPD 2420 . EMPD 2420 includes the same internal components as shown in FIGS. 18-20. Accordingly, the components have been similarly numbered and will not be described again. Moreover, not all components have been numbered as they are the same as those shown in FIGS. 18-20 .

도 24에 도시되는 바와 같이, EMPD(2420)는 EMPD(2420)의 내부 구성요소들(도 18 및 도 19에 도시되는 구성요소들과 같은)을 완전히 수납하고 둘러싸는 단일한 연속 하우징(2416)을 포함한다. 하우징(2426)은 커플러 샤프트(1808)에 근접하여 위치결정되는 경사진 플랜지들(2428)을 추가로 포함한다. 경사진 플랜지들(2428)은 커플러 샤프트(1808)를 둘러싸는 하우징(2426)의 부분의 원주 주위로 연장된다. 추가로, 플랜지들(2428)은 하우징(2426)으로부터 그리고 커플러 샤프트(1808)를 둘러싸는 하우징(2426)의 더 좁은 부분 및 EMPD(2420)의 더 큰 직경의 내부 구성요소들을 둘러싸는 하우징(2426)의 더 넓은 부분 사이에서 외향하여 연장된다. 개략도(2424)에서 도시되는 바와 같이, 위에 도 2 내지 도 8 그리고 도 18 내지 도 20과 관련하여 설명되는 구성요소들 외에, EMPD(2420)는 EMPD(2420)를 차량에 결합하기 위해 인터페이싱을 또한 제공하면서도 EMPD(2420)의 내부 구성요소들을 제 자리에 유지시키는 커플링 플랜지(2421)를 포함한다. 양 하우징들(2120 및 2422) 모두는, 위에서 도 21 내지 23 및 도 24와 관련하여 설명되는 바와 같이, 개방되고 밀봉되지 않은 한 측을 각각 포함한다. 이에 따라, 하우징 부분은 제거되고 분리부는 차동장치 또는 오일 팬과 같은 동력트레인 구성요소의 한 측에 볼트 고정되고 이 측에 대하여 밀봉될 수 있다.As shown in FIG. 24, EMPD 2420 is a single continuous housing 2416 that completely houses and encloses the internal components of EMPD 2420 (such as those shown in FIGS. 18 and 19). includes Housing 2426 further includes sloped flanges 2428 positioned proximate coupler shaft 1808 . Beveled flanges 2428 extend around the circumference of the portion of housing 2426 that surrounds coupler shaft 1808 . In addition, flanges 2428 form a narrower portion of housing 2426 from housing 2426 and surrounding coupler shaft 1808 and housing 2426 surrounding larger diameter internal components of EMPD 2420. ) extends outward between the wider parts of the As shown in schematic diagram 2424, in addition to the components described above with respect to FIGS. 2-8 and 18-20, EMPD 2420 also includes interfacing to couple EMPD 2420 to a vehicle. It includes a coupling flange 2421 that provides and holds the internal components of EMPD 2420 in place. Both housings 2120 and 2422 each include one side that is open and unsealed, as described above with respect to FIGS. 21-23 and 24 . Accordingly, the housing portion may be removed and the separator bolted to and sealed against one side of a powertrain component such as a differential or oil pan.

본원에서 설명되는 않는 추가 구성요소들은 도 17 내지 도 24의 중앙 전자기 펄스 분리부들에 포함될 수 있다. 더욱이, 도 2 내지 도 8에 도시되는 추가 구성요소들은 도 17 내지 도 24의 중앙 전자기 펄스 분리부들에 포함될 수 있다. 더욱이, 위에 도 17 내지 도 24와 관련하여 설명되는 중앙 전자기 펄스 분리부의 구성요소들은 도 2 내지 도 8에 도시된 실시예들에 또한 포함될 수 있다.Additional components not described herein may be included in the central electromagnetic pulse separators of FIGS. 17-24 . Moreover, additional components shown in FIGS. 2-8 may be included in the central electromagnetic pulse separators of FIGS. 17-24. Moreover, the components of the central electromagnetic pulse separator described above with respect to FIGS. 17 to 24 may also be included in the embodiments shown in FIGS. 2 to 8 .

하나의 예로서, 샤프트의 분리 조립체를 동작시키는 방법은: 시프터 메커니즘의 축방향 연장 가이드들과 인터페이싱하는 일련의 양방향 램프들을 포함하는 전기자 캠 조립체를 통해 축력(axial force)을 발생시키는 전자기 코일을 통해 시프터 메커니즘을 제 1 자체 잠금 위치로부터 제 2 자체 잠금 위치로 구동하는 단계를 포함하고, 코일은 제 1 자체 잠금 위치 및 제 2 자체 잠금 위치 사이에서의 전이들 동안에만 여자되고, 제 1 자체 잠금 위치 및 제 2 자체 잠금 위치는 샤프트 맞물림 위치 및 샤프트 풀림 위치를 포함한다. 하나의 예로서, 샤프트를 선택적으로 맞물리게 하기 위하여 복수의 치들을 포함하는 클러치 링은 시프터 메커니즘에 결합되고 시프터 메커니즘을 구동하는 단계는 클러치 링 및 시프터 메커니즘에 인접하여 위치결정되는 래칭 링이 서로 독자적으로 회전하면서 클러치 링 및 래칭 링을 제 1 자체 잠금 위치 및 제 2 자체 잠금 위치 사이에서 분리 조립체의 중심축의 방향에서 축방향으로 함께 병진 이동시키는 단계를 포함한다. 더욱이, 시프터 메커니즘은 전자기 코일의 활성화 없이 제 1 자체 잠금 위치 및 제 2 자체 잠금 위치에서 유지될 수 있다. 상기 방법은 전자기 코일이 활성화 해제되고 분리 조립체가 제 1 자체 잠금 위치에 있을 때 전기자 캠 조립체를 시프터 메커니즘과 함께 회전시키는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 시프터 메커니즘을 제 1 자체 잠금 위치로부터 제 2 자체 잠금 위치로 전이시키기 위해 코일을 활성화하고 나서 활성화 해제하는 단계 및 시프터 메커니즘을 제 2 자체 잠금 위치로부터 제 1 자체 잠금 위치로 전이시키기 위하여 코일을 활성화 및 활성화 해제하는 단계를 더 포함한다. 또 다른 예에서, 상기 방법은 코일이 활성화 해제될 때, 심지어 조립체를 통해 샤프트의 토크 및 회전을 전달하고 전달하지 않을 때조차도, 시프터 메커니즘을 제 1 자체 잠금 위치 또는 제 2 자체 잠금 위치에 유지시키는 단계를 더 포함한다. 하나의 예로서, 샤프트의 맞물림 및 풀림은 샤프트의 회전 운동을 통해 보조되고 전자기 코일은 기계적 바이어싱 힘에 의해 중화(counteract)된다.As an example, a method of operating a separate assembly of shafts is: via an electromagnetic coil that generates an axial force via an armature cam assembly comprising a series of bi-directional ramps interfacing with the axially extending guides of the shifter mechanism. driving a shifter mechanism from a first self-locking position to a second self-locking position, wherein the coil is energized only during transitions between the first self-locking position and the second self-locking position; and the second self-locking position includes a shaft engaging position and a shaft disengaging position. As an example, a clutch ring comprising a plurality of teeth to selectively engage a shaft is coupled to a shifter mechanism and driving the shifter mechanism causes the clutch ring and a latching ring positioned adjacent to the shifter mechanism to be independent of each other. while rotating, translating together the clutch ring and the latching ring axially in the direction of the central axis of the separation assembly between the first self-locking position and the second self-locking position. Furthermore, the shifter mechanism can be maintained in the first self-locking position and the second self-locking position without activating the electromagnetic coil. The method further includes rotating the armature cam assembly with the shifter mechanism when the electromagnetic coil is de-energized and the disconnect assembly is in the first self-locking position. In another example, the method includes activating and then deactivating a coil to transition the shifter mechanism from a first self-locking position to a second self-locking position and moving the shifter mechanism from the second self-locking position to the first self-locking position. Further comprising activating and deactivating the coil to make the transition. In another example, the method includes maintaining the shifter mechanism in a first self-locking position or a second self-locking position when the coil is de-energized, even when transmitting and not transmitting torque and rotation of the shaft through the assembly. Include more steps. As an example, the engagement and disengagement of the shaft is assisted through rotational motion of the shaft and the electromagnetic coil is counteracted by a mechanical biasing force.

다른 실시예로서, 전자기 펄스 분리 조립체는: 펄스화한 전류에 의해 선택적으로 여자되는 전자기 코일; 일련의 양방향 램프들을 포함하는 캠에 고정되는 금속 전기자, 일련의 양방향 램프들의 각 램프 사이에서 캠과 인터페이싱하는 복수의 축방향 연장 가이드들을 포함하는 시프터 및 시프터에 결합되는 클러치 링을 포함하는 시프팅 조립체; 및 제 1 자체 잠금 위치 및 제 2 자체 잠금 위치를 포함하는 래칭 트랙 프로파일을 포함하는 래칭 링 조립체를 포함한다. 하나의 예로서, 시프터 및 클러치 링은 전자기 펄스 분리 조립체의 중심축에 관한 축 방향으로 병진 이동하고 중심축을 중심으로 하나의 유닛으로 회전한다. 다른 예로서, 래칭 링 조립체는 래칭 링의 외부 원주 주위에 배열되는 복수의 핀들을 포함하는 래칭 링 및 래칭 링을 잡아두기 위한 계단식 오목부를 포함하는 래칭 링 하우징을 더 포함하고, 래칭 링 하우징 및 래칭 링은 시프터와 함께 축 방향으로 병진 이동 가능하다. 부가적인 예로서, 래칭 링 하우징은 회전 가능하게 고정되고 래칭 링 하우징은 전자기 코일에 의해 생성되는 국지화된 자기장으로부터 분리된 검출 가능한 자기장을 생성하는 임베딩된 자석들을 포함한다. 하나의 예에서, 전자기 펄스 분리 조립체는 전자기 펄스 분리 조립체의 시프트 위치를 결정하기 위해 자석들의 자기장을 검출하는 고정형 자기 위치 센서를 더 포함한다. 다른 예로서, 래칭 링 조립체는 제 1 트랙 면을 형성하는 제 1의 일련의 치들을 포함하는 래치 캠 링 및 제 1 세트로부터 오프셋(offset)되고, 제 2 트랙 면을 형성하는 제 2의 일련의 치들을 포함하는 래치 가이드 링을 더 포함하고, 제 1 트랙 면 및 제 2 트랙 면은 래칭 트랙 프로파일을 형성한다. 추가로, 복수의 핀들은 래칭 트랙 프로파일 내에서 제 1 트랙 면 및 제 2 트랙 면 사이에 위치결정되고, 래치 캠 링 및 래치 가이드 링은 고정형이고, 래칭 링은 중심축을 중심으로 회전 가능하고 중심축을 따라 병진 이동 가능하다. 다른 예에서, 래치 캠 링은 시프팅 조립체를 원주 주위로 둘러싸고 제 1 트랙 면은 래칭 링의 복수의 핀들에 접촉하고 핀들을 제 1 자체 잠금 위치 및 제 2 자체 잠금 위치에 유지하도록 형상화된(shaped) 다수의 홈들을 더 포함한다. 더욱이, 전기자는 전자기 코일이 여자될 때 전자기 코일로 자기적으로 당겨지고 전자기 코일은 코일이 비여자화될 때 전자기 코일 및 전기자 사이에 에어 갭을 유지하기 위하여 하나 이상의 스프링들을 포함한다. 다른 예에서, 전자기 펄스 분리 시스템은 차량의 차축의 중간 부분을 따라 배열되는 외부 하우징을 더 포함하고, 외부 하우징은 전자기 코일, 시프팅 조립체 및 래칭 링 조립체를 완전히 수납하고, 클러치 링은 차축의 중간 샤프트 및 커플러 샤프트를 선택적으로 맞물리게 한다.In another embodiment, an electromagnetic pulse separation assembly includes: an electromagnetic coil selectively excited by a pulsed current; A shift assembly including a metal armature secured to a cam containing a series of bi-directional ramps, a shifter including a plurality of axially extending guides interfacing with the cam between each ramp of the series of bi-directional ramps, and a clutch ring coupled to the shifter. ; and a latching ring assembly comprising a latching track profile including a first self-locking position and a second self-locking position. As one example, the shifter and clutch ring translate axially about a central axis of the electromagnetic pulse separation assembly and rotate as a unit about the central axis. As another example, the latching ring assembly further includes a latching ring housing including a latching ring including a plurality of pins arranged around an outer circumference of the latching ring and a stepped recess for retaining the latching ring, the latching ring housing and the latching ring housing. The ring is axially translatable with the shifter. As an additional example, the latching ring housing is rotatably fixed and includes embedded magnets that generate a detectable magnetic field separate from the localized magnetic field produced by the electromagnetic coil. In one example, the electromagnetic pulse separation assembly further includes a stationary magnetic position sensor that detects the magnetic fields of the magnets to determine the shift position of the electromagnetic pulse separation assembly. As another example, a latching ring assembly may include a latch cam ring comprising a first series of teeth defining a first track face and a second series of teeth offset from the first set and defining a second track face. and a latch guide ring comprising teeth, the first track face and the second track face forming a latching track profile. Additionally, a plurality of pins are positioned between the first track face and the second track face within the latching track profile, the latch cam ring and the latch guide ring are fixed, and the latching ring is rotatable about a central axis and rotates about a central axis. It is possible to move forward along the In another example, the latch cam ring circumferentially surrounds the shifting assembly and the first track face is shaped to contact a plurality of pins of the latching ring and hold the pins in a first self-locking position and a second self-locking position. ) further includes a plurality of grooves. Furthermore, the armature is magnetically attracted to the electromagnetic coil when the coil is energized and the electromagnetic coil includes one or more springs to maintain an air gap between the electromagnetic coil and the armature when the coil is de-energized. In another example, the electromagnetic pulse separation system further includes an outer housing disposed along a midway portion of an axle of the vehicle, the outer housing completely housing the electromagnetic coil, shift assembly, and latching ring assembly, the clutch ring extending along the midway portion of the axle. Selectively engage the shaft and coupler shaft.

또 다른 실시예에서, 2개의 회전 구성요소들을 분리 조립체와 선택적으로 맞물리게 하는 방법은: 제 1 모드 동안, 래치 캠 링 내의 제 1 홈들과 접촉하는 래칭 링의 핀들을 통해 클러치 링을 제 1 위치에 유지하는 단계로서, 래칭 링은 분리 조립체의 중심축을 따라 클러치 링과 함께 병진 이동 가능한, 유지하는 단계; 제 2 모드로 시프팅하라는 명령을 수신하자마자, 전자기 코일을 여자화하여 캠에 고정되는 전기자를 자기적으로 당기고 클러치 링에 고정되는 시프터를 시프트의 종료 위치로 병진 이동시키고, 그에 따라 코일은 비여자화되고 스프링은 클러치 링을 제 2 위치에 유지하기 위해 핀들이 래치 캠 링 내의 제 2 홈들에 접촉하는 제 2 위치로 클러치 링을 미는 단계; 및 제 1 모드로 시프팅하라는 명령을 수신하자마자, 전자기 코일을 여자화하여 클러치 링을 시프트의 종료 위치로 병진 이동시키고, 그에 따라 코일은 비여자화되고 스프링은 클러치 링을 제 1 위치에 유지하기 위해 핀들이 제 1 홈들에 접촉하는 제 1 위치로 클러치 링을 미는 단계를 포함한다. 하나의 예로서, 시프터 및 클러치 링은 시프트의 종료 위치로 병진 이동하고, 래칭 링을 회전시키고 핀들을 래치 가이드 링 내의 시프트의 종료 홈들과 접촉시키기 위하여 핀들을 래칭 트랙 프로파일을 따라 그리고 래치 가이드 링의 제 1 면에 대하여 슬라이딩시키고, 래치 캠 링의 제 2 트랙 면 및 래치 가이드 링의 제 1 트랙 면은 래칭 트랙 프로파일을 형성한다. 다른 예로서, 상기 방법은 전자기 코일을 비여자화하자마자, 래칭 링을 회전시키고 핀들을 제 1 홈들 또는 제 2 홈들 중 하나에 접촉시키기 위하여 핀들을 래칭 트랙 프로파일을 따라 그리고 래치 캠 링의 제 2 트랙 면에 대하여 슬라이딩시키는 단계를 더 포함한다. 더욱이, 제 1 모드는 클러치 링이 2개의 회전 구성요소들 중 단 하나에 결합되는 2륜 구동 모드이고 제 2 모드는 클러치 링이 2개의 회전 구성요소들 모두에 결합되는 4륜 구동 모드이다. 또 다른 예로서, 상기 방법은 분리 조립체의 분리부 제어기에서, 차량 제어기로부터 제 1 모드 및 제 2 모드로 시프팅하라는 명령들을 수신하는 단계를 더 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 클러치 링의 제 1 위치, 제 2 위치 및 시프트의 종료 위치 및 제 1 위치, 제 2 위치 및 시프트의 종료 위치 사이 또는 위치들을 넘는 클러치 링의 임의의 위치를, 분리부 제어기와 전기적으로 통신하는 위치 센서로 검출하는 단계를 더 포함한다.In yet another embodiment, a method of selectively engaging two rotating components with a separation assembly includes: during a first mode, the clutch ring in a first position via pins of the latching ring contacting first grooves in the latch cam ring. retaining, wherein the latching ring is translatable with the clutch ring along a central axis of the separation assembly; Upon receipt of a command to shift into the second mode, it energizes the electromagnetic coil to magnetically pull the armature fixed to the cam and translate the shifter fixed to the clutch ring to the end position of the shift, whereby the coil is de-energized. and the spring pushes the clutch ring into a second position where the pins contact second grooves in the latch cam ring to hold the clutch ring in the second position; and upon receipt of a command to shift to the first mode, energize the electromagnetic coil to translate the clutch ring to the end position of the shift, whereby the coil is de-energized and the spring maintains the clutch ring in the first position. and pushing the clutch ring into a first position where the pins contact the first grooves. As one example, the shifter and clutch ring translate to the end position of the shift, rotate the latching ring and move the pins along the latching track profile and along the latch guide ring to bring the pins into contact with the end grooves of the shift in the latch guide ring. Sliding against the first surface, the second track face of the latch cam ring and the first track face of the latch guide ring form a latching track profile. As another example, the method may, upon de-energizing the electromagnetic coil, rotate the latching ring and move the pins along the latching track profile and to the second track of the latch cam ring to contact the pins to one of the first grooves or the second grooves. The step of sliding against the surface is further included. Moreover, the first mode is a two wheel drive mode in which the clutch ring is engaged to only one of the two rotating components and the second mode is a four wheel drive mode in which the clutch ring is engaged to both of the two rotating components. As another example, the method further includes receiving, at the separator controller of the separator assembly, commands from the vehicle controller to shift into the first mode and the second mode. In another example, the method may include a first position, a second position and an end position of the shift and any position of the clutch ring between or beyond the first position, the second position and the end position of the shift, the disconnection unit and detecting with a position sensor in electrical communication with the controller.

본원에서 개시되는 구성들 및 루틴들은 성격상 예시이며 이 특정한 실시예들은 수많은 변형들이 가능하므로 제한하는 의미로 간주되어서는 안 되는 것이 인정될 것이다. 본 발명의 특허 대상은 모든 신규하고 자명하지 않은 결합들 및 다양한 시스템들 및 구성들 및 본원에 개시되는 다른 특징들, 기능들 및/또는 속성들의 하위 결합들을 포함한다.It will be appreciated that the configurations and routines disclosed herein are illustrative in nature and should not be regarded in a limiting sense as these particular embodiments are capable of numerous variations. The patent subject matter of the present invention includes all novel and nonobvious combinations and sub-combinations of the various systems and configurations and other features, functions and/or properties disclosed herein.

다음의 청구항들은 특히 신규하고 비자명한 것으로 간주되는 명백한 결합들 및 하위 결합들을 언급한다. 이 청구항들은 "하나의" 요소 또는 "제 1" 요소 또는 이들의 등가를 칭할 수 있다. 그와 같은 청구항들은 하나 이상의 그와 같은 요소들의 통합을 포함하지만, 둘 이상의 그와 같은 요소들을 필요로 하거나 배제하지 않음이 이해되어야 한다. 개시된 특징들, 기능들, 요소들 및/또는 속성들의 다른 결합들 및 하위 결합들은 이 또는 관련 출원에서의 본 청구항들의 수정을 통해 또는 새로운 청구항들의 제시를 통해 청구될 수 있다. 그와 같은 청구항들은 범위에 있어서 원 청구항들에 대해 더 넓거나, 더 좁거나, 동일하거나 상이할지라도, 본 발명의 특허 대상 내에 포함되는 것으로 또한 간주된다.The following claims particularly refer to explicit combinations and sub-combinations which are regarded as novel and non-obvious. These claims may refer to “an” element or “a first” element or equivalents thereof. It should be understood that such claims include the incorporation of one or more such elements, but do not require or exclude two or more such elements. Other combinations and subcombinations of the disclosed features, functions, elements and/or properties may be claimed through amendment of the present claims in this or related application or through presentation of new claims. Such claims, whether broader, narrower, identical or different in scope to the original claims, are also deemed to be included within the subject matter of this invention.

Claims (20)

전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법으로서:
상기 전자기 코일 조립체의 전자기 코일의 여자에 응답하여, 상기 전자기 코일 조립체의 중심축을 따라 고정되는 자기 전기자(magnetic armature)를 유지하면서 상기 전자기 코일을 상기 중심축을 따라 상기 자기 전기자 쪽으로 병진 이동시키는 단계를 포함하는 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법.
A method of operating an electromagnetic coil assembly comprising:
In response to excitation of the electromagnetic coil of the electromagnetic coil assembly, translating the electromagnetic coil toward the magnetic armature along the central axis while maintaining the magnetic armature fixed along the central axis of the electromagnetic coil assembly. A method of operating an electromagnetic coil assembly that
제 1 항에 있어서,
상기 전자기 코일을 병진 이동시키는 단계는 상기 전자기 코일이 상기 자기 전기자에 직접 접촉하도록 상기 전자기 코일 및 상기 자기 전기자 사이의 에어 갭(air gap)을 메우기 위하여 상기 전자기 코일을 상기 중심축을 따라 상기 자기 전기자 쪽으로 병진 이동시키는 단계를 포함하는 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법.
According to claim 1,
Translating the electromagnetic coil may include moving the electromagnetic coil toward the magnetic armature along the central axis to fill an air gap between the electromagnetic coil and the magnetic armature so that the electromagnetic coil directly contacts the magnetic armature. A method of operating an electromagnetic coil assembly comprising translating.
제 2 항에 있어서,
상기 에어 갭을 메울 때, 상기 자기 전기자와 결합되는 2차 메커니즘을 가동하기 위하여 상기 자기 전기자의 회전 속도를 줄이는 단계를 더 포함하는 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법.
According to claim 2,
When filling the air gap, reducing the rotational speed of the magnetic armature to activate a secondary mechanism coupled with the magnetic armature.
제 1 항에 있어서,
상기 전자기 코일을 여자시키기 위하여 상기 전자기 코일에 전류를 공급하는 단계를 더 포함하는 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법.
According to claim 1,
The method of operating an electromagnetic coil assembly further comprising supplying a current to the electromagnetic coil to excite the electromagnetic coil.
제 4 항에 있어서,
상기 전자기 코일이 상기 자기 전기자에 더 가까이 병진 이동할 때, 상기 전자기 코일에 공급되는 상기 전류의 양을 상기 전자기 코일 및 상기 자기 전기자 사이의 에어 갭 거리의 함수로서 감소시키는 단계를 더 포함하는 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법.
According to claim 4,
and reducing the amount of current supplied to the electromagnetic coil as a function of an air gap distance between the electromagnetic coil and the magnetic armature as the electromagnetic coil translates closer to the magnetic armature. how to make it work.
제 4 항에 있어서,
상기 병진 이동 동안, 상기 전자기 코일 및 상기 자기 전기자 사이의 에어 갭이 0이 될 때, 상기 전자기 코일에 공급되는 상기 전류의 양을 줄이는 단계를 더 포함하는 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법.
According to claim 4,
during the translational movement, when an air gap between the electromagnetic coil and the magnetic armature becomes zero, reducing the amount of the current supplied to the electromagnetic coil.
제 4 항에 있어서,
상기 전자기 코일을 비여자시키고 상기 전자기 코일을 상기 자기 전기자와의 접촉에서 벗어나서 상기 자기 전기자와 멀어지게 병진 이동시키기 위해서 상기 전류의 공급을 중단하는 단계를 더 포함하는 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법.
According to claim 4,
stopping the supply of current to de-energize the electromagnetic coil and translate the electromagnetic coil out of contact with the magnetic armature and away from the magnetic armature.
제 1 항에 있어서,
상기 전자기 코일 조립체는 상기 자기 전기자가 시프터(shifter)의 가이드(guide)들과 인터페이싱하는 복수의 램프(ramp)들을 포함하는 캠(cam)에 직접 결합되는 전자기 펄스 분리부의 일부이고 상기 시프터에 클러치 링(clutch ring)이 결합되는 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법.
According to claim 1,
The electromagnetic coil assembly is part of an electromagnetic pulse separator coupled directly to a cam including a plurality of ramps on which the magnetic armature interfaces with guides of a shifter and a clutch ring to the shifter. A method of operating an electromagnetic coil assembly to which a clutch ring is coupled.
제 8 항에 있어서,
상기 전자기 코일을 병진 이동시키는 단계는 상기 전자기 코일이 상기 자기 전기자에 직접 접촉하도록 상기 전자기 코일 및 상기 자기 전기자 사이의 에어 갭을 메우기 위하여, 상기 전자기 코일을 상기 중심축을 따라 상기 자기 전기자 쪽으로 병진 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 방법은 상기 에어 갭이 메워지면, 상기 자기 전기자의 회전 속도를 줄이고 이에 의해서 상기 시프터 및 클러치 링을 상기 캠과 멀어지게 상기 중심축을 따라 병진 이동시키기 위해 상기 가이드들을 상기 복수의 램프들을 따라 슬라이딩(sliding)시키는 단계를 더 포함하는 전자기 코일 조립체를 동작시키는 방법.
According to claim 8,
The translating the electromagnetic coil may include translating the electromagnetic coil toward the magnetic armature along the central axis to fill an air gap between the electromagnetic coil and the magnetic armature so that the electromagnetic coil directly contacts the magnetic armature. and the method further comprising the plurality of guides to reduce the rotational speed of the magnetic armature and thereby translate the shifter and clutch ring away from the cam along the central axis when the air gap is filled. A method of operating an electromagnetic coil assembly further comprising sliding along the ramps.
전자기 코일 조립체로서:
상기 전자기 코일 조립체의 중심축에 대하여 축 방향으로 병진 이동하도록 적응되는 전자기 코일; 및
상기 축 방향으로의 병진 이동에 고정되는 자기 전기자를 포함하고, 상기 전자기 코일이 비여자화될 때 상기 전자기 코일 및 상기 자기 전기자 사이에는 에어 갭이 위치되고 상기 전자기 코일이 여자되면 상기 전자기 코일이 상기 에어 갭을 메우기 위하여 상기 자기 전기자 쪽으로 병진 이동하는 전자기 코일 조립체.
As an electromagnetic coil assembly:
an electromagnetic coil adapted to translate axially with respect to a central axis of the electromagnetic coil assembly; and
and a magnetic armature fixed to the translational movement in the axial direction, wherein an air gap is positioned between the electromagnetic coil and the magnetic armature when the electromagnetic coil is de-energized, and when the electromagnetic coil is excited, the electromagnetic coil An electromagnetic coil assembly that translates toward the magnetic armature to fill the air gap.
제 10 항에 있어서,
상기 전자기 코일은 회전 가능하게 결합되고 상기 전자기 코일은 제어기와 전기적으로 연결되도록 적응되는 접촉 조립체를 포함하는 전자기 코일 조립체.
According to claim 10,
and a contact assembly adapted to rotatably couple the electromagnetic coil and electrically connect the electromagnetic coil to a controller.
제 11 항에 있어서,
상기 접촉 조립체는 상기 전자기 코일에 결합되는 제 1 및 제 2 레그(leg)들을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 레그들의 각각은 상기 전자기 코일을 상기 제어기의 대응하는 단자에 전기적으로 결합시키는 코일 복귀 스프링을 포함하고, 그리고 상기 전자기 코일 조립체는 상기 전자기 코일에 결합되며 상기 전자기 코일을 상기 제어기에 전기적으로 결합시키지 않는 제 3 코일 복귀 스프링을 포함하는 제 3 레그를 더 포함하고, 여기서 상기 제 1, 제 2 및 제 3 레그들의 상기 코일 복귀 스프링들은 상기 전자기 코일이 비여자화될 때 상기 에어 갭을 유지하기 위하여 균형된 스프링 력을 제공하는 전자기 코일 조립체.
According to claim 11,
The contact assembly includes first and second legs coupled to the electromagnetic coil, each of the first and second legs electrically coupling the electromagnetic coil to a corresponding terminal of the controller. and wherein the electromagnetic coil assembly further includes a third leg comprising a third coil return spring coupled to the electromagnetic coil and not electrically coupling the electromagnetic coil to the controller, wherein the first, The coil return springs of the second and third legs provide a balanced spring force to maintain the air gap when the electromagnetic coil is de-energized.
제 10 항에 있어서,
상기 전자기 코일에 근접하게 위치되고 상기 전자기 코일의 일부분을 둘러싸는 코일 복귀 스프링을 더 포함하고, 상기 코일 복귀 스프링은 상기 전자기 코일이 비여자화될 때 상기 에어 갭을 유지하는 전자기 코일 조립체.
According to claim 10,
and further comprising a coil return spring positioned proximate to the electromagnetic coil and surrounding a portion of the electromagnetic coil, wherein the coil return spring maintains the air gap when the electromagnetic coil is de-energized.
제 10 항에 있어서,
상기 자기 전기자는 일련의 양방향 램프(ramp)들을 포함하는 캠과 결합되고, 상기 전자기 코일 조립체는 시프터를 더 포함하고, 상기 시프터는 상기 일련의 양방향 램프들의 각 램프 및 상기 시프터에 결합되는 클러치 링 사이에서 상기 캠과 인터페이싱하는 복수의 축방향 연장 가이드들을 포함하는 전자기 코일 조립체.
According to claim 10,
The magnetic armature is coupled with a cam including a series of bi-directional ramps, the electromagnetic coil assembly further including a shifter, the shifter between each ramp of the series of bi-directional ramps and a clutch ring coupled to the shifter. An electromagnetic coil assembly including a plurality of axially extending guides interfacing with the cam at .
제 14 항에 있어서,
상기 전자기 코일 조립체는 전자기 펄스 분리부의 일부이고, 여기서 클러치 링은 상기 시프터에 결합되는 전자기 코일 조립체.
15. The method of claim 14,
The electromagnetic coil assembly is part of an electromagnetic pulse separator, wherein a clutch ring is coupled to the shifter.
전자기 코일 조립체로서:
전자기 코일로서, 상기 전자기 코일 조립체의 중심축에 대하여 축 방향으로 병진 이동하도록 적응되고 상기 전자기 코일의 외부 주위의 원주 상에 이격되어 있는 복수의 레그들을 포함하는 상기 전자기 코일, 여기서, 상기 복수의 레그들의 각 레그는 상기 전자기 코일에 코일 복귀력 및 전기 접속 중 하나 이상을 제공하는 스프링을 포함함; 및
상기 축 방향으로 병진 이동에 고정되는 자기 전기자로서, 상기 전자기 코일이 비여자화될 때 상기 전자기 코일 및 상기 자기 전기자 사이에 에어 갭이 위치되고, 상기 전자기 코일이 여자될 때, 상기 전자기 코일이 상기 에어 갭을 메우기 위해 상기 전기자 쪽으로 병진 이동되는, 상기 자기 전기자를 포함하는 전자기 코일 조립체.
As an electromagnetic coil assembly:
An electromagnetic coil comprising a plurality of legs adapted to translate axially with respect to a central axis of the electromagnetic coil assembly and spaced on a circumference around an exterior of the electromagnetic coil, wherein the plurality of legs each leg of the s includes a spring providing at least one of a coil return force and electrical connection to the electromagnetic coil; and
A magnetic armature fixed in translational movement in the axial direction, wherein an air gap is located between the electromagnetic coil and the magnetic armature when the electromagnetic coil is de-energized, and when the electromagnetic coil is excited, the electromagnetic coil is An electromagnetic coil assembly including the magnetic armature translated toward the armature to fill an air gap.
제 16 항에 있어서,
상기 전자기 코일은 회전 가능하게 결합되고 상기 복수의 레그들의 제 1 레그의 제 1 스프링 및 상기 복수의 레그들의 제 2 레그의 제 2 스프링은 제어기와 전기적으로 연결되도록 적응되는 전자기 코일 조립체.
17. The method of claim 16,
wherein the electromagnetic coil is rotatably coupled and a first spring of a first leg of the plurality of legs and a second spring of a second leg of the plurality of legs are adapted to be electrically connected to a controller.
제 17 항에 있어서,
상기 복수의 레그들의 제 3 레그의 제 3 스프링은 상기 전자기 코일을 상기 제어기에 전기적으로 결합시키지 않고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 스프링들은 상기 전자기 코일이 비여자화될 때 상기 에어 갭을 유지하기 위해 균형된 스프링 력을 제공하는 전자기 코일 조립체.
18. The method of claim 17,
A third spring of a third leg of the plurality of legs does not electrically couple the electromagnetic coil to the controller, and the first, second and third springs close the air gap when the electromagnetic coil is de-energized. An electromagnetic coil assembly that provides a balanced spring force to maintain
제 16 항에 있어서,
상기 각 레그의 스프링은 선형 스프링이고 상기 스프링의 제 1 단은 상기 전자기 코일에 결합되고 상기 스프링의 제 2 단은 상기 자기 전기자의 축 면과 인터페이싱하는 전자기 코일 조립체.
17. The method of claim 16,
The spring of each leg is a linear spring and a first end of the spring is coupled to the electromagnetic coil and a second end of the spring interfaces with an axial plane of the magnetic armature.
제 16 항에 있어서,
상기 자기 전기자는 일련의 양방향 램프들을 포함하는 캠과 결합되고, 상기 전자기 코일 조립체는 시프터를 더 포함하고, 상기 시프터는 상기 일련의 양방향 램프들의 각 램프 및 상기 시프터에 결합되는 클러치 링 사이에서 상기 캠과 인터페이싱하는 복수의 축방향 연장 가이드들을 포함하는 전자기 코일 조립체.
17. The method of claim 16,
The magnetic armature is coupled with a cam comprising a series of bi-directional lamps, the electromagnetic coil assembly further comprising a shifter, the shifter between each lamp of the series of bi-directional lamps and a clutch ring coupled to the shifter, the cam An electromagnetic coil assembly including a plurality of axially extending guides interfacing with an electromagnetic coil assembly.
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