[0002]剩磁出现在这样的材料中，它们在放于磁场中时获得磁性 且即便在从磁场中移去时还保持磁性。剩磁磁体通常是通过将钢、铁、 镍、钴或其它软磁材料放在磁场中而产生的。磁场通常是通过让电流 通过靠近材料放置的导线线圈而产生的。由线圈产生的磁场将作为磁 性构建模块的材料中的磁畴有序排列。一旦材料磁化且磁场移去，磁 畴仍排列有序，且因此，材料保持其磁性。磁场移去后保持在材料中 的磁性称作材料的残磁或剩磁，其依施加磁场的性质和被磁化材料的 性质而定。剩磁磁体可被认为是不可逆或可逆的，依材料可去磁的容 易程度而定。永磁体的剩余磁场不能容易地通过施加磁场而去磁。在 将磁场施加在永磁体上且随后移去之后，永磁体的剩余磁场将完全恢 复。因此，永磁体是可逆磁体。不可逆磁体(也称剩磁磁体或临时永 磁体)需要采取闭合磁路(例如环)的形式，以便设定并维持剩磁场。 剩磁场是通过给不可逆磁体施加磁场而设定的。不过，剩磁场在磁场 移去之后仍保持不变。不可逆剩磁磁体可容易地通过磁场去磁。在将 磁场施加给剩磁磁体并随后移去之后，剩余磁场不会像永磁体一样恢 复。因此，剩磁磁体是不可逆磁体。若打开其闭合磁路，不可逆剩磁 磁体也会失去其剩余磁场。即便再次闭合磁路，不可逆剩磁磁体的剩 余磁场也不会恢复。一定大小的磁气隙可作为不可逆剩磁磁体的闭合 磁路的一部分存在，且还可提供有用量的剩磁载荷。磁气隙越小，剩 磁载荷就越接近未中断的或完全闭合磁路的载荷。这里描述的剩磁装 置被认为是不可逆的剩磁磁体，如同上面限定的那样。

[0003]本发明的一些实施例提供了一种保持衔铁与铁心壳接合而 无需电流或动力的方案。通过使用剩磁力，可供应将衔铁和铁心壳从 接合状态变成脱离状态的动力，剩磁力可保持衔铁和铁心壳的状态而 无需动力。此外，本发明的一些实施例可通过提供一个手动释放机构 而使衔铁从铁心壳释放或脱离开来。手动释放机构可增大衔铁与铁心 壳之间的分隔距离，这基本上就去掉了保持衔铁与铁心壳接合的剩磁 力。

[0004]本发明的一些实施例提供了剩磁锁定器、制动器、旋转闭 锁装置、离合器、致动器以及锁闩。剩磁装置可包括铁心壳和衔铁。 剩磁装置可包括线圈，其接收磁化电流以在铁心壳与衔铁之间产生不 可逆剩磁力。附图说明

[0005]图1示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置；

[0006]图2示出了用于剩磁装置的铁心壳；

[0007]图3示意性地示出了用于图1剩磁装置的控制器；

[0008]图4示意性地示出了图3控制器的微控制器；

[0009]图5是根据本发明一个实施例的电磁组件的横截面图；

[0010]图6a-6h是各种材料特性的磁滞曲线图；

[0011]图7是图6g磁滞曲线图的去磁象限；

[0012]图8和9是根据本发明一个实施例具有剩磁装置的旋转闭 锁系统的侧视图；

[0013]图10是根据本发明一个实施例具有带溢出机构的剩磁锁定 装置的旋转闭锁系统的侧视图；

[0014]图11是根据本发明另一个实施例具有剩磁装置的旋转闭锁 系统的透视图；

[0015]图12是图11旋转闭锁系统的分解图；

[0016]图13和14是图12旋转闭锁系统的衔铁的前视图；

[0017]图15是未锁定状态下图11旋转闭锁系统的横截面图；

[0018]图16是锁定状态下图11旋转闭锁系统的横截面图；

[0019]图17示出了根据本发明一个实施例具有剩磁装置的轮胎制 动系统；

[0020]图18示出了根据本发明一个实施例的圆柱形剩磁装置；

[0021]图19示出了根据本发明一个实施例的U形剩磁装置；

[0022]图20是根据本发明一个实施例的图18的圆柱形剩磁装置 和生成的磁场的横截面图；

[0023]图21是根据本发明一个实施例的图19的U形剩磁装置和 生成的磁场的横截面图；

[0024]图22示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的枢转剩 磁轴向锁闩；

[0025]图23示出了脱离状态下图22的枢转剩磁轴向锁闩；

[0026]图24示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的枢转剩 磁轴向锁闩；

[0027]图25示出了接合状态下图24的枢转剩磁轴向锁闩；

[0028]图26示出了脱离状态下图24的枢转剩磁轴向锁闩；

[0029]图27示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的非一体 枢转剩磁轴向锁闩；

[0030]图28示出了脱离状态下图27的非一体枢转剩磁轴向锁闩；

[0031]图29示出了接合状态下图27的非一体枢转剩磁轴向锁闩；

[0032]图30示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的非一体 枢转剩磁轴向锁闩；

[0033]图31示出了脱离状态下图30的非一体枢转剩磁轴向锁闩；

[0034]图32示出了接合状态下图30的非一体枢转剩磁轴向锁闩；

[0035]图33示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的另一非 一体枢转剩磁轴向锁闩；

[0036]图34示出了脱离状态下图33的非一体枢转剩磁轴向锁闩；

[0037]图35示出了接合状态下图33的非一体枢转剩磁轴向锁闩；

[0038]图36示意性地示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置处 于脱离状态的离合器系统；

[0039]图37示意性地示出了接合状态下图36的离合器系统；

[0040]图38示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁锁闩的可变 磁阻转矩致动器；

[0041]图39示出了剩磁锁闩接合时图38的转矩致动器；

[0042]图40示出了接合状态下图38的转矩致动器；

[0043]图41示出了剩磁装置脱离时图40的转矩致动器；

[0044]图42示出了根据本发明一个实施例的受门把手力影响的剩 磁锁闩处于接合状态下的可变磁阻转矩致动器；

[0045]图43示出了受门把手力影响的剩磁锁闩处于脱离状态下的 图42的转矩致动器；

[0046]图44示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置处于接合状 态下的齿轮传动锁闩系统的前视图；

[0047]图45示出了剩磁装置处于接合状态下的图44的齿轮传动 锁闩系统的横截面图；

[0048]图46示出了剩磁装置处于脱离状态下的图44的齿轮传动 锁闩系统的横截面图；

[0049]图47示出了剩磁装置处于脱离状态下的图44的齿轮传动 锁闩系统的前视图；

[0050]图48示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置处于脱离状 态下的联动锁闩系统的前视图；

[0051]图49示出了剩磁装置处于接合状态下的图48的联动锁闩 系统；

[0052]图50示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置处于接合状 态下的联动锁闩系统的前视图；

[0053]图51示出了剩磁装置处于脱离状态下的图50的联动锁闩 系统的前视图；

[0054]图52示出了剩磁装置处于复位接合状态下的图50的联动 锁闩系统的前视图；

[0055]图53示出了剩磁装置处于接合状态下的图50的联动锁闩 系统的横截面图；

[0056]图54示出了剩磁装置处于脱离状态下的图50的联动锁闩 系统的横截面图；

[0057]图55示出了具有剩磁装置的一体锁闩系统的前视图；

[0058]图56示出了图55锁闩系统的横截面图；

[0059]图57示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁装置的卷绕 弹簧装置；

[0060]图58示出了图57卷绕弹簧装置的前视图；

[0061]图59示出了图57卷绕弹簧装置的横截面图；

[0062]图60示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁装置的凸轮 离合器/制动器装置的横截面图；

[0063]图61是可包括一个或多个图1-83的剩磁装置的实施例的车 辆的透视图；

[0064]图62是包括利用图1-83的剩磁装置的一个或多个实施例锁 定的门和/或窗的建筑物的示意图；

[0065]图63示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁装置的滚珠 坡道制动系统的透视图；

[0066]图64示出了将滚珠坡道制动系统的罩壳除去了的图63滚 珠坡道制动系统的侧视图；

[0067]图65示出了图63滚珠坡道制动系统的分解图；

[0068]图66a示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道底板的前视 图；

[0069]图66b示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道底板的透视 图；

[0070]图67a示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道顶板的前视 图；

[0071]图67b示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道顶板的透视 图；

[0072]图68示出了剩磁装置处于脱离状态下的图63滚珠坡道制 动系统的横截面图；

[0073]图69示出了剩磁装置处于接合状态下的图63滚珠坡道制 动系统的横截面图；

[0074]图70示出了图63滚珠坡道制动系统的透视横截面图。

[0075]在详细阐述本发明的任何实施例之前，要理解的是，本发 明不局限应用于下列说明中提出或下面附图中示出的部件构造和配置 的细节。本发明能采用其它实施例，并以多种方式实践或实施。此外， 要理解的是，这里使用的措辞和术语只起说明的目的，不应被认为是 限制性的。这里“包含”、“包括”或“具有”及其变型的使用是要涵盖后 面列举的项目、其等价物以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“联接” 是宽泛地使用的，涵盖直接和间接的安装、连接以及联接。此外，“连 接”和“联接”不局限于物理或机械的连接或联接，并可包括电连接或联 接，不论直接或间接。

[0076]此外，本发明的实施例包括硬件和电子部件或组件，出于 讨论的目的，可以示出并描述成似乎大部分部件只是以硬件实现一样。 不过，基于该详细说明，本领域的普通技术人员将认识到，在至少一 个实施例中，本发明基于电子的方面可以软件实现。同样，应注意的 是，若干基于硬件和软件的装置以及若干不同的结构部件可用于实现 本发明。此外，正如在随后的段落中描述的那样，附图中示出的具体 机械构造是本发明的示范性实施例，其它替换的机械构造也是可行的。

[0077]图1示出了根据本发明一个实施例使用剩磁装置10阻挡装 置旋转的剩磁技术的一种应用。剩磁装置10包括转向管柱锁定器12， 其可阻挡车辆16中转向盘14或转向轭的旋转。在一些实施例中，转 向管柱锁定器12还可用于阻挡自行车或摩托车上把手的旋转。转向管 柱锁定器12包括衔铁18、铁心壳20、线圈22以及控制器24。衔铁 18、铁心壳20以及线圈22形成一个电磁组件26。电磁组件26可用 在除转向管柱锁定器12以外的其它应用场合中，如图8-83示出和描 述的那样。这里描述的电磁组件26的材料、控制以及构造也适用于图 8-83示出和描述的实施例。

[0078]转向管柱锁定器12还可包括偏压元件27，其施加载荷或作 用力以分开衔铁18和铁心壳20。偏压元件27可包括一个或多个压缩 弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。

[0079]由衔铁18和铁心壳20形成的闭合磁路结构是由这样的材 料构成的，其在放在磁场中时获得磁性并在磁场移去后保持磁性。在 一些实施例中，衔铁18和铁心壳20是由硬度大致为40Rc的SAE52100 合金钢构成的，当以闭合磁路(例如环)构造且暴露于一定水平的磁 场时能产生20至25奥斯特的矫顽力Hc和高达13000高斯的剩余磁通 密度BR。衔铁18和铁心壳20也可由其它材料制成，比如各种钢合金、 SAE1002钢、SAE1018钢、SAE1044钢、SAE1060钢、SAE1075钢、 SAE1080、SAE52100钢、各种铬钢、各种工具钢、空气硬化(或A2) 工具钢。在一些实施例中，衔铁18和铁心壳20可由金属粉末构成， 比如包括铬、钼、镍、石墨和铁的粉末金属03.42.1233。衔 铁和铁心壳的一个或多个部分(例如硬外层和软内部)可具有各种硬 度值如20Rc、40Rc和60Rc。大部分软磁材料显示一定量的残磁或剩 磁(磁通密度)。矫顽力(H轴)和剩余磁通密度(B轴)决定剩磁装 置10是否适用于特定应用场合。在一些实施例中，矫顽力和磁通密度 可变化。气隙中产生的磁通量和跨气隙维持的磁通势越大，剩磁装置 的剩磁力就越大。矫顽力可从软低碳钢(例如SAE1002)的1.5奥斯 特变化到高合金钢(例如硬度为60Rc的SAE52100)的53奥斯特。 矫顽力和/或硬度值的其它范围可适用于特定的应用场合。其它材料和 相关的剩磁性质将在下面加以描述。

[0080]通常，磁通量(麦克斯韦)和跨指定磁气隙所能维持的磁 通势(安培-匝)越大，就越少地依赖于磁气隙的大小。例如，当衔 铁18和铁心壳20通过从线圈22产生的磁场磁化时，衔铁18和铁心 壳20接合。衔铁18和铁心壳20材料的矫顽力和磁通密度越大，衔铁 18与铁心壳20之间的接合力就越强。大的矫顽力和大的磁通密度还 可使就部件之间的间隔或间隙而言的容限增大，同时还提供了针对特 定应用场合的有效锁定力或制动力。例如，由具有高矫顽力和高磁通 密度的材料构成的部件可以较大的气隙分隔，且仍提供与以较小气隙 分隔的由具有低矫顽力和低磁通密度的材料构成的部件相同的剩磁 力。

[0081]衔铁18和铁心壳20的材料也可变化，以改变转向管柱锁 定器12或任何其它类型的剩磁装置的重量和/或大小。材料的类型是 否能减少剩磁锁定器的大小和重量取决于材料的剩磁性质BR和HC。 在气隙处由材料提供的能量越高，剩磁装置就会越小。剩磁装置的大 小可变化，以符合特定应用场合的重量要求。例如，一些车辆具有限 制了转向管柱锁定器12的尺寸和/或重量的重量和/或大小限制。在一 些实施例中，衔铁18和铁心壳20由硬度为40Rc的SAE52100制成， 且衔铁18和铁心壳20一共可重达约10磅。转向管柱锁定器12中也 可使用其它类型的材料和硬度值，以增大或减小转向管柱锁定器12 的大小和/或重量。

[0082]如图2和5所示，铁心壳20包括内心20a、外心20b、轭 20c(支承内心和外心)以及位于内心20a与外心20b之间的凹陷或开 口20d。凹陷20d容纳线圈22。在一些实施例中，线圈22包括21标 准直径(gauge)的铜线。其它导线或介质也可包括在线圈22中。所 供给的电流和线圈22中的匝数确定施加给衔铁18和铁心壳20材料上 的磁场和磁通量以及衔铁18与铁心壳20之间对应的接合力。在一些 实施例中，线圈22包括265匝，尽管可以依照锁定器12的特定应用 和能实现的电流水平采用更少或更多的匝数。

[0083]线圈22与控制器24联接。在一些实施例中，控制器24不 包括微处理器，而是可包括尽量少的部件，如一个或多个传感器、一 个或多个开关和/或分立元件模拟电路。在一些实施例中，控制器24 可包括一个或多个集成电路或可编程逻辑控制器。图3和4示出了控 制器24的一个实施例。控制器24可包括微控制器28、状态确定口模 块29、硬件互锁电路32、电源控制模块34、电源35、总线收发器36 以及可连接微控制器28所有部件或子集的内部总线或连接机构37。 在一些实施例中，总线收发器36提供与包括在惯常用于连接车辆控制 系统的网络比如本地互联网(LIN)或控制器局域网(CAN)中的其 它控制系统之间的串行通信。总线收发器36可通过网络提供并接收与 其它车辆控制系统之间往来的状态和控制信息。

[0084]总线收发器36还可提供并接收与控制器24的内部总线37 之间往来的状态和控制信息。例如，总线收发器36可接收锁定或解开 转向管柱锁定器12的控制信号，并可将该控制信号传递给微控制器 28。微控制器28可处理该控制信号，并将一个或多个控制信号传递给 电源35和/或电源控制模块34。电源35可产生磁化或去磁电流，其会 让衔铁18和铁心壳20接合或脱离，以便锁定或解开转向管柱锁定器 12。在一些实施例中，控制器24可从外部电源(例如点火系统)接收 动力，而不是包括单独的电源35。电源35还可包括化学能系统或储 能系统，例如电池。在一个实施例中，电源35可通过由使用者旋转或 以其它方式移动发电机的一部分来产生，以生成足够的能量来将磁化 或去磁电流供给到线圈22。压电装置也可用作人力启动电源。通过采 用人力运动来形成电磁组件26的电源35，可基本上或完全消除纳入 比如电池、直流电源或交流电源的易获得电源来作为电源35的需要。 在其它实施例中，电源35可包括太阳能电源、静电电源和/或核能电 源。

[0085]电源控制模块34可包括H桥集成电路、一个或多个晶体管 或一个或多个继电器，以用来调节施加给线圈22的电流水平、方向以 及持续时间。在一些实施例中，电磁组件26可包括单个线圈22，而 电源控制模块34可包括H桥集成电路、四个晶体管或继电器，以形 成给线圈22提供正反极性电流的双极电流驱动电路。在其它实施例 中，电磁组件26可包括两个线圈22，而电源控制模块34可包括两个 晶体管，以提供两个单极驱动电路。一个单极驱动电路可给一个线圈 22提供第一电流，而另一个单极驱动电路可给另一个线圈22提供与 第一电流极性相反的第二电流。

[0086]在一些实施例中，控制器24的状态确定口29可发送并接 收信号，以确定电磁组件26的状态(例如，衔铁18与铁心壳20之间 是否存在剩磁力，导致部件接合或脱离)。电磁组件26的状态可用于 控制锁定器12。例如，偏压元件27可施加使衔铁18与铁心壳20分 离或脱离的偏压力，并且电磁组件26的状态可用于确定何时施加偏压 力。电磁组件26的状态还可用于确保仅在已预先施加相应的磁化电流 时施加去磁电流，以防止电磁组件26受损或遭受不希望的操作。

[0087]在一些实施例中，控制器24通过确定电磁组件26的电感 而确定电磁组件26的状态。参见图5，电磁组件26的电感根据衔铁 18和铁心壳20之间的磁气隙60而相应地改变。例如，在衔铁18与 铁心壳20基本接触时，电磁组件26的电感大致比衔铁18与铁心壳 20隔开约1毫米时电磁组件26的电感大3倍。为了确定电磁组件26 的电感，控制器24可给线圈22发送电压脉冲，且状态确定口29可测 量电流上升。在一些实施例中，控制器24可大致每隔50微秒产生电 压脉冲并测量电磁组件26中的电流上升。当衔铁18与铁心壳20基本 接触时，电流上升大于衔铁18与铁心壳20分隔时的电流上升(缘于 部件之间空气产生的阻力)。分隔距离可分为锁定器12接合时存在的 分隔距离(因衔铁18与铁心壳20的表面不完美的光滑)或衔铁18 和铁心壳20脱离时存在的分隔距离。阈值分隔距离(例如一毫米或几 毫米)可区分这两类分隔距离。控制器24可基于观察的电流上升来计 算分隔距离，并可将计算的分隔距离与阈值分隔距离作比较以确定电 磁组件26的状态。

[0088]控制器24的状态确定口29还可使用其它机构确定电磁组 件26的状态。例如，状态确定口29可与一个或多个传感器连接，比 如霍尔效应传感器，这些传感器至少确定电磁组件26中存在的磁通量 的特性。位于电磁组件26的磁通路线中的霍尔效应传感器可检测磁通 量值，并可将磁通量值传递给状态确定口29。状态确定口29可使用 磁通量值来确定检测的磁通量是否对应于电磁组件26接合或脱离时 存在的磁通量。

[0089]控制器24的状态确定口29或微控制器28可存储电磁组件 26的当前状态，并可在其施加磁化电流或去磁反向电流时更新状态。 在一个实施例中，控制器24可构造成在施加去磁电流之前施加预防性 磁化电流。预防性磁化电流可确保在施加去磁电流之前存在剩磁力。 预防性磁化电流并不损害电磁组件26，因为在大多数实施例中，衔铁 18和铁心壳20的材料已处于最大磁饱和。在其它实施例中，状态确 定口29可监控位于衔铁18与铁心壳20之间的机械机构比如应变计， 以确定部件之间存在的压力量并确定部件是接合还是脱离。在一个实 施例中，通过衔铁18的运动而被移动的机械开关可用于机械地记录锁 定器12的状态。所述开关例如可包括微动开关、载荷垫、膜垫、压电 装置和/或力检测电阻。

[0090]在一些实施例中，控制器24的硬件互锁电路30可提供安 全特征，以帮助避免锁定器12意外锁定或解锁。例如，硬件互锁电路 30可过滤由总线收发器36接收或由微控制器28产生的控制信号，以 确保无效信号不锁定或解开锁定器12。硬件互锁电路30可防止动力 波动或快速控制信号意外锁定和/或解开锁定器12。在检测到无效信号 时，硬件互锁电路30可中止锁定器12的操作，直到控制器24重设或 修理，如果必要的话。在一些实施例中，当给控制器24供电时，硬件 互锁电路30可中止电磁组件26的操作，直到操作检查执行并通过(例 如，供给的电压在有效范围内，确定了电磁组件26的适当状态等)。 在一个实施例中，硬件互锁电路30可在控制器24的设定阶段中中止， 随后可启动并设定用来操作。

[0091]控制器24不局限于上面示出并描述的部件和模块。由上述 部件提供的功能性也可采用多种方式组合。在一些实施例中，控制器 24可提供防窜改功能，于是未经许可的锁定器12的锁定或解开不能 通过改变电磁组件26的存储状态或由控制器24提供的锁定和解开过 程而实现。

[0092]在一些实施例中，如图4所示，微控制器28可包括收发器 40、状态工具模块41、处理器42以及存储模块43。微控制器28还可 包括更多或更少的部件，上面列举的部件提供的功能性也可采用多种 方式组合并分配。微控制器28可通过收发器40接收并发送信号。在 一些实施例中，收发器40包括通用的异步接收器/发送器，其容许微 控制器28异步地接收并发送控制和/或状态信号。状态工具模块41可 包括放大器、转换器(例如模数转换器)或其它工具来处理通过状态 确定口29发送并接收的状态确定信号。处理器42可包括微处理器、 专用集成电路或其它机构来接收输入信号和处理指令。在一些实施例 中，处理器42可发出指令或控制信号，它们由收发器40输出并传递 给总线收发器36、电源35、电源控制模块34、状态确定口29和/或硬 件互锁电路30。控制信号可用于报告电磁组件26的状态、改变电磁 组件26的状态和/或确定电磁组件26的状态。

[0093]存储模块43可包括非易失性存储器，比如ROM、磁盘驱 动器和/或RAM中的一个或组合。在一些实施例中，存储模块43包 括闪速存储器。存储模块43可包括已由处理器42获得和/或执行的指 令和数据。在一些实施例中，存储模块43可包括指明电磁组件26状 态的变量、标记、注册或位。在一些实施例中，存储模块43可存储与 控制器24部件相关的操作信息。例如，存储模块43可存储电源控制 模块34可提供的电压值范围、硬件互锁电路30的当前状态、用于与 状态确定口29上接收的数据作比较的阈值数据等。

[0094]在一些实施例中，控制器24可给线圈22提供电压，以产 生或消除衔铁18与铁心壳20之间的剩磁力。由控制器24供给的电压 范围可为约8伏特至约24伏特。其它特定电压和电压范围也可依照性 能和特定应用使用。在一些实施例中，控制器24可将差不多达到10 安培的磁化电流供给到线圈22，从而在线圈22的四周产生磁场。由 施加给线圈22的磁化电流产生的磁场可在衔铁18与铁心壳20之间产 生剩磁力，该力将衔铁18牵引并保持到铁心壳20，即便当控制器停 止供给磁化电流时。

[0095]控制器24还可将去磁电流供给到线圈22。去磁电流可具有 与磁化电流极性基本相反的极性和差不多达到2安培的电流。其它去 磁电流水平也可使用。去磁电流可在线圈22四周产生与由磁化电流产 生的磁场方向相反的磁场。由去磁电流产生的磁场的相反方向平衡或 抵消利用磁化电流预先产生的磁场方向，以基本消除衔铁18与铁心壳 20之间的剩磁力。正如前面描述的，在一些实施例中，电磁组件可包 括单个线圈22，而控制器24可包括给线圈22提供磁化电流和去磁电 流的双极驱动电路，比如H桥集成电路或四个晶体管。作为选择，电 磁组件26可包括两个线圈22，而控制器24可包括两个驱动电路，每 个驱动电路均具有两个晶体管。一个驱动电路可给一个线圈22提供磁 化电流，而另一个驱动电路可给另一个线圈22提供去磁电流。

[0096]在去磁过程当中，控制器24可以脉冲的形式施加更迭极性 电流(即磁化和去磁电流)，其可在一些实施例中持续减少以产生逐渐 减小的磁场。通过减少每个更迭极性脉冲的持续时间，线圈22中的电 流水平乃至铁心壳20中的磁通水平可逐渐降低，直到铁心壳20的磁 滞达到最小。

[0097]在一些实施例中，控制器24可使用脉宽调制(“PWM”) 以给线圈22提供不断增大的去磁电流，直到抵消铁心壳20的剩磁力。 在一些实施例中，控制器24可持续给线圈22施加增大的去磁电流， 直到一个机构(例如弹簧或其它机械装置)实质地从铁心壳20上释放 衔铁18。控制器24可检测衔铁18从铁心壳20的实质释放，并可确 定释放点是否已经达到且去磁电流不再需要。释放点可以是衔铁18 与铁心壳20之间的剩磁力处于衔铁18和铁心壳20被认为脱离了的阈 值或低于该阈值的这样一个点。在一些实施例中，在施加去磁电流之 前控制器24可能还没有确立衔铁18和铁心壳20的释放点。控制器 24可使用PWM来达到释放点。

[0098]作为选择，在一些实施例中，控制器24事先确立或设有用 于电磁组件26的释放点，并可基于供给电压施加经校准的脉宽调制后 的动力信号。释放点可具有约10％的容差。控制器24可采用确立的 释放点以及该容差一起来确定名义释放电流。控制器24可施加其占空 因数是基于由控制器24供给的供给电压水平的脉宽调制动力信号。

[0099]此外，因为剩磁磁体是不可逆磁体，所以利用手动释放机 构47断开闭合磁路或增大衔铁18与铁心壳20之间的气隙能消除或抵 消剩磁。在一些实施例中，体力地或手动地从铁心壳20上释放衔铁 18的能力可提供一种安全机制，以解开或脱开不能提供去磁电流(例 如电力损失)的场合下的锁定器。转向管柱12可包括手动释放机构 47，该手动释放机构47包括位于衔铁18上的起重螺旋(如图5所示)， 且通过将螺旋旋入或拧入衔铁18中，直到螺旋与铁心壳18接触并分 离衔铁18和铁心壳20，转向管柱12可被手动解开。其它的剩磁装置 也可包括手动释放机构47，该手动释放机构47包括远程释放机构。 例如，凸轮或楔子和可操作杠杆或拉索可用于手动释放行李箱锁闩， 即通过操纵杠杆或拉索以将凸轮或楔子加载靠到衔铁上而产生抵消磁 载荷所需的分隔。[00100]参见图1和转向管柱锁定器12，铁心壳20和线圈22可紧 紧地装在车辆16上。铁心壳20和线圈22可与转向盘轴48同心地安 装。在一些实施例中，铁心壳20和/或线圈22的中心轴线可相对于转 向盘的中心轴线偏心地安装。衔铁18旋转地受制于转向盘轴48上， 但可在转向盘轴48的轴向上移动。衔铁18可与转向盘轴48同心地安 装。衔铁18的中心轴线也可相对于转向盘轴48的中心轴线偏心地安 装。在一些实施例中，齿轮、联动件或其它适当部件可用于将衔铁和/ 或铁心壳与转向盘轴48联接起来。
[00101]当电压由控制器24施加给线圈22时，就出现与线圈22 的电阻成比例的电流牵引。线圈22的电流和绕组数决定了施加给铁心 壳20和衔铁18材料的磁通量。施加给铁心壳20和衔铁18的材料的 磁通量可在铁心壳20与衔铁18之间产生法向(即垂直于铁心壳20 和衔铁18的表面)磁力。由线圈22产生的磁通量的量和材料的磁通 密度状态(即，材料是否完全饱和)可确定铁心壳20与衔铁18之间 的剩磁力的强度。铁心壳20与衔铁18之间的气隙也可影响铁心壳20 与衔铁18之间剩磁力的强度。
[00102]在一些实施例中，材料中的磁通水平增大，以及随之铁心 壳20与衔铁18之间的剩磁力增大，直到达到铁心壳20和衔铁18的 磁饱和。磁饱和出现在当材料已达到其最大磁势的时候。在一些实施 例中，控制器24提供约50毫秒至约100毫秒时间的电流，以使衔铁 18和铁心壳20达到磁饱和。一旦达到了磁饱和，进一步施加电流就 对材料的吸引力或剩磁力帮助很小或没有帮助。
[00103]图5示出了每个均与转向盘轴48同心定位的衔铁18、铁 心壳20以及线圈22的横截面图。在一些实施例中，衔铁18的第一横 截面积50、外心20b的第二横截面积51、内心20a的第三横截面积 55以及轭20c的第四横截面积57基本相等，以便增大铁心壳20和衔 铁18大致同时达到磁饱和的可能性。在一些实施例中，达到高的或最 大饱和水平和所有部件同时达到该水平，可提供最佳剩磁力。例如， 磁饱和可提供预定的剩磁力，其需预定的去磁电流以消除产生的剩磁 力。如果衔铁18和铁心壳20中的一个或两者均没有达到完全的磁饱 和，那么使剩磁力反向所需的去磁电流量会更难于确定。
[00104]一旦在衔铁18与铁心壳20之间产生理想的剩磁力，衔铁 18和铁心壳20接合且转向盘由转向管柱锁定器12锁定。转向盘14 可基本上被防止旋转，因为铁心壳20是不能旋转或移动地安装在车辆 16上的。被剩磁化之前事先随转向盘14旋转的衔铁18通过衔铁18 与铁心壳20之间产生的剩磁力被保持在铁心壳20上。
[00105]由于磁性材料的磁滞性，一旦锁定器12接合，控制器24 就可停止给线圈22供给磁化电流。在一些实施例中，磁性材料的磁滞 性限制锁定器12需要的动力量，因为控制器24仅供给动力来改变锁 定器12的状态而不是保持锁定器12状态。
[00106]由施加电压给线圈22产生的剩磁力的最佳大小可利用铁 心壳20和衔铁18的横截面积并通过衔铁18与铁心壳20之间的磁气 隙60(如图5所示)加以确定。磁气隙60越小，电磁组件26就越接 近地达到使用材料最大的剩磁力。在衔铁18和铁心壳20为一个一体 部件或部分(例如具有闭合磁路的材料环)时，就会观察到最高的剩 磁力而没有任何磁气隙60。
[00107]在一些实施例中，使剩磁载荷达到最佳所需的磁性材料性 质是高矫顽力(Hc)和高剩余磁通密度(BR)。剩磁载荷的有效性是 通过可在磁气隙中产生的磁通量(麦克斯韦)和可跨磁气隙维持的磁 通势(安培-匝)度量的。这两个量面积的二分之一[1/2×(总气隙磁通) ×(磁通势)]或气隙磁导率线和磁滞曲线下方的面积(如图6g所示) 是存储在磁气隙中的能量。因此，每立方厘米材料磁气隙的最佳或最 大可能的能量是评估剩磁应用中所用材料的磁效率的逻辑方式。
[00108]图6a-6h示出了几种材料的磁滞曲线或回线，例如碳含量 为0.02％-1.0％且硬度从完全退火至60Rc的钢。曲线分成四个象限。 第二象限表示去磁象限。包括在第二象限中的磁滞回线部分称为去磁 曲线。剩余磁通密度(BR)存在于闭合回路如环中，总矫顽力(Hc) 是克服材料的磁阻以建立闭合回路所需的力。
[00109]相同大小的磁气隙导入图6a-6h中所示的所有图中，这将 磁通密度从(BR)减小到(Bd)，由此将材料的磁阻从(Hc)减小到 (Hc-Hd)，并在磁气隙中产生等于(Hd×闭合回路长度)的磁通势。 因此，面积均等于(Bd×Hd)的阴影矩形将等于每单位体积材料磁气 隙能量的两倍。因此，磁材料操作的最佳点是对于指定磁气隙来说面 积(Bd×Hd)为最大时。
[00110]图6g示出了硬度为40Rc的SAE52100合金钢材料的磁滞 曲线68。所考虑的磁性材料的磁气隙磁导线和磁滞曲线的交叉点确定 了气隙处的磁通密度Bd和磁场强度Hd，这对确定所考虑的应用场合 的剩磁力是有用的。没有磁气隙60的磁化衔铁18和铁心壳20的剩磁 力是由位于y轴上的线70表示的。在一些实施例中，锁定器12接合 时的磁气隙60为约0.002英寸到0.005英寸。线73和74表示衔铁与 铁心壳之间两个可能气隙的磁导[(磁通/(安培-匝)]。在转向管柱锁 定器12的实施例中，线73和74可分别表示0.002英寸和0.005英寸 气隙的磁导。当确定了理想设计的磁极面的横截面积时，可通过线73 和74的交叉点确定磁通密度，且材料磁滞曲线可用于计算剩磁力。在 一些实施例中，0.002英寸磁气隙是利用非常光滑或精细研磨的表面 (即，该表面的光滑度或平整度优于一个光带，表面光洁度优于“类研 磨”光洁度)产生的。0.005英寸的磁气隙可利用平整的“类研磨”表面 产生。在一些实施例中，磁气隙60可通过精磨“类研磨”表面而从0.005 英寸降到0.002英寸，让表面更为光滑且在衔铁18与铁心壳20之间 产生紧密的接合。在一些实施例中，锁定器12脱开时衔铁18与铁心 壳20之间的气隙或分隔距离大于锁定器12接合时的磁气隙。例如， 脱开时的气隙或分隔距离可为约0.05英寸或更大。
[00111]图7示出了磁滞曲线68的去磁象限，并将磁通密度(B) 转化为转矩，以及将磁场强度(H)转化为与电磁组件26的物理特性 相关的电流。图7示出了硬度为40Rc的SAE52100合金钢经计算的 扭转载荷，其中线70、73和74分别示出了零英寸的磁气隙、0.002 英寸的磁气隙以及0.005英寸的磁气隙。
[00112]表1列出了几种可用于各种剩磁应用的磁性材料，比如钢。 在一些实施例中，针对特定的剩磁应用比如闭锁力、响应时间、磁响 应(磁导率)等来选择材料。一些需求会要求闭锁力较紧但不会要求 响应时间快。其它应用会要求闭锁力较小但磁响应(磁导率)较高。 表1列出了各种钢的性质，并在给定特定磁气隙磁化曲线的情况下为 每种材料提供了磁气隙能量。磁气隙磁化曲线具有在第二象限中从原 点引出且与材料去磁曲线相交的负斜率。交叉点确定了(Bd)，(Hd) 以及每单位体积材料的磁气隙的能量。
  材料   μmax  BR高斯  线/平方厘米   Hc奥斯特   安培-匝/厘米   Bd高斯   线/平方厘米 Hd奥斯特 安培-匝/厘米 磁气隙能量 (Bd×Hd)/2 *(线-安培-匝)/立方厘米   SAE1002   2280  8365   1.77   2000 1.2 955   SAE1018   564  7219   6.83   4211 3.97 6652   SAE1044   622  9838   7.8   6966 4.287 11883   SAE1060   869  11737   6.34   6337 5.072 12789   SAE1075   376  8508   11.5   4694 6.1837 11546   SAE52100Rc20   549  12915   14.3   11740 12.510 58439   SAE52100Rc40   443  13479   20.124   12599 14.535 72865   SAE52100Rc60   117  9342   53.14   8759 11.81 41160
*1焦耳＝108线-安培-匝/立方厘米
表1：磁性材料的磁导率、磁通密度、矫顽力以及磁气隙能量
[00113]如表1所示，SAE52100Rc40合金钢对于特定的磁气隙大 小具有最高的磁气隙能量。高磁气隙能量表明，52100Rc40合金钢在 表1列出的材料当中具有最大的剩磁闭锁力或接合力。不过， SAE52100Rc40合金钢的最大磁导率(μmax)为443，小于表1列出的 一些其它材料的。磁导率越小，磁化速率越慢。通常，随着材料的合 金化或硬度加大，剩磁力增大而磁导率(磁化速率)减小。
[00114]当锁定器12接合时，磁气隙60通常产生连续的剩磁力， 即便衔铁18因施加的扭转力而滑移。传统的转向管柱锁定器包括栓， 其落入通道中以锁定转向盘并辅助作为防盗装置。远程操作的控制系 统经常与栓-通道机械机构组合使用，并因存在各种马达、凸轮以及传 感器而相当复杂。传统转向管柱锁定器中用的栓会被强力或由轮胎运 动产生的反向载荷剪断。一旦栓剪断，转向盘轴48、锁栓壳或锁栓本 身会受损。剪断的栓还会在通道中锁定，并永久地锁住转向管柱直到 去除栓。
[00115]磁气隙60能让锁定器12提供连续的力，即便出现一定的 滑移，而不会损坏或永久锁定转向管柱的部件。磁气隙60容许的滑移 防止了转向管柱受损。磁气隙60越大，就越容易产生旋转滑移。例如， 在约为锁定器12最高可能剩磁力百分之五十的转矩施加在转向盘轴 48上时，具有0.005英寸磁气隙的接合的锁定器12(例如，由硬度为 40Rc的SAE52100合金钢构成)会开始进行旋转滑移。不过，具有 0.002英寸磁气隙的接合的锁定器12(例如，由硬度为40Rc的 SAE52100合金钢构成)仅在将等于锁定器12最高可能剩磁力的大致 百分之八十的转矩施加在转向盘轴48上之后开始进行旋转滑移。在一 些实施例中，引起旋转滑移所需的施加转矩为约20英尺磅至约80英 尺磅，依照衔铁18和铁心壳20的大小和材料以及锁定器12接合时磁 气隙60的大小而定。
[00116]在一些实施例中，没有使铁心壳20和衔铁18达到磁饱和， 并且如果检测到滑移，铁心壳20与衔铁18之间的剩磁力可通过给线 圈22供应附加磁化电流而被增大。在一些材料没有完全饱和的实施例 中，铁心壳20与衔铁18之间的剩磁力可在检测到滑移时被增大。剩 磁力也可增大至预定力，比如约90英尺磅。此外，剩磁力可通过给线 圈增加或调制附加水平的电流而增大，直到已经达到饱和为止。
[00117]在一些实施例中，使铁心壳20和衔铁18达到磁饱和，并 且如果检测到滑移，附加电流被施加给线圈22以增大铁心壳20与衔 铁18之间的电磁力(例如，在硬度为40Rc的SAE52100钢的情况下 力加倍)。不过，当附加电流停止时，由于铁心壳20和衔铁18已经磁 饱和，附加电磁力并不保持，而先前的剩磁力保持。
[00118]滑移会引起衔铁18与铁心壳20之间的摩擦增大。例如， 在相对高的力作用下的滑移会导致铁心壳20和衔铁18的钢表面像大 多数没有润滑的钢表面一样开始卡滞。在相对软的材料中，因为表面 材料颗粒滚动将出现表面咬住。表面咬住会增大铁心壳20与衔铁18 之间的磁气隙60。增大的磁气隙或分隔距离会导致剩磁力损失，且因 此导致制动力或锁定力的损失。高合金钢比如SAE52100轴承钢可提 供韧且硬的表面，从而可限制衔铁18与铁心壳20之间的卡滞量或表 面咬住量。
[00119]在一些实施例中，衔铁18和铁心壳20的材料可经表面处 理以给外壳增大硬度。在一些实施例中，称作氮化的热化学扩散工艺 用于在衔铁18和/或铁心壳20上产生氮化壳。氮化产生了表面合成物， 其由通常仅为几微英寸厚的“白层”或“复合区”和通常约为0.003英寸 厚或更薄以容许去磁的外部氮扩散区构成。
[00120]在一些实施例中，氮化过程可在具有马氏体结构的完全退 火SAE52100钢上执行。马氏体结构可通过对钢进行热处理然后对之 用马氏体淬火或快速淬火加以冷却而实现。通过在钢内产生马氏体结 构，可提高钢的硬度。例如，原始硬度为20Rc的SAE52100钢的硬 度可在热处理后增大到高达60Rc。
[00121]材料也可这样准备以进行氮化：即，将表面研平至0.005 英寸的偏差范围内，并对表面进行喷砂以给氮化物壳提供洁净的基底。 如上所述，表面越平整和光滑，磁气隙60就越小，衔铁18与铁心壳 20之间的剩磁力也越大。衔铁18和铁心壳20的表面也可通过在开始 氮化过程之前喷砂或其它传统清洁过程加以清洁。
[00122]在氮化过程中，氮可在加热钢表面的同时被导入钢的表 面。在一些实施例中，表面可加热到约950华氏度至1000华氏度。氮 改变了表面的合成物，并产生了更耐磨(即防表面咬住)、耐腐蚀和耐 温度的更硬外表面或外壳。尽管衔铁18和铁心壳20的氮化部分具有 增大的硬度，但氮化过程中使用的高温会降低钢的整体硬度。在一些 实施例中，氮化过程将硬度约为50Rc的SAE52100钢的硬度降至约 40Rc。
[00123]氮化过程中产生的“白层”也可帮助减轻去磁之后的任何 剩磁粘着。该特征与采用黄铜垫片防止螺线管应用中的衔铁粘着相似。 尽管“白层”一般由约90％的铁和约10％的氮和碳构成，但它给高合金 钢比如SAE52100提供了更为彻底的释放。扩散区的厚度也有助于去 磁部件的释放。在一些实施例中，随着扩散区深度的增大，剩磁粘着 增大。
[00124]为了抵消剩磁力，或使衔铁18和铁心壳20的材料去磁， 在事先由放大电流施加的相反方向上给衔铁18和铁心壳20的材料施 加磁场或磁通。为了产生相反磁场，控制器24可使事先送经线圈22 的电流方向反向。控制器24可反向地施加恒定电流、可变的和/或脉 冲的电流，以便抵消剩磁力。在一些实施例中，当使衔铁18和铁心壳 20达到完全磁饱和时，剩磁力的强度已知且控制器24可产生去磁电 流来消除已知剩磁力。不过，剩磁力可以是未知或变化的，且控制器 24可施加可变去磁电流。在一些实施例中，控制器24可使用传感器 来确定衔铁18和/或铁心壳20是否去磁，如果不是的话，又确定应供 给多少附加去磁电流来确保完全去磁。
[00125]衔铁18和铁心壳20的材料确定潜在的剩磁力，且因此确 定消除或抵消剩磁力所需的去磁电流。去磁电流的大小可从包括衔铁 18和铁心壳20的材料的磁滞曲线的图中确定，其中，该曲线与磁场 强度轴交叉(如图6和7所示)。在一些材料中，去磁之后有少量的剩 磁回复。为了抵消该剩磁回复，可使用附加去磁电流来将剩余磁通密 度水平驱动到第三象限中(如图6g所示)，或驱动至略负的磁通密度 水平，这会导致磁通回复到净零。在一些实施例中，去磁电流可具有 施加约60毫秒的约700毫安培至约800毫安培的值。一旦去磁电流达 到磁滞曲线图上表示的水平，由去磁电流产生的磁场就消除由磁化电 流产生的磁场并基本消除衔铁18与铁心壳20之间的剩磁力。一旦消 除剩磁力，衔铁18就不再通过剩磁力与铁心壳20接合。对于转向管 柱锁定器12，随着衔铁18与铁心壳20脱离开，衔铁18就被容许再 次随转向盘14和转向盘轴48旋转。
[00126]在一些实施例中，偏压元件27帮助衔铁18从铁心壳20 上释放。在去磁过程当中，由偏压元件27施加的力会大于衔铁18与 铁心壳20之间逐渐减少的剩磁力。偏压元件27可用于确保衔铁18 与铁心壳20之间的彻底释放。偏压元件27还可用于控制衔铁18和铁 心壳20的分离以确保平静或顺畅的释放。由偏压元件27施加的力可 以是恒定力，一旦剩磁力已经充分减少或抵消，且因此会小于由偏压 元件27施加的力，该恒定力就释放衔铁18和铁心壳20。作为选择， 偏压元件27可在衔铁18与铁心壳20之间施加可变释放力。由转向管 柱锁定器12提供的功能性可用在钥匙或杠杆系统、钥匙链(key fob) 系统和/或无钥匙系统中。转向管柱锁定器12的构造可选择地用在门 锁和/或锁闩释放系统(即，手套箱锁闩、活顶车篷锁闩、中间控制台 锁闩、转向盘或转向管柱锁定器、加油口锁闩、紧固器、滚珠或滚柱 轴承等)中。
[00127]图8和9示出了本发明的一个实施例，其包括一个旋转闭 锁系统，其采用剩磁来阻止机构在预定开始和停止位置的旋转。在一 些实施例中，剩磁装置可使用旋转运动和轴向运动来使转矩阻止能力 达到最大。图8和9示出了包括在车辆点火组件80中的剩磁旋转闭锁 装置78。在一些实施例中，剩磁旋转闭锁装置78阻止车辆点火组件 80的旋转。剩磁旋转闭锁装置78可阻止车辆点火组件80的启动旋转 或正转，以防止车辆启动。剩磁旋转闭锁装置78还可用于阻止车辆点 火组件80的反转，以提供停车互锁功能，其阻止车辆点火组件80的 旋转直到车辆停车为止。剩磁旋转闭锁装置78可与带钥匙的车辆点火 组件80(如图8所示)一起使用，其中钥匙可插入并转动以操纵车辆 点火组件80。剩磁旋转闭锁装置78还可与车辆点火组件80一起使用， 其中使用者转动旋钮或按下按钮，以操纵、旋转或以其它方式致动车 辆点火组件80。剩磁旋转闭锁装置78还可与其它构造用来启动和停 止、打开或关闭、选定或撤消选定、或锁定或解开部件的旋转传递系 统一起使用。
[00128]传统车辆点火组件包括螺线管或其它动力致动器以阻止 旋转。通过用剩磁旋转闭锁装置78替换螺线管或动力致动器简化了车 辆点火组件80，因为会折断或损坏的活动部件更少。剩磁旋转闭锁装 置78还需要更少动力来改变状态，并且不需要动力来维持状态。此外， 剩磁旋转闭锁装置78提供了快速的状态改变和安静的操作。
[00129]图8和9所示的车辆点火组件80包括输入装置81(比如 钥匙或旋钮)、点火缸83、驱动器84、点火开关86以及剩磁旋转闭锁 装置78。输入装置81可插入点火缸83中或以其它方式与之联接。点 火缸83可旋转地与驱动器84联接，而驱动器84可旋转地与点火开关 86联接。输入装置81可用于将旋转传递给点火开关86，以便操纵车 辆点火以启动车辆。在一些实施例中，输入装置81、点火缸83和/或 驱动器84可以是一体单元。
[00130]剩磁旋转闭锁装置78包括衔铁90、铁心壳92以及线圈(未 示出)。剩磁旋转闭锁装置78还可包括给线圈供给电压的控制器(未 示出)。在一些实施例中，衔铁90、铁心壳92、线圈和/或控制器的构 造、性能以及操作与上面针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁 心壳20、线圈22以及控制器24相似。剩磁旋转闭锁装置78的衔铁 90可与驱动器84同心地安装和/或与之相邻，并可被可旋转地与驱动 器84联接，以致驱动器84的旋转转动衔铁90。相反，如果衔铁90 受到旋转的阻碍，驱动器84亦不能旋转。
[00131]在一些实施例中，铁心壳92可安装在车辆点火组件80的 外壳(未示出)上，这可防止铁心壳92相对于外壳在旋转方向或轴向 方向上移动。可随驱动器84旋转的点火缸83可通过铁心壳92，并可 被容许基本自由地通过铁心壳92的开口旋转。
[00132]在锁定状态下，如图8所示，车辆点火组件80可阻止因 剩磁旋转闭锁装置78的衔铁90与铁心壳92之间的剩磁力引起的旋 转。如果操作员在没有正当许可的情况下而试图旋转输入装置81的 话，衔铁90与铁心壳92之间的剩磁力就会防止输入装置81乃至点火 开关86的旋转运动。
[00133]剩磁旋转闭锁装置78可包括在衔铁90和铁心壳92上的 止动构造96。止动构造96可促使衔铁90轴向地移动离开铁心壳92， 例如在可出现显著的旋转运动之前。止动构造96可包括在铁心壳92 上的至少一个凹槽96a，和在衔铁90上的至少一个对应的凸起96b。 也可包括多个凹槽96a和/或多个凸起96b，以在操作员转动输入装置 81时给他或她指示一个或多个操作设定情况。例如，铁心壳92可包 括关闭凹槽、辅助凹槽以及运行凹槽。铁心壳92可包括凸起96b，而 衔铁可包括对应的凹槽96a。促使凸起与凹槽脱离接合所需的凸轮作 用有助于剩磁旋转闭锁装置78的扭转制动作用。换句话说，衔铁90 与铁心壳92之间的轴向剩磁力与止动构造96一同增大了迫使输入装 置81旋转所需的转矩量。
[00134]在一些实施例中，车辆点火组件80可包括与点火缸83或 输入装置81一体的安全断开机构100。安全断开机构100可通过剪断 而不是传递特定量的转矩到车辆点火组件80而限制可施加给输入装 置81或点火缸83的最大转矩。由于剩磁旋转闭锁装置78抵抗扭转的 能力有限，安全断开机构100可防止剩磁旋转闭锁装置78失效。在一 些实施例中，安全断开机构100剪断所需的转矩可小于剩磁旋转闭锁 装置78可抵抗的最大转矩。此外，为了防止安全断开机构100不必要 地断开，安全断开机构100剪断所需的转矩可大于在正常使用中操作 员的手产生的转矩。
[00135]车辆点火组件80可包括其它安全或预防机构以制约未经 许可的旋转。在一些实施例中，点火缸83或输入装置81包括溢出机 构106，如图10所示。当衔铁90和铁心壳92接合且车辆点火组件80 处于锁定状态下时，过量转矩可由溢出机构106消散。溢出机构106 可包括分隔断口107，其沿着车辆点火组件80的旋转传递路径产生间 隙或裂口。分隔断口107可包括带有一个或多个凹槽108a和一个或多 个凸起108b的止动构造108。在一些实施例中，凸起108b可包括自 由移动的滚珠轴承或圆形部件，其可与凹槽108a止靠或接合。在正常 操作中，凸起108b可与凹槽108a接合，以致它们一起移动并旋转。 车辆点火组件80处于锁定状态下时施加给输入装置81的转矩会导致 凸起108b从凹槽108a脱离。例如，如果凸起108b包括滚珠轴承， 施加转矩会促使滚珠轴承脱出凹槽108a。在一些实施例中，当将大约 2英尺磅的转矩施加给输入装置81或点火缸83时，止动构造108就 会脱离。当车辆点火组件80锁定且止动构造脱离时，凹槽108a会仍 然不动而凸起108b会旋转。溢出机构106的止动构造108容许过量转 矩由输入装置81或点火缸83消散，而不会损害车辆点火组件80或传 递容许未经许可地访问车辆或操纵车辆的力。溢出机构106还可包括 偏压元件109，其可让止动构造108返回到开始或预定位置(例如， 凹槽108a与凸起108b接合的位置)。偏压元件109可包括一个或多个 压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
[00136]在解锁状态下，如图9所示，在接收到正当许可(即，插 入被认可的钥匙、车辆变速器换档到停车、由传感器接收的被动识别 等)之后剩磁旋转闭锁装置78被去磁。衔铁90与铁心壳92之间的剩 磁力消除且衔铁90相对于铁心壳92基本自由地旋转。止动构造96 还可在车辆点火组件80从一个位置旋转到另一个位置时提供瞬时的 “卡合”之感。由止动构造96带来的感觉可用于给操作员指明车辆点火 组件80的各种状态，比如“关闭”、“辅助”或“运行”。车辆点火组件 80还可包括一个或多个偏压元件104，比如一个或多个压缩弹簧、张 力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体，它们位于衔铁90与驱动器 84之间以偏压凸起96b从而与凹槽96a接合。当剩磁旋转闭锁装置78 脱离时，偏压元件104可选择地在衔铁90与铁心壳92之间提供分离 力。
[00137]车辆点火组件80包括针对转向管柱锁定器12描述的控制 器。该控制器可给铁心壳92中的线圈提供磁化和去磁电流，以锁定和 解锁车辆点火组件80。该控制器还可采用针对转向管柱锁定器12描 述的一种或多种方法(即，开关、霍尔效应传感器等)来确定剩磁旋 转闭锁装置78的状态。
[00138]上述的车辆点火系统80提供了一种锁定状态，其中衔铁 90与铁心壳92接合以致两者均不可旋转。在另一个实施例中，使衔 铁和铁心壳脱离或分开以便防止旋转运动传递，可阻止车辆点火系统 的旋转运动。通过使衔铁和铁心壳分离，输入装置可自由地在锁定状 态下旋转，从而防止旋转传递到车辆点火系统或其它部件。通过容许 输入装置的自由旋转，可免除安全断开机构100或溢出机构106的需 要。
[00139]图11示出了根据本发明一个实施例的另一车辆点火组件 110。车辆点火组件110可包括钥匙柄或输入装置112、轴114、铁心 壳116、线圈118以及花键联接器120。输入装置112可作为用于访问、 旋转、释放或打开部件如车辆点火系统、门或锁闩的手柄或机构操作。 轴114可自输入装置112延伸并穿过铁心壳116的中心开口。在一些 实施例中，铁心壳116和线圈118的构造、性能以及操作与上面针对 转向管柱锁定器12描述的铁心壳20和线圈22相似。车辆点火组件 110还可包括上面针对转向管柱锁定器12描述的控制器(未示出)。
[00140]铁心壳116可位于花键联接器120的中心开口内。在一些 实施例中，铁心壳116可安装在花键联接器120上，以致铁心壳116 可随花键联接器120旋转地移动。花键联接器120的旋转可被传递以 驱动一些部件比如点火触头、转向管柱锁定器、锁闩解锁器等。由车 辆点火组件110提供的功能性可用在带钥匙或杠杆系统、钥匙链系统 和/或无钥匙系统中。车辆点火组件110的构造可替换地用在门锁和/ 或锁闩释放系统(即，手套箱锁闩、活顶车篷锁闩、中间控制台锁闩、 转向盘或转向管柱锁定器、加油口锁闩、紧固器、滚珠或滚柱轴承等) 中。
[00141]图12示出了车辆点火组件110的分解图。车辆点火组件 110可包括输入装置112、轴114、铁心壳116、线圈118、衔铁122 以及花键联接器120。输入装置112可附接在穿过铁心壳116和衔铁 122中心的轴114上。在一些实施例中，衔铁122的构造、性能以及 操作都与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18相似。
[00142]轴114的端部可包括轴驱动器124，其被构造成与衔铁118 接合。在一些实施例中，衔铁122可包括接纳或接收轴114和驱动器 124的中心开口126。衔铁122可位于花键联接器120内，这样当衔铁 122旋转时，花键联接器120也旋转。衔铁122和花键联接器120还 可构造成容许衔铁122在花键联接器120内轴向移动，以容许轴114 和轴驱动器124与衔铁122的中心开口126接合。
[00143]在一些实施例中，中心开口126包括如图12、13和14所 示的蝴蝶领结形状。图13示出了轴114，其可具有大体圆柱的形状， 位于衔铁122的中心开口126内。轴114和中心开口126的尺寸和形 状容许轴114在中心开口126内自由旋转，而不传递旋转到衔铁122。
[00144]相比之下，图14示出了轴驱动器124，其具有大体矩形的 形状，位于衔铁122的中心开口126内。轴驱动器124的形状和大小 使相对边缘与中心开口126接合，以致轴驱动器124的旋转传递到衔 铁122乃至花键联接器120。
[00145]开口126的蝴蝶领结形状还可通过接合衔铁122来提供一 定程度的纠错，即便轴驱动器124和衔铁122没有完全对准。在一些 实施例中，车辆点火组件110可在解锁之前执行访问验证。访问控制 器(未示出)可在车辆点火组件110解锁之前检验被动或机械输入装 置112。蝴蝶领结形状可提供空转功能，以便提供验证时间。如果操 作员旋转输入装置112比访问控制器能执行验证更快，操作员就不得 不将输入装置112往回转，以在试图再次旋转输入装置112之前让轴 驱动器124与衔铁122的中心开口126再接合。在一些实施例中，访 问控制器、轴114、轴驱动器124以及衔铁122被构造成通过引入充 分空转来将验证时间和击败控制器的可能性达到最小。各种旋转和/ 或线性的空转装置可与其它实施例一起使用以提供足够的验证时间。
[00146]图15示出了解锁状态下车辆点火组件110的横截面图(沿 着图11中所示的基准线15)。在解锁状态下，衔铁122与铁心壳116 脱离，并与轴驱动器124接合。通过旋转输入装置112，旋转沿着轴 114传递到轴驱动器124并从轴驱动器124传递到衔铁122。衔铁122 可定位成使衔铁122的旋转能传递到花键联接器120，从而可驱动点 火系统或别的系统。偏压元件128能给衔铁122施加力，在没有更大 力(即，剩磁力)的情况下，该力保持衔铁122与轴驱动器124接合。 偏压元件128可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、 楔子和/或泡沫体。随着衔铁122与铁心壳116的脱离和与轴驱动器124 的接合，就形成将施加给输入装置112的旋转传递到花键联接器120 的路径。
[00147]图16示出了锁定状态下车辆点火组件110(沿着图11所 示的基准线15)的横截面图。为了阻止访问车辆点火组件110，通过 给线圈118提供磁化电流或脉冲而在铁心壳116与衔铁122之间产生 剩磁力。生成的剩磁力可克服弹簧128的偏压力并可将衔铁122吸向 铁心壳116。当衔铁122被拉向铁心壳116时，中心开口126可与轴 驱动器124脱离。此外，轴114可与衔铁122的中心开口126接合而 不是与轴驱动器124接合。随着轴驱动器124与衔铁122的中心开口 126脱离，旋转没有传递到衔铁122或花键联接器120，且旋转不能用 于操纵或启动车辆点火组件110。
[00148]为了解锁车辆点火组件110，可给线圈118提供或脉冲输 送去磁电流，以减少或基本消除铁心壳116与衔铁122之间的剩磁力。 随着剩磁力的减少，由偏压元件128提供的力可将衔铁122拉回至与 轴驱动器124接合。随着轴驱动器124与中心开口126的接合，输入 装置112的旋转运动可传递到衔铁122和花键联接器120。
[00149]上述的车辆点火组件110还包括针对转向管柱锁定器12 描述的控制器。该控制器可给线圈118提供磁化和去磁电流，以便锁 定和解锁车辆点火组件110。该控制器可利用上面针对转向管柱锁定 器12描述的一种或多种方法(即，开关、霍尔效应传感器等)确定剩 磁力的状态。在一些实施例中，转向管柱阻断装置(如图36A和37A 所示)可采用与车辆点火组件110相似的离合器装置产生。
[00150]图17示出了根据本发明另一个实施例的车辆轮胎制动系 统的剩磁旋转制动系统140。旋转制动系统140可包括铁心壳142(其 包括基本接地到车辆的线圈)、转子衔铁148、与轮毂152成为一体的 联接器144以及轮胎或车轮154。应该理解的是，旋转制动系统140 的铁心壳142、线圈以及衔铁的构造、性能以及操作可与上面针对转 向管柱锁定器12描述的铁心壳20、线圈22以及衔铁18相似。剩磁 轮胎制动系统140还可包括针对转向管柱锁定器12描述的控制器。
[00151]轮胎154可附接在轮毂152上，这样转子衔铁148的旋转 运动可通过联接器144传递到轮毂152然后传递到轮胎154。传递到 联接器144的转子衔铁148的旋转可通过在铁心壳142与转子衔铁148 之间施加磁感应力而得到抑制。转子衔铁148可在磁吸引力作用下线 性地朝铁心壳142移动并与之接触以产生摩擦。摩擦将旋转的转子衔 铁148的动能转化成热能并停止转子衔铁148的旋转。
[00152]上述旋转制动系统140的磁感应力可通过脉冲输送给包括 在铁心壳142中的线圈的磁化电流而产生。调制电流脉冲的启动可与 施加给杠杆或踏板的人产生的载荷相关联，使得载荷大小与磁化电流 脉冲成一定比例。提供给线圈的磁化电流的速率和强度可变化，以逐 渐减小转子衔铁148的旋转速度。逐渐变大的磁化电流可产生随后更 大的剩磁载荷，直到铁心壳142和转子衔铁148中的材料完全饱和。
[00153]为了释放制动系统140，磁化电流的极性可被反向(即， 去磁电流)并以预定的电流水平施加，从而使铁心壳142和转子衔铁 148的材料去磁。在一些实施例中，制动系统140可通过逐渐增大反 向极性电流以渐进的方式释放，直到达到完全预定的去磁电流水平。
[00154]上述旋转制动系统140还可用作零动力剩磁停车制动系 统。剩磁停车制动系统140可包括针对转向管柱锁定器12描述的控制 器以产生制动力。控制器可给铁心体内的线圈提供磁化和去磁电流， 以应用和释放旋转制动系统140。例如，剩磁停车制动器可通过将调 制磁化电流水平脉冲输送到嵌在铁心体142内的线圈而接合，以产生 能够让铁心体和转子衔铁的材料完全饱和的磁场。一旦电流脉冲完成， 就会设定高的剩磁力且停车制动器接合，无需进一步与剩磁停车制动 器电相互作用，直到达到理想时间来释放它。控制器还可采用上述的 一种或多种方法(即，开关、霍尔效应传感器等)确定衔铁与铁心壳 之间剩磁力的状态。为了释放上述剩磁停车制动系统，可给铁心壳内 的线圈脉冲输送去磁电流，且剩磁力可被减少或基本消除。偏压元件 比如一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体 都可用于偏压转子衔铁148使其离开铁心体142。
[00155]图63示出了根据本发明一个实施例的剩磁滚珠坡道制动 系统1020。如图63所示，滚珠坡道制动系统1020可包括接地带1022、 罩壳1024、铁心壳1026、轴1028、坡道顶板1030以及轴承和/或弹簧 组件1032。图64示出了将罩壳1024除去了的滚珠坡道制动系统1020。 如图64所示，滚珠坡道制动系统1020还包括衔铁1034和一个或多个 滚动元件或滚珠1036。滚珠坡道制动器1020还可包括线圈1038(见 图65)。在一些实施例中，衔铁1034、铁心壳1026和/或线圈1038的 构造、性能以及操作与上面针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、 铁心壳20以及线圈22相似。滚珠坡道制动系统1020还可包括上面针 对转向管柱锁定器12描述的控制器(未示出)。
[00156]在一些实施例中，铁心壳1026可与基本接地的第二元件 (例如，接地带1022)直接或间接联接(或铁心壳1026本身可接地)， 并且衔铁1034可与被容许相对于第二元件移动(例如，旋转地和/或 平移地)的第一元件(例如轴1028)间接联接。正如上面针对转向管 柱锁定器12描述的，当给线圈1038供给磁化电流时，可产生使衔铁 1034与铁心壳1026接合且因此防止衔铁1034相对于第二元件实际上 运动的剩磁力。
[00157]图65示出了滚珠坡道制动系统1020的分解图。如图65 所示，衔铁1034的顶面1034a可包括坡道底板1034b，其经由滚珠1036 与坡道顶板1030接界并产生根据本发明一个实施例的滚珠坡道构造 1039。坡道底板1034b和坡道顶板1030的相对面可分别包括凹槽 1034c和1030c，它们提供了滚珠1036行进的底座。如图66a、66b、 67a和67b所示，凹槽1034c和/或1030c具有可变的深度(例如坡道)， 并可这样构造，即，坡道板1030和1034b中的一个旋转而另一个坡道 板保持静止，能使滚珠1036沿着凹槽1030c和/或1034c的坡道向上 行进，并试着增大坡道顶板1030与坡道底板1034b之间的距离。例如， 坡道底板1034b的凹槽1034c(即，衔铁1034)可包括一个或多个坡 道1034d(如图66a和66b所示)，而坡道顶板1030的凹槽1030c可 包括坡道1030d(如图67a和67b所示)。在其它实施例中，凹槽1030c 和/或凹槽1034c可深度一致。如果坡道顶板1030旋转而坡道底板 1034b保持静止，滚珠1036就可沿着凹槽1030c和1034c行进并沿凹 槽1034c的坡道1034d向上。当滚珠1036沿凹槽1034c的坡道1034d (且如果凹槽1030c没有对应的下斜坡)向上行进时，滚珠1036的抬 升位置会试图增大坡道底板1034b与坡道顶板1030之间的距离。正如 下面针对图69所详细描述的，如果坡道顶板1030保持在距坡道底板 1034b基本不变的最大距离处，滚珠1036的抬升位置可给坡道底板 1034b施加作用力，以促使坡道底板1034b远离坡道顶板1030并进入 衔铁1034和铁心壳1026中。图66a和66b分别示出了滚珠1036位于 坡道底板1034b的凹槽1034c内时的坡道底板1034b的俯视图和透视 图，而图67a和67b分别示出了坡道顶板1030的对应凹槽1030c的俯 视图和透视图。在一些实施例中，滚珠1036由硬化钢构成。
[00158]轴1028可旋转地且轴向地与顶板1030联接。如图68和 69所示，卡环1029可与轴1028联接，以基本上防止坡道顶板1030 相对于轴1028轴向地移动。如图68和69所示，罩壳1024可利用紧 固器如销与衔铁1034连接。如图68和69所示，轴承和/或弹簧组件 1032可包括波状弹簧1032a、垫圈1032b以及止推轴承1032c。罩壳 1024可包括凸起1024a，其可径向地向内朝轴1028延伸。波状弹簧 1032a可作用在凸起1024a上，从而让罩壳1024将衔铁1034拉向坡 道顶板1030。换句话说，坡道顶板1030可被捕获在衔铁1034与凸起 1024a之间。因此，在一些实施例中，可产生牵引载荷，使得滚珠1036 总是与坡道1030d和1034d接触。在一些实施例中，轴承和/或弹簧组 件1032可容许坡道顶板1030在罩壳1024内旋转，同时减小或基本消 除坡道顶板1030与罩壳1024之间的摩擦。
[00159]如图65所示，铁心壳1026、线圈1038、衔铁1034以及 坡道顶板1030可沿轴1028周向地安装。坡道顶板1030旋转地受制于 轴1028或与之用花键接合。如上针对图63和64描述的，铁心壳1026 可安装在基本不动的接地带上，且轴1028可相对于铁心壳1026旋转。 在一些实施例中，罩壳1024由塑料构成。罩壳1024还可防止灰尘和 其它污染物进入和/或聚积在滚珠坡道制动系统1020中。
[00160]在一些实施例中，子组件可包括罩壳1024、坡道顶板1030、 轴承/弹簧组件1032、衔铁1034以及滚珠1036。子组件可通过紧固器 如销保持在一起。如图68和69所示，偏压组件1041(例如衬套1041a 和弹簧1041b)可位于子组件与铁心壳1026之间。在去磁之后，偏压 组件1041可将衔铁1034从铁心壳1026上推开以产生气隙。
[00161]图68示出了脱离状态下滚珠坡道制动系统1020的横截面 图(沿着图63中所示的基准线A-A)。在脱离状态下，衔铁1034(及 坡道底板1034b)和坡道顶板1030可随轴1028旋转。由于波状弹簧 1032a把坡道顶板1030偏压在滚珠1036上，滚珠1036在坡道顶板1030 与坡道底板1034b之间固定就位，且在一些实施例中在坡道顶板1030 和坡道底板1034b旋转的时候滚珠103b基本不在凹槽1030c和1034c 内行进。
[00162]图69示出了接合状态下滚珠坡道制动系统1020的横截面 图(沿着图63中所示的基准线A-A)。如图69所示，当通过给线圈 1038施加磁化电流而产生磁场时，磁通流经铁心壳1026和衔铁1034 并产生圆柱形闭合磁路1040(例如环形回路)。磁路1040可使衔铁1034 与铁心壳1026接合，并大体可抵抗衔铁1034与铁心壳1026之间的剪 切运动。
[00163]在衔铁1034和铁心壳1026处于接合状态的情况下，轴 1028和/或坡道顶板1030任何所尝试的旋转可促使滚珠1036沿着凹槽 1030c和1034c行进并沿凹槽1030c和/或1034c的坡道1030d和1034d 向上。通过驱动滚珠1036沿凹槽1030c和/或1034c的坡道1030d和 1034d向上同时坡道底板1034b(即衔铁1034)仍保持静止，就可在 衔铁1034与铁心壳1026之间施加夹持载荷，因为滚珠1036试图在波 状弹簧1032a朝滚珠1036和衔铁1034偏压坡道顶板1030时增大坡道 底板1034b与坡道顶板1030之间的距离。
[00164]除了衔铁1034与铁心壳1026之间产生的剩磁旋转载荷 外，由滚珠坡道构造1039提供的夹持载荷可提供制动力(例如，旋转 抗力)，并可增大制动系统1020的总制动力。在一些实施例中，由滚 珠坡道构造1039提供的夹持载荷可容许衔铁1034和/或铁心壳1026 的大小和/或重量减小，而不会产生制动系统1020的减小的制动力。 例如，由3度角坡道提供的夹持载荷可提供让滚珠坡道系统的机械效 益增大约19倍的夹持载荷。总制动力可与机械效益和剩磁旋转载荷相 关(例如，大于机械效益和剩磁旋转载荷之和)。
[00165]在一些实施例中，凹槽1030c和1034c的坡道1030d和 1034d的角度可变化，以便变化产生的夹持载荷，并且，在一些实施 例中，坡道1030d和1034d的角度越小，生成的夹持载荷就越大。
[00166]为了释放滚珠坡道制动系统1020，磁化电流的极性可反向 (即去磁电流)并施加给线圈1038，以使衔铁1034和铁心壳1026的 材料去磁。波状弹簧1032a可提供轴向力或载荷，其可促使坡道底板 1034b和坡道顶板1030旋转地彼此对准(即，滚珠1036可沿着坡道 1030d和1034d向下移回到中立位置)。
[00167]此外，在一些实施例中，滚珠坡道制动系统1020可包括 手动释放机构，其可增大衔铁1034与铁心壳1026之间的气隙，且因 此，断开闭合磁路1040。
[00168]上述剩磁滚珠坡道制动系统1020可用在各种系统中。例 如，制动系统1020可用在转向管柱锁定系统、转向管柱和/或车座位 置调节系统、车胎制动系统(例如停车制动系统)、传动系统、差速器 锁定系统、可调车辆悬架系统和/或车门或箱舱锁闩系统(例如，无级 调节限位器)中。滚珠坡道制动系统1020还可用作离合器系统，即， 在铁心壳1026与衔铁1034之间产生剩磁力时，容许铁心壳1026与衔 铁1034一起移动。
[00169]上述剩磁旋转制动和锁定装置可用在不同于上述那些的 各种系统和应用场合中。例如，上述剩磁制动装置、剩磁锁定装置以 及剩磁旋转闭锁装置可用于操纵后舱或行李箱锁闩和辅助锁闩比如加 油口锁闩、手套箱锁闩以及控制台锁闩。剩磁制动、锁定和/或旋转闭 锁装置还可用于操纵车门锁闩、车窗锁闩、机罩锁闩、座椅机构(例 如倾角和线性的座椅和头枕位置调节器)、车门开度限位器、离合器接 合致动器以及转向盘位置调节器。
[00170]由旋转制动系统140提供的功能性还可应用到倾角和线性 系统。在一些实施例中，剩磁轴向锁闩可包括与通常不动的元件或面 板(例如车架或车体面板、门框、控制台或车箱、行李箱架、机罩架、 窗架、座椅等)附接的铁心壳和与活动元件或面板(例如入口车门、 加油口门、手套箱门、控制台或存物箱门、活顶车顶、备胎曲柄、行 李箱盖、后舱门、机罩、车窗、头枕等)附接的衔铁。当产生剩磁力 时，活动元件上的衔铁可保持到构架上的铁心壳上，以便将活动元件 锁定到不动元件上。铁心壳和衔铁的位置可互换，使得铁心壳与活动 元件附接，而衔铁与不动元件附接。
[00171]如图18所示，在一些实施例中，剩磁轴向锁闩或止动器 160可具有环形或圆柱构造。剩磁轴向锁闩160可包括衔铁161、铁心 壳162、线圈163以及控制器164。剩磁轴向锁闩160还可包括穿过衔 铁162和铁心壳164的轴165。
[00172]剩磁轴向锁闩还可具有U形构造。图19示出了具有U形 构造的剩磁轴向锁闩170，其包括衔铁171、铁心壳172、线圈173以 及控制器174。U形剩磁轴向锁闩170的线圈173可卷绕在铁心壳172 的基部周围，而不是位于圆柱形轴向锁闩160的圆柱形铁心壳162的 轭或凹槽内。
[00173]剩磁轴向锁闩160和170的衔铁161和171、铁心壳162 和172、线圈163和173以及控制器164和165的构造、性能以及操 作可与针对转向管柱锁定器12详细描述的铁心壳20、线圈22以及衔 铁18相似。
[00174]如图20所示，圆柱形衔铁161和圆柱形铁心壳162可容 许部件比如轴165穿过衔铁161和铁心壳162。衔铁161和铁心壳162 的圆柱形状可产生大体为圆柱形的磁场176，其被构造成让圆柱形衔 铁161与圆柱形铁心壳162接合。
[00175]作为选择，如图21所示，剩磁轴向锁闩170的U形构造 可产生大体较扁平的矩形磁场178，其被构造成让线性或棒形衔铁171 与U形铁心壳172的顶部接合。
[00176]圆柱形构造和U形构造可包括表面积大于相应铁心壳界 面面积的衔铁。在一些实施例中，衔铁171可长于或宽于铁心壳172 的宽度和长度。例如，门开口可包括比相应铁心壳要长的长线性衔铁。 衔铁171或衔铁161还可具有不同于铁心壳172或铁心壳162的总体 形状。例如，圆柱形衔铁161可与用于特定剩磁装置的U形铁心壳172 配对。
[00177]在圆柱形构造和U形构造中，控制器164或控制器174可 检测活动元件是否大致靠近或接触不动元件。控制器164或控制器174 可将磁化电流脉冲输送给线圈163或线圈173，以使衔铁161锁定到 铁心壳162或使衔铁171锁定到铁心壳172，以便使活动元件保持到 不动元件。在剩磁轴向锁闩160或剩磁轴向锁闩170锁定的情况下， 活动元件基本不能相对于不动元件移动。
[00178]为了释放锁闩，可提供远程访问开关或释放机构。一旦该 开关或机构被启动，控制器164或控制器174可给线圈163或线圈173 提供去磁电流，以便从铁心壳162上解开衔铁161或从铁心壳172上 解开衔铁171。当剩磁轴向锁闩160或剩磁轴向锁闩170解开时，活 动元件可再次相对于不动元件移动。
[00179]在一些实施例中，衔铁161和171可朝向和远离铁心壳162 和172枢转。如图22所示，剩磁轴向锁闩170a可包括衔铁171a，其 可在枢转点179a上朝向和远离铁心壳172a枢转。图22示出了与铁心 壳172a接合的衔铁171a。
[00180]图23示出了与铁心壳172a脱离且绕着枢转点179a枢转 远离铁心壳172a的衔铁171a。在一些实施例中，偏压元件180a促使 衔铁171a远离铁心壳172a枢转。偏压元件180a可包括一个或多个压 缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
[00181]图24示出了根据本发明一个实施例的剩磁轴向锁闩 170b。剩磁轴向锁闩170b可包括衔铁171b、铁心壳172b、线圈173b、 偏压元件180b以及带有锁闩凸起182b的锁闩181b。图25示出了剩 磁轴向锁闩170b的侧视图。如图25所示，锁闩181b可包括输入机 构183b。输入机构183b可被施加作用力以使锁闩181b绕着锁闩枢转 点184b旋转。在一些实施例中，输入机构183b可与盖、门把手或别 的活动元件(未示出)联接。通过移动盖、门把手或活动元件，可给 输入机构183b施加手动力。
[00182]为了解开剩磁轴向锁闩170b，可使锁闩181b旋转。在一 些实施例中，锁闩181b的旋转路径使锁闩凸起182b下移且通过U形 铁心壳172b的中央。不过，当铁心壳172b与衔铁171b接合时，锁 闩181b不能旋转，因为锁闩181b的旋转路径受到衔铁171b位置的 抑制。在一些实施例中，在衔铁171b与铁心壳172b接合的情况下， 锁闩181b不能旋转而使锁闩凸起182b与U形铁心壳172b脱离。
[00183]为了解开剩磁轴向锁闩170b，衔铁171b可与铁心壳172b 脱离并绕着枢转点179b枢转，以容许锁闩181b旋转并使锁闩凸起 182b摆动而脱离与铁心壳171b的接触。在一些实施例中，偏压元件 180b可促使衔铁171b枢转而脱离与铁心壳172b的接触。偏压元件 180b可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/ 或泡沫体。
[00184]图26示出了锁闩181b从铁心壳172b上解开的剩磁轴向 锁闩170b。在一些实施例中，在锁闩181b从铁心壳172b上解开的情 况下，门、盖或其它活动元件可移动，且入口、箱舱或其它不动元件 可进入，比如建筑物、手套箱或车辆行李箱。
[00185]图27示出了根据本发明另一个实施例的剩磁轴向锁闩 170c。如图27所示，剩磁轴向锁闩170c可包括衔铁171c、铁心壳172c 以及线圈173c。在一些实施例中，衔铁171c可在枢转点179c上枢转。 剩磁轴向锁闩170c还可包括偏压元件180c、在枢转点184c上旋转的 带有锁闩凸起182c的转子锁闩181c以及联动系统或机构185c。在一 些实施例中，联动机构185c可包括肘杆，其将衔铁171c和铁心壳172c 与转子锁闩181c连接起来。联动机构185c可将转子锁闩181c的运动 传递给衔铁171c。联动机构185c可在枢转点186c上枢转。
[00186]图27示出了衔铁171c以剩磁力与铁心壳172c接合的接合 状态下的剩磁轴向锁闩170c。在一些实施例中，转子锁闩181c包括 可接纳撞销或撞杆188c的释放部187c。撞杆188c可与门、盖、别的 活动元件或不动元件联接。在接合状态下，转子锁闩181c可保持在锁 定状态下，这防止了撞杆188c松脱并防止了活动元件移动。
[00187]为了将撞杆188c从释放部187c上释放，转子锁闩181c 可旋转。当转子锁闩181c旋转时，锁闩凸起182c可促使联动机构185c 旋转或枢转。当联动机构185c旋转或移动时，联动机构185c可促使 衔铁171c移动。当衔铁171c与铁心壳172c接合时，衔铁171c不能 移动。因此，联动机构185c和转子锁闩181c也不能旋转或枢转。
[00188]如图28所示，衔铁171c可与铁心壳172c脱离，且衔铁 171c能绕着枢转点179c枢转。衔铁171c可枢转并容许联动机构185c 和转子锁闩181c旋转。撞杆188c可给转子锁闩181c施加张力，这就 在容许转子锁闩181c移动的时候，能促使转子锁闩181c旋转到打开 位置。转子锁闩181c的打开位置可释放撞杆188c，且与撞杆188c联 接的活动元件可移动。
[00189]在一些实施例中，在撞杆188c释放之后，剩磁轴向锁闩 170c可复位。通过给线圈173c供给磁化电流，衔铁171c可与铁心壳 172c再接合。在一些实施例中，偏压元件180c可促使衔铁171c朝向 铁心壳172c枢转。偏压元件180c可包括一个或多个压缩弹簧、张力 弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
[00190]图29示出了复位的剩磁轴向锁闩170c。在剩磁轴向锁闩 170c复位的情况下，转子锁闩181c可接纳撞杆188c。当转子锁闩181c 接纳撞杆188c时，撞杆188c的力可让转子锁闩181c转回到关闭位置， 如图27所示。在一些实施例中，联动机构185c的肘杆可自由地摆动 打开，直到转子锁闩181c旋转到图27所示的关闭位置。在一些实施 例中，锁闩凸起182c可停止转子锁闩181c在打开位置上的旋转。
[00191]图30示出了根据本发明另一个实施例的剩磁轴向锁闩 170d。如图30所示，剩磁轴向锁闩170d可包括衔铁171d、铁心壳 172d以及线圈173d。在一些实施例中，衔铁171d可在枢转点179d 上旋转。剩磁轴向锁闩170d还可包括偏压元件180d、在枢转点184d 上旋转的带锁闩凸起182d的转子锁闩181d以及联动机构185d。在一 些实施例中，联动机构185d包括将衔铁171d和铁心壳172d与转子 锁闩181d联接起来的爪。联动机构185d可在枢转点186d上枢转。
[00192]图30示出了衔铁171d以剩磁力与铁心壳172d接合的接 合状态下的剩磁轴向锁闩170d。在一些实施例中，转子锁闩181d包 括可接纳撞销或撞杆188d的释放部187d。撞杆188d可与门把手、盖 之类的活动元件或不动元件联接。在接合状态下，转子锁闩181d可保 持在锁定状态下，这防止了撞杆188d松脱，且因此防止了活动元件移 动。
[00193]为了将撞杆188d从释放部187d上释放，转子锁闩181d 可旋转。当转子锁闩181d旋转时，锁闩凸起182d的试图旋转可促使 联动机构185d旋转或枢转。联动机构185d可绕着枢转点186d旋转。 当联动机构185d旋转时，联动机构185d会试图促使衔铁171d绕着 枢转点179d枢转并远离铁心壳172d。不过，当衔铁171d与铁心壳 172d接合时，衔铁171d不能枢转，且因此，联动机构185d和转子锁 闩181d也不能旋转。
[00194]如图31所示，衔铁171d可与铁心壳172d脱离并能绕着 枢转点179d枢转。衔铁171d可枢转以容许联动机构185d和转子锁 闩181d旋转。转子锁闩181d可旋转到打开位置以便释放撞杆188d。
[00195]在一些实施例中，在转子锁闩181d打开且撞杆188d释放 之后，剩磁轴向锁闩170d可复位。通过给线圈173d供给磁化电流， 衔铁171d可与铁心壳172d接合。在一些实施例中，偏压元件180d 可促使联动机构185d旋转到复位位置。联动机构185d的旋转会促使 衔铁171d朝向铁心壳172d枢转。偏压元件180d可包括一个或多个 压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
[00196]图32示出了复位的剩磁轴向锁闩170d。通过让剩磁轴向 锁闩170d复位，转子锁闩181d可处于打开位置上，使得转子锁闩181d 可接纳撞杆188d。在一些实施例中，接纳撞杆188d的力可促使转子 锁闩181d转回到关闭位置。锁闩凸起182d可停止转子锁闩181d在 关闭位置上的旋转。
[00197]图33示出了根据本发明一个实施例的另一剩磁轴向锁闩 170e。如图33所示，剩磁轴向锁闩170e可包括衔铁171e、铁心壳172e 以及线圈173e。剩磁轴向锁闩170e还可包括偏压元件180e、在枢转 点184e上旋转的带锁闩凸起182e的转子锁闩181e以及联动机构 185e。在一些实施例中，转子锁闩181e包括可接纳撞销或撞杆188e 的释放部187e。在接合状态下，转子锁闩181e可保持在锁定状态下， 防止撞杆188e释放。
[00198]联动机构185e可将铁心壳172e与转子锁闩181e连接起 来。联动机构185e可包括接纳销192e的销槽191e。销192e可与衔铁 171e联接。销槽191e还可包括销偏压元件193e，其促使销槽191e保 持与销192e接触。销偏压元件193e可包括一个或多个压缩弹簧、张 力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
[00199]在一些实施例中，衔铁171e安装成基本固定不动，线圈 173e卷绕在衔铁171e的四周。铁心壳172e可绕着枢转点189e朝向和 远离衔铁171e枢转。在一些实施例中，当铁心壳172e枢转时，联动 机构185e可绕着销192e滑动或移动。联动机构185e可滑动或移动且 接合或抓住锁闩凸起182e。
[00200]图33示出了铁心壳172e以剩磁力与衔铁171e接合的接合 状态下的剩磁轴向锁闩170e。为了从释放部187e上释放撞杆188e， 转子锁闩181e可旋转。当转子锁闩181e旋转时，锁闩凸起182e促使 联动机构185e旋转。不过，当铁心壳172e与衔铁171e接合时，联动 机构185e不能滑动和/或旋转，且因此，转子锁闩181e也不能旋转。
[00201]如图34所示，在铁心壳172e与衔铁171e脱离的情况下， 铁心壳172e可在枢转点189e上枢转，以便容许联动机构185e绕着销 192e移动或滑动，并使联动机构185e与转子锁闩181e脱离。转子锁 闩181e可随后旋转到打开位置以便释放撞杆188e。
[00202]在一些实施例中，在转子锁闩181e打开且撞杆188e释放 之后，剩磁轴向锁闩170e可复位。通过给线圈173e供给磁化电流， 铁心壳172e可与衔铁171e再接合。偏压元件180e可促使铁心壳172e 绕着枢转点189e朝向衔铁171e枢转。偏压元件180e可包括一个或多 个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。
[00203]在一些实施例中，偏压元件190e可促使联动机构185e滑 回或移回到如图35所示的复位位置。偏压元件190e可包括一个或多 个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。图35示出 了复位位置的剩磁轴向锁闩170e。通过让剩磁轴向锁闩170e复位， 转子锁闩181e可再次接纳撞杆188e且可转回到关闭位置。锁闩凸起 182e可在靠住联动机构185e的关闭位置停止转子锁闩181e的旋转。
[00204]如图24-35描述和示出的那样，剩磁轴向锁闩可通过联动 机构或系统来间接提供闭锁力。在一些实施例中，剩磁轴向锁闩可使 用剩磁力来接合作为闭锁机构如转子锁闩的非一体部件的衔铁和铁心 壳。剩磁轴向锁闩还可通过让剩磁部件与闭锁机构成为一体来直接提 供闭锁力。在一些实施例中，一体的剩磁轴向锁闩可包括与不动元件 联接的铁心壳和与活动元件联接的衔铁。剩磁锁定机构比如转子锁闩 还可与铁心壳或衔铁成为一体，以提供一体的剩磁轴向锁闩。
[00205]剩磁轴向锁闩可包括轴向地移离铁心壳、枢转远离铁心壳 和/或线性地滑过铁心壳的衔铁。
[00206]上述的剩磁装置还可提供无级调节车门开度限位系统，其 中车门可在打开或关闭的同时锁定和保持在无限位置。铁心壳和衔铁 可在车门打开或关闭的同时仍保持大体闭合的关系。在一些实施例中， 控制器可监控车门的运动。当车门以预定时间量保持不动或没有作用 力施加给车门时，控制器可产生磁化脉冲以便在衔铁与铁心壳之间产 生剩磁力，将门锁定在其当前位置上。控制器还可检测施加给车门的 力或转矩。在检测到力或转矩(这表示使用者想打开、关闭或改变车 门的位置)的时候，控制器可产生去磁电流以减少或基本消除剩磁力 并解锁车门位置。
[00207]无级调节车门开度限位系统的功能也可应用到沿着座椅 滑轨运动的车座椅上。铁心壳可与座椅滑轨联接，且衔铁可与沿着座 椅滑轨移动的车座椅联接。在衔铁与铁心壳之间存在剩磁力时，车座 椅可锁定在沿着座椅滑轨的某个位置上。在一些实施例中，控制器可 检测使用者抬升杠杆或按下按钮的情况，并可产生去磁电流以减少或 基本消除剩磁力。去磁电流可解锁车座椅，以允许使用者沿着座椅滑 轨移动车座椅。在座椅解锁的情况下，使用者可选定车座椅的位置。 使用者还可释放杠杆、按下按钮或在理想的位置上保持车座椅预定的 时间量，导致控制器传输磁化电流。磁化电流可在衔铁与铁心壳之间 产生剩磁力，以将车座椅锁定在其当前位置上。除了线性座椅位置调 节系统外，座椅位置调节系统还可用于提供倾角无级调节座椅定位。 此外，利用座椅位置调节系统提供以调节座椅线性和倾角位置的功能 还可用于头枕的调节。
[00208]在本发明的另一个实施例中，与车辆联接的转向盘的倾角 (“倾斜”)位置和/或伸缩位置可利用倾角无级调节系统进行调节。通 过将铁心壳与仪表板或别的不动部件联接和将衔铁与转向管柱组件或 转向盘轴联接，或者反之，转向盘的倾角和/或伸缩位置可调节且随后 锁定在无限量的位置上，以便给使用者提供更为用户化的位置。
[00209]根据本发明几个实施例的剩磁制动系统可用于相对于不 动部件拉活动部件和/或保持活动部件不动。剩磁离合器系统还可根据 本发明的几个实施例进行设计。离合装置可被认为是制动器的特定类 型。制动装置可包括接地部件和活动部件。当制动装置启动时，接地 部件与活动部件相互作用且使活动部件接地。同样，离合装置可包括 活动部件和不动部件。不动部件在它不像活动部件一样自然或独立移 动的意义上来说是不动的。与制动装置相比，离合装置的不动部件不 接地。当离合器启动时，活动部件与不动部件相互作用且使得不动部 件像活动部件一样移动。
[00210]图36示出了根据本发明一些实施例的剩磁离合器系统 194。离合器系统194可包括第一元件195、铁心壳196、第二元件197 以及衔铁198。在一些实施例中，衔铁198、铁心壳196和/或线圈(未 示出)的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁 18、铁心壳20以及线圈22相似。离合器系统194还可包括针对转向 管柱锁定器12描述的控制器(未示出)。
[00211]铁心壳196可与第一元件195联接，这样第一元件195就 与铁心壳196一起移动。衔铁198可与第二元件197联接，这样第二 元件197就与衔铁198一起移动。第二元件197还可邻近第一元件195 或相对极为靠近第一元件195。在一些实施例中，第二元件197可沿 着基准线199线性地移动。第二元件197可线性地、旋转地、倾斜地、 轴向地移动和/或是这些运动的任何组合。
[00212]如图36所示，在铁心壳196与衔铁198之间无剩磁力的 情况下，第二元件197自由地移动，而第一元件195不动。第一元件 195可独立于第二元件197移动而不是大体上不动。如图37所示，当 通过给线圈(未示出)供给磁化电流而在铁心壳196与衔铁198之间 产生剩磁力时，衔铁198可被吸向铁心壳196且第一元件195可与第 二元件197接触，于是第一元件195与第二元件197一起移动。图36A 和37A示出了根据图36和37示出并描述的一般原理操纵的空转转向 管柱锁定器的一个实施例。在一个实施例中，衔铁198a可与转向管柱 轴197a联接，而铁心壳196a可与转向管柱195a和/或车辆联接。在 另一个实施例中，衔铁198a可与转向管柱195a和/或车辆联接，而铁 心壳196a可与转向管柱轴197a联接。当衔铁198a与铁心壳196a之 间存在剩磁力时，转向管柱轴197a与转向盘一起旋转(即，转向管柱 解锁)。当衔铁198a与铁心壳196a之间不存在剩磁力时，转向管柱轴 197a和转向盘相对于转向管柱195a和/或车辆空转(即，转向管柱锁 定)。空转转向管柱锁定器还可包括在衔铁198a与铁心壳196a之间的 销或其它类型的对准部件，以便让转向盘与转向管柱正确地对准。
[00213]在一些实施例中，第二元件197可与马达联接，而第一元 件195可包括动力输出附件。通过在铁心壳196与衔铁198之间产生 剩磁力，动力输出附件可与马达联接，于是动力输出附件就与马达的 输出轴一起旋转。在一些实施例中，第一元件195可包括与空调系统 联接的动力输出附件。当动力输出附件通过离合器系统194与马达的 输出轴联接时，空调系统(例如压缩机和/或冷凝器)可运行。当剩磁 力不存在时，动力输出附件不再与马达的输出轴联接，且空调系统不 再运行。
[00214]在其它实施例中，离合器系统194可包括一个或多个门或 箱舱锁闩的部件。第一元件195可包括门把手，第二元件197可包括 门闩。当铁心壳196与衔铁198之间不存在剩磁力时，门把手和门闩 并不联接。施加给门把手的运动不传递给门闩，门也就不能打开。在 一些实施例中，门把手和门闩可在门锁定时分开。当衔铁198与铁心 壳196之间存在剩磁力时，门把手可与门闩联接。门把手的运动随后 可传递给门闩。
[00215]离合器系统194可包括一个或多个转向管柱锁定系统或装 置的部件。第一元件195可包括转向盘，第二元件197可包括转向轴。 当铁心壳196与衔铁198之间不存在剩磁力时，转向盘和转向轴不联 接。在其它实施例中，转向管柱轴可利用剩磁力锁定到转向管柱壳体， 且可弹簧式释放以在正确的方位与转向盘咬合。施加给转向盘的运动 不传递给转向轴。在一些实施例中，转向盘和转向轴可在转向管柱锁 定时分开。当衔铁198与铁心壳196之间存在剩磁力时，转向盘可与 转向轴联接。转向盘的运动可随后传递给转向轴。
[00216]第一元件195和第二元件197的作用可转换。没有了剩磁 力，第一元件195可在第二元件197不动的同时移动。
[00217]图74和图75示出根据本发明另一实施例剩磁离合器系统 1000。该离合器系统1000可包括衔铁1002、铁心壳1004、线圈1006 和轴1008。在一些实施例中，衔铁1002、铁心壳1004和/或线圈1006 的构造、特性和操作与关于转向管柱锁定器12所描述的衔铁18、铁 心壳20和线圈22相似。离合器系统1000还可包括关于转向管柱锁定 器12所描述的控制器(未示出)。
[00218]在一些实施例中，铁心壳1006可联接到第一元件(未示 出)，以使该第一元件随着铁心壳1006移动(例如旋转地和/或平移地)； 并且衔铁1002可联接到第二元件(未示出)，以使衔铁1002随着第二 元件移动(例如旋转地和/或平移地)。铁心壳1006和衔铁1002可相 对于轴1008移动(例如旋转)，而轴1008可安装到基本上不动的物体 上。
[00219]图74示出离合器系统1000的分解图。如图74所示，线 圈1006可卷绕在轴1008上，以使线圈1006和轴1008是基本上不动 的。线圈1006的导线1006a可穿过轴1008的内腔1010而到达控制器。 通过把线圈1006附接到基本上不动的轴1008上，线圈1006不必随着 铁心壳1004移动。在一些实施例中，使线圈随着铁心壳移动(例如转 动)会限制铁心壳的移动和/或增加剩磁装置的复杂性和成本，因为线 圈的导线也需要随着线圈移动。在一些实施例中，昂贵的滑环可用于 允许线圈随着铁心壳移动。
[00220]但是，在离合器系统1000的轴1008和线圈1006基本上 不动的情况下，铁心壳1004可独立于线圈1006移动，并且因此可基 本上移动更大的距离(例如转数)，而无需昂贵的线圈连接器。
[00221]在一些实施例中，通过在衔铁1002与铁心壳1004之间施 加磁载荷并且在剩磁状态没有电力的情况下保持住该载荷，离合器系 统1000可用于耦合或同步第一元件和第二元件的移动(例如旋转的或 平移的)。例如，剩磁载荷可通过给线圈1006脉冲电流来建立，这样 将把铁心壳1004和第一元件与衔铁1002和第二元件联接，以使它们 一起移动。
[00222]图75a示出处于脱离状态的离合器系统1000。如图75a所 示，在铁心壳1004与衔铁1002之间没有剩磁力的情况下，衔铁1002 可随着第二元件移动，而不影响铁心壳1004和第一元件。在一些实施 例中，当离合器系统1000处于脱离状态时，铁心壳1004和第一元件 也可独立于衔铁1002和第二元件移动。
[00223]图75b示出处于接合状态的离合器系统1000。如图75b 所示，当通过给线圈1006供给磁化电流而在铁心壳1004与衔铁1002 之间产生剩磁力时，衔铁1002被吸引成沿着轴1008与铁心壳1004 接触，并与铁心壳1004接合。所产生的剩磁载荷就允许铁心壳1004 和第一元件随着衔铁1002和第二元件移动。
[00224]图76示出处于接合状态的离合器系统1000的横截面图 (沿图75b所示的基准线76截取)。如图76所示，轴1008可作为铁 心壳1004的内心1012，正如上面关于图2和图5所述的那样。磁通 量从而流过衔铁1002、铁心壳1004的外心1014、铁心壳1004的轭 1016以及由轴1008形成的铁心壳1004的内心1012。该磁通量形成了 将衔铁1002和铁心壳1004锁定在一起的圆柱形闭合磁路1018。
[00225]在一些实施例中，衔铁1002和铁心壳1004也可包括一个 或多个上面关于剩磁旋转闭锁装置78所述的止动构造。止动构造可促 使衔铁1004轴向地移动离开铁心壳1004，例如在衔铁1002可显著旋 转运动之前。在一些实施例中，止动构造可包括在铁心壳1004上的至 少一个凹槽和在衔铁1002上的至少一个对应的凸起。
[00226]为了释放离合器系统1000，可将磁化电流的极性反向(即 去磁电流)，并施加给线圈1006，以使衔铁1002和铁心壳1004的材 料去磁。
[00227]此外，在一些实施例中，离合器系统1000可包括手动释 放机构，该手动释放机构可增大衔铁1002与铁心壳1004之间的气隙， 并因此断开闭合磁路1018。
[00228]如上关于图36、37、36a和37a所述，包括在离合器系统 1000中的第一元件和第二元件可包括各种系统和装置的各种部件。在 一些实施例中，第一元件和第二元件可包括旋转的齿轮或板。例如， 第一元件可包括原动机，例如电机，第二元件可包括将要由该原动机 移动的所需物体。第一元件和第二元件也可包括上面关于图36a和37a 所示和所述的空转转向管柱锁定器的部件。在其它实施例中，第二元 件可联接到马达，第一元件可包括动力输出附件。在另一些实施例中， 离合器系统1000可包括一个或多个门或箱舱锁闩的部件。例如，离合 器系统1000可包括电动行李箱盖机构的一个或多个部件，并且使离合 器系统1000脱离可以使该电动行李箱盖机构与行李箱盖脱离，从而可 允许行李箱盖被手动地打开和/或关闭。离合器系统1000还可包括转 向管柱锁定系统或装置的一个或多个部件。铁心壳1004和第一元件以 及衔铁1002和第二元件的作用也可转换，其中剩磁力使衔铁1002和 第二元件随着铁心壳1004和第一元件移动。
[00229]剩磁致动器或尤其是具有剩磁锁闩的可变磁阻转矩致动 器可根据本发明的几个实施例进行设计。转矩致动器可使用剩磁力来 使第一元件相对于第二物体移动。在一些实施例中，转矩致动器可具 有螺线管式的形状，第一元件(即活动物体)可具有在螺线管形的致 动器内移动的螺线管式芯。具有剩磁锁闩的可变磁阻转矩致动器可用 于包括门闩、后舱或行李箱锁闩以及机罩锁闩的车辆无钥匙和被动入 口系统的动力锁闩释放。具有剩磁锁闩的转矩致动器可用在减震器和 其它悬架调节部件中。具有剩磁锁闩的转矩致动器可用在插扣门闩中。 插扣门闩可包括偏压元件如弹簧，其在开门时压缩。具有剩磁锁闩的 转矩致动器可释放弹簧以关门。具有剩磁锁闩的转矩致动器可用在转 向管柱锁定系统和装置中。在一些实施例中，转向管柱锁定系统可包 括凸轮或锁栓，其可通过具有剩磁锁闩的转矩致动器而被移入转向轴 中，于是转向盘就不能旋转。具有剩磁锁闩的转矩致动器可包括在导 航操纵装置中，并且其大部分载荷或力可从主载荷支承装置如卷簧离 合器、爪形离合器以及多板摩擦离合器或滚珠坡道离合器中产生。具 有剩磁锁闩的转矩致动器的部件可位于载荷与主载荷支承装置之间， 以传递主载荷支承装置的载荷。
[00230]图38示出了具有剩磁锁闩200的可变磁阻转矩致动器。 在一些实施例中，具有剩磁锁闩200的转矩致动器可用在门闩系统和/ 或锁闩释放系统中。具有剩磁锁闩的转矩致动器可包括衔铁202、铁 心壳204、线圈206、两个铁心止挡208、偏压元件210(例如，一个 或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体)以及控 制器212。在一些实施例中，衔铁202、铁心壳204、线圈206和/或控 制器212的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁 18、铁心壳20、线圈22以及控制器24相似。在一些实施例中，线圈 206和铁心壳204可为U形，如上面针对示出剩磁轴向锁闩的实施例 的图18-21示出和描述的那样。
[00231]如图38所示，当剩磁力不存在时，衔铁202不与铁心壳 204接合，且衔铁202不接触铁心止挡208。偏压元件210可提供防止 衔铁202与铁心壳204在剩磁力不存在时接合的偏压力。具有剩磁锁 闩200的转矩致动器可基本上集成两个磁路：转矩致动器回路和剩磁 闭锁回路。在一些实施例中，这两个磁路可使用线圈206来将衔铁202 从图38所示的打开位置驱动到图40所示的闭合剩磁闭锁位置。所述 磁路可在转矩致动器的操作中使用不同的磁气隙。例如，转矩致动器 磁路可使用磁气隙208a，而剩磁闭锁回路可使用磁气隙208b。磁气隙 208b可在衔铁202处于关闭位置时形成，如图40所示。在一些实施 例中，在衔铁202的整个旋转行程中磁气隙208a保持恒定，而磁气隙 208b从衔铁202在打开位置时的最大尺寸变化到当衔铁202与铁心止 挡208接触时衔铁202处于关闭位置时的最小尺寸。磁气隙208a可约 为0.002英寸，而磁气隙208b可约为0.005英寸。
[00232]气隙208a和208b的大小可在转矩致动器的操作中引导磁 通。例如，在转矩致动器的旋转致动操作过程中，气隙208a是最小且 阻力最小的气隙。因此，大部分的回路磁通量流经磁气隙208a。同样， 当衔铁202闭锁时，如图40所示，气隙208b是最小的气隙。因此， 大部分的回路磁通量将流经气隙208b。转矩致动器的衔铁202在它移 动时改变气隙208b的磁阻或磁导，且机械力或转矩通过磁阻的改变而 产生。当衔铁202接近铁心止挡208时，随着磁通路线从气隙208a 变到气隙208b，衔铁202可继续加速，且随着气隙208b变小，牵引 载荷增大了距离的平方反比。
[00233]如图39所示，当磁化电流通过控制器212施加给线圈206 时，线圈206产生了方向和路径由箭头表示的磁场230。应该理解， 磁场的方向与施加给线圈206的磁化电流方向有关。磁场230还可产 生为在图39所示的反方向上流动。在一些实施例中，磁场230遵循最 小阻力的路径(即气隙最小的路径)。磁场230可以比在空气中行进阻 力要小的阻力行经铁心壳204和衔铁202的材料。换句话说，随着衔 铁202与铁心壳204之间的磁气隙从衔铁202正在旋转或开始旋转时 的大且固定的磁气隙(如图39所示)变到衔铁202不再旋转时衔铁 202与铁心壳204之间的小磁气隙和基本闭合的磁路(如图40所示)， 磁场230可在两个基本集成的磁回路之间转换。
[00234]当磁场230开始将衔铁202拉近铁心壳204的铁心止挡208 时，衔铁202开始绕着枢转点旋转且减小衔铁202与铁心止挡208之 间的气隙。由于磁场230的切向分量和气隙208a的磁阻变化，衔铁 202旋转。衔铁202的运动、速度以及转矩可与提供给线圈206的磁 化电流大小、使用材料的磁导以及在与铁心止挡接触之前气隙208b 减小的速度有关。当衔铁202通过铁心止挡208保持不动时，衔铁202 中的剩磁力以转矩的形式增大，直到衔铁202和铁心壳204的材料磁 饱和。
[00235]衔铁202的旋转可受限于铁心止挡208。当衔铁202保持 靠在铁心止挡208上时，回路形成了传导地设定不可逆剩磁磁场的闭 合磁路，且衔铁202闭锁，如图40所示。在衔铁202闭锁之后，控制 器212可停止给线圈206施加磁化电流。衔铁202仍通过剩磁力在铁 心止挡208处闭锁到铁心壳204。磁场230可流经闭锁点(即，衔铁 202碰到铁心止挡208时)，因为闭锁点代表了最小气隙且因此提供了 最小阻力。
[00236]为了解开转矩致动器和剩磁锁闩200，剩磁力可通过逆转 由控制器212供给到线圈206的磁化电流而抵消。去磁电流使磁场230 的方向反向并抵消铁心壳204和衔铁202材料的剩余磁通密度。图41 示出了供给到线圈206的去磁电流和生成的磁场240。当剩余磁通水 平抵消时，衔铁202再次自由转回到打开位置且与铁心壳204脱离。 偏压元件210偏压衔铁202到图38所示的脱离位置。
[00237]在一些实施例中，剩磁闭锁转矩致动器可用于车辆或建筑 的入口。门把手可与铁心壳204联接，于是施加给门把手的作用力就 可传递给铁心壳204。当衔铁202与铁心壳204接合或闭锁时，传递 给铁心壳204的作用力可进一步传递给衔铁202。
[00238]图42示出了具有剩磁锁闩300的转矩致动器，如箭头302 所示的门把手力施于其上。图42示出了衔铁202与铁心壳204接合的 闭锁或门解锁状态下的转矩致动器的剩磁锁闩300。在衔铁202闭锁 到铁心壳204的情况下，门把手力302可使铁心壳204和衔铁202绕 着公共枢转点303旋转。衔铁202绕着枢转点303的旋转会导致衔铁 202与门闩棘爪304接合，以便解锁或打开门。
[00239]相比之下，图43示出了剩磁锁闩300在解开或门锁定状 态下的转矩致动器，其中衔铁202与铁心壳204脱离。门把手力302 仅传递到在枢转点303上旋转的铁心壳204。不过，门把手力302并 不传递给衔铁202。在衔铁202不旋转的情况下，门闩棘爪304不能 被接合以解锁或打开门。
[00240]具有剩磁锁闩300的转矩致动器可用在被动入口访问系统 中。当拉动门把手时，就启动认可。如果认可进入，衔铁202就可在 铁心止挡208处闭锁到铁心壳204，并且衔铁202可接触门闩棘爪304 以便解锁或打开门。
[00241]具有剩磁锁闩的转矩致动器可包括在根据本发明几个实 施例的锁闩装置和系统中。图44示出了齿轮传动锁闩系统400的前视 图。齿轮传动系统400可包括离合器或棘爪402和转子锁闩404。棘 爪402可绕着枢转点406旋转，且锁闩404可绕着枢转点408旋转。 在一些实施例中，棘爪402和锁闩404可包括一个或多个齿轮齿412， 其可互锁以将旋转从一个齿轮传递给另一个齿轮。锁闩404还可包括 开口416，其容许销或撞杆418移动或从锁闩404释放。在一些实施 例中，销或撞杆418可与门(未示出)或别的打开或解开机构比如行 李箱盖或机罩联接。门把手的运动会试图沿着虚线路径419移动销或 撞杆418，并从而旋转锁闩404。在一些实施例中，通过释放销或撞杆 418，可解锁门或别的锁定或闭锁的装置比如后舱或机罩，于是门、后 舱或机罩就可打开。
[00242]当齿轮传动系统400处于锁定位置时，如图44所示，因 为释放部416的位置，销或撞杆418就不能沿着虚线路径419移动。 为了释放销或撞杆418，锁闩404可绕着枢转点408旋转，直到释放 部416与虚线路径419对准。如图47所示，当释放部416与虚线路径 419对准时，销或撞杆418自由移动脱离与锁闩404接合。
[00243]在一些实施例中，剩磁旋转闭锁装置420类似于上面针对 车辆点火组件80描述的，它可调节棘爪402和锁闩404的旋转。图 45示出了包括旋转闭锁装置420的齿轮传动系统400的横截面图(沿 着图44所示的基准线45)。旋转闭锁装置420可包括铁心壳421、线 圈422以及衔铁424。在一些实施例中，衔铁424、铁心壳421以及线 圈422的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁 18、铁心壳20以及线圈22相似。旋转闭锁装置420还可包括针对转 向管柱锁定器12描述的控制器。旋转闭锁装置420亦可包括杠杆或致 动器425。杠杆425可提供手动释放机构47。在其它实施例中，手动 释放机构47可包括起重螺旋(如图5示出和描述的)。在别的实施例 中，手动释放机构47可包括凸轮或楔子。凸轮或楔子可与拉索释放构 造一起使用。
[00244]图45示出了锁定状态下的旋转闭锁装置420。通过给线圈 422施加磁化电流以产生使衔铁424锁定到铁心壳421的磁场，旋转 闭锁装置420被锁定。一旦产生磁力且衔铁424吸向铁心壳421，施 加给线圈422的磁化电流就不再需要。
[00245]在一些实施例中，铁心壳421可与一般不动的物体比如车 架或门框附接。当旋转闭锁装置420处于锁定状态下时，衔铁424锁 定或与铁心壳421接合，且因此不能相对于铁心壳421移动(即旋转)。 在一些实施例中，衔铁424和棘爪402可包括一个或多个棘轮齿426， 其可传递在一个方向上棘爪402与衔铁424之间的旋转。当衔铁424 锁定到铁心壳421上且被限制相对于铁心壳421的旋转时，棘爪402 也因为棘轮齿426的缘故而被限制了在一个方向上的旋转。同样，当 棘爪402不能移动时，锁闩404也不能移动。因此，在旋转闭锁装置 420处于锁定位置时，销或撞杆418沿着虚线路径419的试图运动就 失败，因为锁闩404和棘爪402的旋转不能传递给衔铁424，衔铁424 被锁定或与铁心壳421接合。
[00246]在一些实施例中，衔铁424和铁心壳421还可包括止动构 造430，其具有一个或多个凹槽430a和一个或多个相应的凸起430b。 止动构造430可提供附加的锁定力。即便衔铁424相对于铁心壳421 旋转地滑移，还是需要附加的轴向力来克服止动构造430并移动凸起 430b脱离与凹槽430a接合。
[00247]为了解锁齿轮传动系统400，通过给线圈422施加去磁电 流而使将衔铁424保持在铁心壳421上的剩磁力反向或取消。图46 示出了包括解锁状态下旋转闭锁装置420的齿轮传动系统400(沿着 图47所示的基准线46)的横截面图。在解锁状态下，衔铁424不再 锁定或与铁心壳421接合且可相对于铁心壳421旋转。在衔铁424自 由旋转的情况下，棘爪402和锁闩404也可旋转。销或撞杆418的试 图运动导致锁闩404旋转且使锁闩404的释放部416与销或撞杆418 的虚线路径419对准。销或撞杆418可随后与锁闩404脱离。在一些 实施例中，在锁闩404旋转以到达打开或解锁位置之后，剩余磁场可 再生或复位以使衔铁424与铁心壳421再接合。图47示出了释放部 416定位成释放销或撞杆418的齿轮传动系统400的前视图。在一些 实施例中，通过释放销418而开门。
[00248]在一些实施例中，在衔铁424和铁心壳421接合之后，旋 转闭锁装置420复位。当锁闩404位于打开位置时，锁闩404可重新 接纳销或撞杆418。在一些实施例中，接纳销或撞杆418的力可经由 棘轮咬合而使锁闩404和棘爪402相对于衔铁424旋转到关闭或闭锁 位置。棘轮齿426防止锁闩404和棘爪402在衔铁424与铁心壳421 接合时转回到打开位置。一般，在衔铁424与铁心壳421接合之时， 棘轮齿426可容许锁闩404和棘爪402从打开位置旋转到关闭位置， 并且可防止锁闩404和棘爪402从关闭位置旋转到打开位置。
[00249]在一些实施例中，棘爪402可与偏压元件434联接。偏压 元件434可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子 和/或泡沫体。在销或撞杆418从锁闩404上释放之后，偏压元件434 可让锁闩404返回到预定位置(例如锁定位置)。偏压元件434的力可 导致棘爪402旋转并将锁闩404回置在锁定位置。在一些实施例中， 还可使用另一个偏压元件434a来保持棘爪402与衔铁424接触，于是 旋转运动就不会在部件之间丧失。
[00250]图44-47所示的系统400可提供非一体的锁闩系统。正如 上面针对剩磁轴向锁闩描述的，锁闩系统亦可通过让闩锁机构与铁心 壳和衔铁中的至少一个成为一体而直接提供闩锁力。另一方面，非一 体锁闩系统可包括联动机构或系统，其将衔铁与铁心壳之间的闩锁或 保持剩磁力传递到独立的闩锁机构如转子锁闩。
[00251]图48示出了包括与联动杆450互连的棘爪402和锁闩404 的联动系统440形式的剩磁旋转禁阻器。联动杆450可利用一个或多 个紧固器452与棘爪402和锁闩404连接。紧固器452可包括螺钉、 螺栓、铆钉等。在一个实施例中，棘爪402可与剩磁装置的衔铁成为 一体。棘爪402可通过来自撞杆418的力旋转或驱动，该力旋转锁闩 404和联动杆450。剩磁旋转禁阻器在图48中以去磁或脱离状态示出。 当门、盖或活动元件关闭时，撞杆418可驱动锁闩404、联动杆450 以及棘爪402。当撞杆418开始旋转锁闩404时，开关或传感器可指 示锁闩404的运动，并给控制器发出信号，以给与衔铁402共享同一 枢转点的铁心壳中的线圈施加磁化电流。当联动杆450已驱动棘爪402 到图49所示的位置时，衔铁的止动件可掉入铁心壳上的凹槽中，提供 给线圈的动力会中止或传感器会确定事件完成且切断线圈动力。图49 示出了接合状态下的与铁心壳磁性附接的棘爪402的衔铁。联动杆450 的负载线457一般通过枢转点406，这大大地增加了剩磁旋转禁阻装 置的机械效益。棘爪402的衔铁上的止动件、联动杆450以及锁闩404 都可由门密封载荷和回位弹簧加载。当铁心壳和衔铁去磁时，撞杆418 可释放。应该理解，联动杆450也可在近偏心(near-over-center)状 态下与棘爪402和锁闩404连接，以便增大锁闩404的脱离力和接合 力。
[00252]图50示出了根据本发明另一个实施例的锁闩系统460的 前视图。在一些实施例中，锁闩系统460可用于锁定或闭锁箱舱比如 车辆的行李箱。锁闩系统460可包括安装板462。安装板462可利用 一个或多个紧固器463附接或安装在箱舱架或车架上。紧固器463可 包括螺钉、螺栓、铆钉等。安装板462还可包括用于接纳销或撞杆465 的开口464。在一些实施例中，通过从开口464中释放销或撞杆465， 可解锁或打开箱舱。
[00253]锁闩系统460可包括衔铁466和转子锁闩467。衔铁466 可绕着枢转点468旋转，而转子锁闩467可绕着枢转点470旋转。在 一些实施例中，衔铁466可通过棘爪或棘轮离合器472与转子锁闩467 联接。棘爪472可通过紧固器473(其可包括螺栓、螺钉、铆钉等) 与衔铁466联接。在一些实施例中，棘爪472还可通过紧固器(未示 出)与转子锁闩467联接。棘爪472亦可采用棘轮构造474与转子锁 闩467相互作用。如图50所示，棘爪472可包括凸起474a并可通过 与转子锁闩467的相应凹槽474b接合而旋转转子锁闩466。当凸起 474a与凹槽474b接合时，转子锁闩467的旋转可传递给棘爪472。
[00254]转子锁闩467还可包括开口475，其容许销或撞杆465移 动或从安装板462的开口464中松脱。在一些实施例中，安装板462 可与开启或解锁机构比如行李箱盖联接。当行李箱盖打开或拉离行李 箱架时，安装板462可与行李箱盖一起移动，且销或撞杆465可从安 装板462的开口464中松脱。
[00255]当锁闩系统460处于锁定或闭锁位置时，如图50所示， 由于转子锁闩467的开口475的位置，销或撞杆465不能从安装板462 的开口464中松脱。为了释放销或撞杆465，转子锁闩467可绕着枢 转点470旋转，直到开口475与安装板462的开口464对准。当门关 闭且剩磁力释放时，转子锁闩467可将旋转从棘爪472传递到衔铁 466。如图51所示，当转子锁闩467的开口475与安装板462的开口 464对准时，销或撞杆465从安装板462中松脱。正如在图48-49所 示的联动系统440中一样，锁闩系统460的旋转禁阻器可以是锁闩驱 动载荷(即密封载荷、回位弹簧载荷等)的接地和反应点。当门、盖 或其它活动元件锁定时，载荷一般可靠近衔铁466的中心通过棘爪 472。此外，装置由锁闩密封力加载时的作用力线一般可穿过剩磁衔铁 枢转点468，由此增加剩磁旋转禁阻器的机械效益，容许锁闩系统460 处理大的锁闩载荷而不会有意外松脱。
[00256]在一些实施例中，锁闩系统460可包括剩磁旋转闭锁装置 476，其与针对齿轮传动系统400和联动系统440示出和描述的相似。 图53示出了包括旋转闭锁装置476的锁闩系统460的一部分的横截面 图(沿着图50所示的基准线53)。旋转闭锁装置476可包括铁心壳477、 线圈478以及衔铁466。在一些实施例中，衔铁466、铁心壳477以及 线圈478的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁 18、铁心壳20以及线圈22相似。旋转闭锁装置476还可包括针对转 向管柱锁定器12描述的控制器。
[00257]图53示出了锁定状态下的旋转闭锁装置476。通过给线圈 478施加磁化电流从而产生将衔铁466锁定到铁心壳477的磁场，旋 转闭锁装置476被锁定。一旦产生磁力且衔铁466吸向铁心壳477， 施加给线圈478的磁化电流就不再需要。
[00258]在一些实施例中，铁心壳477可与安装板462附接。当旋 转闭锁装置476处于锁定状态下时，衔铁466与铁心壳477接合，且 因此，不能相对于铁心壳477旋转。当衔铁466与铁心壳477接合时， 与衔铁466联接的棘爪472被限制旋转。同样，当棘爪472不能移动 时，转子锁闩467也不能移动。在旋转闭锁装置476处于锁定位置的 情况下，附接了安装板462的行李箱盖或箱舱盖的试图运动失败，因 为转子锁闩467和棘爪472的旋转不能传递给衔铁466。
[00259]在一些实施例中，衔铁466和铁心壳477可包括止动构造 480，其具有一个或多个凹槽480a和一个或多个相对应的凸起480b。 止动构造480可提供附加的锁定力。即便衔铁466相对于铁心壳477 旋转地滑移，也需要附加的轴向力来克服止动构造480且移动凸起 480b脱离与凹槽480a接合。
[00260]为了解锁锁闩系统460，通过给线圈478施加去磁电流， 使将衔铁466保持在铁心壳477上的剩磁力反向或取消。图54示出了 包括解锁状态下的旋转闭锁装置476的锁闩系统460一部分的横截面 图(沿着图51所示的基准线54)。在解锁状态下，衔铁466不再与铁 心壳477接合，且可相对于铁心壳477旋转。在衔铁466自由旋转的 情况下，棘爪472和转子锁闩467也可旋转。安装板462的试图运动 可给转子锁闩467施加压力或作用力(由销或撞杆465与转子锁闩467 的开口475的接触产生)，从而导致转子锁闩467旋转。旋转转子锁闩 467可让转子锁闩467的开口475与安装板462的开口464对准。销 或撞杆465可随后从开口464中松脱，且行李箱盖或箱舱盖可打开。 图51示出了转子锁闩467的开口475处于释放销或撞杆465的位置的 锁闩系统460的前视图。
[00261]在一些实施例中，剩磁锁闩系统460可在转子锁闩467到 达打开或解锁位置之后立即复位(即，剩磁旋转闭锁装置476可返回 至锁定状态)。图52示出了复位状态的锁闩系统460。在一些实施例 中，当剩磁力基本为零且转子锁闩467打开时，与转子锁闩467联接 的偏压元件482a促使转子锁闩467旋转。如图51和52所示，由偏压 元件482a和/或撞杆465的力引起的转子锁闩467的旋转可促使棘爪 472的凸起474a与转子锁闩467脱离。偏压元件482a可包括一个或 多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。销或棘爪 导向件484b使得棘爪472在被转子锁闩467移动的时候旋转。凸起 474a与凹槽474b脱离。
[00262]如图50-52所示，棘爪472可与偏压元件482b联接。偏压 元件482b可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子 和/或泡沫体。在凸起474a从凹槽474b中释放之后，偏压元件482b 可使棘爪472返回到预定位置(例如，复位位置)。在一些实施例中， 偏压元件482a作用在转子锁闩467上的力大于偏压元件482b作用在 棘爪472上的力，于是棘爪472的凸起474a就与转子锁闩467的凹槽 474b脱离，且棘爪472和衔铁466返回到复位位置。锁闩系统460可 包括一个或多个导向件484a、484b以及484c。棘爪导向件484a和484b 可引导棘爪472的位置、限制棘爪472的运动以及将棘爪472导入复 位位置。同样，转子导向件484c可引导和限制转子锁闩467的旋转。 衔铁466可包括止挡凸起486。止挡凸起486可与衔铁止挡488相互 作用或连接。当衔铁466旋转时，衔铁止挡488可与止挡凸起486联 接并阻止衔铁466进一步的旋转。在一些实施例中，当偏压元件482a 使棘爪472返回到复位位置时，衔铁止挡488可限制衔铁466转过或 越过锁定位置。
[00263]如图52所示，在复位位置上，锁闩系统460可准备再次 接纳撞杆465。在一些实施例中，在棘爪472和衔铁466处于复位位 置的情况下，通过给线圈478施加磁化电流而产生将衔铁466锁定到 铁心壳477的磁场，旋转闭锁装置476被锁定。通过接纳撞杆465， 可促使转子锁闩467旋转并与棘爪472再接合，棘爪472是通过将衔 铁466锁定到铁心壳的剩磁力而保持不动的。一旦转子锁闩467与棘 爪472再接合，转子锁闩467就可被禁止转回到打开位置，且锁闩系 统460可如同上面针对图50描述和示出的那样锁定或闭锁。
[00264]图55和56示出了根据本发明一个实施例的另一剩磁锁闩 系统490。图55示出了系统490的前视图，而图56示出了沿着图55 所示的基准线56截取的系统490的横截面图。在一些实施例中，锁闩 系统490用于锁定和解锁车辆的后门或窗口。锁闩系统490还可用于 其它的应用场合中，以锁定和解锁活动元件比如门、盖、机罩等。
[00265]如图55和56所示，系统490可包括转子锁闩491、铁心 壳492、衔铁493、线圈494以及棘爪495。系统490还可包括控制器 496。在一些实施例中，衔铁493、铁心壳492、线圈494以及控制器 496的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、 铁心壳20、线圈22以及控制器24相似。
[00266]如图56所示，转子锁闩491和铁心壳492可为一体部件。 一体的转子锁闩和铁心壳492以及衔铁493可绕着转子轴497旋转。 衔铁493可包括一个或多个棘爪止挡498，其可被棘爪495接合。棘 爪495还可绕着棘爪轴499旋转。
[00267]图55和56示出了打开位置上的锁闩系统490。在打开位 置上，转子锁闩491可将销或撞杆500接纳到转子锁闩491的释放部 491a中。在一些实施例中，撞杆500可与活动元件比如车辆后舱口附 接，而锁闩系统490可与不动元件如行李箱架或车架附接。在打开位 置上，衔铁493可与铁心壳492接合。如上所述，控制器496可给线 圈494供给磁化电流，直到铁心壳492与衔铁493接合。
[00268]在一些实施例中，当衔铁493与铁心壳492接合且活动元 件(例如舱口)关闭且移向不动元件时，撞杆500由转子锁闩491的 释放部491a接纳。撞杆500作用在转子锁闩491上的力可在逆时针方 向上旋转转子锁闩491和衔铁493(如图55所示)。转子锁闩491和 衔铁493可旋转，直到棘爪495与衔铁493的其中一个棘爪凸起498 接合。棘爪495作用在棘爪凸起498上的力可防止衔铁493和与铁心 壳492成为一体的转子锁闩491顺时针方向旋转和释放撞杆500。在 转子锁闩491处于闭锁位置的情况下，撞杆500不能从转子锁闩491 的释放部491a中释放。
[00269]为了从释放部491a中释放撞杆500，控制器496可给衔铁 493和铁心壳492去磁。一旦铁心壳492可独立于衔铁493地旋转， 转子锁闩491和铁心壳492可转回到初始打开位置，释放撞杆500。 在一些实施例中，系统490可包括能促使转子491返回到打开位置的 偏压元件501。偏压元件501可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、 弹性体元件、楔子和/或泡沫体。系统490可包括转子导向件502，其 可防止转子491转过打开位置。
[00270]一旦转子491转回到打开位置，控制器496可设定剩磁载 荷。一旦设定了剩磁载荷，铁心壳492可与衔铁493接合，且转子491 可将撞杆500再次接纳到释放部491a中。
[00271]在一些实施例中，系统490可包括止动构造503。止动构 造503可包括在衔铁493或转子锁闩491上的一个或多个与各个棘爪 止挡498相关联的凸起503a。铁心壳492可包括相对应的与凸起503a 互连的凹槽503b。止动构造503可确保当转子锁闩491释放且转回到 打开位置时，转子锁闩491与衔铁493对齐，从而衔铁493的下一个 棘爪止挡498就通过衔铁493的下一次预定角度的旋转而被抓持住。 位于衔铁493或转子锁闩491上的凸起503a的数量可由转子锁闩491 从打开位置到闭锁位置的角位移或旋转确定。如图55所示，棘爪止挡 498可每隔90°位于衔铁493上，于是转子锁闩491就旋转90°以从打 开位置移到关闭位置。例如，如果转子位移或旋转为60°，衔铁493 可包括每隔60°定位的六个棘爪止挡498。
[00272]包括在系统490中的棘爪495可包括其它离合器系统。例 如，除了上面示出和描述的棘爪495和棘爪止挡498构造之外或替代 它们，可使用支柱构造、斜撑构造、滚柱坡道构造等。
[00273]剩磁导航操纵装置可根据本发明的几个实施例进行设计。 在一些实施例中，剩磁导航操纵装置可从主载荷支承装置如卷簧离合 器、爪形离合器以及多板摩擦离合器或滚珠坡道离合器中产生其大部 分载荷或力。剩磁导航操纵装置可控制主载荷支承装置的状态(即， 开、关或调制)，同时不明显地影响系统总载荷支承能力。剩磁导航操 纵装置可用在要求高闭锁和锁定载荷同时重量较小、尺寸较小的应用 场合中，比如车门开度限位系统、座椅和转向盘调节系统等。剩磁导 航操纵装置还可用于加载转向管柱锁定器、后舱或行李箱锁闩、门锁 闩以及机罩锁闩。此外，剩磁导航操纵装置还可用于车辆制动器、车 辆离合器或工业离合器。
[00274]图57示出了作为与卷簧装置530联接的剩磁导航操纵装 置520的剩磁装置的一个实施例。卷簧装置530可包括轴532、衔铁 534、铁心壳536、线圈538以及一个或多个卷簧540。在一些实施例 中，衔铁534、铁心壳536以及线圈538的构造、性能以及操作与针 对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳29以及线圈22相似。 导航操纵装置520还可包括控制器，其与针对转向管柱锁定器12描述 的控制器24相似。
[00275]卷簧540可用于制动或抓紧轴532。在一些实施例中，卷 簧装置530可控制绕在轴532上的多圈卷簧540的紧度。卷簧540绕 在轴532上越紧，制动/咬合转矩能力就越大。卷簧540的圈数也会影 响卷簧装置530的转矩能力。
[00276]图58示出了卷簧装置530的俯视图或前视图。轴532可 穿过太阳齿轮550，于是轴532的旋转就可传递到太阳齿轮550。除了 太阳齿轮550之外或替代地，轴532还可包括齿轮齿或凹槽。太阳齿 轮550可与一个或多个行星齿轮554连接，且可使行星齿轮554在太 阳齿轮550与衔铁534的内边缘558之间旋转。衔铁534的内边缘558 可包括与行星齿轮554啮合的齿轮齿。
[00277]图59是根据本发明一个实施例的卷簧装置530的横截面 图(沿图58所示的基准线59)。图59所示的卷簧装置530包括太阳 齿轮550、行星齿轮554、一个或多个弹簧托架556以及卷簧540。如 图59所示，每个行星齿轮554可包括小齿轮560，其可与其中一个弹 簧托架556啮合，以将行星齿轮554的旋转传递给弹簧托架556。每 个卷簧540可包括张紧端570和接地端580。卷簧540的接地端580 可与不动部件或接地部件比如铁心壳536或车辆底盘(未示出)附接。 张紧端570可与弹簧托架556中的一个附接。当张紧端570通过旋转 弹簧托架556而旋转时，卷簧540可在轴532的周围张紧。弹簧540 的相对端(即，接地端580)固定到静止基准位置上，其防止整个弹 簧540与轴532一起旋转，而不是在轴532的周围张紧。在一些实施 例中，弹簧装置530可包括两个卷簧540。一个卷簧540可在轴532 沿一个方向旋转时张紧，而另一个卷簧540可在轴532沿相反方向旋 转时张紧。
[00278]当产生剩磁力时，衔铁534可吸向铁心壳536。轴532的 旋转经太阳齿轮550传递到行星齿轮554。行星齿轮554在太阳齿轮 550与衔铁534的内边缘558之间旋转。行星齿轮554的旋转经小齿 轮560传递到弹簧托架556，并传递到卷簧540的张紧端570。旋转的 行星齿轮554和弹簧托架556使卷簧540张紧在轴532的周围。行星 齿轮554可调节卷簧540张紧的速率。轴532的旋转可快于或慢于行 星齿轮554的旋转，于是轴532的旋转可以不直接传递到卷簧540。 行星齿轮554的大小可调节，以变化卷簧540的张紧速率。
[00279]随着通过轴532的外部转矩的增大，卷簧540在轴532周 围的卷绕会增大卷簧装置530的转矩能力。卷簧装置530的最大转矩 能力可由卷簧540在轴532上的摩擦系数、卷簧540的圈数和/或施加 在卷簧540上面的外部转矩确定。
[00280]剩磁导航装置520还可用于释放卷簧装置530的张紧卷簧 540。当衔铁534与铁心壳536之间不存在剩磁力时，没有旋转运动传 递给弹簧托架556。小齿轮560被容许绕太阳齿轮550旋转360度。 弹簧托架556自由旋转，从而释放卷簧540的张力。卷簧540可包括 间隙配合，于是轴532就可在不存在剩磁力时自由旋转。例如，轴532 的外径可小于卷簧540的内径。
[00281]在一些实施例中，当衔铁534与铁心壳536之间不存在剩 磁力时，行星齿轮554的小齿轮560与弹簧托架556保持接触。通过 剩磁力的产生和消除可执行衔铁534与铁心壳536的闭锁和解锁，以 改变卷簧540的张紧速率。当衔铁534从铁心壳536解锁时(即，衔 铁534与铁心壳536之间不存在剩磁力时)，轴532的旋转可通过太阳 齿轮550传递到行星齿轮554，并从行星齿轮554传递到衔铁534。旋 转可导致轴532、太阳齿轮550、行星齿轮554以及衔铁534一起以相 同速率旋转。当衔铁534闭锁到铁心壳536上时(即，衔铁534与铁 心壳536之间存在剩磁力时)，衔铁534可不动，而行星齿轮554可在 太阳齿轮550与衔铁534的内边缘558之间独立旋转。行星齿轮554 的大小会导致行星齿轮554以不同于轴532的速率独立旋转。这种独 立旋转会让卷簧540以不同于轴532旋转的速率张紧。
[00282]图60示出了根据本发明另一个实施例的与凸轮离合/制动 装置602联接的剩磁导航操纵装置600。凸轮离合/制动装置602可利 用旋转输入来夹紧爪式离合器或多板摩擦组件。给凸轮离合/制动装置 602的旋转输入力越高，夹持载荷就越大。凸轮离合/制动装置602的 操作可被认为是寄生性的，因为它使用外部能量来驱动夹持载荷。寄 生性操作的实例可包括内燃机的气门机构和转向管柱锁定器的人力驱 动器。剩磁导航操纵装置600可作为致动器，于是它就能将外部动力 源与凸轮离合/制动装置602连接起来，以便打开(连接)和关闭(断 开)给凸轮离合/制动装置602的动力源。
[00283]如图60所示，凸轮离合/制动装置602和剩磁导航操纵装 置600可包括轴610、传动套筒612、衔铁614、铁心壳616、线圈618、 滚珠坡道致动器620、离合/制动装置624以及外部装置626。在一些 实施例中，衔铁614、铁心壳616、线圈和/或控制器(未示出)的构 造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳 20、线圈22以及控制器24相似。
[00284]在一些实施例中，轴610的状态(即，轴是不动还是在旋 转)和外部装置626的状态可在离合/制动装置624接合时同步。外部 装置626可包括转子锁闩和撞杆或销、齿轮传动系统、动力输出附件、 具有刹车垫的制动系统等。离合/制动装置624可包括爪式离合器、多 板摩擦离合器组件或其它适当的制动或离合装置。
[00285]滚珠坡道致动器620可包括与传动套筒612联接的坡道顶 圈630、坡道底圈635以及位于坡道顶圈630与坡道底圈635之间的 滚动元件或滚珠640。坡道顶圈630和坡道底圈635的相对面可包括 深度变化的能让滚珠640在其中行进的凹槽。凹槽可这样构造，以致 坡道顶圈630和坡道底圈635中的一个的旋转会使滚珠640沿着坡道 顶圈630和635的凹槽行进，以便增大或减小坡道顶圈630与635之 间的距离。
[00286]在一个实施例中，轴610可在箭头652所示的方向上绕着 轴线650旋转。坡道底圈635可与轴610附接，于是坡道底圈635就 可与轴610一起旋转。坡道顶圈630可与传动套筒612联接，传动套 筒612可与衔铁614联接。坡道顶圈630和传动套筒612可与衔铁614 一起轴向移动。坡道顶圈630一般不与轴610一起旋转。衔铁614可 通过一个或多个偏压元件660(比如一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、 弹性体元件、楔子和/或泡沫体)与铁心壳616连接，这就容许了衔铁 614相对于铁心壳616轴向地移动。在一些实施例中，铁心壳616可 相对于轴610和衔铁614不动。
[00287]如上所述，通过给线圈618施加电流以产生或消除剩磁力， 控制器(未示出)可控制剩磁导航操纵装置600的状态。当衔铁614 与铁心壳616之间不存在剩磁力时，衔铁614和传动套筒612可基本 上自由地轴向移动。当轴610旋转时，坡道底圈635也可旋转。坡道 底圈635可使得滚珠640沿着坡道顶圈630和坡道底圈635的可变深 度凹槽行进。当滚珠640行进时，凹槽深度的变化增大和减小坡道顶 圈630与坡道底圈635之间的距离。凹槽深度的变化可由偏压元件660 容许的传动套筒612的轴向运动补偿。在一些实施例中，传动套筒612 的轴向运动容许坡道底圈635在轴610上维持大体不动的轴向位置。
[00288]当衔铁614与铁心壳616之间存在剩磁力时，衔铁614可 锁定到铁心壳616并且传动套筒612不能轴向移动。当轴610和坡道 底圈635旋转时，滚珠640沿着坡道顶圈630和坡道底圈635的可变 深度凹槽行进。传动套筒612可保持轴向不动，于是它就不能补偿可 变深度凹槽。因此，坡道顶圈630与坡道底圈635之间的可变深度凹 槽由偏压支承元件670容许的坡道底圈635的轴向运动补偿。偏压支 承元件670可容许坡道底圈635相对于轴610改变其轴向位置，且因 此接合或加载离合/制动装置624。在一些实施例中，离合/制动装置 624的一部分可与坡道底圈635联接。当坡道底圈635的一部分改变 轴向位置时，离合/制动装置624的这部分就可与离合/制动装置624 的另一部分接触。
[00289]在一些实施例中，离合/制动装置624可包括将轴610的状 态传递给外部装置626的离合器。离合器/制动装置624还可包括将外 部装置626的状态(即不动状态)传递给轴610的制动器。还应该理 解，轴610可初始不动。通过接合离合/制动装置624，除了停止或传 递旋转以外或反之，可启动轴610的旋转。
[00290]图61包括车辆700，其可包括图1-83剩磁装置的一个或 多个实施例。例如，车辆700可包括剩磁转向管柱锁定器712、剩磁 点火旋转禁阻器714、一个或多个剩磁后舱锁闩716(例如动力锁定/ 解锁锁闩、动力释放锁闩)、剩磁加油门锁闩和/或帽锁定器718、一类 或多类剩磁座椅机构720(例如，座椅位置调节器、座椅倾角调节器、 头枕调节器)、一个或多个剩磁侧门锁闩锁定元件722(例如，动力锁 定/解锁锁闩、动力释放E-锁闩、双路输入的被动入口锁闩)、剩磁车 门开度限位器724(例如无级车门开度限位器和/或可编程端部止挡)、 一个或多个剩磁机罩锁闩解锁器726(例如动力释放锁闩、主动机罩 系统解锁器)、一个或多个剩磁储藏室锁闩728(例如手套箱锁闩、控 制台锁闩、弹出式玻璃锁闩)、一个或多个车辆踏板剩磁装置730(例 如，停车制动踏板锁定器或加速踏板锁定器)、剩磁玻璃升降器732、 剩磁座椅安全带收放锁定装置734、剩磁可编程窗口装置736(例如上 部位置锁定器、可编程端部止挡)、剩磁风扇和/或空调离合装置738、 剩磁传动装置740(例如变速器换档互锁装置、BTSI锁定器、自动传 动离合器致动器)、剩磁悬架装置742(例如单独的剩磁装置或用于减 震器阀或防晃杆锁定器的液压流体装置和剩磁装置的混合)、剩磁备胎 升降器746(例如拉索锁定器)、剩磁可伸缩车顶系统748(例如打开/ 关闭位置锁闩)、起停车制动功能的剩磁刹车垫锁定器750等。剩磁装 置可用于商用车的储藏室(例如动力释放锁闩)。剩磁装置可用于休闲 车(摩托车、所有的地面运动车辆、雪地机动车等)中的转向管柱/ 把手锁定器或停车制动锁定器。剩磁装置可用于草地和花园用车的动 力输出离合器装置或停车制动锁定器。剩磁装置可用于牵引车挂车的 紧急制动装置。
[00291]图62包括商业建筑或居住建筑800，其具有门802、门框 804以及剩磁门锁806。剩磁门锁806可包括与门802联接的衔铁808 和与门框804联接的铁心壳810，或反之亦然。剩磁窗口锁定装置812 还可用于锁定建筑800中的窗814。门802和/或窗814可以是内部或 外部的门和/或窗。剩磁装置可用在旅馆、公寓、共管大楼等的内部或 外部门802上。剩磁装置可用在居住或商业建筑的安全门周围或库上。
[00292]剩磁装置可用于工业部件比如工业滚珠或滚柱轴承(例如 锁定轴承)、工业紧固器(例如动力接合/脱离紧固器)、工业离合器(例 如输送机、机械等)以及工业制动器(例如材料装卸、机械等)。
[00293]本发明的实施例可使用剩磁技术来提供剪切制动器和剪 切离合器。剪切制动器和剪切离合器可容许铁心壳和衔铁沿着接触平 面移动或滑动。此外，剪切制动器和剪切离合器可在不存在剩磁力时 容许铁心壳和衔铁彼此独立地移动(即，旋转、平移或其组合)，并可 在存在剩磁力时促使铁心壳和衔铁作为剪切离合器相依赖地移动，或 作为剪切制动器不相依赖地移动。
[00294]本发明的实施例还可使用剩磁技术来提供止动件制动器 和止动件离合器。止动件制动器和止动件离合器可包括一个或多个止 动件或闭锁机构，其将铁心壳和衔铁分开确定距离。当铁心壳和衔铁 分开确定距离时，铁心壳和衔铁被容许独立地移动(例如，旋转、平 移或其组合)。同样，当铁心壳和衔铁没有分开确定距离时(例如，凸 起与凹槽对准)，它们就作为止动件离合器相依赖地移动，或作为止动 制动器不相依赖地移动。止动件或闭锁机构促使铁心壳和衔铁在它们 能彼此独立地移动之前轴向地移离彼此。例如，针对图8和9示出和 描述的旋转闭锁装置78包括相对于衔铁定位和保持铁心壳的止动件。 为了从衔铁上释放铁心壳以便于容许铁心壳和衔铁独立地移动，需要 轴向力来分离止动件。在一些实施例中，当凸起和凹槽沿着接触平面 移动或滑动而分离时，还产生剪切力。此外，一旦止动件分离，还可 产生剪切力，因为分离的凸起继续地在衔铁和/或铁心壳旋转时于铁心 壳和衔铁之间产生接触平面。本发明的实施例还可提供无级分离制动 器和离合器，其中铁心壳和衔铁基本不接触地移动。
[00295]本发明的各项附加特征和优点在下列权利要求中阐明。
相关申请

[0001]本申请是共同待审的2005年3月30日提交的美国申请 No.11/094787、11/094800、11/093739、11/094801、11/094818、11/093721、 11/093761、11/094843、11/094786、11/094802、11/094804和2005年 11月16日提交的美国申请No.11/280983的部分继续申请，这些申请 的全部内容都在此并入以供参考。