专利名称：电磁体及电磁线圈组件的制作方法
技术领域：
本公开总体上涉及一种电磁体以及一种电磁线圈组件，并且更具体地涉及一种可以用来选择性地将元件与转轴耦接以及去耦接的电磁线圈组件。
发明内容
本部分提供本公开的综述，而非对公开的全部范围或其所有特征的广泛公开。在一个方面，本教示提供了一种包括极靴和线圈组件的电磁体。极靴可以由易磁化材料整体形成，并且具有通道结构和第一凸缘构件。通道结构可以具有环形内侧壁、环形外侧壁以及环形端壁，其中，环形端壁在极靴的第一轴向端部将内侧壁和外侧壁固定地耦接至彼此。通道结构在极靴的与第一轴向端部相对的第二轴向端部可以是开放的。第一凸缘构件可以在第二轴向端部耦接至内侧壁和外侧壁中的一个的端部，并且从通道结构径向地延伸。线圈组件可以在内侧壁与外侧壁之间固定地耦接至通道结构。本教示进一步提供了一种包括极靴、线圈组件和电枢冲片的电磁线圈组件。极靴可以由易磁化材料整体形成，并且具有通道结构和第一凸缘构件。通道结构可以具有环形内侧壁、环形外侧壁和环形端壁，其中，环形端壁在极靴的第一轴向端部将内侧壁和外侧壁固定地耦接至彼此。通道结构在极靴的与第一轴向端部相对的第二轴向端部可以是开放的。第一凸缘构件可以在第二轴向端部耦接至内侧壁和外侧壁中的一个的端部，并且从通道结构沿着径向延伸。第一凸缘构件还可以限定第一接触表面。线圈组件可以在内侧壁与外侧壁之间固定地耦接至通道结构。电枢冲片可以限定第二接触表面。当线圈组件被通电时，第一接触表面可以在第一配置中与第二接触表面接触，以禁止极靴与电枢冲片之间的相对运动。当线圈组件被断电时，第一接触表面可以在第二配置中通过间隙与第二接触表面分离，以允许极靴与电枢冲片之间的相对运动。在第一配置中，电枢冲片、极靴和线圈组件可以限定空腔。本教示进一步提供了一种包括极靴、线圈组件和电枢冲片的电磁线圈组件。极靴可以由易磁化材料整体形成，并且具有通道结构和第一凸缘构件。通道结构可以具有环形内侧壁、环形外侧壁和环形端壁，其中，环形端壁在极靴的第一轴向端部将内侧壁和外侧壁固定地耦接至彼此。通道结构在极靴的与第一轴向端部相对的第二轴向端部可以是开放的。第一凸缘构件可以在第二轴向端部耦接至内侧壁，而第二凸缘构件可以在第二轴向端部耦接至外侧壁。第一凸缘构件可以从通道结构径向地延伸。线圈组件可以在内侧壁与外侧壁之间固定地耦接至通道结构，并且限定第一接触表面。电枢冲片可以限定第二接触表面。当线圈组件被通电时，第二接触表面可以在第一配置中与第一接触表面接触，以禁止极靴与电枢冲片之间的相对运动。当线圈组件被断电时，第二接触表面可以在第二配置中通过间隙与第一接触表面分离，以允许极靴与电枢冲片之间的相对运动。根据本文中提供的描述，可应用性的另外的方面会变得很清楚。本发明内容中的描述和具体示例仅意在说明，而非意在限制本公开内容的范围。
本文中描述的附图仅用于说明，而非意在以任何方式限制本公开内容的范围。贯穿各个附图，相似或相同的元件始终用一致的附图标记给出。图1是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的截面图；图2是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的部分分解图；图3是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的极靴的立体图；图4是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的截面图；图5是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的极靴的立体图；图6是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的截面图；图7是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的截面图；图8是示出了示例性通量线的、图7的示例性电磁线圈组件的部分截面图；图9是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的部分截面图；图10是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的部分截面图；图11是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的部分截面图；图12是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的部分截面图；图13是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的部分截面图；图14是根据本公开的教示构造的示例性电磁线圈组件的部分截面图；图15是针对不包括凸缘构件的电磁线圈组件示出了极靴和电枢冲片之间在若干工作电压下的引力相对于极靴和电枢冲片之间的分离距离的曲线图，其中，引力示出在y 轴上，而分离距离示出在χ轴上；以及图16是针对图10的电磁线圈组件示出了极靴和电枢冲片之间在若干工作电压下的引力相对于极靴和电枢冲片之间的分离距离的曲线图，其中，引力示出在y轴上，而分离距离示出在χ轴上。贯穿附图中的若干视图，相应的附图标记表示相应的部分。
具体实施例方式参照附图中的图1，总体上用附图标记10表示根据本公开的各个实施例的示例性电磁线圈组件。电磁线圈组件10可以包括极靴20、线圈组件30和电枢冲片40。本文中所描述的电磁线圈组件10可以用在离合器总成中，以选择性地将附件与转轴耦接以及去耦接，该附件诸如美国专利申请12/620,023中描述的那些附件，该专利申请全部公开通过引用合并到本文中。这样的附件包括但不限于发动机水泵、发动机真空泵、车辆空调泵和动力转向泵。在非限制性示例中，电枢冲片40可以是如下部件的附件在提供电力的配置中，该部件通过使电枢冲片40与转轴耦接来被供以电力。在不提供电力的配置中，电枢冲片40 可以与非旋转极靴20耦接，使得电枢冲片40不与转轴一起旋转，从而不给相关联的附件提供电力。
极靴20可以由易磁化材料制成，使得极靴20可以控制由线圈组件30产生的磁通量的分布。另外，参照图3，极靴20可以具有通道结构，该通道结构包括环形内侧壁M、环形外侧壁沈以及将内侧壁M和外侧壁沈耦接至彼此的环形端壁28。环形端壁观可以位于极靴20的一个轴向端部27。在与第一轴向端部27相对的第二轴向端部四，通道结构可以是开放的。此外，极靴20可以整体形成，或者可替选地由耦接在一起的多个单个极靴形成。凸缘构件22可以在第二轴向端部四上耦接至内侧壁24 (图1至图5)或者外侧壁 26(图6)。根据各种另外的实施例，凸缘构件22可以在第二轴向端部四上耦接至内侧壁 24和外侧壁沈中的每一个(图7至图14)。虽然每幅图示出了三种构造即内凸缘、外凸缘以及内凸缘和外凸缘中的一种构造，但是应当理解，可以在不脱离本公开的范围的情况下， 将每个示例性实施例修改为包括不同的凸缘构造。凸缘构件22可以从通道结构径向地延伸，即在极靴20的半径的方向上延伸。另外，凸缘构件22可以限定凸缘表面或者接触表面
23。如以下更详细地描述的，凸缘或者接触表面23可以是可以用来接触并以摩擦的方式接合电枢冲片40的相对平坦的表面。另外，凸缘或者接触表面23可以垂直于极靴20的通道结构的中心线L。仅举例而言，凸缘或者接触表面23可以是在0. 25毫米内平坦的，并且具有0. 25毫米内的相对于中心线L的径向跳动。在一些实施例中，凸缘构件22可以具有阶梯状设计(图9)，其中，凸缘表面23包括第一部分22A以及偏移第一部分22A的第二部分 22B。可以利用一个或更多个精加工工序来确保接触表面23较平坦、平滑、没有不规则性并且垂直于极靴20的中心线L。这样的精加工操作包括但不限于快速冲压、冲撞或者液压压印(impact or hydraulic coining)、冲孔、压扁、平滑、铣削、磨削、车床加工以及抛光。除这些工序之外，或者可替选地，接触表面23可以涂覆有涂层21。仅举例而言，涂层 21可以是摩擦增强涂层(如由ESK Ceramics GmbH & Co. KG (www. esk. com/en)以商标名称 EKagrip 销售的产品)，使得涂层21可以具有比没有涂层21的接触表面23的摩擦系数更大的摩擦系数。另外，接触表面23可以限定一个或更多个凹部25，这一个或更多个凹部25远离环形内侧壁M径向地延伸。这些凹部25可以通过冲压、压印、压制或者其他加工工艺来形成。在电磁线圈组件10的操作期间中，凹部25可以收集磨损副产品和其他污染物(水、发动机流体等)，并且导引磨损副产品和其他污染物远离接触表面23。线圈组件30可以固定地耦接至极靴20的通道结构。线圈组件30可以包括环绕磁芯的多个绕组，使得在向绕组提供电流时，产生磁通量。线圈组件30还可以包括粘结材料32，例如以用于环绕多个绕组和磁芯和/或如下述那样用作针对电枢冲片40的接触表面 33。极靴20与线圈组件30的组合可以称为电磁体。线圈组件30可以例如通过粘结材料 32或者诸如胶水或环氧树脂的粘合剂来在环形内侧壁M与环形外侧壁沈之间固定地耦接至极靴20。在一些实施例中，线圈组件30可以在第一轴向端部27上与环形端壁28接触。 在与第一轴向端部27相对的第二轴向端部四上，线圈组件30与极靴20的开放的端部之间可以没有任何部件，使得线圈组件30是能够接近的并且是开放的。可以利用一个或更多个电线或者连接器(未示出)来给线圈组件30提供电力。极靴20可以例如在环形内侧壁
24、环形外侧壁沈或者环形端壁28中限定一个或更多个开口，而电线或者连接器通过这一个或更多个开口，使得可以给线圈组件30提供电力。
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电枢冲片40可限定接触表面43，接触表面43被构造成选择性地接触极靴20 (例如凸缘部件22的接触表面2 或者接触线圈组件30 (例如接触表面33)。除了接触表面 23上的凹部25以外，或者作为接触表面23上的凹部25的替选，可以在电枢冲片40的接触表面43上形成一个或更多个凹部(类似于凹部25)，以收集磨损副产品和其他污染物(水、 电动机流体等)并且导引磨损副产品和其他污染物远离接触表面43。电枢冲片40还可以包括限定接触表面43的摩擦材料45。摩擦材料45可以是形成在电枢冲片40的主要部分上的涂层，或者可以是粘结或者以其他方式粘附至电枢冲片40的主要部分的独立构件。在一个非限制性示例中，摩擦材料45可以是粘结至电枢冲片40的主要部分的独立地形成的材料(如由 ESK Ceramics GmbH & Co. KG (www. esk. com/en)以商标名称 EKagrip '销售的产品)。摩擦材料45可以用于获得接触表面43的适当的摩擦、耐用性和/或其他属性， 同时还使得电枢冲片40能够具有用于电磁线圈组件10的有效操作的适当的磁性、强度、耐用性和/或其他属性。当电磁线圈组件10被致动时，电枢冲片40可以选择性地与极靴20耦接以及去耦接。图8示出了图7所示的具有两个凸缘构件22的示例性极靴20的一部分，如图8中所示，线圈组件30在被通电时可以产生多条通量线60。通量线60可以穿过极靴20、跨过间隙50并穿过电枢冲片40。通量线60可以吸引并移动电枢冲片40，使电枢冲片40与极靴 20接触。在电枢冲片40与极靴20耦接的情况下，可以由极靴20、线圈组件30和电枢冲片 40限定空腔55。以这种方式，通量线60可以穿过凸缘构件22并且不跨过空腔，以增加极靴20与电枢冲片40之间的引力。当线圈组件30被通电时，电磁线圈组件10可以进入第一配置(图8)，其中，电枢冲片40的接触表面43与极靴20 (例如接触表面23、接触表面23的第二部分22B(图9)) 和/或接触表面33接触。接触表面43可以以摩擦的方式接合接触表面23，使得极靴20与电枢冲片40之间的相对运动被禁止。当线圈组件30被断电时，电磁线圈组件10可以进入第二配置(图1)，其中，电枢冲片40的接触表面43通过间隙50与极靴20 (例如接触表面 23)和/或接触表面33分离。间隙50可以允许极靴20与电枢冲片40之间的相对运动。 可以通过偏置构件如弹簧(未示出)将电磁线圈组件10偏置成处于第二配置。在非限制性示例中，接触表面43在第一配置中可以仅接触接触表面23(参见图8至图9)，使得极靴 20、线圈组件30和电枢冲片40限定空腔55。在本发明的各种实施例中，线圈组件30可以包括接触表面或者线圈组件表面33， 该接触表面或者线圈组件表面33在第一配置中以摩擦的方式接合电枢冲片40的接触表面 43。在一些实施例中，线圈组件表面33可以与凸缘表面23协作，以限定在第一配置中接触电枢冲片40的接触表面35 (图10至图11)。可替选地，线圈组件表面33可以在第一配置中提供极靴20与线圈组件30之间唯一的接触表面(图12至图14)。在各种实施例中，粘结材料32可以限定线圈组件/接触表面33。如图10至图12所示，电枢冲片40可以包括摩擦材料45，以用于与接触表面23、33、35相互作用并且以摩擦的方式接合接触表面23、 33、35。可替选地，如图13至图14所示，电枢冲片40可以整体形成，并且直接地与接触表面23、33、35相互作用并且以摩擦的方式接合接触表面23、33、35。粘结材料32可以由诸如聚合物或陶瓷材料的非磁性材料形成。仅举例而言，粘结材料 32 可以是诸如由 IDI Composites International (www. idicomposites. com)销售的DIELECTRITE 48-50BMC的团状模塑材料(bulk molding material)，该团状模塑材料被注模到极靴20中。在各种实施例中，粘结材料32可以是被设计成获得线圈组件表面33所期望的性能特性的复合材料。例如，粘结材料32可以包括基体材料(如塑料树脂)，该基体材料具有一种或更多种添加剂(如碳或其他纤维或者陶瓷材料)，以改变基体材料的摩擦和/ 或耐用性特性。在一些实施例中，可以给基体材料添加金属材料或者磁性材料(如钢条或者铁条)，并且可以将该金属材料或者磁性材料布置成调整极靴20和线圈组件30的组合的通量线60的分布。在各种实施例中，如图9至图13所示，电枢冲片40可以包括基准部分40A和偏移部分40B。基准部分40A可以限定在极靴20的径向上延伸的基准平面140A。偏移部分40B 可以限定在极靴20的径向上延伸的偏移平面140B。偏移平面140B可以平行于基准平面 140A并且偏移基准平面140A。以这种方式，偏移部分40B可以从基准部分140B的正面凸出(如图9至图13所示)，或者可以凹陷在基准部分140B内(未示出)。偏移部分140B 还可以限定接触表面33，使得在第一配置中，凸缘构件22与电枢冲片40 (或者电枢冲片40 的基准部分)之间存在间隙52。图15是针对不包括凸缘构件的电磁线圈组件示出了极靴20和电枢冲片40之间在若干工作电压下的引力(y轴上)与接触表面23和接触表面33、43之间的距离(χ轴上) 的曲线图。图16是针对图10的电磁线圈组件10的类似的曲线图。参照图15以及不具有凸缘构件的电磁线圈组件，曲线100对应于9伏直流操作电压，曲线102对应于11伏直流操作电压，曲线104对应于14伏直流操作电压，曲线106对应于16伏直流操作电压，而曲线108对应于18伏直流操作电压。类似地，参照图16以及图10的电磁线圈组件10，曲线 110对应于9伏直流操作电压，曲线112对应于11伏直流操作电压，曲线114对应于14伏直流操作电压，曲线116对应于16伏直流操作电压，而曲线118对应于18伏直流操作电压。 通过比较这些图可见，对于图10的电磁线圈组件10，对于给定的操作电压，极靴20与电枢冲片40之间的引力更大。应当理解，以上描述实际上仅仅是示例性的，而非意在限制本公开、本公开的应用或其用途。虽然已在说明书中描述并已在附图中示出了具体的示例，然而，本领域普通技术人员应当理解，在不偏离如权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以进行各种变化，并且可以对本公开的元件进行等同替换。此外，本文中清楚地考虑了各种示例之间的特征、元件和/或功能的混合和匹配，使得本领域普通技术人员能够根据本公开而理解除非以上另有说明，否则可以将一个示例的特征、元件和/或功能适当地合并到另外的示例中。另夕卜，可以在不偏离本公开的实质范围的情况下进行大量修改，以使得具体情况或材料适用于本公开的教示。因此，意在使本公开不限于作为当前设想到的用于实现本公开的教示的最佳模式而通过附图示出并在说明书中描述的那些具体示例，而意在使本公开的范围包括落入以上描述和所附权利要求的范围内的任何实施方式。
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权利要求
1.一种电磁体，包括整体形成的易磁化的极靴，所述极靴具有通道结构和第一凸缘构件，所述通道结构具有环形内侧壁、环形外侧壁以及环形端壁，所述环形端壁在所述极靴的第一轴向端部将所述内侧壁和所述外侧壁固定地耦接至彼此，所述通道结构在所述极靴的与所述第一轴向端部相对的第二轴向端部是开放的，所述第一凸缘构件在所述第二轴向端部耦接至所述内侧壁和所述外侧壁中的一个的端部，所述第一凸缘构件从所述通道结构径向地延伸；以及线圈组件，所述线圈组件在所述内侧壁与所述外侧壁之间固定地耦接至所述通道结构。
2.根据权利要求1所述的电磁体，其中，线圈组件从所述极靴的所述第二轴向端部向外延伸。
3.根据权利要求1所述的电磁体，其中，所述极靴包括第二凸缘构件，所述第二凸缘构件在所述第二轴向端部耦接至所述内侧壁和所述外侧壁中的另一个的端部，所述第二凸缘构件以径向地远离所述通道结构的方式延伸。
4.根据权利要求3所述的电磁体，其中，所述第一凸缘构件限定第一凸缘表面，所述第二凸缘构件限定第二凸缘表面，而所述线圈组件限定线圈组件表面，所述第一凸缘表面、所述第二凸缘表面和所述线圈组件表面进行配合，以限定在0. 25毫米内平坦的接触表面，并且，其中所述接触表面相对于所述通道结构的中心线的径向跳动在0. 25毫米内。
5.根据权利要求1所述的电磁体，其中，所述第一凸缘构件限定凸缘表面，而所述线圈组件限定线圈组件表面，所述凸缘表面与所述线圈组件表面进行配合，以限定在0. 25毫米内平坦的接触表面，并且，其中所述接触表面相对于所述通道结构的中心线的径向跳动在 0. 25毫米内。
6.根据权利要求1所述的电磁体，其中，所述第一凸缘构件限定接触表面，所述接触表面限定以径向地远离所述环形内侧壁的方式延伸的多个凹部。
7.一种电磁线圈组件，包括整体形成的易磁化的极靴，所述极靴具有通道结构和第一凸缘构件，所述通道结构具有环形内侧壁、环形外侧壁以及环形端壁，所述环形端壁在所述极靴的第一轴向端部将所述内侧壁和所述外侧壁固定地耦接至彼此，所述通道结构在所述极靴的与所述第一轴向端部相对的第二轴向端部是开放的，所述第一凸缘构件在所述第二轴向端部耦接至所述内侧壁和所述外侧壁中的一个的端部，所述第一凸缘构件从所述通道结构径向地延伸并且限定第一接触表面；线圈组件，所述线圈组件在所述内侧壁与所述外侧壁之间固定地耦接至所述通道结构；以及电枢冲片，所述电枢冲片限定第二接触表面，当所述线圈组件被通电时，所述第一接触表面在第一配置中与所述第二接触表面接触，以禁止所述极靴与所述电枢冲片之间的相对运动，当所述线圈组件被断电时，所述第一接触表面在第二配置中通过间隙与所述第二接触表面分离，以允许所述极靴与所述电枢冲片之间的相对运动。
8.根据权利要求7所述的电磁线圈组件，其中，所述极靴包括第二凸缘构件，所述第二凸缘构件在所述第二轴向端部耦接至所述内侧壁和所述外侧壁中的另一个的端部，所述第二凸缘构件从所述通道结构径向地延伸并且限定第三接触表面，所述第三接触表面在所述第一配置中与所述第二接触表面接触而在所述第二配置中与所述第二接触表面分离。
9.根据权利要求7所述的电磁线圈组件，其中，所述第一接触表面限定以径向地远离所述环形内侧壁的方式延伸的多个凹部。
10.根据权利要求7所述的电磁线圈组件，其中，所述电枢冲片包括限定所述第二接触表面的摩擦材料。
11.根据权利要求10所述的电磁线圈组件，其中，所述电枢冲片、所述极靴和所述线圈组件在所述第一配置中限定空腔。
12.根据权利要求10所述的电磁线圈组件，其中，所述线圈组件限定第三接触表面，所述第三接触表面在所述第一配置中与所述第二接触表面接触。
13.根据权利要求12所述的电磁线圈组件，其中，所述极靴包括第二凸缘构件，所述第二凸缘构件在所述第二轴向端部耦接至所述内侧壁和所述外侧壁中的另一个的端部，所述第二凸缘构件从所述通道结构径向地延伸并且限定第四接触表面，所述第四接触表面在所述第一配置中与所述第二接触表面接触而在所述第二配置中与所述第二接触表面分离。
14.一种电磁线圈组件，包括整体形成的易磁化的极靴，所述极靴具有通道结构和第一凸缘构件，所述通道结构具有环形内侧壁、环形外侧壁以及环形端壁，所述环形端壁在所述极靴的第一轴向端部将所述内侧壁和所述外侧壁固定地耦接至彼此，所述通道结构在所述极靴的与所述第一轴向端部相对的第二轴向端部是开放的，所述第一凸缘构件在所述第二轴向端部耦接至所述内侧壁和所述外侧壁中的一个的端部，所述第一凸缘构件从所述通道结构径向地延伸；线圈组件，所述线圈组件在所述内侧壁与所述外侧壁之间固定地耦接至所述通道结构，并且限定第一接触表面；以及电枢冲片，所述电枢冲片限定第二接触表面，当所述线圈组件被通电时，所述第一接触表面在第一配置中与所述第二接触表面接触，以禁止所述极靴与所述电枢冲片之间的相对运动，当所述线圈组件被断电时，所述第一接触表面在第二配置中通过第一间隙与所述第二接触表面分离，以允许所述极靴与所述电枢冲片之间的相对运动。
15.根据权利要求14所述的电磁线圈组件，其中，所述线圈组件包括限定所述第一接触表面的粘结材料。
16.根据权利要求14所述的电磁线圈组件，其中，所述电枢冲片包括限定所述第二接触表面的摩擦材料。
17.根据权利要求16所述的电磁线圈组件，其中，所述极靴包括第二凸缘构件，所述第二凸缘构件在所述第二轴向端部耦接至所述内侧壁和所述外侧壁中的另一个的端部，所述第二凸缘构件从所述通道结构径向地延伸。
18.根据权利要求14所述的电磁线圈组件，其中，所述极靴包括第二凸缘构件，所述第二凸缘构件在所述第二轴向端部耦接至所述内侧壁和所述外侧壁中的另一个的端部，所述第二凸缘构件从所述通道结构径向地延伸。
19.根据权利要求14所述的电磁线圈组件，其中，所述电枢冲片包括基准部分和偏移部分，所述基准部分限定在所述极靴的径向上延伸的基准平面，而所述偏移部分限定平行于所述基准平面并且从所述基准平面偏移的偏移平面，所述偏移部分限定所述第二接触表面。
20.根据权利要求14所述的电磁线圈组件，其中，所述线圈组件从所述极靴的所述第二轴向端部向外延伸，使得在所述第一配置中所述第一凸缘构件与所述电枢冲片之间存在第二间隙。
全文摘要
电磁体可以包括极靴和线圈组件。极靴可以由易磁化材料整体形成并且具有通道结构和第一凸缘构件。通道结构可以具有环形内侧壁、环形外侧壁以及环形端壁，其中，环形端壁在极靴的第一轴向端部将内侧壁和外侧壁固定地耦接至彼此。通道结构在极靴的与第一轴向端部相对的第二轴向端部可以是开放的。第一凸缘构件可以在第二轴向端部耦接至内侧壁和外侧壁中的一个的端部，并且从通道结构径向地延伸。线圈组件可以在内侧壁与外侧壁之间固定地耦接至通道结构。
文档编号B60K25/00GK102483983SQ201080035333
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者克里斯蒂安·范德普勒格, 兹比斯拉夫·斯塔尼维奇, 加里·J·斯派塞 申请人:利滕斯汽车合伙公司