电磁螺线管致动器和用于电磁螺线管致动器的操作方法与流程

1.本公开总体涉及车辆中的锁定机构。更具体的，本公开涉及一种螺线管致动器以及针对致动器的控制，用于锁定在车辆中的扭矩传输元件。


背景技术：

2.一些传动系包括带有锁定能力的变速器元件，当变速器元件激活时，会使两个构件接合一起旋转。在一些示例中，使用电子致动器，其中电磁螺线管会克服偏置弹簧，以实现引起接合或脱离的运动。与气动锁定系统和其他类型的锁定机构相比，电子致动器可以提供更快的致动时间和更高的耐用性。
3.然而，发明人已经认识到，当操作致动器以维持车辆运行的较长时间段的接合时，这种致动器的潜在的缺点。接合一些电子致动器会抽取电流通过致动器，以对抗致动器的回位弹簧维持位置。持续的电流可能导致致动器线圈的热劣化，以及增加车辆的能源使用。


技术实现要素：

4.在一个示例中，上述问题可以由这样的方法解决，该方法包括：操作螺线管致动器以接合和/或脱离车辆变速器的扭矩传递构件，螺线管致动器包括能平移的结构元件以实现接合和/或脱离，其中能平移的结构元件线性地移动直到其接触到一表面，这产生一力矩，使结构元件倾斜以将该结构元件锁定就位。以这种方式，致动器的保持力增加，而不需要抽取更大的电流。
5.作为一个示例，电磁螺线管致动器可以通过增加电流大小来操作，并且随后在结构元件仍然就位的情况下减小电流大小。在一个示例中，结构元件可以包括极片(pole-piece)、柱塞和盖板，它们操作以接合和/或脱离在差速器系统中的离合器或齿轮。在一个示例中，与结构元件的中心偏移的力引起该元件在选定的位置处变得有角度(例如，接合或脱离)，并且经由摩擦力和其他力变得锁定就位，这形成自锁的离合器，因此使柱塞保持在接合(或脱离)的锁定位置，而不需要抽取额外的电流并且能够减小电流。
6.在一个示例中，解锁致动器涉及将反向电流供应到致动器，并且进一步得到弹力的帮助，作为一个示例。在一个示例中，锁定或解锁致动器的所需电流水平可以学习并且存储在控制器中。以这种方式，可以实现对接合和/或脱离请求的更快响应。此外，由于热量所致的致动器劣化的可能性可以进一步减小，并且客户吸引力可以对应地增加。
7.应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
8.图1示出了带有电路板组件的差速器系统的实施例的截面图。
9.图2示出了在图1中描绘的差速器系统和电路板组件的分解图。
10.图3示出了在图1-2中的电磁螺线管致动器的一部分的截面，其处于脱离位置。
11.图4示出了图3中描绘的电磁螺线管致动器，其是通电的。
12.图5示出了图3中描绘的螺线管致动器，其是通电的并且处于锁定位置中。
13.图6示出了图3中描绘的螺线管致动器，其在电流停止的情况下处于锁定位置中。
14.图7示出了图3中描绘的电磁螺线管致动器，其脱离摩擦锁定。
15.图8示出了一种用于操作电磁螺线管致动器以接合和/或脱离车辆变速器的扭矩传递构件的方法。
16.图9示出了一种用于操作电磁螺线管致动器以接合车辆变速器的扭矩传递构件的方法。
17.图10示出了一种用于操作电磁螺线管致动器以脱离车辆变速器的扭矩传递构件的方法。
18.图11示出了根据图8-10的方法，针对电磁螺线管致动器示例性预言性操作以接合和/或脱离车辆变速器的扭矩传递构件的时序图。
19.图1-8大致按比例绘制，除非另有说明。然而，在其他实施例中，可以使用其他相对部件尺寸。
具体实施方式
20.下文的描述涉及到螺线管致动器。螺线管致动器可定位在各种装置中，诸如车辆变速器的扭矩传递构件，以致动可移动构件。在一个示例中，电磁体螺线管致动器在图1的差速器系统中以环的形式示出，其构造成致动离合器。在图2中示出了图1的环形螺线管致动器的示例的分解图。图3-7示出了图2的螺线管在各种致动状态下的截面图。根据图8-10的方法，致动器可由包括各种传感器的控制系统控制。图11示出了根据图8-10的方法操作的示例预言性操作。
21.在一个示例中，螺线管致动器包括带有柱塞和极片的壳体，以控制磁力。一些用于提供致动的方法在与极片接触之前和之后维持柱塞的线性运动(并且因此避免倾斜和/或结合)。同样，这种方法一般是为了减少多余的摩擦。然而，保持力可能需要维持电流对抗回位偏压弹簧，并且因此会增加能量的使用和/或线圈绕匝的数量。如本文所述，摩擦力用于有利地以减小的电流将柱塞保持在选定的位置中，即使在有偏置力的情况下也是如此。
22.例如，该系统可以利用致动器的元件的倾斜和结合，诸如极片(例如盖板)或柱塞，或它们之间的另一个实体(例如垫圈)。在一个示例中，可以提供几何特征，诸如与螺线管的线性运动相比有角度的有角度表面，使得当柱塞与实体(直接或间接)接触时，柱塞被迫倾斜，因此例如增加柱塞和壳体之间的法向力。偏移力可以维持元件的倾斜或结合，并建立自锁系统，其保持位置直到强行解锁，诸如通过致动器的反向致动。
23.在一个示例中，当螺线管线圈通电时，柱塞开始向盖板移动。在接触时，诸如由于有角度的表面的缘故，柱塞将尽力与盖板面对面的接触，和/或因为柱塞将尽力减轻由于电磁力所致的气隙，柱塞倾斜或试图倾斜，这将增加柱塞和壳体之间的法向力。这种增加的法向力会增加壳体和柱塞之间的总摩擦力，因为摩擦力与法向力成正比。这种增加的摩擦力将有助于以更高的总保持力保持柱塞的接合，总保持力是电磁力和摩擦力的叠加力。柱塞
可以随后在减小或没有电流的情况下保持锁定在接合位置。
24.在一个示例中，脱离柱塞通过增加在与接合电流的相反方向上的、足以克服锁定位置的摩擦力的、去至致动器的电流来实现。在这个示例中，由于弹力的方向，用以解锁柱塞的反向电流的大小可能小于锁定柱塞的电流的大小。以这种方式，可以减小系统的整体电流。
25.图1示出了差速器系统100(例如，锁定差速器系统)。差速器系统100可以包括在以101示意性地描绘的车辆中。车辆101可以是轻型、中型或重型车辆。差速器系统100包括电磁螺线管致动器102，其设计成引起本文进一步描述的差速器锁定机构的接合和脱离。差速器锁定机构可包括诸如锁定板等部件，锁定板设计成接合和脱离差速器的侧齿轮之间的速度差。如在此所述，当差速器锁定时，基本抑制车桥轴之间的速度差，而当差速器解锁时，允许车桥轴之间的速度差。
26.螺线管致动器102可以联接到主体部段138。电路板组件104进一步提供在差速器系统100中。电路板组件104包括控制电路144和传感器140。电路板组件104将传感器140布置在螺线管致动器102的面142下方。控制电路144可以再次横向延伸跨越螺线管致动器102的顶部侧146。以这种方式，电路板组件104可以与储存在车桥壳体的润滑剂储存部150(例如，集油部)中的润滑剂149(例如，油)间隔开。因此，润滑剂干扰电路运行的可能性会减小。
27.在图1中进一步描绘了螺线管致动器102的壳体152和盖板153。在一个示例中，壳体152的形状是环形。在一个示例中，盖板153固定到壳体并且具有突起。壳体152至少部分地封围螺线管致动器中的线圈组件154。具体地，壳体152将线圈组件154和电路板组件104密封到螺线管致动器。壳体152封围柱塞。在一个示例中，盖板153具有这样的突起，即，突起与柱塞相互作用以形成与柱塞的截面的中心点偏离的接触区域。柱塞联接在车辆变速器部件中。在一个示例中，柱塞是活塞148，而车辆变速器部件是锁定装置132。
28.传感器140设计成感测螺线管致动器102中的活塞148的位置。具体地，在一个示例中，传感器140可以是涡流传感器。然而，已经设想了其他合适的传感器。因此，传感器140可以将指示活塞148位置的信号发送到电路板组件中的控制电路。传感器140可以沿螺线管致动器102的第一面142向下延伸。以这种方式，传感器140可以布置成期望的定向，以实现目标的螺线管感测功能。详细的说，传感器140可以布置成平行于螺线管致动器的面142的平面。
29.电路板组件104可以经由有线和/或无线通信与控制器105(例如，电子控制单元(ecu))进行电子通信。控制器105可以因此与电路板组件间隔开。控制器105可以设计成实现控制策略，诸如发动机控制、马达控制、动力系控制等。电路板组件104可以将快速可区分的信息发送到车辆控制器，诸如指示电路板组件状态(例如，激活的较高耗电状态或较低耗电状态(睡眠状态))的信息。为了完成前述车辆控制功能，车辆控制器可以包括存储可由处理器121执行以进行车辆控制策略的指令的存储器119。
30.差速器系统100可包括齿轮106(例如，齿圈)，齿轮106可以联接到传动系的齿轮(例如，小齿轮)。齿轮106可以旋转联接到以108示意性地描绘的原动机(例如，内燃发动机、马达、这些的组合等)。箭头110指示原动机108和齿轮106之间的动力流动。
31.齿轮106联接到轴112，轴上驻留有齿轮114(如小齿轮)。齿轮114联接到侧齿轮116、118。继而，侧齿轮116、118联接到车桥轴120、122(一对车桥轴)，这些车桥轴可旋转地
联接到经由箭头125指示的驱动轮124。花键126和/或其他合适的附接接口可以促进车桥轴和侧齿轮116、118之间的附接。差速器系统100可以进一步包括联接到齿轮106的壳128。
32.差速器系统100的锁定装置132中的锁定齿轮130可以经由螺线管致动器102来致动。因此，锁定齿轮130可以经由致动器而放置成解锁或称脱离的位置和锁定或称接合的位置。在一个示例中，在解锁位置中，锁定齿轮130中的齿134与侧齿轮116中的齿136间隔开。继续这样的示例，相反地，在锁定位置中，锁定齿轮130中的齿134与侧齿轮116中的齿136配合。以这种方式，差速器可以经由锁定装置132而锁定和解锁。然而，已经设想了其他合适类型的锁定机构。差速器系统可进一步包括布置在锁定齿轮130和侧齿轮116之间的弹簧131。弹簧用作使锁定齿轮回到解锁的位置。然而，已经设想了其他锁定装置的构造。
33.在图1以及图2—8中提供了坐标系160以供参考。在一个示例中，z轴可以是竖直轴线(例如，平行于重力轴线)，x轴可以是横向轴线(例如，水平轴线)，和/或y轴可以是纵向轴线。然而，在其他示例中，轴线可以具有其他定向。在图1和图2—7中进一步提供了差速器系统100的中心轴线162以供参考。可以理解的是，中心轴线162可以是差速器系统中的车桥轴的旋转轴线。如本文所述，轴向运动可指代部件沿平行于中心轴线的方向的运动。
34.包括控制器105的控制系统构造成执行致动器控制例程，诸如图8、9和10的示例例程，并接收传感器信号，诸如来自传感器140的信号。在一个示例中，车辆控制器可以操作例程来改变一组齿轮的齿轮状态。
35.虽然图1示出了锁定差速器中的螺线管致动器，但也设想了其他应用，诸如用于变速器换挡的致动器
36.图2示出了螺线管致动器102的进一步细节。如在此进一步描述的，电磁螺线管致动器可以包括能平移的结构元件，以实现差速器的接合或脱离。在一个示例中，结构元件可以包括柱塞、极片和盖板。在一个示例中，电磁螺线管致动器包括壳体、线圈和柱塞。
37.现在具体参考图2，电磁螺线管致动器102和电路板组件104以分解视图来描绘。如上所述，螺线管致动器102设计成触发差速器的锁定和解锁(接合/脱离)。电磁螺线管致动器102包括线圈组件154和活塞148。线圈组件154电联接到能量源202(例如，电池、电容器、交流发电机等)。线圈组件154可以通电引起活塞148的轴向运动，以触发差速器的锁定和解锁。在一个示例中，活塞148可以因此用作为电枢。特别地，线圈组件154可以选择性地通电和断电，以引起电磁螺线管致动器102的激活和停用。螺线管致动器的激活和停用引起差速器的锁定和解锁。
38.在一个示例中，电磁螺线管致动器102可以经由多级控制策略来激活。因此，在某些情况下，螺线管致动器可以在第一阶段利用较高的电流通电以引起活塞148的运动，而在第二阶段，可以降低电流水平或停止，并且活塞148保持或锁定在期望的位置。因此，在一个具体的实施例中，螺线管致动器可以经由峰值和保持策略来激活，其中递送到螺线管的电流在激活期间逐步降低。当电路板组件104结合到差速器中并与之一起制造时，螺线管致动器控制的精度可以提高，由此对应地增加致动器性能和车辆操控性能。在某些情况下，将电路板组件104结合到差速器器中，进一步使电路板组件104能够在制造时更精确地校准。例如，单一制造商可以组装差速器和控制电路，并且随后地校准控制电路。因此，螺线管致动器控制中的精度可以进一步提高，这增加致动器的性能。
39.电磁螺线管致动器102可以进一步包括垫圈204。垫圈204可以用作致动器中的轴
向保持部件。螺线管致动器102可以进一步包括壳体组件206。壳体组件206可以包括壳体152和盖板153。当组装好时，电磁螺线管致动器102流体密封在壳体152和盖板153内。以这种方式，螺线管可以保护在差速器封壳内，免受润滑流体(例如油)的影响。在一个示例中，盖板153包括凹槽211，凹槽211轮廓设计成与电路板组件壳体226的传感器延伸部213匹配，在此详述。以这种方式，电路板组件可以与螺线管致动器102密封。凹槽211可以具有与传感器140的形状相关的形状。因此，在一个示例中，该凹槽可以具有两个相对的壁227，它们彼此平行，并且轮廓设计成密封传感器。然而，已经设想了其他凹槽形状。
40.线圈组件154可以包括第一面142(例如，内部轴向面)，与第一面相对的第二面212(例如，外部轴向面)，以及在第一面和第二面之间延伸的外周表面214。这些螺线管部件可以封围这样的线圈绕组，即，当通电时，线圈绕组会使活塞148在轴向方向上移动。
41.控制电路144设计成实现控制和诊断策略。例如，控制电路144可以基于一个或多个运行状况，选择性地对螺线管致动器通电，以引起差速器的锁定和解锁。参考图3-11，在此将更详细地讨论以编程方式存储在控制电路144中的各种控制和诊断策略。为了完成控制和诊断功能，控制电路144可以包括可由处理器执行的存储器。存储器可以存储可由处理器执行的以进行本文所述的控制方法、策略等的指令。详细地说，处理器可以包括微处理器单元和/或其他类型的电路。存储器可包括已知的数据存储介质，诸如随机存取存储器、只读存储器、保持活动(keep alive)存储器、其组合等。电路板组件104可以包括在控制器105中，该控制器进一步包括使系统操作人员能够启动差速锁定和解锁功能的一个或多个输入装置，诸如按钮、图形用户界面(gui)、旋钮、开关、滑块等。附加地或替代地，电路板组件104可以设计成基于运行状况，诸如车速、车辆牵引力、车辆负荷等，以编程方式锁定和解锁差速器。
42.壳体152可以包括延伸经过周向表面220和外壁222的切口218。切口218与电路板组件104配合并密封电路板组件104。以这种方式，电路板组件104可以空间有效地结合到螺线管致动器中，同时将致动器与存在于差速器中的润滑流体密封隔开。切口218可以具体包括相对的壁224。壁224的轮廓可以对应于电路板组件壳体226的轮廓。具体地，在一个示例中，这些壁224可以彼此平行以使电路板组件能够有效地与螺线管致动器密封。然而，已经设想了其他壁轮廓。致动器壳体152可以进一步包括设计成与差速器的一个部段，诸如差速器壳匹配的内周延伸部228(例如，环形延伸部)。
43.在一个示例中，控制电路144和传感器140可以形成l形。详细地说，传感器140可以以对于控制电路144基本垂直的角度230布置。因此，如所示的，电路板组件104可以包括连续的基部232，该基部232包括上部段234和径向地朝向中心轴线162延伸的侧部段236。以这种方式，传感器140可以以传感操作所期望的角度布置，同时允许控制电路与在操作期间产生热量的螺线管线圈间隔开。
44.电路板组件104进一步包括带有第一部段238的密封壳体226，该第一部段238可具有与底层电路板的l形轮廓对应的l形轮廓。l形壳体允许组件实现相对较小的封装，感测螺线管致动器的运动，并展现减少电路的热量针对性的热特性。第二部段240(例如，盖子)在组装时可以附接到第一部段238，以密封其中的电路板。第二部段240可以包括平面的面，该平面的面会增加从电路到周围环境的热传递，同时壳体实现空间效率的轮廓。第二部段240可以配合在第一部段238的开口241中。第二部段240进一步包括平面的顶表面243，该顶表
面243可以横向对齐，这允许壳体对周围环境传递更多的热量。
45.壳体226可以包括接线接口242(例如，接线线束)。在一个实施例中，接线接口242可以是带有四个导线端口244的控制器区域网络(can)接线接口，如所示的。然而，在其他实施例中，接线接口242可以是带有三个导线端口(一条信号线、一条电源线和一条地线)的本地互连网络(lin)接线接口。当部署了can接线接口时，电路板的元件的劣化可以更容易识别。另一方面，在某些情况下，当部署了lin接线接口时，由于导线的减少和电路板组件的封装可能简化的缘故，导线劣化的可能性会下降。导线端口244可以沿平行于中心轴线162的轴线布置。以这种方式，电路板组件104可以实现空间高效的形式，使电路板的产热部段与在运行期间会产生热量的线圈组件154间隔开。因此，电路板组件的温度超过期望值的机会可以减少。
46.电路板组件104可以进一步包括导线密封件248，其与接线接口242联接以减少润滑剂干扰接线和进入电路板封壳的机会。以这种方式，可以进一步增加组件的寿命。
47.图3-7示出了在不同状态下的螺线管致动器102的一部分的截面。这些图从图3处的脱离和停用的线圈状态开始，并且行进通过致动器操作，致动器操作包括如何使用内部摩擦力将致动器的部件选择性地锁定在通电和延伸的位置，通电和延伸的位置在本示例中对应于扭矩传递元件(例如差速器)的接合状态。图3-7在不激活线圈的情况下行进通过维持延伸位置，并且通过解锁和收缩返回到搁置状态。由控制系统对致动器的控制可以遵循图8-10的例程。
48.现在转到图3，其示出了螺线管致动器102处于停用(和解锁)状态。如描绘的，电磁螺线管致动器包括线圈组件154和活塞148。线圈组件154包括线圈303和线圈外模304。在一个示例中，活塞148用作柱塞。在一个示例中，活塞148可以设计成带有活塞表面306，而盖板153可以具有盖板表面308。在图3中所示的不倾斜位置中，活塞表面306可以具有相对于x-z平面从活塞缺口310向上的微小角度(例如，大于零和小于10％)，或者如果盖板表面308具有从盖板缺口312向上的微小角度，则可以在x-z平面中是平直的，或者反之亦然。此外，如图3所示，两个表面可以是相反角度。在一些示例中，盖板表面308，或活塞表面306，或盖板表面308和活塞表面306两者都是成角度的。在一些示例中，盖板表面308和活塞表面306之间的实体(诸如图2中的垫圈204)是成角度的。
49.在图3中，在没有对线圈组件154提供电流的情况下，向下的弹力302作用以使活塞148沿中心轴线162轴向移动。在一个示例中，向下的弹力302可以由先前描述的齿轮系统的弹簧供应，诸如图1中锁定装置132的弹簧131。继续在这个示例中，作用在活塞148上的向下的弹力302维持差速器系统100中齿轮的脱离。在一个示例中，传感器，诸如传感器140，检测活塞148的解锁位置并将活塞148的解锁位置通信到控制器105。
50.图4示出了电磁螺线管致动器102的详细描述，其中电流供应到线圈组件154，并且活塞向上移动，直到在接触区域404处的接合。在这个位置，活塞148还没有倾斜或旋转，通过表面306和308之间的小角度来说明。通电的线圈组件154产生磁力402。作用在活塞148上的力因此包括平行于中心轴线162的向上的磁力402和同样平行于中心轴线162的向下的弹力302。磁力402克服弹力302，所以活塞线性地向上移动，因为这些力没有基本相互抵消。
51.在一个示例中，控制器确定供应到线圈组件154的电流的大小，以基于校准水平产生磁力402，校准水平可以取决于运行状况来调整。例如，目前的水平可以基于对弹力的估
计，并且可以基于运行温度，或期望的接合速度。此外，电流水平可以基于在先前运行期间所施加的电流的学习值来调整，这可以进一步根据温度来索引。额外细节在图8-10的例程中提供。
52.如上所述，磁力402引起活塞148的线性平移，在这个示例中该线性平移平行于致动器的中心轴线，直到活塞148的突起与盖板153上的点或区域接触。在一个示例中，活塞表面306和盖板表面308在接触区域404处成角度地接触，接触区域404在一个示例中可以用接触点表示。然而，取决于变形的程度，接触可能发生在初始接触点周围的收缩区域处。此外，由于变形、不完善和其他几何因素的缘故，可能会出现多个收缩点和/或区域。在接触区域404处有冲击时，活塞148不会与盖板153平齐接触，因此摩擦力是低的。产生倾斜力参考图5的进一步讨论。
53.具体地，图5示出了呈摩擦锁定构造的电磁螺线管致动器102，其中电流供应到线圈组件154和活塞148。去至线圈组件154的电流迫使活塞148朝向盖板153轴向移动。在活塞148的初始线性平移之后，活塞表面306和接触板表面308尽力沿着接触区域404平齐或面对面的接触，导致活塞148倾斜并且摩擦力增加。活塞148试图减小气隙506。试图减小气隙506和/或偏移接触力和反作用的法向力和摩擦力会产生方向使活塞148旋转的力矩502。在这个示例中，由于有角度表面产生的空间能够使不平衡的力矩使活塞旋转或倾斜。在图5所示的定位中，由于旋转的缘故，在表面306和308之间的小角度和由此产生的空间闭合，并且因此这些表面是面共用接触。此外，活塞148在活塞的一角处(例如靠近箭头504的位置)与壳体152接触。该力矩的作用是进一步增加法向力和摩擦力，产生自锁状况，该状况在持续的电流作用下，将活塞148楔入在壳体152和盖板153之间。增加的法向力会增加壳体152和活塞148之间的总摩擦力，产生摩擦力504，该摩擦力与法向力成正比。在这一点上，电流可以减小，诸如减小到较低水平，或零，并且如果回弹力不足以解锁活塞则仍然锁定在图5所示的位置中。然而，如果当电流减小时活塞没有充分锁定，则活塞可能开始向下移动。
54.在一些示例中，通过摩擦足以锁定活塞148的电流的大小和持续时间学习并存储在控制器105中，如在图8-10中进一步解释。
55.图6示出了在其中在图5处的操作即使当电流减小也足以将活塞锁定就位的情况下，没有电流而电磁螺线管致动器102处于摩擦锁定构造。特别是，从图5继续，图6示出了其中经由力矩502倾斜活塞148，将活塞锁定在壳体152和盖板153之间的位置中的情况。锁定使得产生摩擦力602，该摩擦力与弹力302相等且相反，将活塞148保持就位。在这一点上，去至致动器的电流可能停止并且活塞仍然锁定。图8、9和11中的例程更详细地描述了去至线圈组件154的电流如何减小和停止。
56.图7示出了电磁螺线管致动器102，其中对线圈组件154供应电流并且活塞148脱离摩擦锁定位置。为了脱离摩擦锁定，可以对线圈组件154供应与接合电流相反方向的电流，并且电流的大小和持续时间足以使活塞返回到不倾斜的位置，使线性运动可以继续回到原位置，如图7所示。
57.相反方向的电流使线圈组件154通电。电流传递到盖板153，利用相反的磁力702迫使活塞148离开接触区域404。相反的磁力702与弹力结合，将活塞148推离盖板153，使活塞解锁。解锁的活塞148在气隙506内轴向滑动，由弹力302在解锁方向上进一步迫动。一旦运动开始，去至线圈组件154的相反方向电流可能会减小和停止。然后，活塞保持在解锁的位
置，如图3所示。
58.在一个示例中，控制器可以确定供应到线圈组件154的电流的大小和持续时间，以基于校准水平产生相反磁力702，校准水平可以取决于运行状况来调整。例如，目前的水平可以基于对摩擦力602和弹力302的估计，并且可以基于运行温度，或期望的接合速度来调整。此外，电流水平可以基于在先前运行期间所施加的电流的学习值来调整，这可以进一步根据温度来索引。细节在图8-10的例程中提供。
59.现在转到图8、9和10，方法800和子例程900和1000分别详细说明了锁定和解锁螺线管致动器的摩擦锁定状态以接合和脱离扭矩传递构件，并且可由上文参考图1-7描述的差速器系统和对应部件中的一个或多个来实现。该方法800可以经由结合在差速器系统中的电路板组件来进行。此外，电路板组件可包括如前所述的控制器，该控制器包括保持可经由处理器执行的指令的存储器。
60.在一个示例中，方法800使用来自传感器(例如图1的涡流传感器140)和控制器(例如105)的反馈以确定差速器的例如接合或脱离的接合状态，并且在车辆运行期间如由车辆水平控制器要求的来控制接合和脱离。方法800遵循图9和图10中的子例程行进，以锁定或解锁螺线管致动器102，子例程将在下文中详细描述。在一个示例中，图8、图9和图10的例程还采用位置信息自适应地学习各自的电流水平和/或持续时间，以锁定和解锁螺线管致动器。供应到致动器的电流水平可以基于车辆的其他运行状况进一步修改，从而如要求的提供可靠和快速的接合和脱离而不会过度消耗电流。
61.该方法800从802处开始，其中该方法包括确定运行状况。运行状况可包括环境温度、电路板组件温度、电磁螺线管致动器温度、车辆速度、车辆负载、操作者输入装置构造等。运行状况可以经由一个或多个传感器确定。
62.方法800进行到804，在该处方法包括确定系统的期望状态，诸如差速器的期望接合或脱离请的求。车辆控制器在确定期望的差速器状态时可以设想各种因素。例如，当车辆操作者致动按钮或其他输入装置表明操作者期望从解锁状态锁定差速器时，可能请求状态改变。在其他示例中，当存在于旋转联地接到差速器的驱动轮之间的车辆牵引力不平衡时，可能期望状态改变。例如，如果驱动轮速度偏差超过阈值(例如，0.8米/秒(m/s)，1.4m/s，2.2m/s，等等)，则可以启动差速器锁定。在另一个示例中，如果检测到道路状况中的变化，可以要求差速器锁定。例如，如果车辆离开公路并且进入困难的地形。
63.该方法进行到806，在该处方法包括确定期望状态是否是实际的当前状态。在一个示例中，诸如传感器10之类的传感器提供诸如活塞148之类的柱塞的位置，据此，该方法估计差速器系统的接合状态。
64.如果因为当前状态是所期望的状态(在806处为“否”)而确定不期望差速器状态改变，则该方法移至808，在该处方法包括将差速器锁定机构维持在当前构造中。
65.如果确定期望状态改变(在806处为“是”)，则方法800前进到810。在810处，该方法800包括确定状态变化是否向锁定过渡。在一个示例中，传感器140检测到活塞148与壳体152接触，而与盖板153没有接触，如图7中所述。在这样的示例中，可以确定从解锁到锁定的状态改变。
66.如果确定系统请求锁定(810处为“是”)，则方法800行进到812，在该处进行锁定例程。锁定例程在图9中进一步讨论。
67.回到810，如果确定系统不要求锁定(810处为“否”)，则系统行进为过渡到解锁(814处为“是”)。在一个示例中，感测到诸如在图5和图6中所述的与壳体152和盖板153接触的活塞148，可以确定从锁定到解锁的状态改变。从814，方法800进行到816以进行解锁例程，这在图10中描述。
68.转到图9，方法900描述了用于螺线管致动器的锁定例程。差速器系统或其他扭矩传递系统的状况可能影响用以锁定致动器的电流大小。因此，在图9中，控制器基于传感器反馈学习电流的大小和/或持续时间，并且将信息储存为阈值电流水平以用于后续锁定控制。
69.该方法900从902处开始，在该处检查标志状况，即锁定标志是否设定为等于1。该标志指示离合器的最后已知状态，其中1意味着系统是接合的并且电流已经减小(致动器锁定)，而0意味着系统是分离的。如果确定该标志等于1，则方法900行进到返回，因为致动器锁定并且离合器接合。
70.如果确定标志等于0，则方法900行进到904，在该处确定柱塞是否在完全延伸位置中，该完全延伸位置是如果充分倾斜就可以锁定就位的位置。在一个示例中，确定诸如活塞148之类的柱塞的位置，可以通过诸如上述的传感器140之类的传感器来检测，并且该方法可包括从控制器到致动器发送和/或接收信息，控制器和致动器诸如是控制器105和螺线管致动器102。在一个示例中，电流大于阈值幅度的持续时间用来确定活塞是否锁定。因此，在一个示例中，如果呈1安培(a)或更大的电流保持70毫秒(ms)，则可以假定活塞锁定。在另一个示例中，整个离合器上的速度偏差低于阈值(诸如，大于2.2m/s，等)可指示活塞和离合器接合的锁定状态。
71.如果确定活塞处于它可能被锁定的位置，则方法900行进到906，在该处去至线圈的电流减小。在一个示例中，去至线圈的电流以5毫安培(ma)的增量减小，并且该增量保持10毫秒，同时一个或多个诸如上文所述的传感器指示活塞是否保持在延伸位置。以这种方式，会减小电流，同时确认活塞保持在所期望的位置，并且因此通过摩擦力实际上锁定。
72.方法900在检测到活塞在减小的电流下保持就位(被锁定)时行进到908，该减小的电流可以是零电流或低于非零阈值的电流，诸如0.1安培。在910处，标志设定成等于1，并且用以锁定活塞的电流水平作为更新的锁定电流阈值存储在存储器中，该阈值可以利用低通滤波器过滤以自适应地学习实现满意锁定所需的电流，使得电流可以减小同时维持接合。此外，在移除电流时，维持致动器锁定所需的电流水平可以根据诸如温度之类的运行状况来学习。以这种方式，由于温度可能会影响致动器中的空间和摩擦力，在不同的温度下可能需要不同的电流水平，以便在电流减小时保持致动器的锁定。例如，在升高的温度下，可用的间隙空间可能减少，意味着与较低的温度相比，处于锁定位置中的较低的峰值电流水平可以使致动器设定到在电流减小的情况下维持的锁定状态中，该锁定状态在电流减小时维持不变。
73.回到904，如果确定活塞不在锁定位置中(在904处为“否”)，则方法900行进到912，在该处调节，例如增加，去至致动器的电流，以使活塞朝向锁定位置移动。
74.从912，方法900进行到914，在该处锁定标志设定为0。
75.转到图10，方法1000描述了用于螺线管致动器的解锁例程。解锁螺线管致动器以分离离合器例如包括在与接合电流相反的方向上增加去至线圈的电流，会产生向下的力，
该力得到弹簧向下的轴向力的进一步帮助，如图7中所述。如上所述，可变状况可能影响用以解锁致动器的电流的大小。因此，在图10中，控制器基于运行状况确定要施加的选择的电流水平和持续时间，并且基于传感器反馈进一步自适应地更新相反方向电流的大小和/或持续时间，并将信息作为用于后续解锁控制的阈值电流水平存储在控制器存储器中。
76.该方法1000从1002处开始，在该处检查标志状况，即锁定标志是否设定为等于1。如上所述，该标志指示离合器的最后已知状态，其中1意味着系统是接合的并且电流已经减小(致动器锁定)，而0意味着系统是分离的。如果确定该标志等于0，则方法1000行进到返回，因为致动器解锁并且离合器脱离。
77.如果确定标志等于1，则方法1000行进到1004，在该处确定例如活塞148之类的柱塞为处于例如与中心轴线162平行的解锁位置中，或者处于例如倾斜的锁定位置。如上所述，确定活塞148的位置，可以通过诸如传感器140之类的传感器来检测，并且该方法可包括从控制器到致动器发送和/或接收信息，控制器和致动器诸如是控制器105和螺线管致动器102。在一个示例中，与接合电流方向相反的电流大于阈值大小的持续时间被用来确定活塞是否解锁。因此，在一个示例中，如果在与接合电流方向相反的呈0.6安培(a)或更大的电流保持50毫秒，则可以假定活塞解锁。
78.如果确定活塞处于解锁位置，则方法1000行进到1006，在该处去至线圈的电流减小。在一个示例中，去至线圈的电流以3毫安的增量减小，并且该增量保持10毫秒，同时一个或多个诸如上文所述的传感器指示活塞148是否保持在解锁位置。以这种方式，会减小电流，同时确认活塞保持在所期望的位置，并且因此实际上处于解锁状态，并且齿轮脱离。
79.方法1000在检测到活塞在减小的电流下保持就位(被解锁)时行进到1008，该减小的电流可以是零电流或低于非零阈值的电流，诸如0.1安培。在1010处，标志设定成等于0，并且用以解锁活塞的电流水平作为更新的解锁电流阈值储存在存储器中，该阈值可以利用低通滤波器过滤以自适应地学习实现满意解锁所需的电流。以这种方式，由于弹力可能影响要克服在锁定的致动器中的摩擦力的电流水平，对于不同温度可能需要不同的电流水平来快速并且有效地解锁致动器。
80.回到1004，如果确定活塞不处在解锁位置中，则方法1000行进到1012，在该处调节去至致动器的电流，例如增加去至致动器的电流，以使活塞朝向解锁位置移动，这也可以包括在对于诸如温度之类的当前状况解锁所需的电流的自适应学习中。
81.从1012，方法1000进行到1014，在该处锁定标志设定为1。
82.图11示出了根据图8-10的方法，针对电磁螺线管致动器示例性预言性操作以接合和脱离车辆变速器的扭矩传递构件的时序图1100。水平轴(x轴)表示时间，并且竖直标记t1-t3表示在图8、9和10的例程中锁定和解锁螺线管致动器的相关时间。虚线水平线指示各种情况下的电流水平和/或活塞位置。
83.在t1之前，螺线管致动器处于解锁状态1102。在一个示例中，从t1开始，期望状态改变为锁定状态，如图8所示。在一个示例中，要求离合器或齿轮接合。在一个示例中，与全球定位系统(gps)通信的控制器105检测车辆101进入带有困难路况的区域。在这个示例中，可以检测车辆离开公路并且进入未完善的道路走廊。继续在这个示例中，传感器140检测解锁的位置，并且如图3所述，活塞没有倾斜。在t1处，基于在图9中描述的自适应学习来增加去至线圈的电流。例如，电流可以以例如1安培的初始水平1104供应，并且随后在标志等于1
时基于存储的锁定电流阈值而保持5毫秒。在通过传感器检测到活塞与盖板和壳体接触的位置1106时，锁定机构从解锁状态过渡到锁定状态。继续在这个示例中，检测到活塞处于锁定位置就会启动对去至线圈的电流减小，诸如图9中所述。在传感器检测到活塞位置时，去至线圈的电流可能减小。例如，电流可以以0.2安培的增量减小并且保持5毫秒。
84.在t2时，去至线圈的电流在1108处朝向停止电流去至线圈的方向进一步减小。在一个示例中，传感器检测活塞解锁，如以位置曲线由1110指示。解锁的检测启动对去至线圈的电流的增加，在以电流曲线由1112示出。在一个示例中，电流水平可以增加到锁定标志加0.2安培并保持5毫秒。在一个示例中，传感器继续监测活塞位置，同时电流保持直到再次检测到锁定。在锁定检测1114后，随着监测活塞位置，电流可能减小。在一个示例中，如果随着电流减小，活塞位置保持在确定的位置，则电流可以减小到零。
85.在t3时，期望从锁定到解锁改变状态，诸如图8中所述，并且对应地，要求齿轮或离合器分离。在一个示例中，控制器105和gps系统检测车辆返回到公路。在t3之后，电流以与接合电流相反的方向供应到线圈，以促使活塞离开盖板，如图7所述。如在图10的示例例程中所述，电流可以以作为解锁电流阈值的存储在控制器中的初始水平1116来供应。在一个示例中，电流可以以1安培供应并保持5毫秒(ms)。继续在这个示例中，供应的反向电流的大小小于使活塞移动到解锁位置的阈值。在这个示例中，传感器检测到活塞仍然锁定。反向电流以更大的幅度的电流水平1118施加。在一个示例中，可以以解锁标志水平施加电流，例如1安培，加0.2安培，并保持5ms。在这个示例中，电流足以使活塞解锁，并且弹簧将活塞恢复到壳体内的轴向定向，如以位置曲线由1120指示。在图10之后，解锁致动器的新的电流水平可以作为解锁电流阈值存储在控制器中。
86.本文所述的系统和方法具有使用摩擦力增加螺线管致动器的保持力的技术效果。本文所述的系统和方法可进一步具有在不增加电流的情况下增加螺线管致动器的保持力的技术效果。
87.图1-7示出了具有各个部件的相对定位的示例构造。如果示出为彼此直接接触或直接联接，则至少在一个示例中这样的元件可以分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此连续或相邻的元件可以分别是彼此连续或彼此相邻的。作为示例，放置为彼此面共用接触的部件可以称为面共用接触。作为另一示例，在至少一个示例中，定位成彼此间隔开、其间仅具有间隔空间而没有其他部件的元件可以如此称呼。作为又一示例，元件示出为在彼此上方/下方、彼此相对侧或彼此左/右可以相对于彼此如此称呼。此外，如附图中所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的点可以称为部件的“顶部”，而最底部元件或元件的点可以称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的竖直轴线并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，示出为在其他元件上方的元件竖直地定位在该其他元件上方。作为又一个示例，在附图中描绘的元件的形状可以被称为具有如此形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。此外，在一个示例中，彼此同轴的元件可以如此称呼。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以称为相交元件或彼此相交。更进一步地，在一个示例中，示出为在另一个元件内或在另一个元件外的元件可以如此称呼。在其他示例中，彼此偏离的元件可以如此称呼。在一个示例中，具有连续形状的元件可以如此称呼。进一步在另一个示例中，具有整体形状的元件可以如此称呼。如本文所使用
的，除非另外指明，否则术语“基本上”和“大约”解释为表示范围或值的正负百分之五或更少。
88.本公开还对方法提供支持，该方法包括：操作螺线管致动器以接合和/或脱离车辆变速器的扭矩传递构件，螺线管致动器包括能平移的结构元件以实现接合和/或脱离，其中能平移的结构元件线性地移动直到其接触到一表面，其产生一力矩，该力矩使结构元件倾斜以使结构元件锁定就位。
89.在该方法的第一示例中，操作螺线管致动器包括增加电流大小，并且随后在结构元件仍锁定就位的情况下减小电流大小。
90.在该方法的第二示例中，可选地包括第一示例，结构元件是极片。
91.该方法的第三示例中，可选地包括第一示例和第二示例中的一个或两个，结构元件是柱塞。
92.在该方法的第四示例中，可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每一个，结构元件是盖板。
93.在该方法的第五示例中，可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每一个，接合和/或脱离包括在变速器中的齿轮的接合和/或脱离。
94.在该方法的第六示例中，可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个或每一个，接合和/或脱离包括在差速器中的离合器的接合和/或脱离。
95.本公开还对螺线管致动器提供支持，该螺线管致动器包括：壳体；定位在壳体中的线圈；柱塞，柱塞定位在壳体中，其中柱塞包括接触区域。柱塞构造成在接触区域接触到与壳体固定的结构的一部分时倾斜。
96.在该系统的第一个示例中，结构是固定到壳体的板，板具有突起，其中接触区域与柱塞的截面的中心点偏离。
97.在该系统的第二示例中，可选地包括第一示例，柱塞包括形成接触区域的切口。
98.该系统的第三示例，可选地包括第一示例和第二示例中的一个或两个，壳体的形状设计成环形。
99.在该系统的第四示例中，可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每一个，该系统还包括：在解锁方向上推压柱塞的弹簧。
100.在该系统的第五示例中，可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每一个，柱塞联接在车辆变速器部件中。
101.本公开还对方法提供支持，该方法包括：增加去至螺线管致动器的电流，以接合车辆变速器的扭矩传递构件，包括：首先，使能平移的结构元件对抗弹簧线性平移，其次，在初始线性平移后，倾斜能平移的结构元件以将能平移的结构元件锁定就位，并且减小电流同时摩擦力维持能平移的结构元件，以维持扭矩传递构件的接合。
102.在该方法的第一示例中，该方法进一步包括：学习将能平移的结构元件锁定所需的电流水平。
103.在该方法的第二示例中，可选地包括第一示例，该方法还包括:使扭矩传递构件脱离，包括：在以与接合电流相反的方向上增加去至螺线管致动器的电流，以解锁能平移的结构元件，并且随后在弹簧的协助下线性地平移能平移的结构元件。
104.该方法的第三示例中，可选地包括第一示例和第二示例中的一个或两个，该方法
还包括:学习将能平移的结构元件解锁所需的电流水平。
105.在该方法的第四示例中，可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每一个，该方法还包括:确定能平移的结构元件的位置，并且响应于能平移的结构元件的所确定的位置来调节电流。
106.在该方法的第五示例中，可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每一个，减小电流包括将电流减小到0，同时维持扭矩传递构件接合。
107.尽管以上已描述了各种实施例，但应当理解，它们作为示例而非限制呈现。对相关领域的技术人员来说显而易见的是，所公开的主题可以以其他特定的形式实施而不脱离本主题的精神。因此，上述实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。
108.要注意的是，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种车辆系统构造一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂态存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他硬件结合的控制器的控制系统来执行。本文描述的特定例程可以代表任意数量处理策略中的一种或多种。这样，本文描述的各种命令、操作和/或行动可以以示出的顺序执行、并行地执行，或者在某些情况下省去。同样，提供的处理顺序是为了便于描述，不是实现本文描述的示例性示例的特征和优点的所必要的。取决于使用的特定策略，可以重复地执行在此描述的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待被编程不同控制系统中的计算机可读存储介质的非暂态存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括各种硬件部件并且与电子控制器结合在一起的系统中执行指令来执行。
109.可以理解，本文公开的构造和例程本质上是示例性的，并且这些具体示例不应被认为是限制性的，因为可以进行多种变化。例如，上述技术可应用于带有不同构造的马达系统，以及在带有各种推进源的车辆中，推进源诸如是马达、发动机、这些的组合等。此外，除非明确相反地说明，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等并不意在表示任何顺序、位置、数量或重要性，而是仅仅用作区一个元件与另一个元件的标签。本公开的主题包括本文公开的各种系统和构造以及其他功能、特征和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。所附权利要求书特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求书可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当将这样的权利要求书理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不排除也不需要两个或多个这样的元件。在本技术或相关申请中，可以通过修改本权利要求书或通过提出新权利要求书来主张所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合。这样的权利要求，不管是在范围上比原来的权利要求更窄、更宽、相等或不同，也被认为是包括在本公开的主题内。