用于将动力传递至负载的多速传动装置制造方法

用于将动力传递至负载的多速传动装置制造方法
【专利摘要】在第一方面，本发明涉及一种用于对由发动机的曲轴驱动的负载的速度进行控制的多速传动装置。该多速传动装置允许基于下述的一个或更多个参数来调节负载的速度：诸如车速、发动机RPM、电池充电水平（例如，当负载是交流发电机时）、冷却剂温度（例如，当负载是冷却风扇时）、车辆驾驶者所需要的发动机动力、车辆行驶中的水位（例如，当负载是冷却风扇时，如果冷却风扇的叶片在使用期间撞击水，则冷却风扇的叶片可能被损坏或可能引起对其他车辆部件的损坏）。由多速传动装置提供的速度可以包括两个或更多个非零旋转速度，或包括两个或更多个非零旋转速度以及零速度，或包括一个非零旋转速度以及零速度。
【专利说明】用于将动力传递至负载的多速传动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于将动力传递至负载(S卩，车辆中的附件)的输入轴的多速传动系统，所述负载例如为交流发电机、冷却风扇、动力转向泵、真空泵、空调压缩机、液压泵或任何其他适当类型的负载，并且更具体地涉及一种用于将来自发动机的曲轴的动力传递至负载的输入轴的多速传动系统。
【背景技术】
[0002]已经提出了用于对车辆中的发动机曲轴与车辆中的附件之间的操作性连接进行控制的一些多速传动系统。然而，出于各种原因，这种系统在市场上还没有获得成功。这种系统可能是复杂的、不可靠的、昂贵的且庞大的，并且可能耗费大量的动力用于它们的操作。这种系统也可能难以控制并且可能难以安装。
[0003]然而，将有益的是，能够提供一种如下的多速系统:该多速系统能够驱动附件并且至少部分地解决上述问题中的一个或更多个问题。

【发明内容】

[0004]在第一方面，本发明涉及一种用于对由发动机的曲轴驱动的负载的速度进行控制的多速传动装置。该多速传动装置可以驱动任何适当类型的负载诸如用于发动机的冷却风扇、交流发电机、动力转向泵、空调压缩机、真空泵、液压泵或在需要时车辆将从能够停止负载的旋转中获益的任何适当负载，或车辆将从能够提供负载的多个不同的旋转速度中获益的任何适当负载。多速传动装置允许基于下述的某些参数调节负载的速度:诸如发动机额定转速(RPM)、电池充电水平(例如，当负载是交流发电机时)、冷却剂温度(例如，当负载是冷却风扇时)、车辆驾驶者所需要的发动机动力、车辆行驶中的水位(例如，当负载是冷却风扇时，如果冷却风扇的叶片在使用期间撞击水，则冷却风扇的叶片可能被损坏或可能引起对其他车辆部件的损坏)。由多速传动装置提供的速度可以包括两个或更多个非零旋转速度，或包括两个或更多个非零旋转速度以及零速度，或包括一个非零旋转速度以及零速度。在一些实施方式中，两个速度由单一动力源诸如发动机曲轴来提供。在其他的实施方式中，速度由不同的动力源诸如发动机和马达/发电机单元(MGU)来提供。
[0005]在第一方面的实施方式中，本发明涉及一种用于驱动负载的输入轴的多速传动装置，该多速传动装置包括第一离合器系统、第一离合器系统输入构件、第二离合器系统和第二离合器系统输入构件。第一离合器系统包括接合离合器、传递构件和第一超越离合器。第一离合器系统输入构件在通过第一离合器系统操作性地连接至输入轴时驱动输入轴以第一速度旋转。接合离合器能够定位在第一位置中和第二位置中。在第一位置中，接合离合器将第一离合器系统输入构件操作性地连接至传递构件。在第二位置中，接合离合器将第一离合器系统输入构件与传递构件操作性地断开连接。第一超越离合器构造成允许输入轴沿驱动方向比传递构件更快地旋转，并且构造成在传递构件沿驱动方向比输入轴更快地旋转时将传递构件操作性地连接至输入轴。第二离合器系统包括第二超越离合器。第二离合器系统输入构件在通过第二离合器系统操作性地连接至输入轴时驱动输入轴以第二速度旋转，该第二速度低于第一速度。第二超越离合器构造成允许输入轴沿驱动方向比第二离合器系统输入构件更快地旋转，并且构造成在第二离合器系统输入构件沿驱动方向比输入轴更快地旋转时将第二离合器系统输入构件操作性地连接至输入轴。这种系统能够向负载的输入轴提供至少两个非零速度。
[0006]在第一方面的另一实施方式中，本发明涉及用于驱动负载的输入轴的多速传动装置，该多速传动装置包括第一离合器系统、第一离合器系统输入构件、第二离合器系统和第二离合器系统输入构件。第一离合器系统包括接合离合器、传递构件和第一超越离合器。第一离合器系统输入构件在通过第一离合器系统操作性地连接至输入轴时驱动输入轴以第一速度旋转。第一接合离合器能够定位在第一位置中和第二位置中。在第一位置中，第一接合离合器将第一离合器系统输入构件操作性地连接至第一传递构件。在第二位置中，第一接合离合器将第一离合器系统输入构件与第一传递构件操作性地断开连接。第一超越离合器构造成允许输入轴沿驱动方向比第一传递构件更快地旋转，并且构造成在第一传递构件沿驱动方向比输入轴更快地旋转时将第一传递构件操作性地连接至输入轴。第二离合器系统包括第二接合离合器、第二传递构件和第二超越离合器。第二离合器系统输入构件能够连接至输入轴而以第二速度旋转，该第二速度慢于第一速度。第二接合离合器能够定位在第一位置中和第二位置中。在第一位置中，第二接合离合器将第二离合器系统输入构件操作性地连接至第二传递构件。在第二位置中，第二接合离合器将第二离合器系统输入构件与第二传递构件操作性地断开连接。第二超越离合器构造成允许输入轴沿驱动方向比第二传递构件更快地旋转，并且构造成在第二传递构件沿驱动方向比输入轴更快地旋转时将第二传递构件操作性地连接至输入轴。这种系统能够向负载的输入轴提供至少两个非零速度以及零速度。
[0007]在第一方面的另一实施方式中，本发明涉及用于驱动风扇的输入轴的多速传动装置，该多速传动装置包括能够旋转的离合器系统输入构件、卷簧和致动装置。该卷簧具有第一端部、第二端部以及在第一端部和第二端部之间的多个螺旋盘圈。卷簧的第一端部与离合器系统输入构件和输入轴中的一者操作性地接合。卷簧能够定位在接合位置中和分离位置中:在接合位置中，卷簧接合离合器系统输入构件和输入轴中的另一者的径向内表面，从而将离合器系统输入构件以旋转的方式操作性地连接至输入轴；在分离位置中，卷簧从离合器系统输入构件和输入轴中的另一者的径向内表面径向地收回，从而将离合器系统输入构件与输入轴操作性地断开连接。致动装置构造成引起第二端部相对于第一端部成角度地运动，以便对盘圈的径向外表面与传递构件和第一离合器系统输入构件中的所述另一者之间的操作性连接进行控制。
[0008]在一种实施方式中，多速传动装置包括:与来自发动机的曲轴相关联安装的第一驱动构件和第二驱动构件；与负载的输入轴相关联安装的第一从动构件和第二从动构件；将动力从驱动构件传递至从动构件的连续传动构件；两个超越离合器；以及两个接合离合器。接合离合器和超越离合器可以设置在从动构件中的每个从动构件与输入轴之间。替代性地，接合离合器和超越离合器可以设置在驱动构件中的每个驱动构件与曲轴之间。替代性地，接合离合器可以设置在驱动构件与曲轴之间，并且超越离合器可以设置在从动构件与输入轴之间。在阅读本公开之后，其他构型对本领域的普通技术人员将是明显的。在该实施方式中，提供了至少两个非零速度以及零速度。其他非零速度能够经由具有适当离合器结构的附加的驱动构件以及连续传动构件来提供。如果驱动构件和从动构件是齿轮，则将不需要连续传动构件。
[0009]类似于以上描述的实施方式的其他实施方式是可能的。在一个其他的实施方式中，在第二驱动构件中的任何一个上都不设置第二接合离合器。在这种实施方式中，提供了非零速度而未提供零速度(尽管能够通过添加具有适当离合器的更多个驱动构件和连续传动构件来提供更多个非零速度)。然而，在另一实施方式中，不存在第二接合离合器、第二驱动构件、第二连续传动元件以及第一超越离合器和第二超越离合器。因而，存在有第一驱动构件、第一从动构件、第一连续传动元件(如果需要)以及第一接合离合器。在这种实施方式中，提供了 一个非零速度以及零速度。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]现在将参照附图、仅通过示例对本发明进行描述，在附图中:
[0011]图1是根据本发明的实施方式的多速传动装置的立体图；
[0012]图2a是图1中示出的多速传动装置的一部分的立体截面图，其中电枢处于第一轴向位置；
[0013]图2b是图2a中示出的多速传动装置的一部分的另一立体截面图，其中电枢处于第二轴向位置；
[0014]图2c是图1中示出的多速传动装置的一部分的放大截面侧视图，其中电枢处于第一轴向位置，并且示出了通过该传动装置的扭矩路径；
[0015]图2d是图1中示出的多速传动装置的一部分的截面侧视图，其中电枢处于第二轴向位置，并且示出了通过该传动装置的不同的扭矩路径；
[0016]图3a是图1中示出的多速传动装置的立体截面图，其中电枢处于第一轴向位置；
[0017]图3b是图1中示出的多速传动装置的一部分的放大立体截面图，其中电枢处于第一轴向位置；
[0018]图4是图1中示出的多速传动装置的一部分的分解立体图；
[0019]图5是图1中示出的多速传动装置的立体截面图，其中，示出有风扇；
[0020]图6是根据本发明的另一实施方式的多速传动装置的立体截面图；
[0021]图7是图6中示出的多速传动装置的一部分的放大立体截面图；
[0022]图8是根据本发明的另一实施方式的多速传动装置的立体截面图；
[0023]图9是图8中示出的多速传动装置的一部分的截面侧视图；
[0024]图10是示出了类似于图1中示出的多速传动装置的多速传动装置的性能的图表;
[0025]图1la是根据本发明的另一实施方式的多速传动装置的一部分的分解立体图；
[0026]图1lb是图1la中示出的多速传动装置的一部分的另一分解立体图；
[0027]图12a是图1Ia中示出的多速传动装置的一部分的截面侧视图，其中，接合离合器处于未接合位置；
[0028]图12b是图12a中示出的多速传动装置的那一部分的截面侧视图，其中，接合离合器处于接合的位置；[0029]图13a、图13b和图13c是图1Ia和图1lb中示出的接合离合器的部分的放大立体分解视图；
[0030]图14是根据本发明的又一实施方式的多速传动装置的一部分的截面侧视图；以及
[0031]图15是根据本发明的又一实施方式的多速传动装置的俯视平面图。
【具体实施方式】
[0032]参照图1，图1示出了内燃机(未示出)的曲轴10、负载12和用于由发动机曲轴10驱动负载12的多速传动装置14。在图1中示出的实施方式中，负载12是交流发电机，尽管如以上所指出的，多速传动装置14可以用于驱动任何其他适当负载14，诸如如图5中示出的用于发动机的冷却风扇。负载12具有输入轴15,该输入轴15能够围绕轴线A旋转。术语“附件”有时可以用于代替术语“负载”。
[0033]多速传动装置14包括第一驱动带轮16和第二驱动带轮18，第一驱动带轮16和第二驱动带轮18两者都固定地安装至曲轴10。
[0034]第一驱动带轮16经由第一带22驱动第一从动带轮20。带张紧器24设置成维持带22中的选定的带张紧力。
[0035]第二驱动带轮18经由第二带28驱动第二从动带轮26，第二带28可以类似于第一带22。
[0036]贯穿本公开，示出和描述了带轮，可以理解，该带轮仅用于说明性目的。可以使用任何适当驱动构件——包括例如链轮和齿轮——代替带轮。类似地，虽然带被示出和描述为连接带轮，但是可以理解，带可以用任何适当连续传动构件诸如链或正时带来代替。在使用齿轮代替带轮的情况下，连续传动构件将是不必要的。
[0037]多速传动装置14的与曲轴10相关联的部件——诸如第一驱动带轮16和第二驱动带轮18——可以称为多速传动装置14的驱动端。多速传动装置14的与输入轴15相关联的部件——诸如第一从动带轮20和第二从动带轮26以及将第一从动带轮20和第二从动带轮26操作性地连接至输入轴15的机构——可以称为从动端。这些部件以分解视图的方式示出在图4中。
[0038]参照图1，为了简单起见，连续传动元件22和28在本文中可以指带。然而，可以理解，它们可以是任何适当类型连续传动元件——例如包括多楔带和无楔带。
[0039]参照图2a，图2a示出了多速传动装置14的包括两个从动带轮20和26的从动端的截面图。基于第一带轮16与第一带轮20之间的带轮直径比，第一从动带轮20构造成围绕轴线A以第一速度被驱动。基于第二带轮18与第二带轮26之间的带轮直径比，第二从动带轮26构造成围绕轴线A以第二速度被驱动。第一与第二带轮直径比被选定成使得第二速度(即，第二从动带轮26的速度)慢于第一速度(即，第一从动带轮20的速度)。在示出的实施方式中，第一驱动带轮16和第二驱动带轮18具有相同的直径，并且第一从动带轮20具有比第二从动带轮26小的直径。
[0040]示出了第一轴延伸构件30，该第一轴延伸构件30固定地安装至输入轴15的端部(例如，经由键连接或任何其他合适类型的连接)。还示出了第二轴延伸构件31，该第二轴延伸构件31固定地安装至第一轴延伸件30 (例如，经由过盈配合或任何其他合适类型的连接)。此外，第二轴延伸件31也固定地安装至输入轴15，即使是通过第一轴延伸件间接地安装至输入轴15的。通过有效地与输入轴15变成一体的第一轴延伸件和第二轴延伸件，第一带轮和第二带轮能够操作性地连接至输入轴15并且连接至负载12。
[0041]第一从动带轮20能够通过第一离合器系统操作性地连接至输入轴15，该第一离合器系统包括接合离合器32、第一传递构件34和第一超越离合器36。因此,第一从动带轮20可以称为第一离合器系统输入构件。
[0042]接合离合器32设置成对第一从动带轮20与第一传递构件34之间是否存在操作性连接进行控制，并且接合离合器32能够定位在下述的带轮接合位置中和带轮分离位置中:在带轮接合位置中，接合离合器32将第一从动带轮20操作性地连接至第一传递构件34 ;在带轮分离位置中，接合离合器32将第一从动带轮20与第一传递构件34操作性地断开连接。
[0043]接合离合器32可以是任何适当类型的接合离合器。在示出的实施方式中，接合离合器包括接合离合器卷簧37、电枢38和电磁单兀35,该电磁单兀35包括电磁线圈39和电磁线圈壳体33 (该电磁线圈壳体33可以简称为线圈壳体)。接合离合器卷簧37具有第一端部41 (图3a)、第二端部42 (图3b)和在第一端部41与第二端部42之间延伸的多个螺旋盘圈44。接合离合器卷簧37保持在承载件46中，该承载件46以保持卷簧37的第一端部41与在第一传递构件34上的传动肩部210固定地抵接的方式连接至第一传递构件34。如在图3b中最佳地示出的，卷簧37的第二端部42保持在作为电枢的一部分的驱动器52中的狭槽48中，使得电枢38与卷簧37的第二端部42以旋转的方式操作性地连接。为了进一步明确，当第一物体“以旋转的方式操作性地连接”至第二物体或与第二物体“以旋转的方式操作性地连接”时，这意味着第一物体能够引起第二物体的旋转，而并不对第一物体是否能够引起第二物体轴向运动进行限定。根据第一物体与第二物体如何连接，第二物体也能够引起第一物体旋转；这种情况可能的构型根据描述和图将是显而易见的。
[0044]卷簧37能够定位在下述的第一位置中和第二位置中:在第一位置中，盘圈44与第一从动带轮20的径向内表面50接合(图2c);在第二位置中，盘圈44从带轮20的内表面50收回(图3b)。卷簧37通过其自身的弹簧力朝向第一位置偏置，弹簧力促使卷簧37朝向比存在用于内表面50内的空间较大的线圈直径，使得除非卷簧37通过一定的力远离内表面50而收回，否则卷簧37在默认情况下与内表面50接合。
[0045]电枢38能够在第一轴向位置(图2a和图2c)与第二轴向位置(图2b和图2d)之间滑动。当电枢38位于第一轴向位置(图2a和图2c)处时，电枢38与摩擦表面40轴向地隔开并且因而随着第一传递构件34自由地旋转。电磁线圈39的通电将电枢38牵引至第二轴向位置(图2b和图2d)，在第二轴向位置中，电枢38与固定摩擦表面40接合。在示出的实施方式中，摩擦表面40位于电磁线圈的壳体上，然而，摩擦表面40也能够位于任何固定的构件上。在电枢38旋转时，电枢38与摩擦表面40的接合引起卷簧38减速。卷簧38的减速引起卷簧38的第二端部42远离第一端部41有角度地旋转,这引起盘圈44从与第一从动带轮20的接合中收回。一旦盘圈44与第一从动带轮20不接合，则在电枢38与摩擦表面40之间的接合使得电枢38旋转地停止并且因此使得第一传递构件34旋转地停止。接合离合器的适当构型在PCT专利申请公开文件W02010/054487中示出，其通过参引并入本文中。[0046]将指出的是，虽然表面40被称为摩擦表面40，但是表面40仅在表面40与电枢38的接合引起电枢减速的情况下是摩擦表面。表面40不需要出于该目的而具有特别高的摩擦系数。例如，可能的是，电枢38的匹配表面具有较高的摩擦系数。例如，可能的是，虽然仍然在电枢38上引起足够的曳力以使盘圈44从带轮20收回，但是没有表面具有特别高的摩擦系数。摩擦表面40可以称为分离摩擦表面，如在第一从动带轮20的卷簧37的分离中所使用的。
[0047]弹簧54使电枢38朝向第一位置偏置，并且因此电枢38的默认位置是将第一从动带轮20操作性地连接至第一传递构件34的第一位置。弹簧54的一端可以固定地连接至电枢38，而另一端轴向地固定至第一传递构件34，但该另一端卡在套筒构件59 (该套筒构件59可以称为套管59)中，这允许弹簧54相对于第一传递构件34旋转地滑动。可以在第一从动带轮20上设置以57示出的另一摩擦表面以帮助使电枢38 (并且因此将卷簧44的第二端部42)相对于卷簧37的第一端部41保持在特定的角位置中，以便对卷簧的第二端部42的无意的角位移进行抑制，该无意的角位移能够无意地引起卷簧37与内表面50的瞬间分离。
[0048]一组支承件56将第一从动带轮20支撑在第一传递构件34上，从而允许第一从动带轮20在第一传递构件34通过电磁线圈40的通电而停止时相对于第一传递构件34旋转。
[0049]第一超越离合器36可以是任何合适类型的离合器。例如，第一超越离合器36可以是单向卷簧型离合器，该单向卷簧型离合器包括第一超越离合器卷簧58，该第一超越离合器卷簧58具有能够与在如图3a中示出的第一轴延伸构件30上的传动肩部62抵接的第一端部60。卷簧58具有可以是自由的第二端部64 (图4)以及能够与第一传递构件34的径向内表面68接合的多个螺旋盘圈66。卷簧58构造成使得当第一传递构件34沿以69示出的驱动方向比第一轴延伸件30更快地(并且因而比输入轴15更快地)旋转时，在第一传递构件34与卷簧58之间的摩擦驱动第一端部60与传动肩部62抵接，传动肩部62又引起卷簧60的盘圈66径向地扩张成进一步与第一传递构件34摩擦接合。因此，第一传递构件34操作性地连接至输入轴15。驱动方向69是带22驱动第一从动带轮20的方向。
[0050]代替卷簧离合器，第一超越离合器36可以是任何其他适当类型的离合器，诸如斜撑离合器、滚子离合器、滚针离合器、二极管离合器(diode clutch)或任何其他合适类型的
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[0051]当输入轴15 (并且因此第一轴延伸件30)沿驱动方向69比第一传递构件34更快地旋转时，卷簧58的第一端部60被拉动而脱离与传动肩部62的接合。因而,卷簧58未被驱动而扩张成与第一传递构件34接合。因此，输入轴15与第一传递构件34彼此操作性地断开连接。因而，当第一传递构件34固定时，(例如，在电磁线圈39通电期间)，输入轴15沿方向69自由旋转(例如，通过从第二从动带轮26受到驱动)。
[0052]支承件70将第一传递构件34支撑在第一轴延伸件30上并且允许在输入轴15与第一传递构件34之间的相对旋转。
[0053]第二从动带轮26安装在基部72上，该基部72自身固定地安装至第二轴延伸件
31。第二从动带轮26能够通过包括第二超越离合器74的第二离合器系统操作性地连接至输入轴15。因此,第二从动带轮26可以称为第二离合器系统输入构件。
[0054]第二超越离合器74可以是任何合适类型的离合器。例如，第二超越离合器74可以是如图2a和图2b中示出的滚子型离合器、单向卷簧离合器、斜撑离合器、滚针离合器、二极管离合器或任何其他合适类型的离合器。
[0055]第二超越离合器74构造成使得当第二从动带轮26沿驱动方向69比第二轴延伸件31更快地(并且因此比输入轴15更快地)旋转时，滚子(以76示出)楔入(wedge)，这将第二从动带轮26操作性地连接至输入轴15。然而，当输入轴15 (并且因而第二轴延伸件31)沿驱动方向69比第二从动带轮26更快地旋转时，滚子76反而使输入轴15与第二从动带轮26彼此操作性地断开连接。
[0056]一组支承件80将第二从动带轮26支撑在基部72上，从而允许轮26与输入轴15相对于彼此的相对旋转。
[0057]端部紧固器78安装至第二轴延伸件31的端部以将与第一从动带轮20和第二从动带轮26相关联的部件保持在第一轴延伸件30与第二延伸件31上。
[0058]参照图1，能够观察到的是，当发动机的曲轴10旋转时，第一从动带轮20和第二从动带轮26借助于它们与第一主动轮16和第二主动轮18之间经由连续传动构件的直接连接而旋转，其中，第一从动带轮20以第一(高)速度旋转并且第二从动带轮26以第二 (低)速度旋转。当需要负载12以高速旋转时，电磁线圈39不通电，并且因而电枢38处于其第一位置，使得第一从动带轮20操作性地连接至第一传递构件34。因此，第一传递构件34被驱动成以第一从动带轮20的速度(即，高速)旋转。如果输入轴15以慢于该高速的速度旋转，则输入轴15由第一传递构件34经由第一超越离合器36加速至高速。当这种情况发生时，第二从动带轮26继续以第二 (低)速而被驱动。因而，输入轴15比第二从动带轮26更快地旋转，这通过第二超越离合器74而被允许。在多速传动装置14与输入轴15之间的高速扭矩流动路径在图2c中以206示出。
[0059]当需要将输入轴15的旋转速度从高速改变至低速时，电磁线圈39通电，以便停止第一传递构件34并且使第一从动带轮20与第一传递构件34操作性地分离。因此，输入轴将从高速减速。在输入轴15比第二从动带轮26更快地旋转时，第二超越离合器74防止了在第二从动带轮26与输入轴15之间的沿驱动方向的操作性连接。一旦输入轴15减慢至正好低于第二从动带轮26的速度的点，超越离合器74提供从第二从动带轮26至输入轴15的操作性连接。因而，输入轴15维持在第二速度。在多速传动装置14与输入轴15之间的低速扭矩流动路径在图2d中以208示出。
[0060]在以较高速度驱动输入轴15中所涉及的部件(例如，第一驱动带轮16、第一从动带轮20、第一带22、接合离合器32、第一传递构件34和第一超越离合器36)组成第一传动装置，在该情况下第一传动装置也可以称为高速传动装置。在以较高速度驱动输入轴15中所涉及的部件(例如，第一驱动带轮16、第一从动带轮20、第一带22和第二超越离合器74)组成第二传动装置，在该情况下第二传动装置也可以称为低速传动装置。
[0061]提供如图2a和图2b中示出的双速传动装置14在许多情况下是有利的。例如，在负载12是交流发电机的实施方式中，使用高速从动带轮(S卩，第一从动带轮20)驱动输入轴15允许在交流发电机上适当旋转速度用以向车辆的电池充电，即使在发动机以相对低的RPM转动时亦是如此。因而，对于长时期空转的车辆诸如警察巡逻车、牵引卡车、出租车等，空转的发动机的RPM仍然足以以适当速率向车辆的电池充电。然而，当发动机的RPM较高时，诸如在高速公路行车期间，使用高速的带轮20驱动输入轴15可能引起对作为负载12和输入轴15的一部分或与负载12和输入轴15接触的任何支承件和其他构件的过早磨损。因而，当发动机RPM增大超出选定的RPM时，双速传动装置14能够从利用高速的从动带轮20驱动输入轴15切换至利用低速的从动带轮26驱动输入轴15，这仍然在负载12上提供适当RPM以足够地向电池充电，同时减小对作为负载12和输入轴15的一部分或与负载12和输入轴15接触的任何支承件和其他构件的过早磨损。
[0062]类似于图2a至图3b中示出的多速传动装置的测试装置进行了操作，其中，一些输出数据示出在图10中的图表中。图表示出了分别与第一从动带轮20、从动带轮26和输入轴15的速度(以RPM表示)相关的三个曲线199a、199b和199c。最初，接合离合器32被接合使得输入轴15以第一从动带轮20的速度(即，较高的速度)旋转。随着发动机RPM升高，在时刻Tl处，控制器204给线圈39通电以分离离合器32。因此，输入轴15的速度逐渐下降，直到输入轴15的速度在时刻T2处达到第二从动带轮26的速度为止。在那时，输入轴15的速度通过第二从动带轮26的速度来控制。发动机RPM达到峰值并且然后下降，并且在时刻T3处控制器204重新接合离合器32 (S卩，通过给线圈39通电)。在那时，使输入轴15的速度移近第一从动带轮20的速度并且在时刻T4处达到第一从动带轮20的速度。能够观察到的是，在该点之后，轮20的速度(在测试的该阶段期间随着发动机的RPM)下降并且附件的惯性引起输入轴15超过(overrun)第一从动带轮20并持续一段时期，直到时刻T5为止，在时刻T5时，输入轴15的速度因摩擦而下降以与第一从动带轮20的速度匹配。
[0063]在图5中示出的另一实施方式中，负载12可以是风扇。在负载12是风扇的情况下提供双速传动装置14在许多方面是有利的。对于发动机处于低RPM但需要风扇来冷却发动机冷却剂的情形，输入轴15可以经由高速的从动带轮20进行驱动，使得风扇速度相对较高，即使发动机速度相对较低亦是如此。这在下述情形下能够是有利的:例如，车辆在很热的天(这增加了发动机冷却剂的温度)长时期陷入交通堵塞(并且因此处于相对较低的发动机速度)。这在下述这种情形下甚至能够更有利:其中，车辆载荷是高的(如发生，例如当车辆正牵引拖车、船只等或一些其他牵引负载时)。在其他情形下(这可能是车辆的总驱动时间的较大部分)，风扇不必高速运转以保持发动机冷却剂足够冷。在这种情形下，电磁线圈39能够被控制成将风扇速度减小至低速，与以高速驱动风扇相比，这使发动机丧失较少的动力。因而，当风扇速度低时，发动机有效地具有能够用于诸如加速之类的任务的更多动力。
[0064]在以上所描述的实施方式中的任一者中，电磁线圈39的操作可以基于一个或更多个输入(例如发动机RPM、电池充电水平)而由控制器204独立地控制。然而，在一些实施方式中，电磁线圈39的操作能够部分地由车辆的驾驶者经由仪表盘安装开关(未示出)、以及部分地通过控制器204来控制。例如，如果驾驶者需要来自发动机的附加的动力，则驾驶者能够按压开关以指示双速传动装置14以低速驱动风扇。然而，控制器204能够基于发动机冷却剂温度或基于其他因素而使驾驶者的指令无效。
[0065]虽然已经示出为将接合离合器32设置在第一从动带轮20中，但是替代性地，能够将接合离合器32设置在驱动带轮16中。根据这种实施方式的多速传动装置600的驱动端在图1la至图13c中示出。参照图1la和图11b，多速传动装置600包括对第一从动带轮和第二从动带轮进行驱动的第一驱动带轮618和第二驱动带轮634，在下述情形下第一驱动带轮618和第二驱动带轮634两者可以大致等同于图1la中示出的从动带轮26:第一驱动带轮618和第二驱动带轮634可以通过单向离合器各自连接至输入轴15，该单向离合器可以可选地类似于单向离合器74 (图11a)。然而，两个从动带轮可以具有不同的直径。多速传动装置600还包括在第一驱动带轮618中的接合离合器614。接合离合器614包括卷簧620、电枢622、致动器624和电磁单元626。接合离合器614是有利的，因为其能够由相对较少的部件构造，并且能够用于利用很低的动力将曲轴10选择性地连接至附件。
[0066]接合离合器614能够通过将磁通量从电磁单兀626传输通过第一驱动带轮618、电枢622且返回至电磁单元626而从图12a中示出的分离位置运动至图12b中示出的接合位置。接合离合器614在其处于接合的位置时可以称为被接合并且在其处于分离位置时可以称为被分离或未接合。
[0067]曲轴延伸件616由曲轴10驱动并且在图1la中示出的实施方式中曲轴延伸件616安装至曲轴10。曲轴延伸件616可以由任何适当材料诸如适当钢制成。
[0068]在接合离合器614被接合时(图12b)，第一驱动带轮618由曲轴延伸件616驱动，并且，在接合离合器614被分离时(图12b)，第一驱动带轮618可以空转。第一驱动带轮618可以由一个或更多个支承构件628旋转地支承在曲轴延伸件616上。在示出的实施方式中，设置有单一支承构件628，该单一支承构件628是滚珠支承件并且通过支承件保持架29保持在第一驱动带轮618上，该支承件保持架29固定地安装至第一驱动带轮618 (例如，通过压入配合)。
[0069]替代性地，第一驱动带轮618和第二驱动带轮634能够各自是任何其他的适当动力传递元件，诸如接合最终驱动附件的一个或更多个齿轮的齿轮，或对最终驱动附件的链进行驱动的链轮。
[0070]第一驱动带轮618可以由下述材料制成:该材料具有至少选定的导磁率使得其具有至少选定的传递磁通量的能力，该材料例如为1010钢。将指出的是，第一驱动带轮618由具有特别高导磁率或特别低导磁率的材料制成并不重要。至少在图1la中示出的实施方式中，曲轴延伸件616的导磁率并不重要。
[0071]第二驱动带轮634可以包括用于对可能在曲轴10处产生的扭转振动(许多——即使不是全部——内燃机的运行的副产物)进行衰减的装置。例如，第二驱动带轮634中可以包括橡胶阻尼元件635，该橡胶阻尼元件635在第二驱动带轮634的内部部分636与第二驱动带轮634的外部部分638之间。在一些实施方式中，第二驱动带轮634可以由扭转振动阻尼盘来代替，该扭转振动阻尼盘并非拟用于驱动任何部件，而是仅拟用于对来自以612示出的发动机的扭转振动进行衰减。
[0072]卷簧620能够在图3a中示出的分离位置与图12b中示出的接合位置之间运动。在分离位置中，卷簧620与第一驱动带轮618未接合并且曲轴延伸件616与第一驱动带轮618操作性地断开连接(即，接合离合器614被分离)。在接合位置中，卷簧620径向地扩张成与第一驱动带轮618的以639示出的径向内表面接合，从而将曲轴延伸件616操作性地连接至第一驱动带轮618 (即，接合离合器614被接合)。
[0073]卷簧620具有第一端部640 (在图13a中最佳地示出)、第二端部642 (在图13b中最佳地不出)和在第一端部640与第二端部642之间的多个螺旋盘圈644。曲轴延伸件616与卷簧620的第一端部640以旋转的方式操作性地连接。卷簧620的第一端部640可以保持在以648示出的承载件中的凹槽646中(图13b)。[0074]承载件648通常帮助维持卷簧620的预定形状，并且特别是在卷簧620将高扭矩从曲轴延伸件616传递至第一驱动带轮618期间帮助卷簧620抵制不需要的变形。
[0075]承载件648可以由任何适当材料诸如塑料材料制成或替代性地由金属材料制成。
[0076]参照图13a，承载件648保持在曲轴延伸件616中的承载件座50中。承载件648借助于在曲轴延伸件616上的多个突起部652 (图13c中示出)与在承载件648上的多个突起部狭槽654之间的接合、由曲轴延伸件616围绕轴线A旋转地驱动。虽然示出了两个突起部652和两个突起部狭槽654，但是在一些实施方式中，能够设置单一突起部652和单一突起部狭槽654，或能够设置三个或更多个突起部652和突起部狭槽654。代替在曲轴延伸件616上设置突起部652和在承载件648上设置突起部狭槽654，突起部652能够位于承载件648上并且突起部狭槽654可以位于曲轴延伸件616上。
[0077]承载件648还包括保持架接合表面56。如图12a中示出的,压入配合至曲轴延伸件616上的保持架58接合保持架接合表面56并且将承载件648抵着承载件座50保持就位。
[0078]参照图13a，承载件648还包括卷簧座50，卷簧620搁置在该卷簧座50上。卷簧座50在凹槽46中终止。凹槽46在突起部狭槽654中的一个突起部狭槽654处终止，使得卷簧620的第一端部640直接地接合突起部652中的一个突起部652。因此，曲轴延伸件616不通过承载件648驱动卷簧620，而是直接驱动卷簧620的第一端部640。这是有利的，因为卷簧620的第一端部640的末端直接地抵接金属表面(即，突起部652)(并且由金属表面驱动)而不是抵接来自承载件648的材料和由来自承载件648的材料驱动，来自承载件648的材料可能比曲轴延伸件616的材料软并且可能在高扭矩传递期间通过第一端部640的末端而趋于变形。
[0079]承载件648还包括轴向地延伸的卷簧支撑表面660的第一部分659。该表面660的第一部分659对卷簧620的径向内表面(以661不出的)一部分进行支撑(图12a)。
[0080]致动器624以下述这种方式安装在曲轴延伸件616上:在致动器624与曲轴延伸件616之间可能存在旋转滑移。致动器保持架63固定地安装至曲轴延伸件616以防止轴向后撤离开相对于第一驱动带轮618的轴向位置。在一种实施方式中，致动器624可以由下述材料制成:该材料至少在一些实施方式中是非磁性的，诸如修改成包括聚四氟乙烯(Teflon?)的尼龙4-6或替代性地铝(铝可以是纯铝或铝合金)。致动器624以下述这种方式支撑电枢622:电枢622在致动器624上能够轴向地运动而使得电枢622以旋转的方式操作性地连接至致动器624。为了进一步明确，当第一物体“以旋转的方式操作性地连接”至第二物体或与第二物体“以旋转的方式操作性地连接”时，这意味着:第一物体能够引起第二物体旋转，而不对第一物体是否能够引起第二物体轴向运动进行限定。根据它们如何连接，第二物体也可以能够引起第一物体旋转；这种情况可能的构型根据描述和附图将是显而易见的。致动器624不需要由非磁性材料制成。在一些实施方式中，致动器624可以由具有比选定的导磁率少的材料制成。在其他实施方式中，致动器624可以具有相对较高的导磁率，同时通过适当绝缘空气间隙或一些磁性绝缘材料而与电磁单元壳体670分开。
[0081]如图1lb中示出的，该旋转操作性连接可以通过在致动器624上设置一个或更多个突起部662以及在电枢622上设置一个或更多个突起部狭槽664来实现。虽然突起部662和突起部狭槽664允许致动器624和电枢622旋转地驱动彼此，但是它们允许电枢622在图3a中示出的第一位置与图12b中示出的第二位置之间轴向地滑动。在下面将对电枢622的第一位置和第二位置进行更详细地描述。
[0082]参照图12a、图12b和图11a，致动器624还包括接纳卷簧620的第二端部642的驱动狭槽66，从而将致动器624旋转地固定至卷簧620的第二端部642。因此，电枢622也与卷簧620的第二端部642以旋转的方式操作性地连接。因而，能够认为在电枢622与卷簧620的第二端部642之间存在操作性连接。能够看出的是，由于曲轴延伸件616与卷簧620的第一端部640之间的操作性连接以及卷簧620的第二端部642与致动器624并因此与电枢622之间的操作性连接，故而曲轴延伸件616操作性地连接至电枢以围绕轴线A旋转。
[0083]将指出的是，致动器624上具有卷簧支撑表面660的另一部分667，另一部分667对卷簧620的径向内表面的另一部分进行支撑(图12a)。第一部分659和第二部分667 —起可以组成卷簧支撑表面660的一些或全部。卷簧支撑表面660具有大于卷簧620的自由状态半径的选定的半径，以便在卷簧被支撑在卷簧支撑表面660上时对卷簧620产生选定数量的预载荷。换句话说，如果卷簧620被允许，则卷簧620将径向地收缩成具有小于卷簧支撑表面660的半径的半径的自由状态。因此，卷簧620处于一定的张力下(即，其受到一定量的预载荷)，甚至在卷簧620搁置在卷簧支撑表面660上时亦是如此。该预载荷引起卷簧620以一定量的力接合支撑表面660。
[0084]在使用过程中，当曲轴延伸件616旋转并且接合离合器614被分离时，离心力根据旋转速度自身而作用在卷簧620上并且促使卷簧620径向地扩张。此外，在使用过程中，发动机12 (图1la)例如在过分的驾驶操纵过程中或变速器降档过程中或甚至由于来自发动机12的扭转振动而会经受相对较强的加速(即，发动机速度上升)。这些加速可以瞬间地促使卷簧620的第一端部640沿选定的周向方向离开第二端部642，这促使卷簧620径向地扩张。如果卷簧620内不具有预载荷，则促使其径向扩张的基本上任何力都将引起卷簧620离开支撑表面660的至少一定量的径向扩张。在引起卷簧620扩张的力被移除或减小之后，在卷簧620重新接触支撑表面660时，这能够引起噪声。同样地，如果力足够强，则卷簧620能够扩张足够的量以瞬间接合第一驱动带轮618的内表面639，从而将曲轴延伸件616 (并且因此曲轴10)与第一驱动带轮618瞬间操作性连接。根据由第二离合器构件驱动的对象，这能够引起各种不同的问题。例如，如果由第一驱动带轮618驱动的附件是增压器，则这能够引起额外的空气在其没有被发动机控制单元(ECU-未示出)预料到时被输送至发动机12的燃烧室中，进而引起燃烧室中的空气/燃料混合物的化学计量的未预料到的变化。这能够导致不恰当的燃料燃烧或其他问题，并且在ECU感测到由增压器的无意的瞬间操作所引起的发动机性能的一些未预料到的变化时能够最终导致由ECU产生的故障。除了噪声和从动附件的无意的操作的潜在可能之外，如果卷簧620受到振动而未受到预载荷，则卷簧620能够发生重复的扩张和收缩。对于卷簧620而言，这能够导致磨损、疲劳和最终减小的使用寿命。通过在卷簧620中设置上述预载荷，预载荷至少一定程度地克服这些力来为卷簧620提供对于扩张离开卷簧支撑表面660的选定量的阻力。因此，可以减小或消除从动附件的噪声问题和无意的操作问题。以上描述的在卷簧620中设置预载荷的益处能够适用于下述任何结构:其中，卷簧620随着离合器系统输入构件旋转并且能够选择性地控制成扩张成与传递构件接合以将离合器系统输入构件与传递构件操作性地连接，其中，使用了包括电磁单元和电枢的致动装置。在卷簧620中设置预载荷的益处在使用任何其他适当类型的卷簧接合驱动结构时也能够适用。
[0085]在图12a和图12b中示出的实施方式中，卷簧接合传动结构包括电枢622、致动器624、电磁单兀626和第一驱动带轮618自身。
[0086]代替设置具有比卷簧620的自由状态半径更大的半径的卷簧支撑表面660，在替代性实施方式中，可以允许卷簧620 —直收缩成其自由状态半径并且在那个状态下卷簧620可以具有与第一驱动带轮618的内表面661相对较大的径向间隔。通过设置大的径向间隔，即使卷簧在离心力或发动机加速度下扩张，卷簧也将不太可能接合第一驱动带轮618的内表面661。
[0087]优选地，电枢622由下述材料制成:该材料具有至少选定的导磁率而且在选定条件下也达到磁饱和，这将在下面进行描述。然而，致动器624的材料可以选择成具有相对低导磁率。这抑制了磁通量传递通过致动器624传递并且进入电磁单元626。
[0088]在一些实施方式中，电枢622上的接合第一驱动带轮618的面——可以称为摩擦接合表面668——可以具有相对高的摩擦系数并且可以主要用于与第一驱动带轮618产生强的摩擦力。在一些实施方式中，摩擦接合表面668可以具有与第一驱动带轮618上的对应表面相类似的摩擦系数。在一些实施方式中，其可以是第一驱动带轮618上的具有相对较高摩擦系数的对应表面。
[0089]参照图12a，在一些实施方式中，摩擦接合表面668比在电磁单元626上的以682示出的附近磁通量传递表面更靠近在第一驱动带轮618上的对应的磁通量传递表面(以680示出)。摩擦接合表面668至第一驱动带轮618的这种相对邻近引起磁通量优先地通入电枢622。然而，将指出的是，即使一些磁通量从第一驱动带轮618直接传递进入电磁单元626中，将在电枢622上仍存在足够的磁力以牵引电枢622与第一驱动带轮618接合并且随着电枢622开始朝向第一驱动带轮618运动，磁通线将开始转变成优先从第一驱动带轮618通入电枢622。将指出的是，这甚至可以在下述的实施方式中出现:其中，电枢622上的摩擦接合表面668定位在与在电磁单元626上的附近表面离第一驱动带轮618的相互面对的表面相同的距离处，并且甚至在下述的实施方式中出现:其中，与电磁单元626上的附近表面相比，在电枢622上的摩擦接合表面668定位成离第一驱动带轮618的相互面对的表面更远一点。
[0090]电磁单兀626产生磁通量,该磁通量被传输通过第一驱动带轮618、电枢622并且返回至电磁单元626中。磁通路径(即，磁回路)大体上由在图12c中示出的箭头700来示出。电磁单元626包括磁体669。磁体669的通电产生磁通量。电磁单元626还包括保持磁体669的电磁单兀壳体670。电磁单兀壳体670连接至离合器壳体671,该离合器壳体671构造成安装至固定构件672。例如，该固定构件672可以是发动机缸体或发动机舱罩。在优选实施方式中，发动机缸体或任何固定构件由非磁性材料诸如一种类型的铝(即，纯铝或合金招)制成。
[0091]当曲轴延伸件616旋转且第一驱动带轮618固定时，卷簧620、致动器624和电枢622随着曲轴延伸件616旋转。当需要接合接合离合器614 (即，使离合器处于接合的位置以便将曲轴延伸件616操作性地连接至第一驱动带轮618)时，电磁单元626被通电，从而在第一驱动带轮618中产生磁通量。该磁通量用足够的力牵引电枢622与第一驱动带轮618轴向地接合以使电枢622和卷簧620的第二端部642相对于卷簧620的第二端部642摩擦地减速。卷簧620的第二端部642的该运动引起卷簧620径向地扩张成与在第一驱动带轮618上的卷簧接合表面639接合，从而将曲轴延伸件616与第一驱动带轮618操作性地连接。
[0092]当电磁单元626断电时，在第一驱动带轮618中不再有磁通量，或在第一驱动带轮618中可以保留有小的剩余磁通量。因此，在电枢622与第一驱动带轮618之间的接合力显著地减小，如果在第一驱动带轮618中不再有任何剩余的磁通，则在电枢622与第一驱动带轮618之间的接合力可能减小至零。因此，促使卷簧620朝向其自由状态的卷簧620的偏置力将克服可以存在于电枢622与第一驱动带轮618之间的任何摩擦力，并且将引起卷簧620收缩并且因而从第一驱动带轮618的内表面639收回，从而将曲轴延伸件616与第一驱动带轮618操作性地断开连接。
[0093]在图1la至图13c中示出的实施方式中，曲轴延伸件616可以看成是离合器系统输入构件。第一驱动带轮618、第一从动带轮或连接第一驱动带轮618与第一从动带轮的带中的一者或更多者可以在下述的情形下看作传递构件:接合离合器614将离合器系统输入构件(即，曲轴10或曲轴延伸件616)相对于第一驱动带轮618操作性地连接或断开连接，并且，能够在两者均类似于图2a至图3b中的从动带轮26的第一从动带轮和第二从动带轮上使用的单向离合器74将传递构件(B卩，第一驱动带轮618)操作性地连接至输入轴15。
[0094]参照图6和图7,图6和图7中不出了根据本发明的另一实施方式的多速传动装置100的从动端。多速传动装置100的驱动端和连续传动构件可以与图1中示出的多速传动装置14的驱动端相同。多速传动装置100可以类似于多速传动装置14，除了多速传动装置100具有第三速度，其能够以第三速度驱动输入轴15，其中，第三速度是零。为了提供该能力，在多速传动装置100与多速传动装置14之间的主要结构差异在于:在多速传动装置100中，第二从动带轮26能够通过第二接合离合器102、第二传递构件104和第二超越离合器74操作性地连接至输入轴15。在该示例性实施方式中，第二超越离合器74是单向卷簧离合器并且可以大致同等于第一超越离合器36，然而，如以上所指出的，第二超越离合器74能够是任何适当类型的离合器，诸如如图2a和图2b中示出的滚子离合器、斜撑离合器、滚针离合器、二极管离合器或任何其他适当类型的离合器。第二接合离合器102、第二传递构件104可以大致等同于与第一从动带轮20相关联的第一接合离合器32和第一传递构件34。
[0095]如能够在图6中观察到的，负载14是风扇。输入轴15在该实施方式中从以106示出的风扇毂延伸。输入轴15的自由端匹配在第二轴延伸件31的一端处。第二轴延伸件31的另一端与第一轴延伸件30匹配。支承构件107螺栓紧固至车辆的一些结构元件并且旋转地支撑第一轴延伸件30，并且也支撑多速传动装置100的从动端的其余部分。支脚架(spider bracket) 108从支撑构件107延伸以支撑以101示出的第二电磁线圈，该第二电磁线圈是第二接合离合器102的一部分。也将指出的是，在该实施方式中，三角架108还支撑支承件112，该支承件112又旋转地支撑第二轴延伸件31。
[0096]当曲轴10旋转时,第一从动带轮20和第二从动带轮26经由连续传动构件借助它们与第一主动带轮618和第二主动带轮634之间的直接连接旋转，其中，第一从动带轮20以第一(高)速度旋转并且第二从动带轮26以第二(低)速度旋转。当需要使负载12以高速旋转时，第一电磁线圈39未通电，并且因而电枢38处于其第一位置，使得第一从动带轮20操作性地连接至第一传递构件34。因此，第一传递构件34被驱动以第一从动带轮20的速度(即，高速)旋转。输入轴15由第一传递构件34经由第一超越离合器36加速至高速。虽然这种情况会发生，但是第二从动带轮26继续以第二(低)速度被驱动。当以高速驱动输入轴15时，来自第二接合离合器102的电枢114处于哪一位置并不重要。不管第二从动带轮26是否操作性地连接至第二传递构件104，输入轴15都比第二传递构件104更快地旋转，这通过第二超越离合器74而允许。
[0097]当需要将输入轴15的速度从高速改变至低速时，第一电磁线圈39被通电，以便停止第一传递构件34并且将第一从动带轮20与第一传递构件34操作性地断开连接。此外，第二电磁线圈110未通电，使得第二从动带轮26操作性地连接至第二传递构件104。当输入轴15减速至低于第二传递构件104的速度的速度时，第二超越离合器74提供了从第二驱动带轮26至输入轴15的操作性连接。因此，输入轴15被维持在第二速度。
[0098]当需要停止输入轴15时，第一电磁线圈39和第二电磁线圈110被通电，以便停止第一传递构件34和第二传递构件104并且将第一从动带轮20和第二从动带轮26与输入轴15操作性地断开连接。因此，输入轴15停止。
[0099]设置三速传动装置14在许多情形下是有利的。例如，在负载12是风扇的情况下，如以上指出的，存在下述情形:风扇需要以高速运转以保持发动机冷却剂足够冷，诸如，当发动机在很热的天处于低RPM且车辆载荷高时(如例如当车辆牵引拖车、船只等或一些其他牵引负载时所发生的)。然而，将指出的是，风扇的速度越高，其所引起的车辆的马力的有效减小越大，因为需要更多的马力来将风扇保持高速。此外，风扇的速度越高，所导致的燃油经济性的降低越大。然而，在其他情形下，风扇并非必须高速运转保持发动机冷却剂足够冷，并且风扇的低速运转是足够的。在这种情形下，风扇可以以较低速度进行驱动以便提供发动机冷却剂足够的冷却，同时提供用于车辆的较高的燃油经济性和/或较大的有效马力。
[0100]然而，当车辆的速度足够高时，和/或当外部温度足够低时，和/或当车辆载荷足够小时，风扇完全没有必要向发动机冷却剂提供冷却，因为通过车辆的格栅进来的空气的流动足以控制发动机冷却剂的温度。在一些情形下，风扇自身可以由通过格栅进入发动机舱的空气流动来驱动而旋转。通过完全地停止风扇，对车辆的燃油经济性和车辆的马力提供了甚至更大的改进。设想的是，对于至少一些车辆拥有者来说，大部分时间车辆将根本不需要风扇运转，一些较少部分的时间风扇可以以慢速运转，并且对于甚至更少部分的时间风扇才需要以高速运转以便提供足够冷却。
[0101]此外，将第一从动带轮20和第二从动带轮26与输入轴15完全地操作性断开连接向车辆提供了在不损坏风扇或向风扇加压的情况下在相对较深的水中(诸如当越野行驶时穿过溪流的情况下)行驶的能力。与此相反，在具有带驱动式风扇的现有技术车辆中，风扇总是旋转。因此，如果车辆打算在深水中行驶，则若风扇被构造得并不足够坚固，就会存在风扇对自身或车辆的其他部分造成损坏的风险。替代性地，在现有技术的车辆中，风扇可以被制造得相对牢固以承受在水中驱动时所产生的增加的应力。然而，这种牢固(并且可能更重的)的构造可能意味着风扇将从发动机取出大量马力。
[0102]将指出的是，虽然在一些实施方式中将第一从动带轮20和第二从动带轮26示出为能够与输入轴15操作性地断开连接，但是替代性地，能够在驱动带轮16和18上设置接合离合器(以及可选地超越离合器)，使得第一驱动带轮和第二驱动带轮与输出轴15能够操作性地断开连接。在又一实施方式中，能够将来自传动装置中的一者(例如，高速传动装置)的接合离合器放在驱动带轮上(例如，驱动带轮16)，而将来自传动装置中的另一者(例如，低速传动装置)的接合离合器放在从动带轮(例如从动带轮26)上。超越离合器可以定位在任何适当位置中(例如，在驱动带轮或从动带轮上)，只要超越离合器操作性地处于相关联的接合离合器与负载的输入轴之间。对于其中接合离合器位于驱动带轮上的任何离合器系统来说，可以理解，驱动带轮将是该离合器系统的输入构件。
[0103]出于提供双速——包括非零速度和零速度——的目的，多速传动装置不需要包括第二驱动带轮、第二带、第二从动带轮或与其相关联的部件中的任一者，诸如第二超越离合器、第二传递构件和第二接合离合器。此外，也不需要第一超越离合器或第一传递构件。因而，这种多速传动装置可以包括驱动带轮、从动带轮、带和接合离合器。接合离合器能够位于驱动带轮或从动带轮上。
[0104]第一接合离合器32可以直接地连接在从动带轮20与轴延伸件30之间。替代性地，第一接合离合器32可以连接在曲轴10与第一驱动带轮16之间。包括非零速度和零速度的多速传动装置的示例在图14中以300示出。
[0105]在图14中，仅示出了以316示出的从动带轮以及以314示出的接合离合器、以318示出的轴延伸件和负载的输入轴15。驱动带轮可以是在图1中示出的驱动带轮16。
[0106]接合离合器314包括卷簧320、电枢322、致动器324和电磁单元326。
[0107]接合离合器314能够通过磁通量从电磁单元326传输通过从动带轮316、电枢322并且返回至电磁单元326中而从图14中示出的分离位置运动至接合位置。接合离合器314在其处于接合位置时可以称为被接合并且在其处于分离位置时可以称为被分离或未接合。
[0108]从动带轮316可以经由一个或更多个支承构件328旋转地支承在固定构件303上，该固定构件303可以称为电磁单元支撑构件。在该实施方式中，存在有两个支承构件328，该两个支承构件328是滚珠支承件，然而，能够使用任何其他适当类型的支承构件。
[0109]电磁单元支撑构件303自身安装至附件壳体(未示出)以便围绕轴线A定位电磁单元326和从动带轮316。
[0110]轴延伸件318在接合离合器314被接合时由从动带轮316驱动，并且在接合离合器314被分离时可以空转。在图14中示出的实施方式中，轴延伸件318借助轴延伸件318与输入轴15上的匹配的键槽以及借助螺纹紧固器382安装至输入轴15，该螺纹紧固器382穿过轴延伸件318并且进入在输入轴15的端部中的孔口 384。
[0111]帽盖393能够插入至从动带轮316中的孔口(以391示出)中，紧固器工具(例如，内六角扳手)穿过孔口 391以驱动紧固器382进入输入轴15中。
[0112]电枢322与卷簧320的第二端部342以旋转的方式操作性地连接(即，经由在示出的实施方式中的致动器324)。致动器324与电枢322以旋转的方式操作性地连接。承载件348以旋转的方式操作性地连接至卷簧320的第一端部340。承载件348与轴延伸件318以旋转的方式操作性地连接。
[0113]致动器324、电枢322、卷簧320和承载件348安装至轴延伸件318并且因而在接合离合器314被分离时是固定的。[0114]致动器324在一个端部处通过固定至轴延伸件318 (例如，通过压入配合)的致动器保持架363轴向地保持就位并且在另一端部处通过固定至轴延伸件318(例如，通过压入配合)的支承件保持架358轴向地保持就位，并且致动器324也接合承载件348以保持致动器324轴向地就位。
[0115]通过在承载件348和轴延伸件318中的一者上的与在另一者上的突起部狭槽相接合的突起部，承载件348可以与轴延伸件318接合。在图14中示出的实施方式中，致动器324以下述方式与电枢分离和接合电枢322:该方式允许电枢322相对于致动器324轴向地滑动但将电枢322和致动器324旋转地联接在一起。以与图2a至图3b中示出的实施方式中的卷簧37的第一端部和第二端部与承载件和驱动器52接合的方式相似的方式，卷簧320的第一端部和第二端部(分别以340和342示出)可以通过承载件348和致动器324接合。
[0116]电磁单元326包括电磁线圈369和电磁单元壳体370。电磁单元壳体通过任何适当方式诸如通过紧固器、压入配合、桩定(staking)等连接至电磁单元支撑构件303。电磁线圈369的通电产生了磁通量,该磁通量从电磁线圈369穿过电磁单元壳体370、穿过从动带轮316、穿过电枢322、返回至壳体370并且返回至线圈369，从而形成磁回路。这种结构在美国临时专利申请61/622，501中示出，其内容通过参引并入本文中。磁通量用足够的力牵引电枢322与旋转带轮316接合以相对于卷簧320的第一端部340围绕轴线A旋转地摩擦地驱动电枢322和卷簧320的第二端部342，以便使卷簧320径向扩张成与从动带轮316接合，从而将从动带轮316操作性地连接至轴延伸件318。
[0117]在图14中示出的接合离合器314可以通过在图2a中示出的控制器204来控制。
[0118]在另一实施方式中，包括一个非零速度和零速度的双速传动装置可以通过设置下述结构而被提供:接合离合器614和与曲轴10相关联安装的驱动带轮618 (类似于图1la中示出的驱动带轮618，除了不具有带轮634);具有或不具有超越离合器且具有或不具有安装至从动带轮的隔离构件的简单的从动带轮；以及用于在通过接合离合器许可而被允许时将扭矩从驱动带轮传递至从动带轮的带。在一种实施方式中，超越离合器也可以从接合离合器的下游设置在驱动端上。附加地或替代性地，隔离构件诸如扭转弹簧或弹性聚合物(例如，橡胶)层可以设置在驱动带轮620上。
[0119]当车辆的驾驶者靠近将接触风扇的以200示出的叶片的深水时，驾驶者可以按压在车辆仪表盘上的按钮以给电磁线圈39 (或369)通电，以便将第一从动带轮20 (或316)与输入轴15操作性地断开连接。然后，车辆能够在不对风扇叶片造成损坏的情况下进入水里。替代性地，车辆可以包括控制器204，该控制器204基于由图6中以205的示出的适当传感器进行的深水的检测而对电磁线圈39 (或369)的操作进行自动地控制。传感器205可以是任何适当类型的传感器，诸如电磁或机械浮子传感器或电导式液位传感器。
[0120]将指出的是，虽然能够使用任何适当类型的接合离合器32 (或314)来将第一从动带轮20 (或316)与输入轴15操作性地连接或断开连接，但是特别有利的是，使用如图中示出的包含卷簧的类型的接合离合器。这种离合器比一些其他类型的离合器诸如一些类型的摩擦板离合器对接触水相对较不敏感。此外，特别有利的是，使用下述卷簧:该卷簧通过卷簧的盘圈接合靠在构件中的一个构件的径向内表面上以及通过卷簧的一个端部与另一构件的接合而将扭矩从一个构件传递至另一构件。这种构型能够承受许多操作循环(即，盘圈与径向内表面的接合和分离的操作循环)并且不会受到最终引起一些常规卷簧失效的剪切应力，其将两个轴联接在一起并且在其间桥接(bridge)间隙或这种构型将两个内表面联接在一起并且在其间桥接间隙。
[0121]参照图8，图8示出了以400表示的多速传动装置的替代性的实施方式。在多速传动装置400与图2a至图3b中示出的多速传动装置之间的区别如下:多速传动装置400包括安装在居间轴410上的第一驱动带轮416以及安装在居间轴410上的第二驱动带轮418。当多速传动装置400在第一模式下运转时，第一驱动带轮由曲轴输出带轮500通过带422驱动，在该情况下，第一驱动带轮驱动中间轴，中间轴又驱动第二驱动带轮418。第二驱动带轮418又经由第二带424驱动在以403示出的一个或更多个附件上的一个或更多个从动带轮420。附件403可以是任何适当附件诸如空调压缩机403a和动力转向泵403b。居间轴410自身连接至马达/发电机单元405 (该马达/发电机单元405可称为MGU405)。当居间轴410由第一驱动带轮416驱动时，MGU405可以用作发电机，从而将轴410的旋转运动转换成能够用于向在车辆上的电池(未不出)充电的电能。
[0122]然而，当发动机(以409示出为简单的长方形)关闭时，多速传动装置400在第二模式下运转，其中，MGU405作为马达运转，并且反而驱动居间轴410。在该情况下，第一驱动带轮416与居间轴410操作性地断开连接。因而，MGU405驱动第二驱动带轮418并且因而经由第二带424驱动附件403。MGU405可以被操作成以与附件403由发动机通过第一驱动带轮416驱动的速度相同的速度驱动附件403，或者替代性地，MGU405可以被操作成以与附件403将由发动机通过第一驱动带轮416驱动的速度不同的速度驱动附件403。
[0123]这种情形例如可能在车辆遇到红灯和车辆装备有ISAF (空转-停止附件功能)技术时发生，其中ISAF技术使发动机自动关闭以节约燃料，但是附件中的一些附件仍然需要运转。
[0124]替代性地或附加地，多速传动装置400可以有利于减小可能发生的扭转振动。例如，在一些情形下，在特定频率下由发动机所产生的扭转振动在特定附件处引起共振，该共振最终能够引起大量部件的过早损坏或触发用于附件的控制器内的故障。这种情形已经发现在空转(即，大约700RPM-800RPM)时特别通过由一些四缸发动机所产生的扭转振动而发生，其中，附件是典型的现代交流发电机。当发生下述情形:认为扭转振动能够引起共振或认为其具有引起共振的潜在可能时，MGU405可以被操作成以比发动机高的速度驱动居间轴410，以便减小或消除扭转振动或潜在地改变扭转振动的频率以便减小在特定附件处的朝向共振的上述趋向。替代性地，接合离合器432能够分离并且MGU405能够以任何选定的速度驱动居间轴410，该选定的速度能够高于、等于、甚至低于轴410由发动机驱动的速度
[0125]控制接合离合器432和MGU405的操作的控制器204可以以各种方式编程以减轻共振。例如，当发动机达到选定范围的RPM(可选地与对其他条件诸如电池的充电状态等的检测相结合)时，控制器204可以简单地编程为以比第一驱动带轮416高的速度驱动MGU405或经由接合离合器432使第一驱动带轮416与居间轴410断开连接并且然后以任何选定的速度驱动MGU405。替代性地或附加地，控制器204可以编程为直接通过使用在空转带轮(idler sheave)上的速度传感器等来检测共振的情况，以便直接检测带轮速度的重复变化,并且以便对能够看成共振的开始的振幅的任何增加进行检测。
[0126]参照图9，第一驱动带轮416通过可选的隔离构件502、通过第一居间构件504、通过第二居间构件506、通过接合离合器432、通过传递构件434、通过超越离合器(S卩，也称作单向离合器)436并且通向居间轴410中而能够操作性地连接至居间轴410。隔离构件502可以呈扭转弹簧的形式，该扭转弹簧为第一居间构件504提供对于由带轮416所引起的扭转振动的一定量的隔离。隔离构件502示出为扭转弹簧，然而，将指出的是，在一些其他的实施方式中，隔离构件能够是弹性聚合物层(例如，由橡胶等制成)，该弹性聚合物层夹在第一驱动带轮416的第一部分与第二部分之间。
[0127]第一居间构件504和第二居间构件506可以利用选定的轴向夹持力轴向地彼此抵接，使得第一居间构件504能够将扭矩传递至第二居间构件506。轴向夹持力通过将两个居间构件504和506夹持在支撑轴510的凸缘端部与安装至支撑轴510的另一端部514的螺纹紧固器512之间而设置。第一支承构件和第二支承构件516 (它们在该实施方式中是套管)将第一驱动带轮416支撑在第一居间构件504上。套管允许轮416与居间构件504之间的旋转相对运动。
[0128]以518示出的另一支承构件(在该情况下其是滚子支承件)将第二居间构件506旋转地支撑在固定构件520上，该固定构件520可以安装在车辆中任何适当位置中。将指出的是，第一驱动带轮416通过以521示出的支承构件(在该情况下其是滚珠支承件)支撑在固定构件520上。接合离合器432包括电磁单元435 (包括电磁线圈439和电磁线圈壳体433)、电枢438、致动器522、卷簧437和承载件446。承载件446以旋转的方式操作性地连接至卷簧437的以441示出的第一端部，并且致动器522以旋转的方式操作性地连接至卷簧437的第二端部442。承载件446以旋转的方式操作性地连接至传递构件434。
[0129]传递构件434通过套管526支撑在以524示出的轴延伸件上以允许传递构件434与居间轴410之间的相对旋转运动。单向离合器436 (也称作超越离合器)设置在传递构件434与轴延伸件524之间，以便允许居间轴410比传递构件434更快地(并且因此比驱动带轮416更快地)旋转。轴延伸件524将第二驱动带轮418支撑在其上并且轴延伸件524固定地安装至居间轴410，使得居间轴410、轴延伸件524和第二驱动带轮418共同旋转。支承构件525支撑轴延伸件524并且因此支撑居间轴410。
[0130]在图9中示出的实施方式中，当线圈439未通电时，卷簧437与第二居间构件506的以540示出的内表面接合并且因此卷簧437、致动器522、承载件442和电枢438都随着第一驱动带轮416旋转。线圈439的通电牵引电枢438与固定摩擦表面440接合(在该示例中固定摩擦表面位于线圈壳体433上)，这阻碍和停止电枢438 (并且又阻碍和停止致动器522和卷簧437的第二端部442)相对于卷簧437的第一端部441旋转，这又引起卷簧437从第二居间构件506的以540示出的内表面折倒和收回，从而使第一驱动带轮416(并且因此发动机)与居间轴410操作性地断开连接。在那一点上，MGU405能够用于以任何选定的速度驱动居间轴410和第二驱动带轮418，无论任何选定的速度是否高于、等于或低于第一驱动带轮416的速度均是如此。
[0131]将指出的是，不存在使电枢438或致动器522朝向任何特定的位置偏置的偏置构件(例如，片簧等)。通过省略偏置构件，获得了多个优点。例如，省略偏置构件意味着对电枢438在接合位置(电枢438被牵引与摩擦表面440接合的位置中)与分离位置(电枢438与摩擦表面440间隔开的位置中)之间运动存在相对地很小的阻力。因为对电枢438的运动存在如此之小的阻力，因此电磁单元435的通电可以需要小于大约IOW以提供摩擦表面440上的电枢的足够的保持力以使卷簧437从第二居间构件506的内表面540收回。[0132]接合离合器432的操作可以通过控制器204来控制。因为需要如此之小的动力使电枢438与摩擦表面440接合，因此控制器204可以经由以542示出的电气管道直接连接电磁线圈439并且在控制器204中的MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)等可以直接控制通过管道542的电流。该结构比用于现有技术的一些离合器诸如一些摩擦板离合器的结构便宜得多。这些离合器需要大量的动力来接合，并且需要较少的、但仍然是较大的量的动力来保持接合位置。这些离合器将不能够由控制器来直接控制并且因而将需要将控制器连接至继电器，该继电器将连接至比通常能够由控制器处理的电流更高的电流的源。然后，继电器将由控制器204控制以便控制通向离合器的电流。管道将从电流源(电流源最终是电池)延伸至继电器并且从继电器延伸至需要它的任何离合器致动机构。因而，因为需要低的动力来操作离合器432从而允许离合器432直接由控制器204控制，所以既不需要上述继电器也不需要能够承载高电流的管道。
[0133]结合使用耐用的离合器构型(在该情况下，该耐用的离合器构型是通过端部41与传递构件34的接合以及通过盘圈44的径向外表面与第一从动带轮20的接合传递扭矩的卷簧37)而向电枢438提供低致动力的另一优点在于:控制方式能够应用于接合离合器32，该控制方式允许接合离合器32在不牺牲卷簧37的工作寿命的情况下重复地接合和分离。这种控制方式能够应用于多个情形中。例如，当需要接合离合器32 (S卩，将卷簧37与带轮20接合)以使输入轴15的速度达到带轮20的速度时，能够根据任何适当方式而使线圈39的通电进行关闭和打开的循环，以便使卷簧37与带轮20短暂地接合和分离。这将向输入轴15和附件每次少量地输入扭矩以便在一些选定的时间段上逐渐地增加输入轴15的速度。能够使用许多不同的控制方式，诸如脉冲宽度调制方式。在测试中，已经证明在每秒一个循环的频率下的900000次接合和分离的循环之后，卷簧37几乎不具有或不具有磨损。同样地，在测试中，发现卷簧37在每秒4个循环的循环频率下也成功地执行。此外，已经发现:如果需要，卷簧37能够在大约0.1秒内进行接合。通过该能力，在需要时，接合离合器32能够很快被接合以便处理紧急情况，诸如驱动水泵来冷却过热发动机，或能够缓慢地被接合以便减小在所涉及的各种部件上的应力。
[0134]本文中描述的多速传动装置已经描述为包括安装在发动机的曲轴10上的一个或更多个驱动带轮。在从动侧上设置有任何接合离合器和超越离合器的实施方式中，然而替代性地，能够让顾客仅购买多速传动装置的从动端并且顾客自己提供一个或更多个驱动带轮和带。
[0135]超越离合器36和74、传递构件34和104以及接合离合器32和102已经描述为与第一从动带轮20和第二从动带轮26相关联地安装。然而，替代性地，这些部件能够与第一驱动带轮16和第二驱动带轮18相关联地安装。另一替代性的可能性在于:将一些部件(例如，超越离合器36和74)与第一从动带轮20和第二从动带轮26相关联地安装并且将其他部件(例如，接合离合器32和102)与第一驱动带轮16和第二驱动带轮18相关联地安装。接合离合器示出为在驱动带轮上的实施方式在美国专利临时申请61/622，501的图1至图4c中示出，如以上所指出的，其内容通过参引并入本文中。在该实施方式中，安装至曲轴的构件将是离合器系统输入构件(或曲轴自身可以是输入构件)。输入构件能够通过接合离合器选择性地操作性地连接至带轮，使得带轮能够由曲轴选择性地驱动或与曲轴断开连接。
[0136]被选择成由多速离合器14、100或200所提供的特定的非零速度可以是任何适当速度。这些速度至少部分取决于所旋转的特定负载。在提供第一非零速度和第二非零速度的情形下，它们将十分不同于彼此，或它们可以相对地靠近彼此。
[0137]将指出的是，在至少一些情况下，通过设置多速传动装置诸如传动装置14或100中的一者，能够减小已经以其他方式使用在车辆中的从动附件的尺寸。例如，用于车辆的冷却风扇定尺寸成对车辆所预期必须处理的最差的情况——诸如在低发动机RPM和爬陡坡时牵引重的负载——进行处理。当选定速度比以用于单一速度的、带驱动的风扇(该速度比是风扇速度相对于曲轴速度)时，需要注意确保风扇在高发动机RPM期间的最高速度将不损坏对风扇的旋转部分进行支撑的支承件。基于速度比，风扇的大小将选择成在上述的最差的情形下(上述的最差的条件在低发动机RPM下发生)提供必要的冷却。然而，通过设置优选地具有至少两个非零速度的多速传动装置，风扇能够设置有下述的第一速度比和第二速度比:该第一速度比相对较高，使得风扇在比处于低发动机RPM情形下的单一风扇速度更高的速度下运行；该第二速度比低于在单一速度风扇处理不必进行高程度冷却的情形(该情形很可能是车辆的大部分驱动时间)中所使用的。能够将第一速度比选定成高于在单一速度风扇上所使用的速度比，是因为风扇在低发动机RPM条件下将仅以该速度比运行并且将仅运行车辆的总驱动时间的一定部分，而在较高的发动机RPM下，将使用第二较低速度比。因此，双速风扇将绝不使用会损坏支承件的速度。然而，在低发动机RPM情形下选择高于通常速度比的直接益处在于:相比于单一速度风扇，风扇自身能够在不牺牲冷却性能的情况下制成较小的，从而节省重量、降低成本并且释放发动机舱中的空间，该空间在许多车辆中通常是狭窄的。
[0138]在另一情形下，车辆可以起初设计成具有特定交流发电机，该特定的交流发电机基于其能力和其速度而构造以对特定电气载荷诸如200安培进行处理，使得交流发电机能够保持电池充分地充电，甚至在从电池取出强电流的条件下亦是如此。然而，在某些时刻，制造者可以将某些可选部分引入车辆中，这些可选部分中的一些会消耗大量的电流。这能够增加需要交流发电机来处理的总电气载荷，以便允许电池在取出强电流期间接收足够的充电。如果使用了单一速度交流发电机，在那个阶段所使用的主要替代选择将是为车辆供给较大容量的交流发电机。然而，交流发电机的尺寸、重量和成本随着容量而快速增长。此夕卜，用于支撑较大的交流发电机转子的支承件可能不能够对原始交流发电机所能够耐受的高速进行处理，这是因为支承件处理高速的能力通常随着支承件的尺寸的增加而减小。通过设置具有交流发电机的多速传动装置，较高的能力能够通过提供下述的第一速度比和第二速度比来达到:该第一速度高于在单一速度交流发电机上所使用的速度比；该第二速度比低于在单一速度交流发电机上所使用的速度比。这可以几乎不对交流发电机的工作寿命产生负面影响，因为较高的速度设定将仅在下述的那些偶然时刻使用:当在电池上所取出的电流超过能够通过第二较低速度所提供的电流。
[0139]在以上描述的实施方式中，接合离合器的接合和分离被描述为使用电磁线圈和电枢来进行，该电枢基于由线圈所产生的磁通而沿特定方向被牵引。将指出的是，可以使用其他类型的致动装置代替。各种适当类型的替代性致动装置在PCT公告W02012/024790中示出，其内容通过参引并入本文中。例如，能够使用包括马达(例如，电动马达)的致动装置，该马达致动制动构件以引起卷簧37的第二端部42相对于第一端部41的阻滞。能够使用适当偏置构件或一些其他装置以使卷簧37的第二端部42达到其初始位置，无论该位置是接合的位置还是分离的位置均是如此。
[0140]参照图15，图15示出了根据本发明的另一实施方式的多速传动装置700。多速传动装置700的区别在于其包括:在发动机705的曲轴10上的第一驱动带轮702和第二驱动带轮704，该第一驱动带轮702和第二驱动带轮704经由带710和711将动力传送至中间轴709上的第一居间从动带轮706和第二居间从动带轮708 ；以及在中间轴709上的另外两个居间驱动带轮712和714，该居间驱动带轮712和714经由带722和724将动力传送至附件720的输入轴15上的两个从动带轮716和718。根据该构型，能够具有四个非零速度来驱动附件。此外，如果在必要时将接合离合器和超越离合器设置在诸如两个居间从动带轮706和708上，则能够提供零速度。这种结构可以优选地在曲轴10上具有四个驱动带轮并且在附件输入轴上具有四个从动带轮，特别地在围绕曲轴10或围绕附件输入轴15可能存在空间问题的情况下更是如此。
[0141]虽然以上描述构成了本发明的多个实施方式，但是可以理解，在不背离所附权利要求的公平意义的情况下，可以对本发明进行另外的修改和变化。
【权利要求】
1.一种用于驱动负载的输入轴的多速传动装置，包括: 第一离合器系统，所述第一离合器系统包括接合离合器、传递构件和第一超越离合器； 第一离合器系统输入构件，所述第一离合器系统输入构件在通过所述第一离合器系统操作性地连接至所述输入轴时驱动所述输入轴以第一速度旋转， 其中，所述接合离合器能够定位在第一位置中和第二位置中，其中，在所述第一位置中，所述接合离合器使所述第一离合器系统输入构件操作性地连接至所述传递构件；以及其中，在所述第二位置中，所述接合离合器使所述第一离合器系统输入构件与所述传递构件操作性地断开连接， 其中，所述第一超越离合器构造成允许所述输入轴沿驱动方向比所述传递构件更快地旋转，并且构造成在所述传递构件沿所述驱动方向比所述输入轴更快地旋转时使所述传递构件操作性地连接至所述输入轴； 第二离合器系统，所述第二离合器系统包括第二超越离合器；以及 第二离合器系统输入构件，所述第二离合器系统输入构件在通过所述第二离合器系统操作性地连接至所述输入轴时驱动所述输入轴以低于所述第一速度的第二速度旋转， 其中，所述第二超越离合器构造成允许所述输入轴沿所述驱动方向比所述第二离合器系统输入构件更快地旋转，并且构造成在所述第二离合器系统输入构件沿所述驱动方向比所述输入轴更快地旋转时使所述第二离合器系统输入构件操作性地连接至所述输入轴。
2.根据权利要求1所述的多速传动装置，其中，所述第一离合器系统输入构件是与所述输入轴同轴且具有第一直径的第一从动带轮，以及，所述第二离合器系统输入构件是具有大于所述第一直径的第二直 径的第二从动带轮。
3.根据权利要求1所述的多速传动装置，其中，每个超越离合器均包括超越离合器卷簧。
4.根据权利要求3所述的多速传动装置，其中，每个传递构件均具有径向内表面，以及其中，比所述输入轴更快地驱动任何传递构件引起相关联的所述超越离合器卷簧扩张成与所述径向内表面接合。
5.根据权利要求1所述的多速传动装置，其中，所述接合离合器包括: 接合离合器卷簧，所述接合离合器卷簧具有第一端部、第二端部以及在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的多个螺旋盘圈，其中，所述第一端部与所述传递构件和所述第一离合器系统输入构件中的一者操作性地连接，以及其中，所述螺旋盘圈的径向外表面能够选择性地与所述传递构件和所述第一离合器系统输入构件中的另一者操作性地连接，以及 致动装置，所述致动装置构造成引起所述第二端部相对于所述第一端部成角度地运动，从而对所述盘圈的所述径向外表面与所述传递构件和所述第一离合器系统输入构件中的所述另一者之间的所述操作性连接进行控制。
6.根据权利要求5所述的多速传动装置，其中，所述致动装置包括: 电枢，其中，所述电枢以旋转的方式操作性地连接至所述接合离合器卷簧的所述第二端部，其中，所述电枢能够在第一位置与第二位置之间轴向地运动，其中，在所述第一位置中，所述电枢随着所述传递构件自由地旋转并且允许所述接合离合器卷簧的所述螺旋盘圈接合所述第一离合器系统输入构件，从而使所述第一离合器系统输入构件操作性地连接至所述传递构件；以及其中，在所述第二位置中，所述电枢摩擦地接合固定摩擦表面，以便减小所述电枢相对于所述传递构件的速度，从而引起所述接合离合器卷簧的所述第一端部相对于所述第一离合器系统输入构件的运动，所述运动又引起所述接合离合器卷簧的所述螺旋盘圈与所述第一离合器系统输入构件分离，从而使所述第一离合器系统输入构件与所述传递构件操作性地断开连接并且停止所述传递构件的旋转，以及 电磁线圈，所述电磁线圈能够经由电流被通电以驱动所述电枢到达所述第二位置。
7.根据权利要求6所述的多速传动装置，其中，所述电枢被朝向所述第一位置偏置。
8.根据权利要求5所述的多速传动装置，其中，当所述电枢处于所述第一位置时，所述螺旋盘圈接合所述第一离合器系统输入构件的径向内表面。
9.根据权利要求5所述的多速传动装置，其中，所述致动装置包括: 电枢，其中，所述电枢以旋转的方式操作性地连接至所述接合离合器卷簧的所述第二端部，其中，所述电枢能够在第一位置与第二位置之间轴向地运动，其中，在所述第一位置中，所述电枢是固定的，以及其中，在所述第二位置中，所述电枢摩擦地接合旋转摩擦表面，以便相对于所述接合离合器卷簧的所述第一端部驱动所述电枢和所述接合离合器卷簧的所述第二端部，以便引起所述接合离合器卷簧的所述螺旋盘圈径向扩张并且操作性地连接至所述第一离合器系统输入构件，从而驱动所述传递构件的旋转，以及 电磁线圈，所述电磁线圈能够经由电流被通电以驱动所述电枢到达所述第二位置。
10.根据权利要求5所述的多速传动装置，其中，所述第一离合器系统输入构件是第一从动带轮，其中，所述多速传动装置还包括能够经由第一带操作性地连接至所述第一从动带轮的第一驱动带轮，以及其中，所述第二离合器系统输入构件是第二从动带轮，其中，所述多速传动装置还包括能够经由第二带操作性地连接至所述第二从动带轮的第二驱动带轮。
11.一种用于驱动负载的输入轴的多速传动装置，包括: 第一离合器系统，所述第一离合器系统包括第一接合离合器、第一传递构件和第一超越离合器； 第一离合器系统输入构件，所述第一离合器系统输入构件在通过所述第一离合器系统操作性地连接至所述输入轴时驱动所述输入轴以第一速度旋转， 其中，所述第一接合离合器能够定位在第一位置中和第二位置中，其中，在所述第一位置中，所述第一接合离合器使所述第一离合器系统输入构件操作性地连接至所述第一传递构件；以及其中，在所述第二位置中，所述第一接合离合器使所述第一离合器系统输入构件与所述第一传递构件操作性地断开连接， 其中，所述第一超越离合器构造成允许所述输入轴沿驱动方向比所述第一传递构件更快地旋转，并且构造成在所述第一传递构件沿所述驱动方向比所述输入轴更快地旋转时使所述第一传递构件操作性地连接至所述输入轴； 第二离合器系统，所述第二离合器系统包括第二接合离合器、第二传递构件和第二超越离合器； 第二离合器系统输入构件，所述第二离合器系统输入构件能够连接至所述输入轴而以低于所述第一速度的第二速度旋转，其中，所述第二接合离合器能够定位在第一位置中和第二位置中，其中，在所述第一位置中，所述第二接合离合器使所述第二离合器系统输入构件操作性地连接至所述第二传递构件；以及其中，在所述第二位置中，所述第二接合离合器使所述第二离合器系统输入构件与所述第二传递构件操作性地断开连接， 以及其中，所述第二超越离合器构造成允许所述输入轴沿所述驱动方向比所述第二传递构件更快地旋转，并且构造成在所述第二传递构件沿所述驱动方向比所述输入轴更快地旋转时使所述第二传递构件操作性地连接至所述输入轴。
12.根据权利要求11所述的多速传动装置，其中，每个接合离合器均包括: 接合离合器卷簧，所述接合离合器卷簧具有第一端部、第二端部以及在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的多个螺旋盘圈，所述第一端部以旋转的方式操作性地连接相关联的所述传递构件和相关联的所述离合器输入构件中的一者，其中，所述螺旋盘圈的径向外表面选择性地与所述相关联的传递构件和所述相关联的离合器系统输入构件中的另一者操作性地连接，以及 致动装置，所述致动装置构造成引起所述第二端部相对于所述第一端部成角度地运动，以便对所述盘圈的所述径向外表面与所述相关联的传递构件和所述相关联的离合器系统输入构件中的所述另一者之间的所述操作性连接进行控制。
13.根据权利要求12所 述的多速传动装置，其中，每个致动装置均包括: 电枢，其中，所述电枢以旋转的方式操作性地连接至相关联的所述接合离合器卷簧的所述第二端部，其中，所述电枢能够在第一位置与第二位置之间轴向地运动:其中，在所述第一位置中，所述电枢随着相关联的所述传递构件自由地旋转并且允许相关联的所述接合离合器卷簧的所述螺旋盘圈接合相关联的所述第一离合器系统输入构件，以便使所述相关联的第一离合器系统输入构件操作性地连接至所述相关联的传递构件，以及其中，在所述第二位置中，所述电枢摩擦地接合固定摩擦表面，以便减小所述电枢相对于所述相关联的传递构件的速度，从而引起所述相关联的接合离合器卷簧的所述第一端部相对于所述相关联的第一离合器系统输入构件的运动，所述运动又引起所述相关联的接合离合器卷簧的所述螺旋盘圈与所述相关联的第一离合器系统输入构件分离，从而使所述相关联的第一离合器系统输入构件与所述相关联的传递构件操作性地断开连接并且停止所述相关联的传递构件的旋转，以及 电磁线圈，所述电磁线圈能够经由电流被通电以驱动所述电枢到达所述第二位置。
14.根据权利要求13所述的多速传动装置，其中，所述电枢被朝向所述第一位置偏置。
15.根据权利要求12所述的多速传动装置，其中，所述螺旋盘圈在所述电枢处于所述第一位置时接合所述相关联的第一离合器系统输入构件的径向内表面。
16.根据权利要求12所述的多速传动装置，其中，所述致动装置包括: 电枢，其中，所述电枢以旋转的方式操作性地连接至所述接合离合器卷簧的所述第二端部，其中，所述电枢能够在第一位置与第二位置之间轴向地运动，其中，在所述第一位置中，所述电枢是固定的，以及其中，在所述第二位置中，所述电枢摩擦地接合旋转摩擦表面，以便相对于所述接合离合器卷簧的所述第一端部驱动所述电枢和所述接合离合器卷簧的所述第二端部，使得引起所述接合离合器卷簧的所述螺旋盘圈径向地扩张并且操作性地连接至所述第一离合器系统输入构件，从而驱动所述传递构件的旋转，以及电磁线圈，所述电磁线圈能够经由电流被通电以驱动所述电枢到达所述第二位置。
17.根据权利要求11所述的多速传动装置，其中，所述第一离合器系统输入构件是与所述输入轴同轴且具有第一直径的第一从动带轮，以及，所述第二离合器系统输入构件是具有大于所述第一直径的第二直径的第二从动带轮。
18.—种用于驱动风扇的输入轴的多速传动装置,包括: 离合器系统输入构件，所述离合器系统输入构件能够旋转； 卷簧，所述卷簧具有第一端部、第二端部以及在所述第一端部与所述第二端部之间的多个螺旋盘圈，其中，所述卷簧的所述第一端部与所述离合器系统输入构件和所述输入轴中的一者操作性地接合，其中，所述卷簧能够定位在接合位置中和分离位置中，在所述接合位置中，所述卷簧接合所述离合器系统输入构件和所述输入轴中的另一者的径向内表面，从而使所述离合器系统输入构件以旋转的方式操作性地连接至所述输入轴；在所述分离位置中，所述卷簧从所述离合器系统输入构件和所述输入轴中的所述另一者的所述径向内表面径向地收回，从而使所述离合器系统输入构件与所述输入轴操作性地断开连接； 致动装置，所述致动装置构造成引起所述第二端部相对于所述第一端部成角度地运动，以便对所述线圈的所述径向外表面与所述传递构件和所述第一离合器系统输入构件中的所述另一者之间的所述操作性连接进行控制。
19.根据权利要求18所述的多速传动装置，其中，所述致动装置包括: 电枢，所述电枢以旋转的方式操作性地连接至所述卷簧的所述第二端部；以及 电磁单元,所述电磁单元包括电磁体,其中，所述电磁体的通电产生磁通量,所述磁通量牵引所述电枢与具有不同于所述电枢的旋转速度的摩擦表面接合，以便改变所述卷簧的所述第二端部相对于所述 卷簧的所述第一端部的角位置，以便将所述卷簧从所述接合位置和所述分离位置中的一者驱动至所述接合位置和所述分离位置中的另一者。
20.根据权利要求19所述的多速传动装置，其中，所述电磁体的断电允许所述卷簧运动至所述接合位置和所述分离位置中的所述一者。
21.根据权利要求19所述的多速传动装置，其中，所述卷簧被朝向所述接合位置偏置，以及其中，所述电磁体的断电允许所述卷簧从所述分离位置运动至所述接合位置。
22.根据权利要求18所述的多速传动装置，其中，所述离合器系统输入构件是由发动机的曲轴驱动的带轮。
【文档编号】F16D13/76GK103477119SQ201280018071
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2011年4月11日
【发明者】加雷斯·格雷夫斯, 罗伯特·J·莱恩, 安德鲁·马尔科姆·博耶斯, 盖里·J·斯派瑟 申请人:利滕斯汽车合伙公司