CN104395648B - 具有提供替选传动比的替选扭矩传输路径的双离合器式动力变速器 - Google Patents

具有提供替选传动比的替选扭矩传输路径的双离合器式动力变速器 Download PDF

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Abstract

一种双离合器式变速器，其具有分别包括第一离合器和第二离合器的第一部分和第二部分。所述离合器可以被操作以允许借助于第一部分和第二部分进行从输入部至输出部的扭矩传递。连接第一部分和第二部分的扭矩传递路径提供了一个或更多个额外的齿轮比，使得扭矩通过第一部分的一个或更多个级以及第二部分的一个或更多个级而从输入部递送至输出部。所述额外的齿轮比可以包括超低齿轮比。一些实施方式提供了适于驱动用于在地质建造的水力压裂中使用的泵的变速器。

Description

具有提供替选传动比的替选扭矩传输路径的双离合器式动力 变速器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年3月23日提交的美国申请No.61/614,999的优先权。对于美国，本申请要求在于2012年3月23日提交的、名称为“具有提供替选传动比的替选扭矩传输路径的双离合器式动力变速器”的美国申请No.61/614,999的在35U.S.C.§119下的权益，该申请的全部公开内容通过参引并入文中。
技术领域
本发明涉及动力变速器。本发明具体地涉及一种双离合器式动力变速器。
背景技术
双离合器动力变速器提供了用于从输入部至输出部的扭矩传输的两个替选路径。双离合器——每个路径中一个离合器——在任何给定时间控制使用中的路径。双离合器变速器的有利之处在于，能够相对较快地发生齿轮之间的变位，并且扭矩可以通过换挡装置被连续送递。
图1示意性地示出了双离合器变速器10。变速器10具有输入轴12，输入轴12可以被连接成由发动机或其他驱动器驱动。来自输入轴12的扭矩通过第一离合器14(“C1”)传递至变速器10的第一部分16。来自输入轴12的扭矩也可以通过第二离合器15(“C2”)传递至变速器10的第二部分17。部分16和17均驱动输出轴18。部分16提供奇数齿轮比，而部分17提供偶数齿轮比。在操作中，变速器10可以在变速器10的第一部分16处于第一(低)档位的同时通过首先接合离合器14来操作。当需要将变速器10换挡至更高档位时，第二部分17可以在离合器15断开(即，不向第二部分17传递扭矩)的同时被预先选择处于第二档位。当需要实施换挡时，可以断开离合器14并且可以闭合离合器15，由此实现动力通过变速器10的第二离合器15和第二部分17传递至输出部18的情形。可以通过将第一部分16布置在下一个更高档位(例如，三档)并随后在断开离合器15的同时通过闭合离合器14换挡来实施另一换挡。调低速档可以通过颠倒该过程来实施。
设置了适当的电子或机械控制系统(未示出)以实施换挡。
文献中已经描述了许多不同的双离合器变速器。本领域的普通技术人员理解到，这些变速器的物理部件可以以许多不同的方式设置。
相关技术的前述示例以及所涉及的限制因素意在是说明性的而非排他性的。对本领域技术人员而言，相关技术的其他限制因素在阅读说明书和细察附图时将变得明显。
发明内容
以下实施方式及其各方面结合系统、工具和方法来描述和说明，这些系统、工具和方法意为示例性的和说明性的，而非在范围方面为限制性的。在各种实施方式中，上述问题中的一个或更多个问题已经减少或消除，而其他实施方式针对其他改进。
本发明的一个示例方面为一种变速器，该变速器包括输入部、输出部、传输部分、离合器和扭矩传递机构。输入部和输出部经由传输部分连接。传输部分可以包括在输入部与输出部之间提供多个第一齿轮比的第一部分以及提供一个或更多个第二齿轮比的第二部分。离合器构造成将输入部选择性地联接至传输部分(第一离合器将输入部联接至第一传输部分，并且第二离合器将输入部联接至第二传输部分)。扭矩传递机构能够选择性地操作成将扭矩从第一传输部分传递至第二传输部分以提供从输入部至输出部的替选扭矩传输路径。
该替选扭矩传输路径包括第一传输部分的齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级以及第二传输部分的齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级。该替选扭矩传输路径还提供了在输入部与输出部之间的一个或更多个齿轮比，所述一个或更多个齿轮比不同于所述多个第一齿轮比和所述一个或更多个第二齿轮比。
在本发明的另一方面，变速器在第一传输部分中提供了齿轮减速级。另外，该替选传输路径可以包括由第一传输部分的一个或更多个齿轮装置级中的一个齿轮装置级提供的至少一个齿轮减速级以及由第二传输部分的一个或更多个齿轮装置级中的一个齿轮装置级提供的至少一个齿轮减速级。该替选传输路径可以包括处于替选传输路径的连接第一传输部分和第二传输部分的部件的部分中的减速齿轮装置。
在本发明的又一方面，所述扭矩传递机构包括构造成在第一传输部分的第一轴与第二传输部分的第二轴之间传递扭矩的齿轮系。该齿轮系可以包括中间轴，该中间轴承载与第一轴上的第一齿轮和第二轴上的第二齿轮相啮合的齿轮。
本发明的另一方面包括一种用于将变速器构造成提供替选齿轮比的方法。该变速器可以包括：输入部；输出部；第一传输部分，第一传输部分提供了一个或更多个齿轮减速级，并且能够构造成提供在输入部与输出部之间的多个第一齿轮比中的一个第一齿轮比；以及第二传输部分，第二传输部分提供了一个或更多个齿轮减速级，并且能够构造成提供在输入部与输出部之间的多个第二齿轮比中的一个第二齿轮比。变速器可以具有第一离合器，第一离合器能够操作成将输入部选择性地联接至第一传输部分；以及第二离合器，第二离合器能够操作成将输入部选择性地联接至第二传输部分。该方法包括将扭矩传递机构构造成将扭矩从第一传输部分传递至第二传输部分以提供从输入部至输出部的替选扭矩传输路径，该替选扭矩传输路径包括第一传输部分的所述一个或更多个齿轮减速级中的至少一个齿轮减速级以及第二传输部分的所述一个或更多个齿轮减速级中的至少一个齿轮减速级，并且在输入部与输出部之间提供了一个或更多个齿轮比，所述一个或更多个齿轮比不同于所述多个第一齿轮比和所述多个第二齿轮比中的所述齿轮比。
在附图中示出并且/或者在以下描述中描述了其他方面和示例实施方式。
附图说明
附图描绘了本发明的非限制性的示例实施方式。
图1为双离合器式变速器的示意图。
图2为根据本发明的实施方式的构造成提供替选齿轮比的双离合器式变速器的示意图。
图3A为根据本发明的实施方式的构造成提供第一扭矩传输路径的双离合器式变速器的示意图。
图3B为根据本发明的实施方式的构造成提供第二扭矩传输路径的双离合器式变速器的示意图。
图3C为根据本发明的实施方式的构造成提供交替的扭矩传输路径的双离合器式变速器的示意图。
图4为根据本发明的另一示例实施方式的双离合器式变速器的示意图。
图5为根据本发明的另一实施方式的双离合器式变速器的示意图。
图5A为根据本发明的另一实施方式的双离合器式变速器的沿着图5的线A-A的示意性截面图。
图6为根据本发明的实施方式的双离合器式变速器的正视图。
具体实施方式
贯穿以下描述，陈述了具体细节以为本领域的技术人员提供更彻底的理解。然而，为了避免不必要地使本公开难于理解，可能没有详细示出或描述众所周知的元件。对本技术的示例的以下描述并不意在是穷尽的或将系统限制为具体形式的任何示例实施方式。相应地，描述和附图被认为是说明性的而非限制性的。
图1示意性地示出了根据现有技术的典型双离合器变速器。在图中，包括在图2中，与图1的变速器10相同的部件被赋予相同的附图标记。如图2中所示，变速器20提供了通过将变速器构造成提供替选扭矩传输路径22来建立不同齿轮比(例如，超低的齿轮比)的选择。在所示出的实施方式中，路径22将扭矩从第一传输部分16的输出部传递至第二传输部分17的输入部。当在该构造中时，变速器20具有为第一部分16和第二部分17被构造的齿轮比的乘积的齿轮比。如果第一部分16和第二部分17构造成对应减速，则处于所示出的模式中时的变速器20的总齿轮比可以是比第一部分16或第二部分17可以被构造成自身提供的齿轮比更小的齿轮比。
并非强制性地使路径22完全穿过第一传输部分16或第二传输部分17。在某些实施方式中，第一传输部分16和第二传输部分17中的一者或两者提供多于一个的齿轮装置级(例如，多于一个的齿轮减速级)。在这种实施方式中，路径22可以构造成包括第一传输部分16的至少一个齿轮装置级和第二传输部分17的至少一个齿轮装置级。在某些实施方式中，路径22包括在第一传输部分16与第二传输部分17之间的提供额外的传动的扭矩联接器(torque coupling)。在这种实施方式中，由替选路径22提供的最终齿轮比为由第一传输部分16中的路径22横穿的部分提供的齿轮比、由在第一传输部分16和第二传输部分17之间的联接器提供的齿轮比以及由第二传输部分17中的路径22横穿的部分提供的齿轮比的乘积。
图2示出了替选动力传输路径22，该替选动力传输路径22从具有奇数齿轮比(例如，用于第一档位、第三档位、第五档位等的传动比)的第一传输部分16流至具有偶数齿轮比(例如，用于第二档位、第四档位、第六档位等的传动比)的第二传输部分17，然而，第一传输部分16可以具有偶数齿轮比，而第二传输部分17具有奇数齿轮比。
当没有以图2中所示的方式构造时，变速器20可以以与图1中所示的双离合器变速器10相同的方式操作，相同之处在于，动力可以从输入轴12通过第一离合器14传递至第一传输部分16并随后传递至输出轴18(或者，从输入轴12通过第二离合器15传递至第二传输部分17并随后传递至输出轴18)。可以根据变速器20的构造的细节以许多不同的方式实施替选传输路径22。
在某些实施方式中，第一传输部分16与第二传输部分17之间的联接器(可以被称为“传递路径”)包括以下中的一者或更多者：齿轮系、带式驱动器、链式驱动器、流体驱动器等。例如，可以设置流体驱动器，在该流体驱动器中，第一传输部分16的部件驱动流体泵，流体马达被联接以驱动第二传输部分17的部件，并且流体马达由被流体泵泵送的流体驱动。
在某些实施方式中，传递路径提供了除1:1外的齿轮比。例如，在替选路径22需要提供超低档位的情况下，传递路径可以提供齿轮传动中的降档。在替选路径22需要提供超高档位的情况下，传递路径可以提供齿轮传动中的升档。
图3A、图3B和图3C示意性地示出了根据本发明的示例实施方式的处于三种不同运行状态的示例双离合器变速器21。变速器21将扭矩从输入部23传递至输出部24。变速器21具有两个传输部分，每个传输部分均提供齿轮装置的第一级和第二级。第一部分包括第一级25A和第二级26A。第二部分包括第一级25B和第二级26B。任一部分均可以操作成将扭矩从输入部23传递至输出部24。每个级均可以提供转速的增大或减小。第一部分和第二部分可以共同提供一系列增大的齿轮比，使得变速器能够借助于在使扭矩穿过第一部分与使扭矩穿过第二部分之间交替而通过一系列逐步增大的齿轮比升档，或者通过一系列逐步减小的齿轮比降档。
变速器21具有额外级27，该额外级27能够联接在第一级与第二级之间，使得扭矩从一个部分的第一级25A或25B传递至另一部分的第二级26A或26B(见图3C)。在某些实施方式中，第一级25A、25B，第二级26A、26B和/或额外级27可以改变旋转的方向，改变旋转的轴线等。第一级25A、25B，第二级26A、26B和额外级27可以各自包括齿轮连接装置、带连接装置、扭矩变换器等中的一者或更多者。在示例实施方式中，第一级25A和25B中的每一者以及第二级26A和26B中的每一者包括一对齿轮。在优选实施方式中，每对齿轮中的齿轮常啮合。在某些实施方式中，额外级27还包括啮合齿轮。在某些这种实施方式中，额外级27的齿轮可以在额外级27没有被用来传递扭矩时不相啮合。
图3A示出了处于其中扭矩通过第一动力路径28A传递的第一操作状态的变速器21。动力路径28A从输入部23通过第一级25A和第二级26A流至输出部24。
图3B示出了处于其中扭矩通过第二动力路径28B传递的第二操作状态的变速器21。动力路径28B从输入部23通过第一级25B和第二级26B流至输出部24。
图3C示出了处于其中扭矩通过第三动力路径28C传递的第三操作状态的变速器21。动力路径28C从输入部23通过第一级25A流至额外级27，随后通过第二级26B流至输出部24。额外级27可以允许转速的额外减小或增加，该额外的减小或增加大于或不同于能够单独通过第一级25A、25B和第二级26A、26B获得的减小或增加。
图3C中所示的特定动力路径不是用于变速器21的唯一可能的动力路径，并且变速器21可以适应其他动力路径。在非限制性示例中，变速器21可以具有从输入部23通过第一级25A流至额外级27并随后通过第一级25B流至第二级26B和输出部24的动力路径。
变速器21的各种动力路径可以以本领域已知的许多方式接合及断开接合。例如，第一级25A、25B，第二级26A、26B和额外级27可以通过同步装置、爪形离合器、摩擦离合器、多片式离合器等接合或断开接合。
图4再次示意性地示出了根据本发明的示例实施方式的示例变速器30。变速器30将扭矩从输入轴12的传递至输出轴18。变速器30具有双离合器31A和31B。离合器31A的输出部驱动轴32A。离合器31B的输出部驱动轴32B。轴32A承载齿轮33A和34A，齿轮33A和34A与承载在平行轴37A上的齿轮35A和36A啮合。同步装置38A能够将齿轮35A和36A中的一个齿轮选择性地联接至轴37A，而齿轮35A和36A中的另一个齿轮为自由轮。齿轮39A和40A同样安装在轴37A上。同步装置41A可以滑动安装在轴37A上以选择性地联接齿轮39A和40A中的一个齿轮从而与轴37A一起旋转，而齿轮39A和40A中的另一个齿轮为自由轮。齿轮39A和40A分别与输出轴18上的齿轮43和44联接。
能够理解的是，来自输入轴12的扭矩能够在离合器31A被接合时通过轴37A联接至输出轴18。扭矩通过所述对齿轮33A和35A或34A和36A中的一对(取决于同步装置38A的位置)传递至轴37A。扭矩随后通过所述对齿轮39A和43或40A和44中的一对(取决于同步装置41A的位置)传递至输出轴18。由该第一动力传输路径提供的齿轮比通过扭矩传递所借助的所述对齿轮的直径比来确定。由所述对齿轮提供的传动比可以选择成使得该第一动力传输路径提供四个可获得的齿轮比中的一个齿轮比。
第二替选动力传输路径通过第二离合器31B和安装在第二平行轴37B上的齿轮来提供。该第二动力传输路径能够提供输入轴12与输出轴18之间的额外的四个齿轮比。在某些实施方式中，由第二路径提供的传动比对于由第一路径提供的传动比是居间的，通过使选择关于第一路径的齿轮比与选择由第二路径提供的齿轮比交替，使得能够通过八个累进齿轮比来使变速器39升档或降档。
变速器30构造成通过第三离合器50来提供替选动力传输路径。在示出的实施方式中，第三离合器50允许扭矩从平行轴37B传递到平行轴37A。该扭矩传递机构允许齿轮系的用于上述第一动力传输路径的至少某些部件与第二动力传输路径的至少某些部件一起被使用，以产生替选动力传输路径。该替选动力传输路径可以选择性地但有利地提供在由上面讨论的第一扭矩传输路径和第二扭矩传输路径的齿轮装置提供的范围之外的齿轮装置。
为了将如图4中所示的变速器30构造成以替选扭矩传递模式操作，第一离合器31A断开接合，第二离合器31B被接合，并且第三离合器50也被接合。在示出的实施方式中，接合第三离合器50将轴37B联接至承载齿轮52的驱动轴51。齿轮52可以通过齿轮34和36A或通过齿轮34、齿轮33A和齿轮35A(取决于同步装置38A的位置)来驱动轴37A。当这完成时，输入轴12处的扭矩被传递通过第二离合器31B至轴32B。扭矩通过齿轮对33B/35B或34B/36B(取决于同步装置38B的位置)传递至轴37B。轴37B与输出轴18之间的直接扭矩联接器被断开接合。这可以例如通过将同步装置41B定位成使齿轮39B和40B均为自由轮来实现。
扭矩通过齿轮52和34A传递至轴32A并通过齿轮对33A/35A或34A/36A(取决于同步装置38A的位置)从轴32A传递至轴37A。扭矩随后通过齿轮对39A/43或40A/44中的一者(取决于同步装置41A的位置)传递至输出轴18。因而，能够观察到，由该替选构造提供的总齿轮比提供了至少一个额外的齿轮比。该替选构造可以包括额外的减速级。这可以用来例如提供超低档。
图5示意性地示出了根据本发明的另一实施方式的双离合器变速器60的示例。变速器60与图4的变速器30在许多方面不同，包括：图4实施方式的驱动轴51、离合器50和第二平行轴37B已经被修改成提供一体的驱动轴62。驱动轴62承载齿轮35B、36B、39B和40B并且在至少这方面与第二平行驱动轴37B大致类似。驱动轴62根据同步装置66的位置承载齿轮64，齿轮64可以通过同步装置66选择性地联接至驱动轴62以传递扭矩或者自由转动。齿轮64可以通过齿轮74驱动中间轴72。于是中间轴72和齿轮74可以通过齿轮68(其已经取代了图4实施方式的齿轮36A)驱动第一平行轴37A并因而提供扭矩传递机构。扭矩随后通过齿轮对39A/43或40A/44中的一者(取决于同步装置41A的位置)传递至输出轴18。
齿轮64可以被选择性地联接以通过爪形离合器、同步装置、多片式离合器、与齿轮74接合/断开接合的动作、或任何其他合适的装置将扭矩从轴62传递至齿轮74。
在示出的构型中，扭矩从输入轴12传递通过离合器31B至轴32B。离合器31A是断开的。轴32B通过齿轮33B/35B或在某些情况下通过齿轮34B/36B将扭矩传递至轴62，这取决于齿轮35B和36B中的那一者通过同步装置38B接合成与轴62一起旋转。通常，齿轮39B和40B都被允许通过同步装置41B自由转动。如上所述，扭矩随后通过齿轮64传递至齿轮74和中间轴72，齿轮74和中间轴72又将扭矩传递至齿轮68和第一平行轴37A。齿轮68通过同步装置38A联接至第一平行轴37A，而齿轮35A被允许自由转动。扭矩可以随后通过齿轮39A/43或齿轮40A/44传递至输出轴18，这取决于齿轮39A、40A中的哪一者通过同步装置41A联接至第一平行轴37A。
结果，驱动轴62、中间轴72和第一平行轴37A可以串联连接以提供额外的齿轮比。该额外的齿轮比可以提供由示出的替选构型提供的总齿轮比的额外减速。该替选传动比可以例如提供超低档。
在某些实施方式中，中间轴72可以承载与齿轮68或64中的一者啮合的额外齿轮(未示出)。在这种实施方式中，齿轮74可以仅与齿轮68或64中的一者啮合，而不是如图5中所示与齿轮68和64两者啮合。该构型可以提供除了图5中所示的实施方式的减速外的另外的减速。
图5A为沿着图5的线A-A的横截面。图5A示出了轴32A、32B、62、72和37A的示例构型。在示出的实施方式中，轴37A、32A和62以V字形构型设置。这有助于联接轴37A和62的替选扭矩传输路径。
轴37A和62的纵向轴线被示出大致水平对准。轴32B和32A被示出大致定位在轴37A和62的下方，并且在轴37A与62之间大致相等地水平间隔开。轴72还被示出大致位于轴37A和62的下方并且在轴37A与62之间大致水平地定位。在其他实施方式中，轴72可以大致位于轴37A和62的上方。如图5A中所示，轴32A可以通过齿轮34A连接至齿轮68。轴72还可以通过齿轮74连接至齿轮68。在一个实施方式中，当齿轮68通过齿轮34A被驱动时，齿轮64被允许通过同步装置66自由转动，因此，齿轮74和轴72还可以在不传递扭矩的情况下旋转。相反地，当齿轮68通过齿轮74被驱动时，轴32A和齿轮34A由于离合器31A断开而被允许自由转动。
图5中所示的变速器60被示出具有同步装置66。这不是必须的，也可以使用用于接合及断开齿轮64的其他机构。例如，轴62可以具有离合器或现有技术中已知的其他机构以选择性地允许齿轮64相对于轴62自由转动。此外，轴62被示出为单个轴。这不是必须的。轴62可以包括两个或更多个部件。例如，轴62的承载齿轮64的部分可以与承载齿轮35B和36B的部分分开。在这种实施方式中，轴62的承载齿轮64的部分可以通过同步装置、离合器等与轴62的其他部分接合及断开接合。在其他实施方式中，齿轮74可以通过轴承、辊子等相对于中间轴72自由转动。在其他实施方式中，齿轮74可以被允许通过同步装置、离合器等相对于轴72选择性地自由转动。
图6示出了双离合器变速器200的内部的俯视图。双离合器变速器200具有支承变速器部件的壳体202。输入轴204提供了用于旋转能量或扭矩的输入部。输入轴204连接至第一离合器206和第二离合器208。每个离合器均可以使输入轴204与离合器下游的部件选择性接合或断开接合。
第一离合器206将输入轴204联接至第一轴210。第一轴210具有齿轮部212，该齿轮部212具有与输入轴204的中心轴线大致对准的中心轴线。在示出的实施方式中，第一轴210包括位于齿轮部212处的两个齿轮(214、未示出的第二齿轮)。未示出的齿轮可以位于齿轮234的正下方。这些齿轮(214、未示出的第二齿轮)可以与第一轴210一体地形成或者可以是单独部件。第一轴201例如可以通过轴承(未示出)支承以进行旋转。
第二轴218通过第二离合器208联接至输入轴204。第二轴218具有齿轮部220，该齿轮部220具有与输入轴204的中心轴线和第一轴210的齿轮部212的中心轴线均大致对准的中心轴线。第二轴218包括大致位于齿轮部220处的齿轮222、224。第二轴218在壳体202中被支承以进行旋转。
第一轴210可以选择性地联接至第一平行轴230。特别地，齿轮214可以联接至齿轮232，并且齿轮234可以联接至第一轴210上的对应齿轮(未示出)。齿轮232和234安装在第一平行轴230上。齿轮组214/232，以及234和对应齿轮(未示出)可以提供不同的齿轮比。齿轮组214/232以及/或者234和对应齿轮(未示出)可以处于常啮合。
第一平行轴230可以具有用于与齿轮232、234选择性地接合及断开接合的同步装置236。同步装置236可以通过诸如例如机械地、电气地或液压地致动的换挡拨叉(未明确示出)之类的适当的致动器来定位。可以可选地设置电子控制器(未示出)来控制换档拨叉以将同步装置236移动成将齿轮232、234中的一者锁定至轴230或成处于空档位置。当齿轮232、234中的任一者被接合时，扭矩可以从第一轴210传递至第一平行轴230。当齿轮232、234中的任一者断开接合时，齿轮可以在第一平行轴230上自由转动。
第一平行轴230支承输出齿轮237、238和同步装置239。输出齿轮237、238可以分别通过齿轮246、248而将扭矩传递至输出轴240。齿轮237、238可以具有与齿轮232、234大致相同的构型。齿轮对237/246和238/248可以选择成提供不同的齿轮比。同步装置239可以以与以上关于同步装置236所描述的方式大致相同的方式操作。
第二轴218可以选择性地联接至第二平行轴250。在示出的实施方式中，齿轮222、224与第二平行轴250的齿轮252、254啮合。齿轮252、254可以通过同步装置256而与第二平行轴250选择性地接合或断开接合。同步装置256可以以与以上关于同步装置236所描述的方式大致相同的方式操作。
第二平行轴250支承输出齿轮257、258和同步装置258。如以上关于第一平行轴230所描述的，输出齿轮257、258可以分别通过齿轮246、248而将扭矩从第二平行轴250传递至输出轴240。齿轮257、258可以具有与齿轮252、254大致相同的构型。齿轮对257/246和258/248提供了互不相同的齿轮比。同步装置259可以以与以上关于同步装置236所描述的方式大致相同的方式操作，并且可以具有空挡位置，在该空挡位置中，齿轮257、258均被允许在第二平行轴250上自由转动。
在运行期间，离合器206和离合器208中的一者可以被接合以将来自输入轴204的扭矩传递至第一轴210和第二轴218中对应的一者。当离合器206被接合时，第一轴210可以使第一轴齿轮(214，未示出)转动。在第一档位，同步装置236可以构造成接合齿轮232并允许齿轮234自由转动。扭矩通过齿轮214和232传递至第一平行轴230。在相同的第一档位中，同步装置239可以构造成接合齿轮237并允许齿轮238自由转动。扭矩从第一平行轴230通过齿轮237和输出齿轮246传递至输出轴240。
在第二档位中，离合器208被接合并且离合器206断开接合。第二轴218可以随后使齿轮222、224转动。在第二档位中，同步装置256可以构造成接合齿轮252并允许齿轮254自由转动。扭矩通过齿轮222和齿轮252传递至第二平行轴250。在第二档位中，同步装置259可以构造成接合齿轮257并允许齿轮258自由转动。扭矩通过齿轮257从第二平行轴传递、通过输出齿轮246至输出轴240。
类似地，齿轮214、222、224、232、234、237、238、252、254、257、258和未示出的齿轮中的每一个齿轮均可以以各种组合接合以在输入轴204与输出轴240之间提供不同的可用齿轮比。在某些实施方式中，变速器200提供了范围的8个不同的齿轮比。
变速器200包括中间轴，该中间轴可以被联接以在第二平行轴250与第一平行轴230之间传递扭矩，从而提供替选扭矩传输路径。图6示出了联接至第二平行轴250的轴盖270。齿轮272可以位于第二平行轴250上。轴盖270可以选择性地联接至齿轮272以用于第二平行轴250与齿轮272之间借助于离合器、同步装置等的扭矩传递。齿轮272可以联接至支承在中间轴276上的齿轮274。齿轮274可以支承在中间轴276上以通过轴承、润滑剂等自由转动。在其他实施方式中，中间轴276可以与齿轮274一起转动。齿轮274还与第一平行轴230的齿轮234啮合。该连接允许第二平行轴250和第二平行轴230串联连接以提供一个或更多个额外的齿轮比。
参照图5和图6，当第一平行轴230和第二平行轴250串联连接时，变速器200可以如下进行构造。第二离合器208被接合并且第一离合器206断开接合。扭矩可以随后从输入轴204通过第二离合器208流至第二轴218。同步装置256定位成接合齿轮252或254中的一者，例如齿轮254。扭矩通过齿轮224和齿轮254传递至第二平行轴250。同步装置259定位成与输出齿轮257和258均断开接合，从而允许齿轮257和258自由转动。
现在参照图6，轴盖270接合齿轮272，使得第二平行轴250、轴盖270和齿轮272可以将扭矩传递至齿轮274。齿轮274绕中间轴276自由转动。同步装置236定位成接合齿轮234，齿轮234接受来自齿轮274的扭矩。同步装置239定位成接合齿轮237或238中的一者，例如齿轮238。齿轮238将扭矩传递至输出齿轮248和输出轴240。结果，扭矩通过串联的第一平行轴230和第二平行轴250从输入轴204传递至输出轴240。在示出的实施方式中，这提供了额外的且比通过单独设置在第一平行轴230或者第二平行轴250上的齿轮装置可获得的齿轮比更小的齿轮比。
变速器200具有与设置成用于与齿轮接合/断开接合的同步装置常啮合的齿轮。也可以设置有用于与齿轮接合及断开接合的其他机构。例如，可以使用爪形离合器。在某些实施方式中，用来提供替选扭矩传输路径的齿轮装置没有处于常啮合。在这种实施方式中，可以通过将齿轮从不相啮合位置移动至相啮合位置来实现替选扭矩传输路径，在相啮合位置中，齿轮提供了第一传输部分与第二传输部分之间的扭矩传输路径的至少一部分。
在某些实施方式中，诸如变速器200之类的变速器可以被锁定以防止变速器的输出部(或其他轴)以停止模式(park mode)旋转。停止模式可以通过停止变速器并接合具有不同齿轮比的两个或更多个传动动力路径来接合。在停止模式中，两个不同齿轮比的同步接合导致驱动轴被约束，这防止了该轴的旋转。
例如，停止模式可以通过借助于离合器31A接合第一动力路径并借助于离合器31B接合第二动力路径而被接合在变速器30中。在非限制性示例中，第一动力路径可以通过接合离合器31A、借助于同步装置38A接合齿轮组33A/35A以及借助于同步装置41A接合齿轮组39A/43而形成。第二动力路径可以通过接合离合器31B、借助于同步装置38B接合齿轮组34B/36B以及借助于同步装置41B接合齿轮组39B/43而形成。这导致齿轮43通过齿轮39A和39B接受将导致齿轮43的两个不同旋转速率的两个输入，从而锁定齿轮43和输出轴18。由于齿轮43不能立刻以两个速率驱动，因此其被锁定。在替选实施方式中，第二动力路径可以通过接合齿轮组40B/44替代齿轮组39B/43而形成。这可能会导致输出轴18接受将导致来自齿轮43和44的两个不同的转速的两个输入，从而锁定输出轴18。
在另一示例中，停止模式可以通过借助于离合器206接合第一动力路径并借助于离合器208接合第二动力路径而被接合在变速器200中。在一个示例中，第一动力路径可以通过接合离合器206以及包括齿轮234和轴210上的对应齿轮(未示出)的齿轮组(通过将齿轮234经由同步装置236接合至第一平行轴230)而形成。第二动力路径可以通过接合离合器208、齿轮组222/252(通过将齿轮252经由同步装置256接合至第二平行轴250)和齿轮组272/274/234(通过将轴盖270接合至齿轮272使得其与第二平行轴250一起旋转)而形成。结果，齿轮234与将以两个不同旋转速率传递扭矩的两个齿轮接合，这将齿轮234锁定就位并因此防止变速器200中的轴210、220、230和250的旋转。
对同步装置或其他接合/断开接合机构的控制可以通过例如现有技术中已知的传输控制单元来实施。传输控制单元可以基于变速器参数、发动机参数、预编程图案、用户命令等发送出指引同步装置的接合/断开接合的信号。
文中所描述的变速器具有许多应用。这种变速器例如可以用于固定的大功率应用。一个这种应用为驱动用于地质建造的水压致裂的泵。这种泵可能具有大的扭矩和功率要求。例如，这种泵可以由传递5000或更大磅英尺扭矩(6800或更大Nm)的处于2000或3000或更大马力(1500kW或2250kW或更大)范围内的发动机驱动。这种应用中的变速器被要求提供例如超过10000磅英尺(13500Nm)或25000磅英尺(34000Nm)或45000磅英尺(61000Nm)的输出扭矩。
尽管文中所描述的变速器不限于大功率应用(例如，涉及超过1800马力(1350kW)的动力的传递的应用)，但这种变速器在这种应用中能够是有利的。一个优点在于，文中所描述的变速器可以被控制以提供整个变速期间扭矩的平稳传递。这转而又能够减小因齿轮突然变化引起的震动所导致的对泵或其他从动元件的损害。在文中所描述的变速器中，可以允许一个或两个离合器均以受控的方式滑动，以实现不使从动部件过度震动的平稳升档。
对于测试和/或其他目的而言，在用于驱动用于水压致裂的泵的变速器(或用于其他应用的变速器)中提供超低齿轮比是方便的。在某些实施方式中，文中所描述的变速器构造成使得替选扭矩传输路径提供超低齿轮比，例如，比大约20:1(例如，20:1或25:1或50:1等)更小的齿轮比。在某些实施方式中，变速器在以其标准模式操作时提供了在约10:1至1:1的范围内的齿轮比。在某些实施方式中，由替选路径提供的齿轮比比变速器以其标准模式操作时提供的最小齿轮比小了两倍或更多倍。例如，如果变速器的标准运行模式下的最小齿轮比为6:1，则替选扭矩传递路径可以提供12:1或更小的齿轮比。
术语解释
除非文中清楚要求，否则贯穿说明书和权利要求：
“包括”、“包括有”等被解释为包括性的意义，与排他性的或穷尽性的意义相反；也就是说，为“包括但不限于”的意义。
“连接”、“联接”或其变体意味着两个或更多个元件之间的或者直接的或者间接的任何连接或联接；元件之间的联接或连接可以是物理的、逻辑的、或它们的组合。
“文中”、“上文”、“下文”以及类似重要的词语在用来描述该说明书时应当指的是作为整体的该说明书，而不是该说明书的任何特殊部分。
关于两个或更多个术语的列表的“或”涵盖了对词语的所有以下解释：列表中的术语中的任何术语，列表中的所有术语，以及列表中的术语的任何组合。
单数形式“一个”和“该”还包括任何合适的复数形式的含义。
在该说明书和任何所附权利要求(提出的)中使用的诸如“竖向”、“横向”、“水平”、“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“向内”、“向外”、“竖向”、“横向”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“下方”、“上方”、“下面”之类的指示方向的词语取决于所描述和示出的装置的具体取向。文中所描述的主题可以采取各种替选取向。相应地，这些方向术语并没有被严格限定并且不应当被狭窄地解释。
此外，在可以以给定顺序提出诸如步骤、动作、方法的过程或程序块之类的元素的情况下，替选示例可以以不同的顺序执行具有步骤的常规程序或采用具有程序块的系统，并且某些过程或程序块可以被删除、移动、添加、再分、组合和/或修改成提供替代方案或子组合。这些过程或程序块中的每一者均可以以不许不同的方式实施。另外，尽管过程或程序块有时示出为连续执行，但这些过程或程序块可以替选地并行执行，或可以在不同的时间或以不同的顺序执行。
在部件(例如，齿轮、轴承、轴、组件、离合器、装置等)涉及到上文的情况下，除非另外指出，否则对该部件的参照(包括对“器件”的参照)应当解释为包括作为该部件的等同物的执行上述部件的功能(即，功能上等同的)的任何部件，包括与执行本发明的示出的示例性实施方式中的功能的公开结构在结构上不等同的部件。
文中为说明的目的，已经描述了系统、方法和装置的具体示例。这些仅是示例。文中提供的技术能够应用于除上述示例系统外的系统。在本发明的实施内，许多变更、改型、附加物、省去项和置换物都是可能的。本发明包括对技术人员而言将明显的关于所述实施方式的变体，这些变体包括通过以下方式获得的变体：以等同特征、元件和/或动作取代特征、元件和/或动作；混合并匹配来自不同实施方式的特征、元件和/或动作；将来自文中所述的实施方式的特征、元件和/或动作与其他技术的特征、元件和/或动作组合；以及/或者省去来自所述实施方式的组合特征、元件和/或动作。
因此，意图是以上所附权利要求和此后引入的权利要求被解释成包括可以合理地推断出的所有这种改型、置换物、附加物、省去项和子组合。权利要求的范围不应当被示例中所述的优选实施方式限制，而是应当被给予与作为整体的描述相一致的最宽广的解释。

Claims (25)

1.一种变速器(20，21，30，60，200)，包括：
输入部(12，23，204)；
输出部(18，24，240)，所述输出部包括一个或更多个齿轮；
第一传输部分(16，25A，26A)，所述第一传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的多个第一齿轮比中的一个第一齿轮比；
第二传输部分(17，25B，26B)，所述第二传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的一个或更多个第二齿轮比；
第一离合器(14，31A，206)，所述第一离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第一传输部分；
第二离合器(15，31B，208)，所述第二离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第二传输部分；以及
扭矩传递机构(22，27，50，74，274)，所述扭矩传递机构能够选择性地操作成将扭矩从所述第一传输部分传递至所述第二传输部分以提供从所述输入部至所述输出部的替选扭矩传输路径，所述替选扭矩传输路径包括所述第一传输部分的一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级以及所述第二传输部分的一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级，并且提供了与所述多个第一齿轮比和所述一个或更多个第二齿轮比不同的在所述输入部与所述输出部之间的一个或更多个齿轮比；
其中：
所述第一传输部分包括第一轴(37A，210)和连接所述第一轴以驱动所述输出部的第一扭矩联接器，所述第一扭矩联接器包括由所述第一轴承载的与所述输出部的一个或更多个齿轮(43，44，246，248)常啮合的一个或更多个齿轮(39A，40A，237，238)，其中，所述变速器包括用于与所述第一扭矩联接器选择性地接合或断开接合的机构(41A，239)；
所述第二传输部分包括第二轴(37B，62，218)和连接所述第二轴以驱动所述输出部的第二扭矩联接器，所述第二扭矩联接器包括由所述第二轴承载的与所述输出部的一个或更多个齿轮(43，44，246)常啮合的一个或更多个齿轮(39B，40B，257)。
2.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述第一传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级包括一个或更多个齿轮减速级。
3.根据权利要求2所述的变速器，其中，所述替选扭矩传输路径包括至少一个由所述第一传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的一个齿轮装置级提供的齿轮减速级以及至少一个由所述第二传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的一个齿轮装置级提供的齿轮减速级。
4.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述替选扭矩传输路径包括处于所述替选扭矩传输路径的连接所述第一传输部分的部件与所述第二传输部分的部件的部分中的减速齿轮装置。
5.根据权利要求1所述的变速器，其中：
所述扭矩传递机构包括构造成在所述第一轴与所述第二轴之间传递扭矩的齿轮系。
6.根据权利要求5所述的变速器，其中，所述齿轮系包括位于所述第一轴上的第一齿轮(68，234)和位于所述第二轴上的第二齿轮(64，272)以及位于与所述第一轴和所述第二轴平行的中间轴(72，276)上的第三齿轮(74，274)，所述第三齿轮与所述第一齿轮和所述第二齿轮中的每一者相啮合。
7.根据权利要求6所述的变速器，其中，所述第二齿轮为所述第二轴的一个或更多个齿轮中的与所述第二离合器的输出部常啮合的一个齿轮。
8.根据权利要求6所述的变速器，其中，所述第一轴和所述第二轴以及所述输出部以V字形构型设置。
9.根据权利要求8所述的变速器，其中，所述第一轴和所述第二轴平行于所述输出部，并且所述第一轴的中心至所述输出部的中心的距离等于所述第二轴的中心至所述输出部的中心的距离。
10.根据权利要求6所述的变速器，其中，所述第一齿轮的直径比所述第二齿轮的直径小。
11.根据权利要求5所述的变速器，其中，所述第一离合器的输出部和所述第二离合器的输出部彼此同中心。
12.根据权利要求11所述的变速器，其中，所述输出部包括与所述第一离合器的输出部和所述第二离合器的输出部同中心的输出轴。
13.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述多个第一齿轮比和所述一个或更多个第二齿轮比中的齿轮比在按齿轮比增大的顺序采用时在所述多个第一齿轮比与所述一个或更多个第二齿轮比之间替选。
14.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述替选扭矩传输路径的一个或更多个齿轮比低于所述多个第一齿轮比和所述一个或更多个第二齿轮比。
15.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述替选扭矩传输路径包括连接所述第一轴和所述第二轴的传递部。
16.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述替选扭矩传输路径包括流体驱动器，所述流体驱动器包括由所述第一传输部分的部件驱动的泵以及驱动所述第二传输部分的部件的流体马达。
17.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述替选扭矩传输路径包括带式驱动器或链式驱动器。
18.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述替选扭矩传输路径包括齿轮系。
19.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述替选扭矩传输路径包括布置成在所述第一轴与所述第二轴之间直接传递扭矩的齿轮系，所述齿轮系包括齿轮和用于选择性地将所述齿轮联接成与所述第一轴一起转动或将所述齿轮从所述第一轴断开联接的机构。
20.一种用于将变速器(20，21，30，60，200)构造成提供替选齿轮比的方法，其中，所述变速器包括：
输入部(12，23，204)；
输出部(18，24，240)；
第一传输部分(16，25A，26A)，所述第一传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的多个第一齿轮比中的一个第一齿轮比；
第二传输部分(17，25B，26B)，所述第二传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的多个第二齿轮比中的一个第二齿轮比；
第一离合器(14，31A，206)，所述第一离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第一传输部分；
第二离合器(15，31B，208)，所述第二离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第二传输部分；
其中：
所述第一传输部分包括第一轴(37A，210)和连接所述第一轴以驱动所述输出部的第一扭矩联接器，所述第一扭矩联接器包括由所述第一轴承载的与所述输出部的一个或更多个齿轮(43，44，246，248)常啮合的一个或更多个齿轮(39A，40A，237，238)，其中，所述变速器包括用于与所述第一扭矩联接器选择性地接合或断开接合的机构(41A，239)；
所述第二传输部分包括第二轴(37B，62，218)和连接所述第二轴以驱动所述输出部的第二扭矩联接器，所述第二扭矩联接器包括由所述第二轴承载的与所述输出部的一个或更多个齿轮(43，44，246)常啮合的一个或更多个齿轮(39B，40B，257)；
所述方法包括将所述第一扭矩联接器断开接合并将扭矩传递机构构造成将扭矩从所述第一轴传递至所述第二轴以提供从所述输入部至所述输出部的替选扭矩传输路径，所述替选扭矩传输路径包括所述第一传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级以及所述第二传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级，并且提供了与所述多个第一齿轮比和所述多个第二齿轮比中的齿轮比不同的在所述输入部与所述输出部之间的一个或更多个齿轮比。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一传输部分的一个或更多个齿轮装置级包括一个或更多个齿轮减速级，并且所述第二传输部分的一个或更多个齿轮装置级包括一个或更多个齿轮减速级。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述输入部与所述输出部之间的一个或更多个齿轮比低于来自所述多个第一齿轮比和所述多个第二齿轮比的齿轮比中的每个齿轮比。
23.一种变速器(20，21，30，60，200)，包括：
输入部(12，23，204)；
输出部(18，24，240)；
第一传输部分(16，25A，26A)，所述第一传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的多个第一齿轮比中的一个第一齿轮比；
第二传输部分(17，25B，26B)，所述第二传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的一个或更多个第二齿轮比；
第一离合器(14，31A，206)，所述第一离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第一传输部分；
第二离合器(15，31B，208)，所述第二离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第二传输部分；以及
扭矩传递机构(22，27，50，74，274)，所述扭矩传递机构能够选择性地操作成将扭矩从所述第一传输部分传递至所述第二传输部分以提供从所述输入部至所述输出部的替选扭矩传输路径，所述替选扭矩传输路径包括所述第一传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级以及所述第二传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级，并且提供了在所述输入部与所述输出部之间的与所述多个第一齿轮比和所述一个或更多个第二齿轮比不同的一个或更多个齿轮比；
其中：
所述第一传输部分包括第一轴(37A，210)，所述第一轴承载设置成由所述第一离合器驱动的一个或更多个齿轮，以及承载设置成驱动所述输出部的一个或更多个齿轮；
所述第二传输部分包括第二轴(37B，62，218)，所述第二轴承载设置成由所述第二离合器驱动的一个或更多个齿轮，以及承载设置成驱动所述输出部的一个或更多个齿轮；以及
所述替选扭矩传输路径独立于并且绕过所述第一离合器的输出部和所述第二离合器的输出部。
24.一种变速器(20，21，30，60，200)，包括：
输入部(12，23，204)；
输出部(18，24，240)；
第一传输部分(16，25A，26A)，所述第一传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的多个第一齿轮比中的一个第一齿轮比；
第二传输部分(17，25B，26B)，所述第二传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的一个或更多个第二齿轮比；
第一离合器(14，31A，206)，所述第一离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第一传输部分；
第二离合器(15，31B，208)，所述第二离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第二传输部分；以及
扭矩传递机构(22，27，50，74，274)，所述扭矩传递机构能够选择性地操作成将扭矩从所述第一传输部分传递至所述第二传输部分以提供从所述输入部至所述输出部的替选扭矩传输路径，所述替选扭矩传输路径包括所述第一传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级以及所述第二传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级，并且提供了在所述输入部与所述输出部之间的与所述多个第一齿轮比和所述一个或更多个第二齿轮比不同的一个或更多个齿轮比；
其中：
所述第一传输部分包括第一轴(37A，210)，所述第一轴承载设置成由所述第一离合器驱动的一个或更多个齿轮，以及承载设置成驱动所述输出部的一个或更多个齿轮；
所述第二传输部分包括第二轴(37B，62，218)，所述第二轴承载设置成由所述第二离合器驱动的一个或更多个齿轮，以及承载设置成驱动所述输出部的一个或更多个齿轮；以及
所述扭矩传递机构包括扭矩传递部件，所述扭矩传递部件与提供所述多个第一齿轮比和所述一个或更多个第二齿轮比的所有部件分开。
25.一种变速器(20，21，30，60，200)，包括：
输入部(12，23，204)；
输出部(18，24，240)；
第一传输部分(16，25A，26A)，所述第一传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的多个第一齿轮比中的一个第一齿轮比；
第二传输部分(17，25B，26B)，所述第二传输部分提供了一个或更多个齿轮装置级，并且能够构造成提供在所述输入部与所述输出部之间的一个或更多个第二齿轮比；
第一离合器(14，31A，206)，所述第一离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第一传输部分；
第二离合器(15，31B，208)，所述第二离合器能够操作成将所述输入部选择性地联接至所述第二传输部分；以及
扭矩传递机构(22，27，50，74，274)，所述扭矩传递机构能够选择性地操作成将扭矩从所述第一传输部分传递至所述第二传输部分以提供从所述输入部至所述输出部的替选扭矩传输路径，所述替选扭矩传输路径包括所述第一传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级以及所述第二传输部分的所述一个或更多个齿轮装置级中的至少一个齿轮装置级，并且提供了在所述输入部与所述输出部之间的与所述多个第一齿轮比和所述一个或更多个第二齿轮比不同的一个或更多个齿轮比；
其中：
所述第一传输部分包括第一轴(37A，210)，所述第一轴承载设置成由所述第一离合器驱动的一个或更多个齿轮，以及承载设置成驱动所述输出部的一个或更多个齿轮；
所述第二传输部分包括第二轴(37B，62，218)，所述第二轴承载设置成由所述第二离合器驱动的一个或更多个齿轮，以及承载设置成驱动所述输出部的一个或更多个齿轮；以及
所述扭矩传递机构包括构造成在所述第一轴与所述第二轴之间传递扭矩的齿轮系，所述齿轮系包括位于所述第一轴上的第一齿轮(68，234)和位于所述第二轴上的第二齿轮(64，272)以及位于与所述第一轴和所述第二轴平行的中间轴(72，276)上的第三齿轮(74，274)。
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