CN106090054A - 离合器式从动装置和相关的离合器机构 - Google Patents

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Abstract

提供了一种从动附件(10)，该从动附件(10)包括第一旋转离合器部(50)、第二旋转离合器部(52)、卷绕弹簧(56)和致动器(60)。卷绕弹簧(56)构造成在第一旋转离合器部与第二旋转离合器部(50、52)之间传输旋转动力。致动器(60)能够选择性地操作以产生施加至卷绕弹簧(56)的曳力以控制通过卷绕弹簧(56)进行的扭矩传输。致动器(60)包括致动器输入构件(140)、制动瓦(144)和构造成能够沿旋转轴线(70)轴向地平移制动瓦(144)的马达(142)。在当马达(142)操作于第一模式下时产生曳力，使得第一旋转离合器部(50)与第二旋转离合器部(52)之间的旋转动力的传输被中断。

Description

离合器式从动装置和相关的离合器机构
本申请是申请日为2012年10月1日、国家申请号为201280049474.4(PCT申请号为PCT/CA2012/000916)、名称为“离合器式从动装置和相关的离合器机构”的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年10月6日提交的美国临时申请61/544,015和于2012年2月22日提交的美国临时申请No.61/601,611的优先权。前述申请中的每一者如同完整地在本文中详细记载一般通过引用而合并入本文中。
技术领域
本公开涉及离合器式从动装置(clutched driven device)和相关的离合器机构。
背景技术
本部分提供涉及本公开的背景信息，所述背景信息并不一定是现有技术。
时常会需要或者直接地或者通过环形动力传输元件——该环形动力传输元件可使用带、链轮和/或齿轮——为装置提供从原动机传输的旋转动力。这种装置可例如经由附属传动件或正时传动件连接至机动车辆的发动机，并可包括例如泵(例如，水泵、真空泵、动力转向泵、空气压缩机、空气调节压缩机)、用于产生电力的器件(例如，交流发电机、发电机、起动机-交流发电机、起动机-发电机)、和/或风扇。
将理解的是，在当不需要或不期望装置输出的情况下，装置的操作将与原动机的降低的效率相关联。在例如汽车背景下，当发动机在冷态下被启动时可能无必要操作发动机水泵，如此，当发动机在冷态下启动时发动机水泵的操作降低了发动机的整体燃料效率。为克服这种缺陷，在本领域已知的是提供一种选择地操作该装置的离合器。这种离合器一般需要某种动力、通常为电力，以允许旋转动力通过离合器被传输以驱动该装置。最近，已由litens Automotive Partnership研发了多种类型的离合器，所述离合器可构造成在常态或无动力状态下向从动装置传输旋转动力并在使用相对低的动力输入的动力状态下抑制向从动装置输送旋转动力。
尽管这样的离合器适合于其预期的目的，但这样的离合器仍有待改进。
发明内容
本部分提供了本公开的总体概述，并且不为其全部范围或其全部特征的全面披露。
本公开的第一方面提供了一种从动附件(10)，该从动附件(10)包括第一旋转离合器部(50)、第二旋转离合器部(52)、卷绕弹簧(56)和致动器(60)。第一旋转离合器部(50)绕旋转轴线(70)布置并构造成接收旋转输入。第二旋转离合器部(52)绕旋转轴线(70)布置，并构造成联接至输入轴(40)。卷绕弹簧(56)具有第一端部(110)、第二端部(112)和多个接合离合器表面(76)的位于第一端部(110)与第二端部(112)之间的螺旋簧圈(114)。卷绕弹簧(56)构造成在第一旋转离合器部(50)与第二旋转离合器部(52)之间选择性地传输旋转动力，使得旋转动力从第一旋转离合器部(50)通过螺旋簧圈(114)接收并且通过第一端部(110)传输。致动器(60)可选择性地操作以产生施加至卷绕弹簧(56)的第二端部(112)的曳力。致动器(60)包括致动器输入构件(140)和制动瓦(144)。致动器输入构件(140)能够相对于第一旋转离合器部(50)而绕旋转轴线(70)旋转并具有制动旋转件(152)，该制动旋转件(152)带有多个绕制动旋转件(152)而周向布置的第一齿(T1)。制动瓦(144)包括多个以啮合的方式接合至制动旋转件(152)的齿(T1)的配合齿(T2)。制动瓦(144)能够绕旋转轴线(70)旋转，并且能够沿旋转轴线(70)轴向地移动。
在本公开的第二方面中，设置有从动附件(10)，其包括第一旋转离合器部(50)、第二旋转离合器部(52)、卷绕弹簧(56)和致动器(60)。第一旋转离合器部(50)绕旋转轴线(70)布置并且构造成接收旋转输入，第一旋转离合器部(50)限定离合器表面(76)。第二旋转离合器部(52)绕旋转轴线(70)布置，并构造成联接至输入轴(40)。卷绕弹簧(56)具有第一端部(110)、第二端部(112)和多个接合离合器表面(76)的位于第一端部(110)与第二端部(112)之间的螺旋簧圈(114)。卷绕弹簧(56)构造成在第一旋转离合器部(50)与第二旋转离合器部(52)之间选择性地传输旋转动力，使得旋转动力从第一旋转离合器部(50)通过螺旋簧圈(114)接收并且通过第一端部(110)传输。致动器(60)可选择性地操作以产生施加至卷绕弹簧(56)的第二端部(112)的曳力。致动器(60)包括致动器输入构件(140)、制动瓦(144)和马达(142)。致动器输入构件(140)能够相对于第一旋转离合器部(50)而绕旋转轴线(70)旋转并具有制动旋转件(152)，制动瓦(144)能够绕旋转轴线(70)旋转并且能够沿旋转轴线(70)轴向地移动，马达(142)能够选择性地操作为将制动瓦(144)沿旋转轴线(70)轴向地平移。当马达(142)在第一模式下操作时产生曳力，使得在第一旋转离合器部(50)与第二旋转离合器部(52)之间的旋转动力的传输被中断。当马达(142)在第二模式下操作时不产生曳力，以允许在第一旋转离合器部(50)与第二旋转离合器部(52)之间传输旋转动力。
从本文中所提供的描述，进一步的适用性范围将变得明显。在该发明内容中的描述和具体示例意在仅出于说明的目的，并且并非意在限制本公开的范围。
附图说明
本文中所描述的附图仅出于对所选实施方式、并非所有可能的实施方式的说明性的目的，并且并非意在限制本公开的范围。
图1为根据本公开的教示构造的从动附件的纵向截面图；
图2为图1的从动附件的一部分的前视分解立体图；
图3为图1的从动附件的一部分的后视分解立体图；
图4为图1的从动附件的一部分的立体图，图4更详细地示出了第二旋转离合器部；
图5为图1的从动附件的一部分的纵向截面图；
图6为图1的从动附件的一部分的后视立体图，图6更详细地示出了卷绕弹簧和承载件；
图7、图7A、图7B和图8为替代地构造的致动器的部分的立体截面图，所述致动器可用在图1的从动附件中；
图9至图13为可在用于图1的从动附件中的致动器中使用的多种齿廓的放大部分；
图14为根据本公开的教示构造的第二从动附件的分解立体图；
图15为图14的从动附件的一部分的俯视平面图；
图16为根据本公开的教示构造的第三附件的一部分的放大的纵向截面图；
图17为根据本公开的教示构造的第四从动附件的一部分的纵向截面图；
图18为根据本公开的教示构造的第五从动附件的一部分的纵向截面图；
图19为根据本公开的教示构造的第六从动附件的一部分的纵向截面图；以及
图20为根据本公开的教示构造的第七从动附件的一部分的纵向截面图。
贯穿附图的若干视图，对应的附图标记始终指示对应的部件。
具体实施方式
本文中所使用的术语仅出于描述特定示例性实施方式的目的且并非意在限制。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”可意在也包括复数形式，除非上下文有其它明确指示。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”为囊括性的，因此指定了所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。
当元件或层被称为处于“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，所述元件或层可被直接地在另一元件或层上、直接地接合、连接或联接至其它元件或层，或可存在介入元件或层。相反，当元件被称为“直接地在另一元件或层上”、“直接地接合至”、“直接地连接至”或“直接地联接至”另一元件或层时，可不存在介入元件或层。其它用于描述元件之间的关系的词语应当以相同的方式被解释(例如，“在……之间”对“直接地在……之间”、“相邻于”对“直接地相邻于”等)。如在本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项目的任何组合和所有组合。
尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但这些元件、部件、区域、层和/或区段不应当受这些术语的限制。这些术语可仅用于区分一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段。诸如“第一”、“第二”和其它数字术语之类的术语当在本文中使用时，并不隐含次序或顺序，除非上下文明确地指示。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可在不背离示例性实施方式的教示的情况下被称为第二元件、部件、区域、层或区段。
空间上相关的术语，诸如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“低于”、“上方”、“上”等在本文中可出于便于描述的目的而用来描述一个元件或特征的如在图中所示的对于另一元件或特征的关系。空间上相关的术语可意在包括使用或操作中的装置的除了在图中描绘的方位之外的不同方位。例如，在图中的装置被翻转的情况下，描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将于是定向在其它元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“下方”可包括上方和下方二者的方位。装置可被以其他方式定向(以旋转90度或以其它方位)，且本文中使用的空间上相关的描述词相应地解释。
参照附图的图1和图2，总体用附图标记10指示根据本公开的教示构造的离合器式从动装置或附件。该离合器式从动装置10可包括输入构件12、大致常规的附件部14和离合器组件16。在提供的特定示例中，附件部14为水泵组件20，但本领域技术人员将理解的是水泵组件20的描绘仅为本教示的说明性的一个应用，本教示具有至各种其他类型的发动机附件的应用，诸如风扇、用于发电的器件(例如，交流发电机、发电机、起动机-交流发电机、起动机-发电机)、其他类型的泵(例如，空调压缩机、动力转向泵、真空泵、空气压缩机)、鼓风机、增压器、动力输出轴以及由其他包括马达(例如，电动马达或流体驱动马达)之类的动力源驱动的附件。此外，尽管本教示在汽车或车辆背景下描绘，但将理解的是，本公开的教示通常具有至传动系统(即，用于传递运动的系统，包括传递旋转运动的系统)的应用。
输入构件12可构造成接收来自环形动力传输构件的旋转动力。各种环形动力传输构件的示例包括传动带、链轮和齿轮。在提供的特定示例中，输入构件12包括带滑轮22，该带滑轮22构造成接收来自传动带(未示出)的旋转动力。
水泵组件20可包括壳体30、输入轴32、轴承组34、密封系统36和叶轮38。壳体30可构造成将离合器式从动装置10安装至诸如发动机之类的原动机。输入轴32可包括输入端部40和与该输入端部40相反地定位的输出端部42。轴承组34可布置在壳体30与输入轴32之间，并且可支承输入轴32以相对于壳体30旋转。密封系统36可包括一组或更多组密封件，所述一组或更多组密封件构造成抑制污染物(例如，尘土、碎片、水分)进入轴承组34中和/或抑制润滑剂从轴承组34中外出。叶轮38可固定地联接至输入轴32的输出端部42以与输入轴32一起旋转。
参照图1至图3，离合器组件16可包括第一旋转离合器部50、第二旋转离合器部52、轴承54、卷绕弹簧56、承载件58和致动器60。
第一旋转离合器部50可构造成被联接至输入构件12以与输入构件12一起绕旋转轴线70旋转。第一旋转离合器部50可具有带离合器内表面76的传动构件74。在提供的特定示例中，第一旋转离合器部50包括管状毂78和径向凸缘80，该径向凸缘80固定地联接至管状毂78的后端部并从该管状毂78的后端部径向地向外延伸。离合器内表面76可形成在管状毂78的内侧周向表面上使得其绕旋转轴线70同心地布置。径向凸缘80可以以诸如焊接或螺纹紧固件82之类的任何期望的方式固定地联接至输入构件12。作为另一示例，径向凸缘80可与输入构件12一体地以及整体地形成(即，作为一整件的部件)。
第二旋转离合器部52可构造成将旋转动力传输至水泵组件20的输入轴32。在提供的特定示例中，第二旋转离合器部52包括环形外壁90、环形内壁92、至少一个传动凸耳94(图4)和端壁96，该端壁96将环形外壁90与环形内壁92彼此连接。环形外壁90可绕第一旋转离合器部50的管状毂78同心地布置，而环形内壁92可在管状毂78内同心地布置。环形内壁92可以诸如过盈配合、焊接、花键齿和/或螺纹紧固件之类的任何期望的方式非旋转地联接至输入轴32的输入端部40。传动凸耳94(图4)可联接至环形外壁90、环形内壁92和端壁96中的一者或更多者，以与环形外壁90、环形内壁92和端壁96中的所述一者或所述更多者一起旋转。在提供的特定示例中，传动凸耳94与环形内壁92和端壁96一起形成，但将理解的是，然而，传动凸耳94可形成在另一结构上，所述另一结构诸如：组装至(非旋转地联接至)环形外壁90、环形内壁92和端壁96中的一者或更多者的止推垫圈。
轴承54可接收在第一旋转离合器部50和第二旋转离合器部52之间并且可支承第一旋转离合器部50以绕第二旋转离合器部52旋转。在提供的示例中，轴承54接合至环形外壁90的径向内侧表面和管状毂78的径向外侧表面。轴承54可为任何类型的轴承，但在提供的示例中为密封轴承，该密封轴承具有沿旋转轴线70彼此轴向地间隔开的两列轴承元件100a、100b。
参照图3、图5和图6，卷绕弹簧56可由可具有大致方形或矩形截面形状的适当的线材形成。形成卷绕弹簧56的线材可以是非涂覆的(即，简易的)或可涂覆有可例如有助于控制摩擦、磨损和/或发热的适当的材料。卷绕弹簧56可布置在轴承54的径向内侧，并且可具有第一端部110、与第一端部110相反的第二端部112和可在第一端部110与第二端部112之间延伸的螺旋簧圈114。螺旋簧圈114可抵靠离合器内表面76而被接收。在提供的特定示例中，螺旋簧圈114压配合至离合器内表面76，但将理解的是在替代性示例中可使用其他类型的配合。此外，将理解的是，所有的螺旋簧圈114无需以相同的方式配合至离合器内表面76。例如，一些螺旋簧圈114可使用过盈配合，而在其余的螺旋簧圈与离合器内表面76之间可存在间隙配合或不同水平的过盈配合。第一端部110可构造成将旋转动力从螺旋簧圈114传输至第二旋转离合器部52，这将在下文更详细地进行讨论。第二端部112可包括控制柄脚118，该控制柄脚118可联接至致动器60，这将在下文更详细地进行讨论。
承载件58可以以诸如钢或塑料之类的适当的材料形成，并且可包括凸缘部120、套筒部122、凹槽124和承载件抵接壁126。凸缘部120可为具有前表面130和后表面132的环形结构，该前表面130可抵接第二旋转离合器部52的端壁96，该后表面132可抵接卷绕弹簧56的相邻的一个螺旋簧圈114。在提供的示例中，后表面132的抵接卷绕弹簧56的部分螺旋地成型，以匹配卷绕弹簧56的螺旋簧圈114的轮廓。套筒部122可为从凸缘部120沿轴向延伸的环形结构。套筒部122可被确定尺寸为接收在卷绕弹簧56的螺旋簧圈114中以支承一个或更多个螺旋簧圈114和/或绕旋转轴线70保持承载件58和卷绕弹簧56的第一端部110。凹槽124可构造成接收卷绕弹簧56的第一端部110并穿过套筒部122的周部以及可选地穿过承载件抵接壁126延伸。承载件抵接壁126可抵接第二旋转离合器部52上的一个传动凸耳94上的抵接面138(图4)，并在凹槽124延伸穿过承载件抵接壁126(如在提供的示例中示出的)的情况下，形成卷绕弹簧56的线材的轴向端面141也能够抵接所述一个传动凸耳94(图4)上的抵接面138(图4)。
参照图1、图3和图5，卷绕弹簧56可缠绕为使得当旋转动力传输穿过离合器组件16时，螺旋簧圈114倾向于松开或径向地向外扩展。更具体地，输入构件12的旋转可引起传动构件74的对应的旋转，这又由于螺旋簧圈114与离合器内表面76的接合而会倾向于使卷绕弹簧56旋转。输入至卷绕弹簧56的旋转动力可传输至第二旋转离合器部52(经由卷绕弹簧56的第一端部110和/或承载件58)，这会倾向于使附件部14的输入轴32旋转。由于附件部14的输入轴32在无阻力的情况下不转动(输入轴32的旋转允许附件部14进行工作)，因而，卷绕弹簧56的螺旋簧圈114倾向于松开或径向地向外扩展以更好地靠紧离合器内表面76。由此，离合器组件16的该示例是自激活的。
参照图1、图3和图5，致动器60可构造成选择性地开始卷绕弹簧56的卷绕以使螺旋簧圈114至少部分地脱离离合器内表面76。更具体地，致动器60的致动能够在卷绕弹簧56的第二端部112上拉动，以使一个或更多个螺旋簧圈114更紧地卷绕或径向向内收缩卷绕。在提供的示例中，致动器60包括致动器输入构件140、驱动马达142和制动瓦144。
致动器输入构件140可包括毂构件150和制动旋转件152。毂构件150可为能够接收在第二旋转离合器部52的环形内壁92与管状毂78之间的管状结构。毂构件150可具有能够接合卷绕弹簧56的第二端部112的弹簧安装件156。在本示例中，弹簧安装件156包括形成在毂构件150中的纵向地延伸的槽口158。卷绕弹簧56的第二端部112上的柄脚118(图6)——其可从相邻的一个螺旋簧圈114径向地向内延伸——可接收在槽口158中，使得致动器输入构件140的相对于卷绕弹簧56的第二端部112沿预定方向的旋转引起螺旋簧圈114的卷绕。制动旋转件152可为能够联接至毂构件150并从毂构件150径向地向外延伸的环形结构。制动旋转件152可具有由朝向驱动马达142轴向地向后延伸的多个齿T1限定的旋转件表面160。
致动器输入构件140可构造成与第一旋转离合器部50绕旋转轴线70大致一起旋转，使得致动器输入构件140与第一旋转离合器部50一起旋转，或稍滞后于第一旋转离合器部50旋转，这将在下文更详细地进行讨论。可使用任何期望的器件将致动器输入构件140以允许致动器输入构件140相对于第一旋转离合器部50有限地旋转的方式联接至第一旋转离合器部50。例如，将卷绕弹簧56的第二端部112上的柄脚118(图6)接收入槽口158中可提供致动器输入构件140至第一旋转离合器部50的充分的旋转联接以使得致动器输入构件140与第一旋转离合器部50大致一起旋转。然而，在提供的特定示例中，在第一旋转离合器部50与致动器输入构件140之间设置有摩擦界面，该摩擦界面形成倾向于当第一旋转离合器部50旋转时驱动致动器输入构件140的曳力，以及有助于为螺旋簧圈114“充能”使得其径向地松开/扩展以进一步接合离合器内表面76。在提供的特定的示例中，接收在形成于毂构件150中的密封凹槽172中的O形密封圈170摩擦地接合第一旋转离合器部50与毂构件150二者。如果期望，可使用一个或更多个密封件来密封第一旋转离合器部50与第二旋转离合器部52之间的将卷绕弹簧56布置在其中的腔体。在提供的特定示例中，第二O形密封圈176密封第二旋转离合器部52的环形内壁92与毂构件150之间的界面，同时O形密封圈170密封毂构件150与管状毂78之间的界面。将理解的是，对于O形密封圈170和176中的一者或二者，可使用任何期望类型的密封件，诸如方形密封圈、X形密封圈、唇形密封件、动态密封件和包覆模制件等。在期望的情况下，诸如涂覆层、干膜润滑剂、油脂、油和/或牵引流体之类的适当的润滑剂均可被用于润滑螺旋簧圈114和离合器内表面76。
为了控制致动器输入构件140相对于第二旋转离合器部52的轴向端部游隙和/或为了保持承载件58及提供承载件58和卷绕弹簧56的第一端部110上的夹持力，可使用各种端部游隙控制技术。例如，可在第二旋转离合器部52与致动器输入构件140的前轴向表面之间布置止推圈180，可接收在第二旋转离合器部52中的圈形凹槽184中的保持圈182可限制致动器输入构件140的沿轴向方向远离端壁96的运动。
驱动马达142可包括电磁线圈200和电枢202。电磁线圈200可包括线圈壳体210和环形线卷212。线圈壳体210可为环形结构，其可非旋转地安装至附件部14(图1)的壳体30(图1)的期望的位置中，诸如同中心地绕输入轴32(图1)安装。线圈壳体210可包括壳体内壁214、壳体外壁216和后壁218，该后壁218可径向地布置在壳体内壁214与壳体外壁216之间。线圈壳体210可构造成限制制动瓦144的轴向向前的运动。在提供的特定示例中，壳体外壁216的前端部220卷起以形成限制制动瓦144的向前轴向运动的唇状部。
线卷212可固定地联接至线圈壳体210，并且可同中心地绕壳体内壁214布置。在提供的特定的示例中，线卷212被罐装在例如经由过盈配合或粘结(例如，粘接、粘合)固定地联接至壳体内壁214的管壳中。线卷212可被通电以产生用于使电枢202移动的磁场，这将在下文更详细地进行讨论。
电枢202可为环形结构，该环形结构可径向地接收在线卷212与壳体外壁216之间。电枢202可由诸如钢之类的铁磁体材料(整体地或局部地)形成，线圈壳体210的诸如壳体外壁216之类的一个或更多个部分可由诸如铝、不锈钢或塑料之类的非磁性材料形成。作为一个示例，电枢202可局部地由塑料材料PM形成，在该塑料材料PM中可嵌入(例如，包覆模制有)钢圈SR，如在图7中所示。作为另一示例，电枢202可由包括具有钢填充材料SFM的塑料PM的材料形成，如在图8中所示。
返回至图1、图3和图5，制动瓦144可联接至电枢202，并且可包括多个配合齿T2。配合齿T2可从电枢202轴向地向前延伸，并且可以以大致抑制电枢202与致动器输入构件140之间的相对旋转(由于旋转地将制动瓦144联接至致动器输入构件140的配合齿T2与齿T1的接合)而同时允许制动瓦144相对于致动器输入构件140轴向运动的方式啮合地接合制动旋转件152的齿T1。
在操作中，电磁线圈200可维持或操作在非通电的状态使得不产生磁场，并且电枢202被允许与致动器输入构件140一起以相对地不受阻碍的方式旋转。当提供信号至电磁线圈200以便以通电的状态操作电磁线圈200时，线卷212可产生磁场，该磁场能够吸引电枢202使得电枢202朝向线圈壳体210向后移动。将理解的是，电枢202的向后运动将引起制动瓦144的对应的向后运动。然而，齿T1和配合齿T2可构造成在进行制动瓦144的轴向运动的同时维持接合。
由电磁线圈200产生的磁场可引起电枢202的后表面226与后壁218的位于线卷212与壳体外壁216之间的部分的前表面228之间的接触。后表面226与后壁218之间的这种接触能够瞬间地减慢电枢202(相对于卷绕弹簧56的第一端部110)的旋转。由于制动瓦144联接至电枢202以旋转，因而电枢202的旋转的瞬间的减慢也能够瞬间地减慢制动瓦144相对于卷绕弹簧56的第一端部110的旋转。由于配合齿T2以啮合的方式接合至齿T1，因而制动瓦144的瞬间的减慢将引起配合齿T2的侧面接触配合齿T1的侧面，并且随后制动旋转件152将旋转地联接至制动瓦144使得制动旋转件152(和致动器输入构件140的其余部分)相对于卷绕弹簧56的第一端部110将减慢。由于卷绕弹簧56的第二端部112上的柄脚118接合至致动器输入构件140，所以卷绕弹簧56的第二端部112相对于卷绕弹簧56的第一端部110将减慢。卷绕弹簧56的第二端部112的瞬间减慢可沿旋转方向拉动第二端部114，这使得一个或更多个螺旋簧圈114径向地向内卷绕或收缩使得卷绕弹簧56脱离离合器内表面76至预定的程度，以由此限制或制止第一旋转离合器部50与第二旋转离合器部52之间的扭矩的传输。在当前示例中，电枢202与线圈壳体210之间的接触配置成引起制动旋转件152相对于第一离合器部50相对旋转了限制的角度偏移，同时制动旋转件152继续与第一旋转离合器部50一起旋转(尽管以稍滞后于由角度偏移限定的情况)。然而，将理解的是，在期望的情况下，制动瓦144与旋转件表面160之间的接触能够停止制动旋转件152的旋转，使得制动旋转件152在当第一旋转离合器部50旋转时维持在静止或非旋转的状态。
将理解的是，尽管从动附件10已如以上描述并在附图中示出为使用了构造成将旋转动力以其“常态”或非动力状态传输的离合器组件16，但是本公开的教示具有对其它离合器组件和从动附件的应用。例如，离合器组件可构造成使得电枢202被偏压成与线圈壳体210接触(例如，经由致动器输入构件140与电枢202之间布置的弹簧)，驱动马达142可构造成沿轴向向前方向移动电枢202以将电枢202的后表面226与线圈壳体210的后壁218脱离。在该示例中，线圈壳体210可由诸如不锈钢之类的非铁磁体材料形成，致动器输入构件140可由铁磁材料部分地或整体地形成。
尽管齿T1和配合齿T2已经被示出为具有特定的齿形的面齿轮齿，但将理解的是，齿T1和/或配合齿T2可以稍微不同的方式形成。例如，齿T1和配合齿T2中的一者可包括正齿轮齿，而齿T1和配合齿T2中的另一者可包括与正齿轮齿以啮合的方式接合的面齿轮齿。此外，尽管齿T1和配合齿T2已经被示出为大致具有包括在径向延伸穿过旋转轴线的平面(即，接触平面)中彼此接触的侧部的齿轮廓，但期望的是，在一些情况下，提供不同的齿廓，所述不同的齿廓提供相对于旋转轴线成角度的接触平面，以抑制或允许制动瓦144的相对于制动旋转件152的轴向运动和/或以帮助控制因两个部件的啮合产生的噪音或振动。不同的齿廓的示例在图9中描绘，其中，齿T1和配合齿T2具有大体矩形的齿廓，在图10中，齿T1和配合齿T2具有大体正弦齿廓，在图11中，齿T1和配合齿T2具有大致的半圆形齿廓，在图12中，齿T1和配合齿T2具有螺旋形齿廓，该螺旋形齿廓构造成将制动瓦144朝向制动旋转件152轴向地拉动，以及在图13中，齿T1和配合齿T2具有构造成将制动瓦144远离制动旋转件152轴向地推压的螺旋齿廓。尽管齿T1和配合齿T2已经示出为外齿，但将理解的是，齿T1和配合齿T2中的一者(例如，组)可形成为能够以啮合的方式接合齿T1和配合齿T2中的另一者的内齿。
在图14和图15的示例中，诸如轴承滚珠302之类的一个或更多个滚动元件300可被轴向地接收在齿T1和配合齿T2之间。滚动元件300可由任何适当的材料——诸如金属(例如，钢)、塑料和/或陶瓷——形成。滚动元件300中的每个可定位在一个齿T1的轴向端面310上和相邻的一对配合齿T2之间的对应的谷V的轴向端面312上。在提供的特定示例中，轴向端面310和312以在齿T1和配合齿T2的侧部彼此接触之前允许滚动元件300楔在制动瓦144与制动旋转件152之间的配合方式倾斜或渐缩。由渐缩的轴向端面310和312和滚动元件300提供的楔入作用能够减少用于驱动电枢202的后表面226与线圈壳体210的后壁218的前表面228接触所需的努力，以便可使用相对地较小的电磁线圈200。
尽管制动瓦144已描绘为布置在线卷212的径向外侧，但将理解的是，制动瓦144可如在图16中示出的在直径上小于线卷212，使得电枢202可滑动地接收在线卷212内。将理解的是，在图16的示例中，线圈壳体210的多个部分可根据需要由诸如铝、不锈钢或塑料之类的非磁性材料形成。
图17的示例总体上类似于图1的示例，除了致动器60组装至支架400以及轴承54将在其外表面安装至支架400而非第二旋转离合器部52(图5)的环形内壁92(图5)之外。可经由多个螺纹紧固件402组装至水泵20a的壳体30a的支架可包括可构造成接收轴承54的轴承安装件410和可构造成接收线圈壳体210a的线圈安装件412。从第一离合器部50传输的旋转动力通过卷绕弹簧56(以及可选地承载件58)进入第二旋转离合器部52a，该第二旋转离合器部52a传动地联接至输入轴32。在提供的特定示例中，第一旋转离合器部50和第二旋转离合器部52a配合以限定卷绕弹簧56和承载件58使得在第一旋转离合器部50和第二旋转离合器部52a之间无需轴承。可使用盖420以密封由第一旋转离合器部50限定的腔体。
参照图18，将理解的是，在替代性实施方式中，支架400b可与水泵组件20b的壳体30b一体地形成。
图19的示例大体上类似于图17和图18的示例的方面在于，致动器60c组装至支架400c(在提供的特定示例中示出为与水泵壳体30c一体地形成)。支架400c可限定环形腔体500，该环形腔体500可相应地在其径向外侧和内侧由第一或环形外壁502和第二或环形内壁504限定边界。致动器60c的驱动马达142c和制动瓦144c可接收在环形腔体500中。轴承100c可具有：可非旋转地接合(例如，压配合)至环形外壁502的轴承外滚道510；非旋转地接合(例如，压配合)至传动构件74c的轴承内滚道512；和径向地布置在轴承外滚道510和轴承内滚道512之间的多个滚珠514。传动构件74c可由套筒构件520和滑轮衬垫522形成，该滑轮衬垫522可将套筒构件520联接至带滑轮22c。传动构件74c可具有可由卷绕弹簧56接合的离合器内表面76c。致动器输入构件140c能够以类似于以上对于之前实施方式所描述的方式旋转，使得致动器输入构件140c相对于卷绕弹簧56的第二端部沿预定方向的旋转使螺旋簧圈114卷绕。
在图20中，用于操作离合器组件602的致动器600包括环形电枢604，该环形电枢604通过电磁线圈606选择性地移动，以选择性地接合离合器组件602，与图20的结构相比，图19的结构具有多个优点。一个优点涉及毂负载转矩传输至水泵的壳体的方式。在图19的示例中，(集中的)毂负载——由线HL1示意性地描绘——源于传动带B上的张力，该张力作用于带滑轮22c以将带滑轮22c绕其旋转轴线枢转或拉动。被描绘为沿传动带B的中心线作用的毂负载HL1通过带滑轮22c导向至第一旋转离合器部50c，通过轴承100c导向至支架400c的环形外壁502，并在对应于轴承100c的轴向中央的位置处进入水泵组件的壳体30c。将理解的是，毂负载HL1不在水泵组件的输入轴32c与支承输入轴32c以相对于壳体30c旋转的轴承550之间传输。此外，轴承100c可沿轴向方向(沿输入轴32c的旋转轴线)与轴承550交叠。对比之下，在图20中描绘的结构中，毂负载HL2的路线通过滑轮22d、第一旋转离合器部50d、离合器轴承100d、第二旋转离合器部52d、输入轴32d、轴承550d并进入壳体30d中。由于轴承550d承载毂负载HL2，所以轴承550d尺寸确定为比图19的示例中的轴承550相对地更大。将理解的是，较大的轴承相对于较小的轴承而言通常成本较高、重量较大并且更难装入水泵中。
第二优点涉及离合器轴承。在图19的示例中，离合器轴承100c布置成使得其经由轴承内滚道512支承离合器组件的旋转部(即，传动构件74c)，而在图20的示例中，离合器轴承100d经由轴承外滚道512d支承离合器组件的旋转部(即，第一旋转离合器部50c)。本领域技术人员将理解的是，图19的离合器轴承100c将倾向于具有比图20中的离合器轴承100d更长的寿命，原因在于，对于给定的带滑轮速度而言，图19的轴承内滚道512的表面速度将低于图20的轴承外滚道512d的表面速度。
另一优点涉及由毂负载产生且施加至支承第一旋转离合器部旋转的轴承(即，离合器轴承)的相对较小的联接。在图19的示例中，(集中的)毂负载HL1进入带滑轮22c与(集中的)毂负载HL1进入轴承100c的位置之间的距离由于由支架400c提供的灵活性可被以相对小的方式确定尺寸，诸如小于或等于15mm的距离，优选地小于或等于10mm的距离，以及更优选地小于或等于5mm的距离。在提供的特定示例中，(集中的)毂负载进入带滑轮22c的点与进入轴承100c的点之间的偏移为1mm，如此，由毂负载(HL1)产生的联接相对地小。相比之下，在图20的示例中，(集中的)毂负载进入带滑轮22d的点与进入离合器轴承100d的点之间的偏移由于从动装置的多数部分位于壳体30d的前方(例如，第二旋转离合器部52d、离合器轴承100d和卷绕弹簧56)而相对地较大(在提供的示例中为约13.5mm)。此外，由于离合器轴承100d位于壳体30d的轴向前方(由此，增大作用于输入轴32d的扭矩)并由于毂负载HL2经由轴承550d导向入壳体30d中，因而轴承550d必须将尺寸确定为除了考虑毂负载HL2的力之外还将输入轴32d上的扭矩考虑在内。
将理解的是，以上描述本质上仅为示例性的，并且并非意在限制本公开、其应用或使用。尽管已经在说明书中描述了并且在附图中图示了特定的示例，将由本领域技术人员理解的是，在不背离本公开的如在权利要求中限定的范围的情况下可做出各种改变以及替换用于其元件的等效物。此外，各种示例之间的特征、元件和/或功能的混合和匹配在本文中已明确地解释，使得本领域中的技术人员将从本公开理解的是，一个示例的特征、元件和/或功能可适当地结合入另一示例中，除非以上另有描述。此外，可作出许多修改以在不脱离本公开的基本范围的情况下将特定的情形或材料适用于本公开的教示。因此，意在不将本公开限制在由附图中示出的以及在说明书中描述的作为目前设想到的用于执行本公开的教示的最佳模式的特定示例，而是本公开的范围可包括落入前述描述和所附的权利要求中的任何实施方式。
元件列表
从动附件 10 第一旋转离合器部 50
输入构件 12 第一旋转离合器部 50c
附件部 14 第一旋转离合器部 50d
离合器组件 16 第二旋转离合器部 52
水泵组件 20 第二旋转离合器部 52a
水泵组件 20b 第二旋转离合器部 52d
带滑轮 22 轴承 54
带滑轮 22c 卷绕弹簧 56
滑轮 22d 承载件 58
壳体 30 致动器 60
壳体 30b 致动器 60c
壳体 30c 旋转轴线 70
输入轴 32 传动构件 74
输入轴 32c 传动构件 74c
输入轴 32d 离合器内表面 76
轴承组 34 离合器内表面 76c
密封系统 36 管状毂 78
叶轮 38 径向法兰 80
输入端部 40 螺纹紧固件 82
输出端部 42 环形外壁 90
环形内壁 92 线卷 212
传动凸耳 94 壳体内壁 214
端壁 96 壳体外壁 216
轴承元件 100a 后壁 218
轴承元件 100b 前端部 220
轴承 100c 后表面 226
轴承 100d 滚动元件 300
第一端部 110 轴承滚珠 302
第二端部 112 轴向端面 310
螺旋簧圈 114 轴向端面 312
柄脚 118 支架 400
凸缘部 120 支架 400b
套筒部 122 支架 400c
凹槽 124 紧固件 402
承载件抵接壁 126 轴承安装件 410
前表面 130 线圈安装件 412
后表面 132 盖 420
抵接面 138 环形腔体 500
致动器输入构件 140 环形外壁 502
致动器输入构件 140c 环形内壁 504
轴向端面 142 轴承外滚道 510
驱动马达 142 轴承内滚道 512
驱动马达 142c 滚珠 514
制动瓦 144 套筒构件 520
制动瓦 144c 槽轮衬垫 522
毂构件 150 轴承 550
制动旋转件 152 轴承 550d
弹簧安装件 156 致动器 600
槽口 158 离合器组件 602
旋转件表面 160 电枢 604
O形密封圈 176 电磁线圈 606
密封槽 172 传动带 B
O形密封圈 176 毂负载 HL1
止推圈 180 毂负载 HL2
保持圈 182 塑料材料 PM
圈形槽 184 钢填充物材料 SFM
电磁线圈 200 钢圈 SR
电枢 202 齿 T1
线圈壳体 210 配合齿 T2
线圈壳体 210a 谷 V

Claims (28)

1.一种从动附件(10)，包括：
第一旋转离合器部(50)，所述第一旋转离合器部(50)绕旋转轴线(70)布置并且适于接收旋转输入，所述第一旋转离合器部(50)限定离合器表面(76)；
第二旋转离合器部(52)，所述第二旋转离合器部(52)绕所述旋转轴线(70)布置并且适于联接至输入轴(40)；
卷绕弹簧(56)，所述卷绕弹簧(56)具有第一端部(110)、第二端部(112)和位于所述第一端部(110)与所述第二端部(112)之间的多个螺旋簧圈(114)，所述多个螺旋簧圈(114)接合所述离合器表面(76)，所述卷绕弹簧(56)构造成在所述第一旋转离合器部(50)与所述第二旋转离合器部(52)之间选择性地传输旋转动力，所述旋转动力由所述螺旋簧圈(114)从所述第一旋转离合器部(50)接收并且通过所述第一端部(110)被传输；以及
致动器(60)，所述致动器(60)能够选择性地操作以产生施加至所述卷绕弹簧(56)的所述第二端部(112)的曳力，所述致动器(60)包括致动器输入构件(140)和制动瓦(144)，所述致动器输入构件(140)能够相对于所述第一旋转离合器部(50)而绕所述旋转轴线(70)旋转并具有制动旋转件(152)，所述制动旋转件(152)带有绕所述制动旋转件(152)而周向地布置的多个第一齿(T1)，所述制动瓦(144)包括多个配合齿(T2)，所述多个配合齿(T2)以啮合的方式接合至所述制动旋转件(152)的所述齿(T1)，所述制动瓦(144)能够绕所述旋转轴线(70)旋转并能够沿所述旋转轴线(70)轴向地移动。
2.根据权利要求1所述的从动附件(10)，还包括构造成平移所述制动瓦(144)的马达(142)。
3.根据权利要求2所述的从动附件(10)，其中，所述马达(142)为线性马达。
4.根据权利要求3所述的从动附件(10)，其中，所述线性马达包括线卷(212)和电枢(202)。
5.根据权利要求4所述的从动附件(10)，其中，所述制动瓦(144)固定地联接至所述电枢(202)。
6.根据权利要求5所述的从动附件(10)，其中，所述制动瓦(144)和所述电枢(202)整体形成为一件式独立部件。
7.根据权利要求5所述的从动附件(10)，其中，所述制动瓦(144)包覆模制在所述电枢(202)的至少一部分上。
8.根据权利要求4所述的从动附件(10)，其中，所述电枢(202)由具有铁磁填充材料的塑料材料形成。
9.根据权利要求4所述的从动附件(10)，其中，所述线卷(212)安装在支架(400)上，并且其中，所述电枢(202)接收在所述线卷(212)中。
10.根据权利要求1所述的从动附件(10)，其中，所述配合齿(T2)为面齿轮齿。
11.根据权利要求1所述的从动附件(10)，其中，所述齿(T1)为面齿轮齿。
12.根据权利要求1所述的从动附件(10)，其中，在所述齿(T1)与所述配合齿(T2)之间接收有至少一个滚动元件(300)。
13.根据权利要求12所述的从动附件(10)，其中，所述齿(T1)具有第一轴向端面(310)，其中，所述配合齿(T2)具有第二轴向端面(312)，并且其中，所述至少一个滚动元件(300)抵接所述第一轴向端面和所述第二轴向端面(310、312)。
14.根据权利要求13所述的从动附件(10)，其中，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面(310、312)为渐缩的。
15.根据权利要求1所述的从动附件(10)，其中，所述齿(T1)和所述配合齿(T2)具有小于90度的压力角。
16.一种从动附件(10)，包括：
第一旋转离合器部(50)，所述第一旋转离合器部(50)绕旋转轴线(70)布置并且适于接收旋转输入，所述第一旋转离合器部(50)限定离合器表面(76)；
第二旋转离合器部(52)，所述第二旋转离合器部(52)绕所述旋转轴线(70)布置并且适于联接至输入轴(40)；
卷绕弹簧(56)，所述卷绕弹簧(56)具有第一端部(110)、第二端部(112)和位于所述第一端部(110)与所述第二端部(112)之间的多个螺旋簧圈(114)，所述多个螺旋簧圈(114)接合所述离合器表面(76)，所述卷绕弹簧(56)构造成在所述第一旋转离合器部(50)与所述第二旋转离合器部(52)之间选择性地传输旋转动力，所述旋转动力由所述螺旋簧圈(114)从所述第一旋转离合器部(50)接收并且通过所述第一端部(110)被传输；以及
致动器(60)，所述致动器(60)能够选择性地操作以产生施加至所述卷绕弹簧(56)的所述第二端部(112)的曳力，所述致动器(60)包括致动器输入构件(140)、制动瓦(144)和马达(142)，所述致动器输入构件(140)能够相对于所述第一旋转离合器部(50)而绕所述旋转轴线(70)旋转并具有制动旋转件(152)，所述制动瓦(144)能够绕所述旋转轴线(70)旋转并能够沿所述旋转轴线(70)轴向地移动，所述马达(142)能够选择性地操作为将所述制动瓦(144)沿所述旋转轴线(70)轴向地平移，其中，当所述马达(142)在第一模式下操作时产生所述曳力，使得在所述第一旋转离合器部(50)与所述第二旋转离合器部(52)之间的旋转动力的传输被中断，并且其中，当所述马达(142)在第二模式下操作时不产生所述曳力，以允许在所述第一旋转离合器部(50)与所述第二旋转离合器部(52)之间传输旋转动力。
17.根据权利要求16所述的从动附件(10)，其中，所述马达(142)为线性马达。
18.根据权利要求17所述的从动附件(10)，其中，所述线性马达包括线卷(212)和电枢(202)。
19.根据权利要求18所述的从动附件(10)，其中，所述制动瓦(144)固定地联接至所述电枢(202)。
20.根据权利要求16所述的从动附件(10)，其中，所述致动器输入构件(140)包括多个齿(T1)，所述制动瓦(144)包括多个配合齿(T2)，所述配合齿(T2)以啮合的方式接合至所述齿(T1)。
21.根据权利要求20所述的从动附件(10)，其中，所述齿(T1)形成为面齿轮齿而所述配合齿(T2)形成为面齿轮齿；或者，所述齿(T1)和所述配合齿(T2)二者均形成为面齿轮齿。
22.根据权利要求20所述的从动附件(10)，其中，在所述齿(T1)与所述配合齿(T2)之间接收有至少一个滚动元件(300)。
23.一种从动附件(10)，包括：
附件部(14)，所述附件部(14)具有壳体(30c)、输入轴(32c)和轴承(550)，所述轴承(550)支承所述输入轴(32c)以在所述壳体(30c)中旋转；
支架(400c)，所述支架(400c)联接至所述壳体(30c)；
第一旋转离合器部(50c)，所述第一旋转离合器部(50c)绕旋转轴线(70)布置并且适于接收旋转输入，所述第一旋转离合器部(50c)限定离合器表面(76c)；
第二旋转离合器部(52)，所述第二旋转离合器部(52)绕所述旋转轴线(70)布置并联接至所述输入轴(32c)；
卷绕弹簧(56)，所述卷绕弹簧(56)具有第一端部(110)、第二端部(112)和位于所述第一端部(110)与所述第二端部(112)之间的多个螺旋簧圈(114)，所述多个螺旋簧圈(114)接合所述离合器表面(76c)，所述卷绕弹簧(56)构造成在所述第一旋转离合器部(50c)与所述第二旋转离合器部(52)之间选择性地传输旋转动力，所述旋转动力由所述螺旋簧圈(114)从所述第一旋转离合器部(50c)接收并且通过所述第一端部(110)被传输；
致动器(60c)，所述致动器(60c)能够选择性地操作以产生施加至所述卷绕弹簧(56)的所述第二端部(112)的曳力，所述致动器(60c)包括致动器输入构件(140c)和制动瓦(144c)，所述致动器输入构件(140c)能够相对于所述第一旋转离合器部(50c)而绕所述旋转轴线(70)旋转并具有制动旋转件(152)，所述制动旋转件(152)带有绕所述制动旋转件(152)而周向地布置的多个第一齿(T1)，所述制动瓦(144c)包括多个配合齿(T2)，所述多个配合齿(T2)以啮合的方式接合至所述制动旋转件(152)的所述齿(T1)，所述制动瓦(144c)能够绕所述旋转轴线(70)旋转并能够沿所述旋转轴线(70)轴向地移动；以及
离合器轴承(100c)，所述离合器轴承(100c)支承所述第一旋转离合器部(50c)以相对于所述支架(400c)旋转，所述离合器轴承(100c)接收在所述支架(400c)中。
24.根据权利要求23所述的从动附件(10)，其中，所述离合器轴承(100c)在轴向方向上沿着所述输入轴(32c)的旋转轴线与所述轴承(550)交叠。
25.根据权利要求23所述的从动附件(10)，其中，所述第一旋转离合器部(52c)被联接以与带滑轮(22d)一起旋转，所述带滑轮(22d)构造成接合环形动力传输元件(B)，其中，所述环形动力传输元件(B)的中心线被设置为与所述离合器轴承(100c)的所述轴向中心之间的距离小于或等于15mm。
26.根据权利要求24所述的从动附件(10)，其中，所述环形动力传输元件(B)的中心线被设置为与所述离合器轴承(100c)的所述轴向中心之间的距离小于或等于10mm。
27.根据权利要求25所述的从动附件(10)，其中，所述环形动力传输元件(B)的中心线被设置为与所述离合器轴承(100c)的所述轴向中心之间的距离小于或等于5mm。
28.根据权利要求23所述的从动附件(10)，还包括联接至所述第一旋转离合器部(50c)的带滑轮，所述带滑轮构造成接合环形动力传输元件，其中，所述环形动力传输元件将毂负载施加至所述带滑轮，并且其中，所述毂负载中没有一部分通过所述轴承(550)传送至所述壳体(30c)。
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