CN201705833U - 全槽道自归正摩擦式超越离合器 - Google Patents

Abstract

本摩擦式超越离合器的特征在于，在具有相同的离合器内外径的条件下，通过将滚子或斜撑子与内外环的摩擦面全部设置成V形斜面的方式，在增大摩擦副的摩擦系数进而显著增大楔角的情况下，还借助缩小内外环之间的径向间隙的方式以加大两环的截面高度进而增强它们各自的径向刚度，最终获得了具有更高刚度和更大楔角的摩擦式超越离合器。同时，滚子或斜撑子的径向两侧由于受到周向延伸的两个V形槽道约束而天然地具有了工作姿态/位置的自我保持能力和归正能力，以及将内外环轴向连接成一个整体的能力，因此，大大降低了离合器对保持架的需求和对其制作精度和装配精度的要求，使离合器工作更可靠，承载能力更大，寿命更长。

Description

全槽道自归正摩擦式超越离合器

技术领域

本实用新型涉及机械传动领域中的一种离合装置，以及包括其的机动车驻车装置，特别涉及一种中介构件受内外环径向挤压作用的摩擦式超越离合器。

背景技术

本部分中的陈述仅仅提供与本申请内容有关的背景资料和分析但不一定构成现有技术。

滚柱/珠式超越离合器和斜撑式超越离合器，是现有技术中具有受内外环径向挤压的中介构件的摩擦式超越离合器的主要代表。该现有技术的内、外环为传递一定的转矩所承受的径向力过大，致使内、外环的径向刚度显得相对不足，由此产生的径向弹性变形不仅影响了相应离合器接合的可靠性，而且，更常常成为超越离合器脱开困难的主要原因。然而，对应于上述过大的径向力的摩擦力却显得不够大，致使超越离合器的楔角/接触角和转矩传递能力都显得较小。而过小的接触角更是导致斜撑式超越离合器产生个别斜撑子翻转的特有失效模式的主要原因。

另外，现有技术对诸如滚柱和斜撑子之类的中介构件与内、外环回转轴线的平行度的过高需求，直接导致了超越离合器对保持架的需求，以及对该保持架和与其相关的星轮、滚柱等的相应制造和装配精度要求的过高和过严，从而增加了成本和不可靠因素，更直接降低了其工作可靠性和寿命。

为增大楔角，专利文献CN85107128A给出一种针对滚柱/珠式超越离合器的技术解决方案。该方案以设置部分V型槽摩擦槽道的方式扩大了楔角，但其中的诸如钢球或中间大两头小的回转体的中介构件却具有点接触摩擦副或与其中的“平面或曲面”点接触应力过大的显著缺陷，致使该技术最终仍不具备对应于其较大楔角的较大承载能力。

实用新型内容

本实用新型致力于消除或至少减轻现有技术存在的上述问题。

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种在同等的外环外径和同等的内环内径条件下，具有相对更大的径向刚度和楔角的全槽道自归正摩擦式超越离合器，以提升其承载能力，减小轴向尺寸，并使其中的诸如滚子或斜撑子之类的中介构件自身具有工作姿态/位置保持能力和自动对中自动归正能力，从而取消或至少弱化该超越离合器对保持架的要求，简化其装配工艺。

为解决上述技术问题，本实用新型之全槽道自归正摩擦式超越离合器包括：内周面上设置有在回转平面内至少大致周向延伸的至少一个由槽底到槽口渐宽的内槽道的至少大体呈环状的外环；同轴线地套装于外环内，外周面上设置有在上述回转平面内至少大致周向延伸的由槽底到槽口渐宽的至少一个外槽道的至少大体呈环状的内环，该外槽道与上述内槽道两者中的至少之一是绕上述轴线回转的全周向回转槽道；设置在上述回转平面内的内槽道和外槽道两者径向之间的至少一个中介构件，其上至少设置有与内槽道和外槽道分别接触以构成线接触摩擦副的分别位于径向内外两侧的各具有一个回转轴线的至少大体为截锥型表面的部分回转面；以及，设置成将中介构件持续性地向可以致使外环和内环可驱动地连接/楔合成一个转动整体的方向实施弹压的至少一个预紧弹簧。

改进地，内槽道的横截面的斜面夹角大于可致使外环与中介构件径向上摩擦自锁的该夹角的最大值；同时，回转平面的至少轴向一端的外环和内环间的周向间隙，是全周向的最大径向空间不能大到致使中介构件可以其回转轴线平行于上述轴线的方式轴向移出外槽道和内槽道中的至少一个的程度的非通过型周向间隙。

优选地，上述外槽道和内槽道两者的用于摩擦接触的侧表面均是截锥面或者平面，相应地，中介构件是双圆锥滚子或者锥面斜撑子。

最佳地，上述内槽道、外槽道和中介构件均具有轴向上完全对称的用于摩擦接触的侧表面。

可选择地，设置有上述全周向回转槽道的内环和外环中的至少一个被设置成轴向式组合环，其至少借助过盈、螺纹/螺旋齿、卡环、销钉、粘合和焊接中的一种联接方式连接成一个整体。

依据本实用新型的全槽道自归正摩擦式超越离合器，因其内外环之间的径向空隙显著缩小以及具有大致为截锥型的摩擦面，而具有相对现有技术更大的径向刚度、楔角、转矩承载能力以及更小的轴向尺寸。同时，其中介构件更天然地具备了工作姿态/位置的自我保持和自动对中自动归正能力，不必需依赖于保持架的帮助，从而降低了离合器的制作和装配难度。借助下述实施例的说明和附图，本实用新型的目的和优点将显得更为清楚和明了。

附图说明

图1是根据本实用新型的具有对称双圆锥滚子的全槽道自归正摩擦式单向超越离合器的示意图，(a)是主视图，(b)是(a)中H-H剖面的放大图。

图2是根据本实用新型的具有对称双圆锥滚子的全槽道自归正摩擦式双向超越离合器的示意图，(a)是主视图，(b)是(a)的左视图的简化的轴向半剖图。

图3是根据本实用新型的具有两个回转平面的全槽道自归正摩擦式双向超越离合器，(a)是假设双圆锥滚子均位于缺口处的轴向半剖示意图，(b)是(a)中的两个环形带状弹簧70向同一外圆柱面上的径向投影的局部展开示意图。

图4是根据本实用新型的具有锥面斜撑子的全槽道自归正摩擦式单向超越离合器的示意图，(a)是主视图，(b)是(a)中T-T复合剖面的放大图。

图5是图1中带状弹簧在外圆柱面上的径向投影的局部展开示意图。

图6是图2中丝状弧形弹簧的示意图，(a)是主视图，(b)是俯视图。

图7是图4中弹性保持架在外圆柱面上的径向投影的局部展开示意图。

具体实施方式

实施例一：具有对称双圆锥滚子的全槽道自归正摩擦式单向超越离合器C1

图1、5所示的离合器C1类属于滚柱式超越离合器。与大多数该类离合器类似，其包括绕同一轴线X回转的外环30，内环40，作为中介构件的一组(本实施例为六个)双圆锥滚子50以及作为预紧弹簧的环形带状弹簧70。

其中，为制造方便，双圆锥滚子50最佳地具有两个轴向对称的半锥顶角均等于β的完整截锥面式回转面，且β＝90°-ρ/2。为降低空载阻力和磨损，最佳地取值θ＜ρ＜180°，θ是可致使双圆锥滚子50径向上与外环30以及内环40分别摩擦自锁的相应内外槽道的横截面的斜面夹角ρ的最大值。实际上，截锥面和轴向对称的设置都不是必需，它完全可以是由两段斜率分别始终大于零和始终小于零的诸如弧曲的母线绕同一回转轴线回转而成的球面或抛物面等回转面。如此，自然可以保证其回转面上用于摩擦接触的部分随着回转半径的减小而持续地轴向向外逐渐远离回转面的径向最外缘，从而形成至少大体为截锥型表面的回转面，以及滚子由径向外缘径向向内渐厚的关键结构特征。

对应地，圆环状的外环30的内周面上设置有与双圆锥滚子50具有互补式横截面构造的轴向对称的全周向回转槽道也就是内槽道32，以使两者可以形成线接触的摩擦副。外环30的外周面或端面上设置有用以传递转矩的构成诸如齿或槽的特征曲面，

类似地，圆环状的内环40的外周面上最佳地均布有诸如六个的一组完全相同的外槽道42，该外槽道42位于同一回转平面内，并具有沿直线44朝逆时针方向一侧延伸的一段与双圆锥滚子50可以形成线接触摩擦副且具有互补式横截面构造的轴向对称的直线槽道46，直线槽道46与内槽道32间限定出沿逆时针方向径向上逐渐变窄/小的周向楔形空间。于是，双圆锥滚子50在该楔形空间的逐渐变窄的逆时针一侧也就是楔合侧将外环30和内环40楔合成一体时，其与内槽道32以及直线槽道46同时摩擦接触时的公切面方向线34和44之间的夹角，也就是摩擦力方向线之间的夹角或楔角α符合滚柱式超越离合器可靠楔合的要求。另外，内环40的内周面或端面上设置有用以传递转矩的构成诸如齿或槽的特征曲面，其外周面上也可以具有包括平行于直线44的割线平面的一组割面，从而在内外环间形成非均匀的大致为圆环状的周向间隙，以在相关内外槽道深度较图1所示为小时可以无需设置缺口48而直接装配双圆锥滚子50。

如上所述，与双圆锥滚子50位于同一回转平面内的内槽道32和外槽道42总体上均自然地具有对应于上述严格定义的由槽底到槽口渐宽的关键结构特征，也就是具有V形槽的根本结构特征。因此，无需再借助其它的任何手段或构件，仅通过双圆锥滚子50的径向置入式连接，外环30和内环40便被自然地限定为轴向一体，成为似深沟球轴承一样的轴向整体。而通过V形的内槽道32和外槽道42的周向和径向导向作用，受到离心力或周向弹性力持续作用的双圆锥滚子50将天然地具有恒久追求和力图保持其正确工作姿态或位置的能力和趋势，也就是始终具有力图迫使其回转轴线平行于轴线X的自动调整和自动归正的能力，绝对不可能出现轴线偏斜的楔合姿态。从而彻底消除了现有技术中保持架的存在依据，以及针对每一个滚子/柱均需同时使用至少两个预紧弹簧的依据以及受偏斜滚子挤压的可能，并因此显著简化了制作/装配离合器C1(关键是滚子、收容滚子的星轮及保持架或弹簧)的工艺、精度及一致性要求，降低成本并提升其工作可靠性和寿命。而且显然地，由于摩擦面伸展/凸出到了不同的径向空间，因此，在保持摩擦表面或者摩擦副线接触长度不减小的情况下，整个离合器的轴向尺寸可以随着滚子长度的缩小而显著缩小。这样正好可以利用内外环的相对各自径向远远为大的轴向刚度，服务于实现既提高各自的径向刚度，又提高所有摩擦面的法向压力和摩擦力/转矩的发明目的。

再参见图1，离合器C1相当于是对现有技术实施了轴向偏转其回转摩擦面，但内外平均回转摩擦半径仍基本上分别保持不变，以及外环30外径和内环40内径也不改变的变型的结果。于是，本领域的技术人员很容易理解，假定双圆锥滚子50受到的径向力同于现有技术，那么其与内槽道32以及外槽道42之间的摩擦副的法向力，以及对应于该法向力的摩擦力将显然地较现有技术为大(但线接触应力强度相同)，也就是说，其摩擦转矩的传递能力将显然地较现有技术为大(假定滚子数量相同)。同时，几乎唯一地依赖于摩擦系数或当量摩擦系数的楔角α的上限值也将显然地较现有技术为大。并且，由于其内外环的所有摩擦面均具有V形截面，该楔角α的提升程度将必然高于文献CN85107128A的同等实施结果。比如，假定摩擦系数均为0.1，当半锥顶角β由0度增至60度时，即当量摩擦系数增至0.2时，楔角α的上限值将由11.42度增至22.62度。于是自然地，离合器C1的最佳楔角α取值可以显著大于现有技术的取值，相应地，楔合的可靠性以及设计的自由度将得以显著提高。因此，直接提升离合器C1楔角α的取值，便可实现较现有技术更大的转矩传递能力/容量。

另外，为提高外环30和内环40的径向刚度，两环均最佳地设置有圆环形状内外周面，其间于槽道轴向两端的周向间隙的环形部分的间距均显著小于双圆锥滚子50直径，且左端的一个是的非通过型周向间隙。因此，两环各自横截面的径向高度相应地显著增大，也就是各自的材料被尽可能地布置到了更加远离各自横截面的中性轴的例如槽顶部的部位，参见图1(b)。本领域的技术人员根据材料力学的常识便知，这种布置将致使该两环的横截面的抗弯截面模量，或者横截面对各自的中性轴的惯性矩较现有技术的材料集中于靠近各自中性轴附近的几乎为矩形横截面的布置显著为高。因此，相对于具有同等的离合器内外径和转矩容量的现有技术，特别是在离合器C1如上所述地已经具有相对更大楔角α上限值的情况下，其外环30和内环40将具有显著为高的径向刚度，更不易于变形，更不易于破坏离合器C1楔合的几何条件和工作状态，其工作/楔合将变得更加可靠。

接着参见图1，内环40上各外槽道42的轴向同一端的靠近顺时针方向一侧，均设置有可以允许对应地设置在内槽道32中的双圆锥滚子50轴向穿过的圆形缺口48。套装在内环40外周面上的环形带状弹簧70最佳地由例如弹簧钢片/板的金属制成，其具有弹性但不可拉长。最佳地，该带状弹簧70的周向两端部被焊接在一起或用其它手段固定在一起，以形成贴合于内环40的外周面但可以相对转动的环。与一组外槽道42相对应，带状弹簧70的轴向中部也呈周向地均布有一组用以对应地容纳双圆锥滚子50的完全一致的窗口76，参见图5。该一组窗口76可以是周向延伸的诸如长方形或多边形孔，其对应于楔形空间的径向变宽的非楔合侧，也就是其周向的顺时针一侧均设置有向环外预弯曲的例如呈等腰梯形的弹性舌72。该一组弹性舌72可将不与定位边沿79相接触的每一个双圆锥滚子50分别持续性地向可以致使外环30和内环40可驱动地连接/楔合成一个转动整体的方向弹压，令该双圆锥滚子50最佳地且一致地同时与内槽道32和外槽道42两者的侧表面持续贴合，并始终保持在该位于图1(a)所示的外槽道42的逆时针方向一侧的准楔合工位上。这里，弹性舌72显然可以具有其它任意所需的预弯曲形状。

无疑地，尽管预紧用带状弹簧70的环形结构具有有助于离合器C1实现高速转动、提升工作可靠性和易装配性，且无需包括削弱内外环径向刚度的高精度制作和降低成本等优点，但如公知的那样，该预紧类弹簧相对于离合器C1却不是必需的，其型式也可以是公知领域中的任何一种。比如，该预紧类弹簧可以是分别嵌装在外槽道42底部相应狭槽中的平直的或弯曲的诸如丝状、带状和螺旋状弹簧。甚至，该弹簧还可以以具有轴向置入缺口48的凸起的独立环形构件为安装基座。另外，该预紧类弹簧也可以是由包括诸如橡胶和塑料在内的任意弹性材料制成的弹性元件。

在每一对弹性舌72与其邻近的窗口76之间的相应位置上，还最佳地设置有向环内弯曲的止转卡舌74，参见图5。该止转卡舌74最佳地由带状弹簧70的轴向中部相应部分经冲压方式剪切、弯曲形成，并最佳地具有与外槽道42具有互补式构造的大致呈等腰梯形的径向投影形状，以在带状弹簧70轴向套上内环40外周面时，其可以利用由该梯形的斜边形成的止转卡舌74轴向两端的由带状弹簧70内环面逐渐内径向延伸开来的连续斜边的导向作用将自身径向顶起，并在相对内环40逆时针转动至外槽道42的顺时针一侧的延伸至外周面的槽底时，自动弹性复原并大致垂直地抵触在该槽底面上，从而阻止住带状弹簧70相对内环40顺时针转动趋势。如果需要，止转卡舌74也可以仅仅设置一个，或者在双圆锥滚子50的设置密度较高时，例如应用于装载机二轴总成中的情形，也可以设置在诸如带状弹簧70的端面缺口中的周向一侧或端面边缘上，以径向内弯或轴向内弯成锐角的形式抵触在缺口48的周向侧表面上。同样，外槽道42也可以相互贯通。

实际上，止转卡舌74也可直接形成在窗口76的与弹性舌72相对的边沿处。另外，更可以取消窗口76中的弹性舌72，改由定位边沿79刚性地限定双圆锥滚子50的周向位置，从而将带状弹簧70变型为一个协调所有双圆锥滚子50同步入楔的保持架，而在该保持架与内环40之间则设置预紧弹簧。

装配时，先将各双圆锥滚子50由径向内侧经就位的带状弹簧70的对应窗口76置入外环30的内槽道32，并以头部为圆锥面的空心工艺轴(未示出)从内径向将其定位。再将各缺口48与各自的双圆锥滚子50分别对准的内环40沿轴向套入带状弹簧70的内环面并顶出上述工艺环。如上所述，止转卡舌74将径向上自动升至内环40的外周面上，待双圆锥滚子50轴向进入各自对应的外槽道42后，将带状弹簧70相对内环40逆时针转动即可使止转卡舌74入位。

实际上，具有全周向回转槽道的外环30也可以是一个轴向式组合环，由分别具有和不具有端面环形凸缘的两个锥面环沿诸如图1(b)所示的圆柱状分界面38连接而成。如是，内环40因无需设置缺口48而获得更大径向刚度，两周向间隙均成为非通过型周向间隙，上述装配工艺不再具有任何特别之处，只需最后将该两个锥面环组合成外环30以限定出全周向回转槽道即可。同时，带状弹簧70的形状和布局设置将具备更大的自由度。显然，上述两个锥面环在分界面38处可借助诸如螺纹(无端面环形凸缘的锥面环的螺纹旋向最佳地相反于弹性舌72的弹压方向)、过盈、销钉、卡环、粘合或焊接中的一种或几种的组合的固定联接/定位连接方式最佳地组合成一个刚性整体。但必须指出的是，得到一个可拆的或可轴向调节的刚性或非刚性整体的外环30可获得这样特别的好处。即，当双圆锥滚子50、内槽道32和外槽道42相互间摩擦接触的表面出现磨损时，可以通过调节组成外环30的两个锥面环分间的轴向间距来综合补偿上述机械磨损，以维持楔角α的基本不变，从而延长离合器C1的使用寿命。现有技术显然不具备此一能力。

离合器C1的工作与现有技术没有任何差别。参见图1(a)，当外环30相对内环40逆时针转动时，在弹性舌72作用下的双圆锥滚子50将立即把该二环可驱动地连接成/楔合成一个转动整体，并在该二环间传递转矩，而绝对不可能出现双圆锥滚子50的轴向一端入楔而另一端未入楔的情形。而当外环30相对内环40顺时针转动时，二者将因双圆锥滚子50同步地解除上述驱动地连接而立即转入超越转动工况，双圆锥滚子50则因受弹性舌72的阻止而不能离开其位于外槽道42的对应于楔合侧的准楔合工位，只能在该位置上原地摩擦滑转，直至下一次可驱动地楔合。

由上述有益效果说明和图1(b)所示不难想到，离合器C1还可容易地轴向重复并列设置两组或更多组分别处于不同回转平面内的完全相同的摩擦机构，以刚性一体共同工作的方式传递较现有技术更大的转矩。即，外环30和内环40分别轴向并列地重复设置多条内槽道32和外槽道42，周向相互对应的不同组的外槽道42及其轴向右端的缺口48均位于完全相同的周向和径向位置，单一的带状弹簧70轴向并列设置多组用以对应地容纳各组设置有轴心通孔的完全均一的双圆锥滚子50的窗口76。装配时，除了以一组足够长的直线状钢丝分别依次轴向穿入装配就位的各组对应的双圆锥滚子50的轴心通孔以将它们同时固定住，并在内环40轴向完全装配到位后再抽出各钢丝以外，其它装配过程完全相同于上述说明。明显地，带状弹簧70的优异构造将能够保证各双圆锥滚子50具有足够的动作一致性。

基于常识，离合器C1很显然地可以具有以滚珠代替双圆锥滚子50的变劣实施方案，可以具有互换内、外槽道32和42径向位置的变型方案，以及可以具有其它各种应用方案。比如，左轴向延伸图1(b)所示的外环30和内环40，并在二环延伸部分之间设置容纳滚珠的半圆形滚道，便可得到单向轴承的变型方案。或者，向轴向两端延伸图1(b)所示的外环30和内环40，并在二环延伸部分之间设置收容滚珠的半圆形滚道，然后将内环40的位于缺口48一端的半圆形滚道移植到以螺纹方式连接到该端的飞轮盖上，再在外环30外周面上设置一周链轮齿，便可得到应用于自行车或电动助力车的飞轮的变型方案。或者，将内槽道32和外槽道42分别设置在结构布局如本申请人于专利文献CN201359032Y中的图16所示的大齿轮216和移动环70之间的圆周面上，从而得到用于装载机变速箱的二轴总成。

实施例二：具有对称双圆锥滚子的全槽道自归正摩擦式双向超越离合器C2

实际上，如图2、6所示的离合器C2仅仅是对实施例一中的离合器C1的一种改进应用，而且与离合器C1一样，离合器C2也类属于滚柱式超越离合器，并具有现有技术中的带拨爪的所谓双向超越离合器的全部功能。

其中，取代环形带状弹簧70的丝状的弓形弹簧20最佳地由弹簧钢丝制成，参见图6，其圆弧段22在回转平面内的曲率半径，最佳地小于双圆锥滚子50a和50b回转轴线所处回转圆的回转半径。为增加其弹性和周向伸展长度，圆弧段22被特意制成轴向凸起状并形成有中点凸起顶部24。圆弧段22两端设置有轴向相互平行的两个折弯爪26，用以可转动地插装入双圆锥滚子50a和50b的中心孔中。

另外，离合器C2周向间隔地将外槽道42设置成圆周朝向互反的外槽道42a和42b两组。分别位于外槽道42a和42b中的双圆锥滚子50a和50b，被从同一轴向端嵌装于其中心孔中的弓形弹簧20两两成对地弹性拉紧在各自所处楔形空间的径向变窄的楔合侧，也就是被保持在上述准楔合工位上。

作为同轴线驱动构件的拨爪环90，其最佳地设置在内环40的相异于弓形弹簧20的另一轴向端。其面向内环40的端面的内环侧设置有至少一个端面齿92，该端面齿92与设置在内环40相对端面上的相应的端面齿47配合，构成一个具有一定周向自由度的端面传力嵌合机构。在相应的端面齿92的径向外侧，或者在拨爪环90的端面的外环侧，设置有至少一个径向上位于外环30和内环40之间的轴向伸出的拨爪94。该拨爪94周向位于两个相邻的上述楔形空间的楔合侧之间，其前部以周向间隙的方式最佳地轴向延伸越过两个相应双圆锥滚子50a和50b的外周面，参见图2、6。为防止弓形弹簧20轴向脱位，拨爪94的头部顶端还最佳地设置有端面凸起96，该凸起96的前端再设置有径向凸起98。拨爪94轴向安装入位前，利用工具以及径向凸起98的倾斜顶面的径向导向作用，将弓形弹簧20的凸起顶部24弹性地嵌合进凸起98与拨爪94的顶端面之间的轴向间隙中。

为保证正常工作，拨爪94与其周向两侧的两个相邻的双圆锥滚子50a和50b之间的周向间隙具有这样的设置效果，即，对应于拨爪环90在两个圆周方向上相对内环40的转动，端面齿92和47之间的周向抵触，均发生在拨爪94周向抵触上对应于该转动方向上的相邻的双圆锥滚子50a或50b，并最佳地将其推离上述准楔合工位或解除其楔合状态之后。

于是，当拨爪环90在两个圆周方向上相对内环40驱动转动时，其均可以首先将该转动方向上的相邻的双圆锥滚子50a或50b驱离其准楔合工位，再借助上述端面传力嵌合机构驱动内环40一体转动，而不论外环30运动状态如何。但当拨爪环90停止驱动后，内环40在两个圆周方向上相对拨爪环90的驱动转动将受到外环30运动状态的制约。如众所周知的，假如外环30与机架固定，那么，与现有技术一样，内环40与外环30将首先并只能被双圆锥滚子50a或50b楔合成一个静止整体，不可能再有反过来驱动拨爪环90转动的机会。

如上所述，离合器C2将显然地具有相较现有技术为大的转矩承载能力，以及如上所述的各种有益效果。而且，除端面齿47和94外，上述传力嵌合机构也可如众所公知地由诸如花键齿的相应周面齿组成，只要该机构保持上述的周向自由度并实现上述设置效果即可。另外不难理解，只需将所有外槽道42a和42b设置成朝向同一圆周方向，离合器C2就很容易转化成带拨爪环的单向超越离合器，并具有现有技术中同类离合器的完全相同的功能。

应该指出的是，离合器C2也可用作各种尤其是小型机动车辆的驻车制动装置。即，以其拨爪环90耦合于原动机输出轴，内环40耦合于诸如车轮的行走装置，具有全周向回转槽道的外环30与车辆底盘相固定，两组对应于不同圆周方向的双圆锥滚子50a和50b则受到与驻车控制手柄联动的同一个弹性导向式操动机构的控制(比如，一个不可相对转动地设置在内环40的相反于拨爪环90的端面外的制动环，其具有面向内环40的位于双圆锥滚子50a和50b之间的等腰梯形状的端面导向凸起。在不被驻车控制手柄刚性拉动的轴向释放状态中，该导向凸起将随制动环由弓形弹簧20径向外缘处弹性地轴向移向内环40，其梯形斜边将同时驱动双圆锥滚子50a和50b相互分离)，可分别被驱动地相对内环40周向转动一定角度，以移离相应的准楔合工位并被保持住该解楔工位。显然，该驻车制动装置显著优于现有技术，其驻车制动力矩与手柄控制力大小无关，更无需诸如液压或电磁系统提供辅助动力，而完全自适应于车辆的滑动力，可以可靠地保证驻车制动的有效。其执行完解除驻车制动动作后的起步程序与水平地面上的起步程序完全一样，而不论车辆处于上坡还是下坡，前进还是倒退。在动力转矩驱动车辆行走之前，驻车装置只能处于楔合状态(除非车辆驻车于水平路面，或者驱动制动环的轴向弹力巨大)，车辆不可能自动溜滑，在车辆被驱动行走之后，双圆锥滚子50a和50b将全部到达解楔工位。

本领域的技术人员显然明了，取消离合器C2中的拨爪环90与内环40之间的端面传力嵌合机构，再通过设置一周向定位机构以将该环分别定位在内环40的轴向延伸出的端面凸缘的外周面的两个或四个不同的位置上(例如，以上述驻车制动装置中的具有等腰梯形状的端面导向凸起的制动环代替拨爪环90，并将其设置成可轴向和周向移动)，便可将拨爪环90转化为单纯的定向环。这样，借助拨爪环90的轴向和/或周向移动就可将双圆锥滚子50a和50b中的0组、1组或全部2组分别保持在各自的解楔工位上，从而令离合器C2具有联轴器、双向超越离合器/滑行器或者纯离合器的完全空转工况，以在外环30与内环40间直接传递对应于2、1或0个圆周方向的动力转矩。

上述周向定位机构可以是公知技术中的任何一种，比如诸如偏心轮和圆柱凸轮之类的转动导向机构，或者如本申请人在中国专利申请200710152152.3、200810080503.9、200810161306.X、200920149869.7、200910158643.8和200910158647.6中所公开的众多定位机构，本申请对此已无详细说明的必要。

实施例三：具有两个回转平面的全槽道自归正摩擦式双向超越离合器C3

参见图3，与离合器C2一样，双向超越离合器C3仍然是两个工作方向互反的单向超越离合器C1的双联，区别仅在于，前者是两个离合器C1在同一回转平面内的双联，后者则是两个离合器C1在不同回转平面内的刚性双联，以具有完全等同于单向离合器C1的承载能力。

其中，两组朝向相反的外槽道42a和42b设置在大致对应的周向位置上，各自的一组缺口48a和48b相互间均具有完全相同的周向和径向位置，且均位于所属外槽道42a或42b的轴向同一端，如图3(b)所示。为缩小轴向尺寸和实现周向间的相互联动，两个环形带状弹簧70a和70b的相对端边缘均设置有向外径向折弯的径向凸缘78a和78b，设置于径向凸缘78b的一组至少一个轴向偏斜的联动卡舌75弹性地嵌合在设置于径向凸缘78a上的相应缺口77中。装配时，只要在内环40就位后再周向上相互错动两个带状弹簧70a和70b即可致使联动卡舌75弹性地嵌入缺口77中。另外，均布于两环上的窗口76a和76b分别具有定位边沿79a和79b。

应该说明的是，为方便示意，图3(a)中将原本不在剖面上的联动卡舌75和缺口77一并画在了剖面上。

另外，还设置有可相对内环40可选择地周向定位的换向环100，其外周面上设置有至少一个缺口102，用以容纳相应地设置在带状弹簧70b的外端边沿的最佳地偏内径向弯曲的换向卡舌73，以实现对两个带状弹簧70a和70b的周向转动。换向环100通过未示出的如上所述的周向定位机构可选择地相对内环40周向固定，以按需要决定离合器C3的圆周工作方向。

最佳地，环形带状弹簧70a和70b的联动卡舌75、缺口77、窗口76a和76b应具有以下两种形式的设置效果。第一种为，两个相邻窗口76a和76b的定位边沿79a和79b之间的周向夹角，大到可以保证两个相邻的双圆锥滚子50a和50b同时处于各自的准楔合工位上的程度，也就是可以同时位于各自楔形空间的逐渐变窄的极限位置上。这样，通过换向环100相对内环40的可选择的周向定位，以将或不将双圆锥滚子50a和50b之一驱离各自的准楔合工位，离合器C3便可具体为可在1或2个圆周方向上传递转矩的双向超越离合器/滑行器或联轴器。显然，此时如果在换向环100与内环40间设置端面传力嵌合机构，离合器C3将等同于离合器C2。第二种为，两个相邻窗口76a和76b的定位边沿79a和79b之间的周向夹角，小到不可以保证两个相邻的双圆锥滚子50a和50b同时处于各自的准楔合工位上的程度。这样，通过换向环100相对内环40的可选择的周向定位，以将或不将双圆锥滚子50a和50b之一驱至各自的准楔合工位，离合器C3便可具体为可在1或0个圆周方向上传递转矩的双向超越离合器/滑行器或绝对空转的普通离合器。

不难以解，也可以取消带状弹簧70a和70b之间的周向联动，而在内环40的轴向两端各设置一个分别控制该二者的换向环100，以致使离合器C3具有可在2、1或0个圆周方向上传递转矩的能力。

如前所述，作为预紧弹簧的环形带状弹簧70可以具有任意型式或替代型式，以能获得所需预紧功能为准。比如，可以将两个带状弹簧刚形成一体，利用窗口76a和76b轴向两端边沿的相应凸起充当弹压双圆锥滚子50的圆椎面或轴孔面的弹性舌片，或者利用定位边沿79a和79b处的凸舌形成的外周向回折弯钩，周向限定住一个“U”字形周向收缩式钢丝弹簧的中部，而将设置于其两端头部的两个相对的直角折弯爪分别伸入同一个双圆锥滚子50的轴孔中，或者在“U”字形弹簧的底部设置一个径向折弯凸起，以直接将该凸起预先固定地嵌入形成在外槽道42楔合侧的圆周面上的相应径向槽中，从而抛弃带状弹簧70而改由相应结构的换向环100对双圆锥滚子50a和50b实施类似离合器C2中的直接控制。另外，还可以将带状弹簧70变型为一个仅具有协调两组双圆锥滚子50a和50b一致解楔或不解楔功能的保持架，而把预紧弹簧设置在换向环100的轴向延伸入缺口48的凸起上，或者把预紧弹簧设置为分别嵌装在相临的两个双圆锥滚子50a和50b的轴孔中的大致呈“Z”字形的一组周向膨胀式钢丝弹簧。

实施例四：具有锥面斜撑子的全槽道自归正摩擦式单向超越离合器C4

如图4、7所示，离合器C4类属于斜撑式超越离合器。与大多数该类离合器类似，其包括绕同一轴线X回转的外环30，内环40，作为中介构件的一组锥面斜撑子60以及作为预紧弹簧的弹性保持架80。

其中，与实施例一相类似，圆环状的外环30的内周面上最佳地设置有主要由两个轴向不对称的半锥顶角均等于β的截锥面组成的由槽底到槽口渐宽的全周向回转的内槽道32，且β＝90°-ρ/2。为降低空载阻力和磨损，最佳地取值θ＜ρ＜180°，θ是可以致使锥面斜撑子60与外环30径向上摩擦自锁的内槽道32的横截面的斜面夹角ρ的最大值。相对内槽道32，外环30的左端内周面的半径相较右端内周面36为小，以尽可能地提升该环的径向刚度。

类似地，圆环状的内环40的外周面上最佳地设置有主要由两个轴向不对称的半锥顶角均等于β’的截锥面组成的由槽底到槽口渐宽的全周向回转的外槽道42，且β’＝90°-ρ’/2。为降低空载阻力和磨损，最佳地取值θ’＜ρ’＜180°，θ’是可以致使锥面斜撑子60与内环40径向上摩擦自锁的外槽道42的横截面的斜面夹角ρ’的最大值。相对外槽道42，内环40的左端外周面的半径相较右端外周面49为大，以尽可能地提升该环的径向刚度。并使该槽道所处回转平面左端的内外环间的周向间隙，显著小至锥面斜撑子60不能以其回转轴平行于轴线X的方式轴向通过的程度，成为非通过型周向间隙。

如实施例一中所述，截锥面和轴向对称的设置都不是组成内槽道32和外槽道42的必需。实际上，组成内槽道32和外槽道42的四个主要圆周回转面，可以是由轴向不对称的完全不同的斜率分别始终大于零和始终小于零的各两条曲线绕轴线X回转所形成的圆周回转面。如此，自然可以保证组成同一槽道的两个圆周回转面上用于摩擦接触的部分随着由槽底至槽口方向的回转半径的变化而持续地轴向向外远离槽底面，从而形成至少大体为截锥型表面的回转面，以及由槽底到槽口渐宽的关键结构特征。

对应地，锥面斜撑子60的径向外侧设置有与内槽道32具有互补式横截面构造的两个轴向对称的截锥型部分回转面62，以使两者可以形成线接触的摩擦副。锥面斜撑子60的径向内侧则设置有与外槽道42具有互补式横截面构造的两个轴向对称的截锥型部分回转面64，以使两者可以形成线接触的摩擦副。如上所述，位于径向内、外两侧的截锥型部分回转面62和64各自的轴向两侧面可以相互不对称，但各自必需分别具有同一回转轴线，且该两个回转轴线相互间不可重合。另外，锥面斜撑子60还具有侧面66和侧面68，由该两个侧面所构成的回转平面内的最窄轮廓，最佳地可以包容在如图4所示的外周面49与内周面36所形成的周向间隙之间，以使锥面斜撑子60可以以其回转轴平行于轴线X的方式轴向置入到内槽道32与外槽道42之间。

可转动地套装在内环40外周面49上的弹性保持架80最佳地由例如弹簧钢片/板的金属制成。该弹性保持架80的平面环形基体的径向外缘上设置有一组例如经冲剪方式形成的，周向间隔地均布在对应的一组锥面斜撑子60之间的向轴向弯曲的凸起状折弯部82，参见图7。每个折弯部82的顶部均轴向超出锥面斜撑子60并伸入外环30与内环40的环缝之间，其周向两侧分别设置有与弹性保持架80的环形基体部分分离的舌状单边梯形部分。该两个单边梯形部分的底边与折弯部82相连，其斜边88均位于折弯部82顶部一侧。在将该两个单边梯形沿各自的底边分别径向上向环外和环内预弯曲成弹性外弯部84和弹性内弯部86之后，斜边88便具有了有利于安装的移动导向作用，其可以在弹性外弯部84和弹性内弯部86随着折弯部82轴向置入相邻的两个锥面斜撑子60之间时，正好周向对准该相邻的两个锥面斜撑子60的侧面66和侧面68，从而迫使弹性外弯部84和弹性内弯部86自动地弹性弯曲至图4(a)所示的工作姿态，并将所有锥面斜撑子60持续性地同时弹压向可以致使内外环可驱动地连接成一个转动整体的方向，也就是令其同时顺时针自转地预压紧在内槽道32和外槽道42的摩擦侧表面上。

如实施例一中所述，离合器C4同样具有相对现有技术更大的径向刚度和摩擦自锁角，更大的转矩传递能力，以及使其中的锥面斜撑子60保持其各回转轴线自动平行于轴线X的工作姿态/位置的能力和自动对中自动归正姿态的能力等等有益效果，分析几乎完全同上，除了增大的不是楔角α而是分别对应于两个摩擦槽道的摩擦自锁角之外，因此，此处不再重复说明。另外由上述说明可容易推知，弹性保持架80仅具有保证锥面斜撑子60与外环30以及内环40同时持续摩擦接触的基本作用，而不再具备现有技术中的维持其回转轴线平行于轴线X的功能。这显然弱化了其保持架的原有功能，自然也就降低了其制作精度和安装精度的要求。与实施例一中一样，均有助于提高离合器的生产效率和降低其生产成本。

容易明了，弹性保持架80的作用就是向锥面斜撑子60提供如图4(a)所示的顺时针自转的弹性扭转力，以使其径向上能与内外环同时持续性地摩擦接触，而没有任何的类型或形式的限制。因此，弹性保持架80可以具有任意可能的形状，比如，可以由公知的保持架和环形螺旋弹簧两个独立构件代替。可以是置于横贯各锥面斜撑子60同端端面上的周向狭槽的丝状弹性环，或者，为了适应锥面斜撑子60周向间距显著减小的稠密布局，还可以将凸起状的折弯部82的布置角度由图4中的垂直于径向方向改成倾斜于甚至平行于径向方向，并将弹性外弯部84和弹性内弯部86设置成与折弯部82大致平行的合适角度。或者，还可以将凸起状的折弯部82分别设置在弹性保持架80的平面环形基体的径向外缘和内缘上，并分别具有弹性抵触在相邻的两个锥面斜撑子60的侧面66和侧面68的外弯部84和弹性内弯部86。此时，如果平面环形基体分别抵触或接近内周面36和外周面49，那么，为了方便安装入位，也可以改变外弯部84和内弯部86的弯曲方向。当然，此时也可以取消其中的外弯部84和内弯部86，而直接将径向内外的两个折弯部82从根部分别逐渐扭转大致90度角，使各自的平面面对相邻的侧面66或侧面68的相应部位，以利用两个折弯部82的径向弹性和周向弹性向锥面斜撑子60提供顺时针的弹性扭转力。或者，当锥面斜撑子60周向间距接近于零时，还可以将上述的倾斜于甚至平行于径向方向的折弯部82，分别轴向置入设置在锥面斜撑子60端面上的相对于折弯部82逆时针偏转一定角度的相应狭槽中。

于是，弹性保持架80的这种设置，或者说弱化了其位置/姿态保持功能的本实用新型还显然地有着利于增加锥面斜撑子60的周向布置密度，继而进一步增大离合器C4的转矩传递能力/容量，以更显著地优于现有技术的有益效果。

应该指出的是，增大摩擦自锁角对于离合器C4还有不同于离合器C1的有益效果，那就是即便没有完全消除也至少基本消除了锥面斜撑子60翻转以致离合器整体失效的可能性。另外，不同于离合器C1的还有，缩小作为中介构件的锥面斜撑子60的周向宽度，不仅有助于增加其设置密度提升离合器C4的转矩传递能力，而且还有助于缩小内周面36与外周面49之间的安装环缝的宽度，进而有助于提高内外环的径向刚度。

装配时，将所有锥面斜撑子60由图4(b)所示的右端依次横着穿过内周面36与外周面49之间的环形通道置入内槽道32和外槽道42之间并转动移位以形成周向均布状，之后，再将弹性保持架80套装到内环40的外周面49上并轴向推至极限即可。

离合器C4完全按照现有技术中公知的工作过程工作，已无说明必要。

另外，为获得更大径向刚度和承载能力，离合器C4还可具有这样的变型。即，外环30和内环40轴向上完全对称，类似离合器C1中的环形带状弹簧70通过其间尽可能小的环隙安装到两环径向之间。带状弹簧70上用以容纳锥面斜撑子60的各窗口76的周向两侧均设置一个类似弹性舌72的舌状的弹性外弯部84和弹性内弯部86。所有锥面斜撑子60均由设置在内环40的外槽道42和/或外环30的内槽道32的槽底面的至少为一个的大致呈径向的通孔，穿过周向上依次对准该通孔的各窗口76，置入内外环之间的槽道空间。该通孔最佳地可被一个例如过盈地置于其中的以该通孔所对应的槽底面为顶面的堵头封住。当然，也可采用诸如实施例一中的方法，通过设置相应凹槽等以将带状弹簧70周向固定在通孔所在的内环40或外环30的相应周面上的方式，令带状弹簧70相对设置有该通孔的全周向回转槽道周向固定，从而致使该通孔的边缘最佳地被正好周向空置于任意两个锥面斜撑子60之间而不相互摩擦接触。

同样地，为传递更大转矩，也可如上所述地将多个离合器C4刚性联合成一个轴向并列的多回转面离合器，并同样具有仅需一个带状弹簧70的优点。为增大刚度和装配方便，也可将外环30和/或内环40设置成如上所述的轴向组合环。

以上仅仅是本实用新型针对其有限实施例给予的描述和图示，具有一定程度的特殊性，但应该理解的是，所提及的实施例和附图都仅仅用于说明的目的，而不用于限制本实用新型及其保护范围，其各种变化、等同、互换以及更动结构或各构件的布置，都将被认为未脱离开本实用新型构思的精神和范围。

Claims (14)

1.一种全槽道自归正摩擦式超越离合器，包括：

至少大体呈环状的外环，其内周面上设置有在回转平面内至少大致周向延伸的至少一个由槽底到槽口渐宽的内槽道；

同轴线地套装于所述外环内的至少大体呈环状的内环，其外周面上设置有在所述回转平面内至少大致周向延伸的由槽底到槽口渐宽的至少一个外槽道；该外槽道和所述内槽道两者中的至少之一是绕所述轴线回转的全周向回转槽道；

设置在所述回转平面内的所述内槽道和所述外槽道两者径向之间的至少一个中介构件，其上至少设置有与所述内槽道和所述外槽道分别接触以构成线接触摩擦副的分别位于径向内外两侧的各具有一个回转轴线的至少大体为截锥型表面的部分回转面，以用于致使被其限定为轴向一体的使所述内环和所述外环可在一个相对转动方向上通过该中介构件可驱动地连接/楔合成一个转动整体，而在相反的相对转动方向上却只能各自自由地转动；以及

至少一个预紧弹簧，其设置成将所述中介构件持续性地向可以致使所述外环和所述内环可驱动地连接/楔合成一个转动整体的方向实施弹压。

2.按权利要求1所述的超越离合器，其特征在于：

所述内槽道的横截面的斜面夹角，大于可致使所述外环与所述中介构件径向上摩擦自锁的该夹角的最大值；

所述回转平面的至少轴向一端的所述外环和所述内环间的周向间隙是非通过型周向间隙，即，其全周向的最大径向空间不能大到致使所述中介构件可以其所述回转轴线平行于所述轴线的方式轴向移出所述外槽道和所述内槽道中的至少一个的程度。

3.按权利要求2所述的超越离合器，其特征在于：

所述非通过型周向间隙是至少大致均匀的圆环状间隙；

所述内槽道或所述外槽道是至少包含一个的一组分别至少具有直线槽道部分的槽道，所述直线槽道朝一个方向逐渐径向趋近所述全周向回转槽道并与之限定出一个沿周向延伸且具有径向变窄的楔合侧的楔形空间；

每一个所述具有直线槽道部分的槽道的轴向同一端的周向相反于所述楔合侧的相应部位，均设置有可以允许位于所述全周向回转槽道内的所述中介构件轴向穿过的缺口；

所述中介构件是对应地设置在所述直线槽道中的一组所述两个回转轴线完全重合的具有两个全周向回转面的滚子；以及

所述直线槽道和所述全周向回转槽道二者的至少用于摩擦接触的侧表面均具有几何上相同的横截面形状，该横截面形状与所述滚子的相应横截面形状呈互补式构造。 

4.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：

所述缺口具有半圆形的轮廓周面；

所述内环和所述外环均为圆环；

不包括所述缺口部分的其余所述周向间隙具有相同的径向间隙；

所述预紧弹簧是套装在设置有所述一组具有直线槽道部分的槽道的圆周面上的环形带状弹簧，其对应于所述回转平面的相应部位周向地设置有一组用以对应地收容所述滚子的窗口，该每一个窗口的相反于所述楔合侧的周向一侧均设置有可持续性地弹压所述滚子相应一侧外周面的弹性舌，在至少一个所述弹性舌与其相邻的所述窗口的周向之间设置有一个径向内弯的止转卡舌，该止转卡舌被设置成可以周向抵触在所述缺口的相应周向侧表面以及所述具有直线槽道部分的槽道的延伸至接近所述圆周面的槽底面中的一个之上，以为所述弹性舌提供周向支撑。

5.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：

所述缺口具有半圆形的轮廓周面；

所述内环和所述外环均为圆环；

所述预紧弹簧是一组周向上大体呈“U”字形设置的周向收缩式钢丝弹簧，该弹簧的两端头部的两个相对的直角折弯爪分别伸入设置在对应的同一个所述滚子的两端的轴孔中，其“U”字形底部的径向折弯凸起固定地嵌入设置在位于所述具有直线槽道部分的槽道的楔合侧的圆周面上的径向槽中。

6.按权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：

所述缺口具有半圆形的轮廓周面；

所述内环和所述外环均为圆环，所述全周向回转槽道是所述内槽道，所述一组具有直线槽道部分的槽道是所述外槽道；

还周向间隔地设置有一组与所述外槽道至少具有大致相同构造但圆周朝向正好相反的一组反向外槽道；

还包括一个与所述内环同轴线设置的拨爪环，其面对所述内环的端面上设置有至少一个轴向深入所述外环与所述内环之间的拨爪，所述拨爪周向位于两个相邻的所述楔形空间的两个相邻的所述楔合侧之间，其前部周向间隙地设置在位于该两个相邻的所述楔形空间的两个所述滚子的外周面之间；

还包括一个具有一定周向自由度的端面传力嵌合机构，其端面齿分别设置在所述内环和所述拨爪环的相对的端面上；

所述周向自由度与所述周向间隙具有具有这样的设置效果，即，对应于所述拨爪环在两个圆周方向上相对所述内环的转动，所述端面齿之间的周向抵触，均发生在所述拨爪周向抵触上相同圆周方向上的相邻的所述滚子之后。

7.按权利要求2所述的超越离合器，其特征在于： 

所述内槽道和所述外槽道均为所述全周向回转槽道；

所述中介构件均是所述两个回转轴线相互不重合的斜撑子。

8.按权利要求7所述的超越离合器，其特征在于：

所述回转平面的轴向两端的周向间隙中仅有一个是所述非通过型周向间隙；

所述预紧弹簧是设置在所述内环与所述外环之间的至少大致呈圆环状的弹簧，其环形基体上设置有轴向伸入每两个周向相邻的所述斜撑子之间的凸起状折弯部，该每个折弯部的周向两侧均设置有持续性地分别弹压两个相邻的所述斜撑子的相对侧面的舌状的弹性弯曲部，以实现所述预紧弹簧的所述功能。

9.按权利要求7所述的超越离合器，其特征在于：

所述回转平面的轴向两端的周向间隙均是所述非通过型周向间隙；

所述外槽道和所述内槽道中的至少之一的底面设置有至少一个可以允许所述斜撑子穿过的大致呈径向的通孔；

所述预紧弹簧是设置在所述内环与所述外环之间的环形带状弹簧，其对应于所述回转平面的相应部位周向地设置有一组用以对应地收容所述斜撑子的窗口，该每一个窗口的周向两侧均设置有持续性地弹压位于该窗口中的同一个所述斜撑子两侧相应部位的舌状弹性弯曲部，以实现所述预紧弹簧的所述功能。

10.按权利要求9所述的超越离合器，其特征在于：还包括设置在所述通孔中的与所述槽底面具有互补式构造的堵头。

11.按权利要求9所述的超越离合器，其特征在于：所述预紧弹簧以致使任一所述斜撑子不与所述通孔的边缘摩擦接触的方式，相对设置有所述通孔的所述全周向回转槽道周向固定。

12.按权利要求1～11任一项所述的超越离合器，其特征在于：所述外槽道和所述内槽道两者的用于摩擦接触的侧表面均是截锥面或平面，相应地，所述中介构件是双圆锥滚子或锥面斜撑子。

13.按权利要求1～11任一项所述的超越离合器，其特征在于：所述内槽道、所述外槽道和所述中介构件均具有轴向上完全对称的用于摩擦接触的侧表面。

14.按权利要求1～11任一项所述的超越离合器，其特征在于：

设置有所述全周向回转槽道的所述内环和所述外环中的至少一个，是至少借助过盈、螺纹/螺旋齿、卡环、销钉、粘合和焊接中的一种联接方式连接成的轴向式组合环。 

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