单离合器传动装置
阅读：882发布：2023-02-25
专利汇可以提供单离合器传动装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种双速传动装置包括一根 输入轴 ；与输入轴有一间隔距离的 副轴 ；连接输入轴至副轴的第一 齿轮 系；连接副轴至 输出轴 的第二齿轮系，该齿轮链包括一个单向 离合器 或类似装置；以及一个用于接通输入轴与输出轴的离合器。传动装置被布置成：当输出轴与输入轴脱离接合时，动 力 将经过第一和第二齿轮系以及副轴传至输出轴。当离合器脱离接合时，动力将由输入轴经过齿轮系和副轴经过 单向离合器 传至输出轴，这通常提供第一或低速 齿轮传动 速度，用于 船舶 低速航行或者当要求有较大 扭矩 时。当离合器接合时，动力可以从输入轴直接传至输出轴，提供第二齿轮传动速度，用于船舶巡航时。此传动装置系统具有结构极为紧凑的优点，同时由于它只需要一个离合器，与包含不止一个离合器的传动装置系统相比较，它的阻力也小。有利地，本传动装置的默认情况为单向离合器或类似装置位于第一或较低档，离合器通常是接上的，所以当系统失灵时，船主总是有可能将船开回去，尽管速度慢一些。，下面是单离合器传动装置专利的具体信息内容。
1.一种双速传动装置，它包括：
一输入轴；
一副轴，该副轴与输入轴间隔开；
一第一齿轮系，该第一齿轮系将输入轴连接至副轴；
一第二齿轮系，该第二齿轮系将副轴连接至输出轴并包含一个单向离合 器；以及
一离合器，该离合器将输入轴和输出轴接合，离合器被布置为：当输出轴 与输入轴脱离接合时，动力通过第一和第二齿轮系以及副轴传递至输出轴。
2.如权利要求1所述的双速传动装置，其特征在于，还包括一爪形离合 器，该爪形离合器使副轴脱离接合。
3.如权利要求1或2所述的双速传动装置，其特征在于，该传动装置被 布置为：当离合器脱离接合时动力从输入轴通过齿轮系和副轴经由单向离合器 传递到输出轴以提供第一档；以及，当离合器接合时动力从输入轴直接传递到 输出轴以提供相对较高的第二档。
4.如以上任意一项权利要求所述的双速传动装置，其特征在于，提供了 用于使单向离合器脱离接合从而使输出轴反转的装置。
5.如以上任意一项权利要求所述的双速传动装置，其特征在于，还包括 一控制系统，该控制系统设置用来控制离合器的滑移。
6.如权利要求5所述的双速传动装置，其特征在于，还包括用于监控输 入轴速度和输出的推进器速度的装置；其中，所述控制系统被布置成：采用输 出速度作为一个输入量去控制滑移速度，从而可控制离合器的滑移速度，使离 合器可在任一速度和扭矩下滑移。
7.一种用于船舶的双速传动装置系统，它包括：
一输入轴；
一输出轴；
一第一齿轮系，该第一齿轮系将输入轴连接至输出轴，从而以第一档驱动 输出轴；
一第二齿轮系，该第二齿轮系将输入轴连接至输出轴，从而以第二档驱动 输出轴；以及
一单离合器装置，该单离合器装置以不等于1∶1的齿轮传动比将输入轴与 输出轴连接。
技术领域
本发明涉及一种单离合器传动装置，特别地，本发明涉及一种特别适 合于船舶应用的单离合器自动化的手动传动装置。
背景技术
在现有的大部分船舶用驱动装置中，船用发动机是通过一个提供单一 传动比的齿轮箱与推进器连接。船舶速度是通过经由节流阀控制发动机速 度来控制的。一般而言，船舶都装备成当它们以设定的巡航速度航行时， 其运行效率最高。大型游艇可以设计成以35至40节的速度巡航，并由此 被装备成当以这个速度或该速度左右航行时效率最高且最易控制。然而， 这一方案的的问题是这样的船舶在低速时很难操纵控制，而在例如船舶停 靠码头时就需要低速。当一艘船舶能够令人满意地运行的最低速度为10节 左右时，要安全地把船舶引入船坞是很困难的。在某些场合，对于要求增 大扭矩的应用，还希望有一个低的传动比，而高的传动比是用于高速运行 的。
虽然已提出了许多船用多速驱动传动装置，但它们有许多问题。例如， 美国专利US 6350165揭示了一种船舶，它采纳了一台有二种前进速度和一 种倒退速度的传动装置。该传动装置是基于一种行星齿轮结构，因此成本 相对较高。该传动装置还有一个问题：由于齿轮搭配排列的方式，不可能 很容易地变更齿轮的传动比，因为这必须变动所有的齿轮。因此，很难封 装和变更行星齿轮系统使之与不同的应用、不同的发动机尺寸等相适应。
本发明的目的是解决或者缓解现有技术中至少部分问题。
本发明的说明书中所包括的任何关于文件、动作、材料、装置、物品 或其它等等的讨论都仅仅是为了给本发明提供一个上下文环境。不应该被 视为是承认了这些内容中的任何部分或全部在本申请的每一个权利要求的 优先权之前就存在了而形成现有技术基础的组成部分，或者已是与本发明 有关的技术领域中通用的一般常识。
虽然已提出了许多船用多速驱动传动装置，但它们有许多问题。例如， 美国专利US 6350165揭示了一种船舶，它采纳了一台有二种前进速度和一 种倒退速度的传动装置。该传动装置是基于一种行星齿轮结构，因此成本 相对较高。该传动装置还有一个问题：由于齿轮搭配排列的方式，不可能 很容易地变更齿轮的传动比，因为这必须变动所有的齿轮。因此，很难封 装和变更行星齿轮系统使之与不同的应用、不同的发动机尺寸等相适应。
本发明的目的是解决或者缓解现有技术中至少部分问题。
本发明的说明书中所包括的任何关于文件、动作、材料、装置、物品 或其它等等的讨论都仅仅是为了给本发明提供一个上下文环境。不应该被 视为是承认了这些内容中的任何部分或全部在本申请的每一个权利要求的 优先权之前就存在了而形成现有技术基础的组成部分，或者已是与本发明 有关的技术领域中通用的一般常识。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供一种结构紧凑的船舶用双速传动装置 系统，它包括：
一输入轴；
一输出轴；
一第一齿轮系，该第一齿轮系用于将输入轴连接至输出轴，从而以第 一档驱动输出轴；
一第二齿轮系，该第二齿轮系用于将输入轴连接至输出轴，从而以第 二档驱动输出轴；以及
一单离合器装置，该单离合器装置用于以不等于1∶1的齿轮传动比将 输入轴连接至输出轴。
输出轴和输入轴可以是平行的，并由用于第一和第二档的诸齿轮系联 接。
根据本发明的另一个方面，提供一种双速传动装置，它包括：
一输入轴；
一副轴，该副轴与输入轴间隔开；
一第一齿轮系，该第一齿轮系将输入轴连接至副轴；
一第二齿轮系，该第二齿轮系将副轴连接至输出轴并包含一个单向离 合器；以及
一离合器，该离合器用于使输入轴与输出轴接合，其布置为当输出轴 与输入轴脱离接合时，动力经由第一和第二齿轮系以及副轴传至输出轴。
较佳地，提供一个爪形离合器用于在处于倒退状态时使副轴脱离接合。
当离合器脱离接合时，动力经由齿轮系从输入轴并经由单向离合器从 副轴传至输出轴，这通常提供第一档或低速档，用于低速机行或要求较大 扭矩的时候。当离合器接合上时，动力可从输入轴直接传至输出轴，以提 供第二档，用于船舶巡航时。
本传动装置系统具有极为紧凑的优点，同时，由于它只需要单个离合 器，所以与包含不止一个离合器的传动装置系统相比较，它的阻力也较小。 有利地，本传动装置的默认状态是第一或较低档时拥有该单向离合器，而 离合器通常是接上的，所以当系统失灵时，船主总是能将船开回去，尽管 速度慢一些。
在一个较佳实施例中，提供有用于使单向离合器脱离接合的装置以使 输出轴反转。这个装置可以机械方式、液压方式或机电方式操纵。
典型地，提供一控制系统，用于控制离合器的滑移。离合器的滑移速 度可以通过监测输入轴速度及输出推进器速度来加以控制。输出速度可以 用作控制滑移速度的输入量，从而允许离合器在任意速度和扭矩下滑移。
附图说明
本发明的具体实施方式现在将作为例子、参照附图来加以说明，在这些附 图中：
图1是一种包含尾部驱动传动装置的船尾部示意图，其中的传动装置属于 通常被一些制造商称为B型(bravo)驱动装置的类型；
图2是本发明的传动装置的第一实施例的示意图；
图3显示的是加上控制系统的图2所示的传动装置；
图4是本发明的传动装置的第二实施例的示意图；
图5显示的是加上控制系统的图4所示的传动装置；
图6是一种具有尾部驱动传动装置的船尾部示意图，其中的传动装置属于 通常被一些制造商称为B型驱动装置的类型；以及
图7是一种具有单个离合器的双速传动装置的示意图，其中输出齿轮位置 靠近传动装置的输出端；以及
图8显示了带单个离合器的双速传动装置，其中离合器位置靠近输出端。
一输入轴；
一输出轴；
一第一齿轮系，该第一齿轮系用于将输入轴连接至输出轴，从而以第 一档驱动输出轴；
一第二齿轮系，该第二齿轮系用于将输入轴连接至输出轴，从而以第 二档驱动输出轴；以及
一单离合器装置，该单离合器装置用于以不等于1∶1的齿轮传动比将 输入轴连接至输出轴。
输出轴和输入轴可以是平行的，并由用于第一和第二档的诸齿轮系联 接。
根据本发明的另一个方面，提供一种双速传动装置，它包括：
一输入轴；
一副轴，该副轴与输入轴间隔开；
一第一齿轮系，该第一齿轮系将输入轴连接至副轴；
一第二齿轮系，该第二齿轮系将副轴连接至输出轴并包含一个单向离 合器；以及
一离合器，该离合器用于使输入轴与输出轴接合，其布置为当输出轴 与输入轴脱离接合时，动力经由第一和第二齿轮系以及副轴传至输出轴。
较佳地，提供一个爪形离合器用于在处于倒退状态时使副轴脱离接合。
当离合器脱离接合时，动力经由齿轮系从输入轴并经由单向离合器从 副轴传至输出轴，这通常提供第一档或低速档，用于低速机行或要求较大 扭矩的时候。当离合器接合上时，动力可从输入轴直接传至输出轴，以提 供第二档，用于船舶巡航时。
本传动装置系统具有极为紧凑的优点，同时，由于它只需要单个离合 器，所以与包含不止一个离合器的传动装置系统相比较，它的阻力也较小。 有利地，本传动装置的默认状态是第一或较低档时拥有该单向离合器，而 离合器通常是接上的，所以当系统失灵时，船主总是能将船开回去，尽管 速度慢一些。
在一个较佳实施例中，提供有用于使单向离合器脱离接合的装置以使 输出轴反转。这个装置可以机械方式、液压方式或机电方式操纵。
典型地，提供一控制系统，用于控制离合器的滑移。离合器的滑移速 度可以通过监测输入轴速度及输出推进器速度来加以控制。输出速度可以 用作控制滑移速度的输入量，从而允许离合器在任意速度和扭矩下滑移。
附图说明
本发明的具体实施方式现在将作为例子、参照附图来加以说明，在这些附 图中：
图1是一种包含尾部驱动传动装置的船尾部示意图，其中的传动装置属于 通常被一些制造商称为B型(bravo)驱动装置的类型；
图2是本发明的传动装置的第一实施例的示意图；
图3显示的是加上控制系统的图2所示的传动装置；
图4是本发明的传动装置的第二实施例的示意图；
图5显示的是加上控制系统的图4所示的传动装置；
图6是一种具有尾部驱动传动装置的船尾部示意图，其中的传动装置属于 通常被一些制造商称为B型驱动装置的类型；以及
图7是一种具有单个离合器的双速传动装置的示意图，其中输出齿轮位置 靠近传动装置的输出端；以及
图8显示了带单个离合器的双速传动装置，其中离合器位置靠近输出端。
具体实施方式
参见附图，图1表示具有船体12的船舶10的尾部。包含一个单离合器自 动化的手动传动装置18的尾部驱动单元16位于船舶艉板20的后面，发动机(未 示出)位于船体内，来自发动机的输出轴22大体水平地从船舶的尾部伸出，向 尾部驱动单元16提供动力。这种类型的船舶推进系统通常也称之为“船内/船 外驱动装置”。
船舶22的输出轴绕着大体水平的轴线旋转。输出轴的末端固定有一个伞 齿轮24。形成于输出轴端部的伞齿轮24分别与前进伞齿轮和后退伞齿轮26、 28相啮合，且一个爪形离合器或类似的离合器30沿箭头“A”方向移动，将 垂直输出轴32与前进伞齿轮26连接，或者沿箭头“B”方向移动，将垂直输 出轴32与后退伞齿轮28连接，或者反之，这取决于装配的是右旋还是左旋推 进器。垂直输出轴的下部34可操作地与另外一对啮合的伞齿轮36、38连接， 这对齿轮将输出轴34的垂直轴线运动转换至驱动推进器42的大体水平的轴40 上。上述布置是现有船舶驱动系统典型的一种，在某些地区通常称为“B型” 驱动装置。
图6表示的系统在使用的是“α”型驱动装置，而不是图1所示的B型 驱动装置。在这种情形中，输出轴24通过伞齿轮24、28直接连接至输入轴32， 而船舶的前进和后退是由邻近推进器40的驱动装置的下端部通过爪形离合器 120或其它相似的机构选择来提供的。本发明涉及一种不仅为船舶提供双速度 驱动、而且还拥有许多优于现有船舶传动系统的优点的传动系统及控制装置。
图2显示了单离合器自动化手动传动装置18的第一实施例。来自B型驱 动装置32的垂直输出轴是本发明传动装置的输入轴32。轴承34支承该轴。齿 轮36安装在输入轴32的外部。齿轮36与安装在平行于输入轴32延伸的副轴 40上的齿轮38相啮合。根据滑移机构42的位置，该齿轮既可以与副轴接合， 与之一起旋转，也可以绕副轴空转。在图2中表示出滑移机构的两个位置：44 表示接合，46表示脱离接合。滑移机构可以以液压方式、机械方式、电气方式、 或其它合适方法进行操作。
单向离合器48固定在副轴40的下端，而围绕着该单向离合器的齿轮49 与固定在输出轴52上的齿轮50相啮合。该单向离合器在一个方向上可以保持 扭矩，而在另一个方向上它能空转。
离合器54位于输出轴的上端和输入轴的下端之间，用来使二根轴相接合。 当离合器脱开时，动力从输入轴经由齿轮36、38传至副轴40，由此再经由单 向离合器48通过齿轮50传至输出齿轮轴52。这提供了第一档，用于低速运行 或要求有较大扭矩时。当离合器接合时，动力由输入轴32直接传递至输出轴 52。这提供了第二档，用于船舶巡航之时。齿轮36，38保持啮合，副轴上的 单向离合器48仍然与齿轮52啮合，在这种情况下，单向离合器48将比输出 轴52旋转得更慢，因此将超行程运行(over run)。
在这种传动装置中，根据其离合器位置的不同，或者是第一档，或者是第 二档总是处于使用状态。这就避免了扭矩中断的问题。
对于B型驱动装置，为了使轴反转，就必须提供机械装置或其它装置使 单向离合器脱开，例如可使用机械的、液压的或机电的方方式使副轴和输出轴 脱离接合。在所叙述的实施例中，这一功能是由滑移机构42来提供的。在倒 退时，齿轮50使单向离合器通过单向离合器驱动副轴40，但是由于齿轮38 被滑移机构脱开，副轴只是空转。需要滑移机构以防止在倒退时第二档工作， 单向离合器以相反方向旋转，且与轴52互相锁住，而后者在第二档中以与单 向离合器不同的速度旋转。
配备了在图3中所示的控制系统以用来控制传动装置。控制系统包括一个 与各种传感器相连接的电子控制单元(ECU)60。本系统包括：分别测量输入轴、 输出轴转速的传感器62和64，提供齿轮位置信息的传感器68，提供发动机节 流阀位置信息的传感器66，以及提供系统中液压流体温度信息的传感器70。 或者，这些信息中的一部分可以由共用船舶/发动机BUS或CAN 100收集。
图3还显示了一个包含控制阀的阀体80和一个启动控制离合器滑动的电 子液压电磁线圈82，下面会更详细地描述。线圈82的位置也送到ECU 60。图 3还显示了用于维持系统中液压控制器的液压压力的液压泵84，但是这个液压 源也可以通过现有的泵-液压泵或其它别的泵-从外部来提供。该系统还包括 用于检测齿轮啮合状态位置的位置传感器。
离合器滑移系统也可以用于当要求数量级仅为几节的很低速度的船舶停 靠功能，以及其中离合器滑移可以用于消耗掉输出轴过多的转速，以在仍维持 节流阀速度的情况下使船舶慢慢移动。控制系统通过由送到电子液压线圈36 的电信号对活塞压力进行控制来控制输出速度。系统可接收来自诸如按钮、操 纵杆、无线电控制等等的任何合适的输入装置的针对各种系统运行模式的电子 请求，包括停靠、拖钓作业和高推进能量(hi-launch energy)。
单向离合器可以是滚子离合器、超越离合器、棘爪离合器、或其它类似离 合器。
当传动装置用于图6所示的“α”型船尾驱动装置(其中对前进和后退齿 轮搭接的选择是在邻近推进器的输出轴下端部分提供的)时就不需要使单向离 合器脱离接合的装置。图4和图5给出了这样的一个传动装置18a，其中凡是 与传动装置18中的元件相同的元件，其附图标记也相同。唯一重大的差别就 是没有滑移机构42.。
该传动装置有结构极为紧凑的优点，且因为它只要求一个离合器，与包含 不止一个离合器的传动装置相比较，它的摩擦阻力减小。有利的是，本传动装 置的默认状态为使传动装置处在第一档即低档，其离合器通常是断开的，所以 如果系统失灵，船主总是有可能将船开回去，尽管速度慢一些。
图7显示了船舶传动装置的另一种实施例，在这个实例中，显示的是单离 合器自动化的手动传动装置100。就像前面叙述的传动装置的例子，这个传动 装置也是作为船内/船外船舶驱动装置的一部分显示的。
船舶的输出轴(未示出)绕着大体水平的轴线旋转，它与支承在轴承103上 的传动装置的输入轴102同轴并且带动输入轴旋转。该船舶传动装置的输出轴 104支承在轴承105上，与输入轴102平行并且间隔着一个距离。
形成于输出轴104的输出末端104a的伞齿轮106和前进伞齿轮和后退伞 齿轮108、110分别啮合，爪型离合器(或类似装置)在垂直方向上移动以将垂直 输出轴114与后退伞齿轮110或者前进伞齿轮108相啮合，亦或反之，这取决 于所安装的是右旋还是左旋推进器。
对推进器的船舶方向作前进或后退运动的选择是在船舶传动装置输出之 后由爪形离合器112来执行的，因此，船舶传动装置的输入轴和输出轴始终以 相同方向旋转，而传动装置100不必应付以一个以上的方向旋转的输入轴或输 出轴。
作为本领域的标准，垂直输出轴(未示出)的下部可操作地连接至另一对啮 合的伞齿轮，后者将垂直输出轴114的垂直轴线运动转变为驱动推进器的水平 轴的大体为水平轴线的运动。
用于第一档的齿轮120安装在输出轴104上，它与齿轮122啮合，后者接 合了一个装在输入轴102上的单向离合器。用于第二档的齿轮124以及关联离 合器126毗邻第一齿轮安装在输出轴上，并与位于第一齿轮120相对于输出轴 的输出端104a的相对侧上。第二齿轮124与毗邻单向离合器122安装在输入 轴上的齿轮128互相啮合。
当离合器未接合时(这是默认状态，这样船舶在离合器有故障时能够以第 一档速度航行)，输入轴经由第一齿轮120驱动输出轴，这可用于船舶停靠和 低速运行。齿轮旋转，在第一离合器组件上发生打滑。离合器126的主要部分 随着输出轴旋转。
当离合器126接合时，进入第二档，离合器126和第二齿轮与输出轴一起 旋转。第一齿轮120被迫以与第二齿轮124相同的角速度旋转，离合器122超 行程运行(over run)。
与现有的船舶传动装置对比，将会明白，要改变齿轮传动比是相对容易的 事情，只要简单地更换二个齿轮就行了，或者如果第一齿轮传动比和第二齿轮 传动比都要改变的话，那就更换四个齿轮(尽管第二齿轮传动速度的传动比常 规是1∶1)。
另一个优点是本驱动装置只要求一个离合器来提供两档速度，因此其结构 更为紧凑。
本传动装置包括一个控制系统，它包含电子控制单元130、液压泵132、 以及就前述实施方式所描述的传感器同样类型的传感器。
图8显示了和图7所示相类似的装置，但不同的是，在这个装置中，第一 齿轮104和第二齿轮126的相对位置在输入轴和输出轴上是颠倒了，离合器的 位置邻近输出轴的输出端。这样安排有其好处，它使得整个传动装置在顶部较 短，它有助于确保传动装置能够清空漂浮平台(can clear the swim platform)，下 面参照图11将作详细讨论。在图8中凡是和图7共有的元件标号也一样。
虽然本发明的传动装置是围绕船尾驱动装置加以说明的，并且特别适用于 船舶应用，但是可以理解，它也能用作任何交通工具的传动系统的一部分，特 别适合用于下列场合，即当尺寸和空间特别宝贵时、当降低成本和简单化是特 别重要的优点时，正像在船舶船外机构中那样。可以展望该系统特别适用于为 叉车、工业应用等等提供双速传动。
另外，虽然本系统被叙述为是包含在一个船内/船外船舶推进系统的尾部 驱动单元内，但是可以理解，该系统也可以被包含在一个船外系统中，其中由 于其尺寸紧凑、重量轻，所以发动机和传动装置系统全部位于艉板的后面。它 也可以用于轴驱动的变型，如位于发动机和推进器之间的V驱动、表面驱动 等船舶推进系统。本传动装置也能用于驱动“喷射驱动”应用中的推进器。
本领域技术人员一定理解，对通过具体实施方式加以说明的本发明可以作 许多变化和/或修改而不偏离已经广泛描述的本发明的实质和范围。因此，从各 方面来看，以上具体实施方式是说明性的而非限制性的。
相关申请的交叉参照
本发明要求澳大利亚临时申请2003903788及美国临时申请60/507005 申请的优先权。这二个文件的全部内容通过引用包括于此。还要求同一申 请人/受让人提交的澳大利亚临时申请2004901167的优先权，该相关临时申 请的全部内容也通过引用包括于此。
船舶22的输出轴绕着大体水平的轴线旋转。输出轴的末端固定有一个伞 齿轮24。形成于输出轴端部的伞齿轮24分别与前进伞齿轮和后退伞齿轮26、 28相啮合，且一个爪形离合器或类似的离合器30沿箭头“A”方向移动，将 垂直输出轴32与前进伞齿轮26连接，或者沿箭头“B”方向移动，将垂直输 出轴32与后退伞齿轮28连接，或者反之，这取决于装配的是右旋还是左旋推 进器。垂直输出轴的下部34可操作地与另外一对啮合的伞齿轮36、38连接， 这对齿轮将输出轴34的垂直轴线运动转换至驱动推进器42的大体水平的轴40 上。上述布置是现有船舶驱动系统典型的一种，在某些地区通常称为“B型” 驱动装置。
图6表示的系统在使用的是“α”型驱动装置，而不是图1所示的B型 驱动装置。在这种情形中，输出轴24通过伞齿轮24、28直接连接至输入轴32， 而船舶的前进和后退是由邻近推进器40的驱动装置的下端部通过爪形离合器 120或其它相似的机构选择来提供的。本发明涉及一种不仅为船舶提供双速度 驱动、而且还拥有许多优于现有船舶传动系统的优点的传动系统及控制装置。
图2显示了单离合器自动化手动传动装置18的第一实施例。来自B型驱 动装置32的垂直输出轴是本发明传动装置的输入轴32。轴承34支承该轴。齿 轮36安装在输入轴32的外部。齿轮36与安装在平行于输入轴32延伸的副轴 40上的齿轮38相啮合。根据滑移机构42的位置，该齿轮既可以与副轴接合， 与之一起旋转，也可以绕副轴空转。在图2中表示出滑移机构的两个位置：44 表示接合，46表示脱离接合。滑移机构可以以液压方式、机械方式、电气方式、 或其它合适方法进行操作。
单向离合器48固定在副轴40的下端，而围绕着该单向离合器的齿轮49 与固定在输出轴52上的齿轮50相啮合。该单向离合器在一个方向上可以保持 扭矩，而在另一个方向上它能空转。
离合器54位于输出轴的上端和输入轴的下端之间，用来使二根轴相接合。 当离合器脱开时，动力从输入轴经由齿轮36、38传至副轴40，由此再经由单 向离合器48通过齿轮50传至输出齿轮轴52。这提供了第一档，用于低速运行 或要求有较大扭矩时。当离合器接合时，动力由输入轴32直接传递至输出轴 52。这提供了第二档，用于船舶巡航之时。齿轮36，38保持啮合，副轴上的 单向离合器48仍然与齿轮52啮合，在这种情况下，单向离合器48将比输出 轴52旋转得更慢，因此将超行程运行(over run)。
在这种传动装置中，根据其离合器位置的不同，或者是第一档，或者是第 二档总是处于使用状态。这就避免了扭矩中断的问题。
对于B型驱动装置，为了使轴反转，就必须提供机械装置或其它装置使 单向离合器脱开，例如可使用机械的、液压的或机电的方方式使副轴和输出轴 脱离接合。在所叙述的实施例中，这一功能是由滑移机构42来提供的。在倒 退时，齿轮50使单向离合器通过单向离合器驱动副轴40，但是由于齿轮38 被滑移机构脱开，副轴只是空转。需要滑移机构以防止在倒退时第二档工作， 单向离合器以相反方向旋转，且与轴52互相锁住，而后者在第二档中以与单 向离合器不同的速度旋转。
配备了在图3中所示的控制系统以用来控制传动装置。控制系统包括一个 与各种传感器相连接的电子控制单元(ECU)60。本系统包括：分别测量输入轴、 输出轴转速的传感器62和64，提供齿轮位置信息的传感器68，提供发动机节 流阀位置信息的传感器66，以及提供系统中液压流体温度信息的传感器70。 或者，这些信息中的一部分可以由共用船舶/发动机BUS或CAN 100收集。
图3还显示了一个包含控制阀的阀体80和一个启动控制离合器滑动的电 子液压电磁线圈82，下面会更详细地描述。线圈82的位置也送到ECU 60。图 3还显示了用于维持系统中液压控制器的液压压力的液压泵84，但是这个液压 源也可以通过现有的泵-液压泵或其它别的泵-从外部来提供。该系统还包括 用于检测齿轮啮合状态位置的位置传感器。
离合器滑移系统也可以用于当要求数量级仅为几节的很低速度的船舶停 靠功能，以及其中离合器滑移可以用于消耗掉输出轴过多的转速，以在仍维持 节流阀速度的情况下使船舶慢慢移动。控制系统通过由送到电子液压线圈36 的电信号对活塞压力进行控制来控制输出速度。系统可接收来自诸如按钮、操 纵杆、无线电控制等等的任何合适的输入装置的针对各种系统运行模式的电子 请求，包括停靠、拖钓作业和高推进能量(hi-launch energy)。
单向离合器可以是滚子离合器、超越离合器、棘爪离合器、或其它类似离 合器。
当传动装置用于图6所示的“α”型船尾驱动装置(其中对前进和后退齿 轮搭接的选择是在邻近推进器的输出轴下端部分提供的)时就不需要使单向离 合器脱离接合的装置。图4和图5给出了这样的一个传动装置18a，其中凡是 与传动装置18中的元件相同的元件，其附图标记也相同。唯一重大的差别就 是没有滑移机构42.。
该传动装置有结构极为紧凑的优点，且因为它只要求一个离合器，与包含 不止一个离合器的传动装置相比较，它的摩擦阻力减小。有利的是，本传动装 置的默认状态为使传动装置处在第一档即低档，其离合器通常是断开的，所以 如果系统失灵，船主总是有可能将船开回去，尽管速度慢一些。
图7显示了船舶传动装置的另一种实施例，在这个实例中，显示的是单离 合器自动化的手动传动装置100。就像前面叙述的传动装置的例子，这个传动 装置也是作为船内/船外船舶驱动装置的一部分显示的。
船舶的输出轴(未示出)绕着大体水平的轴线旋转，它与支承在轴承103上 的传动装置的输入轴102同轴并且带动输入轴旋转。该船舶传动装置的输出轴 104支承在轴承105上，与输入轴102平行并且间隔着一个距离。
形成于输出轴104的输出末端104a的伞齿轮106和前进伞齿轮和后退伞 齿轮108、110分别啮合，爪型离合器(或类似装置)在垂直方向上移动以将垂直 输出轴114与后退伞齿轮110或者前进伞齿轮108相啮合，亦或反之，这取决 于所安装的是右旋还是左旋推进器。
对推进器的船舶方向作前进或后退运动的选择是在船舶传动装置输出之 后由爪形离合器112来执行的，因此，船舶传动装置的输入轴和输出轴始终以 相同方向旋转，而传动装置100不必应付以一个以上的方向旋转的输入轴或输 出轴。
作为本领域的标准，垂直输出轴(未示出)的下部可操作地连接至另一对啮 合的伞齿轮，后者将垂直输出轴114的垂直轴线运动转变为驱动推进器的水平 轴的大体为水平轴线的运动。
用于第一档的齿轮120安装在输出轴104上，它与齿轮122啮合，后者接 合了一个装在输入轴102上的单向离合器。用于第二档的齿轮124以及关联离 合器126毗邻第一齿轮安装在输出轴上，并与位于第一齿轮120相对于输出轴 的输出端104a的相对侧上。第二齿轮124与毗邻单向离合器122安装在输入 轴上的齿轮128互相啮合。
当离合器未接合时(这是默认状态，这样船舶在离合器有故障时能够以第 一档速度航行)，输入轴经由第一齿轮120驱动输出轴，这可用于船舶停靠和 低速运行。齿轮旋转，在第一离合器组件上发生打滑。离合器126的主要部分 随着输出轴旋转。
当离合器126接合时，进入第二档，离合器126和第二齿轮与输出轴一起 旋转。第一齿轮120被迫以与第二齿轮124相同的角速度旋转，离合器122超 行程运行(over run)。
与现有的船舶传动装置对比，将会明白，要改变齿轮传动比是相对容易的 事情，只要简单地更换二个齿轮就行了，或者如果第一齿轮传动比和第二齿轮 传动比都要改变的话，那就更换四个齿轮(尽管第二齿轮传动速度的传动比常 规是1∶1)。
另一个优点是本驱动装置只要求一个离合器来提供两档速度，因此其结构 更为紧凑。
本传动装置包括一个控制系统，它包含电子控制单元130、液压泵132、 以及就前述实施方式所描述的传感器同样类型的传感器。
图8显示了和图7所示相类似的装置，但不同的是，在这个装置中，第一 齿轮104和第二齿轮126的相对位置在输入轴和输出轴上是颠倒了，离合器的 位置邻近输出轴的输出端。这样安排有其好处，它使得整个传动装置在顶部较 短，它有助于确保传动装置能够清空漂浮平台(can clear the swim platform)，下 面参照图11将作详细讨论。在图8中凡是和图7共有的元件标号也一样。
虽然本发明的传动装置是围绕船尾驱动装置加以说明的，并且特别适用于 船舶应用，但是可以理解，它也能用作任何交通工具的传动系统的一部分，特 别适合用于下列场合，即当尺寸和空间特别宝贵时、当降低成本和简单化是特 别重要的优点时，正像在船舶船外机构中那样。可以展望该系统特别适用于为 叉车、工业应用等等提供双速传动。
另外，虽然本系统被叙述为是包含在一个船内/船外船舶推进系统的尾部 驱动单元内，但是可以理解，该系统也可以被包含在一个船外系统中，其中由 于其尺寸紧凑、重量轻，所以发动机和传动装置系统全部位于艉板的后面。它 也可以用于轴驱动的变型，如位于发动机和推进器之间的V驱动、表面驱动 等船舶推进系统。本传动装置也能用于驱动“喷射驱动”应用中的推进器。
本领域技术人员一定理解，对通过具体实施方式加以说明的本发明可以作 许多变化和/或修改而不偏离已经广泛描述的本发明的实质和范围。因此，从各 方面来看，以上具体实施方式是说明性的而非限制性的。
相关申请的交叉参照
本发明要求澳大利亚临时申请2003903788及美国临时申请60/507005 申请的优先权。这二个文件的全部内容通过引用包括于此。还要求同一申 请人/受让人提交的澳大利亚临时申请2004901167的优先权，该相关临时申 请的全部内容也通过引用包括于此。
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