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离合器组件

阅读：440发布：2020-05-11

专利汇可以提供离合器组件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一方面，提供了用于控制具有第一可旋转离合器构件和第二可旋转离合器构件的离合器组件的方法。所述方法包括提供具有第一端和第二端的扭簧离合器。第一端与第二端之间的相位角确定扭簧离合器的直径。离合器构件中的一者与第一端连接。所述方法还包括获取指示第二离合器构件的目标速度的目标值，以及通过测量确定指示第二离合器构件的实际速度的实际值。所述方法还包括基于所述目标值和所述实际值来改变扭簧离合器的第一端与第二端之间的相位角，以在扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者之间产生选定量的滑移。，下面是离合器组件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于控制离合器组件的方法，所述离合器组件具有能够围绕轴线旋转的第一离合器构件和能够围绕所述轴线旋转的第二离合器构件，所述方法包括：
a)提供具有第一端、第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的多个螺旋线圈的扭簧离合器，其中，所述第一端与所述第二端之间的相位角确定所述扭簧离合器的直径，并且其中，所述第一离合器构件和所述第二离合器构件中的一者与所述扭簧离合器的所述第一端连接；
b)获取指示所述第二离合器构件的目标速度的目标值；
c)通过测量确定指示所述第二离合器构件的实际速度的实际值；以及
d)基于所述目标值和所述实际值来改变所述扭簧离合器的所述第一端与所述第二端之间的所述相位角，以对所述扭簧离合器与所述第一离合器构件和所述第二离合器构件中的另一者之间的滑移进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标值是所述第一离合器构件的速度的一部分。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扭簧离合器的所述第二端能够相对于所述扭簧离合器的所述第一端定位在完全接合位置与完全脱离位置之间的位置范围内，在所述完全接合位置中，在所述扭簧离合器与所述第一离合器构件和所述第二离合器构件中的所述另一者之间不存在滑移，在所述完全脱离位置中，所述扭簧离合器与所述第一离合器构件和所述第二离合器构件中的所述另一者完全地脱离。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二离合器构件连接至所述扭簧离合器的所述第一端，并且其中，所述完全接合位置为所述扭簧离合器的平衡位置。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二离合器构件连接至所述扭簧离合器的所述第一端，并且其中，所述完全脱离位置为所述扭簧离合器的平衡位置。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤d)包括应用PID控制回路，使用所述目标值和所述实际值作为PID控制回路的输入，并且基于所述PID控制回路来控制所述扭簧离合器的所述第二端相对于所述扭簧离合器的所述第一端的位置以引起所述扭簧离合器与所述第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者之间的选定量的滑移。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一离合器构件由发动机的曲轴驱动。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二离合器构件连接至水泵叶轮。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
电枢，所述电枢以旋转的方式操作性地连接至所述扭簧离合器的所述第二端；以及电磁体，其中，所述电磁体的通电产生磁通，所述磁通驱使所述电枢与电枢接合表面接合，从而改变所述电枢的速度，
其中，在步骤d)中，通过控制到达所述电磁体的电流来执行对所述扭簧离合器的所述第二端的相对于所述扭簧离合器的所述第一端的位置的控制。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，控制到达所述电磁体的所述电流包括：确定用于所述电流的选定的占空比，以及基于所述选定的占空比对所述电流进行脉冲宽度调制。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二离合器构件连接至所述扭簧离合器的所述第一端，并且其中，所述完全接合位置为所述扭簧离合器的平衡位置，其中，在所述完全接合位置中，在所述扭簧离合器与所述第一离合器构件之间不存在滑移。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电枢接合表面是固定的。

说明书全文

离合器组件

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2013年4月10日提交的美国临时专利申请No.61/810,613、于2013年5月3日提交的美国临时专利申请No.61/819,244以及于2013年5月3日提交的美国临时专利申请No.61/819,368的权益，其全部内容通过参引并入本文如同在本文中充分地详细阐述一样。

技术领域

[0003] 本公开内容涉及用于将来自发动机的输出轴的动力传递至负载的输入轴的驱动系统，并且更具体地，该负载为增压器、交流发电机、冷却风扇、动力转向泵、空调压缩机、真空泵、空气压缩机、液压马达、动力输出装置、副发电机或任何其他适合的类型的负载。

背景技术

[0004] 离合器是用于控制驱动单元——比如车辆中的发动机曲轴——与从动元件——比如车辆中的附件，例如增压器、交流发电机或任何其他适合的附件——之间的操作性连接的装置。然而，当前的许多离合器存在若干问题。一些离合器不幸需要大量的动力来运行，并且因此需要能够承载高电流的电缆以及继电器等，这样除了其大的动力牵引之外还增加了与这种离合器相关的成本。

[0005] 一些具有较低动力牵引的离合器即使不需要继电器、高电流电缆等但是仍需要许多部件。

[0006] 一些离合器对某些部件之间的间隙非常敏感，并且因此非常难以安装，需要在部件的安装期间对部件仔细地填隙以确保保持部件之间的间隙。

[0007] 有益的是，提供一种至少部分地解决这些问题中的一个或多个问题的离合器。发明内容

[0008] 一方面，提供了用于控制具有第一可旋转离合器构件和第二可旋转离合器构件的离合器组件的方法。所述方法包括：

[0009] a)提供具有第一端和第二端的扭簧离合器。第一端与第二端之间的相位角确定扭簧离合器的直径。离合器构件中的一者与第一端连接；

[0010] b)获取指示第二离合器构件的目标速度的目标值；

[0011] c)通过测量来确定指示第二离合器构件的实际速度的实际值；以及

[0012] d)基于目标值和实际值来改变扭簧离合器的第一端与第二端之间的相位角，以控制扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者之间的滑移。

[0013] 另一方面，提供了离合器组件，包括：

[0014] 第一离合器构件；

[0015] 第二离合器构件；

[0016] 扭簧离合器，该扭簧离合器构造成用于在第一离合器构件与第二离合器构件之间传递旋转动力，其中，扭簧离合器具有第一端、第二端以及位于第一端与第二端之间的多个线圈，其中，第一离合器构件和第二离合器构件中的一者与扭簧离合器的第一端连接；

[0017] 致动器，该致动器可移动以用于选择性地将第二扭簧离合器端与第一扭簧离合器端之间的相位角改变至位于完全接合位置与完全脱离位置之间的中间位置，其中，在完全接合位置中扭簧离合器将输入的旋转动力从第一离合器构件和第二离合器构件中的一者完全地传递至第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者，在完全脱离位置中，扭簧离合器不将输入的旋转动力从第一离合器构件和第二离合器构件中的一者传递至第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者，并且在中间位置中，扭簧离合器将输入的旋转动力部分地从第一离合器构件和第二离合器构件中的一者传递至第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者；以及

[0018] 控制系统，该控制系统可以被编程为：

[0019] a)获取指示第二离合器构件的目标速度的目标值；

[0020] b)通过测量来确定指示第二离合器构件的实际速度的实际值；以及

[0021] c)基于目标值和实际值来改变扭簧离合器的第一端与第二端之间的相位角，以控制在扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者之间的滑移。

[0022] 另一方面，提供了离合器组件，包括:

[0023] 第一离合器构件；

[0024] 第二离合器构件；

[0025] 扭簧离合器，该扭簧离合器构造成用于在第一离合器构件与第二离合器构件之间传递旋转动力，其中，扭簧离合器具有第一端、第二端以及位于第一端与第二端之间的多个线圈，其中，第一离合器构件和第二离合器构件中的一者与扭簧离合器的第一端连接；

[0026] 致动器，该致动器可移动以用于选择性地将扭簧离合器的直径改变至介于延伸直径和收缩直径之间的中间直径，其中，在延伸直径的情况下，扭簧离合器将输入的旋转动力从第一离合器构件和第二离合器构件中的一者完全地传递至第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者，在收缩直径的情况下，扭簧离合器不将输入的旋转动力从第一离合器构件和第二离合器构件中的一者传递至第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者，并且在中间直径的情况下，扭簧离合器部分地将输入的旋转动力从第一离合器构件和第二离合器构件中的一者传递至第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者；以及[0027] 控制系统，该控制系统可以被编程为：

[0028] a)获取指示第二离合器构件的目标速度的目标值；

[0029] b)通过测量来确定指示第二离合器构件的实际速度的实际值；以及

[0030] c)基于目标值和实际值来改变扭簧离合器的直径，以控制在扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者之间的滑移。

[0031] 另一方面，提供了离合器组件，包括：

[0032] 第一离合器构件；

[0033] 第二离合器构件；

[0034] 扭簧离合器，该扭簧离合器构造成用于在第一离合器构件与第二离合器构件之间传递旋转动力，其中，扭簧离合器具有第一端、第二端以及位于第一端与第二端之间的多个线圈，其中，第一离合器构件和第二离合器构件中的一者与扭簧离合器的第一端连接；

[0035] 致动器，该致动器可移动以用于改变扭簧离合器的第一端与第二端之间的相位角，以控制在扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件中的另一者之间的滑移，从而控制第二离合器构件的速度；

[0036] 电枢，该电枢以旋转的方式操作性地连接至扭簧离合器的第二端；以及[0037] 电磁体，其中电磁体的通电产生磁通，该磁通驱使电枢与电枢接合表面接合，从而改变电枢的速度，

[0038] 其中，通过改变到达电磁体的电流来改变相位角。

[0039] 另一方面，提供了离合器组件，包括：

[0040] 第一离合器构件，该第一离合器构件能够围绕轴线旋转；

[0041] 第二离合器构件，该第二离合器构件能够围绕轴线旋转；

[0042] 扭簧离合器，该扭簧离合器具有第一端、第二端以及位于第一端与第二端之间的多个螺旋线圈，其中，第一端与第二端之间的相位角确定扭簧离合器的直径，其中，当处于平衡位置时，扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件两者接合。

[0043] 致动器，该致动器能够在第一位置与第二位置之间移动，其中，在第一位置中，致动器使扭簧离合器的第二端相对于扭簧离合器的第一端并且相对于当扭簧离合器处于平衡位置时第二端的位置后退，并且其中，在第二位置中，致动器使扭簧离合器的第二端相对于扭簧离合器的第一端并且相对于当扭簧离合器处于平衡位置时的第二端的位置前进；以及

[0044] 致动器驱动装置，该致动器驱动装置构造成用于在第一位置与第二位置之间驱动致动器。

[0045] 可选择地，在具体实施方式中，在第一位置中，扭簧离合器的直径减小到足以将扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件中的一者脱离。

[0046] 可选择地，在具体实施方式中，在第二位置中，扭簧离合器与离合器构件中的一者之间的接合的力高于当扭簧离合器处于平衡位置时的力。

[0047] 另一方面，提供了一种控制离合器组件的方法，该离合器组件具有能够围绕轴线旋转的第一离合器构件和能够围绕轴线旋转的第二离合器构件，包括：

[0048] a)提供具有第一端、第二端以及位于第一端与第二端之间的多个螺旋线圈的扭簧离合器，其中，第一端与第二端之间的相位角确定扭簧离合器的直径，其中，当处于平衡位置时，扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件两者接合；

[0049] b)通过测量来确定指示第二离合器构件与第一离合器构件之间滑移的量的实际值；以及

[0050] c)当检测滑移时，使扭簧离合器的第二端相对于扭簧离合器的第一端并且相对于当扭簧离合器处于平衡位置时的第二端的位置前进，以增大扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件中的一者之间的接合力，从而可以相对于扭簧离合器处于平衡位置时的情况增大从第一离合器构件传递至第二离合器构件的扭矩的量。

[0051] 可选择地，在具体实施方式中，在步骤b)中，实际值基于对第一离合器构件的实际速度和第二离合器构件的实际速度的确定。

[0052] 另一方面，提供了离合器组件，包括：

[0053] 第一离合器构件，该第一离合器构件能够围绕轴线旋转；

[0054] 第二离合器构件，该第二离合器构件能够围绕轴线旋转；

[0055] 扭簧离合器，该扭簧离合器具有第一端、第二端以及位于第一端与第二端之间的多个螺旋线圈，其中，第一端与第二端之间的相位角确定扭簧离合器的直径，其中，当处于平衡位置时，扭簧离合器与第一离合器构件和第二离合器构件两者接合。

[0056] 致动器，该致动器能够在后退位置与平衡位置之间移动，其中，在后退位置中，致动器使扭簧离合器的第二端相对于扭簧离合器的第一端并且相对于当扭簧离合器处于平衡位置时的第二端的位置后退；以及

[0057] 致动器驱动装置，该致动器驱动装置构造成用于在后退位置与平衡位置之间驱动致动器，其中，致动器驱动装置包括马达以及由马达驱动的不可反向驱动构件，[0058] 其中，不可反向驱动构件操作性地连接至致动器，并且防止当马达无动力时由于回复力朝向平衡位置驱使扭簧离合器的第二端而反向驱动。

[0059] 可选择地，在具体实施方式中，致动器驱动装置包括旋转构件，并且其中，旋转构件和不可反向驱动构件中的一者包括内螺纹部分，并且其中，旋转构件和不可反向驱动构件中的另一者具有与内螺纹部分匹配的外螺纹部分。

[0060] 可选择地，在具体实施方式中，其中，旋转构件为齿轮，并且其中，内螺纹部分位于齿轮上。

[0061] 可选择地，在具体实施方式中，不可反向驱动构件为蜗杆，并且其中，致动器驱动装置还包括由蜗杆驱动的蜗轮。

[0062] 可选择地，在具体实施方式中，致动器以旋转的方式联接至第二离合器构件并且相对于第二离合器构件轴向地平移，其中，致动器包括周向且轴向延伸的槽，该槽接纳在扭簧离合器的第二端处形成的柄，使得致动器的平移轴向地沿周缘驱动柄。

[0063] 可选择地，在具体实施方式中，致动器还能够在平衡位置与前进位置之间移动，其中，平衡位置位于后退位置与前进位置之间，其中，在前进位置中，致动器使扭簧离合器的第二端相对于扭簧离合器的第一端并且相对于当扭簧离合器处于平衡位置时的第二端的位置前进，其中，致动器驱动装置构造成用于在后退位置与前进位置之间驱动致动器。附图说明

[0064] 现在将参照附图仅通过示例的方式对本公开内容进行描述，在附图中：

[0065] 图1是根据本发明的实施方式的离合器组件的侧视图；

[0066] 图2a是图1中所示离合器组件的分解立体图；

[0067] 图2b是图1中所示离合器组件的另一分解立体图；

[0068] 图3a和图3b是图1中所示的分别处于脱离位置和接合位置的离合器组件的侧视截面图；

[0069] 图3c示出了当图1中所示的离合器组件处于接合位置时形成的磁路；

[0070] 图4a、图4b和图4c为图1中所示的离合器组件的部分的放大分解立体图；

[0071] 图5是示出了将根据本发明的实施方式的离合器组件保持在接合位置的力的测试结果的图表；

[0072] 图6a和图6b为根据本发明的另一实施方式的离合器组件的分解立体图；

[0073] 图7a和图7b是图6a和图6b中所示的分别处于断开位置和接合位置的离合器组件的侧视截面图；

[0074] 图8是与图6a和图6b中所示的实施方式类似的替代性离合器组件的一部分的侧视截面图，该替代性离合器组件包括便于将离合器组件安装至从动附件的可选的结构；

[0075] 图8a是用于将图6a和图6b中所示的离合器组件安装至附件的工具的视图；

[0076] 图9是与图6a和图6b中所示实施方式类似的替代性离合器组件的一部分的侧视截面图，但是该替代性离合器组件包括可选的断开器；

[0077] 图10a、图10b和图10c是可以用于图1以及图6a和图6b中所示的离合器组件中的电枢的替代性形状的侧视截面图；

[0078] 图11a和图11b是离合器组件的另一实施方式的分解立体图；

[0079] 图11c是图11a和11b中所示的离合器组件的侧视截面图；

[0080] 图12a和图12b是示出了使用用于离合器组件的控制系统可以获取的与图11a和图11b中所示的离合器组件的部件相关的数据的图表；

[0081] 图13是控制系统的一部分的示意图；

[0082] 图14a和图14b是示出了控制图11a和图11b中所示离合器组件的方法的示意图；

[0083] 图15a和图15b是扭簧离合器和用于11a和图11b中所示的离合器组件的支架的立体图；

[0084] 图16是图11a和图11b中所示的离合器组件的一些部件的分解立体图；

[0085] 图17是图16中所示部件的立体图；

[0086] 图18a至图18c示出了用于扭簧离合器的支架的操作；

[0087] 图19a是图11a和11b中所示的离合器组件的另一侧视截面图；

[0088] 图19b是离合器组件的沿图19a中的剖面线19b-19b截取的截面图；

[0089] 图20a和图20b是示出了控制离合器组件的另一方法的示意图；

[0090] 图21是示出了用于控制离合器组件的另一方法的流程示意图；

[0091] 图22是根据本发明的另一实施方式的离合器组件的侧视截面图；

[0092] 图23是示出了在与水泵相关联的离合器的操作期间节约的能量的图表；

[0093] 图24是示出了在保持恒定的发动机速度的情况下使用如图22中所示的离合器组件的水泵的合成速度的图表；

[0094] 图25和图26示出了本发明的扭簧离合器分别接合两个鼓状物和两个轴的实施方式；

[0095] 图27是根据本发明的另一实施方式的离合器组件的分解立体图；

[0096] 图28a是处于第一位置的图27中所示的离合器组件的部分侧视截面图；

[0097] 图28b是处于第一位置的图27中所示的离合器组件的侧视截面图；

[0098] 图29a是处于第二位置的图27中所示的离合器组件的部分侧视截面图；

[0099] 图29b是处于第二位置的图27中所示的离合器组件的侧视截面图；

[0100] 图30a是来自图27中所示的离合器组件的扭簧离合器的端视图，其一个端部位于前进位置；

[0101] 图30b是来自图27中所示的离合器组件的扭簧离合器的端视图，其一个端部位于平衡位置；以及

[0102] 图30c是来自图27中所示的离合器组件的扭簧离合器的端视图，其一个端部位于后退位置。

具体实施方式

[0103] 参照图1，该图1示出了内燃发动机12的发动机曲轴10(为了方便由线限定的矩形体积表示)。曲轴10能够围绕轴线A旋转。离合器组件14安装至曲轴10并且可操作的将曲轴10选择性地连接至选定的附件(未示出)。附件可以是任何适合的附件，比如，增压器、交流发电机、水泵、风扇、空调压缩机、动力转向泵、真空泵、空气压缩机、液压马达、动力输出装置或副发电机。

[0104] 参照图2a和图2b，离合器组件14包括第一离合器构件16和第二离合器构件18、扭簧离合器20、电枢22、致动器24和电磁单元26，所述第一离合器构件16和第二离合器构件18两者均能够围绕轴线A旋转。离合器组件14可以由相对较少的部件构造，并且可用于使用非常低的动力将曲轴10选择性地连接至附件。

[0105] 通过将磁通从电磁单元26传递通过第二离合器构件18、电枢22并且回到电磁单元26中，离合器组件14能够从图3a中所示的脱离位置移动至图3b中所示的接合位置。离合器组件14当其处于接合位置时可以被称作接合，并且当其处于脱离位置时可以被称作脱离接合或未接合。

[0106] 第一离合器构件16由曲轴10驱动，并且在图1中所示实施方式中其安装至曲轴10。第一离合器构件16可以由任何适合的材料制成，比如适合的钢。

[0107] 当离合器14接合(图3b)时第二离合器构件18被第一离合器构件16驱动，并且当离合器14脱离(图3a)时第二离合器构件18可怠速。通过一个或多个轴承构件28，第二离合器构件18可以以可旋转的方式支承在第一离合器构件16上。在所示实施方式中，设置有单个轴承构件28，该单个轴承构件28为滚珠轴承，其通过轴承保持架29保持第二离合器构件18上，轴承保持架29(例如通过压配合)固定地安装至第二离合器构件18。

[0108] 第二离合器构件18可构造成将来自曲轴10的动力以任何适合的方式传递至附件。例如，在图1中所示的实施方式中，第二离合器构件18为带轮32，该带轮32构造用于接合带(未示出)，该带与附件的输入轴上的带轮接合。然而，在替代性实施方式中，第二离合器构件18可以是一些其他适合的动力传递元件，比如与最终驱动附件的一个或多个齿轮接合的齿轮，驱动最终驱动附件的链等的链轮。

[0109] 第二离合器构件18可以由具有至少选定的磁导率的材料制成，从而其具有至少选定的传递磁通的能力，比如1010钢。将指出的是，第一离合器构件16是由具有特别高的磁导率的材料制成还是由特别低磁导率的材料制成是不重要的。至少在图1中所示的实施方式中，第一离合器构件16的磁导率是不重要的。

[0110] 第一离合器构件16可以可选择地具有用于驱动与上述附件分开的其他附件的装置。例如，在附件是增压器的实施方式中，第一离合器构件16可构造成驱动与由第二离合器构件18驱动的附件分开的附件，比如交流发电机、水泵、空调压缩机、动力转向泵、风扇、动力转向泵、真空泵、空气压缩机、液压马达、动力输出装置或副发电机。用于驱动这些其他附件的装置可以由第二带轮34或安装至第一离合器构件16的与第二离合器构件18分开的一些其他适合的动力传递构件提供。在这些实施方式中，如图1中所示，第二离合器构件18可以被认为是用于驱动一个或多个第一附件的第一动力传递构件，并且第二带轮34可被认为是用于驱动一个或多个第二附件的第二动力传递构件。

[0111] 该第二带轮34可包括用于对在曲轴10处可能产生的扭转振动(在许多、即便不是所有内燃发动机的操作的副产品)进行抑制的装置。例如，第二带轮34可包括位于其中的橡胶阻尼元件35，该橡胶阻尼元件35位于带轮34的内部36与带轮34的外部38之间。在一些实施方式中，第二带轮34可以由扭转振动阻尼片替代，该扭转振动阻尼片不意在驱动任何部件，而仅抑制来自发动机12的扭转振动。

[0112] 扭簧离合器20可以在图3a中所示的脱离位置与图3b中所示的接合位置之间移动。在脱离位置中，扭簧离合器20与第二离合器构件18未接合，并且第一离合器部分16与第二离合器部分18操作性地断开连接(即离合器14脱离接合)。在接合位置中，扭簧离合器20径向地扩张至与第二离合器构件18的由39指示的径向内表面接合，从而将第一离合器构件16操作性地连接至第二离合器构件18(即离合器14接合)。

[0113] 扭簧离合器20具有第一端40(在图4a中最佳的示出)、第二端42(在图4b中最佳的示出)以及位于第一端40与第二端42之间的多个螺旋线圈44。第一离合器构件16经由凸耳52(图4b)与扭簧离合器20的第一端的螺旋端面的接合而与扭簧离合器20的第一端40接合。扭簧离合器20的第一端40可以保持在以48指示的保持架中的凹槽46(图4b)中。

[0114] 支架48通常帮助保持扭簧离合器20的预定形状，并且帮助扭簧离合器20抵抗不期望的变形，特别地在扭簧离合器20将来自第一离合器构件16的高扭矩传递至第二离合器构件18的期间。

[0115] 支架48可以由任何适合的材料，比如塑性材料制成，或替代性地由金属材料制成。

[0116] 参照图3a，支架48被保持在第一离合器构件16中的支架座50中。支架48借助第一离合器构件16上的多个凸耳52(图4c中所示)与支架48上的多个凸耳槽54(图4a)之间接合、通过第一离合器16围绕轴线A以旋转的方式驱动。虽然示出了两个凸耳52和两个凸耳槽54，但是在一些实施方式中，可以设置单个的凸耳52和单个的凸耳槽54，或者可以设置三个或更多个凸耳52和凸耳槽54。凸耳52可以在支架48上并且凸耳槽54可以在第一离合器部分16上，来代替设置在第一离合器构件16上的凸耳52和设置在支架48上的凸耳槽54。

[0117] 支架48还包括保持器接合表面56(图3a)。压配合在第一离合器构件16上的保持器58与保持器接合表面56接合并且保持支架48抵靠支架座50就位。

[0118] 参照图4b，支架48还包括扭簧离合器座部51，在该扭簧离合器座部51上搁置有扭簧离合器20。扭簧离合器座部51在凹槽46中终止。凹槽46在其中一个凸耳槽54处结束。当凸耳52(图4c)定位在凸耳槽54中时，扭簧离合器20的第一端40直接地接合其中一个凸耳52。因此，第一离合器构件16不通过支架48驱动扭簧离合器20，而是相反地直接地驱动扭簧离合器20的第一端40。有利的是，扭簧离合器20的第一端40的螺旋端面20a直接地邻接金属表面(即凸耳52)(并且被金属表面驱动)，而不是邻接支架48的材料，该支架48的材料可以比第一离合器构件16的材料软并且可能在高扭矩传递期间、在其存在与端面20a与凸耳52之间的情况下由于螺旋端面20a而变形。

[0119] 支架48还包括扭簧离合器支承表面60轴向延伸的第一部分59。表面60的第一部分59支承扭簧离合器20的径向内表面(以61示出)的一部分(图3a)。

[0120] 致动器24可以由如下材料制成：其可抵靠第一离合器构件16的材料而滑动并且安装在第一离合器构件16上从而在其上可滑动地旋转。例如，致动器24可以由聚合物材料制成，该聚合物材料可相对于第一离合器构件16的材料(其可以是金属的)滑移。

[0121] 致动器保持器63固定地安装至第一离合器构件16以防止相对于第二离合器构件18轴向运动超过选定的轴向距离。在一个实施方式中，致动器24可以由至少在一些实施TM
方式中为非磁性的材料制成，比如Nylon 4-6(尼龙4-6)，其调整为包括Teflon (铁氟龙)或替代性地为铝(其可以是纯铝或铝合金)。致动器24以如下方式支承电枢22，使得电枢
22能够在该致动器24上轴向地移动，但是使得电枢22以旋转的方式操作性地连接至致动器24。更加确定地，当第一客体“以旋转的方式操作性地连接”至第二客体或者与第二客体“以旋转的方式操作性地连接”时，这意味着第一客体能够引起第二客体的旋转，而在第一客体是否能够引起第二客体的轴向运动方面没有限制。根据它们连接的方式，第二客体也能够引起第一客体的旋转；使这种情况成为可能的构型将会从说明和附图中显而易见。致动器24不需要由非磁性材料制成。在一些实施方式中，致动器24可以由具有小于选定的磁导率的材料制成。在其他实施方式中，致动器24可以具有相对较高的磁导率，同时通过适合的绝缘气隙或通过一些磁绝缘材料与电磁单元壳体70分开。

[0122] 如图2b中所示，该旋转的操作性的连接可以通过在致动器24上设置一个或多个凸耳62以及在电枢22上设置一个或多个凸耳槽64来实现。虽然凸耳62和凸耳槽64允许致动器24和电枢22以旋转的方式彼此驱动，但是凸耳62和凸耳槽64也允许电枢22在图3a中所示的第一位置与图3b中所示的第二位置之间轴向地滑动。下面将对电枢22的第一位置和第二位置进行更详细地描述。

[0123] 参照图3a和图3b以及图2a，致动器24还包括驱动槽66，该驱动槽66接纳扭簧离合器20的第二端42，从而将扭簧离合器的第二端42固定至致动器24和电枢22。因此，可以这样说，在电枢22与扭簧离合器20的第二端42之间存在操作性的连接。可以看到，由于第一离合器构件16与扭簧离合器20的第一端40之间的操作性的连接，以及扭簧离合器20的第二端42与致动器24并且因此与电枢22之间的操作性的连接，第一离合器构件16操作性地连接至电枢以围绕轴线A旋转。

[0124] 应指出的是，致动器24具有在其上的扭簧离合器支承表面60的另一部分67(图3a)，并且其支承扭簧离合器20(图3a)的径向内表面61的另一部分。第一部分59和第二部分67可以一起组成扭簧离合器支承表面60的一些或全部。扭簧离合器支承表面60具有大于扭簧离合器20的自由状态半径的选定半径，从而当扭簧离合器支承在其上时在扭簧离合器20中产生选定量的预负载。换句话说，如果扭簧离合器20被允许，则其将径向地收缩至自由状态，此自由状态下具有的半径比扭簧离合器表面60的半径更小。因此，即使当其搁置在扭簧离合器支承表面60上时，扭簧离合器20也处于一定张力下(即其被一定量地预加载)。该预加载使得扭簧离合器20通过特定量的力与支承表面60接合。

[0125] 在使用期间，当第一离合器构件16旋转并且离合器14脱离时，离心力根据其自身旋转的速度作用在扭簧离合器20上并且迫使其径向地扩张。另外，在使用期间，在例如激进驾驶策略或变速器降挡期间，或甚至由于来自发动机12的扭转振动而导致，发动机12(图1)可经受相对较强的加速度(即发动机速度的斜升)。这些加速度可暂时地驱使扭簧离合器20的第一端40沿驱使扭簧离合器20径向扩张的选定的周向方向离开第二端
42。如果扭簧离合器20中没有预载荷，那么基本上迫使其径向扩张的任何力将导致扭簧离合器20一定量的径向扩张而离开支承表面60。这样，当引起扭簧离合器20扩张的力移除或减小后扭簧离合器20再接触支承表面60时会导致噪声。同样，如果力是足够强时，扭簧离合器20可以扩张足够的量以暂时地接合第二离合器构件18的内表面39，从而暂时地操作性地连接第一离合器构件16和第二离合器构件18。取决于被第二离合器构件驱动的是什么，这可导致多种不同的问题。例如，如果被第二离合器构件18驱动的附件是增压器，那么这会导致额外的空气在没有被发动机控制单元(ECU，未示出)预期的情况下被输送至发动机12的燃烧室，随之导致燃烧室中的空气/燃料混合物的化学计量学方面的不期望的变化。这可以导致燃料的不完全燃烧或其他问题，并且当ECU感测到由于增压器的意外的暂时操作所带来的发动机性能方面的一些不期望的变化时，可能最终导致由ECU产生的错误。除了噪声和潜在的从动附件的意外操作之外，扭簧离合器20可以引发重复的扩张和收缩，如果其经受振动并且未预加载。这会导致扭簧离合器20的磨损、疲劳并且最终减少其操作寿命。通过在扭簧离合器20中提供上述的预加载，预加载至少在一定程度上克服这些力，以给扭簧离合器20提供对于扩张离开扭簧离合器支承表面60的选定量的阻力。因此，可以减小或消除噪声以及从动附件的意外操作的问题。在以上描述的扭簧离合器20中提供预加载的益处可以适用于任何下述的结构，其中，扭簧离合器20与第一离合器构件一起旋转，并且能够选择性地控制以扩张成与第二离合器构件接合，以操作性地连接第一离合器构件和第二离合器构件，其中，使用包括电磁单元和电枢的扭簧离合器接合驱动结构。在扭簧离合器20中提供预加载的益处也可以在使用任何其他适合类型的扭簧离合器接合驱动结构时适用。

[0126] 在图3a和图3b中所示的实施方式中，扭簧离合器接合驱动结构包括：电枢22、致动器24、电磁单元26以及第二离合器构件18本身。

[0127] 代替提供具有的半径比扭簧离合器20的自由状态半径大的扭簧离合器支承表面60，在替代性实施方式中，扭簧离合器20可以被允许一直收缩至其自由状态半径，并且其在此状态中可与第二离合器构件18的内表面39具有相对较大的径向间隔。通过提供大的径向间隔，即使扭簧离合器在离心力或发动机加速度下扩张，其也不可能接合第二离合器构件18的内表面39。

[0128] 电枢22优选地由如下材料制成，其具有至少选定的磁导率，但也在选定条件下达到磁饱和，以下将对此进一步描述。然而，致动器22的材料可以被选择为具有相对较低的磁导率。这样禁止了磁通被传递通过致动器并且进入电磁单元26。

[0129] 在一些实施方式中，电枢22上的接合第二离合器构件18的面——可被称作摩擦接合表面82——可具有相对较高的摩擦系数，并且可主要地负责产生与第二离合器构件18的有力的摩擦力。在一些实施方式中，摩擦接合表面82可具有与第二离合器构件18上相应的表面类似的摩擦系数。在一些实施方式中，其可以是第二离合器构件18上具有相对较高摩擦系数的相应的表面。

[0130] 参照图3a，在一些实施方式中，与电磁体壳体70上的以68示出的邻近的磁通传递表面至第二离合器构件18上的相应的磁通传递表面(以80示出)相比，摩擦接合表面82更靠近此表面80。摩擦接合表面82与第二离合器构件18的这种相对接近性，使得磁通优选地进入电枢22。然而，应指出的是，即使一些磁通被从第二离合器构件18直接地传递至电磁体壳体70，但是在电枢22上具有足够的磁力以牵引电枢22与第二离合器构件18接合，并且当电枢22开始朝向第二离合器构件18移动时，磁通线会开始偏移以优选地从第二离合器构件18进入电枢22。应提到的是，即使在电枢22的摩擦接合表面82定位在如下位置的实施方式中这也可能出现，在此位置中，电枢22的摩擦接合表面82距第二离合器构件18的相互面对的表面如电磁单元26上的邻近表面一样的相同距离，并且甚至在电枢22上的摩擦接合表面82定位在如下位置的实施方式中也可能出现，在此位置中，电枢22上的摩擦接合表面82比电磁单元26上的邻近表面距第二离合器构件26的相互面对的表面更远一点。

[0131] 电磁单元26产生流动通过第二离合器构件18、电枢22并且返回电磁单元26的磁通。磁通路径(即磁路)总体上以如图3c中所示的箭头500示出。电磁单元26包括电磁体69。电磁体69的通电产生磁通。电磁单元26还包括保持电磁体69的电磁单元壳体70。电磁单元壳体70连接至离合器壳体71，该离合器壳体71构造成安装至固定构件72，所述固定构件72可以是例如发动机缸体或发动机盖。在优选的实施方式中，发动机缸体或无论是什么的固定构件由非磁性材料制成，比如一种类型的铝(即纯铝或铝合金)。

[0132] 当第一离合器构件16旋转并且第二离合器构件18固定时，扭簧离合器20、致动器24和电枢22与第一离合器构件16一起旋转。当希望接合离合器组件14(即，使离合器到达接合位置以便将第一离合器构件16操作性地连接至第二离合器构件18)时，电磁单元26被通电，从而在第二离合器构件18中产生磁通。该磁通以足够的力将电枢22轴向地牵引成与第二离合器构件18接合，以便以摩擦的方式使电枢22和扭簧离合器20的第二端42相对于扭簧离合器20的第一端40后退。扭簧离合器20的第二端42的该运动使得扭簧离合器20径向地扩张成与第二离合器构件18上的扭簧离合器接合表面39接合，从而将第一离合器构件16与第二离合器构件18操作性地连接。

[0133] 当电磁单元26被断电时，在第二离合器构件18中不再存在磁通，或在第二离合体构件18中存在小量的、剩余的磁通。因此，电枢22与第二离合器构件18之间的接合力大大地减小，如果在第二离合器构件18中不再存在任何剩余的磁体量，那么上述力可能减小至零。因此，迫使扭簧离合器20朝向其自由状态的扭簧离合器20的偏置将克服在电枢22与第二离合器构件18之间可能存在的任何摩擦力，并且因此将使得扭簧离合器20收缩，并且因此从第二离合器构件18的内表面39缩回，从而将第一离合器构件16与第二离合器构件18操作性地断开连接。离合器14可因此被称作“正常地脱离接合”。其提供了失效保护特征，从而在离合器14已经失效并且不期望带轮18驱动或带轮18的驱动是危险的情况下，离合器14不驱动带轮18(以及由带轮18驱动的上述附件或多个附件)。

[0134] 在离合器组件14中，通常理想的是在每个出产单元中并且在变化的条件下，施加在第二离合器构件18与电枢22之间的磁力是相对恒定的，从而组件14的每个单元中的部件的特性或尺寸中的任何公差以及对于给定单元的操作情况中的任何变化都不会明显地影响该力。因此，如图3a中所示，在第二离合器构件18与电磁单元26之间在分别由76和78示出的在其相互面对的磁通传递表面处存在选定的相对大量的轴向交叠。此外，当电枢处于脱离接合位置中时(即，其不接合第二离合器构件18)以及当电枢处于接合位置中时)，在电磁单元26与电枢22之间在分别由81和83示出的(图3a)其相互面对的磁通传递表面处都存在选定的相对大量的轴向交叠。这些轴向交叠被选择成相对较大以便确保在上述表面之间存在相对较大的轴向交叠，即使当离合器14以其尺寸公差的极端值制造时也是如此。以此方式，在第二离合器构件18与电枢的相对薄的摩擦接合表面82之间的磁通传递是磁通传递大部分被限制的地方。这进而确保电枢22的如下构型：当电磁单元26通电时该构型控制保持电枢22与第二离合器构件18接合的磁力的大小。相反，如果在由电磁单元26、第二离合器构件18和电枢22形成的磁路中的一些其他点处存在限制，则电枢22的构型将对施加在其与第二离合器构件18之间的力具有相对较小的影响，并且在磁通传递最受限制的点处存在的任何尺寸公差将将在上述力中发挥作用。这会将变量引入至力的大小，这是不期望的。

[0135] 将离合器组件14构造成减小在电枢22与第二离合器构件18之间的施加的磁力的范围的另一方式，是选择电枢22的材料并且将电枢22构造的相对较薄，以使得在对于上述磁路中的磁通的产生和传递大致是无益的的条件下电枢22快速地达到磁通的饱和(或更广泛地，以使其达到至少选定的饱和度水平)。因此，在有助于在磁路中产生相对更大的磁通的条件下第二离合器18与电枢22之间的磁力将在可接受的范围内变化。例如，离合器组件14的运行温度的范围可以为大约-40摄氏度至大约120摄氏度。当温度上升时，电磁体69以及馈送电流至电磁体69的部件的电阻增加，并且因此，到达电磁体69的电流减小，其进而减小由电磁体69产生的磁通。除了随着温度出现的磁通的变化，基于车辆的电气系统中通常出现的波动，将应用至电磁单元26的电压可在一定范围上变化，比如例如大约9V至大约16V之间变化。在优选的实施方式中，电枢22构造成，当在靠近温度范围的高端(即，在本示例是大约120摄氏度)的温度下运行时，并且当电磁单元26接收靠近电压范围的低端(即在本示例中大约9V)的电压时，快速地饱和。因此，在整个运行温度范围中并且在整个电压范围中，在第二离合器构件18与电枢22之间施加的磁力将在选定的可接受的范围内变化。

[0136] 图5示出了磁有限元分析的结果的图表，示出了当对于与离合器组件14类似的离合器组件的构型而言存在0间隙(即当电枢22与第二离合器构件18接合时)时电枢上施加的力。该图表示出了所产生的力(牛顿)相对于以安培匝数测量的磁通势(MMF)之间的关系。如在图5中的图表中可以看到，在MF从300AT变化至900AT的范围上，产生的力变化了大约36％(从大约505N至大约688N)。相比于电枢22不构造成在对于磁通的产生最差的情境下大致饱和的情况下所出现的变化而言，这是小很多的变化。

[0137] 因此，通过选择用于电枢的适合的材料，并且通过以选定的方式构造电枢，(例如，构造成相对较薄，特别是径向)，当电枢与第二离合器构件18接合时在电枢上产生的力可保持在可接受的范围内，甚至在相对宽范围的运行情况下也是如此。在示例性实施方式中，电枢22的径向厚度为大约1.25mm。在一些实施方式中，电枢22可以设置有磁通扼制点，该磁通扼制点将减小通过电枢22的磁通并且将因此在与图3a和图3b中所示的电枢22相比较差的磁通产生条件下促使达到电枢22饱和。磁通扼制点可以采用电枢22的截面面积减小的形式，如可以在图10a至图10c中所示的截面图中看到的。例如，电枢22可替代性地在其由101a所示的径向外表面中具有凹槽99(图10a)，凹槽99用于减小截面面积(即，电枢22在与平面P平行的平面中的截面面积，其出现在图10a至图10c中所示视图中的边缘)并且作为磁通的扼制点，而不是具有如图3a和图3b中看到的矩形截面形状。凹槽99可以替代性地处于以101b示出的径向内表面中(图10b)。替代性地，凹槽99a可以设置在径向外表面101a中，并且另一凹槽99b可以设置在径向内表面101b中(图10c)。通过减小与摩擦接合表面82轴向间隔开的截面的面积，可以设置磁通扼制点，同时仍为摩擦接合表面82提供选定的表面积。理想的是，摩擦接合表面82具有更大的表面积，以减小此表面上的磨损(通过将电枢22与第二离合器构件18之间的接合力分布在选定的大的表面面积上)，同时提供扼制点以促进在差的磁通产生条件下的饱和。在图10a至图10c中所示的实施方式中，电枢22的截面面积的减小通过电枢22的截面厚度的减小而实现。替代性地，截面面积的减小可以通过一些其他方式实现，比如例如，通过冲压或以其他方式提供穿过电枢22的厚度的周向排开的孔口(即围绕电枢22的周边的一排孔口)。

[0138] 作为与减小第二离合器构件18施加在电枢22上的磁力的波动相独立的问题，有利的是，限制在电枢22与第二离合器构件18之间施加的最大磁力，从而限制在电枢22与第二离合器构件18之间施加的摩擦力。通过限制该摩擦力，在可以对传递通过第二离合器构件18上的扭簧离合器20的扭矩设定界限。更具体地，可通过扭簧离合器20的线圈44传递至第二离合器构件18的扭矩与在电枢22与第二离合器构件18之间施加的扭矩(其可以被称作激励扭矩)相关。该激励扭矩其本身取决于电枢22与第二离合器构件18之间的磁力，电枢22与第二离合器构件18之间的摩擦系数以及围绕轴线A的磁力的力矩臂。通常，在扭簧离合器20的线圈44处可传递的扭矩与激励扭矩可具有指数关系。换句话说，当激励扭矩增大时，在线圈44处可传递的扭矩以指数的方式增大。由于组成离合器组件14的部件中的尺寸和材料属性的公差、施加至电磁单元26的电压的变化、电枢22与第二离合器构件18之间以及线圈44与第二离合器构件18之间的摩擦系数的公差、以及其他因素，存在激励扭矩从离合器组件至另一离合器组件以及从一种情况至另一种情况的剧烈地变化的可能。如果激励扭矩被允许未经抑制的变化，那么根据离合器组件14工作所须的运行情况并且根据各个部件和特性的容限，激励扭矩可以变化多达300％或更大。因此，如果激励扭矩简单地能够未经抑制的变化，那么可以使得扭簧离合器20传递基于上述指数关系明显地变化的扭矩。因此，在该情况下，要么不得不将扭簧离合器20设计为处理非常大范围的扭矩，要么在线圈44处可以传递的扭矩可以变得非常高使得扭簧离合器20将处于损坏或甚至失效的危险中。然而，通过将电枢22构造成使得其在对于磁通产生最差的情况条件下具有至少选定的饱和量(例如，基本上完全饱和)，在对于磁通产生最好的情况条件下产生的磁力将不会剧烈地改变在最差情况条件下产生的磁通。这是对可用的最大激励扭矩设定界限的方法，这样因此将对在线圈处被传递的最大扭矩设定界限，从而保护扭簧离合器20避免由于传递过高的扭矩而失效，并且避免仅仅为了在公差和条件将具有产生非常高激励扭矩的情境下保护扭簧离合器20而不得不对扭簧离合器20进行超安全设计。

[0139] 通过在对于磁通产生最差的情况条件下将电枢22构造成具有如上提到的选定的饱和量，当第一离合器构件旋转且第二离合器构件18固定，并且电磁单元26被通电以接合离合器14时，如果驱动第二离合器18所需的扭矩过高时(即超过选定的界限)，那么电枢22将在第二离合器构件18上滑移。因此，扭簧离合器20的第二端42的角运动将由于滑移而局限于选定的最大角度。选定的最大角度作为对于扭簧离合器20的可能的膨胀量的界限，并且因此，用于限制可以由扭簧离合器20施加在带轮18的内表面39上的力。通过限制该力，可以通过扭簧离合器20传递至带轮的扭矩的量局限于选定的最大扭矩。

[0140] 减小扭簧离合器20的无意膨胀的可能性的另一种方式是控制存在于离合器组件14的某些部件中的惯性的量。特别是，旋转惯性被选为低的一个部件为致动器24和电枢22的组件(其可以被称作致动器/电枢组件)。如在本文中较早提到的，致动器24已经被描TM
述为由塑性材料制成，比如以Teflon (铁氟龙)改性的Nylon(尼龙)4-6。同样如较早提到的，电枢22可以由1010钢制成。因此，在该实施方式中，致动器/电枢组件的大部分由塑性材料制成(即具有相对较低密度的第一材料)，并且仅仅在致动器/电枢组件的径向外端处的相对较薄的带由金属材料制成(即第二材料具有比第一材料相对较高的密度)。在至少一些实施方式中，电枢22的高宽比为使得电枢22的径向厚度(在图3b中以T示出)小于其轴向长度(在图3b中以L示出)。电枢22的平均半径被选择为使得其提供在其与第二离合器构件18之间的选定力以及相对较低的旋转惯性的选定组合。致动器24在第一离合器构件16上提供电枢22的旋转支承，同时具有相对较低的重量，这是由于其构型和其构造材料的原因。

[0141] 通过控制该组件的惯性，致动器/电枢组件对于速度的突然变化将具有减小的阻力，这种速度的突然变化例如由发动机的加速度造成。相反，如果致动器/电枢组件的惯性相对较高，并且第一离合器16经受高的加速度，那么致动器/电枢组件的惯性可能在其旋转中引起这样的滞后：使得扭簧离合器20可以径向膨胀离开支承表面60(当其返回时可能产生噪声)和/或在扭簧离合器中产生重复性应力从而可能减少其寿命和/或可能无意地接合第二离合器构件18从而产生如较早描述的其他问题。

[0142] 因为对电枢22的运动存在非常小的阻力并且由于激励扭矩与扭簧离合器线圈44处的扭矩之间的指数关系，电磁单元26的通电可能要求在功率大约5W至大约30W的范围中的某处具有功率大约10W至大约15W之间的预计的常规操作范围，以便产生以足够的力将线圈44与第二离合器构件18接合而将电枢22驱动至第二离合器构件18中所需的磁通。

[0143] 同样涉及惯性，应提到的是，第二离合器构件18由相对较薄的壁材料制成(即使至少在一些实施方式中为金属材料)以减小其惯性。设置在第二离合器构件18中的任何减重孔将具有被构造成确保其可将磁通充分地传递至电枢22。

[0144] 参照图3a，以下将对离合器组件14的操作以及扭矩流动路径进行描述。当离合器14脱离接合时，第一离合器构件16旋转同时第二离合器构件18(即带轮18)保持固定。第一离合器构件16上的其中一个凸耳52(图4c)驱动扭簧离合器20的第一端40，并且从而扭簧离合器20与第一离合器构件16一起旋转。坐置在第一离合器构件16上的致动器24通过致动器24的径向内表面与第一离合器构件16的径向外表面之间的摩擦接合被驱动以与第一离合器构件16一起旋转。

[0145] 电磁体69的通电牵引电枢22与带轮18接合。因为带轮18是固定的，因此电枢22与带轮18之间的接合使得电枢22并且因此使得致动器24相对于第一离合器构件16减速。因为扭簧离合器20的第二端42与致动器24中的驱动槽66接合，因此，致动器24的减速使得扭簧离合器20的第二端42相对于第一端40成一定角度地运动，这进而使得扭簧离合器20径向地膨胀直至线圈44的径向外表面接合带轮18的径向内表面为止。扭矩随之从扭簧离合器线圈44传递至内表面39，从而驱动带轮18。

[0146] 图1至图4c中所示的实施方式示出了第一离合器构件16被直接安装至发动机12的曲轴10。应提到的是，在一些应用中(例如没有足够空间的情况下)，曲轴10可以具有直接在其上的第一带轮，该第一带轮经由带驱动在另一轴(即中间轴)上的第二带轮。离合器组件14可被安装至该中间轴，使得中间轴将驱动第一离合器构件，并且第一离合器构件能够选择性地且操作性地连接至第二离合器构件。另一带或类似物可从第二离合器构件运行至待被驱动的附件上的带轮。

[0147] 如以上提到的，图1至图4c中所示的实施方式的优点是与现有技术的某些离合器中使用的部件相比用于离合器操作所需的部件相对较少。与现有技术的离合器组件相比，较少部件的构型降低了离合器组件14的成本、减小了累计公差，并且由于可能失效的部件较少而增加了可靠性。

[0148] 可以通过图1中以88示出的控制器控制离合器组件14的操作。因为接合离合器组件14需要非常小的功率，因此控制器88可经由以90示出的电缆直接地连接电磁体69(图3a)，并且控制器88中的MOSFET等可直接地控制通过电缆90的电流。该结构比现有技术的一些离合器，比如一些摩擦盘式离合器便宜的多。那些离合器需要大量的动力用于接合，以及需要较小的动力(但仍是大量的动力)用于保持接合位置。那些离合器将不能由控制器直接地控制并且因此需要控制器连接至继电器，该继电器连接至比通常由控制器处理的更大电流的源。继电器进而将由控制器88控制以控制到达离合器的电流。电缆将从电流的源(其最终是电池)延伸至继电器并且从继电器延伸至需要其的任何离合器致动机构。因此，由于需要低的动力来操作离合器14，因此允许其由控制器88直接地控制，而不需要上述继电器，也不需要可传递大电流的电缆。

[0149] 图1至图4c中所示的实施方式通过旋转轴(即，曲轴10)选择性地驱动带轮(即第二离合器构件18)。参照图6a和图6b，示出了离合器组件114，其用于选择性地将动力从驱动构件，比如传动带、同步带、链、齿轮或任何其他适合的驱动构件(未示出)，传递通过直至附件112的轴110。

[0150] 参照图6a和图6b，离合器组件114包括第一离合器构件116和第二离合器构件118、扭簧离合器120、电枢122、致动器124和电磁单元126，所述第一离合器构件116和第二离合器构件118两者均能够围绕轴线A旋转。离合器组件114可与图1中所示离合器组件14类似，并且具有类似的优点。

[0151] 通过将磁通从电磁单元126传递通过第一离合器构件116、电枢122并且回到电磁单元126，离合器组件114能够从图7a中所示的脱离位置移动至图7b中所示的接合位置。离合器组件114当其处于接合位置时可以被称作接合，并且当其处于脱离位置时可以被称作脱离接合或未接合。

[0152] 第一离合器构件116由诸如传动带、同步带、链、齿轮或任何其他适合的驱动构件之类的驱动构件驱动。该驱动构件自身可由任何适合的装置驱动，比如通过车辆中的发动机的曲轴驱动。在图6a和图6b中所示的实施方式中，第一离合器构件116是带轮，然而其可以是一些其他构件，比如链轮、齿轮或任何其他适合的构件。第一离合器构件116可以由任何适合的材料制成，比如适合的钢。第一离合器构件116可以经由一个或多个轴承构件128以可旋转的方式支承在固定构件103上，该固定构件103可被称作电磁单元支承构件。
在本实施方式中，存在两个轴承构件128，所述两个轴承构件128为滚珠轴承，然而也可以使用任何其他适合类型的轴承构件。

[0153] 参照图8，示出了图6a和图6b中所示实施方式的较小的变型，其使用相同的附图标记。电磁单元支承构件103其本身安装至以105示出的附件壳体，以将电磁单元126和第一离合器构件116围绕轴线A定位。安装可以通过以107示出的螺纹紧固件实现，该螺纹紧固件穿过电磁单元支承构件103并且螺纹连接至附件壳体孔口109。电磁单元支承构件103由于其用于容置离合器组件114的部件中的至少一些部件也可被称作离合器壳体。

[0154] 当离合器114接合(图7b)时第二离合器构件118被第一离合器构件116驱动，并且当离合器114脱离(图7a)时第二离合器构件118可怠速。第二离合器构件118连接至被驱动的附件112的输入轴110。在所示实施方式中，第二离合器构件118为轴延伸部的形式。

[0155] 第二离合器构件118以如下方式安装至输入轴110：第二离合器构件118具有轴安装部分180，该轴安装部分180具有与附件输入轴110匹配的截面形状并且将第二离合器部分18以旋转的方式与附件输入轴110固定。在所示实施方式中，轴安装部分180具有花键形状的截面(即，其是花键连接的)并且其与输入轴110上相应的花键互锁。第二离合器构件118还包括输入轴孔口181，该输入轴孔口181接纳穿过其的并且螺纹连接至在输入轴110的端部中的输入轴孔口184的螺纹紧固件182，从而将第二离合器构件110轴向地固定在输入轴110上。

[0156] 为了将螺纹紧固件182安装至输入轴110中，安装者将紧固件工具190(例如内六角扳手)穿过第一离合器构件116中的孔口191以接合螺纹紧固件182并且将螺纹紧固件182驱动至输入轴110的端部中的孔口184中的位置。在第一离合器部分和第二离合器部分安装之后，可以将帽193插入第一离合器构件116中的孔口中，位置固定工具186和紧固件工具190穿过该孔口。

[0157] 在图8中所示的替代性实施方式中，第二离合器构件118还包括防旋转元件，该防旋转元件构造成通过第一离合器构件116接合位置固定工具186(图8a)。当与位置固定工具186接合时，位置固定工具186可以保持固定以便固定第二离合器构件118并且因此以旋转的方式固定输入轴110。位置固定工具186具有贯通孔口188，该贯通孔口188允许安装者将紧固件工具190(例如内六角扳手)穿过其以接合螺纹紧固件182(图8)并且将螺纹紧固件182驱动至输入轴110的端部中的孔口184中的位置，同时安装者保持位置固定工具186固定以防止输入轴110在螺纹紧固件182螺纹连接至孔口184时旋转。

[0158] 再次参照图7a和图7b，致动器124、电枢122、扭簧离合器120和支架148全部以与致动器24、电枢22、扭簧离合器20和支架48(图3a和图3b)类似的方式与彼此接合，某种意义上来说电枢122与扭簧离合器120的第二端142以旋转的方式操作性地连接(即经由实施方式中所示的致动器124)，致动器124与电枢122以旋转的方式操作性地连接，支架148以旋转的方式操作性地连接至扭簧离合器120的第一端140并且支架148与第二离合器构件118以旋转的方式操作性地连接。

[0159] 然而，一个区别在于致动器124、电枢122、扭簧离合器120和支架148安装至第二离合器构件118并且因此当离合器114脱离时是固定的，然而，致动器24、电枢22、扭簧离合器20和支架48安装至第一离合器构件116并且因此即便当离合器14脱离时也与第一离合器构件116一起旋转。

[0160] 致动器124在一端处由致动器保持器163保持轴向地就位，该致动器保持器163固定至第二离合器构件118(例如通过压配合)，并且致动器124在另一端处由支架保持器158保持轴向地就位，该支架保持器158固定至第二离合器构件118(例如通过压配合)，并且其也接合支架148以保持其轴向地就位。

[0161] 支架148可以以与图1至图4c中所示实施方式中的支架48和第一离合器构件16相同的方式(即通过凸耳和凸耳槽)与第二离合器构件118接合。致动器124和电枢122可以以与图2a和图2b中的致动器24和电枢22相同的方式彼此接合。扭簧离合器120的第一端和第二端可以以与图1至图4c中所示实施方式中扭簧离合器20与支架48和致动器24相同的方式与支架148和致动器124接合。

[0162] 电磁单元126与电磁单元26(图3a)类似并且包括电磁体169和电磁单元壳体170。电磁单元壳体通过任何适合的装置，比如通过紧固件、压配合、铆接等，连接至电磁单元支承构件103(即离合器壳体103)。

[0163] 在本实施方式中，当第一离合器构件116旋转并且第二离合器构件118固定时，第一离合器构件116中的磁通轴向地牵引电枢122与第一离合器构件116接合，其中以足够的力相对于扭簧离合器120的第一端140以旋转的方式围绕轴线A驱动电枢122以及扭簧离合器120的第二端142，以使扭簧离合器120径向地扩张为与第一离合器构件116接合，从而将第一离合器构件116操作性地连接至第二离合器构件118。

[0164] 离合器壳体103、第一离合器构件116和轴承构件128形成以192示出的第一离合器部分的至少一部分。在本示例中，电磁单元126也形成第一离合器部分192的一部分。第二离合器构件118、电枢122和扭簧离合器120形成第二离合器部分194的至少一部分。
在本示例中，致动器124和支架148也形成第二离合器部分194的一部分。应指出的是，在第一离合器部分116与第二离合器部分118之间存在径向间隙G。换句话说，在使用中，当扭簧离合器120与第一离合器构件116脱离时，在第一离合器部分192与第二离合器部分
194之间存在径向间隙。

[0165] 因此，在第一离合器部分192与第二离合器部分194之间存在可用的一定量的径向游隙。该径向游隙为离合器组件114提供能够适应附件壳体105中的附件壳体孔口109相对于输入轴孔口184的位置方面的公差的能力。在附件壳体孔口109和/或输入轴孔口181相对于彼此处于不正确的位置的情况下，当离合器组件114安装至附件112时，在其整个周边上径向间隙G不会具有一致的尺寸。然而，在该情况下，当电磁单元126通电时，扭簧离合器120是柔性的并且可以简单地扩张，并且当其接合曲轴转接器116的内表面139时相对于轴线A产生轻微的偏心。因此，在第一离合器部分192与第二离合器部分194之间一定程度地缺乏同轴度的情况下，离合器组件114能够以其性能方面基本上没有变化的方式操作。在一些附件中，应预期到的是，在壳体孔口105与输入轴孔口181的位置方面可存在公差，该公差为大约0.25mm。离合器组件114很容易适应该公差。

[0166] 借助适应未对准或缺乏同轴度的特点，离合器组件114可作为完整的组件同时安装至附件壳体105和输入轴110。相反，现有技术的一些离合器组件，并且特别地，采用了电枢(其移动横过间隙来与离合器组件接合或脱离)的一些离合器组件，是通过逐个部件安装的或通过逐个子组件安装的，并且每个部件或子组件在必要时被填隙以确保保持某些间隙中的严格的公差。与现有技术的一些离合器组件相比，这种作为完整组件安装而不需要填隙的能力使得离合器组件114相对较快和较容易地安装。此外，在一些实施方式中，可以优选地润滑离合器组件114的某些内部部件，比如扭簧离合器120。因此，有利的是能够从离合器组件制造者的工厂运送已经施加了润滑脂的离合器组件。在图6a和图6b中所示的实施方式中是可能的，因为在安装过程期间离合器组件114可保持为一体式的。在一些实施方式中，离合器组件114将完全不具有润滑。在其他实施方式中，离合器组件114可具有石油基润滑剂或更先进的聚合物基、聚合物/陶瓷或纳米粒子增广的润滑剂，而不是油脂类润滑剂。在其他实施方式中，润滑涂层可施加至第一离合器构件116的内表面和/或施加至扭簧离合器120其本身。

[0167] 在图6a和图6b中所示的实施方式可以通过与控制器88类似的控制器控制，且具有相似的优点。

[0168] 电枢122可具有如图7a和图7b中所示的截面形状，或其可具有一些其他截面形状，比如针对图10a至图10c中的电枢22示出的任何形状。

[0169] 断开器的包含物

[0170] 离合器组件14和114可选择地包括隔离器、超越离合器或两者的组合，其被称作断开器。图9示出断开器200，该断开器200集成在离合器组件114中。断开器200将扭矩从带轮202传递至轮毂204。带轮202是第一离合器构件116的一部分并且将代替带轮197(图6a)。带轮202可以替代为齿轮、链轮或任何其他适合的从动构件。在本示例中轮毂204也是第一离合器构件116的一部分，并且连接至第一离合器构件116的轮毂部分199(图9和图6a)。在本实施方式中，第一离合器部分116的轮毂部分199(图6a)可以修改为具有螺纹端212(图9)，该螺纹端212被接纳在轮毂204的螺纹部分210中从而将它们连接在一起。以214和216示出的轴承构件(214为滚珠轴承)(216为衬套)可设置为使带轮202相对于轮毂204定中心。因此，图7a和图7b中所示的轴承构件128可仍然被包括在本实施方式中以使轮毂199相对于构件103定中心。替代性地，可以设置支承各个部件的一些其他方式从而减少所包括的轴承构件的数量。

[0171] 断开器200包括弹性隔离构件206和单向离合器构件208，在本示例性实施方式中，该弹性隔离构件206为扭簧，在本示例性实施方式中，该单向离合器构件208为扭簧离合器。由带或类似物(未示出)驱动的带轮202通过单向离合器构件208和隔离构件206驱动轮毂204。隔离构件206可以是扭簧的形式，其提供给轮毂204的一定量的隔离以避免由带轮202导致的扭转振动。当带轮202停止时，扭簧离合器208允许轮毂204临时超限运行带轮202。代替提供断开器200，也可以使用任何其他适合的断开器或单向离合器构件，比如例如，专利文献US6083130、US7153227、US7618337、US7712592、US7207910、US5722909和WO2011072391A1中所示的结构中的任意一种，以上专利文献的全部内容都通过参引并入本文。替代性地，如果其对于特别的应用被认为可接受的，那么可以使用来自下列专利和专利申请的任何适合的结构：EP01764524A1、US7985150B2、US7708661B2、US7708661和US20060240926，以上专利和专利申请的全部内容通过参引并入本文。

[0172] 在所示示例中，断开器200在上游构件——即带轮202——与下游构件——即轮毂204——之间传递扭矩。替代性地，可以在上游构件(例如带轮202)与下游构件(例如轮毂204)之间仅提供隔离构件206，并且省略单向离合器构件208和相关部件。替代性地，可以在上游构件(例如带轮202)与下游构件(例如轮毂204)之间仅提供单向离合器构件208，并且省略隔离构件206和相关部件。

[0173] 虽然断开器200被示出为包括在第一离合器构件116中，应了解的是，断开器200(或替代性地为单向离合器而没有隔离器，或替代性地为隔离器而没有单向离合器)可被包括在第二离合器构件118中。

[0174] 虽然断开器200被示出为离合器组件114的一部分，但是对于断开器200(或仅隔离构件，或仅单向离合器构件)也可以结合至离合器组件14。

[0175] 隔离构件206被示出为扭簧，然而应指出的是，在一些其他实施方式中，隔离构件可以是夹置在带轮202的第一部分与第二部分之间的弹性聚合物层(例如由橡胶等制成)。

[0176] 参照图11a和图11b，图11a和图11b为以314示出的离合器组件的另一实施方式的分解视图。离合器组件314可以与离合器组件14(图1)类似，但是具有如下文中描述的若干区别。通常，在至少一些实施方式中，离合器组件314构造成允许在第一离合器构件316(该第一离合器构件316可以是安装至图1中所示的曲轴10的曲轴转接器)与第二离合器构件318(该第二离合器构件318可以是带轮)之间传递大量的扭矩，同时也包括用以确保离合器组件314的接合受控(即，不是非常突然的，除非是期望的)并且脱离可靠地发生的特征。应指出的是，为了易读性，第一离合器构件316可以被称为曲轴转接器316，并且第二离合器构件318可以被称为带轮318。然而，应了解的是，在许多范例中其意在仅为了易读性并且可以使用任何适合的第一离合器构件和任何适合的第二离合器构件。

[0177] 离合器组件314的与离合器组件14的部分在功能上相似的部分将具有相似的附图标记(修订为包括“3”的开头)。因此，离合器组件314包括：曲轴转接器316、带轮318、保持器358、电枢322、致动器324、电磁单元326以及控制系统388，该带轮318通过轴承328支承在第一离合器构件上，该保持器358保持支架348——该支架348保持扭簧离合器
320的第一端340，该电枢322保持扭簧离合器320的第二端342，该电磁单元326包括电磁体369以及保持电磁体369的电磁单元壳体370。控制系统388可以为单个的单元或可以由具有多个控制器的多个单独的单元构成。在所示实施方式中，第一离合器构件316为安装至曲轴10(图2a)并且由曲轴10驱动的曲轴转接器。第二带轮(与图1中所示实施方式中的带轮34类似)在图11a和图11b中未示出，然而，可以可选择地设置这样的带轮。

[0178] 如图1中所示的离合器组件14一样，电磁体369的通电使得电枢322接合带轮318。因为电枢322保持扭簧离合器320的第二端342，因此电枢322与带轮318之间的该接合使得电枢322与曲轴转接器316之间的相位角移位，这样使得扭簧离合器320径向地扩张并且接合第二离合器构件318从而使曲轴转接器316与第二离合器构件318接合。电磁体369的断电使得扭簧离合器320径向收缩而离开带轮318，以使得曲轴转接器316与第二离合器构件318脱离。

[0179] 电枢322设置有复位弹簧以当电磁体369断电时使电枢322离开带轮318。

[0180] 如图3a和图3b中所示的电枢22一样，电枢322(图11c)能够第一位置与第二位置之间移动，在第一位置中，电枢322与带轮318脱离，在第二位置中，电枢322被穿过带轮318本身的磁路牵引至与带轮318接合。然而，电枢322的特征在于其通过电枢偏置构件
365a朝向第一位置偏置，该电枢偏置构件365a可以是例如板簧。电枢偏置构件365a优选地构造成当电磁体369断电之后将相对较小的力(例如10N)施加在电枢322上以牵引电枢322离开带轮318。因此，由于带轮318和电枢322中剩余的磁性和/或由于可能存在于带轮318和电枢322之间的油脂所导致的粘着，要防止电枢322在电磁体369断电之后仍然与带轮318接触。通过消除这样的接触，可以避免由这样的接触导致的电枢322上的早期磨损。

[0181] 在离合器组件314的使用期间，电磁体369可以使用脉冲宽度调制周期性地通电以控制电枢322，将在以下进一步描述。根据通电的频率，谐波可以被给予板簧365a使得板簧365a被迫振动。为了抑制该振动，在板簧365a的后方(即图11c中所示视图中板簧365a的左侧)为刚性背板365b，该背板365b邻接板簧320以限制板簧320的运动，从而在板簧365a振动的情况下帮助使其稳定。

[0182] 电枢322经由穿过电枢322上的调整片325(在图11a和图11b中更清楚地示出)的多个铆钉323连接至板簧389。图11c中所示的铆钉323被示出为延伸通过调整片325和板簧365a以及背板365b，但被示出了在其开放端铺展开以形成蘑菇头之前的状态。

[0183] 通过继续参照图11c，板簧365a和背板365b安装至致动器324。该安装可以通过机械紧固件359(例如铆钉)(图11a)实现，所述机械紧固件359穿过致动器324并且进一步穿过板簧365a上的孔口367a和背板365b上的孔口367b。

[0184] 再次参照图11c，致动器324可以由(优选地非磁性的)金属(比如铝)制成。衬套371可以由任何适合的材料制成，比如由美国新泽西州的GGB北美有限责任公司(GGB North America LLC)提供的制成，该衬套371被安装至致动器324中并且允许致动器324以可旋转的方式安装至曲轴转接器316。致动器324具有槽366，在该槽366中保持扭簧离合器320的第二端342。如在图1至图4c中所示的实施方式中，当电枢322被牵引至与带轮318接合时，由于接合引起的摩擦相对于曲轴转接器316减慢电枢322，并且因此减慢致动器324。因此，扭簧离合器320的第二端342相对于第一端340沿使得扭簧离合器320径向扩张至与带轮318的以339示出的内表面接合的方向旋转一定量。如可以看到的，带轮318的内表面为套管412的内表面。

[0185] 如图11c中所示，致动器324可包括“抛掷器”329，该抛掷器329为朝向带轮318的壁径向向外延伸的唇状部。抛掷器329用来作借助致动器324的旋转将杂物离心地径向向外抛，假如这种杂物在使用期间会被收集在离合器组件314中的话。抛掷器通过使其以329a示出的远端边缘定位在带轮318的壁附近来用作粗略密封以抑制杂物进入离合器组件314的容纳扭簧离合器320的区域。

[0186] 致动器保持器363设置在曲轴转接器316上以防止致动器324 撤回而离开带轮318。致动器保持器363可以是单独的环，该环压配合或焊接或以其他方式接合至曲轴转接器316。致动器保持器363用作推力轴承以在离合器组件314使用期间支承致动器324。衬套371可以是L形以具有在致动器324与致动器保持器363之间作用的部分，从而当致动器324相对于致动器保持器363和曲轴转接器316旋转时减小其之间的摩擦。除了设置致动器保持器363来限制致动器324距带轮318的最大距离之外，致动器324可以其他方式允许沿着曲轴转接器316在小距离上在一定程度上轴向地浮动。

[0187] 扭簧离合器320可以设置有相对地大量的线圈344(也称作线匝)，以允许相对大量的扭矩通过扭簧离合器320传递至带轮322。然而，通常，扭簧离合器与从动部件(在该情况下为带轮318)之间的接合的突然性会随着扭簧离合器上线圈数量的增加而增加。因此，通常限制至扭簧离合器上的线圈的数量以控制将传递至带轮318的动态扭矩，并且因此控制由各个部件导致的应力。然而，理想的是，在需要离合器组件以处理高扭矩的应用中设置大量的线圈。然而，替代性地，具有相对较小数量的线圈的扭簧离合器320也可用在离合器组件314中。例如，扭簧离合器320可以具有三个线圈，或者在一些实施方式中甚至更少。

[0188] 离合器组件314提供具有大量线圈344的扭簧离合器320以允许传递高扭矩，但是也包括允许在扭簧离合器320与带轮318的接合的突然性方面进行控制。

[0189] 参照图19a和图19b，由于提供通过带轮318本身的磁路而导致的离合器组件314的低动力需要允许控制系统388设置为具有该离合器组件314。控制系统388用于控制扭簧离合器320与带轮318接合的速度，并且也控制在操作期间可以通过扭簧离合器320传递至带轮318的扭矩的量。控制系统388包括具有处理器和存储器的PCB、传感器以及驱动器，因此仅需要连接至车辆的数据总线(在经由有线连接将数据发送至控制系统388并且从控制系统388发送出数据的实施方式中)以及动力连接至车辆的电池(未示出)。然而，在一些实施方式中，数据可以经由任何适合的无线协议(比如Zigbee(紫蜂))以无线的方式发送至控制系统388并且从控制系统388发送出。同样地，在一些实施方式中，控制系统可以容置在用于电磁体369的以370示出的壳体中。如应指出的，离合器组件314的磁路(以及本文中描述的其他离合器组件)具有位于电磁体壳体370与带轮之间、从带轮320至电枢322并且从电枢322返回壳体370的气隙。

[0190] 离合器组件314的电枢322和带轮318各自具有分别在其上的多个齿部322a和318a。两个霍耳效应传感器(一个传感器389a和一个传感器389b)分别检测齿部322a和齿部318a的通过。控制系统388包括PCB(印刷电路板)391，该PCB 391包含处理器393、存储器395和为电磁体369提供电流的驱动器397。处理器393接收来自传感器389a和
389b的信号并且另外地可确定带轮318和电枢322的速度和加速度以及曲轴转接器316与电枢322之间的相位角。使用该数据，控制系统388可控制扭簧离合器320的扩张，并且因此控制扭簧离合器320与带轮318的内表面339之间的接合力。应了解的是，电枢322以旋转的方式与致动器连接，并且从而致动器324和电枢322具有相同的转速、加速度和相位角。

[0191] 如所示和所描述的其他实施方式一样，通过产生通过电枢322、电磁体壳体370和带轮319的磁回路，所需的动力的量相对较小。

[0192] 如图19a和图19b中所示，PCB 391定位在电磁体壳体370中。通过将控制系统388(以及特别是PCB 391)定位在壳体370中，保护其避免机械损坏并且在一定程度上避开元件，而不需要为其设置单独的专用罩壳。这样降低了与其关联的成本并且减小了由离合器组件14占据的空间的大小。

[0193] 虽然示出了控制系统388被容置在电磁体壳体370中，但是应了解的是，在一些实施方式中，控制系统388也可以被容置在单独的、专用壳体中。

[0194] 除了以上指出的部件之外，PCB 391在其上可具有电压监控单元381、CAN信息翻译器383、PWM模块385和电流监控单元387。CAN信息翻译器383用于从车辆的CAN总线399接收信息并且发送信息至车辆的CAN总线399。PWM模块385用于产生发送至驱动器
397的PWM信号以控制发送至电磁体369的电流。

[0195] 虽然CAN信息翻译器383在图13中示出为具有至车辆的CAN总线的有线连接，但是应指出的是，也可设置无线通信装置而不是如上所述的有线CAN信息翻译器383。

[0196] 可以使用构造成在不同类型的网络(例如LIN)上通信的类似装置，而不是CAN信息翻译器。

[0197] 控制系统388可以包括任何适合的附加部件以帮助电磁体369以受控的方式断电，比如例如，如图13中所示的齐纳二极管和/或其他二极管。

[0198] 控制算法

[0199] 在图14a中以框图并且在图14b中以流程图示出了由控制系统388使用的控制算法，图14a中示出了至算法的不同部分的输入和输出，图14b示出了当执行算法时采用的方法步骤。算法也可以被称作方法，并且可以储存在控制系统的存储器中使得控制系统388被编程来执行该方法。参照图14b，方法以600示出并且以602开始。在步骤604，控制系统388经由以399示出的车辆的数据总线(例如CAN总线)接收来自发动机ECU(未示出)的关于是否接合离合器314的指令。在步骤606，检查选定的参数，涉及发动机的状态、带轮318的速度、车辆电池(未示出)的电压以及任何其他适合的参数。在步骤608，控制系统
388基于检查过的参数确定其是否可以接合离合器314。例如，如果电池不具有足够的电荷以保持必要的电流到达电磁体369的足够长的时间，那么处理器383可判定其不可以接合离合器。如果判定为“否”，那么在步骤610，控制系统388报告发动机ECU(未示出)将不会接合离合器314。

[0200] 当基于一组选定的参数是理想的时，由控制系统388使用的控制算法允许扭簧离合器320与带轮318快速地或缓慢地接合。来自发动机ECU的指令也可以规定需要快速的还是缓慢的接合。控制算法包括闭环反馈以允许对扭簧离合器320的接合的控制。该反馈可以从专用传感器、或者从车辆中先前存在的传感器的数据提供，并经由车辆的数据总线接收。

[0201] 控制系统388可在一些情况下(图12a中所示)提供用于扭簧离合器320与带轮318之间的接合的相对较快的斜升时间，并且可在一些情况下(图12b中所示)提供用于接合的相对较长的斜升时间。

[0202] 通常，供给至电磁体369的电流在电枢322与带轮318之间产生电磁力，并且从而对电枢322与带轮318之间的接合力进行控制，此接合力与电枢322与带轮318之间(经由在图11c中分别以382和380示出的它们的相互面对的表面之间的摩擦接合)施加的扭矩成比例。施加的扭矩使得电枢322相对于曲轴转接器316减速。因为扭簧离合器320的第二端342被致动器324保持，因此电枢322的减速使得扭簧离合器320径向扩张。这受到扭簧离合器320的回复力的抵抗，该扭簧离合器320的回复力使扭簧离合器320朝向未扩张状态往回偏置。当扭簧离合器320扩张时，回复力增大。因此根据任何给定的位置，施加至扭簧离合器320的扭矩的增大使得扩张的量增大，直至回复力产生与施加至其的扭矩匹配的抵抗扭矩为止。基于以上，可以看到的是，电枢322与带轮318之间的接合力与扭簧离合器320的扩张的量成比例。此外，因为施加至电磁体369的电流与接合的力成比例，因此，应了解的是，电流与扭簧离合器320的扩张的量成比例。也应指出的是，扭簧离合器320的扩张的量确定第一端340与第二端342之间的角位移(也称作相位角)。因此，通过控制至电磁体369的电流，可以控制扭簧离合器320的第一端与第二端342之间的相位角并且可以控制扭簧离合器320的扩张的量。

[0203] 图14a和图14b中所示的控制算法600可具有三个操作阶段。在阶段1中，到达电磁体369的电流被控制为使得致动器324和电枢322相对于曲轴转接器316成选定的相对角位移或相位角。该选定的相位角可由设定点SP1表示，该设定点SP1可以是储存于存储器395中的值。SP1可以被选择为如下的相位角：在此相位角处，扭簧离合器320已经扩张为刚好足够接合带轮318的内表面。在一些实施方式中，SP1可以是储存于存储器395中的固定值。在步骤612(图14b)，获取致动器速度和曲轴速度的值，并且使用这些值确定实际的相位角。当扭簧离合器320达到选定相位角SP1时，扭簧离合器320的线圈与带轮318之间的摩擦以及因此扭矩是低的。在一些示例中，SP1可以位于大约30至大约50度的范围中的某处。通常，对于较长(即，具有更多线圈)的扭簧离合器，将需要更大的相位角来使其扩张选定量。如图14b中所示，通过包括步骤614、616和618的环来实现达到设定点1的过程。在步骤614，控制系统388(图11c)检查是否已经达到设定点SP1。如果还未达到设定点SP1那么执行步骤616(图14b)，在步骤616中控制系统388(图11c)产生对于发送至电磁体369的电流的新的值。在步骤618(图14b)，发送至电磁体369(图11c)的电流朝向新的值调整。然后，控制发送回到步骤614(图14b)，在步骤614控制系统388检查致动器324(图11c)的实际相位角是否匹配设定点值SP1。如果确定相位角确实等于SP1的值，那么控制系统388发送控制至步骤620(图14b)，在步骤620点处开始算法600的阶段
2。

[0204] 在步骤616可以使用PID控制公式。对于PID控制公式的反馈可以由致动器324(图11c)与曲轴转接器316之间的速度差的积分提供，应了解的是，其为电枢322与曲轴转接器316之间的相位角的指示(并且因此为扭簧离合器320的第一端340与第二端
342之间的相位角)。因为曲轴转接器316安装在曲轴10上(图2a)，因此曲轴速度与曲轴转接器速度相同。曲轴速度可以通过任何适合的装置获取，比如通过经由车辆的CAN总线399(图13)与车辆上现有控制器的通信获取。由步骤616(图14b)产生的电流的值被传递至PWM模块385(图13)，PWM模块385输出脉宽调制信号给驱动器397，驱动器397进而基于来自PWM模块385的信号控制至电磁体369的电流。一旦获取选定的相位角SP1，就执行算法的阶段2。

[0205] 在算法的阶段2中，扭簧离合器320(图11c)的扩张以受控的方式增大，以控制带轮318的加速度。在本阶段可以采用另一PID公式(或替代性地任何其他控制公式)。用于该控制过程的设定点由SP2表示并且为加速度值。通过确定带轮318的实际加速度并且将其与设定点SP2比较来将反馈提供给该控制过程。实际加速度可以通过使用霍尔效应传感器389b(图19b)测量带轮318的速度，并且通过将测量的速度求导来确定。一旦选定量的扭矩从扭簧离合器320(图11c)传递至带轮318，那么算法可继续至阶段3。扭簧离合器320的扩张仍然通过控制电枢322与曲轴转接器316之间的相位角来控制，并且从而相位角也是阶段2期间的算法的输入。换句话说，在阶段2中，控制系统388控制电枢322与曲轴转接器316之间的相位角以获取带轮318的选定的加速度。设定点SP2可最终通过接收来自发动机ECU(未示出)的扭矩值并且然后使用该值从储存于存储器395中的查找表找到设定点SP2来推导出。执行算法的阶段2直至带轮318已经达到发动机速度为止，(即，直至曲轴转接器316和带轮318具有相同的速度为止)。一旦控制系统确定带轮速度匹配发动机速度，那么执行算法的阶段3。

[0206] 参照图14b，阶段2包括包含步骤620、622和624的控制回路。在步骤620，判定带轮速度是否匹配曲轴速度。如果其为否，那么执行步骤622，其中，应用控制公式(例如PID控制公式)来将电流的新的值提供至电磁体369(图11c)，以朝向设定点SP2调整带轮318的加速度。在步骤624(图14b)，将发送至电磁体369(图11c)的电流朝向新的值调整。控制随之被发送回到步骤620(图14b)，其中，控制系统388(图11c)检查带轮速度是否匹配曲轴速度。虽然在以上示例中描述了PID控制回路(即包括PID控制公式的使用的回路)，但是应了解的是也可以使用任何其他适合类型的控制回路。

[0207] 应指出的是，在阶段2期间，根据由控制系统388使用的用于加速度的目标值，控制系统388基于选定的加速度值(即加速度的目标值)与加速度的实际值的比较在扭簧离合器320与第二离合器构件318之间引起选定量的滑移，加速度的实际值可以基于通过霍尔效应传感器389b发送至控制系统388的信号对速度值求导来确定。不过PID控制公式为用加速度的目标值和加速度的实际值进行的一类比较的一个示例。

[0208] 如果确定带轮速度匹配曲轴速度，那么控制系统388发送控制至步骤626(图14b)，此时开始算法600的阶段3。

[0209] 在算法的阶段3中，控制系统388保持在阶段2的结束处实现的保持扭矩以防止扭簧离合器320与带轮318之间的滑移。在本阶段，控制系统388获取带轮318和曲轴10(图2a)的速度并且将它们进行比较以确定在它们之间是否出现任何滑移，其将作为扭簧离合器320与带轮318之间的滑移的指示。如果滑移被检测到，则控制系统388增大至电磁体369的电流以增加扭簧离合器320的扩张，从而增大扭簧离合器320与带轮318之间的接合的力，以增大在不滑移的情况下可被传递至带轮318的扭矩的量。替代性地，如果未检测到滑移，那么控制系统388可减小一些量的电流同时继续至判定是否存在滑移。以此方式，控制系统388动态地调整发送至电磁体369的电流以保持电流处于相对较低的水平同时确保离合器组件314的扭矩需求被满足。算法的三个阶段的操作在图12a和12b中示出(以阶段1、阶段2和阶段3示出)。在两图中提及的输入速度和输出速度意在分别表示曲轴的速度和带轮318的速度。

[0210] 参照图14b，阶段3包括包含步骤626、628、630和632的回路。在步骤626，确定在带轮(图11c)与曲轴10(图1)之间的滑移的量。在步骤628，判定确定的滑移值是否构成滑移(即确定是否滑移值是非零的)。如果滑移值是非零的，那么执行步骤630，其中，应用控制公式(例如PID控制公式)以将电流的新的值提供至电磁体369(图11c)，以便调整扭簧离合器320与带轮318之间的接合力，以朝向零减小滑移的量。在步骤632(图14b)，将发送至电磁体369(图11c)的电流朝向新的值调整。控制随之被发送回到步骤626(图14b)，其中，控制系统388(图11c)检查是否出现任何滑移。如果确定不存在滑移(即带轮速度匹配曲轴速度)，那么在步骤628(图14b)控制被发送回步骤626(图14b)。阶段3中的操作继续直至电磁体369(图11c)断电为止。

[0211] 因此通过提供以上描述的算法600，离合器组件314可以构造成允许高扭矩传递至带轮，同时仍然允许由组件314的部件带来的应力和动态扭矩受到限制(在该限制是有益的情况下)并且也允许对于带轮318的非常短的斜升时间(在期望短的斜升时间的情况下)。例如在传送操控期间(其中，带轮318被用于驱动带，该带最终驱动增压器，从而将动力快速地提供至车辆)，短的斜升时间会是理想的。在不需要短的斜升时间并且其将产生不可接受的高等级的噪声或其他问题(比如高应力)的情况下，较长的斜升时间会是理想的。

[0212] 应指出的是，以上描述的算法的使用既不限于包括具有许多线圈的扭簧离合器的离合器组件，也不限于驱动通过带轮本体的磁回路的离合器。以上描述的算法适用于包括扭簧离合器的其他类型的离合器。

[0213] 应进一步指出的是，算法不需要包括全部三个阶段。例如，算法可以用阶段2开始，从而控制系统388继续控制至电磁体369的电流直至实现选定的加速度为止(即直至加速度达到SP2为止)。在本方案中，将仅会有开始阶段，在此期间控制系统388将电流发送至电磁体但是在带轮318中没有产生加速度。控制系统388可以以一些适合的方式对此进行补偿，比如通过将阶段2的应用延迟一定时间段，以给电枢322时间来接近带轮318。虽然描述了可以有效地省略阶段1，但是应指出的是算法可包含三个阶段中的任何一个或任何两个阶段，无论是否包含其他阶段。然而，优选地包括三个阶段。

[0214] 虽然描述了两个速度传感器389a和389b，应指出的是，即使传感器389a和389b中的一者或两者被省略，也可以执行至少一个阶段以及在一些实例中执行以上描述的算法的所有阶段。例如，可以单独地使用带轮速度传感器389b(即不具有电枢速度传感器)来执行阶段2。例如，控制系统388可以使用带轮速度传感器389b来确定带轮加速度并且可以控制至电磁体369的电流以实现选定的加速度。控制系统388随后可比较带轮速度与曲轴速度并且当两速度匹配时可停止阶段2。替代性地，如果速度传感器设置在从动附件上(例如增压器)，则速度传感器可以用于基于带轮318的尺寸与附件传动带轮的尺寸的比来确定带轮318的速度。因此，可以在没有传感器389a和389b中的任一者的情况下执行阶段2。

[0215] 如相对于图14a和14b所示和所描述的，方法600控制到达电磁体369的电流以便控制带轮318的加速度。对图20a和图20b进行参照。在一些实施方式中，可以控制电枢322与曲轴转接器316之间的相位角从而可以将带轮318的速度保持为小于曲轴312的速度。在该实施方式中，扭簧离合器320可以相对于带轮318保持处于恒定状态的滑移以保持选定的速度，该选定的速度小于扭簧离合器320保持恒定状态的一段时间中带轮的速度。图20a为示出了与此实施方式相关的控制算法的输入和输出的框图。图20b以流程框图示出了算法。如图14a和图14b中所示算法一样，图20a和图20b中的算法可以称作方法，其在图20b中以700示出。方法700为控制带轮318的速度的方法，控制系统388可以编程为执行该方法。该方法在702开始。在步骤704，控制系统704接收来自发动机ECU(未示出)对于带轮318的选定输出速度的请求。输出速度请求可以为绝对速度的形式(例如3000rpm)，或其可以为曲轴速度的一部分的形式(例如曲轴速度的50％)。该请求可以经由以399示出的车辆的数据总线(例如CAN总线)(图13)发送。在步骤706，检查选定的参数，其涉及发动机的状态、带轮318的速度、车辆电池(未示出)的电压以及任何其他适合的参数。在步骤708，控制系统388基于检查过的参数确定是否可以改变带轮速度。例如，如果请求是为了增大带轮318的速度，其将需要增大至电磁体369的电流，这将导致电枢322与曲轴转接器316之间的相位角增大，从而使扭簧离合器320扩张，其进而增大从曲轴转接器316传递至带轮318的扭矩的量。然而，如果电池不具有足够的电荷以保持必要的电流到达电磁体369达足够长的时间，那么处理器383可判定不可以增大带轮318的速度。如果判定为“否”，那么在步骤710，控制系统388报告发动机ECU(未示出)带轮速度将不增大。

[0216] 方法700的阶段1可以与图14a和图14b中所示的方法600的阶段2类似，不过在方法700的阶段中加速度的设定点值可以是正的或负的(负的表示减速)之外，并且输出带轮的初始速度不为零。因此，扭簧离合器320(图11c)的扩张以受控的方式改变(即增大或减小)以控制带轮318的加速或减速。因此，阶段1可包括步骤716，该步骤716检查带轮速度是否等于要求的带轮速度。如果带轮速度不等于要求的带轮速度，那么执行步骤718，其中加速度被确定，并且应用PID1公式来确定经调整的线圈电流，此经调整的线圈电流被施加至电磁体369以基于由控制系统388确定的目标加速度来增大或减小带轮的加速度；并且执行步骤720，其包括将调整的电流施加至电磁体369(例如经由PWM)。然后控制返回到步骤716。

[0217] STAN/BASHIWROTETHEABOVEBUTIDON'TSEEITINYOURBL OCK DIAGRAM。WHAT DO YOU DO FOR ACCELERATION CONTROL？

[0218] 如果带轮速度确实等于要求的带轮速度，那么控制进行到步骤722，步骤722使阶段2开始。方法700的阶段2可以与方法600的阶段3类似，不过在阶段2中带轮318的速度可以保持在比曲轴转接器316的速度低的值处，这意味着扭簧离合器320处于滑移的恒定状态。阶段2的输入包括要求的输出速度、电流发动机速度(曲轴转接器速度)和电流带轮速度。在步骤722，应用PID2公式来使用这些速度(特别是电流带轮速度和要求的带轮速度)，并且在步骤724基于来自PID2公式的输出对线圈电流进行调整。方法700在726结束。

[0219] 通常，应了解的是，虽然速度可以在调整到达电磁体369的电流的过程中用作反馈参数，但也可以替代性地使用其他控制方案。例如，当选定的速度对于带轮318为期望的时，控制系统388可以使用查找表来确定什么样的相位角将提供期望的速度。控制系统388随之可采用与方法700类似的控制方法，但是其中，相位角被测量并且为PID(或其他)控制公式的反馈变量以控制施加的线圈电流。

[0220] 控制系统388可以应ECU的要求来提供选定扭矩，而不是由ECU提供要求的速度。在这里，再次地，控制系统388可使用存储在存储器395中的查找表来确定什么样的带轮速度或什么样的相位角将与要求的扭矩相互关联，从而为控制系统388提供要求的带轮速度或要求的相位角。控制系统388可以使用测量带轮速度或测量相角作为反馈参数来应用PID(或其他)控制公式，并且可以根据需要调整到达电磁体369的电流以达到要求的带轮速度或要求的相位角，从而传递要求的扭矩。查找表可最初在车辆的开发过程中产生，通过测试不同情况下的车辆来确定和保存传递的转矩与带轮速度或相位角之间的关系的记录。

[0221] 尽管可以使用闭环控制算法，如上关于图20a和20b所述的，但是也可以替代性地使用开环控制方法来控制扭簧离合器320的第二端342。例如，控制系统388可接收来自发动机ECU的将一定量的扭矩传递至带轮318的请求。控制系统388随后可使用将到达电磁体369的电流与传递到带轮318的扭矩相关联的查找表来确定供给至电磁铁369的电流。然后，控制系统388可以提供该电流。如上所述的，查找表可以在车辆研发阶段期间的车辆测试期间产生，并且可以被存储在存储器395中。

[0222] 通常，在测量参数的情况下，可以为其提供专用传感器(例如霍尔效应传感器)以用于检测在旋转离合器构件上的特征的通过，或者替代性地为其提供任何其他适合的工具。

[0223] 以上的描述提供了可以组成在图21中以900示出的方法的示例步骤，其中，控制系统388可以被编程用于控制离合器组件(例如离合器组件314)，该离合器组件具有能够围绕一轴线旋转的第一离合器构件(例如轴转接器316)和能够围绕此轴线旋转的第二离合器构件(例如带轮318)。方法在步骤901开始。步骤902包括提供具有第一端(端340)、第二端(端342)以及位于第一端与第二端之间的多个螺旋线圈(线圈344)的扭簧离合器(例如扭簧离合器320)。第一端与第二端之间的相位角确定扭簧离合器的直径。第一离合器构件和第二离合器构件中的一者例如与扭簧离合器的第一端连接。在图11a至图11c中所示的实施方式中，第二离合器构件318与扭簧离合器的第一端连接。

[0224] 步骤904包括获取指示第二离合器构件的目标速度的目标值。在以上讨论的示例中，其可能需要从发动机ECU接收第二离合器构件所要求的速度。

[0225] 步骤906包括通过测量确定指示第二离合器构件的实际速度的实际值。在以上示例中，可以提供例如霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器基于在电枢322上的一个或多个特征或随着电枢322一起旋转的部件的通过对脉冲计数。控制系统388随着时间遵循脉冲计数，并且从而确定第二离合器构件318的速度。

[0226] 步骤908包括基于目标值和实际值改变扭簧离合器的第一端与第二端之间的相位角以便在扭簧离合器与第一和第二离合器构件中的另一者之间引起选定量的滑移。改变相位角可以例如通过相对于第一端340移动扭簧离合器320的第二端342来实现。在一个示例中，如上所述的，方法600的阶段2期间控制系统388导致扭簧离合器320与第二离合器构件318之间的选定量的滑移，直到控制系统388确定该第二离合器构件318的速度已经达到目标速度(在示例中为第一离合器316的速度)为止。在另一示例中，在方法700的第2阶段中，带轮318的速度被控制以匹配所要求的输出速度，该输出速度可以是比曲轴转接器316的速度低的速度。在本示例中，扭簧离合器320处于恒定的滑移状态，该恒定的滑移状态的程度基于尤其使用所要求的带轮速度和当前带轮速度作为输入的PID控制回路。

[0227] 选定量的滑移可以在零滑移的范围内，其中，扭簧离合器处于在完全接合位置以及完全脱离接合的位置中，在完全接合位置中扭簧离合器与第一离合器构件316和第二离合器构件318完全接合，并且扭簧离合器320将输入旋转动力从第一离合器构件充分传递至第二离合器构件，在完全脱离接合的位置中扭簧离合器与第二离合器构件318(或更广泛地，与第一端340不连接的离合器中的任一者)完全脱离，使得没有旋转动力从第一离合器构件316传递至第二离合器构件318。

[0228] 该方法在909结束。

[0229] 在其中设置有开环系统来控制第二离合器构件的速度的方案中，可能非常难以解决可能影响离合器的速度的所有变量，比如温度、扭簧离合器的磨损情况、从动附件的交变负载以及可能将分析复杂化的其他因素，从而使得通过该方式尝试控制第二离合器构件速度是不利的。通过提供闭环系统，所有这些变量变得不那么重要，因为至电磁体的电流被简单地控制为使所测量的速度逼近由发动机ECU接收到的目标速度。

[0230] 方法900可用于控制扭簧离合器的第一端与第二端之间的相位角，而不是控制指示速度的值。例如，可以由控制系统388接收扭矩的所要求的值，并且控制系统388可以使用查找表将该要求的扭矩转换为要求的相位角。然后，控制系统388可以使用来自霍尔效应传感器389a的信号来测量指示相位角的参数，比如扭簧离合器320的第一端340与第二端342的位置。控制系统388可基于相位角的目标值与使用霍尔效应传感器389a的测量得到的实际值的比较(即基于PID控制回路)来控制离合器320的第二端342相对于第一端340的位置以引起扭簧离合器320与第二离合器构件318之间的选定量的滑移。

[0231] 正常接合的离合器

[0232] 离合器组件314与离合器组件14的相似之处在于两者都正常脱离接合。换句话说，如果电磁体369未通电那么离合器314收缩而与带轮318脱离接合使得离合器314与带轮318之间不发生扭矩传递。然而，可替代性地是，将在图20a和图20b中所示的控制算法的变量施加至正常接合的离合器组件。该离合器组件在图22中以814示出。离合器组件814可以与PCT公开WO2013049919A1的图19中所示的离合器组件相似，其内容整体上通过参引并入本文。离合器组件814包括第一离合器构件818和第二离合器构件816，该第一离合器构件818可以是与带899接合的带轮，该第二离合器构件816可以是被构造成用于安装至从动的车辆附件的轴转接器。附件可以是例如具有示出为安装至轴810的叶轮897的水泵。第一离合器构件818和第二离合器构件816两者均能够围绕轴线A旋转。离合器组件814还包括扭簧离合器820、电枢822、致动器824和电磁单元826，该电磁单元826包括电磁体869和电磁单元壳体870。电磁单元826安装至固定构件872，该固定构件872可以是与用于附件的壳体一体的支架。电枢822、致动器824和电磁单元826全部可以与电枢322、致动器324和电磁单元326相似。以895示出的轴承位于轴810与固定构件872之间以支承在其上旋转的轴810。以893示出的另一轴承位于带轮818与固定构件872之间以支承在其上旋转的带轮818。

[0233] 扭簧离合器820可以与扭簧离合器320类似，并且可具有与第一端340和第二端342相似的第一端和第二端。扭簧离合器820与扭簧离合器320之间的差别在于，扭簧离合器820的松弛直径够大以使扭簧离合器820与带轮818的以839示出的内表面接合。到达电磁体869的电流的传递产生磁通，该磁通尤其是穿过电枢822并且牵引电枢822与以837所示的固定的摩擦表面接合。进而，该接合引起扭簧离合器的第二端相对于第一端的相位角移位，从而使得扭簧离合器径向收缩离开离合器表面839。通过施加足够的电流至电磁体
869，扭簧离合器820可以收缩成完全地脱离与离合器表面839的接合。通过施加一些较少量的电流至电磁体369，扭簧离合器820处于将一些扭矩传递至轴810但此扭矩小于没有电流供给转矩的状态下的扭矩。因此，在图22所示的实施方式中，控制系统388可构造成通过控制至电磁体869的电流来控制第二离合器构件816的速度或传递至输出构件的扭矩，注意随着电流的增大第二离合器构件816的速度减小并且通过第二离合器构件816传递的扭矩减小。因此，在控制系统388会增大至电磁体369的电流从而增大扭簧离合器320的第一端与第二端之间的相位角，从而增大传递的扭矩和第二离合器构件318的速度的情况下，控制系统388会减小至电磁体869的电流，从而减小扭簧离合器820的第一端与第二端之间的相位角以增大传递的扭矩和第二离合器构件816的速度。

[0234] 在图22中的布置在以下方面是有益的：其在如下意义上提供了失效保护模式的操作，如果电磁体869或控制系统388失效，那么扭簧离合器820与离合器表面839之间将存在接合，从而附件(例如水泵)将继续运行。

[0235] 作用在带轮818上的轮毂负荷以HL1示出，并且示出了其通过离合器组件814至固定构件的路径。

[0236] 在第二离合器构件816被连接以驱动附件(例如水泵(如图22中所示))的实施方式中，使用允许扭簧离合器820的滑移的控制算法允许叶轮的速度相对于第一离合器构件818(即带从动带轮)的速度减小。这具有超过用于水泵等的其他设计的几个优点。例如，这允许当发动机速度较高时控制叶轮的速度，从而防止通常会伴随对于常规的带从动水泵的高发动机速度发生的高流速和流体压力。通过防止高流速，防止发动机在高发动机速度期间被水泵过度冷却。相反，在常规现有技术的带从动水泵中，当发动机速度达到高级别时，水泵的速度必然成比例地增大。然而，在这些时期期间，水泵通常超出必要地冷却发动机，这样会降低发动机中的燃耗效率，导致燃料效率降低并且增大排放。通过控制水泵速度使得其速度可以独立于发动机速度被选择，当发动机速度较高时叶轮速度可以相对于发动机速度减小，可以消除对燃料经济性和排放性的消极影响。然而，电动的水泵也提供该能力，这相对于带从动水泵来说通常是相对昂贵的并且消耗大量的电力，通常车辆不总是配备这么大量的电力。

[0237] 通过提供控制扭矩传递和第二离合器构件820的速度的能力，相对于具有与发动机固定速度关系的水泵来说可以节约动力。可发生的节约动力的示例可以如图23中的曲线1至曲线8所示。曲线1、3、5和7示出了在不同RPM处发动机的动力节约，假设不存在需要考虑的摩擦损耗。如可以看到的，当流率从与发动机速度成固定关系的情况下获得的100％流率减小时，可以节约几百瓦的动力。

[0238] 然而，应指出的是，在扭簧离合器820和第一离合器构件的交接处产生的恒定滑移会导致需要被消散的热。在从动附件为水泵(如图22中所示)的实施方式中，流动通过水泵其本身的冷却剂或油可足以保持加热部件(例如扭簧离合器820)的温度在阈值水平以下。图23中的曲线2、4、6和8示出了当考虑摩擦损耗时节约的动力。如可以看到的，即便考虑摩擦损耗时节约的动力仍然很大。应指出的是，所产生的实际摩擦损失可以通过在特定的发动机RPM下每一对曲线之间的差来确定。这些摩擦损耗使得上述热可以通过冷却剂或油的流动耗散。

[0239] 图24示出如下情况下水泵叶轮速度的图表，其中控制系统388采用方法900(并且更具体地方法700)以接收不同速度请求并且由此运行水泵，同时使发动机保持5000RPM的恒定速度。图表中的(以999示出)的曲线示出了可以独立于发动机的速度来控制的水泵转速。指示“输出速率”的图表的竖直轴线实际上表示叶轮的速度并且因此表示第二离合器构件的速度。用于生成曲线的离合器组件如图22中所示。

[0240] 在图11a至图11c和图22中所示的实施方式中，扭簧离合器在其第一端处接合离合器构件中的一个离合器构件并且在其线圈的外表面上接合离合器构件中的一个离合器构件。参照图25和图26，以950示出的扭簧离合器也可以替代性地在其线圈的外表面上(图25)或其线圈的内表面上(图26)接合第一离合器构件和第二离合器构件(分别以952和954示出)。扭簧离合器950、第一离合器构件952和第二离合器构件954的旋转轴线以A示出。为了简单起见，轴线下方的结构未示出。在这些实施方式中的每个实施方式中，应了解的是，扭簧离合器950构造成正常地与两个离合器构件952和954完全地接合，或替代性地构造成正常地与离合器构件952和954完全地脱离。当扭簧离合器950(或本文中所示的任何扭簧离合器)正常地完全接合时，这意味着其与两个离合器构件接合，除非存在特别用于将其从一个或两个离合器构件脱离的能量输入。当扭簧离合器正常地完全脱离时，意味着它完全地脱离，除非存在将特别用于将其与已经不再接合的任何离合器构件接合的能量输入。

[0241] 高扭矩能力枢转支架

[0242] 离合器组件314的另一特征是，支架348及其与保持器358的接合允许传递高扭矩而不会使两个部件变形，并且相对于常规支架而言降低了这些部件的应力。为了实现这些优点，在至少一些实施方式中，支架348能够相对于保持器358枢转。

[0243] 在图15a和15b中更清楚地示出了支架348。支架348可以由金属材料制成，比如适合的钢，比如1045 碳钢或4340 合金钢，但是可以设想其他材料。

[0244] 支架348包括用于接纳扭簧离合器320的第一端340的弹簧接纳槽402，使得扭簧离合器320的螺旋端面405接合槽402的端处的驱动壁406。扭簧离合器320的第一端340(和槽402)可具有任何合适的形状，例如弓形的形状。扭簧离合器的第一端340可以压配合入槽402中从而在第一端340与槽402之间存在足够的摩擦，以防止当带轮318超限运行曲轴10时第一端340收回而脱离与驱动壁406的接合。扭簧离合器的第一端340可以替代性地焊接至槽402中。

[0245] 支架348位于保持器358中的开口409中。支架348具有在第一端411处的扭矩传递表面407，该扭矩传递表面407接合保持器358上的扭矩传递表面408(其位于开口409的第一端处)。如在其他实施方式中那样，保持器358可以压配合至曲轴转接器316上以与曲轴转接器316共同旋转。由于该布置，来自曲轴转接器316的扭矩经由扭矩传递表面407和408传递至支架348，并且经由驱动壁406与扭簧离合器320的螺旋端面405的接合从支架348传递至扭簧离合器320。这是与图4b和图4c中所示不同的布置，其中，第一离合器件16上的凸耳52直接接合扭簧离合器20的螺旋端面20a。与凸耳52(图4c)与接合凸耳52的扭簧离合器20的以20a(图4a)示出的螺旋端面之间的接触的表面面积相比，转矩传递表面407和408(图16)具有与彼此接触较大的表面面积。较大表面区域允许保持器358传递大量扭矩至扭簧离合器320而不会有从扭簧离合器320的螺旋端面405对保持器358损坏的风险。虽然支架348与扭簧离合器320的螺旋端面405之间的接触的表面面积可以与凸耳52(图4c)与扭簧离合器20的端面之间的的接触的表面面积相似(并且小于表面407与408之间的接触的表面面积)，但是支架348可以由适合的坚固的材料制成以避免在扭矩传递期间变形，与用相似的材料形成整个保持器358相比这相对经济。

[0246] 在图16、图17、图18a和图18b中可以看出，表面407和408可以是弓形的以允许支架348相对于保持器358枢转。当扭簧离合器320径向收缩时，如图18a中所示支架348可具有相对于保持器358的第一定向。当扭簧离合器320径向地扩张以便接合带轮318的径向内表面339时，支架348可相对于保持器358径向向外枢转至第二定向，如图18b中所示。如可以看到的，通过允许支架348的枢转，扭簧离合器320仅有相对小的长度未被支承在支架348与带轮318的表面之间。该长度示出为LU。该未支承长度LU小于载体348被固定就位并且不能枢转的情况下的此长度。通过提供具有相对较小未支承长度的扭簧离合器，扭簧离合器320能够传递相对较大的扭矩而不挠曲。

[0247] 此外，应指出的是，在使用期间，通过保持器358施加在扭簧离合器320的端面405上的扭矩不会以与作用在扭簧离合器320与带轮318之间的扭矩完全一样半径起作用，其作用在扭簧离合器线圈的径向外表面上。如果支架348是固定的(即非枢转的)支架并且保持在图17a中所示的位置中，那么保持扭簧离合器320的槽402的外角(以418示出)可撞击在扭簧离合器320上(并且因此产生应力)，在此，扭簧离合器320离开槽402并且朝向带轮318的内表面339向外延伸。因此，应力可产生在扭簧离合器320的第一端340上，其中，其围绕外角418弯曲。这种应力可以是周期性的，其中扭簧离合器重复地停止和开始将扭矩从曲轴10传递至带轮318，从而使扭簧离合器320的第一端340发生疲劳的风险上升。通过允许支架348枢转，支架348可枢转成使得槽402的角418移动离开第一端的路径，以允许第一端340朝向放大的直径径向向外延伸而不撞击在支架348上。虽然在一些实施方式中优选的是可以提供枢转的支架348，但是应指出的是，在一些实施方式中也可以使用固定的支架，其中由扭簧离合器320引起的应力不会导致不能接受的短的使用寿命。

[0248] 因此，支架348的枢转能力允许通过离合器组件314传递较大扭矩。扭矩传递表面407可以是例如凸形的、大致部分圆筒形的表面，并且保持器358上的互补的扭矩传递表面408可以是例如凹形的、大致部分圆筒形的表面，但是也可以使用其他形状的表面407和408。设置弓形的且优选地部分圆筒形的扭矩传递表面确保在保持器358与支架348之间传递的力横过相对较大的表面面积传递，即使当支架348以不同定向枢转时。

[0249] 当电磁铁369断电使得扭簧离合器320径向收缩离开带轮318的内表面339时，支架348的第二端(以422示出)处的引导表面420与开口409的第二端处的引导表面424接合，使得所述表面在彼此上施加力。引导表面424的形状被选择为使得它驱动支架348的第二端411径向向内旋转，从而使扭簧离合器320的端344离开带轮318的内表面399。换句话说，在支架348的第二端422处的引导表面420与开口409的第二端处的引导表面
422相配合，以使得支架348径向向内旋转，从而使扭簧离合器320的端部344离开带轮318的内表面339。因此，当期望收缩时，这些表面420和424协助使得扭簧离合器320径向收缩。

[0250] 应指出的是，金属支架348及其与保持器358的枢转布置可适用于其他离合器组件。例如，支架348和枢转布置可以用于其中磁路不穿过带轮本身的离合器组件上，比如在美国专利公开号2010/0122882或PCT专利公开号WO2012135942A1中所示的离合器组件，上述两者通过参引并入本文。支架348及其枢转布置也可以包括在完全不包括磁路的其他离合器组件中，比如包括在断开器中，如在美国专利7618337中公开的断开器。应了解的是，不需要固定地安装至第一离合器构件的单独的保持器。第一离合器构件其本身可具有弓形的扭矩传递表面以用于接合支架348。此外，支架348上的扭矩传递表面可以是凹形表面而不是凸形表面，并且第一离合器构件或保持器上的扭矩传递表面可以是凸形表面而不是凹形表面。

[0251] 带轮中带轮套筒的用途

[0252] 离合器组件314的另一特征是带轮318可以由两个部件形成，包括带轮轮缘410和套筒412。带轮轮缘410可具有相对复杂的形状，例如如图11c中所示的截面视图中所示的S形，并且可以由低碳钢形成，从而其相对容易来冲压成复杂形状并且辊轧形成接合带(未示出)的带轮槽(以414示出)。套筒412可以由更强和/或更硬的和/或更坚韧的材料形成，以抵抗由于与扭簧离合器320接合而导致的损坏。套筒412可具有大致简单的圆筒形形状，具有可以形成(例如机加工)为具有紧密公差的径向内表面，以提供与扭簧离合器320始终如一的、可预见的接合。套筒412可以由任何合适的材料制成，比如1045碳钢，并且可以热处理。

[0253] 套筒412和带轮轮缘410可以以任何适合的方式相互连接，例如通过花键连接、通过键、通过钎焊、通过熔接、通过压配合或通过在匹配表面之间使用Loctite(乐泰)以加强压配合接头的压配合。

[0254] 带轮318的内表面339如所示为套筒412的内表面。为了改善扭簧离合器320抵靠该表面339的性能，可以在内表面339上设置油脂等。为了在带轮318旋转期间协助保持表面339的区域中的油脂，套筒412的一端可以具有向内延伸的唇状部412a，并且单独的唇状部构件413可以压配合或以任何其他合适的方式永久地连接至套筒412。该单独的唇状部构件413可以被称作油脂坝。

[0255] 滑环

[0256] 可选择地，滑环428(图11c)可以设置成在电磁体369断电时协助扭簧离合器320径向收缩离开带轮318。滑环428为以可旋转的方式安装至保持器358的环。滑环428可以由允许与保持器358一起旋转的滑移的任何合适的材料制成(例如聚合物材料)。附加地或替代性地，滑环428可以设置成在支架348和保持器开口409上提供引导表面420和424。滑环428为以可旋转的方式安装在保持器358上的环。当电磁铁369断电时，所述扭簧离合器348的靠近第二端342的线圈开始径向收缩远离带轮318的内表面339。当线圈
344收缩时，扭簧离合器320的第二端342相对于第一端340旋转。没有滑环428的情况下，当这些初始线圈344收缩并且接合保持器358时，它们会非常紧地夹持保持器358，使得它们抵抗进一步旋转并且从而阻止扭簧离合器320的线圈344的其他部分完全地收缩。因此，线圈344的中的一些线圈可继续接合带轮318从而在第一离合器构件316上产生不期望的阻力，此外当意在使带轮318脱离时有可能继续驱动带轮318。通过提供滑环428，当接近扭簧离合器320的第二端342的线圈344收缩时，线圈344夹持滑环428，然而，这些线圈344可根据需要继续旋转以使得线圈344的其余部分靠近第一端340以经由滑环428在保持器358上以旋转的方式的滑移来径向收缩。因此，扭簧离合器320可在电磁体369断电时按需要收缩。

[0257] 滑环428可以与PCT专利公开WO2011156917的图23中描述和示出的相类似，其内容通过参引并入本文。

[0258] 用于驱动扭簧离合器进一步打开的致动器

[0259] 参照图27，该图27示出了根据本发明的另一实施方式的离合器组件1014。离合器组件1014可以与在平衡位置中正常地接合的离合器组件814相似(即其与以1016和1018示出的第一离合器构件和第二离合器构件接合)，平衡位置为这样的位置：当不存在外力主动地沿一个方向或沿另一方向相对于第一端1040驱动第二端1042时组件采用的位置。然而，离合器组件1014与814之间的差异在于，离合器组件1014能够使以1020示出的扭簧离合器的以1042示出的第二端相对于扭簧离合器1020的以1040示出的第一端前进以及后退从而离开其平衡位置。这样允许离合器组件1014克服若干问题。例如，在一些现有技术的离合器组件中电枢对电磁体线圈的拉力和夹紧力非常依赖于它们之间的气隙。
然而，气隙会随着时间变化，并且通常随着组件内的各个部分被磨损而变大。

[0260] 这进而减小了电枢与电磁体线圈之间的可用拉力。因此，随着时间过去，离合器组件使扭簧离合器的第二端后退的能力减弱。此外，当以在扭簧离合器与其中一个离合器构件之间存在一些滑移的模式运行时，存在代表车辆上的动力牵引的一些至线圈的能量输入。这将是有益的以消除该动力牵引。此外，在一些情况下，对于扭簧离合器的扭矩传递要求明显地增大，例如，在离合器内的润滑剂的粘度增大的寒冷天气的期间。此外，污渍和其他颗粒可存留在扭簧离合器与同其接合的离合器构件的腔孔之间。通过提供如下的离合器组件，其中，扭簧离合器可以被驱动至少短的时间周期以使具有的接合比扭簧离合器处于平衡位置时可产生的接合大，离合器组件可处理需要扭矩传递能力增大的情况，这将根据情况使其间的摩擦变高或变低。因此，有利的是使用针对速度或有关特性的闭环反馈算法来控制第二离合器构件的速度。

[0261] 参照图28a至图30c，离合器组件1014包括第一离合器构件1016和第二离合器构件1018以及扭簧离合器1020。在所示实施方式中，第一离合器构件为带轮并且第二离合器构件1018为轴转接器1018a，该轴转接器1018a一体地连接至轴1018b。

[0262] 离合器组件1014还包括致动器1024和致动器驱动装置1099，该致动器1024保持并且被操作性地连接至扭簧离合器1020的第二端1042，该致动器驱动装置1099控制致动器1024在第一、或后退位置(图28a、图28b和图30c)与第二、或前进位置(图29a、图29b和图30a)之间的运动，该第一、或后退位置为其中致动器1024使扭簧离合器1020的第二端1042相对于平衡位置(图30b)后退的位置，在该第二或前进位置中致动器1024使扭簧离合器1020的第二端1042相对于平衡位置前进。为了完成以上，致动器1024具有在其中轴向且周向延伸的弹簧接合槽1050(图28a)，并且该弹簧接合槽1050接纳位于扭簧离合器1020的第二端1042处的以1052示出的柄。致动器1024可以以旋转的方式连接至第二离合器构件1018(具体地连接至第二离合器构件轴1018b)，但是可以相对于轴1018b轴向地平移(即与轴线A平行)。这可以通过任何适合的结构实现，例如，通过在轴1018b上提供面对致动器1024中的轴向槽1094的轴向槽1093，其中，轴向定向榫钉1095接合两个槽1093和1094。榫钉以旋转的方式将致动器1024锁定至轴1018b，但是允许致动器1024在轴1018b上轴向滑动。

[0263] 如图28a和图29a所示，由于槽1050成一定角度以便沿轴向和周向方向延伸，致动器1024的平移驱动柄1052并且因此周向地驱动扭簧离合器1020的第二端1042。

[0264] 致动器驱动装置1099包括马达1080、蜗杆1082、蜗轮1084和滑圈1086。蜗杆1082直接由马达1080驱动，并且进而驱动蜗轮1084。蜗轮1084支承在支承轴承1087上以围绕轴线A旋转。蜗轮1084本身具有与滑圈1086上的外螺纹部分1090匹配的内螺纹部分1088。滑圈1086还包括接纳导杆1092的多个导引孔口1091。导杆1092其本身是固定的(例如通过安装至固定构件(未示出))。导杆1092在孔口1091中的接合允许滑圈
1086的轴向平移并且防止滑圈1086旋转。因此，随着马达1080经由蜗杆1082驱动蜗轮
1084，螺纹部分1088和1090的接合进而驱动滑圈1086在图28a和图28b中所示的后退位置与图29a和图29b中所示的前进位置之间平移。当滑圈1086在这些位置之间移动时，滑圈1086穿过平衡位置，在平衡位置中扭簧离合器1020的第二端1042相对于其在离合器组件1014中的平衡位置既不前进也不后退。

[0265] 在现有技术的常规离合器组件中，一旦扭簧离合器达到其平衡位置，那么不能进一步增加可通过扭簧离合器传递至第二离合器构件的扭矩的量。然而，存在扭簧离合器可能需要能够传递高于常规量的扭矩的情况。例如，当周围温度非常寒冷时，组件中润滑剂的粘度可高于正常粘度，从而更难启动第二离合器构件。在现有技术的离合器组件中，为了处理这种情况，离合器的尺寸将不得不设计成当其处于平衡位置时能够传递足够扭矩。然而，在本文所示的实施方式中，离合器的平衡位置不必与第二离合器构件1018具有这种紧密的过盈配合。对于大多数情况替代平衡位置可以是足够的，并且当离合器与第一离合器构件之间的滑移为预测或测量的情况出现时，致动器1024可被轴向地驱动以使第二端1042前进以增加扭簧离合器1020与第一离合器构件之间的接合力，以允许传递足够的扭矩来克服由浓厚的润滑剂所导致的阻力。

[0266] 在经由滑圈1086轴向地驱动致动器1024的期间，应指出的是，在它们的分别以1096和1097示出的相对面对的表面之间将存在相对旋转运动，因为致动器1024被约束以便与轴1018b一起旋转，同时完全防止滑圈1086旋转。在表面1096和1097的一者或两者上可设置有适合的涂层以利于其间的滑动运动。另外，轴1018b将相对于滑圈1086旋转，且因此它们的以1098和1089示出的相互面对的表面可构造成允许以旋转的方式且轴向地的滑动运动，可选地通过在一个或两个表面上提供适合的涂层来实现。

[0267] 虽然已经描述了蜗轮1084和滑圈1086具有匹配的螺纹部分，但是替代性地可以为它们提供彼此抵靠滑动的相互面对且匹配的螺旋倾斜表面，使得蜗轮的旋转将沿蜗轮的倾斜表面向上驱动滑圈。

[0268] 图27至图30c中所示的实施方式可以与控制系统388一起使用，以便使用任何适合的传感器，比如速度传感器(如果第一离合器构架1016与第二离合器构件1018的速度存在差异的话)，来检测在第一离合器构件1016与第二离合器构件1018之间存在的滑移的量，控制系统388随后可以确定存在滑移，并且将驱动马达1080移动致动器1024以使扭簧离合器1020的第二端前进，从而增大扭簧离合器1020与第一离合器构件之间的接合力以消除或减小滑移。

[0269] 在本文描述的实施方式中，控制第一离合器构件与第二离合器构件之间的滑移，不需要不断地驱动马达和齿轮系以保持扭簧离合器处于局部接合的状态(使得在扭簧离合器与相关的第一离合器构件或第二离合器构件之间存在一些滑移)。

[0270] 虽然以上描述构成了本发明的多个实施方式，但是应理解的是，在不脱离所附权利要求的合理含义的情况下本发明可以进行进一步修改和改变。

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离合器组件

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