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電磁離合器(三)

發布時間:2016年11月24日

 

銜鐵件包括沿徑向或軸向分布磁極的永磁體,例如徑向内側為 N極,徑向外側為S極,反之亦可;或者軸向一側為N極,另一側為S極。優選方案為徑向分布,這樣可以使電磁鐵組件所需要的電磁力最小,即電流最小,能耗最低。在本實施例中,通過對圓環形的銜鐵19進行磁化,使銜鐵19成為永磁體。在可選實施例中,永磁體結構可以是設置在銜鐵19上的多個圓形的或者環形的構件。銜鐵通過螺釘23與銜鐵架31安裝在一起。
由從動輪18和模型塊20構成的從動輪件沿軸向安裝在銜鐵19與銜鐵架31之間。從動輪18如圖6-8所示,具有:軸向延伸的圓筒形主體,用于固定(以是過盈配合,也可以是其他安裝方式)在轉軸7上(參見圖2),以及在遠離主動輪的一端處徑向延伸的多個等間隔分布(圓周方向)的徑向管18a。徑向設有安裝孔,銜鐵架31、楔形塊20通過楔塊軸22安裝于徑向臂上。在所示實例中,設置有三個徑向臂。但是本實用新型不限于此,可以根據需要設置數量不同于三的多個徑向臂。
,從動輪18在向上可以設置為雙層結構,其左側(近主動輪一側)設置有軟磁材料制成的圓環形結構,其可以作為第二轉子181;其右側(遠離主動輪一側)設置有如上的多個徑向臂18a徑向臂18a以是與從動輪18的圓筒形主體一體設計,也可以是分離的部件通過焊接或其他方式與圓筒形主體固定連接在一起。,多個徑向臂18a也可以是從圓筒形主體徑向延伸的單個環形結構。
在設置有第二轉子181的情況下,模形塊20通過模塊軸22收容在從動輪的雙層結構之間,即在第二轉子181與多個徑向管18a之間。并且,銜鐵組件中的銜鐵19及銜鐵架31分别設置在第二轉子181的軸向兩側,其中銜鐵19靠近圖1中的左側,銜鐵架31靠近圖1中的右側。
如圖9-11所示,模形塊20包括擺20a及楔面20b,擺臂20a通過楔塊22安裝在從動輪18的徑向臂18a上。模形塊20繞模塊22旋轉。本實施例中,楔塊軸22與從動輪18的徑向臂18a的配合關系以及楔塊軸22與楔形塊20的配合關系可以分别是:a過盈配合和間隙配合;或 b間隙配合和間隙配合;或c間隙配合過盈配合。
從動輪18的徑向臂18a與楔塊軸22左端沉孔沖壓配合,形成模塊軸對徑向臂18a 的左端的止擋面。楔塊軸22與銜鐵架31相配合的軸徑大于楔塊軸22與從動輪18的徑向臂18a配合的軸徑,從而形成對從動輪右側的止擋面 。借此,楔塊軸在向被限位在從動輪上 。 銜鐵架31也通過模塊軸22安裝在從動輪18(的徑向臂)上,受楔塊22導向約束(模塊軸22與銜鐵架31是間隙配合),并能軸向往複移動。當銜鐵組件移動至左側(第一位置)時,銜鐵架31抵接在從動輪的徑向臂的右側,當銜鐵件移動至右側(第二位置)時,銜鐵抵接在從動輪的左側,即從動輪的端面可以在軸向上對銜鐵組件的移動進行限位止擋。
如圖12-14所示,銜鐵架31具有環形主體31a以及設置在環形主體外周上的多個u形撥叉31b。撥叉包括第一撥31b1及第二撥杆31b2,第一撥杆、第二撥杆外側面相對于轉軸軸線可以是圓柱形面,也可以是平面的,第一、第二撥上與模形塊的配合面311、312相對于轉軸軸線為螺旋面或者斜平面,該斜平面與轉的軸線相交且不垂直。優選方案中,配合面為螺旋面。
當銜鐵件被驅動沿軸向方向移動時,配合面推動裝在楔塊軸22上的模形塊20,這種推動力存在與圓周方向相切的力分量,使得模形塊繞模塊軸旋轉,即銜鐵件的軸向運動轉換成模形塊圓周方向的旋轉運動,從而使模形塊20的模面與主動輪2的圓筒形表面摩擦接合或者分離。
選地,楔塊20上設置有外形呈圓形或弧形的金屬箍20c,金屬箍20c一體或裝配設置在楔塊20上,用以與銜鐵架31的配合面311、312相配合,減少摩擦,使配合更加順暢。
圖2-3示出了電磁離合器的組裝狀态,單幅構件3與主動輪配合安裝,從而在電磁離合器的一側形成封單。各部件之間的相互裝配可以利用已知手段進行,這裡不再詳細描述。
下面參考圖1描述根據本實用新型的電磁離合器的操作。
首先描述電磁鐵組件通/斷電時,銜鐵組件的軸向運動。當向電磁鐵件通第一方向電流,電磁鐵組件的極性與銜鐵組件的永磁體的極性相反/相吸,作在銜鐵組件上。因此,在電磁力作用下,銜鐵19與安裝在一起的銜鐵架31 克服彈性件的作用力向第一位置,優選為離合器的分離位置移動。
當銜鐵組件移動至左側(第一位置)時,銜鐵件中的永磁鐵會與軟磁材料制成的第一轉子2b相吸合該吸合是有間隙的磁力吸合,在其他實施方式中,對應于其他的離合器結構,該吸合可以是具有機械接觸的磁力吸合。銜鐵件由于自身永磁體與第一轉子的軟磁材料相吸,因此,即使關閉電磁鐵的電流,僅通過銜鐵組件的永磁體與第一轉子的軟磁材料的磁性吸合力作用也可銜鐵件保持在第一位置,或者以通過向電磁體件通減小的電流就可以将銜鐵組件保持在第一位置。
當向電磁鐵件通與第一方向相反的第二方向的電流時,電磁鐵組件所形成的磁場的極性與銜鐵組件的永磁鐵極性相同/相斥,電磁鐵組件排斥/推動銜鐵件向右側移動。在電磁力及彈性件的共同作下,使銜鐵組件向右側(第二位置,按合位置)移動。此時,銜鐵組件與第一轉子的間隙增大,銜鐵件與第一轉子之間的磁性吸合力可以忽略,銜鐵組件以僅在彈性件的作下保持在右側。此時可以停止對電磁鐵的供電,以降低能耗。當在從動輪上設置了第二轉子時,該第二轉子可以為軟磁材料制成。當銜鐵組件移動至右側時,與第二轉子吸合,該吸合可以是有機械接觸的磁性吸合,或者是有間隙的磁性吸合。銜鐵組件與第二轉子的吸合力及彈件對銜鐵件的作用力共同作用更加确保将銜鐵組件保持在右側位置(第二位置)。
通過在插座28上整合一個控制部件,例如一個計數換向器,也可以過車載繼電器直接控制電磁線圈32中的電流方向來控制電磁鐵的磁極。
,在本實用新型創造中,電磁鐵組件通過與永磁體相同或相反的磁極極性直接對含有永磁體的銜鐵組件施加相斥或相吸磁性作用力,不需要像現有專利那樣克服永磁體對銜鐵組件的作用力或者抵消永磁體的磁場。因此,在本實用新型創造中,電磁鐵組件的作用力可以大幅減小,相對于前述日本專利公開和美國專利公開的電磁離合器,本實新型的電磁鐵組件中的電流的大小可以降低至現有技術中電流的約一半。同時,在銜鐵組件移動至左側或者右側後,銜鐵組件以無需電磁鐵作用力(或僅需很小作用力)即可以保持在相應的位置,即可以停止對電磁鐵的供電(或僅需很小電流),以大幅減少能耗,即大電流脈沖的作用時間很短,以以秒計算相對于前述現有技術中的電磁鐵的數分鐘作用時間,在本實用新型中電磁鐵組件的作用時間縮短了兩個數量級,大大降低了電磁鐵發熱的可能。
接下來描述當電磁鐵件通/斷電時,随着銜鐵件的軸向運動,從動輪組件的運動。
[0065]   當向電磁鐵組件通與第一方向相反的第二方向的電流使得使銜鐵組件向右側(第二位置,接合位置)移動時,銜鐵組件(銜鐵19與銜鐵架31)帶動位于銜鐵組件的銜鐵19與銜鐵架31之間的從動輪組件沿軸向向第二位置運動。當銜鐵架31沿軸向向第二位置運動時,銜鐵架31的u形撥叉的第二撥杆31b2的配合面311對模形塊20的金屬箍20c施加與圓周方向相切的作用力,使得模形塊20繞模塊軸22旋轉,楔塊軸的軸線與轉軸軸線相平行。此時,以模塊軸22為旋轉軸線使模形塊20的楔面與主動輪2的圓筒形壁2a的内表面摩擦面接合的方向轉動。當楔形塊20的模面與主動輪2的圓筒形壁2a的内表面摩擦接觸後,模形塊20會受到與銜鐵架31的配合面311的推動力相同方向的來自主動輪2的圓筒形壁2a的表面的摩擦作用力,使模形塊20與離合器主動輪2的圓筒形壁2a的内表面保持楔入式接合,并将二者之間的摩擦力通過模塊軸22推動從動輪18從而傳遞旋轉動力至轉軸。模入式結合是指模形塊的模面與主動輪的圓筒形壁的内表面的接合點與模形塊旋轉線的連線以及模形塊旋轉線與轉軸線的連線呈一個夾角,且該模入式結合不是自鎖式結合。
将第二撥杆31b2(使模形塊與主動輪接合的撥杆)設計為彈性件,從而使配合面311更好地與模形塊20配合。第二撥杆31b2的彈性變形可以使多個(在圖示實例中為三個)模形塊與帶輪的壓力本一制。 假設因為制造公差/安裝公差的原因,模形塊與帶輪的接合有先有後,則以通過第二撥杆的彈變形使三個模形塊基本同步的與帶輪内表面結合。
當銜鐵架31随銜鐵組件向第一位置方向被驅動移動時,銜鐵架31的第一撥杆31b1的配合面312推動模形塊20以模塊軸22為旋轉軸線向使楔形塊20的楔面與主動輪2的圓筒形壁2a的内表面分離的方向轉動,從而使模面與主動輪2的圓筒形壁2a的内表面分離,實現主動輪與從動輪的旋轉動力的分離功能,使得主動輪相對于從動輪空轉。
代替的,在其他實施方式中,銜鐵架也可以與銜鐵一起設置在從動輪的左側,通過對應地設置撥叉的配合面的傾斜/旋轉方向,同樣可以實現銜鐵組件在軸向第一位置及第二位置移動時,使模形塊與主動輪的圓筒形壁的内表面的接合或者分離。
作為從動部分的第二位置保持件的彈性件30沿軸線方向遠離第一轉子的方向施加作用力于銜鐵組件上,使得在斷開電磁鐵組件的電流後,彈性件30能夠将從動部分驅動回到第二位置,在第二位置,銜鐵組件(具體地,銜鐵19)與電磁組件的吸合被斷開彈性件可以是螺旋彈簧,可以片形彈簧,或者波形彈簧。數量也可以依據需要設置為一個,也可以是多個疊加或者分散設置。作用方式可以是拉伸銜鐵件,也可以是偏壓銜鐵組件。本實施例中,彈性件是一個螺旋彈簧或者多個軸向疊加的波形彈簧,其一端偏壓在轉的端部或後面描述的第二轉子的端面,另一端偏壓在銜鐵組件的銜鐵架上。在其他實施例中,彈性件也可以是多個分散設置的螺旋彈簧,其一端抵接在從動輪上,另一端抵接在銜鐵組件上。當然也可以采用本技術領域中廣泛使用的片形彈簧,具體方式不再贅述。
對于從動部分,以采用現有技術的其它結構,代替本實用新型上述撥叉—模形塊結構。例如中國專利申清公開CN200980145448.X的卷繞線圈以及如日本專利公開JP開2007-205513的滾珠式結構。
在電磁鐵失效時,水泵可能停止工作,發動機溫度上升。包含永磁體的銜鐵組件在受水泵傳導熱量影響下上升到居裡點時,即銜鐵組件所處環境溫度達到設計失磁度時,永磁體磁性降低或消失,進而引起銜鐵組件的永磁體與第一轉子的軟磁材料之間的相互吸引作用力或者與被施加有減小的第一電流的電磁鐵産生的磁場與銜鐵組件的永磁體之間的吸引作用力降低或消失,進而彈性件向銜鐵組件施加的作用力使銜鐵組件向第二位置運動;當永磁體的銜鐵組件恢複到設計溫度時,其磁可以恢複,或者磁序恢複,并由電磁鐵組件對永磁體進行充磁,即永磁體是非永久失磁的材料,在銜鐵組件的永磁體的磁性或者磁力恢複至設計值後,電磁離合器仍然可以正常工作。
考慮到這種情況,優選,如本實新型示例性實施例中那樣,将銜鐵組件和從動部分構造成當銜鐵組件位于第二位置 (銜鐵組件的吸合被斷開)時,從動部分的楔形塊與主動輪的表面楔合。因此,當銜鐵組件與第一轉子的吸合力或者銜鐵組件與第一轉子的吸合力與電磁鐵對銜鐵組件的作用力之和小于彈件對銜鐵組件的作用力時,銜鐵組件向右側(第二位置)移動,使楔形塊20沿着使其模面與主動輪2的圓筒形壁2a的内表面接合的方向轉動,使模形塊與主動輪的圓筒形壁2a的内表面保持楔入式接合,并将二者之間的摩擦力通過模塊軸22推動從動輪18從而将旋轉動力傳遞至轉軸, 以正常驅動水泵作, 進而實現電磁離合器的安全有效。
本實新型中,可以采用彈力較小的彈性件30,這樣向電磁鐵通較小的電流即可将銜鐵組件吸引向左移動,電磁鐵不容易發熱。
此外,在本實新型中,由于以模塊軸為旋轉軸向使模形塊沿着使其模面與離合器主動輪的圓筒形壁2a的表面接觸的方向轉動,當楔塊的楔面(摩擦面)與離合器主動輪的圓筒形壁2a的内表面接觸後,楔塊會受到與銜鐵架的配合面(優選為螺旋面)推動力相同方向的、來白主動輪的圓筒形壁2a的内表面的摩擦作力,使楔塊與高合器主動輪的表面保持模入式接合;并且,離合器傳遞的扭矩越大,楔塊與主動輪之間就越緊,傳遞的扭矩就越大。隻要所傳遞的扭矩不大于使兩者發生結構性破壞,離合器就不會出現傳動失效的情況。借助于這樣的結構特點,即使在楔塊與主動輪之間的摩擦面之間有水或油導制摩擦系數嚴重下降時,也會由于,楔入式結合的作用而保持離合器能傳遞設計需要的扭矩。
受電磁鐵的電磁力作的包含永磁體的銜鐵在電磁力作用下與安裝在一起的銜鐵架位于接合位置(第一位置)或分離位置(第二位置)時,在電磁力消失後,均由于自身永磁體與周邊鐵磁性元件(軟磁材料)相吸而能夠保持所處位置不變,從而實現位置保持功能,可以使電磁鐵的工作時間大為縮短。隻要能把銜鐵推動或拉動到接合位置或分離位置,就可以切斷電源,從而使得離合器的電磁線圈繞組通電時間極短,不會産生因發熱而使電磁鐵功能降低的不利情況。
 

 

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