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新型電磁離合器(二)

發表時間:2016年11月01日【

 

這種新型電磁離合器的設計所要解決的技術間題是提供一種具有較小功率消耗、并具有較長使用壽命的電磁離合器
本實用新型電磁離合器,包括:具有軸線的轉軸;用于接收外部動力的主動輪;安裝于轉軸上的從動輪組件;電磁鐵,當向電磁鐵通電時,電磁鐵能夠産生磁場;銜鐵件,銜鐵組件能夠沿轉軸線的方向作向運動;随着銜鐵件的軸向運動,從動輪組件能夠在與主動輪接合的接合位置和與主動輪分離的分離位置之間運動;彈性件,彈性件向銜鐵組件施加作用力;其特征在于,電磁離合器還包括第一轉子,第一轉子位于電磁鐵與銜鐵件之間并且包括軟磁材料;其中:銜鐵組件包括永磁體;銜鐵組件能在靠近電磁鐵和第一轉子的第一位置與遠離電磁鐵和第一轉子的第二位置之間軸向運動,當向電磁鐵施加第一方向的第一電流時,通過電磁鐵與銜鐵組件永磁體之間的吸引力,銜鐵組件能夠朝向第一位置運動;當銜鐵組件運動至第一位置時,銜鐵組件的永磁體能夠與第一轉子的軟磁材料相互吸引,使得在減小第一方向的第一電流或者在斷開第一方向的第一電流的情況下,銜鐵組件能夠被保持在第一位置;彈性件沿銜鐵組件向第二位置運動的方向向銜鐵組件施加作用力;以及當向電磁鐵施加與第一方向相反的第二方向的第二電流時,電磁鐵與銜鐵組件的永磁體之間相互排斥,銜鐵組件在這種排斥力以及彈性件的作用力共同作用下向第二位置運動。
本實用新型具有以下技術效果: 對于電磁鐵的電磁力要求較小,即對于電流要求小、節能;并且延長電磁鐵使用壽命。
 
附圖說明
圖1是本實用新型電磁離合器的分解透視圖;
圖2是本實用新型電磁離合器在裝狀态下的橫截面圖;
圖3是本實用新型電磁離合器在裝狀态下的剖切透視圖;
圖4是本實用新型電磁離合器的主動輪的透視圖;
圖5是本實用新型電磁離合器的主動輪的橫截面圖;
圖6-7是本實新型電磁離合器的從動輪的透視圖;
圖8是本實用新型電磁離合器的從動輪的橫截面圖;
圖9-10是本實用新型電磁離合器的模形塊透視圖,
圖11是本實用新型電磁離合器模形塊的側視圖;
圖12是本實用新型電磁離合器銜鐵架的側視圖;
圖13是本實用新型電磁離合器銜鐵架的透視圖;
圖14是是本實用新型電磁離合器銜鐵架的局部透視圖。
 
具體實施方式
下面參考附圖介紹本實用新型的電磁離合器。本實用新型的電磁離合器100主要包括外殼組件、轉軸組件、電磁鐵件、主動輪組件、從動輪組件。外殼組件包括殼體1、安裝殼體1的外側之一 (圖1中被示出在左側)上的葉輪27以及位于兩者之間的葉輪承—密封組件(也稱為水封) 14。殼體1包括限定孔的圓筒形壁1a以及加強筋1b,如圖1所示。
轉軸組件包括轉軸7a和安裝于轉軸7a上的軸承7。轉軸組件從與葉輪27相反的一側安裝到殼體1的孔中,使得軸承7整體基本上被容納在殼體1的孔中并且轉軸7a的一端延伸到殼體之外與葉輪27以及葉輪軸承—密封組件14相接合,如圖2所示。
沖折式裝配固定環29安裝在殼體1的圓筒形壁1a上将後面的電磁鐵組件裝配在殼體1上。該裝配固定環29具有分别與各加強筋1b相接合的接合部,以便當将電磁鐵組件安裝在殼體上時,在圓周方向上相對于圓筒形壁la被定位
電磁鐵組件包括鐵轭 24和定位鐵轭 24内的電磁線圈32。 電磁鐵組件安裝在殼體1上并且安裝在用于接收外部動力(例如來自汽車發動機的動力或者其它外部動力) 的主動輪(帶輪) 2内,電磁鐵組件一側抵靠裝配固定環29、另一側鄰近後面描述的主動輪2的徑向部件2b,如圖1、2所示。鐵轭24以由軟磁性材料形成,電磁線圈32通電後會在鐵轭 24上産生磁極
由用于将電磁線圈的末端固定到鐵加 24上的插座28和用于将汽車電纜連接到插座28的插頭25構成的接插件将汽車的電纜與電磁鐵的電磁線圈電連接,以便向電磁鐵供電或斷電。主動輪2為電磁離合器主動部分的主要構件,優選為帶輪。在其他實施例中,主動輪也可以是其他構件,帶輪可以與該主動輪固定連接。
圖4和圖5示出了主動輪2的構造,其中圖4是示出主動輪的透視圖,圖5是示出主動輪的截面圖。如圖4和5所示,主動輪包括圓筒形壁2a和在軸向一定位置處從圓筒形壁2a徑向向内延伸、呈圓環形式的徑向部件2b。在實施例中,徑向部件2b與圓筒形壁2a一體設置在主動輪2軸向中間位置處。 但是,本實新型不限于此,徑向部件2b 也可以實際情況設置在主動輪2内的其它向位置處。當主動輪2的徑向部件2b為軟磁材料制成時,可以将該徑向部件視為第一轉子; 當主動輪的徑向部件為軟磁材料時,也以設置一個相對于主動輪固定的、由軟磁材料制成的第一轉子。如圖1-3所示,電磁鐵組件安裝在主動輪2内,靠近主動輪2的徑向部件(第一轉子)。
如圖4-5所示,第一轉子2b設置有隔磁槽,該隔磁槽使電磁鐵的特定磁場能夠穿過第一轉子并作用在後面描述的銜鐵組件上。例如可以使電磁鐵呈現徑向分布的相反極性,以對應于銜鐵組件的徑向分布磁極的永磁體;或者使電磁鐵在軸線方向呈現單個極性,以對應銜鐵組件的向分布磁極的永磁體。
來描述電磁離合器的從動部分從動部分主要包括由銜鐵19和銜鐵架31構成的銜鐵組件以及由從動輪18和楔形塊20構成的從動輪組件從動部分安裝在主動輪2徑向部件2b與電磁鐵組件相反的一側,借助于軸承33和擋圈34沿徑向安裝于後面描述的從動輪18的圓筒形主體與主動輪2 的徑向部件之間。
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。徑向臂設有安裝孔,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11契塊軸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,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,銜鐵件中的永磁體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體極性相同/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。

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