銜鐵組件包括沿徑向或軸向分布磁極的永磁體，例如徑向內(nèi)側(cè)為 N極，徑向外側(cè)為S極，反之亦可；或者軸向一側(cè)為N極，另一側(cè)為S極。優(yōu)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(shí)施例中，通過對圓環(huán)形的銜鐵19進(jìn)行磁化，使銜鐵19成為永磁體。在可選實(shí)施例中，永磁體結(jié)構(gòu)可以是設(shè)置在銜鐵19上的多個(gè)圓形的或者環(huán)形的構(gòu)件。銜鐵通過螺釘23與銜鐵架31安裝在一起。
由從動(dòng)輪18和模型塊20構(gòu)成的從動(dòng)輪組件沿軸向安裝在銜鐵19與銜鐵架31之間。從動(dòng)輪18如圖6-8所示，具有：軸向延伸的圓筒形主體，用于固定(可以是過盈配合，也可以是其他安裝方式)在轉(zhuǎn)軸7上(參見圖2)，以及在遠(yuǎn)離主動(dòng)輪的一端處徑向延伸的多個(gè)等間隔分布(圓周方向上)的徑向管18a。徑向設(shè)有安裝孔，用于將銜鐵架31、楔形塊20通過楔塊軸22安裝于徑向臂上。在所示實(shí)例中，設(shè)置有三個(gè)徑向臂。但是本實(shí)用新型不限于此，可以根據(jù)需要設(shè)置數(shù)量不同于三的多個(gè)徑向臂。
可選地，從動(dòng)輪18在軸向上可以設(shè)置為雙層結(jié)構(gòu)，其左側(cè)(靠近主動(dòng)輪一側(cè))設(shè)置有軟磁材料制成的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，其可以作為第二轉(zhuǎn)子181；其右側(cè)(遠(yuǎn)離主動(dòng)輪一側(cè))設(shè)置有如上的多個(gè)徑向臂18a。徑向臂18a可以是與從動(dòng)輪18的圓筒形主體一體設(shè)計(jì)，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。可選地，多個(gè)徑向臂18a也可以是從圓筒形主體徑向延伸的單個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)。
在設(shè)置有第二轉(zhuǎn)子181的情況下，模形塊20通過模塊軸22收容在從動(dòng)輪的雙層結(jié)構(gòu)之間，即在第二轉(zhuǎn)子181與多個(gè)徑向管18a之間。并且，銜鐵組件中的銜鐵19及銜鐵架31分別設(shè)置在第二轉(zhuǎn)子181的軸向兩側(cè)，其中銜鐵19靠近圖1中的左側(cè)，銜鐵架31靠近圖1中的右側(cè)。
如圖9-11所示，模形塊20包括擺臂20a及楔面20b，擺臂20a通過楔塊軸22安裝在從動(dòng)輪18的徑向臂18a上。模形塊20可繞模塊軸22旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，楔塊軸22與從動(dòng)輪18的徑向臂18a的配合關(guān)系以及楔塊軸22與楔形塊20的配合關(guān)系可以分別是：a過盈配合和間隙配合；或 b間隙配合和間隙配合；或c間隙配合和過盈配合。
從動(dòng)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(dòng)輪18的徑向臂18a配合的軸徑，從而形成對從動(dòng)輪右側(cè)的止擋面 。借此，楔塊軸在軸向被限位在從動(dòng)輪上 。 銜鐵架31也通過模塊軸22安裝在從動(dòng)輪18(的徑向臂)上，受楔塊軸22導(dǎo)向約束(模塊軸22與銜鐵架31是間隙配合)，并能軸向往復(fù)移動(dòng)。當(dāng)銜鐵組件移動(dòng)至左側(cè)(第一位置)時(shí)，銜鐵架31抵接在從動(dòng)輪的徑向臂的右側(cè)，當(dāng)銜鐵組件移動(dòng)至右側(cè)(第二位置)時(shí)，銜鐵抵接在從動(dòng)輪的左側(cè)，即從動(dòng)輪的端面可以在軸向上對銜鐵組件的移動(dòng)進(jìn)行限位止擋。
如圖12-14所示，銜鐵架31具有環(huán)形主體31a以及設(shè)置在環(huán)形主體外周上的多個(gè)u形撥叉31b。撥叉包括第一撥桿31b1及第二撥桿31b2，第一撥桿、第二撥桿外側(cè)面相對于轉(zhuǎn)軸軸線可以是圓柱形面，也可以是平面的，第一、第二撥桿上與模形塊的配合面311、312相對于轉(zhuǎn)軸軸線為螺旋面或者斜平面，該斜平面與轉(zhuǎn)軸的軸線相交且不垂直。優(yōu)選方案中，配合面為螺旋面。
當(dāng)銜鐵組件被驅(qū)動(dòng)沿軸向方向移動(dòng)時(shí)，配合面推動(dòng)裝在楔塊軸22上的模形塊20，這種推動(dòng)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(zhuǎn)，即將銜鐵組件的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成模形塊圓周方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使模形塊20的模面與主動(dòng)輪2的內(nèi)圓筒形表面摩擦接合或者分離。
可選地，楔塊20上設(shè)置有外形呈圓柱形或弧形的金屬箍20c，金屬箍20c一體或裝配設(shè)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態(tài)，單幅構(gòu)件3與主動(dòng)輪配合安裝，從而在電磁離合器的一側(cè)形成封單。各部件之間的相互裝配可以利用已知手段進(jìn)行，這里不再詳細(xì)描述。
下面參考圖1描述根據(jù)本實(shí)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(shí)，銜鐵組件的軸向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)向電磁鐵組件通第一方向電流，電磁鐵組件的極性與銜鐵組件的永磁體的極性相反/相吸，作用在銜鐵組件上。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(yōu)選為離合器的分離位置移動(dòng)。
當(dāng)銜鐵組件移動(dòng)至左側(cè)(第一位置)時(shí)，銜鐵組件中的永磁鐵會(huì)與軟磁材料制成的第一轉(zhuǎn)子2b相吸合。該吸合是有間隙的磁力吸合，在其他實(shí)施方式中，對應(yīng)于其他的離合器結(jié)構(gòu)，該吸合也可以是具有機(jī)械接觸的磁力吸合。銜鐵組件由于自身永磁體與第一轉(zhuǎn)子的軟磁材料相吸，因此，即使關(guān)閉電磁鐵的電流，僅通過銜鐵組件的永磁體與第一轉(zhuǎn)子的軟磁材料的磁性吸合力作用也可以將銜鐵組件保持在第一位置，或者可以通過向電磁體組件通減小的電流就可以將銜鐵組件保持在第一位置。
當(dāng)向電磁鐵組件通與第一方向相反的第二方向的電流時(shí)，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(dòng)銜鐵組件向右側(cè)移動(dòng)。在電磁力及彈性件的共同作用下，使銜鐵組件向右側(cè)(第二位置，按合位置)移動(dòng)。此時(shí)，銜鐵組件與第一轉(zhuǎn)子的間隙增大，銜鐵組件與第一轉(zhuǎn)子之間的磁性吸合力可以忽略，銜鐵組件可以僅在彈性件的作用下保持在右側(cè)。此時(shí)可以停止對電磁鐵的供電，以降低能耗。當(dāng)在從動(dòng)輪上設(shè)置了第二轉(zhuǎn)子時(shí)，該第二轉(zhuǎn)子可以為軟磁材料制成。當(dāng)銜鐵組件移動(dòng)至右側(cè)時(shí)，與第二轉(zhuǎn)子吸合，該吸合可以是有機(jī)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(zhuǎn)子的吸合力及彈性件對銜鐵組件的作用力共同作用更加確保將銜鐵組件保持在右側(cè)位置(第二位置)。
通過在插座28上整合一個(gè)控制部件，例如一個(gè)計(jì)數(shù)換向器，也可以通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。
如上，在本實(shí)用新型創(chuàng)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(xiàn)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(shí)用新型創(chuàng)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(shí)用新型的電磁鐵組件中的電流的大小可以降低至現(xiàn)有技術(shù)中電流的約一半。同時(shí)，在銜鐵組件移動(dòng)至左側(cè)或者右側(cè)后，銜鐵組件可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(yīng)的位置，即可以停止對電磁鐵的供電(或僅需很小電流)，可以大幅減少能耗，即大電流脈沖的作用時(shí)間很短，可以以秒計(jì)算。相對于前述現(xiàn)有技術(shù)中的電磁鐵的數(shù)分鐘作用時(shí)間，在本實(shí)用新型中電磁鐵組件的作用時(shí)間縮短了兩個(gè)數(shù)量級，大大降低了電磁鐵發(fā)熱的可能。
接下來描述當(dāng)電磁鐵組件通/斷電時(shí)，隨著銜鐵組件的軸向運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)輪組件的運(yùn)動(dòng)。
[0065] 當(dāng)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(cè)(第二位置，接合位置)移動(dòng)時(shí)，銜鐵組件(銜鐵19與銜鐵架31)帶動(dòng)位于銜鐵組件的銜鐵19與銜鐵架31之間的從動(dòng)輪組件沿軸向向第二位置運(yùn)動(dòng)。當(dāng)銜鐵架31沿軸向向第二位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，銜鐵架31的u形撥叉的第二撥桿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(zhuǎn)，楔塊軸的軸線與轉(zhuǎn)軸軸線相平行。此時(shí)，以模塊軸22為旋轉(zhuǎn)軸線使模形塊20的楔面與主動(dòng)輪2的圓筒形壁2a的內(nèi)表面摩擦面接合的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)楔形塊20的模面與主動(dòng)輪2的圓筒形壁2a的內(nèi)表面摩擦接觸后，模形塊20會(huì)受到與銜鐵架31的配合面311的推動(dòng)力相同方向的來自主動(dòng)輪2的圓筒形壁2a的內(nèi)表面的摩擦作用力，使模形塊20與離合器主動(dòng)輪2的圓筒形壁2a的內(nèi)表面保持楔入式接合，并將二者之間的摩擦力通過模塊軸22推動(dòng)從動(dòng)輪18從而傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力至轉(zhuǎn)軸。模入式結(jié)合是指模形塊的模面與主動(dòng)輪的圓筒形壁的內(nèi)表面的接合點(diǎn)與模形塊旋轉(zhuǎn)軸線的連線以及模形塊旋轉(zhuǎn)軸線與轉(zhuǎn)軸軸線的連線呈一個(gè)夾角，且該模入式結(jié)合不是自鎖式結(jié)合。
將第二撥桿31b2(使模形塊與主動(dòng)輪接合的撥桿)設(shè)計(jì)為彈性件，從而使配合面311更好地與模形塊20配合。第二撥桿31b2的彈性變形可以使多個(gè)(在圖示實(shí)例中為三個(gè))模形塊與帶輪的壓力基本一制。 假設(shè)因?yàn)橹圃旃?/span>/安裝公差的原因，模形塊與帶輪的接合有先有后，則可以通過第二撥桿的彈性變形使三個(gè)模形塊基本同步的與帶輪內(nèi)表面結(jié)合。
當(dāng)銜鐵架31隨銜鐵組件向第一位置方向被驅(qū)動(dòng)移動(dòng)時(shí)，銜鐵架31的第一撥桿31b1的配合面312推動(dòng)模形塊20以模塊軸22為旋轉(zhuǎn)軸線向使楔形塊20的楔面與主動(dòng)輪2的圓筒形壁2a的內(nèi)表面分離的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使模面與主動(dòng)輪2的圓筒形壁2a的內(nèi)表面分離，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的分離功能，使得主動(dòng)輪相對于從動(dòng)輪空轉(zhuǎn)。
代替的，在其他實(shí)施方式中，銜鐵架也可以與銜鐵一起設(shè)置在從動(dòng)輪的左側(cè)，通過對應(yīng)地設(shè)置撥叉的配合面的傾斜/旋轉(zhuǎn)方向，同樣可以實(shí)現(xiàn)銜鐵組件在軸向第一位置及第二位置移動(dòng)時(shí)，使模形塊與主動(dòng)輪的圓筒形壁的內(nèi)表面的接合或者分離。
作為從動(dòng)部分的第二位置保持件的彈性件30沿軸線方向遠(yuǎn)離第一轉(zhuǎn)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后，彈性件30能夠?qū)膭?dòng)部分驅(qū)動(dòng)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，也可以片形彈簧，或者波形彈簧。數(shù)量也可以依據(jù)需要設(shè)置為一個(gè)，也可以是多個(gè)疊加或者分散設(shè)置。作用方式可以是拉伸銜鐵組件，也可以是偏壓銜鐵組件。本實(shí)施例中，彈性件是一個(gè)螺旋彈簧或者多個(gè)軸向疊加的波形彈簧，其一端偏壓在轉(zhuǎn)軸的端部或后面描述的第二轉(zhuǎn)子的端面，另一端偏壓在銜鐵組件的銜鐵架上。在其他實(shí)施例中，彈性件也可以是多個(gè)分散設(shè)置的螺旋彈簧，其一端抵接在從動(dòng)輪上，另一端抵接在銜鐵組件上。當(dāng)然也可以采用本技術(shù)領(lǐng)域中廣泛使用的片形彈簧，具體方式不再贅述。
對于從動(dòng)部分，可以采用現(xiàn)有技術(shù)的其它結(jié)構(gòu)，代替本實(shí)用新型上述撥叉—模形塊結(jié)構(gòu)。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特開2007-205513的滾珠式結(jié)構(gòu)。
在電磁鐵失效時(shí)，水泵可能停止工作，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升。包含永磁體的銜鐵組件在受水泵傳導(dǎo)熱量影響下上升到居里點(diǎn)時(shí)，即銜鐵組件所處環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)計(jì)失磁溫度時(shí)，永磁體磁性降低或消失，進(jìn)而引起銜鐵組件的永磁體與第一轉(zhuǎn)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產(chǎn)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(jìn)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(yùn)動(dòng)；當(dāng)永磁體的銜鐵組件恢復(fù)到設(shè)計(jì)溫度時(shí)，其磁性可以恢復(fù)，或者磁序恢復(fù)，并由電磁鐵組件對永磁體進(jìn)行充磁，即永磁體是非永久性失磁的材料，在銜鐵組件的永磁體的磁性或者磁力恢復(fù)至設(shè)計(jì)值后，電磁離合器仍然可以正常工作。
考慮到這種情況，優(yōu)選地，如本實(shí)用新型示例性實(shí)施例中那樣，將銜鐵組件和從動(dòng)部分構(gòu)造成當(dāng)銜鐵組件位于第二位置 (銜鐵組件的吸合被斷開)時(shí)，從動(dòng)部分的，楔形塊與主動(dòng)輪的內(nèi)表面楔合。因此，當(dāng)銜鐵組件與第一轉(zhuǎn)子的吸合力或者銜鐵組件與第一轉(zhuǎn)子的吸合力與電磁鐵對銜鐵組件的作用力之和小于彈性件對銜鐵組件的作用力時(shí)，銜鐵組件向右側(cè)(第二位置)移動(dòng)，使楔形塊20沿著使其模面與主動(dòng)輪2的圓筒形壁2a的內(nèi)表面接合的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使模形塊與主動(dòng)輪的圓筒形壁2a的內(nèi)表面保持楔入式接合，并將二者之間的摩擦力通過模塊軸22推動(dòng)從動(dòng)輪18從而將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞至轉(zhuǎn)軸， 以正常驅(qū)動(dòng)水泵工作， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電磁離合器的安全有效。
本實(shí)用新型中，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將銜鐵組件吸引向左移動(dòng)，電磁鐵不容易發(fā)熱。
此外，在本實(shí)用新型中，由于以模塊軸為旋轉(zhuǎn)軸向使模形塊沿著使其模面與離合器主動(dòng)輪的圓筒形壁2a的內(nèi)表面接觸的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)楔塊的楔面(摩擦面)與離合器主動(dòng)輪的圓筒形壁2a的內(nèi)表面接觸后，楔塊會(huì)受到與銜鐵架的配合面(優(yōu)選為螺旋面)推動(dòng)力相同方向的、來白主動(dòng)輪的圓筒形壁2a的內(nèi)表面的摩擦作用力，使楔塊與高合器主動(dòng)輪的內(nèi)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(dòng)輪之間就越緊，傳遞的扭矩就越大。只要所傳遞的扭矩不大于使兩者發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，離合器就不會(huì)出現(xiàn)傳動(dòng)失效的情況。借助于這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即使在楔塊與主動(dòng)輪之間的摩擦面之間有水或油導(dǎo)制摩擦系數(shù)嚴(yán)重下降時(shí)，也會(huì)由于，楔入式結(jié)合的作用而保持離合器能傳遞設(shè)計(jì)需要的扭矩。
受電磁鐵的電磁力作用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(shí)，在電磁力消失后，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(shí)現(xiàn)位置保持功能，可以使電磁鐵的工作時(shí)間大為縮短。只要能把銜鐵推動(dòng)或拉動(dòng)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(shí)間極短，不會(huì)產(chǎn)生因發(fā)熱而使電磁鐵功能降低的不利情況。
