CN107725631A - 电磁扭矩离合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁扭矩离合器，其包括：输入轴以及输入轮、电磁线圈，输入轮上设有多根径向延伸的径向长槽，每个径向长槽内设有一根摆动杆，摆动杆的中间固设有球形支点，摆动杆的一端穿设有导引球，摆动杆的另一端固设有永磁体；输出轴以及固定在输出轴上的输出轮，输出轴与输入轴同轴布置，输出轮与输入轮紧贴布置且径向长槽面向输出轮，输出轮面向输入轮的一面上设有多个凹槽，且每个凹槽与一个径向长槽相对设置，形成供导引球滚动的轨迹槽。本发明在电磁线圈的电磁场的作用下，通过摆动杆的左右摆动实现了汽车动力传动系统中动力扭矩的结合及断开功能，满足了汽车动力传动系统传递动力扭矩过程中的稳定性要求。

Description

电磁扭矩离合器

技术领域

本发明涉及汽车动力传动系统技术领域，特别是涉及一种电磁扭矩离合器。

背景技术

汽车动力传动系统通常由发动机、电动机、变速箱、减速器等构成。扭矩离合器是承担动力传动系统中的动力扭矩传递过程结合或断开功能的结构单元，同时承受来自动力传动系统作用的动力扭矩以及冲击振动，因而高性能的扭矩离合器除了要求可靠地实现动力扭矩传递过程的结合或断开功能之外，还要求机械效率高、振动噪声低。

扭矩离合器通常由机械摩擦机构或犬牙交错机构构成。机械摩擦机构的扭矩离合器依靠摩擦件之间接触的松紧程度实现动力扭矩传递过程的结合或断开功能以及确定所能够传递动力扭矩的大小，犬牙机构的扭矩离合器依靠犬牙件之间交错布置的牙齿的啮合或脱开实现动力扭矩传递过程的结合或断开功能。在实际工作过程中，机械摩擦机构的扭矩离合器往往存在着因摩擦件之间的滑动摩擦引起的动力损耗问题，机械效率不高；犬牙交错机构的扭矩离合器往往存在着犬牙件之间牙齿结合或断开时的冲击振动，以及因啮合牙齿之间的硬连接引起的不能有效缓冲动力传动系统中存在的扭矩或转速波动引起的冲击振动问题。

因此，需要一种功能可靠、效率较高、冲击振动较低的扭矩离合器。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电磁扭矩离合器，用于解决现有技术中扭矩离合器效率低、冲击振动高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电磁扭矩离合器，其包括：

输入轴以及固定在输入轴上的输入轮，在输入轮的一侧设有电磁线圈，输入轮上设有多根径向延伸的径向长槽，每个径向长槽内设有一根摆动杆，摆动杆的中间固设有球形支点，且球形支点限位设置在所述径向长槽内，摆动杆的一端穿设有导引球，导引球可沿摆动杆作轴向和周向运动，摆动杆的另一端固设有永磁体，所有永磁体的NS极的朝向相同；

输出轴以及固定在输出轴上的输出轮，输出轴与所述输入轴同轴布置，输出轮与所述输入轮紧贴布置且径向长槽面向所述输出轮，输出轮面向输入轮的一面上设有多个凹槽，且每个凹槽与一个所述径向长槽相对设置，形成供导引球滚动的轨迹槽；

当电磁线圈通电后，电磁线圈中产生的电磁场对所有摆动杆上的永磁体产生吸引力或排斥力，使摆动杆摆动且带动导引球在轨迹槽内滚动实现输入轮与输出轮的结合或分离。

优选的，所述输出轮上对应每个所述凹槽设有一段周向延伸的导引槽，每个导引槽以凹槽为中心且槽深从导引槽的两端向中心处递增。

优选的，所述输入轮上对应每根所述摆动杆上的导引球处嵌设有永磁铁块，所有永磁铁块内部磁力线均沿输入轮的轴向布置，且所有永磁铁块的NS极的朝向相同。

优选的，所述输入轮上对应每根所述摆动杆上的永磁体处嵌设有导磁体。

优选的，所述永磁体设在所述摆动杆靠近所述输入轮圆心的一端。

优选的，所述摆动杆为弹性杆。

优选的，所述径向长槽的中间具有沿径向长槽深度方向延伸的柱形球道，所述球形支点限位在所述柱形球道内。

优选的，所述摆动杆的另一端穿设有滚球，所述滚球沿所述摆动杆作轴向和周向运动。

如上所述，本发明的电磁扭矩离合器，具有以下有益效果：依靠摆动杆中间的球形支点定心转动、导引球的滚动运动，在电磁线圈的电磁场的作用下，通过摆动杆的左右摆动实现了汽车动力传动系统中动力扭矩的结合及断开功能，满足了汽车动力传动系统传递动力扭矩过程中的稳定性要求，既保证了汽车动力传动系统中动力扭矩结合及断开时的可靠性，又提升了汽车动力传动系统的机械效率；摆动杆为弹性杆，其可降低汽车动力传动系统工作过程中的冲击振动。

附图说明

图1显示为本发明的电磁扭矩离合器结合状态的纵剖面图。

图2显示为本发明的电磁扭矩离合器断开状态的纵剖面图。

图3显示为本发明的输入轮的示意图。

图4显示为本发明的输出轮的示意图。

元件标号说明

1 输入轴

2 电磁线圈

3 输入轮

4 输出轮

5 输出轴

6 导引球

7 球形支点

8 滚球

9 摆动杆

10 永磁体

11 永磁铁块

12 导磁体

13 径向长槽

131 柱形球道

14 凹槽

15 导引槽

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1及图2所示，本发明提供一种电磁扭矩离合器，其包括：

输入轴1以及固定在输入轴1上的输入轮3，在输入轮3的一侧设有电磁线圈2，输入轮3上设有多根径向延伸的径向长槽13，每个径向长槽13内设有一根摆动杆9，摆动杆9的中间固设有球形支点7，且球形支点7限位设置在所述径向长槽13内，摆动杆9的一端穿设有导引球6，导引球6可沿摆动杆9作轴向和周向运动，摆动杆9的另一端固设有永磁体10，所有永磁体10的NS极的朝向相同；

输出轴5以及固定在输出轴5上的输出轮4，输出轴5与所述输入轴1同轴布置，输出轮4与所述输入轮3紧贴布置且径向长槽13面向所述输出轮4，输出轮4面向输入轮3的一面上设有多个凹槽14，且每个凹槽14与一个所述径向长槽13相对设置，形成供导引球6滚动的轨迹槽；

当电磁线圈2通电后，电磁线圈2中产生的电磁场对所有摆动杆9上的永磁体10产生吸

引力或排斥力，使摆动杆9摆动且带动导引球6在轨迹槽内滚动实现输入轮3与输出轮4的结合或分离。本发明依靠摆动杆9中间的球形支点定心转动、导引球6的滚动运动，在电磁线圈2的电磁场的作用下，通过摆动杆9的左右摆动实现了汽车动力传动系统中动力扭矩的结合及断开功能，满足了汽车动力传动系统传递动力扭矩过程中的稳定性要求，既保证了汽车动力传动系统中动力扭矩结合及断开时的可靠性，又提升了汽车动力传动系统的机械效率。

为更好地实现摆动杆9的摆动，使输入轮3和输出轮4结合或断开，本实施例中的电磁线圈2通电后产生输入轮轴向的电磁场，各个永磁体10的内部磁力线均沿输入轮3的轴向布置，则通过电磁线圈2对各摆动杆9上的永磁体10产生吸引力或排斥力，使永磁体10沿输入轮3轴向运动，即带动摆动杆9摆动，使导引球6在轨迹槽内滚动实现输入轮3与输出轮4的结合或分离。当电磁线圈2通电后，电磁线圈2中产生的沿输入轮轴向的电磁场就会对摆动杆9上的永磁体10同时作用沿输入轮3轴向且方向一致的吸引力或排斥力，通过改变电磁线圈2中通电电流的方向可以控制所产生的是吸引力还是排斥力，通过改变电磁线圈2中通电电流的大小可以控制所产生的吸引力或排斥力的大小。当输入轮3与输出轮4处于结合状态时，输入轴1的动力扭矩就可以通过输入轮3、摆动杆9、导引球6传递给输出轮4及输出轴5。

为更好地使上述导引球6进入输出轮4上的凹槽14内，实现输入轮3和输出轮4的结合，见图4所示，本实施例中输出轮4上对应每个所述凹槽14设有一段周向延伸的导引槽15，每个导引槽15以凹槽14为中心且槽深从导引槽15的两端向中心处递增，导引球6可在凹槽两边的导引槽15的辅助推动下分别落入凹槽内。

为更好地实现分离，本实施例在输入轮3上对应每根所述摆动杆9上的导引球6处嵌设有永磁铁块11。本实施例在每个导引球6的左边均设置有一个永磁体块11，各个永磁体块11均固定镶嵌在输入轮3上，永磁体块11的内部磁力线均沿输入轮3的轴向布置而且各个永磁体块11NS极的朝向相同，各个永磁体块11可以对落入径向长槽13中的导引球6产生吸引力，使各个导引球6保持在输入轮3右侧面上的径向长槽13中，即使在电磁线圈2断电的情况下，也能使电磁扭矩离合器保持可靠的断开状态。

本实施例中输入轮3上对应每根所述摆动杆9上的永磁体10处嵌设有导磁体12，导磁体12集中磁场，确保永磁体10被排斥或吸引。

为方便设置，本实施例中永磁体10设在所述摆动杆9靠近所述输入轮3圆心的一端，以此可直接将电磁线圈2穿设在输入轴上，所有永磁体10分布在同一圆周上，便于与电磁线圈产生的磁场相互作用。

本实施例中摆动杆9为弹性杆，通过弹性杆的弯曲变形来承担汽车动力传动系统需要传递的动力扭矩，而且弹性杆的弯曲弹性变形可以缓冲汽车动力传动系统中扭矩或转速波动时引起的振动和冲击效应；尤其是在输入轮3与输出轮4刚刚结合的瞬间，弹性杆的弯曲弹性变形可以极大地缓冲输入轮3与输出轮4之间的转速差引起的振动和冲击效应。

为便于摆动杆9在径向长槽13内摆动，见图3所示，本实施例中径向长槽13的中间具有沿径向长槽深度方向延伸的柱形球道131，所述球形支点7限位在所述柱形球道131内。本实施例在摆动杆9的另一端穿设有滚球8，滚球8沿所述摆动杆9作轴向和周向运动，滚球8的存在可使摆动杆9的摆动更加顺畅，以及便于扭矩的传递。

作为本发明的一优选实施例，上述摆动杆9为弹性杆，弹性杆上穿设三个钢球，两端的钢球可沿弹性杆轴向滑动、也可以绕弹性杆转动，其中一个为上述导引球6，另一个为上述滚球8，位于中间的钢球与摆动杆9固定相连，作为摆动杆9的转动支点，即上述球形支点7。中间钢球可以在输入轮的径向长槽中被弹性杆带动着定心转动，但不能在任何方向移动，中间钢球相当于由弹性杆串联起来的两端钢球构成的杠杆的支点，两端钢球以弹性杆为轴线可以在输入轮3的径向长槽13中滑动及滚动，并带动弹性杆以定心转动的中间钢球为支点左右摆动。见图3所示，上述输入轮3上设有三个上述径向长槽13，径向长槽13对应每个钢球均设有轨迹段，便于两端钢球作轴向和周向运动，以及使中间钢球作定心转动。见图4所示，上述输出轮4上设有三个上述凹槽14，在凹槽14的两侧均设有周向延伸的导引槽15。

下面具体描述上述电磁扭矩离合器的具体工作过程：

见图1所示，当电磁线圈2对所有摆动杆9上的永磁体10同时作用的是吸引力而且吸引力足够大时，则所有导引球6将被以球形支点7为支点的相应摆动杆9带动着分别在对应径向长槽13中向右滚动。当导引球6碰到输出轮4的左侧面而且输入轮3与输出轮4之间存在转速差时，则所有导引球6将以各自的摆动杆9为轴线在输出轮4的左侧面上周向滚动，当所有导引球6滚动到输出轮4左侧面上的凹槽14时，所有导引球6将分别落入输出轮4左侧面上对应的凹槽14中，实现了输入轮3与输出轮4结合的功能。为了引导导引球6平稳而顺利地落入输出轮4左侧面上的凹槽14中，在输出轮4左侧面上的各个凹槽14的两边沿周向设置导引槽15，而且导引槽15与输出轮4左侧面上的凹槽14的边沿圆弧过渡。当输入轮3与输出轮4处于结合状态时，输入轴1的动力扭矩就可以通过输入轮3、滚球8、摆动杆9、导引球6传递给输出轮4及输出轴5，此时以球形支点7为支点，通过摆动杆9的弯曲变形来承担汽车动力传动系统需要传递的动力扭矩，而且摆动杆9为弹性杆，其弯曲弹性变形可以缓冲汽车动力传动系统中扭矩或转速波动时引起的振动和冲击效应；尤其是在输入轮3与输出轮4刚刚结合的瞬间，摆动杆9的弯曲弹性变形可以极大地缓冲输入轮3与输出轮4之间的转速差引起的振动和冲击效应。

另外，在整个电磁扭矩离合器的结合及动力扭矩传递过程中，导引球6和滚球8既可以绕摆动杆9转动，也可以沿摆动杆9轴向滑动，这样就使得摆动杆9始终承受的主要是以球形支点7为支点的弯曲变形，基本上消除了轴向力引起的摆动杆9工作状态不稳定的问题，保证了电磁扭矩离合器工作的可靠性；同时，球形支点7可以在输入轮3的径向长槽13中定心转动，导引球6和滚球8可以在输入轮3的径向长槽13、输出轮4的左侧面引导槽15、输出轮的凹槽14中滚动运行，滚动阻力较小，因而摩擦损耗小，这就可以大大提升电磁扭矩离合器结合及传递动力扭矩过程中的机械效率。

当电磁线圈对所有永磁体10同时作用的是排斥力而且排斥力足够大时，见图2所示，则所有导引球6将被以球形支点7为支点的所有摆动杆9分别带动着在输出轮4的对应凹槽14中向左滚动。当所有导引球6滚动到输出轮4的左侧面时，所有导引球6将在导引槽15的辅助推动下分别落入输入轮3右侧面上对应的径向长槽13中，实现了输入轮3与输出轮4断开的功能，此时，摆动杆9的弯曲弹性变形以及导引槽15的助推作用在一定程度上减轻了汽车动力传动系统中的动力扭矩断开时的振动和冲击效应。在整个电磁扭矩离合器断开动力扭矩传递的过程中，球形支点7可以在径向长槽13中定心转动，导引球6和滚球8可以在输出轮4的凹槽14、输出轮4的导引槽15、输入轮3的径向长槽13中滚动运行，滚动阻力较小，因而摩擦损耗小，这就可以大大提升电磁扭矩离合器断开动力扭矩传递过程中的机械效率。

综上所述，本发明的电磁扭矩离合器，其依靠摆动杆中间的球形支点定心转动、导引球的滚动运动，在电磁线圈的电磁场的作用下，通过摆动杆的左右摆动实现了汽车动力传动系统中动力扭矩的结合及断开功能，满足了汽车动力传动系统传递动力扭矩过程中的稳定性要求，既保证了汽车动力传动系统中动力扭矩结合及断开时的可靠性，又提升了汽车动力传动系统的机械效率并降低了汽车动力传动系统的冲击振动。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种电磁扭矩离合器，其特征在于：包括：

输入轴以及固定在输入轴上的输入轮，在输入轮的一侧设有电磁线圈，输入轮上设有多根径向延伸的径向长槽，每个径向长槽内设有一根摆动杆，摆动杆的中间固设有球形支点，且球形支点限位设置在所述径向长槽内，摆动杆的一端穿设有导引球，导引球可沿摆动杆作轴向和周向运动，摆动杆的另一端固设有永磁体，所有永磁体的NS极的朝向相同；

输出轴以及固定在输出轴上的输出轮，输出轴与所述输入轴同轴布置，输出轮与所述输入轮紧贴布置且径向长槽面向所述输出轮，输出轮面向输入轮的一面上设有多个凹槽，且每个凹槽与一个所述径向长槽相对设置，形成供导引球滚动的轨迹槽；

当电磁线圈通电后，电磁线圈中产生的电磁场对所有摆动杆上的永磁体产生吸引力或排斥力，使摆动杆摆动且带动导引球在轨迹槽内滚动实现输入轮与输出轮的结合或分离。

2.根据权利要求1所述的电磁扭矩离合器，其特征在于：所述输出轮上对应每个所述凹槽设有一段周向延伸的导引槽，每个导引槽以凹槽为中心且槽深从导引槽的两端向中心处递增。

3.根据权利要求1所述的电磁扭矩离合器，其特征在于：所述输入轮上对应每根所述摆动杆上的所述导引球处嵌设有永磁铁块，所有永磁铁块内部磁力线均沿输入轮的轴向布置，且所有永磁铁块的NS极的朝向相同。

4.根据权利要求1所述的电磁扭矩离合器，其特征在于：所述输入轮上对应每根所述摆动杆上的永磁体处嵌设有导磁体。

5.根据权利要求1所述的电磁扭矩离合器，其特征在于：所述永磁体设在所述摆动杆靠近所述输入轮圆心的一端。

6.根据权利要求1所述的电磁扭矩离合器，其特征在于：所述摆动杆为弹性杆。

7.根据权利要求1所述的电磁扭矩离合器，其特征在于：所述径向长槽的中间具有沿径向长槽深度方向延伸的柱形球道，所述球形支点限位在所述柱形球道内。

8.根据权利要求1所述的电磁扭矩离合器，其特征在于：所述摆动杆的另一端穿设有滚球，所述滚球沿所述摆动杆作轴向和周向运动。