CN108952934A - 一种水泵离合器通电差速装置 - Google Patents
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Abstract
一种水泵离合器通电差速装置，其包括驱动总成，从动总成，速度转换齿轮，以及控制总成。所述驱动总成包括带轮，旋转盘，以及设齿轮圈。所述齿轮圈包括内齿轮，摩擦盘。所述从动总成包括永磁盘，以及外齿轮。所述永磁盘包括至少一对极性相反的永磁铁。该永磁铁面向所述旋转盘设置。所述速度转换齿轮耦合在所述内齿轮与外齿轮之间并与所述摩擦盘接触设置。所述控制总成包括线圈，抵顶盘，以及弹性件。当所述线圈通电时，所述从动总成在所述旋转盘切割该磁力线时产生的驱动力下旋转。而该线圈不通电时，所述从动总成与所述驱动总成同速旋转，这使得即使所述线圈发生了故障，所述从动总成仍然可以与所述驱动总成同速旋转，从而可以保证水泵的冷却系统仍然可以以最大速度运行即保证该水泵可以在最高级别的冷却能力下运行，进而可以提高汽车的安全性能。
Description
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，特别是一种水泵离合器通电差速装置。
背景技术
汽车水泵是汽车发动机冷却系统的重要部分，发动机通过皮带轮带动水泵的主轴及叶轮转动，水泵中的冷却液被叶轮带动并在离心力作用下被甩向水泵壳体的边缘，然后从水管流出，并进行往复循环，进行对汽车发动机的冷却。水泵离合器套设在水泵的主轴上，用于控制水泵的工作。
专利号为201620948555.3，专利名称为一种汽车水泵离合器装置的专利申请公开了一种用于汽车水泵的离合器装置。该汽车水泵离合器装置包括穿过水泵本体的主轴，套设在水泵本体端部的皮带轮，以及套设在皮带轮端部的壳体，其中主轴与壳体组成的中空腔体内从皮带轮的端面开始依次设有离合片结构、摩擦盘和电磁线圈结构。当电磁线圈通电时，其磁场吸附离合片结构使之与摩擦盘结合以带动主轴与皮带轮同步转动。
上述的汽车水泵离合器装置在电磁线圈通电时，主轴与皮带轮同步转动，而当电磁线圈不通电时，所述主轴与皮带轮不同步转动。这会造成一个问题，即所述电磁线圈发生故障时即不能正常通电时，由于主轴与皮带轮不能再同步转动，水泵冷却系统不能有效运行，此时会给汽车带来重大的安全隐患，不利于提高汽车的安全性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种安全性能更高的水泵离合器通电差速装置，以解决上述问题。
一种水泵离合器通电差速装置，其包括一个驱动总成，一个由该驱动总成驱动的从动总成，一个设置在所述驱动总成与从动总成之间的速度转换齿轮，以及一个设置在所述驱动总成上的控制总成。所述驱动总成包括一个带轮，一个旋转盘，以及一个设置在所述带轮与旋转盘之间的齿轮圈。所述带轮包括一个皮带轮，一个与该皮带轮同心设置的轴承套，以及一个设置在所述皮带轮及轴承套的轴向一端的容置盘。所述皮带轮的内径大于所述轴承套的内径。所述齿轮圈包括一个内齿轮，以及一个设置在所述内齿轮的轴向一侧的摩擦盘。所述摩擦盘的内径小于所述内齿轮的内径。所述从动总成包括一个设置在所述齿轮圈与旋转盘之间的永磁盘，以及一个固定设置在所述永磁盘上并套设在所述轴承上的外齿轮。所述永磁盘包括至少一对极性相反的永磁铁。该永磁铁面向所述旋转盘设置。所述速度转换齿轮耦合在所述内齿轮与外齿轮之间并与所述摩擦盘接触设置。所述控制总成包括一个设置在所述皮带轮与轴承套之间的线圈，一个设置在所述速度转换齿轮与容置盘之间的抵顶盘，以及一个设置在所述抵顶盘与容置盘之间的弹性件。当所述线圈通电时，所述抵顶盘被所述线圈所产生的磁力吸合以使所述速度变换齿轮与所述摩擦盘之间活动设置，进而所述旋转盘切割所述永磁盘上的所间隔设置的永磁铁所形成的磁力线，并在切割该磁力线的同时产生驱动所述永磁盘旋转的驱动力以使所述从动总成旋转。当所述线圈断电时，所述抵顶盘在所述弹性件的抵顶下压紧所述速度变换齿轮以使所述速度变换齿轮与所述摩擦盘之间固定接触，进而所述速度变换齿轮在所述齿轮圈的驱动下带动所述外齿轮转动以使该外齿轮的转速与所述带轮的转速相等。
进一步地，所述摩擦盘的内径大于或等于所述外齿轮的最大外径。
进一步地，所述从动总成还包括一个固定设置在所述永磁盘上的轴承，该轴承穿设在所述轴承套中，所述外齿轮套设在所述轴承上并与所述永磁盘固定连接。
进一步地，所述抵顶盘包括一个通孔，一个与该通孔连接的吸合圈，以及一个与该吸合圈连接的抵顶圈，所述吸合圈设置在所述通孔与抵顶圈之间，所述通孔的直径与所述轴承套的直径相当，在沿所述通孔的轴向上所述吸合圈与所述线圈相对应且所述抵顶圈与所述速度变换齿轮相接触。
进一步地，所述抵顶盘还包括一个设置在所述吸合圈上的弹性件设置台，该弹性件设置台与所述容置盘形成一个收容槽，该收容槽用于收容所述弹性件。
进一步地，所述速度变换齿轮夹设在所述抵顶圈与摩擦圈之间且该抵顶圈与摩擦圈一直与该速度变换齿轮接触。
进一步地，所述弹性件为一个弹簧。
进一步地，所述弹性件一直处于压缩状态。
进一步地，所述线圈的磁力大于所述弹性件的抵顶力。
进一步地，所述旋转盘包括一个盖体，一个设置在所述盖体上的容置腔，以及一个设置在所述容置腔中的铁件，所述盖体由非金属材料制成。
与现有技术相比，当所述线圈通电时，所述从动总成在所述旋转盘切割该磁力线时产生的驱动力下旋转。而该线圈不通电时，所述从动总成与所述驱动总成同速旋转，这使得即使所述线圈发生了故障，所述从动总成仍然可以与所述驱动总成同速旋转，从而可以保证水泵的冷却系统仍然可以以最大速度运行即保证该水泵可以在最高级别的冷却能力下运行，进而可以提高汽车的安全性能。
附图说明
图1为本发明提供的水泵离合器通电差速装置的分解结构示意图。
图2为图1的水泵离合器通电差速装置的剖面结构示意图。
图3为图1的水泵离合器通电差速装置所具有的抵顶盘的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
如图1至图3所示，其为本发明提供的水泵离合器通电差速装置的结构示意图。所述水泵离合器通电差速装置包括一个驱动总成10，一个由该驱动总成10驱动的从动总成20，一个设置在所述驱动总成10与从动总成20之间的速度转换齿轮30，一个设置在所述驱动总成上的控制总成40，以及一个设置在所述从动总成20的输出上的水泵总成50。与现在技术相比，所述水泵离合器通电差速装置还包括其他的功能模块，如电路模块，电机模块，组装模块，以及安装模块等等，其应当为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。
所述驱动总成10包括一个带轮11，一个旋转盘12，以及一个设置在所述带轮11与旋转盘12之间的内齿轮13。可以想到的是，所述驱动总成10还包括用于组装带轮11，旋转盘12，以及齿轮圈13的螺栓等紧固件，在此不再赘述。所述带轮11包括一个皮带轮111，一个与该皮带轮111同心设置的轴承套112，以及一个设置在所述皮带轮111及轴承套112的轴向一端的容置盘113。所述皮带轮111与电机模块通过皮带连接，用于输入扭矩等动力。所述轴承套112用于穿设下述的从动总成20的轴承23，其与所述皮带轮111间隔设置，以形成一个容置空间，因此所述皮带轮111的内径大于所述轴承套112的外径。该容置空间用于收容下述的控制总成40的线圈41。所述容置盘113具有一个沿其边缘延伸的凸缘1131。该凸缘1131与齿轮圈13一起形成一个用于容置其他组件的空腔。
所述旋转盘12可以金属制成也可以由非金属制成，在本实施例中，所述旋转盘12由非金属制成。所述旋转盘12包括一个盖体121，一个设置在所述盖体121上的容置腔122，以及一个设置在所述容置腔122中的铁件123。所述盖体121盖设在所述齿轮圈13的一侧，以形成一个闭合体。所述容置腔122用于设置所述铁件123，因此其结构与形状应当与该铁件123相符合。所述铁件123用于切割下述的从动总成20所具有磁力线以形成驱动力，具体工作原理会下面进行详细说明。
所述齿轮圈13包括一个内齿轮131，以及一个设置在所述内齿轮131的内侧的摩擦盘132。所述内齿轮131的内侧设置有多个内齿牙。所述摩擦盘132的内径小于所述内齿轮131的内径，并在当所述速度变换齿轮30抵靠在该摩擦盘132上时抵顶该速度变换齿轮30。所述摩擦盘132与内齿轮131一体成型。为了增加所述摩擦盘132的摩擦力，所述摩擦盘132上还可以设置有摩擦板或在该摩擦盘132上设置摩沙层以增加摩擦力。所述摩擦盘132设置在所述齿轮131的轴向一侧，从而使得该齿轮圈13形成一个盘状结构，以用于设置所述速度变换齿轮30。
所述从动总成20包括一个设置在所述齿轮圈13与旋转盘12之间的永磁盘21，一个固定设置在所述永磁盘21的外齿轮22，以及一个固定设置在所述永磁盘21上的轴承23。可以想到的是，所述从动总成20还包括其他的一些功能模块，如螺栓等组装组件，以及垫片等，在此不再赘述。所述永磁盘21上设置有至少一对极性相反且间隔设置的永磁铁211。该至少一对极性相反的永磁铁211朝向所述旋转盘12设置，以利于所述旋转盘12对该永磁铁211所形成的磁力线进行有效切割。在本实施例中，所述永磁盘21上设置有六对永磁铁211，以形成较强的磁场。为了形成磁场，任意两个相邻的永磁铁211的极性相反。所述外齿轮22与所述齿轮圈13的内齿轮131处于同一个平面上，同时该外齿轮22固定在所述永磁盘21上。该外齿轮22与永磁铁211分居于两侧并套设在所述轴承23上。所述外齿轮22的最大外径小于或等于所述摩擦盘132的内径。所述轴承23与所述永磁盘21同心设置，并与该永磁盘21的相对位置固定，即通过紧固件固定相连。所述轴承23用于输出功率，即该轴承23的另一端与所述水泵总成40固定连接。所述外齿轮22套设在所述轴承23上并与所述永磁盘21固定连接。
所述速度变换齿轮30具有外齿牙并位于所述摩擦盘132与控制总成40的抵顶盘之间且耦合在所述内齿轮131与外齿轮22之间，并可以沿所述轴承套112的轴向进行活动。所述速度变换齿轮30的直径小于所述外齿轮22的直径，同时也小于所述齿轮圈131的内径。
所述控制总成40包括一个设置在所述皮带轮111与轴承套112之间的线圈41，一个设置在所述速度转换齿轮30与容置盘113之间的抵顶盘42，以及一个设置在所述抵顶盘42与容置盘113之间的弹性件43。所述线圈41为一个电磁线圈，即当通电时可以产生磁力，而断电时磁力消失。所述线圈41的工作原理应当为本领域技术人员所习知的技术，在此不再详细说明。所述线圈41设置在所述皮带轮111与轴承套112之间所形成的容置空间中，以达到节约空间，结构紧凑的目的。所述抵顶盘42包括一个通孔421，一个与该通孔421连接的吸合圈422，以及一个与该吸合圈422连接的抵顶圈423。所述通孔421用于穿设所述轴承23，其直径应当与所述轴承套112的直径相当。所述吸合圈422设置在所述通孔421与抵顶圈423之间并与所述容置盘113相接触，其用于接收来自所述线圈41的电磁力。因此，在沿所述通孔421的轴向上所述吸合圈422与所述线圈41相对应且所述抵顶圈423与所述速度变换齿轮30相接触。为了达到该目的，在沿所述通孔421的轴向的方向上，所述抵顶圈423朝所述速度变换齿轮30的方向凸出，并与该速度变换齿轮30相对应。所述速度变换齿轮30夹设在所述抵顶盘42的抵顶圈423与摩擦盘132之间且该抵顶圈423与摩擦盘132一直与该速度变换齿轮30接触。当所述线圈41通电或断电时，改变的仅是所述速度变换齿轮30与摩擦盘132之间的摩擦力的大小。即当所述线圈41通电时，该速度变换齿轮30与摩擦盘132之间的摩擦力变小，使得该速度变换齿轮30不会与所述摩擦盘132同速转动。而当线圈41断电时，该速度变换齿轮30与摩擦盘132之间的摩擦力在弹性件43的抵顶下变大，并在该摩擦力的作用下使所述速度变换齿轮30与所述摩擦盘132同速转动。所述抵顶盘42还包括一个设置在所述吸合圈422上的弹性件设置台424。该弹性件设置台424与所述容置盘113形成一个收容槽以用于收容所述弹性件43。所述弹性件43可以为一个弹簧，其一直处于压缩状态。同时，该弹性件43的抵顶力小于所述线圈41的磁力，以使当所述线圈41通电时，该速度变换齿轮30与摩擦盘132之间的摩擦力变小，使得该速度变换齿轮30不会与所述摩擦盘132同速转动。但该弹性件43的抵顶力的大小应当在该线圈41未通电时使所述速度变换齿轮30与所述摩擦盘132同速转动。
所述水泵总成50应当为现有技术，并为本领域技术人员所习知，其包括一个安装结构51，以及设置在所述安装结构51上的风扇52。所述安装结构51用于将该水泵离合器通电差速装置安装到汽车的其他组件上。而所述风扇52用于冷却水泵中的循环水。
在工作中，当所述线圈41通电时，所述抵顶盘42被所述线圈41所产生的磁力吸合以克服所述弹性件43的抵顶力使所述速度变换齿轮30与所述摩擦盘132之间活动设置，进而所述旋转盘12切割所述永磁盘21上的所间隔设置的永磁铁211所形成的磁力线，并在切割该磁力线的同时产生驱动所述永磁盘21旋转的驱动力以使所述从动总成20旋转。而当所述线圈41断电时，所述抵顶盘42在所述弹性件43的抵顶下压紧所述速度变换齿轮30以使所述速度变换齿轮30与所述摩擦盘132之间固定接触，进而所述速度变换齿轮30在所述齿轮圈13的驱动下带动所述外齿轮2转动以使该外齿轮22的转速与所述带轮11的转速相等，即使所述从动总成20的旋转速度与驱动总成10的旋转速度相当。
与现有技术相比，当所述线圈41通电时，所述从动总成20在所述旋转盘12切割该磁力线时产生的驱动力下旋转。而由于是通过切割磁力线使永磁盘21旋转，由于效率的原因，其驱动总成10的动力不可能全部传输给所述从动总成，因此所述从动总成20的轴承23的转速一定是低于所述驱动总成10的皮带轮11的速度，从而达到减速以及变速的目的。而该线圈41不通电时，所述从动总成20与所述驱动总成10同速旋转，这使得即使所述线圈41发生了故障，所述从动总成20仍然可以与所述驱动总成10同速旋转，从而可以保证水泵的冷却系统仍然可以以最大速度运行即保证该水泵可以在最高级别的冷却能力下运行，进而可以提高汽车的安全性能。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述水泵离合器通电差速装置包括一个驱动总成，一个由该驱动总成驱动的从动总成，一个设置在所述驱动总成与从动总成之间的速度转换齿轮，以及一个设置在所述驱动总成上的控制总成，所述驱动总成包括一个带轮，一个旋转盘，以及一个设置在所述带轮与旋转盘之间的齿轮圈，所述带轮包括一个皮带轮，一个与该皮带轮同心设置的轴承套，以及一个设置在所述皮带轮及轴承套的轴向一端的容置盘，所述皮带轮的内径大于所述轴承套的内径，所述齿轮圈包括一个内齿轮，以及一个设置在所述内齿轮的轴向一侧的摩擦盘，所述摩擦盘的内径小于所述内齿轮的内径，所述从动总成包括一个设置在所述齿轮圈与旋转盘之间的永磁盘，以及一个固定设置在所述永磁盘上并套设在所述轴承上的外齿轮，所述永磁盘包括至少一对极性相反的永磁铁，该永磁铁面向所述旋转盘设置，所述速度转换齿轮耦合在所述内齿轮与外齿轮之间并与所述摩擦盘接触设置，所述控制总成包括一个设置在所述皮带轮与轴承套之间的线圈，一个设置在所述速度转换齿轮与容置盘之间的抵顶盘，以及一个设置在所述抵顶盘与容置盘之间的弹性件，当所述线圈通电时，所述抵顶盘被所述线圈所产生的磁力吸合以使所述速度变换齿轮与所述摩擦盘之间活动设置，进而所述旋转盘切割所述永磁盘上的所间隔设置的永磁铁所形成的磁力线，并在切割该磁力线的同时产生驱动所述永磁盘旋转的驱动力以使所述从动总成旋转，当所述线圈断电时，所述抵顶盘在所述弹性件的抵顶下压紧所述速度变换齿轮以使所述速度变换齿轮与所述摩擦盘之间固定接触，进而所述速度变换齿轮在所述齿轮圈的驱动下带动所述外齿轮转动以使该外齿轮的转速与所述带轮的转速相等。
2.如权利要求1所述的水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述摩擦盘的内径大于或等于所述外齿轮的最大外径，。
3.如权利要求1所述的水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述从动总成还包括一个固定设置在所述永磁盘上的轴承，该轴承穿设在所述轴承套中，所述外齿轮套设在所述轴承上并与所述永磁盘固定连接。
4.如权利要求1所述的水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述抵顶盘包括一个通孔，一个与该通孔连接的吸合圈，以及一个与该吸合圈连接的抵顶圈，所述吸合圈设置在所述通孔与抵顶圈之间，所述通孔的直径与所述轴承套的直径相当，在沿所述通孔的轴向上所述吸合圈与所述线圈相对应且所述抵顶圈与所述速度变换齿轮相接触。
5.如权利要求4所述的水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述抵顶盘还包括一个设置在所述吸合圈上的弹性件设置台，该弹性件设置台与所述容置盘形成一个收容槽，该收容槽用于收容所述弹性件。
6.如权利要求4所述的水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述速度变换齿轮夹设在所述抵顶圈与摩擦圈之间且该抵顶圈与摩擦圈一直与该速度变换齿轮接触。
7.如权利要求1所述的水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述弹性件为一个弹簧。
8.如权利要求1所述的水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述弹性件一直处于压缩状态。
9.如权利要求1所述的水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述线圈的磁力大于所述弹性件的抵顶力。
10.如权利要求1所述的水泵离合器通电差速装置，其特征在于：所述旋转盘包括一个盖体，一个设置在所述盖体上的容置腔，以及一个设置在所述容置腔中的铁件，所述盖体由非金属材料制成。
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