CN1309967C - 磁铁型离合器装置和磁铁型风扇离合器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磁铁型离合器装置或磁铁型风扇离合器装置，该装置通过转换和控制一永磁体和一电磁离合器的磁通量方向，可以任意地改变风扇的旋转速度。由电磁离合器和具有永磁体的磁联结器集成的磁铁型离合器装置或者磁铁型风扇离合器装置的特征在于，磁环元件安装在永磁旋转体上，并且通过转换和控制电磁离合器的磁通量方向，风扇的旋转速度等可以改变。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于一般工业的传输装置上的可变扭矩离合器的磁铁型离合器装置或磁铁型风扇离合器装置等，以及一种用于控制应用到机动车内燃机上的冷却风扇的旋转的低噪音的磁铁型离合器装置或者磁铁型风扇离合器装置等。
背景技术
由磁联结器和电磁离合器集成而构造的磁铁型风扇离合器装置已经作为一种用于控制机动车等内燃机上的冷却风扇(此后简称为风扇)旋转的风扇离合器提出(JP-A-2002-195303等)。在这种类型的磁铁型风扇离合器装置中，磁联结器和电磁离合器组合在一起，风扇连接到磁联结器侧。具体的说，例如，磁铁型风扇离合器装置由可旋转的电磁离合器和磁联结器构成，该电磁离合器由衔铁和其中具有由驱动轴或固定轴支撑的磁化线圈的离合器转子构成，磁联结器具有一个其外圆周上连接该风扇的永磁旋转体，以及一个设置成与该永磁体相对置并间隔一微小间隙的磁滞材料或者导体。该磁联结器构造成使得通过在上述永磁体和磁滞材料或导体之间产生的引力作用，永磁旋转体和上述的圆盘可以一起旋转。这种磁铁型风扇离合器构造成用于控制上述磁联结器的操作，从而通过上述电磁离合器将磁联结器接通或断开。
在具有这样一种结构的磁铁型风扇离合器的情况下，当电磁离合器的磁化线圈接通时，衔铁被吸引并被吸附到离合器转子上，并且离合器转子、衔铁和圆盘或者从动侧箱体一起旋转从而使风扇通过磁联结器旋转。因此，可获得下述有利的效果等。即，风扇的旋转可以通过接通或断开电磁离合器来控制。此外，由于电磁离合器的接通或断开的控制与冷却水的温度，节流孔，发动机的旋转速度和空调开关有关，所以可以精确和稳定地控制风扇的旋转。更进一步，当风扇通过磁联结器旋转时，磁联结器通过永磁体的磁力传递旋转扭矩，因而磁联结器打滑并缓冲起动(cushion start)。因此当电磁离合器开始接通时，载荷较小并且与没有磁联结器的风扇离合器装置相比，风扇的噪音可以得到很大的降低。
然而，在传统的磁铁型风扇离合器装置中，磁联结器由永磁旋转体和安装在该旋转体上的永磁体构成，永磁体和电磁离合器的磁通量的方向不能转换和控制。因此，传统的磁铁型风扇离合器装置具有风扇的旋转速度不能任意改变的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，并提供一种磁铁型离合器装置或者一种磁铁型风扇离合器装置，该装置能够以通过转换和控制永磁体和电磁离合器的磁通量的方向，任意改变风扇等的输出轴的旋转速度。
本发明中的磁铁型离合器装置的特征在于，磁铁型离合器装置通过组合一个磁联结器和一个电磁离合器而构成，其中电磁离合器由一个设置于固定在输入轴上的一离合器转子中的磁化线圈构成，磁联结器具有一个可旋转地支撑在输出轴上的永磁旋转体，一个由该旋转体保持从而前后移动的衔铁，一个固定在上述输出轴上的圆盘，以及一个连接到上述圆盘上从而其间以一微小间隙与安装在上述永磁旋转体上的永磁体相对置的导体或磁滞材料，并构造成通过产生在上述永磁体和导体或磁滞材料之间的引力作用而使永磁旋转体和上述圆盘一起旋转，并被控制而由上述电磁离合器接通或断开；改进之处在于，安装在上述永磁旋转体上的永磁体在圆周方向上设有多个磁极，磁环元件在圆周方向上交替地安装在每个S极和N极的内外圆周面侧部上，可通过转换和控制上述电磁离合器的磁通量方向而改变上述圆盘的旋转速度。
这里，其特征还在于，上述衔铁通过一个片簧保持在上述旋转体中，从而前后移动预定的距离。其特征还在于，上述永磁旋转体通过一轴承装置可旋转地支撑在上述输出轴中。
另外，本发明的磁铁型风扇离合器装置的特征在于，磁铁型风扇离合器装置通过组合一个磁联结器和一个电磁离合器而构成，并具有一个连接到磁联结器侧的风扇，其中该电磁离合器由一个可旋转地支撑在一固定轴上的离合器转子和一个设置在该转子中的磁化线圈构成，该磁联结器具有一个可旋转地支撑在上述固定轴上的永磁旋转体，一个由该旋转体保持从而前后移动的衔铁，一个带有一风扇并可旋转地支撑在上述永磁旋转体上的圆盘，及一个连接到上述圆盘上从而其间以一微小间隙与安装在上述永磁旋转体上的永磁体相对置的导体或磁滞材料，并构造成通过产生在上述永磁体和导体或磁滞材料之间的引力作用而使永磁旋转体和上述圆盘一起旋转，并被控制而由上述电磁离合器接通或断开；改进之处在于，安装在上述永磁旋转体上的永磁体在圆周方向上设有多个磁极，磁环元件在圆周方向上交替地安装在每个S极和N极的内外圆周面侧部上，可通过转换和控制上述电磁离合器的磁通量方向而改变上述圆盘的旋转速度。这里，其特征还在于，上述衔铁通过一个片簧保持在上述旋转体上，从而前后移动预定的距离。另外，其特征在于，上述离合器转子和上述永磁旋转体通过一轴承装置可旋转地支撑在上述固定轴上。
在本发明的磁铁型离合器装置或者磁铁型风扇离合器装置中，输出轴如风扇等的旋转速度，可以通过转换和控制永磁体和电磁离合器的磁通量的方向而任意改变。因此降低了风扇的噪音，改善了燃料的费用，并使电磁离合器紧凑且降低成本。
附图说明
图1是本发明磁铁型离合器装置的一个实施例的纵向剖面侧视图。
图2是本发明磁铁型风扇离合器装置的另一个实施例的半纵向剖面侧视图。
图3是永磁旋转体的部分前视图，示出了图2中磁铁型风扇离合器装置的永久磁体在圆周方向上具有多个磁极布置的结构。
图4是放大的部分透视图，示出了图2中磁铁型风扇离合器装置的磁联结器和电磁离合器的部分。
图5A至5C分别为当本发明的磁铁型离合器装置的电磁离合器接通和断开时，磁通量流动的示意解释图。
图6为与传统的磁铁型风扇离合器装置相比，本发明的磁铁型风扇离合器装置的风扇旋转特性的图表。
具体实施方式
在图1至图5中，附图标记1、11和2分别表示输入轴、输出轴和固定轴。附图标记3、13表示电磁离合器。附图标记4、14表示磁联结器。附图标记5、15a、15b表示磁环元件。附图标记6、16表示衔铁。
图1中所示的磁铁型离合器装置具有这样的结构，即电磁离合器3连接到输入轴1上，磁联结器4连接到输出轴11上，电磁离合器3和磁联结器4被外壳18包围，该外壳18通过轴承装置7、17可旋转地支撑在输入轴1和输出轴11上。上述电磁离合器3由固定在输入轴1上的离合器转子3-1，以及固定在外壳18上并位于该转子中的磁化线圈3-2构成。另一方面，磁联结器4由永磁旋转体4-1、永磁体4-2、磁环元件5a、5b、衔铁6、带有翼片4-5的圆盘4-3以及导体4-4(或磁滞材料)构成。永磁旋转体4-1通过轴承装置8可旋转地支撑在输出轴11上。永磁体4-2安装在旋转体上并且在圆周方向上具有多个磁极。磁环元件5a、5b在圆周方向上交替的设置在永磁体4-2的内外圆周面侧部上。衔铁6通过片簧6-1保持在上述的旋转体4-1上，从而前后移动预定的距离。圆盘4-3固定在上述的输出轴11上。导体4-4连接在上述圆盘4-3上，并与安装在上述永磁旋转体4-1上的永磁体4-2相对置，其间有一个微小的间隙。通过在上述永磁体4-2和导体4-4之间产生的引力作用，永磁旋转体4-1和具有上述导体4-4的圆盘4-3相对旋转，并产生涡流。
在具有上述结构的磁铁型离合器装置中，当电磁离合器3在离合器转子3-1与输入轴1一起旋转的状态下接通时，衔铁6被安装在离合器转子3-1中的磁化线圈3-2吸引并被吸附到离合器转子3-1上，离合器转子3-1和永磁旋转体4-1一起旋转。当永磁旋转体4-1旋转时，通过永磁旋转体的永磁体4-2和连接在圆盘4-3上的导体4-4之间所产生的涡流的引力作用，圆盘4-3与输出轴11一起旋转。
接下来，图2至图4中所示的磁铁型风扇离合器装置通过将一个电磁离合器13和一个磁联结器14设置在非旋转的固定轴2上而构成。电磁离合器13由带有滑轮13-1a的离合器转子13-1和磁化线圈13-2构成。离合器转子13-1通过轴承装置9可旋转地支撑在固定轴2上。磁化线圈13-2安装在离合器转子13-1中并通过撑条13-3固定在固定轴2上。另一方面，磁联结器14由永磁旋转体14-1、永磁体14-2、衔铁16、带有风扇14-4的圆盘14-3以及导体14-5(或磁滞材料)构成。永磁旋转体14-1通过轴承装置10可旋转地支撑在固定轴2上。永磁体14-2安装在永磁旋转体14-1上。衔铁16通过片簧16-1保持在上述的旋转体14-1上，从而前后移动预定的距离。圆盘14-3通过轴承装置9-1可旋转地支撑在上述的旋转体14-1上。导体14-5连接在上述的圆盘14-3上，并与安装在上述永磁旋转体14-1上的永磁体14-2相对置，其间有一微小的间隙。通过在上述永磁体14-2和导体14-5之间所产生的涡流的引力作用，永磁旋转体14-1和具有上述导体14-5的圆盘14-3相对旋转。
如图3和4中所示，该磁铁型风扇离合器装置的磁联结器14上的永磁体14-2在圆周方向上具有多磁极的结构。也就是说，设置了一个分开结构的永磁体，因此N极和S极在圆周方向上交替的设置在永磁旋转体14-1的环形圆周上。此外，磁环元件15a，15b在圆周方向上交替连接在每个磁体的内外圆周面侧部上。
在图2至图4所示的磁铁型风扇离合器装置中，当电磁离合器13在离合器转子13-1通过滑轮13-1a旋转的状态下接通时，保持在永磁旋转体14-1上前后移动的衔铁16由通过撑条13-3固定在固定轴2上的磁化线圈13-2吸引，并被吸附到离合器转子13-1上，使得离合器转子13-1和永磁旋转体14-1一起旋转。当该永磁旋转体14-1旋转时，通过在上述永磁旋转体14-1的永磁体14-2和连接在圆盘14-3上的导体14-5之间所产生的涡流的引力作用，圆盘14-3旋转，从而风扇14-4旋转。
将在图5的基础上说明当电磁离合器接通和断开时，显示在上述图1和2至4中的每一个图中的磁铁型离合器装置或者磁铁型风扇离合器装置的操作。首先，当电磁离合器断开时，永磁体4-2、14-2的磁通量流向衔铁6、16，如图5A中的箭头所示。但由于没有衔铁6，16移动到电磁离合器侧，只有离合器3-1，13-1旋转，圆盘4-3、14-4处于不旋转状态。
接着，当电磁离合器接通时，如图5B中的箭头b所示磁通量流向3-1、13-1、衔铁6、16被吸附到离合器转子侧，离合器转子3-1、13-1和永磁体4-2、14-2一起旋转。在这种情况下，如这些图所示，当从永磁体4-2，14-2流出的磁通量方向(箭头a)和电磁离合器3、13的磁通量方向(箭头b)设定为相反时，流向导体4-4、14-5侧的磁通量减至最小且风扇旋转速度变为最小。另一方面，如图5C所示，当从永磁体4-2，14-2流出的磁通量方向(箭头a)和电磁离合器3，13的磁通量方向(箭头b)设定为相同时，流向导体4-4、14-5侧的磁通量增至最大且风扇旋转速度变为最大。
也就是说，在本发明的磁铁型离合器装置或者磁铁型风扇离合器装置的情况下，可以通过转换电磁离合器的磁通量方向并在一个区域(斜线部分)中相对于图6中所示风扇旋转特性控制电流值，而在当电磁离合器接通的时间里，从永磁体4-2，14-2流出的磁通量方向(箭头a)与电磁离合器3、13的磁通量方向(箭头b)设定为彼此相反时(图5B)的风扇旋转速度，和当从永磁体4-2，14-2流出的磁通量方向(箭头a)与电磁离合器3，13的磁通量方向(箭头b)设定为相同时(图5C)的风扇旋转速度之间自由地改变风扇的旋转速度。
本发明的装置在用于一般工业中传输装置上的可调扭矩离合器的磁铁型离合器装置或磁铁型风扇离合器装置等的同时，还可用作一般目的机器的可调扭矩离合器，以及通过控制应用到机动车内燃机上的冷却风扇的旋转，而具有较小噪音的磁铁型离合器装置或磁铁型风扇离合器装置等。
Claims (7)
1.一种通过组合一个磁联结器和一个电磁离合器而构成的磁铁型离合器装置，其中电磁离合器由一个设置于固定在输入轴上的一离合器转子中的磁化线圈构成，磁联结器具有一个可旋转地支撑在输出轴上的永磁旋转体，一个由该旋转体保持从而前后移动的衔铁，一个固定在上述输出轴上的圆盘，以及一个连接到上述圆盘上从而其间以一微小间隙与安装在上述永磁旋转体上的永磁体相对置的导体或磁滞材料，并构造成通过产生在上述永磁体和导体或磁滞材料之间的引力作用而使永磁旋转体和上述圆盘一起旋转，并被控制而由上述电磁离合器接通或断开；其特征在于，安装在上述永磁旋转体上的永磁体在圆周方向上设有多个磁极，磁环元件在圆周方向上交替地安装在每个S极和N极的内外圆周侧上，可通过转换和控制上述电磁离合器的磁通量方向而改变上述圆盘的旋转速度。
2.根据权利要求1所述的磁铁型离合器装置，其中上述衔铁通过一个片簧保持在上述旋转体中，从而前后移动预定的距离。
3.根据权利要求1或2所述的磁铁型离合器装置，其中上述永磁旋转体通过一轴承装置可旋转地支撑在上述输出轴中。
4.一种磁铁型风扇离合器装置，该磁铁型风扇离合器装置通过组合一个磁联结器和一个电磁离合器而构成，并具有一个连接到磁联结器侧的风扇，其中该电磁离合器由一个可旋转地支撑在一固定轴上的离合器转子和一个设置在该转子中的磁化线圈构成，该磁联结器具有一个可旋转地支撑在上述固定轴上的永磁旋转体，一个由该旋转体保持从而前后移动的衔铁，一个带有一风扇并可旋转地支撑在上述永磁旋转体上的圆盘，及一个连接到上述圆盘上从而其间以一微小间隙与安装在上述永磁旋转体上的永磁体相对置的导体或磁滞材料，并构造成通过产生在上述永磁体和导体或磁滞材料之间的引力作用而使永磁旋转体和上述圆盘一起旋转，并被控制而由上述电磁离合器接通或断开；其特征在于，安装在上述永磁旋转体上的永磁体在圆周方向上设有多个磁极，磁环元件在圆周方向上交替地安装在每个S极和N极的内外圆周侧上，可通过转换和控制上述电磁离合器的磁通量方向而改变上述圆盘的旋转速度。
5.根据权利要求4所述的磁铁型风扇离合器装置，其中上述衔铁通过一个片簧保持在上述旋转体上，从而前后移动预定的距离。
6.根据权利要求4或5所述的磁铁型风扇离合器装置，其中上述离合器转子和上述永磁旋转体通过一轴承装置可旋转地支撑在上述固定轴上。
7.根据权利要求4或5所述磁铁型风扇离合器装置，其中具有分开结构的永磁体的N极和S极交替地设置在上述永磁旋转体的环形圆周上，磁环元件交替地连接在每个磁体的内外圆周面上。
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