CN108331852B - 一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁扭簧式离合器、一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵和一种交通工具，所述电磁扭簧式离合器，包括主动轮组件、从动轮组件和操纵装置，所述主动轮组件与所述从动轮组件通过轴承连接，相互之间可实现相对转动；所述主动轮组件中的支架外安装有摩擦套与所述从动轮组件内的扭簧的螺旋部分抱紧；所述开关水泵包括所述电磁扭簧式离合器、铁芯组件和泵体组件；通过线圈通、断电来控制离合器部件的动力输出部分是否将旋转运动传递到叶轮，从而控制叶轮的运动。本发明实现了减轻扭簧磨损过快的问题以及形成根据汽车发动机的温度来控制发动机冷却***工作的装置。

Description

一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵

技术领域

本发明属于汽车发动机车载水泵的技术领域，特别是涉及一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵。

背景技术

汽车发动机车载水泵是发动机冷却***的重要部件，汽车发动机车载水泵的作用是泵送冷却液，使冷却液在发动机的冷却水道内快速流动，以带走发送机工作时产生的热量，保持发动机正常工作温度，目前，汽车发动机车载水泵类产品的现状为广泛采用离心式水泵作为其冷却***强制循环的主要部件。汽车发动机车载水泵主要使用皮带驱动皮带轮，皮带轮直接驱动水泵叶轮工作，叶轮使冷却液流动，为发动机散热。

传统的汽车发动机车载水泵存在一定的不足，传统的汽车发动机车载水泵无离合器控制，在车辆启动时汽车发动机车载水泵就开始工作，但在车辆刚开始启动的时刻，汽车发动机的温度较低，此时汽车发动机车载水泵开始工作，严重影响了汽车发动机温度上升到合适的工作范围，使汽车发动机的工作性能受到一定程度的影响，从而造成了一定程度的燃油的浪费，造成经济损失，因此目前传统的汽车发动机车载水泵不能满足目前提倡的节能环保的要求。

公开号为CN201502640U的专利文献公开一种汽车水泵电磁离合器，在汽车水泵轴与水泵皮带轮之间增加电磁离合装置，可以根据实际工况开启或关闭水泵皮带轮的扭矩向汽车水泵轴的传递，能实现发动机冷却平衡，而有效的减少发动机的能耗损失，节能减排。但其也存在一定的不足，从该专利公开的内容来看，主要是利用永磁铁的磁场力将驱动盘总成与水泵皮带轮吸合实现扭矩传递，其中永磁铁的磁场力平行于汽车水泵轴的轴向，而水泵皮带轮带动汽车水泵轴旋转的扭矩是汽车水泵轴的周向，这两个力是相切的关系，也就是说该技术方案实质上利用的是永磁铁的磁场力吸合内、外环板、内、外环板与永磁铁之间的摩擦力实现扭矩的传递，由于永磁铁的磁场力是一定的，所产生的摩擦力也是一定的，如果所设计的永磁铁的磁场力所产生的摩擦力足以满足水泵皮带轮最大转速时的扭矩，则产生的冲击力很大，影响产品的使用寿命；若不能满足水泵皮带轮最大转速时的扭矩，则水泵皮带轮的转速和汽车水泵轴的转速存在速度差，它们之间会产生相对滑动，将很快磨损，影响水泵的寿命。

公开号为CN103711564A的专利文献公开一种可调速水泵，提出了一种利用在皮带轮与从动轴之间设置扭簧，利用扭簧的抱紧与松开传递轮系动力，解决了公开号为CN201502640U的专利文献中存在的问题。但其也存在一定的不足，由于扭簧的轴向引脚需要穿过从动轴侧壁上设置的弧形长槽孔，再伸入到吸合盘上设置的凹槽内，虽然设置的弧形长槽孔给扭簧轴向引脚提供了足够的活动范围，但仍存在一定的缺陷：在非正常工作情况下，若从动轴转动的角度大于弧形长槽孔的度数时，将导致从动轴与扭簧动作的干涉，轻者影响可调速水泵的正常工作，重者直接使该可调速水泵发生报废，从而影响车辆的正常运行，因此可靠性不足；另一方面，这种结构比较复杂，制造成本较高。

公开号为CN203770462U的专利文献公开一种扭簧式电磁离合器，其扭簧位于吸合盘套筒内、从动轮套筒外，扭簧的两个自由端分别引出第一引脚和第二引脚，在自由状态下其内径大于从动轮套筒的外径，其第一引脚伸入吸合盘缺口内，其第二引脚伸入从动轮缺口内。解决了公开号为CN103711564A的专利文献中从动轴与扭簧动作的干涉的问题，可靠性更高、使用寿命更长、更便于安装、结构更简单、成本更低。但其也存在一定的不足，在皮带轮带动吸合盘高转速旋转下，冲击力对扭簧产生破坏，同时电磁离合器中与扭簧接触的各个部件之间的摩擦使得扭簧过快摩擦，仍然影响电磁离合器寿命。

综上所述，现有技术中对于如何设计汽车发动机车载水泵使之根据发动机工作温度情况选择适当开启时间的问题，以及控制汽车发动机车载水泵开启的扭簧式电磁离合器中存在的扭簧磨损过快问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

本发明为了克服的现有技术中扭簧式电磁离合器中存在的扭簧磨损过快问题，提供一种电磁扭簧式离合器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电磁扭簧式离合器，包括主动轮组件、从动轮组件和操纵装置，所述主动轮组件与所述从动轮组件通过轴承连接，相互之间可实现相对转动；

所述主动轮组件包括皮带轮和支架，所述皮带轮与所述支架连接，所述支架内安装有轴承；所述支架外安装有摩擦套；

所述从动轮组件包括从动轴、扭簧和扭簧护套，所述轴承与所述从动轴连接，所述从动轴分别与扭簧和扭簧护套连接；所述扭簧包括主动引脚、从动引脚和螺旋部分，所述螺旋部分分别与所述主动引脚和从动引脚连接，所述主动引脚与所述操纵装置连接，所述从动引脚固定于所述从动轴上，所述摩擦套的另一端设置于所述螺旋部分内部；所述扭簧处于自由状态时，所述螺旋部分与所述扭簧护套和从动轴接触，所述扭簧处于工作状态时，所述螺旋部分拧紧，所述螺旋部分与所述支架外安装的摩擦套抱紧；

所述操纵装置包括吸合盘、扭簧操纵块、弹簧片和弹簧片定位套，所述扭簧的主动引脚伸于所述扭簧操纵块内部，所述扭簧操纵块与吸合盘连接，所述吸合盘通过弹簧片与支架贴合，所述弹簧片通过挡圈与弹簧片定位套固定连接，所述弹簧片外圆处与吸合盘连接，内孔与弹簧片定位套连接。

所述电磁扭簧式离合器具有有效减缓扭簧磨损过快效果。在所述电磁扭簧式离合器中，通过扭簧扭紧将所述主动轮组件中的动力传递与所述从动轮组件，本发明在所述扭簧与所述支架之间设置有摩擦系数小、耐磨的摩擦套，所述摩擦套可使扭簧在刚扭紧支架开始工作的瞬间由于摩擦系数小产生打滑，在高速转速下有效减缓扭簧与支架之间产生巨大的冲击力，减少瞬间冲击力对扭簧主动引脚的破坏，同时所述摩擦套选用耐磨材料好的材料可减缓在扭簧扭紧的瞬间和支架产生剧烈摩擦而造成所述扭簧的过快磨损。

进一步的，所述吸合盘上设置有摩擦材料，所述摩擦材料位于吸合盘与所述主动轮组件的所述支架贴合一侧；所述电磁扭簧式离合器工作时，所述支架端面与操纵装置中压有摩擦材料的吸合盘接触。所述吸合盘上设置的摩擦材料使得所述吸合盘与所述支架在压紧接触时使动力传递时的损失减少，同时摩擦材料的设置避免所述吸合盘与所述支架之间连接时的磨损。

进一步的，所述吸合盘和所述支架可采用涂层或热处理方式处理后，替代所述吸合盘上设置的摩擦材料。所述吸合盘和所述支架采用涂层或热处理方式与其替代的吸合盘上设置的摩擦材料效果相同，均为使得所述吸合盘与所述支架在压紧接触时使动力传递时的损失减少，同时避免所述吸合盘与所述支架之间连接时的磨损。

进一步的，所述扭簧的螺旋部分的横截面为等直径形状或变直径形状。所述扭簧的螺旋部分采用等直径螺旋或变直径螺旋并不影响本发明实现的效果。

进一步的，所述扭簧的螺旋部分的圈数为4-7圈。在本发明中，所述扭簧的螺旋部分的圈数设定为4圈-7圈之间，包含4圈与7圈，满足了扭簧在扭紧状态时，其扭紧力可使所述扭簧与所述主动轮组件中的支架上的摩擦套抱紧，所述扭簧的从动引脚固定于所述从动轮组件中的从动轴，进而将主动轮组件中的动力传递于从动轮组件。

进一步的，所述扭簧的主动引脚采用直边结构或弯型结构。所述扭簧的主动引脚伸于所述操纵装置的所述扭簧操纵块内部，所述扭簧的主动引脚采用直边结构或弯型结构使得所述扭簧的主动引脚与所述操纵装置的所述扭簧操纵块固定连接。

进一步的，所述扭簧的从动引脚固定于所述从动轴与扭簧护套之间，所述从动轴与所述扭簧护套的固定方式为过盈配合、螺纹连接、焊接或铆接。其具有满足在扭簧扭紧状态时从动轴与所述扭簧护套依旧处于固定连接状态的效果，在电磁扭簧式离合器的操纵装置中，所述从动轴与所述扭簧护套固定连接后的拔出力大于所述扭簧扭紧状态下传递的力，在扭簧扭紧状态时从动轴与所述扭簧护套依旧处于固定连接状态。

进一步的，所述扭簧的从动引脚采用勾型结构或弯型结构。所述扭簧的从动引脚固定于所述从动轴与扭簧护套之间，所述扭簧的从动引脚采用勾型结构或弯型结构，其具有满足所述通过扭簧将主动轮组件中的力传递至所述从动轮组件中的从动轴。

进一步的，所述支架外表面可设置涂层代替所述支架外安装的所述摩擦套，或所述支架可采用热处理代替所述支架外安装的所述摩擦套。所述支架外表面设置的涂层与其代替所述支架外安装的所述摩擦套实现效果相同，采用热处理后的所述支架与其代替安装有所述摩擦套的所述支架实现效果相同，使扭簧在刚扭紧支架开始工作的瞬间由于摩擦系数小产生打滑，在高速转速下有效减缓扭簧与支架之间产生巨大的冲击力，减少瞬间冲击力对扭簧主动引脚的破坏，同时所述摩擦套选用耐磨材料好的材料可减缓在扭簧扭紧的瞬间和支架产生剧烈摩擦而造成所述扭簧的过快磨损。

进一步的，所述扭簧护套在其靠近所述扭簧的主动引脚一端内部设置有一凸台，所述扭簧护套上设置的凸台限制了所述扭簧的轴向位置，防止所述扭簧的轴向移动量过大而与其他件发生干涉。

进一步的，所述扭簧外表面设置耐磨涂层，所述扭簧外的耐磨涂层减轻所述扭簧与所述从动轴、扭簧护套之间的磨损。

进一步的，所述扭簧操纵块与所述吸合盘之间的连接固定方式为过盈配合，或过盈配合和铆接相结合，相配对的所述扭簧操纵块的轴径大于吸合盘中设置与扭簧操纵块连接的槽的孔径，采用特殊工具将所述扭簧操纵块挤压进去，或利用热胀冷缩的特性，将吸合盘中设置与扭簧操纵块连接的槽加热，趁孔径扩大，迅速套于所述扭簧操纵块上，待冷却收缩后二个零件就紧紧配合成一体了，或将扭簧操纵块放在干冰里冷却后，与所述吸合盘连接；所述扭簧操纵块与吸合盘过盈配合后再铆接在一起。或所述扭簧操纵块与所述吸合盘直接采用铆接或者焊接的方式连接。其具有满足在扭簧扭紧状态时所述扭簧操纵块与所述吸合盘依旧处于固定连接状态的效果，在电磁扭簧式离合器的操纵装置中，所述扭簧操纵块与所述吸合盘固定连接后的拔出力大于所述扭簧扭紧状态下传递的力，在扭簧扭紧状态时所述扭簧操纵块与所述吸合盘依旧处于固定连接状态。

进一步的，在操纵装置中，所述吸合盘与所述扭簧操纵块可采用一体加工件。其具有满足在扭簧扭紧状态时所述扭簧操纵块与所述吸合盘依旧处于固定连接状态的效果，在电磁扭簧式离合器的操纵装置中，所述吸合盘与所述扭簧操纵块采用一体加工件使得所述扭簧操纵块与所述吸合盘固定连接后的拔出力大于所述扭簧扭紧状态下传递的力，在扭簧扭紧状态时所述扭簧操纵块与所述吸合盘依旧处于固定连接状态。

进一步的，所述弹簧片的外圆处与所述吸合盘连接，所述弹簧片与所述吸合盘之间的固定连接方式采用过盈配合、焊接、铆接或冲压。其具有满足在弹簧片承受最大变形后的弹力时所述弹簧片与所述吸合盘依旧处于固定连接状态的效果，在电磁扭簧式离合器的操纵装置中，所述弹簧片与所述吸合盘固定连接后的拔出力大于所述弹簧片承受最大变形后的弹力，在弹簧片承受最大变形后的弹力时所述弹簧片与所述吸合盘依旧处于固定连接状态。

进一步的，所述弹簧片的内孔与所述弹簧片定位套连接，所述弹簧片与弹簧片定位套通过挡圈连接，所述弹簧片定位套为L型结构，所述弹簧片一侧与所述弹簧片定位套接触，所述弹簧片另一侧与所述挡圈接触，所述挡圈与所述弹簧片定位套连接。所述弹簧片与所述弹簧片定位套之间的连接固定方式采用铆接、焊接或过盈配合。其具有满足在弹簧片承受最大变形后的弹力时所述弹簧片定位套与所述挡圈有效固定所述弹簧片的效果，在电磁扭簧式离合器的操纵装置中，所述弹簧片与所述弹簧片定位套固定连接后的拔出力大于所述弹簧片承受最大变形后的弹力，在弹簧片承受最大变形后的弹力时所述弹簧片定位套与所述挡圈有效固定所述弹簧片。

本发明为了克服现有技术中汽车发动机车载水泵无法良好的根据发动机工作温度情况选择适当开启时间的问题，提供一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，包括所述电磁扭簧式离合器、铁芯组件和泵体组件；所述铁芯组件与所述电磁扭簧式离合器连接，所述泵体组件分别与所述电磁扭簧式离合器、所述铁芯组件连接；

所述泵体组件包括壳体、叶轮、轴、限位块、水封和垫块，所述壳体内部设置所述叶轮、轴、限位块、水封和垫块，所述轴安装于所述壳体内部，所述限位块安装于所述轴上，所述轴依次与所述水封、叶轮连接，所述叶轮与壳体进行相对运动，所述泵体组件通过所述限位块与所述电磁扭簧式离合器连接，所述电磁扭簧式离合器中的操纵装置与所述限位块连接；所述泵体组件通过垫块与所述铁芯组件连接；

所述铁芯组件包括铁芯与线圈，所述铁芯与所述壳体外部固定连接，所述电磁扭簧式离合器中与所述铁芯相对应位置设置所述吸合盘，所述铁芯内部设置线圈，所述铁芯靠近所述吸合盘一侧端面设置所述垫块。

一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵通过铁芯组件中线圈的通电与断电的方式控制所述电磁扭簧式离合器从而控制泵体组件工作，可以根据发动机工作时不同的温度情况，选择适当的开启时间，和适当的工作时间，避免了像普通车载水泵在一开始就进入工作状态，影响发动机温度上升时间，从而影响发动机动力的输出，进而造成不必要的燃油浪费的工作方式，从而达到降低车辆燃油浪费节能环保的效果。

进一步的，其中所述铁芯组件采用PWM控制，铁芯组件有两个不同的工作电压，基于电磁扭簧式离合器的开关水泵开始工作的时刻，所述线圈采用高电压供电，以克服所述铁芯组件与所述吸合盘之间吸合力不足的状态，当所述铁芯组件与所述吸合盘之间吸合以后，所述线圈采用低电压供电，保持所述铁芯组件与所述吸合盘之间吸合状态。

进一步的，所述操纵装置中的所述弹簧片通过所述弹簧片定位套与所述限位块连接，所述弹簧片定位套相对所述限位块进行圆周转动。

进一步的，所述弹簧片定位套和所述限位块采用钢制材料、橡胶材料或粉末冶金材料。粉末冶金摩擦材料，又称烧结摩擦材料，由基体金属(铜、铁或其他合金)、润滑组元(铅、石墨、二硫化钼等)、摩擦组元(二氧化硅、石棉等)三部分组成，粉末冶金摩擦材料摩擦系数高，能很快吸收动能，制动、传动速度快、磨损小；强度高，耐高温，导热性好；抗咬合性好，耐腐蚀，受油脂、潮湿影响小。

进一步的，所述垫块采用方形、圆形、椭圆形或三角形，当所述线圈通电时产生磁场，所述铁芯组件吸引所述吸合盘，所述铁芯靠近所述吸合盘一侧端面设置的所述垫块有效减少所述铁芯与所述吸合盘之间的摩擦。

进一步的，所述吸合盘或铁芯的外表面可设置涂层代替所述垫块，或所述吸合盘或铁芯可采用热处理后达到减磨作用代替所述垫块。所述吸合盘或铁芯外的涂层，或者热处理后的所述吸合盘或铁芯与其替代的所述铁芯上设置的垫块的效果相同，有效减少所述铁芯与所述吸合盘之间的摩擦。

进一步的，所述垫块设置于所述铁芯外环、内环或端面上，或者所述垫块设置于所述吸合盘。所述垫块的位置可设置于所述铁芯或吸合盘的不同位置，且所述垫块的大小根据其位置不同而不同。其具有有效减少所述铁芯与所述吸合盘之间的摩擦效果；

进一步的，所述垫块与铁芯或所述垫块与吸合盘之间的连接固定方式为过盈配合、螺纹连接、焊接或铆接。

本发明为了克服现有技术中汽车发动机车载水泵无法良好的根据发动机工作温度情况选择适当开启时间的问题，提供一种交通工具。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种交通工具，该交通工具具有发动机及用于给发动机散热的冷却单元，所述冷却单元包括水泵；所述水泵采用所述基于电磁扭簧式离合器的开关水泵。

本发明工作原理：

当汽车发动机温度过高需要冷却单元对其进行散热降温时，所述基于电磁扭簧式离合器的开关水泵中的线圈不通电，所述主动轮组件中的皮带轮将运动传递到主动轮组件中的支架，所述支架内环外圆处安装有摩擦套，所述支架端面与操纵装置中压有摩擦材料的吸合盘接触，通过弹簧片变形产生的轴向力使吸合盘压紧于支架，并能传递运动，与吸合盘同步运动的扭簧操纵块内伸有扭簧的主动引脚，扭簧的主动引脚驱使扭簧转动，扭簧转动后直径变小，此时扭簧螺旋部分将与支架上的摩擦套抱紧，开始传递来自主动轮部件的动力，所述扭簧的从动引脚与从动轮组件中的从动轴连接，所述从动轴安装于轴一端，所述轴另一端安装叶轮，最终皮带轮的动力依次经过支架、扭簧、从动轴、轴，实现叶轮的转动，基于电磁扭簧式离合器的开关水泵开始工作，对汽车发送机进行散热降温。

本发明离合器部件的操纵装置，扭簧操纵块与吸合盘过盈配合后再铆接在一起，或者是铆接，焊接，弹簧片与吸合盘铆接在一起，此处要求扭簧操纵块与吸合盘固定后的拔出力要大于扭簧扭紧时传递的力，弹簧片与吸合盘固定后的拔出力要高于弹簧片承受最大变形后的弹力。

本发明的电磁扭簧式离合器通过扭簧扭紧将动力由支架传递到从动轴，在扭簧与支架之间设置有摩擦系数小、耐磨的摩擦套，可使扭簧在刚扭紧支架开始工作的瞬间由于摩擦系数小产生打滑，减少瞬间冲击力对扭簧主动引脚的破坏，同时选用耐磨材料好的材料可减缓在扭簧扭紧的瞬间和支架产生剧烈摩擦而造成的过快磨损。

当基于电磁扭簧式离合器的开关水泵工作时，吸合盘通过弹簧片变形产生的轴向力压紧于支架，当汽车发动机温度正常不需要冷却单元对其进行散热降温时，所述线圈通电，铁芯中线圈产生磁力使所述铁芯相对应位置设置的所述吸合盘受到电磁场的吸引，克服弹簧片的弹力产生轴向位移，此时吸合盘与支架分离，中断了动力传递，支架开始空转，叶轮停止转动，从而使基于电磁扭簧式离合器的开关水泵停止工作。

本发明述基于电磁扭簧式离合器的开关水泵中的铁芯部件，其中所述铁芯采用PWM控制，铁芯有两个不同的工作电压，开始工作的时刻采用高电压吸合，以克服吸合力不足的状态，当吸合以后采用低电压保持吸合状态。

当汽车发动机温度过高再次需要冷却单元对其进行散热降温时，线圈断电，吸合盘在弹簧片的弹力作用下重新与支架压紧，将动力传递给叶轮，基于电磁扭簧式离合器的开关水泵开始工作，对汽车发送机进行散热降温。通过这种线圈通电、断电的方式控制水泵的工作，从而达到使发动机一直在适当温度内工作的目的。

本发明的所述基于电磁扭簧式离合器的开关水泵通过线圈通电、断电的方式控制水泵的工作，可以根据发动机工作时不同的温度情况，选择适当的开启时间，和适当的工作时间，避免了像普通车载水泵在一开始就进入工作状态，影响发动机温度上升时间，从而影响发动机动力的输出，进而造成不必要的燃油浪费的工作方式，从而达到降低车辆燃油浪费节能环保的效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的电磁扭簧式离合器通过扭簧扭紧将动力传递到从动轴，在扭簧与支架之间设置有摩擦系数小、耐磨的摩擦套，可使扭簧在刚扭紧支架开始工作的瞬间由于摩擦系数小产生打滑，减少瞬间冲击力对扭簧主动引脚的破坏，同时选用耐磨材料好的材料可减缓在扭簧扭紧的瞬间和支架产生剧烈摩擦而造成的过快磨损。

2、本发明的所述基于电磁扭簧式离合器的开关水泵通过线圈通电、断电的方式控制水泵的工作，可以根据发动机工作时不同的温度情况，选择适当的开启时间，和适当的工作时间，避免了像普通车载水泵在一开始就进入工作状态，影响发动机温度上升时间，从而影响发动机动力的输出，进而造成不必要的燃油浪费的工作方式，从而达到降低车辆燃油浪费节能环保的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明开关水泵的整体的结构示意图；

图2为本发明开关水泵操纵装置的结构示意图；

图3为本发明开关水泵吸合盘的结构示意图；

图4为本发明开关水泵另一种操纵装置的结构示意图；

图5为本发明开关水泵另一种吸合盘的结构示意图；

图6为本发明开关水泵支架、摩擦套组件示意图；

图7为本发明开关水泵支架示意图；

图8为本发明摩擦片位于铁芯端面的另一种铁芯组件图；

图9为本发明垫块位于铁芯外环处的另一种铁芯组件图；

其中，1-叶轮，2-皮带轮，3-支架，4-扭簧操纵块，5-扭簧，6-扭簧护套，7-从动轴，8-摩擦套，9-轴承，10-弹簧片，11-吸合盘，12-弹簧片定位套，13-轴，14-壳体，15-限位块，16-挡圈，17-水封，18-垫块，19-线圈，20-铁芯。

具体实施方式：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

正如背景技术所介绍的，现有技术中的扭簧式电磁离合器中存在的磨损问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种电磁扭簧式离合器。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种电磁扭簧式离合器，如图1所示，该电磁扭簧式离合器中包括主动轮组件、从动轮组件和操纵装置，所述主动轮组件与所述从动轮组件通过轴承连接，相互之间可实现相对转动；

所述主动轮组件包括皮带轮2和支架3，所述皮带轮2与所述支架3连接，所述支架3内安装有轴承9；所述支架3外安装有摩擦套8；

所述从动轮组件包括从动轴7、扭簧5和扭簧护套6，所述轴承9与所述从动轴7连接，所述从动轴7分别与扭簧5和扭簧护套6连接；所述扭簧5包括主动引脚、从动引脚和螺旋部分，所述螺旋部分分别与所述主动引脚和从动引脚连接，所述主动引脚与所述操纵装置连接，所述扭簧护套6在其靠近所述扭簧5的主动引脚一端内部设置有一凸台，所述从动引脚固定于所述从动轴7上，在本实施例中，所述扭簧5的从动引脚固定于所述从动轴7与扭簧护套6之间，所述从动轴7与所述扭簧护套6的固定方式为过盈配合，在本发明中，所述从动轴7与所述扭簧护套6之间还可选择螺纹连接、焊接或铆接等固定方式。所述摩擦套8的另一端设置于所述螺旋部分内部；所述扭簧5处于自由状态时，所述螺旋部分与所述扭簧护套6和从动轴7接触，所述扭簧5处于工作状态时，所述螺旋部分拧紧，所述螺旋部分与所述支架3外安装的摩擦套8抱紧。

在本实施例中，所述扭簧5的螺旋部分采用圈数为6圈的等直径螺旋，但本发明并不限定所述扭簧5的螺旋部分采用等直径螺旋，所述扭簧5的螺旋部分还可采用采用变直径螺旋，在本发明中，所述扭簧5的螺旋部分为等直径螺旋或变直径螺旋并不影响本发明实现的效果。在本实施例中，所述扭簧5的螺旋部分选用的圈数为6圈的等直径螺旋仅为优选例，在本发明中所述扭簧5的螺旋部分选用4-7圈的螺旋均可达到本发明的技术效果。在本实施例中，所述扭簧5的主动引脚采用直边结构，但本发明并不限定所述扭簧5的主动引脚采用直边结构，所述扭簧5的主动引脚还可采用弯型结构，在本发明中，所述扭簧5的主动引脚采用直边结构或弯型结构并不影响本发明实现的效果。在本实施例中，所述扭簧5的从动引脚采用勾型结构，但本发明并不限定所述扭簧5的从动引脚采用勾型结构，所述扭簧5的从动引脚还可采用弯型结构，在本发明中，所述扭簧5的从动引脚采用勾型结构或弯型结构并不影响本发明实现的效果。

如图2所示，所述操纵装置包括吸合盘11、扭簧操纵块4、弹簧片10和弹簧片定位套12，所述扭簧5的主动引脚伸于所述扭簧操纵块4内部，所述扭簧操纵块4与吸合盘11连接，所述吸合盘11通过弹簧片10使吸合盘11摩擦材料部分与支架3贴合，所述弹簧片10通过挡圈16与弹簧片定位套12固定连接，所述弹簧片10外圆处与吸合盘11连接，所述弹簧片10内孔与弹簧片定位套12连接。所述吸合盘11的结构如图3所示。所述吸合盘11包括大圆环与小圆环，大圆环的内环与小圆环的外环连接，小圆环的厚度大于大圆环，所述大圆环上均匀的设置6个通孔，所述小圆环在靠近大圆环处设置一弧形槽，所述小圆环上均匀的设置3个凸台。

所述吸合盘11上设置有摩擦材料，所述摩擦材料位于吸合盘11与所述主动轮组件的所述支架3贴合一侧；所述电磁扭簧式离合器工作时，所述支架3端面与操纵装置中压有摩擦材料的吸合盘11接触。所述弹簧片10与所述吸合盘11之间的固定方式采用过盈配合，在本发明中，所述弹簧片10与所述吸合盘11之间还可选择焊接或铆接等固定方式。

所述电磁扭簧式离合器具有有效减缓扭簧磨损过快效果。在所述电磁扭簧式离合器中，通过扭簧5扭紧将所述主动轮组件中的动力传递与所述从动轮组件，本发明在所述扭簧5与所述支架3之间设置有摩擦系数小、耐磨的摩擦套8，所述摩擦套8可使扭簧在刚扭紧支架3开始工作的瞬间由于摩擦系数小产生打滑，在高转速下，有效减缓扭簧主动引脚与扭簧操纵块之间产生巨大冲击力，减少瞬间冲击力对扭簧3主动引脚的破坏，同时所述摩擦套8选用耐磨材料好的材料可减缓在扭簧5扭紧的瞬间和支架产生剧烈摩擦而造成所述扭簧5的过快磨损。

实施例2：

正如背景技术所介绍的，现有技术中还存在汽车发动机车载水泵无法良好的根据发动机工作温度情况选择适当开启时间的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，如图1所示，该开关水泵包括上述电磁扭簧式离合器、铁芯组件和泵体组件；所述铁芯组件与所述电磁扭簧式离合器连接，所述泵体组件分别与所述电磁扭簧式离合器、所述铁芯组件连接；

所述泵体组件包括壳体14、叶轮1、轴13、限位块15、水封17和垫块18，所述壳体14内部设置所述叶轮1、轴13、限位块15、水封17和垫块18，所述轴13安装于所述壳体14内部，在本实施例中，所述轴13采用轴连轴承，所述电磁扭簧式离合器的从动轴7内孔安装于轴13上，所述限位块15安装于所述轴13上，所述轴13依次与所述水封17、叶轮1连接，所述叶轮1与壳体14进行相对运动，所述泵体组件通过所述限位块15与所述电磁扭簧式离合器连接，所述电磁扭簧式离合器中的弹簧片定位套12与所述限位块15连接；所述泵体组件通过垫块18与所述铁芯组件连接；

所述铁芯组件包括铁芯20与线圈19，所述铁芯20与所述壳体14外部固定连接，所述电磁扭簧式离合器中与所述铁芯20相对应位置设置所述吸合盘11，所述铁芯20内部设置线圈19，所述铁芯20靠近所述吸合盘11一侧端面设置所述垫块18，所述垫块18设置与所述铁芯内环处。

一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵通过铁芯组件中线圈19的通电与断电的方式控制所述电磁扭簧式离合器从而控制泵体组件工作，可以根据发动机工作时不同的温度情况，选择适当的开启时间，和适当的工作时间，避免了像普通车载水泵在一开始就进入工作状态，影响发动机温度上升时间，从而影响发动机动力的输出，进而造成不必要的燃油浪费的工作方式，从而达到降低车辆燃油浪费节能环保的效果。

其中所述铁芯组件采用PWM控制，铁芯组件有两个不同的工作电压，基于电磁扭簧式离合器的开关水泵开始工作的时刻，所述线圈19采用高电压供电，以克服所述铁芯组件与所述吸合盘之间吸合力不足的状态，当所述铁芯组件与所述吸合盘11之间吸合以后，所述线圈19采用低电压供电，保持所述铁芯组件与所述吸合盘11之间吸合状态。

所述操纵装置中的所述弹簧片10通过所述弹簧片定位套12与所述限位块15连接，所述弹簧片定位套12相对所述限位块15进行圆周转动。

所述弹簧片定位套12和所述限位块15采用粉末冶金摩擦材料，又称烧结摩擦材料，由基体金属(铜、铁或其他合金)、润滑组元(铅、石墨、二硫化钼等)、摩擦组元(二氧化硅、石棉等)三部分组成，粉末冶金摩擦材料摩擦系数高，能很快吸收动能，制动、传动速度快、磨损小；强度高，耐高温，导热性好；抗咬合性好，耐腐蚀，受油脂、潮湿影响小。虽然在本实施例中所述弹簧片定位套12和所述限位块15采用粉末冶金摩擦材料，但本发明中所述弹簧片定位套12和所述限位块15采用的材料并不限制于粉末冶金摩擦材料，还可采用钢制材料或橡胶材料。

在本实施例中，所述垫块18采用方形，但本发明中所述垫块18的形状并不做限制，还可采用圆形、椭圆形或三角形等形状，当所述线圈通电时产生磁场，所述铁芯组件吸引所述吸合盘，所述铁芯靠近所述吸合盘一侧端面设置的所述垫块有效减少所述铁芯与所述吸合盘之间的摩擦。此外，本发明中所述吸合盘与所述铁芯之间的防摩擦设置并不限制于设置垫块18，所述吸合盘或铁芯可设置涂层代替所述垫块，或所述吸合盘或铁芯可采用热处理后达到减磨作用代替所述垫块。所述吸合盘或铁芯外的涂层，或者热处理后的所述吸合盘或铁芯与其替代的所述铁芯上设置的垫块的效果相同，有效减少所述铁芯与所述吸合盘之间的摩擦。

所述垫块18与铁芯20之间的连接固定方式为过盈配合。在本发明中，所述垫块18与铁芯20之间的连接固定方式不限制为过盈配合，所述垫块18与铁芯20之间还可选择螺纹连接、焊接或铆接等固定方式。

在本实施例中所述基于电磁扭簧式离合器的开关水泵工作过程是这样的，皮带轮2将运动传递到支架3，支架3内环孔壁上安装有轴承9，支架3内环外圆处安有摩擦套8，轴承9内孔安装于从动轴7上，从动轴7外圆处安有扭簧5从动引脚，扭簧护套6，扭簧5螺旋部分抵于扭簧护套6与从动轴7上，扭簧5主动引脚伸于操纵装置中的扭簧操纵块4内，扭簧操纵块4与吸合盘11过盈配合在一起，弹簧片10与吸合盘11铆接在一起，所述弹簧片10内孔处通过挡圈与弹簧片定位套12连接，所述弹簧片定位套12套于限位块15上，所述限位块15通过过盈安装于轴13上，上述所述吸合盘11压有摩擦材料，并通过弹簧片10的变形产生的弹力使其摩擦部分与支架3紧密贴合，并可传递来自支架3的动力，铁芯部件安装于壳体14上，所述壳体14与轴13过盈连接，所述轴13另一端安装有水封17、和叶轮1，其中叶轮1与壳体14可实现相对转动，当铁芯部件中线圈19通电时产生磁场吸引吸合盘11，吸合盘11使弹簧片10继续变形，摩擦材料与支架3之间的摩擦力减小，扭簧5与摩擦套8之间分离，叶轮1失去动力，所述基于电磁扭簧式离合器的开关水泵停止工作。

实施例3：

正如背景技术所介绍的，现有技术中还存在汽车发动机车载水泵无法良好的根据发动机工作温度情况选择适当开启时间的问题，为了解决如上的技术问题，提供一种交通工具。

一种交通工具，该交通工具具有发动机及用于给发动机散热的冷却单元，所述冷却单元包括水泵；所述水泵采用了如图1所示的所述基于电磁扭簧式离合器的开关水泵。

实施例4：

在本实施例中，所述吸合盘11和所述支架3采用涂层或热处理方式处理后，替代实施例1中的所述吸合盘上设置的摩擦材料。所述支架外表面设置涂层代替实施例1中的所述支架外安装的所述摩擦套，在本发明中所述支架采用热处理代替实施例1中的所述支架外安装的所述摩擦套。所述吸合盘、铁芯表明设置涂层代替实施例1中的所述垫块，在本发明中所述吸合盘或铁芯可采用热处理后达到减磨作用代替所述垫块。其他均与实施例1-3中的设置相同。

在本实施例中，提供一种电磁扭簧式离合器，将扭簧外环处涂耐磨层，以减轻与从动轴、扭簧护套之间的磨损。

实施例5：

如图4、图5所示，在本实施例中，提供了另一种电磁扭簧式离合器，所述电磁扭簧式离合器中的操纵装置如图4所示，该方案为去掉实施例1中的扭簧操纵块4，将实施例1中扭簧操纵块结构的直接加工成与吸合盘一体式结构，保证了新的吸合盘结构可能克服扭簧5扭紧时传递的力，在基于该中电磁扭簧式离合器的开关水泵中，通过挡圈将弹簧片与吸合盘压紧实现如实施例1中的运动。

如图4所示，所述操纵装置包括吸合盘11、弹簧片10和弹簧片定位套12，所述吸合盘11通过弹簧片10使吸合盘11摩擦材料部分与支架贴合，所述弹簧片10通过挡圈16与弹簧片定位套12固定连接，所述弹簧片10外圆处与吸合盘11连接，所述弹簧片10内孔与弹簧片定位套12连接。所述吸合盘11的结构如图5所示，将实施例1中扭簧操纵块结构的直接加工成与吸合盘一体式结构。

实施例6：

如图7所示，在本实施例中，不同于所述实施例1-5中支架内安装摩擦套，所述支架不与摩擦套连接，所述支架3在工作时直接与所述扭簧的螺旋部分连接。图6为本发明实施例1-5中的支架与摩擦套组装示意图，为区别于实施例1-5的另一种支架，如图7所示，将支架内环外圆处去掉摩擦套，工作时直接使扭簧螺旋部分与支架接触。

实施例7：

如图8所示，在本实施例中，提供了一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵中的铁芯组件，将垫块18由实施例2中铁芯20的内环处改为铁芯20的端面处，且所述垫块尺寸大于铁芯20内部线圈的尺寸。所述垫块18其具有有效减少所述铁芯与所述吸合盘之间的摩擦效果。

实施例8：

如图9所示，在本实施例中，提供了一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵中的铁芯组件，将垫块18由实施例2中铁芯20的内环处改为铁芯20的外环处，且所述垫块18尺寸小于铁芯20外环的尺寸。或者去除减磨材料改为直接由铁芯代替。所述垫块18其具有有效减少所述铁芯与所述吸合盘之间的摩擦效果。

实施例9：

在本实施例中，提供一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，将实施例2中的轴13采用的轴连轴承改为用轴与轴承代替。

在本实施例中，提供一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，将弹簧片直接固定于限位块上，以此取代实施例2中的中间弹簧片定位套部分。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的电磁扭簧式离合器通过扭簧扭紧将动力传递到从动轴，在扭簧与支架之间设置有摩擦系数小、耐磨的摩擦套，可使扭簧在刚扭紧支架开始工作的瞬间由于摩擦系数小产生打滑，减少瞬间冲击力对扭簧主动引脚的破坏，同时选用耐磨材料好的材料可减缓在扭簧扭紧的瞬间和支架产生剧烈摩擦而造成的过快磨损。

2、本发明的所述基于电磁扭簧式离合器的开关水泵通过线圈通电、断电的方式控制水泵的工作，可以根据发动机工作时不同的温度情况，选择适当的开启时间，和适当的工作时间，避免了像普通车载水泵在一开始就进入工作状态，影响发动机温度上升时间，从而影响发动机动力的输出，进而造成不必要的燃油浪费的工作方式，从而达到降低车辆燃油浪费节能环保的效果。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并非对本发明保护范围的限制，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改、等同替换或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (19)

1.一种电磁扭簧式离合器，包括主动轮组件、从动轮组件和操纵装置，其特征是：所述主动轮组件与所述从动轮组件通过轴承连接，相互之间可实现相对转动；

所述主动轮组件包括皮带轮和支架，所述皮带轮与所述支架连接，所述支架内安装有轴承；所述支架外安装有摩擦套；

所述从动轮组件包括从动轴、扭簧和扭簧护套，所述轴承与所述从动轴连接，所述从动轴分别与扭簧和扭簧护套连接；所述扭簧包括主动引脚、从动引脚和螺旋部分，所述螺旋部分分别与所述主动引脚和从动引脚连接，所述主动引脚与所述操纵装置连接，所述从动引脚固定于所述从动轴上，所述摩擦套的另一端设置于所述螺旋部分内部；所述扭簧处于自由状态时，所述螺旋部分与所述扭簧护套和从动轴接触，所述扭簧处于工作状态时，所述螺旋部分拧紧，所述螺旋部分与所述支架外安装的摩擦套抱紧；

所述操纵装置包括吸合盘、扭簧操纵块、弹簧片和弹簧片定位套，所述扭簧的主动引脚伸于所述扭簧操纵块内部，所述扭簧操纵块与吸合盘连接，所述吸合盘通过弹簧片与支架贴合，所述弹簧片通过挡圈与弹簧片定位套固定连接，所述弹簧片外圆处与吸合盘连接，内孔与弹簧片定位套连接；

所述吸合盘上设置有摩擦材料，所述摩擦材料位于吸合盘与所述主动轮组件的所述支架贴合一侧；所述电磁扭簧式离合器工作时，所述支架端面与操纵装置中压有摩擦材料的吸合盘接触；

所述吸合盘和所述支架可采用涂层或热处理方式处理。

2.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述扭簧的螺旋部分的横截面为等直径形状或变直径形状。

3.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述扭簧的螺旋部分的圈数为4-7圈。

4.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述扭簧的主动引脚采用直边结构或弯型结构。

5.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述扭簧的从动引脚固定于所述从动轴与扭簧护套之间，所述从动轴与所述扭簧护套的固定方式为过盈配合、螺纹连接、焊接或铆接。

6.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述扭簧的从动引脚采用勾型结构或弯型结构。

7.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述支架外表面可设置涂层，或所述支架采用热处理。

8.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述扭簧护套在其靠近所述扭簧的主动引脚一端内部设置有一凸台。

9.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述弹簧片与所述吸合盘之间的固定方式采用过盈配合、焊接或铆接。

10.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述扭簧操纵块与所述吸合盘之间的固定方式采用过盈配合、焊接或铆接。

11.如权利要求1所述的一种电磁扭簧式离合器，其特征是：所述弹簧片与所述弹簧片定位套之间的固定方式采用过盈配合、焊接或铆接。

12.一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，其特征是：包括权利要求1-11任一所述电磁扭簧式离合器、铁芯组件和泵体组件；所述铁芯组件与所述电磁扭簧式离合器连接，所述泵体组件分别与所述电磁扭簧式离合器、所述铁芯组件连接；

所述泵体组件包括壳体、叶轮、轴、限位块、水封和垫块，所述壳体内部设置所述叶轮、轴、限位块、水封和垫块，所述限位块安装于所述轴上，所述轴依次与所述水封、叶轮连接，所述叶轮与壳体进行相对运动，所述泵体组件通过所述限位块与所述电磁扭簧式离合器连接，所述电磁扭簧式离合器中的弹簧片定位套与所述限位块连接；所述泵体组件通过垫块与所述铁芯组件连接；

所述铁芯组件包括铁芯与线圈，所述铁芯与所述壳体外部固定连接，所述电磁扭簧式离合器中与所述铁芯相对应位置设置所述吸合盘，所述铁芯内部设置线圈，所述铁芯靠近所述吸合盘一侧端面设置所述垫块。

13.如权利要求12所述的一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，其特征是：所述电磁扭簧式离合器中的弹簧片定位套通过所述弹簧片与所述限位块连接，所述弹簧片定位套相对所述限位块进行圆周转动。

14.如权利要求12所述的一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，其特征是：所述弹簧片定位套和所述限位块采用钢制材料、橡胶材料或粉末冶金材料。

15.如权利要求12所述的一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，其特征是：所述垫块采用方形、圆形、椭圆形或三角形。

16.如权利要求12所述的一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，其特征是：所述吸合盘或铁芯外表面采用涂层，或所述吸合盘或铁芯采用热处理后的材料。

17.如权利要求12所述的一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，其特征是：所述垫块设置于所述铁芯外环、内环或端面上，或者所述垫块设置于所述吸合盘。

18.如权利要求12所述的一种基于电磁扭簧式离合器的开关水泵，其特征是：所述垫块与铁芯或所述垫块、吸合盘之间的连接固定方式为过盈配合、螺纹连接、焊接或铆接。

19.一种交通工具，该交通工具具有发动机及用于给发动机散热的冷却单元，所述冷却单元包括水泵；其特征是：

所述水泵采用权利要求12-18任一所述的基于电磁扭簧式离合器的开关水泵。