[發(fā)明專利]磁流變液雙轉(zhuǎn)子力感反饋裝置及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810409449.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-02
• 公開（公告）號(hào): CN108583676B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張素民;廖夢(mèng)迪;姜洪偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D5/04
• 分類號(hào): B62D5/04;B62D5/06
• 代理公司: 11531 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 李宏偉<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入

1.磁流變液雙轉(zhuǎn)子力感反饋裝置，其特征在于，包括托架(10)，托架(10)上依次設(shè)有軸承支架(2)、轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)矩傳感器(4)、第二勵(lì)磁線圈(5)、惰輪軸承支架(12)、第一勵(lì)磁線圈(8)和電機(jī)(9)，轉(zhuǎn)向柱(25)通過轉(zhuǎn)向柱軸承(14)固定在軸承支架(2)上，轉(zhuǎn)向柱(25)與方向盤(1)剛性連接，轉(zhuǎn)向柱(25)通過聯(lián)軸器(3)與轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)矩傳感器(4)的一端相連接，電機(jī)(9)的輸出端通過聯(lián)軸器與第一外轉(zhuǎn)子(23)相連接，第一套轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括第一外轉(zhuǎn)子(23)和第一內(nèi)轉(zhuǎn)子(22)，第一外轉(zhuǎn)子(23)通過第一外轉(zhuǎn)子軸承(24)固定連接在托架(10)的軸承支架上，第一外轉(zhuǎn)子(23)通過兩個(gè)第一內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承(21)與第一內(nèi)轉(zhuǎn)子(22)相連接，第一內(nèi)轉(zhuǎn)子(22)和第一外轉(zhuǎn)子(23)內(nèi)部充滿磁流變液(20)其連接處設(shè)有密封圈(16)，第一勵(lì)磁線圈(8)環(huán)繞在第一外轉(zhuǎn)子(23)外，第二內(nèi)轉(zhuǎn)子(19)通過聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)矩傳感器(4)的另一端相連接，第一內(nèi)轉(zhuǎn)子(22)通過聯(lián)軸器與第二內(nèi)轉(zhuǎn)子(19)剛性連接，第二套轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括第二內(nèi)轉(zhuǎn)子(19)和第二外轉(zhuǎn)子(18)，第二內(nèi)轉(zhuǎn)子(19)通過第二內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承(15)固定在托架(10)的軸承支架上，第二內(nèi)轉(zhuǎn)子(19)通過兩個(gè)第二外轉(zhuǎn)子軸承(17)與第二外轉(zhuǎn)子(18)連接，第二內(nèi)轉(zhuǎn)子(19)和第二外轉(zhuǎn)子(18)內(nèi)部充滿磁流變液(20)其連接處設(shè)有密封圈(16)，第二勵(lì)磁線圈(5)環(huán)繞在第二外轉(zhuǎn)子(18)外；第一外轉(zhuǎn)子(23)與第一錐齒輪(7)剛性連接，第二外轉(zhuǎn)子(18)與第二錐齒輪(6)剛性連接，惰輪(13)通過惰輪軸承(11)固定連接在惰輪軸承支架(12)上，第二錐齒輪(6)通過兩個(gè)惰輪(13)與第一錐齒輪(7)嚙合；轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)矩傳感器(4)通過信號(hào)線分別與力感控制器(26)和電機(jī)控制器(27)相連接，力感控制器(26)通過信號(hào)線依次與磁流變液控制器(29)、電流發(fā)生器(30)相連接，電機(jī)控制器(27)通過信號(hào)線依次與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(28)、電機(jī)(9)相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液雙轉(zhuǎn)子力感反饋裝置，其特征在于，電源(31)通過供電線分別與轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)矩傳感器(4)、電機(jī)(9)、力感控制器(26)、電機(jī)控制器(27)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(28)、磁流變液控制器(29)、電流發(fā)生器(30)相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液雙轉(zhuǎn)子力感反饋裝置，其特征在于，所述第一內(nèi)轉(zhuǎn)子(22)和第二內(nèi)轉(zhuǎn)子(19)采用的內(nèi)轉(zhuǎn)子為滾筒式內(nèi)轉(zhuǎn)子或疊片式內(nèi)轉(zhuǎn)子的任意一種。

4.一種如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的磁流變液雙轉(zhuǎn)子力感反饋裝置的使用方法，其特征在于，具體按照以下步驟進(jìn)行：

步驟一、在駕駛過程中轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(1)，方向盤(1)以及轉(zhuǎn)向柱(25)繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)矩傳感器(4)檢測(cè)方向盤轉(zhuǎn)角的大小以及方向并將其傳遞給力感控制器(26)，回正力矩由主銷內(nèi)傾回正力矩M_A和輪胎拖距回正力矩M_Y組成，M_A＝QDsinβsinδ，Q＝mg·b/L，其中，M_A為主銷內(nèi)傾回正力矩，Q為輪胎載荷，D為主銷內(nèi)移距離，β為主銷內(nèi)傾角，δ為前輪轉(zhuǎn)角，m為車輛質(zhì)量，g為重力加速度，b為車輛質(zhì)心至后軸的距離，L為軸距；M_Y＝F_Y(ξ'+ξ”)，其中，M_Y為輪胎拖距回正力矩，F(xiàn)_Y為側(cè)向力，ξ'為氣胎拖距，ξ”為后傾拖距，v為車速，R為轉(zhuǎn)彎半徑，k₂為后輪側(cè)傾剛度，k₁為前輪側(cè)傾剛度，a為車輛質(zhì)心至前軸的距離，阻尼力矩M_D＝B_s·δ_s+Q·f·sign(δ_s)，其中，B_s為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)折算至轉(zhuǎn)向柱(25)的阻尼系數(shù)，δ_s為方向盤(1)轉(zhuǎn)角，f為輪胎與地面摩擦系數(shù)，sign表示取符號(hào)算子；理論方向盤力矩其中，i為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)比，p為助力系統(tǒng)助力系數(shù)，F(xiàn)(δ_s)為理論方向盤力矩與方向盤(1)轉(zhuǎn)角δ_s之間的函數(shù)，力感控制器(26)將理論方向盤力矩的大小以及方向并傳遞給磁流變液控制器(29)；

步驟二、電機(jī)控制器(27)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(28)控制電機(jī)(9)維持等速旋轉(zhuǎn)，第二外轉(zhuǎn)子(18)和第一外轉(zhuǎn)子(23)作為主動(dòng)源被電機(jī)(9)驅(qū)動(dòng)并被第二錐齒輪(6)和第一錐齒輪(7)換向始終維持等速反向旋轉(zhuǎn)，確保隨時(shí)輸出力矩L₁為有效工作長(zhǎng)度；R₁為第一內(nèi)轉(zhuǎn)子(22)/第二內(nèi)轉(zhuǎn)子(19)有效工作半徑；R₂為第一外轉(zhuǎn)子(23)/第二外轉(zhuǎn)子(18)有效工作半徑；τ₀為磁流變液(20)剪切磁致應(yīng)力，第二內(nèi)轉(zhuǎn)子(19)和第一內(nèi)轉(zhuǎn)子(22)被磁流變液(20)包圍，隨時(shí)準(zhǔn)備接收其對(duì)應(yīng)的外轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)力矩并通過轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)矩傳感器(4)傳遞給方向盤(1)，最終哪一個(gè)內(nèi)轉(zhuǎn)子接收驅(qū)動(dòng)力矩是由磁流變液(20)的黏度決定的，這樣該套轉(zhuǎn)子系統(tǒng)則能夠?qū)⑵渫廪D(zhuǎn)子上的驅(qū)動(dòng)力矩傳遞給內(nèi)轉(zhuǎn)子，最終傳遞給駕駛員，一套轉(zhuǎn)子系統(tǒng)工作的同時(shí)另一套的勵(lì)磁線圈沒有電流，進(jìn)行空轉(zhuǎn)；

步驟三、磁流變液控制器(29)根據(jù)理論方向盤力矩M₁的大小得出第二勵(lì)磁線圈(5)或者第一勵(lì)磁線圈(8)的理論電流大小，根據(jù)理論方向盤力矩M₁的方向得出應(yīng)該向哪個(gè)勵(lì)磁線圈供電，τ₀＝1150B⁴-2140B³+1169B²-64B+0.8，其中，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；μ為介質(zhì)磁導(dǎo)率，N為勵(lì)磁線圈匝數(shù)，I為勵(lì)磁線圈電流，l為磁路長(zhǎng)度，然后通過電流發(fā)生器(30)予以執(zhí)行；磁流變液控制器(29)還能接收轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)矩傳感器(4)輸出的轉(zhuǎn)矩信號(hào)，根據(jù)理論方向盤力矩的數(shù)值和實(shí)際力矩的數(shù)值進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，ΔT＝M₁-T，Δτ₀＝1150B⁴-2140B³+1169B²-64B+0.8，其中，T為內(nèi)外轉(zhuǎn)子間實(shí)際方向盤反饋力矩，ΔT為反饋力矩補(bǔ)償量，Δτ₀為磁流變液(20)剪切應(yīng)力補(bǔ)償量，確保最終傳遞給駕駛員的力矩與理論方向盤力矩相等。