[發明專利]單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置及其使用方法有效
| 申請號： | 201810409794.5 | 申請日： | 2018-05-02 |
| 公開（公告）號： | CN108394461B | 公開（公告）日： | 2019-11-26 |
| 發明（設計）人： | 張素民;劉巖;姜洪偉 | 申請（專利權）人： | 吉林大學 |
| 主分類號： | B62D6/00 | 分類號： | B62D6/00;B62D3/14 |
| 代理公司： | 11531 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) | 代理人： | 李宏偉<國際申請>=<國際公布>=<進入 |
| 地址： | 130000 吉*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 磁流變液 反饋裝置 錐齒輪式 單筒 供電系統 產生系統 換向系統 換向裝置 解決裝置 控制系統 模擬系統 振動噪聲 制造成本 重量輕 錐齒輪 成型 裝配 | ||
1.單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置，其特征在于，包括支架(18)，支架(18)上依次設有軸承支座(4)、轉角及轉矩傳感器(27)、勵磁線圈(10)和電機(17)，方向盤(1)和轉向柱(2)剛性連接，轉向柱(2)通過軸承(3)固定到軸承支座(4)上，轉向柱(2)通過聯軸器(5)與轉角及轉矩傳感器(27)剛性連接，滾筒(12)設置在支架(18)中部，轉角及轉矩傳感器(27)通過聯軸器與輸出軸(6)剛性連接，輸出軸(6)通過鍵(7)與輸出端蓋板(8)相連接，電機(17)通過聯軸器與輸入軸(19)的一端剛性連接，輸入軸(19)的另一端通過鍵與半通孔大錐齒輪(26)連接，半通孔大錐齒輪(26)齒輪咬合換向小錐齒輪(23)，輸入軸(19)上設有錐齒輪連接T形軸(24)，錐齒輪連接T形軸(24)兩端穿過換向小錐齒輪(23)并通過擰緊端蓋(13)與其螺紋連接，輸入軸(19)靠近電機(17)的一端與通孔大錐齒輪(22)連接，滾筒(12)通過螺絲和密封墊圈(9)與輸入端蓋板(14)和輸出端蓋板(8)的上下兩側相連接，半通孔大錐齒輪(26)與輸出端蓋板(8)之間形成封閉空間，通孔大錐齒輪(22)與輸入端蓋板(14)之間形成封閉空間，兩個封閉空間設有磁流變液，兩個封閉空間外部均設有勵磁線圈(10)，輸入軸(19)上設有第一套筒(21)和第二套筒(25)，第一套筒(21)置于磁流變液與輸入軸(19)之間，第二套筒(25)置于半通孔大錐齒輪(26)和錐齒輪連接T形軸(24)之間，輸入端蓋板(14)通過螺絲與密封墊片(15)和密封端蓋(16)相連接，密封端蓋(16)與輸入軸(19)的連接處設有氈圈(20)，滾筒(12)通過O形密封圈(11)與半通孔大錐齒輪(26)和通孔大錐齒輪(22)相連接，轉角及轉矩傳感器(27)通過信號線分別與力感控制器(28)和磁流變液控制器(31)連接，力感控制器(28)通過信號線依次與磁流變液控制器(31)、電流發生器(32)和勵磁線圈(10)相連接，電機控制器(29)通過信號線依次與電機驅動器(30)、電機(17)相連接。
2.根據權利要求1所述的單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置，其特征在于，電源(33)通過供電線分別與電機(17)、轉角及轉矩傳感器(27)、力感控制器(28)、電機控制器(29)、電機驅動器(30)、磁流變液控制器(31)、電流發生器(32)相連接。
3.根據權利要求1所述的單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置，其特征在于，所述第一套筒(21)和第二套筒(25)均能夠相對于輸入軸(19)自由轉動。
4.根據權利要求1所述的單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置，其特征在于，所述電流發生器(32)設有兩個通道。
5.一種如權利要求1-4任何一項所述的單筒錐齒輪式磁流變液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行：
步驟一、在駕駛過程中轉動方向盤(1)，轉角及轉矩傳感器(27)檢測方向盤(1)轉角的大小以及方向并將其傳遞給力感控制器(28)，回正力矩由主銷傾角和位移及接地面分布的微元側反力引起，MA＝QDsinβsinδ，My＝Fy(ξ·+ξ·)，其中，MA為主銷內傾引起的路面對車輪的轉向力矩，Q為轉向輪負載，D為主銷位移，β為主銷內傾角，δ為車輪轉角，My為主銷后傾引起的力矩，Fy為輪胎側向力，ξ·為輪胎拖距，ξ··為主銷后傾拖距，m為整車質量，v為車輛速度，b為從質心到后橋的距離，R為轉向半徑，L為軸距，阻尼力矩由轉向系統和地面摩擦引起MD＝Bs·θ+Q·f·sign(θ)，其中，Bs為轉向系統中轉向軸的阻尼系數，θ為方向盤(1)轉角，f是地面摩擦系數，sign(θ)表示摩擦力矩方向與方向盤(1)轉動方向相反，因此，理論方向盤力矩可表示為：Ml＝F(θ)＝(MA+My)/i+(MD-Bs·θ)/i+Bs·θ，得出理論方向盤力矩的大小以及方向，并將理論方向盤力矩的大小以及方向傳遞給磁流變液控制器(31)；
步驟二、磁流變液控制器(31)根據Ml＝F(θ)＝(MA+My)/i+(MD-Bs·θ)/i+Bs·θ得出理論方向盤力矩，方向與方向盤(1)的轉角相反，決策出應該向哪個勵磁線圈(10)供電并提供所供的電流大小，磁流變液產生的剪切應力τ0＝1150B4-2140B3+1169B2-64B+0.8，其中，B為磁感應強度，B＝μH，其中，μ為磁導率，H為磁場強度，由安培環路定理Hl＝NI，其中N為勵磁線圈(10)的圈數，I為勵磁線圈(10)電流，l為磁路長度，然后通過電流發生器(30)予以執行，磁流變液控制器(31)還能接收轉角及轉矩傳感器(27)輸出的轉矩信號，根據理論方向盤力矩Ml的數值和實際力矩M的數值進行反饋調節，反饋力矩補償量ΔM＝Ml-M，確保最終傳遞給駕駛員的力矩與理論方向盤力矩相等；
步驟三、電機控制器(29)通過電機驅動器(30)控制電機(17)維持等速旋轉，通孔大錐齒輪(22)和半通孔大錐齒輪(26)作為主動源被電機(17)驅動并被換向小錐齒輪(23)換向，始終維持等速反向旋轉，通孔大錐齒輪(22)/半通孔大錐齒輪(26)則能夠通過磁流變液的剪切力將通孔大錐齒輪(22)/半通孔大錐齒輪(26)的驅動力矩傳遞給輸出端蓋板(8)/輸入斷蓋板(14)與滾筒(12)，確保隨時輸出力矩，根據其中，r為通孔大錐齒輪(22)/半通孔大錐齒輪(26)與磁流變液接觸面的半徑，τ0為磁流變液產生的剪切應力，輸出端蓋板(8)和輸入斷蓋板(14)被磁流變液緊貼覆蓋，隨時準備接收通孔大錐齒輪(22)/半通孔大錐齒輪(26)的驅動力矩并通過轉角及轉矩傳感器(27)傳遞給方向盤(1)，一側通孔大錐齒輪(22)/半通孔大錐齒輪(26)工作時，另一側半通孔大錐齒輪(26)/通孔大錐齒輪(22)進行空轉其對應的勵磁線圈(10)沒有電流。
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