[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

本發明公開了一種單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置及其使用方法，單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置包括：包括力感模擬系統、力感控制系統、力感產生系統、換向系統和供電系統。本發明采用錐齒輪換向裝置使得本發明的裝置總重量輕，降低制造成本，且易于成型、易于裝配，從而解決裝置結構復雜、振動噪聲大、成本高的缺點。

技術領域

本發明屬于汽車電控及智能化技術領域，涉及一種單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置及其使用方法。

背景技術

傳統車輛道路試驗具有成本高、時間長、場地條件有限以及極限工況易發生事故等缺點，采用汽車駕駛模擬系統替代傳統車輛道路試驗是目前的主流趨勢。成熟的駕駛模擬系統能較為真實地反映出車輛運動狀態、道路條件、周圍環境以及各種體感、力感，極大地降低了車輛道路試驗資金成本、時間成本和人力成本。其中準確的方向盤力感反饋是必不可少的，其很大程度上決定了駕駛員能否按照給定的路線或者駕駛意圖做出相應的操作，對駕駛員的操作決策至關重要。傳統的力感反饋裝置主要由力矩電機配合減速機構組成，但它存在控制不平順、延遲和抖動大、機械連接裝置復雜以及容易出現電機卡死等缺點，因此本專利提出了一種單筒行星齒輪式磁流變液力感反饋裝置，主要區別在于力感的方向控制由電機帶動反向旋轉的行星齒輪系統完成，力感的大小控制由勵磁線圈控制磁流變液黏度完成，在一定程度上消除了傳統力矩電機直連方案的延遲和抖動，能保證力矩準確反饋，又能克服力矩電機的一系列不足。

磁流變液是一種智能材料，是將微米尺寸的磁極化顆粒分散于非磁性液體(礦物油、硅油等)中形成的懸浮液。在零磁場情況下磁流變液可以自由流動，表現出牛頓流體的行為，其表觀黏度很小；在外加磁場作用下可在短時間(毫秒級)內表觀黏度增加幾個數量級以上，并呈現類固體特性，具有一定的抗剪切屈服應力，而且這種變化是連續的、可逆的，即去掉磁場后又恢復到原來的流動狀態，并且這種特性受外界其他因素(如溫度)影響很小。磁流變液的磁流變效應，為它在工程實際中提供了廣泛的應用前景。

發明內容

為實現上述目的，本發明提供一種單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置及其使用方法，解決了現有技術中力感反饋裝置延遲抖動以及控制不平順、機械連接裝置復雜以及噪聲大、成本高的問題。

本發明所采用的技術方案是，單筒錐齒輪式磁流變液力感反饋裝置，包括支架，支架上依次設有軸承支座、轉角及轉矩傳感器、勵磁線圈和電機，方向盤和轉向柱剛性連接，轉向柱通過軸承固定到軸承支座上，轉向柱通過聯軸器與轉角及轉矩傳感器剛性連接，滾筒設置在支架中部，轉角及轉矩傳感器通過聯軸器與輸出軸剛性連接，輸出軸通過鍵與輸出端蓋板相連接，電機通過聯軸器與輸入軸的一端剛性連接，輸入軸的另一端通過鍵與半通孔大錐齒輪連接，半通孔大錐齒輪齒輪咬合換向小錐齒輪，輸入軸上設有錐齒輪連接T形軸，錐齒輪連接T形軸兩端穿過換向小錐齒輪并通過擰緊端蓋與其螺紋連接，輸入軸靠近電機的一端與通孔大錐齒輪連接，滾筒通過螺絲和密封墊圈與輸入端蓋板和輸出端蓋板的上下兩側相連接，半通孔大錐齒輪與輸出端蓋板之間形成封閉空間，通孔大錐齒輪與輸入端蓋板之間形成封閉空間，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，輸入軸上設有第一套筒和第二套筒，第一套筒置于磁流變液與輸入軸之間，第二套筒置于半通孔大錐齒輪和錐齒輪連接T形軸之間，輸入端蓋板通過螺絲與密封墊片和密封端蓋相連接，密封端蓋與輸入軸的連接處設有氈圈，滾筒通過O形密封圈與半通孔大錐齒輪和通孔大錐齒輪相連接，轉角及轉矩傳感器通過信號線分別與力感控制器和磁流變液控制器連接，力感控制器通過信號線依次與磁流變液控制器、電流發生器和勵磁線圈相連接，電機控制器通過信號線依次與電機驅動器、電機相連接。

進一步的，電源通過供電線分別與電機、轉角及轉矩傳感器、力感控制器、電機控制器、電機驅動器、磁流變液控制器、電流發生器相連接。

進一步的，所述第一套筒和第二套筒均能夠相對于輸入軸自由轉動。

進一步的，所述電流發生器設有兩個通道。