[发明专利]单筒锥齿轮式磁流变液力感反馈装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种单筒锥齿轮式磁流变液力感反馈装置及其使用方法，单筒锥齿轮式磁流变液力感反馈装置包括：包括力感模拟系统、力感控制系统、力感产生系统、换向系统和供电系统。本发明采用锥齿轮换向装置使得本发明的装置总重量轻，降低制造成本，且易于成型、易于装配，从而解决装置结构复杂、振动噪声大、成本高的缺点。

技术领域

本发明属于汽车电控及智能化技术领域，涉及一种单筒锥齿轮式磁流变液力感反馈装置及其使用方法。

背景技术

传统车辆道路试验具有成本高、时间长、场地条件有限以及极限工况易发生事故等缺点，采用汽车驾驶模拟系统替代传统车辆道路试验是目前的主流趋势。成熟的驾驶模拟系统能较为真实地反映出车辆运动状态、道路条件、周围环境以及各种体感、力感，极大地降低了车辆道路试验资金成本、时间成本和人力成本。其中准确的方向盘力感反馈是必不可少的，其很大程度上决定了驾驶员能否按照给定的路线或者驾驶意图做出相应的操作，对驾驶员的操作决策至关重要。传统的力感反馈装置主要由力矩电机配合减速机构组成，但它存在控制不平顺、延迟和抖动大、机械连接装置复杂以及容易出现电机卡死等缺点，因此本专利提出了一种单筒行星齿轮式磁流变液力感反馈装置，主要区别在于力感的方向控制由电机带动反向旋转的行星齿轮系统完成，力感的大小控制由励磁线圈控制磁流变液黏度完成，在一定程度上消除了传统力矩电机直连方案的延迟和抖动，能保证力矩准确反馈，又能克服力矩电机的一系列不足。

磁流变液是一种智能材料，是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体(矿物油、硅油等)中形成的悬浮液。在零磁场情况下磁流变液可以自由流动，表现出牛顿流体的行为，其表观黏度很小；在外加磁场作用下可在短时间(毫秒级)内表观黏度增加几个数量级以上，并呈现类固体特性，具有一定的抗剪切屈服应力，而且这种变化是连续的、可逆的，即去掉磁场后又恢复到原来的流动状态，并且这种特性受外界其他因素(如温度)影响很小。磁流变液的磁流变效应，为它在工程实际中提供了广泛的应用前景。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种单筒锥齿轮式磁流变液力感反馈装置及其使用方法，解决了现有技术中力感反馈装置延迟抖动以及控制不平顺、机械连接装置复杂以及噪声大、成本高的问题。

本发明所采用的技术方案是，单筒锥齿轮式磁流变液力感反馈装置，包括支架，支架上依次设有轴承支座、转角及转矩传感器、励磁线圈和电机，方向盘和转向柱刚性连接，转向柱通过轴承固定到轴承支座上，转向柱通过联轴器与转角及转矩传感器刚性连接，滚筒设置在支架中部，转角及转矩传感器通过联轴器与输出轴刚性连接，输出轴通过键与输出端盖板相连接，电机通过联轴器与输入轴的一端刚性连接，输入轴的另一端通过键与半通孔大锥齿轮连接，半通孔大锥齿轮齿轮咬合换向小锥齿轮，输入轴上设有锥齿轮连接T形轴，锥齿轮连接T形轴两端穿过换向小锥齿轮并通过拧紧端盖与其螺纹连接，输入轴靠近电机的一端与通孔大锥齿轮连接，滚筒通过螺丝和密封垫圈与输入端盖板和输出端盖板的上下两侧相连接，半通孔大锥齿轮与输出端盖板之间形成封闭空间，通孔大锥齿轮与输入端盖板之间形成封闭空间，两个封闭空间设有磁流变液，两个封闭空间外部均设有励磁线圈，输入轴上设有第一套筒和第二套筒，第一套筒置于磁流变液与输入轴之间，第二套筒置于半通孔大锥齿轮和锥齿轮连接T形轴之间，输入端盖板通过螺丝与密封垫片和密封端盖相连接，密封端盖与输入轴的连接处设有毡圈，滚筒通过O形密封圈与半通孔大锥齿轮和通孔大锥齿轮相连接，转角及转矩传感器通过信号线分别与力感控制器和磁流变液控制器连接，力感控制器通过信号线依次与磁流变液控制器、电流发生器和励磁线圈相连接，电机控制器通过信号线依次与电机驱动器、电机相连接。

进一步的，电源通过供电线分别与电机、转角及转矩传感器、力感控制器、电机控制器、电机驱动器、磁流变液控制器、电流发生器相连接。

进一步的，所述第一套筒和第二套筒均能够相对于输入轴自由转动。

进一步的，所述电流发生器设有两个通道。