本实用新型专利技术公开了一种锥齿轮磁流变液力感反馈装置，锥齿轮磁流变液力感反馈装置包括力感模拟系统、力感控制系统、力感产生系统、换向系统和供电系统。本实用新型专利技术的锥齿轮机构为正反转转速相等，锥齿轮结构简单，安装方便，制造成本低，由于惰轮固定在支架上，因此工作稳定，且锥齿轮结构对内外套筒的支撑较好，机构的同轴度精度较高。
【技术实现步骤摘要】
锥齿轮磁流变液力感反馈装置
本技术属于汽车电控及智能化领域，涉及一种锥齿轮磁流变液力感反馈装置。
技术介绍
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。现有技术中有的能解决等速旋转换向的问题，但是由于其机械结构与气动式的动力来源，换向延迟较大。行星齿轮虽然可以快速换向，但是没办法实现等速换向，因此在一些对等速要求比较严格的工况没法使用。申请号为201410021814.3，技术名称为“把手快速换向机构”，公开日为2014年5月14日，提出了一种把手快速换向结构，该技术为平动换向。申请号为201310329852.0，技术名称为“一种快速换向系统”，公开日为2015年2月11日，申请提出一种快速换向系统，该技术的快速换向结构使用机械结构，换向时间较长。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。
技术实现思路
为实现上述目的，本技术提供一种锥齿轮磁流变液力感反馈装置，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、无法完成正反向等速旋转以及容易卡死的问题。本技术所采用的技术方案是，锥齿轮磁流变液双转筒力感反馈装置，包括托架，托架上依次设有轴承支座、转角及转矩传感器、外励磁线圈、惰轮轴承支架和电机，转向柱通过转向柱轴承固定在轴承支架上，方向盘与转向柱刚性连接，转向柱通过联轴器与转角及转矩传感器的一端相连接，转角及转矩传感器的另一端通过联轴器与隔磁套筒相连接，隔磁套筒通过隔磁套筒轴承连接到轴承支架上，电机的输出端通过联轴器与锥齿轮及与其固连的小套筒固定连接，锥齿轮及与其固连的小套筒通过小套筒轴承固定连接到托架的轴承支架上，锥齿轮及与其固连的小套筒通过两个内轴承和两个支撑轴承连接到隔磁套筒，锥齿轮及与其固连的小套筒与隔磁套筒之间充满磁流变液其连接处设有内密封圈，内励磁线圈分别缠绕在隔磁套筒中间轴的两侧上，惰轮通过惰轮轴承固定连接在惰轮轴承支架上，锥齿轮及与其固连的小套筒上的锥齿轮通过两个惰轮与锥齿轮及与其固连的大套筒上的锥齿轮啮合，锥齿轮及与其固连的大套筒通过两个外轴承连接到隔磁套筒，锥齿轮及与其固连的大套筒与隔磁套筒之间充满磁流变液其连接处设有外密封圈，外励磁线圈分别缠绕于隔磁套筒外周的两侧；转角及转矩传感器通过信号线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、电流发生器和外励磁线圈/内励磁线圈连接，电机控制器通过信号线依次与电机驱动器和电机连接。进一步的，所述外励磁线圈和内励磁线圈缠绕方向不同。进一步的，电源通过供电线分别与转角及转矩传感器、电机、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。本技术的有益效果是，与现有技术相比，本技术力感的方向控制由电机带动等速反向旋转的锥齿轮系统完成，锥齿轮机构为正反转转速相等，锥齿轮结构简单，安装方便，制造成本低，由于惰轮固定在支架上，因此工作稳定，且锥齿轮结构对内外套筒的支撑较好，机构的同轴度精度较高。锥齿轮结构还能够应用于其他的快速换向结构中，使换向延迟达到毫秒级，该结构不仅可以用于力感反馈装置，还可以用于其他装置。本技术不仅可以达到快速等速换向的效果，还可以控制换向后的力矩大小。本技术还具有可调节的功能。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为锥齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置轴测图；图2为锥齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置俯视图；图3为锥齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置剖视图；图4为锥齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置控制流程及信号传递图；图5为锥齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置与方向盘连接的隔磁套筒轴测图；图6为锥齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置锥齿轮及与其固连的小套筒轴测图；图7为锥齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置锥齿轮及与其固连的大套筒轴测图；图8为锥齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置惰轮轴测图；图9为锥齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置外励磁线圈轴测图。图中，1.方向盘，2.轴承支架，3.联轴器，4.转角及转矩传感器，5.外励磁线圈，6.锥齿轮及与其固连的大套筒，7.惰轮，8.锥齿轮及与其固连的小套筒，9.电机，10.托架，11.惰轮轴承，12.惰轮轴承支架，13.转向柱，14.转向柱轴承，15.隔磁套筒轴承，16.外密封圈，17.外轴承，18.内轴承，19.内励磁线圈，20.磁流变液，21.内密封圈，22.小套筒轴承，23.支撑轴承，24.隔磁套筒，25.电机驱动器，26.电机控制器，27.力感控制器，28.磁流变液控制器，29.电流发生器，30.电源。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。锥齿轮磁流变液力感反馈装置，如图1-4所示，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；锥齿轮磁流变液双转筒力感反馈装置，包括托架10，托架10上依次设有轴承支座2、转角及转矩传感器4、外励磁线圈5、惰轮轴承支架12和电机9；力感模拟系统：根据方向盘1的转角信号，用于产生理论方向盘力矩的大小和方向；包括方向盘1、轴承支架2、联轴器3、转角及转矩传感器4、转向柱13、转向柱轴承14、力感控制器27；托架10上依次设置有轴承支架2和转角及转矩传感器4，转向柱13通过转向柱轴承14固定到轴承支架2上，方向盘1与转向柱13刚性连接，转向柱13通过联轴器3与转角及转矩传感器4的一端刚性连接，转角及转矩传感器4通过信号线与力感控制器27连接；力感控制系统：根据理论方向盘力矩产生相应的控制信号，用于控制电机9转速和磁流变液黏度；包括电机控制器26、电机驱动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.锥齿轮磁流变液力感反馈装置，其特征在于，包括托架(10)，托架(10)上依次设有轴承支架(2)、转角及转矩传感器(4)、外励磁线圈(5)、惰轮轴承支架(12)和电机(9)，转向柱(13)通过转向柱轴承(14)固定在轴承支架(2)上，方向盘(1)与转向柱(13)刚性连接，转向柱(13)通过联轴器(3)与转角及转矩传感器(4)的一端相连接，转角及转矩传感器(4)的另一端通过联轴器与隔磁套筒(24)相连接，隔磁套筒(24)通过隔磁套筒轴承(15)连接到轴承支架上，电机(9)的输出端通过联轴器与锥齿轮及与其固连的小套筒(8)固定连接，锥齿轮及与其固连的小套筒(8)通过小套筒轴承(22)固定连接到托架(10)的轴承支架上，锥齿轮及与其固连的小套筒(8)通过两个内轴承(18)和两个支撑轴承(23)连接到隔磁套筒(24)，锥齿轮及与其固连的小套筒(8)与隔磁套筒(24)之间充满磁流变液(20)其连接处设有内密封圈(21)，内励磁线圈(19)分别缠绕在隔磁套筒(24)中间轴的两侧上，惰轮(7)通过惰轮轴承(11)固定连接在惰轮轴承支架(12)上，锥齿轮及与其固连的小套筒(8)上的锥齿轮通过两个惰轮(7)与锥齿轮及与其固连的大套筒(6)上的锥齿轮啮合，锥齿轮及与其固连的大套筒(6)通过两个外轴承(17)连接到隔磁套筒(24)，锥齿轮及与其固连的大套筒(6)与隔磁套筒(24)之间充满磁流变液(20)其连接处设有外密封圈(16)，外励磁线圈(5)分别缠绕于隔磁套筒(24)外周的两侧；转角及转矩传感器(4)通过信号线与力感控制器(27)和磁流变液控制器(28)连接，力感控制器(27)通过信号线依次与磁流变液控制器(28)、电流发生器(29)和外励磁线圈(5)/内励磁线圈(19)连接，电机控制器(26)通过信号线依次与电机驱动器(25)和电机(9)连接。...
【技术特征摘要】
1.锥齿轮磁流变液力感反馈装置，其特征在于，包括托架(10)，托架(10)上依次设有轴承支架(2)、转角及转矩传感器(4)、外励磁线圈(5)、惰轮轴承支架(12)和电机(9)，转向柱(13)通过转向柱轴承(14)固定在轴承支架(2)上，方向盘(1)与转向柱(13)刚性连接，转向柱(13)通过联轴器(3)与转角及转矩传感器(4)的一端相连接，转角及转矩传感器(4)的另一端通过联轴器与隔磁套筒(24)相连接，隔磁套筒(24)通过隔磁套筒轴承(15)连接到轴承支架上，电机(9)的输出端通过联轴器与锥齿轮及与其固连的小套筒(8)固定连接，锥齿轮及与其固连的小套筒(8)通过小套筒轴承(22)固定连接到托架(10)的轴承支架上，锥齿轮及与其固连的小套筒(8)通过两个内轴承(18)和两个支撑轴承(23)连接到隔磁套筒(24)，锥齿轮及与其固连的小套筒(8)与隔磁套筒(24)之间充满磁流变液(20)其连接处设有内密封圈(21)，内励磁线圈(19)分别缠绕在隔磁套筒(24)中间轴的两侧上，惰轮(7)通过惰轮轴承(11)固定连接在惰轮轴承支架(12)上，锥齿轮及...
【专利技术属性】
技术研发人员：仲首任，张素民，姜玉瑶，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。