本实用新型专利技术公开了一种行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置，行星齿轮式磁流变液双转筒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采用了双套转筒系统，并且配合行星齿轮换向系统，使得控制过程中没有参数的突变，使用套筒式的换向装置，不仅节省了空间，同时免去了其他换向结构中的摩擦盘的结构，使零件数量减少，结构尺寸较小，且换向结构与传动结构分开，使得各结构作用明确。
【技术实现步骤摘要】
行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置
本技术属于汽车电控及智能化领域，涉及一种行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置。
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，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。
技术实现思路
为实现上述目的，本技术提供一种行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置，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、机械连接装置复杂以及换向时冲击较大的问题。本技术所采用的技术方案是，行星齿轮式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架、转角及转矩传感器、外励磁线圈、行星轮支架和电机，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固定连接在转向柱上，电机的输出端通过联轴器与齿圈及与其固连的小套筒固定连接，齿圈及与其固连的小套筒通过小套筒轴承固连到托架的轴承支架上，齿圈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，齿圈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，行星轮固定连接在行星轮支架上，齿圈及与其固连的小套筒上的齿圈通过两个行星轮与太阳轮及与其固连的大套筒上的太阳轮啮合，太阳轮及与其固连的大套筒通过太阳轮轴承与齿圈及与其固连的小套筒连接，太阳轮及与其固连的大套筒通过两个外轴承连接到隔磁套筒，太阳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，太阳轮及与其固连的大套筒和齿圈及与其固连的小套筒均可以绕自身轴线旋转，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。进一步的，所述行星轮可以绕自身轴线进行旋转。本技术的有益效果是，与现有技术相比，本技术采用了双套转筒系统，并且配合行星齿轮换向系统，使得控制过程中没有参数的突变，典型的代表是电机转速方向不用突变，磁流变液黏度不用突变，这就从本质上提升了装置的响应速度，因此该技术的性能优于传统的力感反馈装置；且行星齿轮机构传动精度较高，结构紧凑，能够通过改变齿轮的参数实现转速可调的功能。使用套筒式的换向装置，不仅节省了空间，同时免去了其他换向结构中的摩擦盘的结构，使零件数量减少，结构尺寸较小，且换向结构与传动结构分开，使得各结构作用明确，有利于结构的集成化加工，且该结构能够通过调整圆筒式换向机构的直径与长度等参数，实现驾驶模拟器整体尺寸的调整，更有利于适应不同的工况。该结构设计精密，可实现快速无冲击换向且能够控制反馈力感大小的功能，较传统机构能够实现更加迅速，有利于实现换向与力感的精密控制。行星齿轮装置应用在快速换向的工况下，由于其机械结构的传动比可以改变，因此能够适用于某些特定的工况，实现更为精确的控制，由于传动比的因素，能够实现更为精确的力矩控制；而且其尺寸更加紧凑，能够实现可替换的功能，即能够提供好几组传动比不同的的替换装置，应用于不同的工况下；由于行星齿轮结构紧凑，利于机构模块化封装，因此替换起来更为方便。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为行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置轴测图；图2为行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置俯视图；图3为行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置剖视图；图4为行星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为行星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为行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置齿圈及与其固连的小套筒轴测图；图7为行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置太阳轮及与其固连的大套筒轴测图；图8为行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置行星轮轴测图；图9为行星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.太阳轮及与其固连的大套筒，7.行星轮，8.齿圈及与其固连的小套筒，9.电机，10.托架，11.行星轮支架，12.转向柱，13.转向柱轴承，14.隔磁套筒轴承，15.外密封圈，16.外轴承，17.内轴承，18.内励磁线圈，19.磁流变液，20.内密封圈，21.太阳轮轴承，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。如图1-4所示，行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置，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；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感的大小和方向；包括方向盘1、轴承支架2、联轴器3、转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置，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)、行星轮支架(11)和电机(9)，转向柱(12)通过转向柱轴承(13)固定在轴承支架(2)上，方向盘(1)与转向柱(12)刚性连接，转向柱(12)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(14)固定连接在转向柱(12)上，电机(9)的输出端通过联轴器与齿圈及与其固连的小套筒(8)固定连接，齿圈及与其固连的小套筒(8)通过小套筒轴承(22)固连到托架(10)的轴承支架上，齿圈及与其固连的小套筒(8)通过两个内轴承(17)和两个支撑轴承(23)连接到隔磁套筒(24)，齿圈及与其固连的小套筒(8)与隔磁套筒(24)之间充满磁流变液(19)其连接处设有内密封圈(20)，内励磁线圈(18)分别缠绕在隔磁套筒(24)中间轴的两侧上，行星轮(7)固定连接在行星轮支架(11)上，齿圈及与其固连的小套筒(8)上的齿圈通过两个行星轮(7)与太阳轮及与其固连的大套筒(6)上的太阳轮啮合，太阳轮及与其固连的大套筒(6)通过太阳轮轴承(21)与齿圈及与其固连的小套筒(8)连接，太阳轮及与其固连的大套筒(6)通过两个外轴承(16)连接到隔磁套筒(24)，太阳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(19)其连接处设有外密封圈(15)，外励磁线圈(5)分别缠绕于隔磁套筒(24)外周的两侧，太阳轮及与其固连的大套筒(6)和齿圈及与其固连的小套筒(8)均可以绕自身轴线旋转，转角及转矩传感器(4)通过信号线分别与力感控制器(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(18)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.行星齿轮式磁流变液双转筒力感反馈装置，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)、行星轮支架(11)和电机(9)，转向柱(12)通过转向柱轴承(13)固定在轴承支架(2)上，方向盘(1)与转向柱(12)刚性连接，转向柱(12)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(14)固定连接在转向柱(12)上，电机(9)的输出端通过联轴器与齿圈及与其固连的小套筒(8)固定连接，齿圈及与其固连的小套筒(8)通过小套筒轴承(22)固连到托架(10)的轴承支架上，齿圈及与其固连的小套筒(8)通过两个内轴承(17)和两个支撑轴承(23)连接到隔磁套筒(24)，齿圈及与其固连的小套筒(8)与隔磁套筒(24)之间充满磁流变液(19)其连接处设有内密封圈(20)，内励磁线圈(18)分别缠绕在隔磁套筒(24)中间轴的两侧上，行星轮(7)固定连接在行星轮支架(11)上，齿圈及与其固连的小套筒(8)上的齿圈通过两个行星轮(7)与太阳轮及与其固连的大套筒(6)上的太阳轮啮合，太阳轮及与其固连的大套筒(6)通过太阳轮轴承(21)与齿圈及与其...
【专利技术属性】
技术研发人员：仲首任，张素民，刘岩，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22
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