磁流变液双转子力感反馈装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种磁流变液双转子力感反馈装置，磁流变液双转子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双转子系统，配合锥齿轮换向系统，使得电机能够在恒转速工况下为两套转子系统的外转子提供不同方向的驱动力矩，因此电机控制更为简单。

Force Feedback Device of Magnetorheological Fluid with Two Rotors

The utility model discloses a magnetorheological fluid dual-rotor force-sensing feedback device, which comprises a force-sensing simulation system, a force-sensing control system, a force-sensing generation system, a commutation system and a power supply system. The utility model adopts a dual-rotor system and a bevel gear commutation system, which enables the motor to provide different driving torques for the external rotors of the two sets of rotor systems at constant speed, so the motor control is simpler.

【技术实现步骤摘要】
磁流变液双转子力感反馈装置
本技术属于汽车电控及智能化领域，涉及一种磁流变液双转子力感反馈装置。
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。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，本技术提供一种磁流变液双转子力感反馈装置，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容易的问题。本技术所采用的技术方案是，磁流变液双转子力感反馈装置，包括托架，托架上依次设有轴承支架、转角及转矩传感器、第二励磁线圈、惰轮轴承支架、第一励磁线圈和电机，转向柱通过转向柱轴承固定在轴承支架上，转向柱与方向盘刚性连接，转向柱通过联轴器与转角及转矩传感器的一端相连接，电机的输出端通过联轴器与第一外转子相连接，第一套转子系统包括第一外转子和第一内转子，第一外转子通过第一外转子轴承固定连接在托架的轴承支架上，第一外转子通过两个第一内转子轴承与第一内转子相连接，第一内转子和第一外转子内部充满磁流变液其连接处设有密封圈，第一励磁线圈环绕在第一外转子外，第二内转子通过联轴器与转角及转矩传感器的另一端相连接，第一内转子通过联轴器与第二内转子刚性连接，第二套转子系统包括第二内转子和第二外转子，第二内转子通过第二内转子轴承固定在托架的轴承支架上，第二内转子通过两个第二外转子轴承与第二外转子连接，第二内转子和第二外转子内部充满磁流变液其连接处设有密封圈，第二励磁线圈环绕在第二外转子外；第一外转子与第一锥齿轮刚性连接，第二外转子与第二锥齿轮刚性连接，惰轮通过惰轮轴承固定连接在惰轮轴承支架上，第二锥齿轮通过两个惰轮与第一锥齿轮啮合；转角及转矩传感器通过信号线分别与力感控制器和电机控制器相连接，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，所述第一内转子和第二内转子采用的内转子为滚筒式内转子或叠片式内转子的任意一种。本技术的有益效果是，与现有技术相比，本技术采用双转子系统，配合锥齿轮换向系统，使得电机能够在恒转速工况下为两套转子系统的外转子提供不同方向的驱动力矩，因此电机控制更为简单。而且双套转子系统中各零部件加工容易，安装简便，密封效果好，有益于增加装置的使用寿命。且双套转子系统的尺寸结构相同，因此传递扭矩能力相同，使得本装置输出不同方向的反馈力矩时磁流变液控制参数相同，控制过程更为简单；再次，所有零部件同轴配置，免去装置所承受的额外转矩，装置使用寿命进一步提高。本技术为了在简化电机控制基础上增加力感反馈装置的响应速度和力感反馈精度。装置采用双套转子系统配合锥齿轮换向系统，电机与锥齿轮换向系统配合，驱动两个外转子作为主动源做不同方向的旋转，保证随时为系统提供任意方向的驱动力矩。锥齿轮式换向结构安装简便，结构原理一目了然，且能够实现等速换向，这样两套转子的磁流变液控制参数相同，降低装置的控制难度。另外锥齿轮式换向机构由于各个齿轮之间不存在包容连接，因此更换坏损件容易，可修复性强。这样电机控制更为简单，只需维持恒速即可。双套转子系统的目的是为了令力感反馈系统的响应速度完全由磁流变液决定，上层力感模拟算法给出期望反馈力矩时，只需向对应的一套转子系统提供励磁电流即可，磁流变液的黏度瞬间发生改变，驱动力矩则瞬间能够传递至内转子上，并经由转角及转矩传感器输出至方向盘。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为磁流变液双转子力感反馈装置轴测图；图2为磁流变液双转子力感反馈装置俯视图；图3为磁流变液双转子力感反馈装置剖视图；图3a为相应的叠片式内转子对应的磁流变液双转子力感反馈装置剖视图；图3b为相应的滚筒式内转子对应的磁流变液双转子力感反馈装置剖视图；图4为磁流变液双转子力感反馈装置控制流程及信号传递示意图；图5为磁流变液双转子力感反馈装置第二外转子轴测图；图6为磁流变液双转子力感反馈装置第二内转子轴测图；图6a为第二内转子为叠片式内转子的轴测图；图6b为第二内转子为滚筒式内转子的轴测图；图7为磁流变液双转子力感反馈装置第二励磁线圈轴测图；图8为磁流变液双转子力感反馈装置第二锥齿轮轴测图；图9为磁流变液双转子力感反馈装置惰轮轴测图。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.第二励磁线圈，6.第二锥齿轮，7.第一锥齿轮，8.第一励磁线圈，9.电机，10.托架，11.惰轮轴承，12.惰轮轴承支架，13.惰轮，14.转向柱轴承，15.第二内转子轴承，16.密封圈，17.第二外转子轴承，18.第二外转子，19.第二内转子，20.磁流变液，21.第一内转子轴承，22.第一内转子，23.第一外转子，24.第一外转子轴承，25.转向柱，26.力感控制器，27.电机控制器，28.电机驱动器，29.磁流变液控制器，30.电流发生器，31.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1-3所示，磁流变液双转子力感反馈装置，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；磁流变液双转子力感反馈装置，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、第二励磁线圈5、惰轮轴承支架12、第一励磁线圈8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、转向柱轴承14、转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.磁流变液双转子力感反馈装置，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)、第二励磁线圈(5)、惰轮轴承支架(12)、第一励磁线圈(8)和电机(9)，转向柱(25)通过转向柱轴承(14)固定在轴承支架(2)上，转向柱(25)与方向盘(1)刚性连接，转向柱(25)通过联轴器(3)与转角及转矩传感器(4)的一端相连接，电机(9)的输出端通过联轴器与第一外转子(23)相连接，第一套转子系统包括第一外转子(23)和第一内转子(22)，第一外转子(23)通过第一外转子轴承(24)固定连接在托架(10)的轴承支架上，第一外转子(23)通过两个第一内转子轴承(21)与第一内转子(22)相连接，第一内转子(22)和第一外转子(23)内部充满磁流变液(20)其连接处设有密封圈(16)，第一励磁线圈(8)环绕在第一外转子(23)外，第二内转子(19)通过联轴器与转角及转矩传感器(4)的另一端相连接，第一内转子(22)通过联轴器与第二内转子(19)刚性连接，第二套转子系统包括第二内转子(19)和第二外转子(18)，第二内转子(19)通过第二内转子轴承(15)固定在托架(10)的轴承支架上，第二内转子(19)通过两个第二外转子轴承(17)与第二外转子(18)连接，第二内转子(19)和第二外转子(18)内部充满磁流变液(20)其连接处设有密封圈(16)，第二励磁线圈(5)环绕在第二外转子(18)外；第一外转子(23)与第一锥齿轮(7)刚性连接，第二外转子(18)与第二锥齿轮(6)刚性连接，惰轮(13)通过惰轮轴承(11)固定连接在惰轮轴承支架(12)上，第二锥齿轮(6)通过两个惰轮(13)与第一锥齿轮(7)啮合；转角及转矩传感器(4)通过信号线分别与力感控制器(26)和电机控制器(27)相连接，力感控制器(26)通过信号线依次与磁流变液控制器(29)、电流发生器(30)相连接，电机控制器(27)通过信号线依次与电机驱动器(28)、电机(9)相连接。...

【技术特征摘要】
1.磁流变液双转子力感反馈装置，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)、第二励磁线圈(5)、惰轮轴承支架(12)、第一励磁线圈(8)和电机(9)，转向柱(25)通过转向柱轴承(14)固定在轴承支架(2)上，转向柱(25)与方向盘(1)刚性连接，转向柱(25)通过联轴器(3)与转角及转矩传感器(4)的一端相连接，电机(9)的输出端通过联轴器与第一外转子(23)相连接，第一套转子系统包括第一外转子(23)和第一内转子(22)，第一外转子(23)通过第一外转子轴承(24)固定连接在托架(10)的轴承支架上，第一外转子(23)通过两个第一内转子轴承(21)与第一内转子(22)相连接，第一内转子(22)和第一外转子(23)内部充满磁流变液(20)其连接处设有密封圈(16)，第一励磁线圈(8)环绕在第一外转子(23)外，第二内转子(19)通过联轴器与转角及转矩传感器(4)的另一端相连接，第一内转子(22)通过联轴器与第二内转子(19)刚性连接，第二套转子系统包括第二内转子(19)和第二外转子(18)，第二内转子(19)通过第二内转子轴承(15)固定在托架(10)的轴承支架上，第二内转子(19...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜洪伟，张素民，廖梦迪，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22