[发明专利]磁流变液双转子力感反馈装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种磁流变液双转子力感反馈装置及其使用方法，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。本发明采用双转子系统，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。

技术领域

本发明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。

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，本发明提供一种磁流变液双转子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容易的问题。

本发明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。

本发明采用的另一种技术方案是，磁流变液双转子力感反馈装置的使用方法，具体按照以下步骤进行：