CN216734461U - 磁流变旋转阻尼器、电动助力转向器系统和机动交通工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及磁流变旋转阻尼器、电动助力转向器系统和机动交通工具。电动助力转向器系统的磁流变旋转阻尼器包括：磁流变腔体；可旋转地穿过磁流变腔体安装的主轴；固定在主轴上且可随主轴一起在所述磁流变腔体内旋转的阻尼装置；容纳在磁流变腔体内的磁流变液；和用于产生激励磁场的励磁线圈；其中，阻尼装置被置于磁流变液中。还公开了装备有这种电动助力转向器系统的机动交通工具。

Description

磁流变旋转阻尼器、电动助力转向器系统和机动交通工具

技术领域

本实用新型涉及磁流变旋转阻尼器，具体涉及用于交通工具，例如工程车辆如叉车、其它机动车如传统燃油车或新能源车、船只、摩托艇等应用场合的转向器系统的磁流变旋转阻尼器。

背景技术

电动助力转向系统(Electronic power steering,EPS)作为助力转向技术的一种，目前可用于工业叉车等的转向技术上，它主要由方向盘、步进电机、转向控制器、三相感应电机、转向变速箱和转角位置传感器、转向轮等构成，如图1所示。例如，参加图1，电动助力转向系统的工作过程一般为，当驾驶员发出操作指令后,装在方向盘上的步进电机的将其转换成电信号(作为主令信号)并传送到转向控制中。通过连接在转向齿轮减速箱的输出轴的转角电位器来检测转向轮的位置信息，并且由三相感应电机的传感器检测电机的转速和方向，控制器根据两者的反馈信号对电动机进行控制。

但是，现有电子助力转向系统的缺点在于，它无法提供相应的线性阻尼，方向盘过于轻便，驾驶员在操纵时容易失去方向感知，增加驾驶员和操作过程中的危险。

液压动力转向系统(HPS)可作为另外一种用于车辆如叉车等的助力转向系统。液压动力转向系统(HPS)主要包括方向盘，全液压转向器，高压油管，转向油缸，扇形板等，其工作过程一般为：叉车转向时，司机在方向盘(转向操纵机构)上施加转向力矩，使方向盘产生旋转位移，并通过转向轴传给转向器，转向器根据方向盘回转的角度大小，计量地将分流阀分流过来的压力油通过管路传递给转向油缸，再通过转向梯形带动转向轮实现转向。

现有的液压动力转向系统(HPS)的缺点还在于，转向费力，稳定性不高，并且机动性较差。

本实用新型说明书的此背景技术部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将限制本实用新型范围的主题。

实用新型内容

鉴于以上以及其它更多的构思而提出了本实用新型。

根据本实用新型的一方面的构思，旨在提供一种新型的用于交通工具(例如诸如汽车、叉车、卡车、其它工程车辆等的车辆，船舶，轮船，等等)的基于磁流变技术的转向系统，该转向系统结构简单、跟随性好﹑操纵轻便灵活、整个系统的能耗小、无污染、工作可靠，随时可提供线性阻尼以提示驾驶员转向安全。该系统可基于磁流变阻尼装置进行操作。

根据本实用新型的一方面，提供了一种用于转向器系统的磁流变旋转阻尼器，所述磁流变旋转阻尼器包括：磁流变腔体；可旋转地穿过所述磁流变腔体安装的主轴；固定在所述主轴上且可随所述主轴一起在所述磁流变腔体内旋转的阻尼装置；容纳在所述磁流变腔体内的磁流变液；和用于产生激励磁场的励磁线圈；其中，所述阻尼装置被置于所述磁流变液中。

根据本实用新型的一实施例，所述主轴露出所述磁流变腔体之外且相对于其形成轴密封。

根据本实用新型的一实施例，所述阻尼装置包括带有多个彼此间隔开地布置的多个叶片。

根据本实用新型的一实施例，所述阻尼装置为带有偶数个彼此间隔开的扇形叶片的圆盘。

根据本实用新型的一实施例，所述磁流变旋转阻尼器还带有转向传感器，所述转向传感器包含角度传感器和编码器中的至少一者。

根据本实用新型另一方面，还提供了一种电动助力转向器系统，所述转向器系统包括：带转向轴的方向盘；和如上所述的磁流变旋转阻尼器；其中，所述转向轴与所述磁流变旋转阻尼器的所述主轴的露出的一端形成同轴固定联接，以将所述磁流变旋转阻尼器工作时产生的旋转阻尼传递给所述方向盘。

根据本实用新型的一实施例，所述电动助力转向器系统还包括转向控制器，所述转向控制器配置成响应于来自所述方向盘的信华做出转向判断，并向所述磁流变旋转阻尼器输出励磁电流给所述磁流变旋转阻尼器的励磁线圈，而使所述磁流变旋转阻尼器给所述方向盘提供线性阻尼。

根据本实用新型的一实施例，所述磁流变旋转阻尼器的所述主轴的露出的另一端与车辆转向装置可操作地连接。

根据本实用新型另一方面，还提供了一种机动交通工具，所述机动交通工具装备有如上所述的电动助力转向器系统。

根据本实用新型的一实施例，所述机动交通工具选自叉车、燃油车、新能源车和机动船只的一者。

本实用新型的更多实施例还能够实现其它未一一列出的有利技术效果，这些其它的技术效果在下文中可能有部分描述，并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本实用新型后是可以预期和理解的。

附图说明

通过参考下文的描述连同附图，这些实施例的上述特征和优点及其他特征和优点以及实现它们的方式将更显而易见，并且可以更好地理解本实用新型的实施例，在附图中：

图1是作为背景技术的一种电动助力转向系统的示意图。

图2是根据本实用新型的一实施例的带磁流变旋转阻尼器的方向盘的示意图。

图3是图1所示的磁流变旋转阻尼器的整体构造示意图。

图4是图1所示的磁流变旋转阻尼器的沿中心线剖开的示意图。

图5示意性显示了图4所示磁流变旋转阻尼器的主轴和固定在主轴上且可随主轴一起旋转的阻尼叶片。

图6示意性显示了方向盘与磁流变旋转阻尼器的主轴采用键槽实现联轴连接的配置。

图7示意性显示了方向盘与磁流变旋转阻尼器的主轴之间采用平口+顶丝的连接的配置。

图8示意性显示了方向盘与磁流变旋转阻尼器的主轴之间采用光轴+联轴器连接的配置。

图9示意性显示了方向盘与磁流变旋转阻尼器的主轴之间采用外螺纹连接的配置。

图10示意性显示了方向盘与磁流变旋转阻尼器的主轴之间采用内螺纹连接的配置。

具体实施方式

在以下对附图和具体实施方式的描述中，将阐述本实用新型的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中，可以清楚本实用新型的其它特征、目的和优点。

应当理解，所图示和描述的实施例在应用中不限于在以下描述中阐明或在附图中图示的构件的构造和布置的细节。所图示的实施例可以是其它的实施例，并且能够以各种方式来实施或执行。各示例通过对所公开的实施例进行解释而非限制的方式来提供。实际上，将对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本实用新型公开的范围或实质的情况下，可以对本实用新型的各实施例作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分而图示或描述的特征，可以与另一第一实施例起使用，以仍然产生另外的实施例。因此，本实用新型公开涵盖属于所附权利要求及其等同要素范围内的这样的修改和变型。

同样，可以理解，本文中所使用的词组和用语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用，旨在开放式地包括其后列出的项及其等同项以及附加的项。

下面将参考本实用新型的具体实施例并结合附图对本实用新型进行更详细的描述。

如图2-5所示，示意性地展示了根据本实用新型的一实施例的带磁流变旋转阻尼器的方向盘，以及磁流变旋转阻尼器的示意性外部和内部构造。

例如，如图1和图2所示，磁流变旋转阻尼器10(带有转向传感器30)安装在方向盘40下端的转向轴20上。在工作期间，驾驶员操作方向盘40带动磁流变旋转阻尼器10旋转并输出相应的信号(例如脉冲信号，模拟量信号等)给转向控制器。磁流变旋转阻尼器10的露出的一端的主轴与转向轴20可操作地联接，另一端与车辆转向装置(例如转向轮，以及/或者传动装置如转向齿轮减速箱，等等)可操作地连接，从而将来自方向盘40的转向动作经由磁流变旋转阻尼器10的主轴输出给车辆转向装置。

转向控制器根据驾驶员操作方向盘40给出的转向信号做出相应的转向判断和指令并完成转向，并可通过控制器反馈给磁流变旋转阻尼器10一激励电流，通过励磁线圈来调整磁流变阻尼器10内的磁流变流体的粘稠度(或刚度)，进而改变浸没在磁流变液内的阻尼装置19在旋转时的阻尼，从而使磁流变阻尼器10能够实现相应的线性阻尼，从而提供感觉反馈。在本实用新型中，磁流变阻尼器10可以给方向盘40提供主动的反向阻尼力，而且可以是线性的阻尼。

相比之下，现有技术的EPS或者HPS系统不能或难以提供连续渐变的阻尼力，其提供的一般的阻尼是非线性的，是梯级(步进)变化的。而且，在现有技术的EPS系统中，一般采用步进电机，这种梯级变化或者突变的阻尼对设备也易于造成损伤或故障。

进一步如图4-5所示，磁流变旋转阻尼器10具有中空的磁流变腔体16，可旋转地穿过磁流变腔体安装的主轴18，固定在主轴18上且可随主轴18一起在中空的磁流变腔体16内旋转的阻尼装置19，容纳在磁流变腔体16内的磁流变液，和用于产生激励磁场的励磁线圈12。阻尼装置19被置于磁流变液(未详细显示)中，这样，在对励磁线圈12施加励磁电流后，磁流变液的粘度(或刚度)就会改变，使得阻尼装置19在其中旋转的阻力也会随之改变。

主轴18可承靠在磁流变旋转阻尼器10中的两端的轴承15上，并且其两端均露出磁流变腔体16，且露出磁流变旋转阻尼器10之外，以便于方向盘和其它的车辆转向装置可操作连接。

主轴18的两端均露出磁流变腔体16之外且相对于其形成轴密封，例如可通过格莱圈14，等等。

磁流变旋转阻尼器10上还可设有用于密封的O型圈13，以及端盖17，等等。

根据本实用新型的一实施例，所述阻尼装置包括带有多个彼此间隔开地布置的多个叶片。

根据本实用新型的一实施例，所述阻尼装置为带有偶数个彼此间隔开的扇形叶片的圆盘。

根据本实用新型的一实施例，所述磁流变旋转阻尼器还带有转向传感器，所述转向传感器包含角度传感器和编码器中的至少一者。

磁流变旋转阻尼器10上可设有转向角度传感器30和/或编码器11。角度传感器30可在工作时提供模拟信号的角度，编码器11可在工作时提供数字信号的角度值，它们二者也可以组合使用。编码器11可以是光学编码器，其设有接收器来接收光栅以确定角度。

此外，带磁流变阻尼器10的方向盘40可提供多种数字(转角位置模拟信号)信号，例如AB相脉冲，ABZ相脉冲，模拟量，模拟量+原点IO等。

阻尼装置19具有带中心孔或中心筒的大体圆盘的构造，例如图5所示。在阻尼装置19的圆盘上形成多个、优选为偶数个(例如4个、6个、8个、10个12个)彼此间隔开的例如可为大体扇形的叶片191，每两个叶片191之间设有缺口192形式的间隔。缺口192优选垂直于圆盘的平面，这样可优化工作时励磁线圈的磁力线分布，便于磁流变旋转阻尼器10更加平衡、平稳地工作以如所需提供阻尼。

图6示意性显示了方向盘40与磁流变旋转阻尼器10的主轴18之间采用键槽41和键42实现联轴连接的配置。本领域的技术人员可以理解，方向盘40与磁流变旋转阻尼器10的主轴18之间的轴连接可以采用其它的可行的方式，例如，图7所示的平口+顶丝的连接方式，图8所示的光轴+联轴器的连接配置，图9所示的外螺纹连接方式，图10所示的内螺纹连接方式，等等，这些都在本实用新型构思的范畴内。

本实用新型提供的这种方向盘与磁流变旋转阻尼器主轴可操作地连接的电动助力转向器系统，特别适合于在叉车上使用，可提供良好的、线性的阻尼反馈。当然，它也适用于其它机动交通工具的转向系统，例如传统燃油车、新能源车、工程车辆、作业车辆，甚至是机动船只、摩托艇、电动舰船、游艇，等等，这些都是本领域的普通技术人员可以理解和实现的。

此外，本实用新型的带磁流变旋转阻尼器的电动助力转向器系统随时可提供线性阻尼反馈以警示驾驶员转向安全，结构和配置相对传统转向系统要更加简单，节省安装空间、跟随性好﹑操纵轻便灵活、整车能耗小、无污染、工作可靠。

出于说明的目的而提出了对本实用新型的对若干个实施例的前文描述。所述前文描述并非意图是穷举的，也并非将本实用新型限于所公开的精确步骤和/或形式，显然，根据上文的教导，可作出许多修改和变型。本实用新型的范围和所有的等同者旨在由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种用于电动助力转向器系统的磁流变旋转阻尼器，其特征在于，所述磁流变旋转阻尼器包括：

磁流变腔体；

可旋转地穿过所述磁流变腔体安装的主轴；

固定在所述主轴上且能够随所述主轴一起在所述磁流变腔体内旋转的阻尼装置；

容纳在所述磁流变腔体内的磁流变液；和

用于产生激励磁场的励磁线圈；

其中，所述阻尼装置被置于所述磁流变液中。

2.根据权利要求1所述的磁流变旋转阻尼器，其特征在于，所述主轴露出所述磁流变腔体之外且相对于其形成轴密封。

3.根据权利要求1所述的磁流变旋转阻尼器，其特征在于，所述阻尼装置包括带有多个彼此间隔开地布置的多个叶片。

4.根据权利要求3所述的磁流变旋转阻尼器，其特征在于，所述阻尼装置为带有偶数个彼此间隔开的扇形叶片的圆盘。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的磁流变旋转阻尼器，其特征在于，所述磁流变旋转阻尼器还带有转向传感器，所述转向传感器包含角度传感器和编码器中的至少一者。

6.一种电动助力转向器系统，其特征在于，所述电动助力转向器系统包括：

带转向轴的方向盘；和

根据权利要求1-5中任一项所述的磁流变旋转阻尼器；

其中，所述转向轴与所述磁流变旋转阻尼器的所述主轴的露出的一端形成同轴固定联接，以将所述磁流变旋转阻尼器工作时产生的旋转阻尼传递给所述方向盘。

7.根据权利要求6所述的电动助力转向器系统，其特征在于，所述电动助力转向器系统还包括转向控制器，所述转向控制器配置成响应于来自所述方向盘的信华做出转向判断，并向所述磁流变旋转阻尼器输出励磁电流给所述磁流变旋转阻尼器的励磁线圈，而使所述磁流变旋转阻尼器给所述方向盘提供线性阻尼。

8.根据权利要求6或7所述的电动助力转向器系统，其特征在于，所述磁流变旋转阻尼器的所述主轴的露出的另一端与车辆转向装置可操作地连接。

9.一种机动交通工具，其特征在于，所述机动交通工具装备有根据权利要求6-8中任一项所述的电动助力转向器系统。

10.根据权利要求9所述的机动交通工具，其特征在于，所述机动交通工具选自叉车、燃油车、新能源车和机动船只的一者。

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