鼓式触觉反馈装置转向单元和方法与流程

鼓式触觉反馈装置转向单元和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求获得美国临时专利申请ser.no.63/092,046的利益，该申请于2020年10月15日提交，名称为“drum tactile feedback device steering unit and method”，其公开内容通过引用全部包含于本文。
技术领域
3.本文的主题总体涉及阻力扭矩产生装置和系统(例如制动器、锁止装置、离合器、触觉反馈装置、阻力产生装置、运动控制装置等)领域。更具体地说，本文的主题涉及使用磁响应(mr)材料来产生阻力扭矩的触觉反馈装置(tfd)鼓式制动器。


背景技术：

4.现有的磁响应(mr)装置(如盘式转子制动器和鼓式制动器)在转子和线圈之间具有产生剪切面的间隙。现有的鼓式制动器没有并且不能支持多于两个的剪切面。扭矩受限于装置的尺寸和可用的剪切面。附加地，现有的使用mr材料的mr装置需要昂贵的密封件，以防止mr材料从间隙迁移到装置的其余部分中。所需要的是比现有装置更小的、能提供更大扭矩的mr鼓。而且，所需要的是mr鼓式制动器，其具有改进的密封件以防止mr材料的迁移。


技术实现要素：

5.在一方面，提供一种触觉反馈装置(tfd)鼓式制动器。tfd鼓式制动器包括轴、鼓式转子、芯体(core)、极环、磁响应(mr)材料、上部磁密封件、下部磁密封件、至少一个传感器以及封装前述部件的壳体。所述轴具有与其可旋转地连接的旋转盘。鼓式转子与旋转盘连接。芯体具有集成线圈，该集成线圈从鼓式转子径向上向内定位，并在集成线圈与鼓式转子之间形成第一间隙。极环从鼓式转子径向上向外固定定位，并在极环与鼓式转子之间形成第二间隙。mr材料被设置在第一间隙和第二间隙内。上部磁密封件被定位为阻止mr材料从第二间隙移动。下部磁密封件被定位为阻止mr材料从第一间隙移动。壳体封装着轴、鼓式转子、芯体、上部磁密封件和下部磁密封件。壳体具有与其相固定的壳体盖和传感器壳体。至少一个传感器能够检测轴的旋转。
6.在另一方面，提供了一种tfd鼓式制动器。该tfd鼓式制动器包括轴、鼓式转子、极环、芯体、旋转盘、上部磁密封件、下部磁密封件、mr材料、至少一个传感器以及封装前述部件的壳体。鼓式转子具有第一制动剪切面和第二制动剪切面，其中第一制动剪切面位于鼓式转子的转子内表面(ris)上，并且第二制动剪切面位于鼓式转子的转子外表面(ros)上。极环在极环内表面(pris)上具有极环剪切面，该极环内表面固定地定位并与ros相对地定位，其中第二间隙定位于pris和ros之间。芯体具有集成线圈。芯体在芯体外表面(cos)上具有芯体剪切面，该芯体外表面与ris相对定位，其中第一间隙定位于cos和ris之间。旋转盘具有端部，其中鼓式转子与端部连接，并且旋转盘可旋转地与轴连接。mr材料被设置在第一间隙和第二间隙内。壳体包括壳体盖，该壳体盖在壳体壁的壳体顶部边缘处被固定至壳体
壁。壳体还包括传感器壳体，该传感器壳体在壳体壁的壳体底部边缘处被固定至壳体壁。上部磁密封件被定位为阻止mr材料从第一间隙经过上部磁密封件和壳体盖之间的上部空隙的移动。下部磁密封件被定位为阻止mr材料从第二间隙经过下部磁密封件和芯体之间的下部空隙的移动。
7.在另一方面，提供了一种使用tfd鼓式制动器10提供触觉反馈的方法。该方法包括用tfd鼓式制动器产生扭矩，通过向集成线圈施加电流使其通电，使鼓式转子磁饱和，并产生阻力扭矩。鼓式制动器包括壳体，该壳体封装轴、鼓式转子、极环、芯体、旋转盘、上部磁密封件、下部磁密封件、mr材料和至少一个传感器。鼓式转子具有第一制动剪切面和第二制动剪切面。第一制动剪切面位于鼓式转子的转子内表面(ris)上，并且第二制动剪切面位于鼓式转子的转子外表面(ros)上。极环在极环内表面(pris)上具有极环剪切面，该极环内表面固定地定位并与ros相对地定位。第二间隙定位于pris和ros之间。芯体具有集成线圈和在芯体外表面(cos)上的芯体剪切面，该芯体外表面与ris相对定位。第一间隙定位于cos和ris之间。旋转盘具有端部。鼓式转子与端部相连接，并且旋转盘可旋转地连接至轴。mr材料被设置在第一间隙和第二间隙内。壳体包括壳体盖，该壳体盖在壳体壁的壳体顶部边缘处被固定至壳体壁。壳体还包括传感器壳体，该传感器壳体在壳体壁的壳体底部边缘处被固定至壳体壁。
8.上部磁密封件被定位为阻止mr材料从第一间隙经过上部磁密封件和壳体盖之间的上部空隙的移动。下部磁密封件被定位为阻止mr材料从第二间隙经过下部磁密封件和芯体之间的下部空隙的移动。
9.tfd鼓式制动器由控制器控制。该控制器与至少一个传感器电子通信。电源产生电流。该电源与集成线圈电连通。控制器能够控制来自电源的电流，并且磁通量是作为电流被通信给集成线圈的结果而产生的。
10.本发明提供了一个能够用磁通量使鼓式转子饱和的回路。该回路包括芯体、于其之中设置有mr材料的第一间隙、鼓式转子、于其之中设置有mr材料的第二间隙、以及极环。当磁通量通过回路以及当磁通量达到约1.3特斯拉(t)的阈值时，鼓式转子饱和。
11.通过向集成线圈施加电流来给集成线圈通电的方法步骤，产生了磁通量。使鼓式转子磁饱和的方法步骤与磁通量的产生一起发生。将鼓式转子磁饱和的步骤使鼓式转子的第一制动剪切面和第二制动剪切面针对mr材料以及极环剪切面和芯体剪切面中的每个进行剪切。产生阻力扭矩的方法步骤包括mr材料针对第一制动剪切面、第二制动剪切面、极环剪切面和芯体剪切面的剪切，以造成阻力扭矩。
附图说明
12.图1a和图1b描绘了触觉反馈装置(tfd)鼓式制动器的立体图。
13.图2a和图2b描绘了来自图1a和图1b的tfd鼓式制动器的剖视图。
14.图3是来自图2a和图2b的tfd鼓式制动器的上半部分的细节图。
15.图4是来自图2a和图2b的磁密封件的细节图。
16.图5是来自图2a和图2b的tfd鼓式制动器的磁通量的示意图。
17.图6是来自图1a和图1b的具有不同的磁密封件配置的tfd鼓式制动器的剖视图。
18.图7是来自图6的磁密封件的细节图。
19.图8是来自图6的tfd鼓式制动器的磁通量的示意图。
具体实施方式
20.交通工具通常具有转向柱和方向盘以能够将交通工具转向。许多类型的交通工具(如汽车、卡车、越野设备、水运工具等)现在使用线控转向技术，并要求使用反馈给操作者，以在方向盘转动时给操作者以阻力的感觉。正如所使用的，术语方向盘涵盖标准的轮，或任何可以旋转的东西。该反馈是由触觉反馈装置(tfd)提供的。在本文公开的发明中，tfd是tfd鼓式制动器。
21.典型的磁响应(mr)盘式制动器或典型的鼓式制动器并不提供径向紧凑性(compactness)。本文公开的tfd鼓式制动器提供了鼓式制动器的优点，但也添加了由设置在tfd鼓式制动器内的mr材料提供的显著增加的扭矩。
22.参照附图，图1至图8描绘了触觉反馈装置(tfd)鼓式制动器，其总体标示为tfd鼓式制动器10。tfd鼓式制动器10包括壳体12，该壳体12将轴14、鼓式转子16、芯体18、极环20、mr材料22、上部磁密封件24和下部磁密封件26封装在其中。壳体12包括壳体壁28。壳体壁28包括壳体顶部边缘30和壳体底部边缘32。壳体盖34被固定至壳体顶部边缘30。壳体盖34由无磁性材料(例如，6061-t6铝或类似材料)制成。传感器壳体36封装用于tfd鼓式制动器10的驱动电子设备(未示出)，并被固定至壳体底部边缘32。
23.轴14可旋转地设置在壳体12内。轴14由上部轴承38和下部轴承40可旋转地支撑。轴14具有与其附接并从其径向向外延伸的旋转盘42。鼓式转子16在旋转盘42的端部44与旋转盘42相连，并与轴14一起旋转。如图1至图3所示，鼓式转子16从端部44径向上向外延伸，并在弯曲平行于轴14和垂直于旋转盘42之前垂直于轴14。可以理解的是，旋转盘42可径向上向外延伸而鼓式转子16可仅平行于轴14。附加地，鼓式转子16和旋转盘42可以是直接贴附于轴14的单个部件。在一个实施例中，鼓式转子16具有在约0.5毫米至约5毫米之间的厚度。在另一个实施例中，鼓式转子16具有约0.5毫米至约1.5毫米的厚度。
24.第一制动剪切面46位于鼓式转子16的转子内表面(ris)48上，而第二制动剪切面50即位于鼓式转子16的转子外表面(ros)52上。ris 48沿径向面向内，且ros 52沿径向面向外。
25.芯体18围绕轴14设置，并且相对于轴14不可旋转。芯体18从鼓式转子16径向上向内定位。芯体18包括集成线圈54。芯体18在芯体外表面(cos)58上具有芯体剪切面56，该芯体剪切面从ris 48径向上向内并与之相对地定位。cos 58和ris 48之间的空间形成了于其间的第一间隙60。mr材料22被设置在第一间隙60内。
26.极环20从鼓式转子16径向上向外定位和固定，并且被固定在盖下边缘62、壳体壁28的下底座(seat)64和壁内表面66之间。极环20从鼓式转子16径向上向外固定定位。极环20在极环内表面(pris)70上具有极环剪切面68。pris 70从ros 52径向上向外并与之相对地定位。ros 52和pris 70之间的空间形成了于其间的第二间隙72。mr材料22也被设置在第二间隙72内。流动孔45定位于靠近端部44，并且是旋转盘42的一部分。流动孔45允许mr材料22在第一间隙60和第二间隙72之间流动。
27.在一个实施例中，第一间隙60和第二间隙72各自具有约0.5毫米至约2.0毫米的宽度。在另一个实施例中，第一间隙60和第二间隙72各自具有约0.5毫米至约1.0毫米的宽度。
28.参照图1至图4，上部磁密封件24被定位在第二间隙72、旋转盘42和壳体盖34的下部边缘74之间，其中上部空隙76形成于其间。上部磁密封件24被定位成防止或阻止mr材料22从第二间隙72移动。上部磁密封件24包括永磁体78。永磁体78被贴附至旋转盘42并随其旋转。上部开口80定位于第二间隙72的上部空隙边缘82和永磁体78之间。上部磁密封件24防止mr材料22通过上部开口80进入上部空隙76并污染上部轴承38。
29.下部磁密封件26定位在第一间隙60、旋转盘42和芯体18的上部边缘84之间，其中下部空隙86形成于其间。下部磁密封件26包括第二永磁体88。下部磁密封件26被定位成防止或阻止mr材料22从第一间隙60移动。第二永磁体88被贴附至旋转盘42并随其旋转。下部开口90定位于第一间隙60的下部空隙边缘92和第二永磁体88之间。下部磁密封件26防止mr材料22进入下部空隙86并污染下部轴承40。
30.在图5至图8所示的替代性实施例中，下部磁密封件26被定位为邻近芯体18贴附，其中第二永磁体88被贴附至芯体18。下部空隙86被定位在无磁性垫圈94和下部开口90之间。无磁性垫圈94被定位为贴附至旋转盘42并随其旋转。
31.如图5和图8所示，在所有实施例中，下部磁密封件26的极性95与极环20的极性97相反。旋转盘42为上部磁密封件24和下部磁密封件26二者提供磁通量路径。
32.参照图1至图8，mr材料22是包括在液体或油载体内不分散的可磁化颗粒的干的磁响应粉末。材料的可磁化颗粒可包括羰基铁、不锈钢和/或任何其他具有各种形状(不限于球形)的磁性材料。mr材料22被配置为提供与电流成比例的平滑扭矩，并且它与温度无关。
33.如图2a、图2b和图6所示，至少一个传感器96被定位为监测轴14的旋转。
34.参照图1a至图2b和图6，随着tfd鼓式制动器10一起包括有控制器98和电源100。电源100能够产生电流(未示出)并直接或间接地将电流电连通至集成线圈54。电源100定位于tfd鼓式制动器10的外部。控制器98至少与至少一个传感器96、集成线圈54和电源100电子通信。控制器可包括电流放大器(未示出)和至少一个温度传感器(未示出)。
35.控制器98能够控制来自电源100的电流，该电流用于给集成线圈54通电并产生磁通量102。该控制是通过使用与模拟行程终点的终点停止(end-stop)扭矩相关的算法来提供，或者通过使用与用于基于输入(如转向力度、交通工具速度和其他操作功能)来创建触觉反馈的扭矩相关的算法来提供。该控制还包括处理至少来自传感器96的与轴14的旋转有关的数据。
36.控制器98增加或减少来自电源100的电流，该电流被电连通至集成线圈54。当包括电流放大器时，电流由电流放大器控制，并且电流放大器能够增加或减少被电连通至集成线圈54的电流。当控制器98被整体地定位在tfd鼓式制动器10的传感器壳体36内时，电流放大器被使用。当控制器98在tfd鼓式制动器10的传感器壳体36外部定位时，可以使用电流放大器。
37.参照图5和图8，当集成线圈54用电流通电时，产生了磁通量102。回路(circuit)104包括芯体18、在其中设置有mr材料22的第一间隙60、鼓式转子16、在其中设置有mr材料22的第二间隙72和极环20。磁通量102通过回路104并使鼓式转子16饱和。换句话说，控制器98能够用通过向集成线圈54施加电流产生的磁通量102使鼓式转子16饱和。磁通量102使mr材料22在芯体剪切面56和第一制动剪切面46之间、以及在第二制动剪切面50和极环剪切面68之间造成剪切。由于剪切的效果在tfd鼓式制动器10中造成了扭矩。
38.tfd鼓式制动器10可用于交通工具(未示出)上。交通工具通常具有转向柱(未示出)和方向盘(未示出)以能够将交通工具转向。如上所讨论的，许多交通工具现在使用线控转向技术，并且要求使用反馈给交通工具的操作者，以在方向盘转动时给以阻力的感觉。对于有转向柱的交通工具，tfd鼓式制动器10被封装在其中。tfd鼓式制动器10的轴15能够通过方向盘将反馈力传递给操作者。
39.在实施例中，提供了一种使用tfd鼓式制动器10提供触觉反馈的方法。该方法包括用上述tfd鼓式制动器10产生扭矩，通过向集成线圈54施加电流使集成线圈54通电，使鼓式转子16磁饱和，并产生阻力扭矩。
40.鼓式制动器如上所述并包括壳体12，该壳体封装轴14、鼓式转子16、极环20、芯体18、旋转盘42、上部磁密封件24、下部磁密封件26、mr材料22和至少一个传感器96。鼓式转子16具有第一制动剪切面46和第二制动剪切面50。第一制动剪切面46位于鼓式转子16的转子内表面(ris)48上，并且第二制动剪切面50位于鼓式转子16的转子外表面(ros)52上。极环20在极环内表面(pris)70上具有极环剪切面68，所述极环内表面固定地定位并与ros 52相对地定位。第二间隙72定位于pris 70和ros 52之间。芯体18具有集成线圈54和芯体外表面(cos)58上的芯体剪切面56，所述芯体外表面与ris 48相对定位。第一间隙60定位于cos(58)和ris 48之间。旋转盘42具有端部44。鼓式转子16与端部44连接，并且旋转盘42可旋转地连接至轴14。mr材料22被设置在第一间隙60和第二间隙72内。壳体12包括在壳体壁28的壳体顶部边缘30处固定至壳体壁28的壳体盖34。壳体12还包括在壳体壁28的壳体底部边缘32处固定至壳体壁28的传感器壳体36。
41.上部磁密封件24被定位为在上部空隙76中捕获mr材料，并阻止mr材料22从第一间隙60经过上部磁密封件24和壳体盖34之间的上部空隙76的移动。下部磁密封件26被定位为在下部空隙86中捕获mr材料，并阻止mr材料22从第二间隙72经过下部磁密封件26和芯体18之间的下部空隙86的移动。tfd鼓式制动器10还包括至少一个传感器96。
42.tfd鼓式制动器10由控制器98控制。控制器98与至少一个传感器进行电子通信。电源100产生电流。电源100与集成线圈54进行电连通。控制器98能够控制来自电源100的电流和作为电流被通信至集成线圈54的结果而产生的磁通量102。
43.回路104能够用磁通量102使鼓式转子16饱和。回路104包括芯体18、在其中设置有mr材料22的第一间隙60，鼓式转子16、在其中设置有mr材料22的第二间隙72以及极环20。当磁通量102通过回路104时，鼓式转子16就会饱和。
44.通过向集成线圈54施加电流使集成线圈54通电的方法步骤，产生了磁通量102。
45.使鼓式转子16磁饱和的方法步骤随着磁通量102的产生而发生。使鼓式转子16磁饱和的步骤导致鼓式转子16的第一制动剪切面46和第二制动剪切面50针对mr材料22以及极环剪切面68和芯体剪切面56中的每一个进行剪切。
46.产生阻力扭矩的方法步骤包括mr材料22针对第一制动剪切面46、第二制动剪切面50、极环剪切面68和芯体剪切面56的剪切以产生阻力扭矩。
47.本发明的其他实施例对于本领域的技术人员来说是明显的。因此，上述描述只是准许和描述本发明的常规用途和方法。相应地，以下权利要求书限定了本发明的真正范围。

技术特征：
1.一种触觉反馈装置(tfd)鼓式制动器(10)，其包括：轴(14)，其具有可旋转地连接至所述轴的旋转盘(42)；鼓式转子(16)，其连接至所述旋转盘(42)；芯体(18)，其具有集成线圈(54)，所述集成线圈从所述鼓式转子(16)径向上向内定位，在两者之间形成第一间隙(60)；极环(20)，所述极环从所述鼓式转子(16)径向上向外固定定位，在两者之间形成第二间隙(72)；磁响应(mr)材料(22)，其设置在所述第一间隙(60)和所述第二间隙(72)内；上部磁密封件(24)，其被定位成阻止所述mr材料(22)从所述第二间隙(72)移动；下部磁密封件(26)，其被定位成阻止所述mr材料(22)从所述第一间隙(60)移动；壳体(12)，所述壳体封装所述轴(14)、所述鼓式转子(16)、所述芯体(18)、所述上部磁密封件(24)和所述下部磁密封件(26)，所述壳体(12)具有与之相固定的壳体盖(34)和传感器壳体(36)；和至少一个传感器(96)，其能够检测所述轴(14)的旋转。2.根据权利要求1所述的tfd鼓式制动器(10)，进一步包括控制器(98)和外部电源(100)，其中所述控制器(98)与所述至少一个传感器(96)、所述集成线圈(54)和所述外部电源(100)电子通信，并且所述外部电源(100)能够产生电流，其中所述外部电源(100)与所述集成线圈(54)电连通，其中所述控制器(98)能够控制来自所述外部电源(100)的所述电流和由所述集成线圈(54)产生的磁通量(102)。3.根据权利要求2所述的tfd鼓式制动器(10)，进一步包括能够用所述磁通量(102)使所述鼓式转子(16)饱和的回路(104)，其中所述回路(104)包括所述芯体(18)、在其中设置有所述mr材料(22)的所述第一间隙(60)、所述鼓式转子(16)、在其中设置有所述mr材料(22)的所述第二间隙(72)和所述极环(20)，其中当所述磁通量(102)通过所述回路(104)时，所述鼓式转子(16)饱和。4.根据权利要求2所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述控制器(98)被整体定位在所述tfd鼓式制动器(10)的所述传感器壳体(36)内。5.根据权利要求2所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述控制器(98)包括电流放大器并且能够增加或减少被电连通至所述集成线圈(54)的所述电流。6.根据权利要求2所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述控制器(98)进一步包括至少一个温度传感器。7.根据权利要求1所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述上部磁密封件(24)包括邻近上部开口(80)定位的永磁体(78)，所述上部开口(80)位于所述永磁体(78)和所述壳体盖(34)之间，并且其中所述下部磁密封件(26)包括邻近下部开口(90)定位的第二永磁体(88)，所述下部开口(90)位于所述第二永磁体(88)与所述芯体(18)之间。8.根据权利要求1所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述下部磁密封件(26)的极性(95)与磁通量(102)的极性(97)相反。9.根据权利要求1所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，控制器(98)能够用通过向所述集成线圈(54)施加电流产生的磁通量(102)使所述鼓式转子(16)饱和。10.根据权利要求1所述的tfd鼓式制动器(10)，进一步包括：
所述鼓式转子(16)上的第一制动剪切面(46)和所述鼓式转子(16)上的第二制动剪切面(50)，其中所述第一制动剪切面(46)位于所述鼓式转子(16)的转子内表面(ris)(48)上，并且所述第二制动剪切面(50)位于所述鼓式转子(16)的转子外表面(ros)(52)上；所述极环(20)的极环内表面(pris)(70)上的极环剪切面(68)，所述pris(70)与所述ros(52)相对定位，其中第一间隙(60)定位于所述pris(70)和所述ros(52)之间；以及所述芯体(18)的芯体外表面(cos)(58)上的芯体剪切面(56)，所述cos(58)与所述ris(48)相对定位，其中第二间隙(72)定位在所述cos(58)和所述ris(48)之间。11.根据权利要求1所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述鼓式转子(16)具有在约0.5毫米至约5毫米之间的厚度。12.根据权利要求11所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述鼓式转子(16)具有约0.5毫米至约1.5毫米的厚度。13.根据权利要求1所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述第一间隙(60)和所述第二间隙(72)各自具有约0.5毫米至约2.0毫米的宽度。14.根据权利要求13所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述第一间隙(60)和所述第二间隙(72)各自具有约0.5毫米至约1.0毫米的宽度。15.根据权利要求1所述的tfd鼓式制动器(10)，进一步包括转向柱，所述tfd鼓式制动器(10)被封装在所述转向柱中。16.根据权利要求1所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述轴(14)能够通过方向盘将来自所述tfd鼓式制动器10的反馈力传递给操作者。17.一种触觉反馈装置(tfd)鼓式制动器(10)，其包括：鼓式转子(16)，其具有第一制动剪切面(46)和第二制动剪切面(50)，其中所述第一制动剪切面(46)位于所述鼓式转子(16)的转子内表面(ris)(48)上，并且所述第二制动剪切面(50)位于所述鼓式转子(16)的转子外表面(ros)(52)上；极环(20)，所述极环在固定地定位并与所述ros(52)相对地定位的极环内表面(pris)(70)上具有极环剪切面(68)，其中第二间隙(72)定位于所述pris(70)和所述ros(52)之间；芯体(18)，其具有集成线圈(54)，所述芯体(18)在与所述ris(48)相对定位的芯体外表面(cos)(58)上具有芯体剪切面(56)，其中第一间隙(60)位于所述cos(58)和所述ris(48)之间；旋转盘(42)，其具有端部(44)，其中所述鼓式转子(16)连接至所述端部(44)，并且所述旋转盘(42)可旋转地连接至轴(14)；上部磁密封件(24)；下部磁密封件(26)；磁响应(mr)材料(22)，其设置在所述第一间隙(60)和所述第二间隙(72)内；壳体(12)，所述壳体封装所述轴(14)、所述鼓式转子(16)、所述极环(20)、所述芯体(18)、所述旋转盘(42)、所述上部磁密封件(24)和所述下部磁密封件(26)，所述壳体(12)包括在壳体壁(28)的壳体顶部边缘(30)处固定至所述壳体壁(28)的壳体盖(34)，以及在所述壳体壁(28)的壳体底部边缘(32)处固定至所述壳体壁(28)的传感器壳体(36)；其中所述上部磁密封件(24)被定位为阻止所述mr材料(22)从所述第一间隙(60)经过所述上部磁密封件(24)和所述壳体盖(34)之间的上部空隙(76)的移动，并且所述下部磁密
封件(26)被定位为阻止所述mr材料(22)从所述第二间隙(72)经过所述下部磁密封件(26)和芯体(18)之间的下部空隙(86)的移动；和至少一个传感器(96)，其能够检测到所述轴(14)的旋转。18.根据权利要求17所述的tfd鼓式制动器(10)，进一步包括控制器(98)和外部电源(100)，其中所述控制器(98)与所述至少一个传感器(96)、所述集成线圈(54)和所述外部电源(100)电子通信，并且所述外部电源(100)能够产生电流，其中所述外部电源(100)与所述集成线圈(54)电连通，其中所述控制器(98)能够控制来自所述外部电源(100)的所述电流和由所述集成线圈(54)产生的磁通量(102)。19.根据权利要求18所述的tfd鼓式制动器(10)，进一步包括能够用所述磁通量(102)使所述鼓式转子(16)饱和的回路(104)，其中所述回路(104)包括所述芯体(18)、在其中设置有所述mr材料(22)的所述第一间隙(60)、所述鼓式转子(16)、在其中设置有所述mr材料(22)的所述第二间隙(72)和所述极环(20)，其中当所述磁通量(102)通过所述回路(104)时所述鼓式转子(16)饱和。20.根据权利要求18所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述控制器(98)被整体定位在所述tfd鼓式制动器(10)的所述传感器壳体(36)内。21.根据权利要求20所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述控制器(98)包括电流放大器并且能够增加或减少被电连通至所述集成线圈(54)的电流。22.根据权利要求20所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述控制器(98)进一步包括至少一个温度传感器。23.根据权利要求17所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述上部磁密封件(24)包括邻近上部开口(80)定位的永磁体(78)，所述上部开口(80)位于所述永磁体(78)和所述壳体盖(34)之间，并且其中所述下部磁密封件(26)包括邻近下部开口(90)定位的第二永磁体(88)，所述下部开口(90)位于所述第二永磁体(88)与所述芯体(18)之间。24.根据权利要求17所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述下部磁密封件(26)的极性(95)与磁通量(102)的极性(97)相反。25.根据权利要求17所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述鼓式转子(16)具有在约0.5毫米至约5毫米之间的厚度。26.根据权利要求25所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述鼓式转子(16)具有约0.5毫米至约1.5毫米的厚度。27.根据权利要求17所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述第一间隙(60)和所述第二间隙(72)各自具有约0.5毫米至约2.0毫米的宽度。28.根据权利要求27所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述第一间隙(60)和所述第二间隙(72)各自具有约0.5毫米至约1.0毫米的宽度。29.根据权利要求17所述的tfd鼓式制动器(10)，进一步包括转向柱，所述tfd鼓式制动器(10)被封装在所述转向柱中。30.根据权利要求29所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述轴(14)能够通过方向盘将反馈力传递给操作者。31.根据权利要求17所述的tfd鼓式制动器(10)，其中，所述至少一个传感器(96)能够检测轴(14)的旋转。
32.一种使用触觉反馈装置(tfd)鼓式制动器(10)提供触觉反馈的方法，所述方法包括：用所述tfd鼓式制动器(10)产生扭矩，所述tfd鼓式制动器包括：鼓式转子(16)，其具有第一制动剪切面(46)和第二制动剪切面(50)，其中所述第一制动剪切面(46)位于所述鼓式转子(16)的转子内表面(ris)(48)上，并且所述第二制动剪切面(50)位于所述鼓式转子(16)的转子外表面(ros)(52)上；极环(20)，所述极环在固定地定位并与所述ros(52)相对地定位的极环内表面(pris)(70)上具有极环剪切面(68)，其中第二间隙(72)定位于所述pris(70)和所述ros(52)之间；芯体(18)，其具有集成线圈(54)，所述芯体(18)在与所述ris(48)相对定位的芯体外表面(cos)(58)上具有芯体剪切面(56)，其中第一间隙(60)定位于所述cos(58)和所述ris(48)之间；旋转盘(42)，其具有端部(44)，其中所述鼓式转子(16)连接至所述端部(44)，并且所述旋转盘(42)可旋转地连接至轴(14)；上部磁密封件(24)；下部磁密封件(26)；磁响应(mr)材料(22)，其设置在所述第一间隙(60)和所述第二间隙(72)内；壳体(12)，所述壳体封装所述轴(14)、所述鼓式转子(16)、所述极环(20)、所述芯体(18)、所述旋转盘(42)、所述上部磁密封件(24)和所述下部磁密封件(26)，所述壳体(12)包括在壳体壁(28)的壳体顶部边缘(30)处固定至所述壳体壁(28)的壳体盖(34)，以及在所述壳体壁(28)的壳体底部边缘(32)处固定至所述壳体壁(28)的传感器壳体(36)；其中，所述上部磁密封件(24)被定位为阻止所述mr材料(22)从所述第一间隙(60)经过所述上部磁密封件(24)和所述壳体盖(34)之间的上部空隙(76)的移动，并且所述下部磁密封件(26)被定位为阻止所述mr材料(22)从所述第二间隙(72)经过所述下部磁密封件(26)和所述芯体(18)之间的下部空隙(86)的移动；至少一个传感器(96)；与所述至少一个传感器(96)电子通信的控制器(98)；产生电流的电源(100)，所述电源(100)与所述集成线圈(54)电连通，其中所述控制器(98)能够控制来自所述电源(100)的电流和作为所述电流被连通至所述集成线圈54的结果而产生的磁通量(102)；能够用所述磁通量(102)使所述鼓式转子(16)饱和的回路(104)，其中所述回路(104)包括所述芯体(18)、于其中设置有所述mr材料(22)的所述第一间隙(60)、所述鼓式转子(16)、于其中设置有所述mr材料(22)的所述第二间隙(72)和所述极环(20)，其中当所述磁通量(102)通过所述回路(104)时，所述鼓式转子(16)饱和；通过向所述集成线圈(54)施加所述电流而使所述集成线圈(54)通电，所述通电产生所述磁通量(102)；用所述磁通量(102)使所述鼓式转子(16)磁饱和，其中所述磁饱和导致所述鼓式转子(16)的所述第一制动剪切面(46)和所述第二制动剪切面(50)针对所述mr材料(22)以及所述极环剪切面(68)和所述芯体剪切面(56)中的每个进行剪切；以及产生阻力扭矩，其中在所述mr材料(22)针对所述第一制动剪切面(46)、所述第二制动
剪切面(50)、所述极环剪切面(68)和所述芯体剪切面(56)的所述剪切中产生所述阻力扭矩。

技术总结
一种触觉反馈装置(TFD)鼓式制动器具有鼓式转子，该鼓式转子造成至少两个间隙和至少四个剪切面。磁响应(MR)材料被设置在间隙中。TFD鼓式制动器进一步具有上部磁密封件和下部磁密封件，以防止MR材料从间隙中迁移出。鼓式转子是薄的并且在产生磁通量时迅速饱和。当鼓式转子达到饱和时，就会造成可控的扭矩。该可控的扭矩为安装了TFD鼓式制动器的交通工具的操作员提供反馈。作员提供反馈。作员提供反馈。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：洛德公司
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2023/8/1