汽车扭矩传感器:汽车扭矩传感器介绍

2021/11/12 09:05 · 传感器知识资讯 ·  · 汽车扭矩传感器:汽车扭矩传感器介绍已关闭评论
摘要:

汽车扭矩传感器:汽车扭矩传感器介绍VIP专享文档VIP专享文档是百度文库认证用户/机构上传的专业性文档,文库VIP用户或购买VIP专享文档下载特权礼包的其他会员用户可用VIP专享文档下载特权免费下载VIP专享文档。只要带有以下“VIP专享文档”标识的文档便是该类文档。了解文档类型VIP免费文档VIP免费文档是特定的一类共享

汽车扭矩传感器:汽车扭矩传感器介绍  第1张

汽车扭矩传感器:汽车扭矩传感器介绍

VIP专享文档
VIP专享文档是百度文库认证用户/机构上传的专业性文档,文库VIP用户或购买VIP专享文档下载特权礼包的其他会员用户可用VIP专享文档下载特权免费下载VIP专享文档。只要带有以下“VIP专享文档”标识的文档便是该类文档。了解文档类型
VIP免费文档
VIP免费文档是特定的一类共享文档,会员用户可以免费随意获取,非会员用户可以通过开通VIP进行获取。只要带有以下“VIP免费文档”标识的文档便是该类文档。了解文档类型
VIP尊享8折文档
VIP专享8折文档是特定的一类付费文档,会员用户可以通过设定价的8折获取,非会员用户需要原价获取。只要带有以下“VIP专享8折优惠”标识的文档便是该类文档。了解文档类型
付费文档
付费文档是百度文库认证用户/机构上传的专业性文档,需要文库用户支付人民币获取,具体价格由上传人自由设定。只要带有以下“付费文档”标识的文档便是该类文档。了解文档类型
共享文档
共享文档是百度文库用户免费上传的可与其他用户免费共享的文档,具体共享方式由上传人自由设定。只要带有以下“共享文档”标识的文档便是该类文档。了解文档类型

汽车扭矩传感器:汽车扭矩传感器在哪里

在方向盘下边的方向杆上找到助力电机,电机上一般有一个小铁盖护着的、带四根线(带有一个插头)的就是转向助力扭矩传感器,拆下小铁盖就能看到。见图:
扭矩传感器是电控动力转向系统的重要组成元件之一,用来测量驾驶员作用在方向盘上力矩的大小和方向,并将其转换为电信号,动力转向ECU接收此信号及车速信号,决定辅助动力的方向和大小。
从而在低速行驶时控制转向力矩变小,在高速行驶时控制转向力矩适度增大。有的扭矩传感器还能够测量方向盘转角的大小和方向。
扩展资料
分类
1、非接触式扭矩传感器
非接触式扭矩传感器输入轴和输出轴由扭杆连接起来,输入轴上有花键,输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时,输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。
花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量,使得花键上的磁感强度改变,磁感强度的变化,通过线圈转化为电压信号。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式,因而寿命长、可靠性高,不易受到磨损、有更小的延时、 受轴的偏转和轴向偏移的影响更小,已经广泛用于轿车领域。
2、应变片扭矩传感器
应变片传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥,当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化,应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。传感器就完成如下的信息转换;传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。
参考资料来源:百度百科——扭矩传感器

在方向盘下边的方向杆上找到助力电机,电机上一般有一个小铁盖护着的、带四根线(带有一个插头)的就是转向助力扭矩传感器,拆下小铁盖就能看到。见图:
扭矩传感器是电控动力转向系统的重要组成元件之一,用来测量驾驶员作用在方向盘上力矩的大小和方向,并将其转换为电信号,动力转向ECU接收此信号及车速信号,决定辅助动力的方向和大小。
从而在低速行驶时控制转向力矩变小,在高速行驶时控制转向力矩适度增大。有的扭矩传感器还能够测量方向盘转角的大小和方向。
扩展资料:
扭矩传感器是一种测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器。应用范围十分广泛,主要用于:
1、电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测;
2、风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测;
3、铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测;
4、可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测;
5、可用于制造粘度计;
6、可用于过程工业和流程工业中;
7、可以应用于实验室,测试部门以及生产监控和质量控制。
扭矩信号处理形式:
1、扭矩传感器输出的频率信号送到频率计或数字表,直接读取与扭矩成正比的频率信号或电压、电流信号。
2、扭矩传感器的扭矩与频率信号送给单片机二次仪表,直接显示实时扭矩值、转速及输出功率值及 RS232通讯信号。
3、直接将扭矩与转速的频率信号送给计算机或 PLD进行处理。
参考资料来源:百度百科——扭矩传感器

在方向盘下边的方向杆上找到助力电机,电机上一般有一个小铁盖护着的、带四根线(带有一个插头)的就是转向助力扭矩传感器,拆下小铁盖就能看到。见图:

;

汽车扭矩传感器:汽车电动助力转向系统扭矩传感器技术详解

1、综述

电动助力转向系统EPS(electricpowersteering)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统HPS(hydraulicpowersteering)相比,EPS系统具有很多优点:仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗;能在各种行驶工况下提供最佳助力,减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动,改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性;没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序,快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期;不存在漏油问题,减小对环境的污染。
EPS系统是未来动力转向系统的一个发展趋势。
图1 EPS结构图
如图1所示,EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。通过传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向,并将所需信息转化成数字信号输入控制单元,再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应的力矩,最后发出指令驱动电动机工作,电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力。因此扭矩传感器是EPS系统中最重要的器件之一。扭矩传感器的种类有很多,主要有电位计式扭矩传感器、金属电阻应变片的扭矩传感器、非接触式扭矩传感器等,随技术的进步将会有精度更高、成本更低的传感器出现。
2、电位计式扭矩传感器
电位计式扭矩传感器主要可以分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。其中扭杆式测量结构简单、可靠性能相对比较高,在早期应用比较多。
2.1EPS中扭杆式扭矩传感器的结构、原理
扭杆式扭矩传感器主要由扭杆弹簧、转角-位移变换器、电位计组成。扭杆弹簧主要作用是检测司机作用在方向盘上的扭矩,并将其转化成相应的转角值。转角-位移变换器是一对螺旋机构,将扭杆弹簧两端的相对转角转化为滑动套的轴向位移,由刚球、螺旋槽和滑块组成。滑块相对于输入轴可以在螺旋方向上移动,同时滑块通过一个销安装到输出轴上,可以相对于输出轴在垂直方向上移动。因此,当输入轴相对于输出轴转动时,滑块按照输入轴的旋转方向和相对于输出轴的旋转量,垂直移动。当转动方向盘的时候,钮矩被传递到扭力杆,输入轴相对于输出轴方向出现偏差。该偏差是滑块出现移动,这些轴方向的移动转化为电位计的杠杆旋转角度,滑动触点在电阻线上的移动使电位计的电阻值随之变化,电阻的变化通过电位计转化为电压。这样扭矩信号就转化为了电压信号。
2.2扭杆式扭矩传感器的设计
扭杆是整个扭杆扭矩传感器的重要部件,因而扭杆式扭矩传感器的设计关键是扭杆的设计。扭杆通过细齿形渐开线花键和方向盘轴连接,另外的一端通过径向销(直径D)与转向输出轴连接,基本结构如图2所示。
图2 圆柱截面扭杆结构图
扭杆细齿形渐开线花键端部结构外直径
d0=(1.15~1.25)d,长度L=(0.5~0.7)d,为了避免过大的应力集中,采用过度圆角时,半径R=(3~5)d,扭杆的有效长度为l,d为扭杆有效长度的直径。
扭杆的扭转刚度k是扭杆的一个重要的物理量,可以参照下面的公式计算。
当其受到扭矩T的时候,其扭转的切应力τ和变形角φ分别为:

其扭转刚度为:
其中d-扭杆直径,有效长度,Ip惯性矩,Zi抗扭截面系数
图3
如图3为某扭矩传感器扭杆的试验曲线,曲线的斜率即为扭转刚度k。
扭杆式扭矩传感器在早期的EPS中应用比较多,但由于是接触式的,工作时产生的摩擦使其易磨损,影响其精度,将会被逐步淘汰。
3、金属电阻应变片的扭矩传感器
传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥,当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化,应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。传感器就完成如下的信息转换:

传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。弹性轴是敏感元件,在45度和135度的方向上产生最大压应力和拉应力,这个时候承受的主应力和剪应力相等,其计算公式为:
式中τ—主应力,此时与σ相等
Wp-轴截面极矩
测量电桥可以采用半导体电阻应变片,并将它们接成差动全桥,其输出电压正比于扭转轴所受的扭矩。应变片的电阻R1=R2=R3=R4=R0,可以得到下面的式子:

E-轴材料的弹性模量
u-电桥的供电电压
S-电阻应变片的灵敏度系数
放大电路采用仪器用放大电路,它由专用仪器用放大电路构成,也有三只单运放电路组合而成,放大倍数为K,放大后的电压V为:

为了使一起具有高精度,必须使灵敏度系数为常数。
在金属电阻应变片的扭矩传感器中,需要解决的技术关键是:
(1)弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的1/3,且取初始段。为了将迟滞误差减低到最底,按照超载能力指数选取最大的轴径。
(2)采用LM型硅扩散力敏全桥应变片,较好的敏感性,很小的非线形度
(3)采用高精度的稳压电源。
4、非接触式扭矩传感器

图4
如图4所示为非接触式扭矩传感器的典型结构。输入轴和输出轴由扭杆连接起来,输入轴上有花键,输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时,输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量,使得花键上的磁感强度改变,磁感强度的变化,通过线圈转化为电压信号。信号的高频部分由检测电路滤波,仅有扭矩信号部分被放大。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式,因而寿命长、可靠性高,不易受到磨损、有更小的延时、受轴的偏转和轴向偏移的影响更小,现在已经广泛用于轿车和轻型车中,是EPS传感器的主流产品。
5、其它扭矩传感器
如图5所示为相位差传感方式来检测扭矩的扭矩传感器的结构和测量原理图,这种传感器具有高精度,高重复性的特点。其测量原理为:在受扭轴的两端各安上一个齿轮,对着齿面再各装一个电磁传感器,从传感器上就能感应出两个与动力轴非接触的交流信号。取出其信号的相位差,在这两个相位差之间,插入由晶体震荡器产生的高精度,高稳定的时钟信号。以这个时钟信号为基准,巧妙运用数字信号处理技术就能精确地测出所承受的扭矩。
图5
6、EPS扭矩传感器的发展趋势
随着EPS系统的不断完善和发展,对扭矩传感器的精度、可靠性和响应速度提出了跟高的要求。EPS扭矩传感器正呈现以下的发展趋势:
(1)、测试系统向微型化!数字化、智能化、虚拟化和网络化方向发展;
(2)、从单功能向多功能发展,包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、状态组合、信息存储和记忆;
(3)、向着小型化、集成化方向发展。传感器的检测部分可以通过结构的合理设计和优化来实现小型化,IC部分可以整合尽可能多的半导体部件、电阻到一个单独的IC部件上,减少外部部件的数量。
(4)、由静态测试向动态在线检测方向发展。

汽车扭矩传感器:汽车扭矩传感器介绍  第2张

汽车扭矩传感器:深度解读汽车电动助力转向系统扭矩传感器技术

描述
1、综述
电动助力转向系统EPS(electricpowersteering)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统HPS(hydraulicpowersteering)相比,EPS系统具有很多优点:仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗;能在各种行驶工况下提供最佳助力,减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动,改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性;没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序,快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期;不存在漏油问题,减小对环境的污染。
EPS系统是未来动力转向系统的一个发展趋势。
图1 EPS结构图
如图1所示,EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。通过传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向,并将所需信息转化成数字信号输入控制单元,再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应的力矩,最后发出指令驱动电动机工作,电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力。
因此扭矩传感器是EPS系统中最重要的器件之一。扭矩传感器的种类有很多,主要有电位计式扭矩传感器、金属电阻应变片的扭矩传感器、非接触式扭矩传感器等,随技术的进步将会有精度更高、成本更低的传感器出现。
2、电位计式扭矩传感器
电位计式扭矩传感器主要可以分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。其中扭杆式测量结构简单、可靠性能相对比较高,在早期应用比较多。
2.1EPS中扭杆式扭矩传感器的结构、原理
扭杆式扭矩传感器主要由扭杆弹簧、转角-位移变换器、电位计组成。扭杆弹簧主要作用是检测司机作用在方向盘上的扭矩,并将其转化成相应的转角值。转角-位移变换器是一对螺旋机构,将扭杆弹簧两端的相对转角转化为滑动套的轴向位移,由刚球、螺旋槽和滑块组成。滑块相对于输入轴可以在螺旋方向上移动,同时滑块通过一个销安装到输出轴上,可以相对于输出轴在垂直方向上移动。因此,当输入轴相对于输出轴转动时,滑块按照输入轴的旋转方向和相对于输出轴的旋转量,垂直移动。当转动方向盘的时候,钮矩被传递到扭力杆,输入轴相对于输出轴方向出现偏差。该偏差是滑块出现移动,这些轴方向的移动转化为电位计的杠杆旋转角度,滑动触点在电阻线上的移动使电位计的电阻值随之变化,电阻的变化通过电位计转化为电压。这样扭矩信号就转化为了电压信号。
2.2扭杆式扭矩传感器的设计
扭杆是整个扭杆扭矩传感器的重要部件,因而扭杆式扭矩传感器的设计关键是扭杆的设计。扭杆通过细齿形渐开线花键和方向盘轴连接,另外的一端通过径向销(直径D)与转向输出轴连接,基本结构如图2所示。
扭杆细齿形渐开线花键端部结构外直径
d0=(1.15~1.25)d,长度L=(0.5~0.7)d,为了避免过大的应力集中,采用过度圆角时,半径R=(3~5)d,扭杆的有效长度为l,d为扭杆有效长度的直径。
扭杆的扭转刚度k是扭杆的一个重要的物理量,可以参照下面的公式计算。
当其受到扭矩T的时候,其扭转的切应力τ和变形角φ分别为:
其扭转刚度为:
其中d-扭杆直径,有效长度,Ip惯性矩,Zi抗扭截面系数
图3
如图3为某扭矩传感器扭杆的试验曲线,曲线的斜率即为扭转刚度k。
扭杆式扭矩传感器在早期的EPS中应用比较多,但由于是接触式的,工作时产生的摩擦使其易磨损,影响其精度,将会被逐步淘汰。
3、金属电阻应变片的扭矩传感器
传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥,当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化,应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。传感器就完成如下的信息转换:
传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。弹性轴是敏感元件,在45度和135度的方向上产生最大压应力和拉应力,这个时候承受的主应力和剪应力相等,其计算公式为:
式中τ—主应力,此时与σ相等
Wp-轴截面极矩
测量电桥可以采用半导体电阻应变片,并将它们接成差动全桥,其输出电压正比于扭转轴所受的扭矩。应变片的电阻R1=R2=R3=R4=R0,可以得到下面的式子:
E-轴材料的弹性模量
u-电桥的供电电压
S-电阻应变片的灵敏度系数
放大电路采用仪器用放大电路,它由专用仪器用放大电路构成,也有三只单运放电路组合而成,放大倍数为K,放大后的电压V为:
为了使一起具有高精度,必须使灵敏度系数为常数。
在金属电阻应变片的扭矩传感器中,需要解决的技术关键是:
(1)弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的1/3,且取初始段。为了将迟滞误差减低到最底,按照超载能力指数选取最大的轴径。
(2)采用LM型硅扩散力敏全桥应变片,较好的敏感性,很小的非线形度
(3)采用高精度的稳压电源。
4、非接触式扭矩传感器
图4
如图4所示为非接触式扭矩传感器的典型结构。输入轴和输出轴由扭杆连接起来,输入轴上有花键,输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时,输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量,使得花键上的磁感强度改变,磁感强度的变化,通过线圈转化为电压信号。
信号的高频部分由检测电路滤波,仅有扭矩信号部分被放大。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式,因而寿命长、可靠性高,不易受到磨损、有更小的延时、受轴的偏转和轴向偏移的影响更小,现在已经广泛用于轿车和轻型车中,是EPS传感器的主流产品。
5、其它扭矩传感器
如图5所示为相位差传感方式来检测扭矩的扭矩传感器的结构和测量原理图,这种传感器具有高精度,高重复性的特点。其测量原理为:在受扭轴的两端各安上一个齿轮,对着齿面再各装一个电磁传感器,从传感器上就能感应出两个与动力轴非接触的交流信号。取出其信号的相位差,在这两个相位差之间,插入由晶体震荡器产生的高精度,高稳定的时钟信号。以这个时钟信号为基准,巧妙运用数字信号处理技术就能精确地测出所承受的扭矩。
图5
6、EPS扭矩传感器的发展趋势
随着EPS系统的不断完善和发展,对扭矩传感器的精度、可靠性和响应速度提出了跟高的要求。EPS扭矩传感器正呈现以下的发展趋势:
(1)、测试系统向微型化!数字化、智能化、虚拟化和网络化方向发展;
(2)、从单功能向多功能发展,包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、状态组合、信息存储和记忆;
(3)、向着小型化、集成化方向发展。传感器的检测部分可以通过结构的合理设计和优化来实现小型化,IC部分可以整合尽可能多的半导体部件、电阻到一个单独的IC部件上,减少外部部件的数量。
(4)、由静态测试向动态在线检测方向发展。
编辑:jq
打开APP阅读更多精彩内容

您可能感兴趣的文章

本文地址:https://www.ceomba.cn/4208.html
文章标签: ,  
版权声明:本文为原创文章,版权归 ceomba 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

文件下载

老薛主机终身7折优惠码boke112

上一篇:
下一篇:

评论已关闭!