EPS扭杆式扭矩传感器的类型、设计、结构、原理

EPS扭杆式扭矩传感器的类型、设计、结构、原理

作者：胡汉@新磁（上海）电子有限公司

EPS扭杆式扭矩传感器的类型、设计、结构、原理

时间:2012-10

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。通过传感器检测司机转向操作的方向盘当生成的转矩或角的大小和方向，和所需的信息转换成数字信号输入控制单元、控制单元对信号进行手术后要得到驾驶循环是适应转矩，终于发布了一项指令驱动电动机，电机输出转矩通过传动装置和动力。因此，扭矩传感器是EPS系统最重要的组成部分。扭矩传感器有许多种，主要电位计类型扭矩传感器、金属电阻应变计扭矩传感器、非接触式扭矩传感器，随着技术的进步将会有更高的精度，降低成本的传感器。

电位计类型扭矩传感器

电位计类型扭矩传感器主要可分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。扭力杆式测量具有结构简单，性能可靠，相对较高，在早期的应用程序更多。EPS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，角-位移传感器、电位计组成。扭杆弹簧的主要角色是检测司机交互扭矩方向盘上，并将他们转换成相应的角值。角位移变换器是一个螺钉机制、扭杆弹簧两端的相对角度到滑动套筒轴向位移，在只球，螺旋槽和滑块。滑块相对于输入轴在螺旋方向，在同一时间滑块通过销安装在出力轴上，输出轴可以比作在垂直方向移动。因此，当输入轴相对于输出轴旋转时，滑块根据输入轴转动方向，相对于旋转的输出轴，垂直运动。当把方向盘，按钮转矩是交付给扭力杆，输入轴相对于输出轴方向偏差。偏差是滑块运动时，轴方向的进入电位器杆旋转角度，滑动接触的阻力线使移动电位计电阻值变化，电阻的变化通过电位计成电压。这个转矩信号转换为电压信号。

扭力杆式扭矩传感器的设计

扭杆是整个扭杆扭矩传感器重要的组件，因而扭杆式扭矩传感器的设计关键是扭杆的设计。扭力杆通过细齿渐开线花键和方向盘轴，另一端通过径向销(直径D)和转向输出轴连接。

金属电阻应变计扭矩传感器

传感器转矩测量使用应变电测量技术。在弹性轴粘贴应变片测量电桥组成，当弹性轴转矩小变形引起的电阻值变化的桥，应变桥电阻变化成电信号改变实现扭矩测量。该传感器来完成以下信息转换：

该传感器由弹性轴、测量、仪表放大器、接口电路。软轴是一个敏感的元素，在45度和135度的方向最大压应力和拉应力，这次在主应力和切应力是相等的。为了使连同精度高，必须使灵敏度系数是常数。金属电阻应变扭矩传感器，解决了技术关键是：

(1)一个弹性轴工作区域不应大于弹性地区的1/3，以初始段。为了减少滞后误差到最后，依照过载能力指数使用最大轴直径。

(2)使用LM类型扩散硅的论文之全桥式应变计力敏感、灵敏度高、小非线性

(3)使用高精度电源。

非接触转矩传感器

输入轴和输出轴连接的扭力杆，输入轴花键、输出轴与关键。当扭力杆旋转方向盘扭矩扭力时，输入轴和输出轴花键键槽相对位置之间改变。样条和键槽相对位移改变变量等于数量的扭力杆扭转，花键的磁感应强度的变化，磁感应强度的变化，通过线圈被转换成电压信号。检测信号的高频部分的检测电路过滤器，只有扭矩信号被放大。非接触扭矩传感器由于采用非接触的工作方式、使用寿命长、可靠性高、不易磨损，有一个较小的延迟，轴偏转和轴向偏差较小的影响，现在广泛用于汽车和轻型卡车，是EPS传感器主流产品。

其他扭矩传感器

相位差传感手段来检测扭矩传感器结构及测量原理的传感器、精度高、重复性特征。测量原理是：在每两个末端扭转轴与一个齿轮，牙齿表面和分别提供一个电磁传感器，传感器可以诱导从两个与传动轴的非接触交流信号。取出信号相位差，在两相区别，插入的晶体振荡器产生一种高精度、高稳定性的时钟信号。这个时钟信号作为基准，巧妙地应用数字信号处理技术可以准确地测量扭矩。

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