電位計(jì)式扭矩傳感器應(yīng)用

電位計(jì)式扭矩傳感器主要可以分為旋臂式、雙級行星齒輪式、扭桿式。其中扭桿式測量結(jié)構(gòu)簡單、可靠性能較于比較高，在早期應(yīng)用比較多。EPS中扭桿式扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)、原理扭桿式扭矩傳感器主要由扭桿彈簧、轉(zhuǎn)角-位移變換器、電位計(jì)組成。

扭桿細(xì)齒形漸開線花鍵端部結(jié)構(gòu)外直徑d0=(1.15~1.25)d,長度L=（0.5~0.7）d，為了避免過大的應(yīng)力集中，采用過度圓角時(shí)，半徑R=（3~5）d，扭桿的有效長度為l，d為扭桿有效長度的直徑。扭桿的扭轉(zhuǎn)剛度k是扭桿的一個(gè)重要的物理量，可參照下面的公式計(jì)算。扭桿式扭矩傳感器在早期的EPS中應(yīng)用比較多，但由于是接觸式的，工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦使其易磨損，影響其精度，將會被逐步淘汰。

扭桿式扭矩傳感器的設(shè)計(jì)扭桿是整個(gè)扭桿扭矩傳感器的重要部件，因而扭桿式扭矩傳感器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是扭桿的設(shè)計(jì)。扭桿通過細(xì)齒形漸開線花鍵和方向盤軸連接，另外的一端通過徑向銷（直徑D）與轉(zhuǎn)向輸出軸連接，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的時(shí)候，鈕矩被傳遞到扭力桿，輸入軸較于于輸出軸方向出現(xiàn)偏差。該偏差是滑塊出現(xiàn)移動(dòng)，這些軸方向的移動(dòng)轉(zhuǎn)化為電位計(jì)的杠桿旋轉(zhuǎn)角度，滑動(dòng)觸點(diǎn)在電阻線上的移動(dòng)使電位計(jì)的電阻值隨之變化，電阻的變化通過電位計(jì)轉(zhuǎn)化為電壓。這樣扭矩信號就轉(zhuǎn)化為了電壓信號。

扭桿彈簧主要作用是檢測司機(jī)作用在方向盤上的扭矩，并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角值。滑塊較于于輸入軸可在螺旋方向上移動(dòng)，同時(shí)滑塊通過一個(gè)銷安裝到輸出軸上，可較于于輸出軸在垂直方向上移動(dòng)。轉(zhuǎn)角-位移變換器是一對螺旋機(jī)構(gòu)，將扭桿彈簧兩端的較于轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為滑動(dòng)套的軸向位移，由剛球、螺旋槽和滑塊組成。因此，當(dāng)輸入軸較于于輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊按照輸入軸的旋轉(zhuǎn)方向和較于于輸出軸的旋轉(zhuǎn)量，垂直移動(dòng)。