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电位计式扭矩传感器的结构设计
 电位计式扭矩传感器

    电位计式扭矩传感器主要可分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。

    其中扭杆式测量结构简单、可靠性能较于比较高，在早期应用比较多。EPS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，将扭杆弹簧两端的较于转角转化为滑动套的轴向位移，由刚球、螺旋槽和滑块组成。滑块较于于输入轴可在螺旋方向上移动，同时滑块通过一个销安装到输出轴上，可较于于输出轴在垂直方向上移动。因此，当输入轴较于于输出轴转动时，滑块按照输入轴的旋转方向和较于于输出轴的旋转量，垂直移动。

    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，

     当转动方向盘的时候，钮矩被传递到扭力杆，输入轴较于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。

  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，可参照下面的公式计算。 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。 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 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。
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