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組成與結構:通常由應變片式傳感器部、傳送部旋轉滑環及專用車輪、輪轂適配器構成。通過更換車輪及輪轂適配器,能安裝在乘用車、SUV、商用車、賽車等不同類型的車輛上。
工作原理:常見的是使用粘合應變片技術。將應變片粘合到適當設計的軸上,當軸受到扭力發生扭曲時,會產生剪切應力,通過與水平扭矩軸呈 45° 粘合的應變片來測量。一般將四個應變計粘合并連接到惠斯通電橋配置中,電橋電路中包含溫度補償組件,通過穩定的直流電源激勵電路,從而將扭矩變化轉化為電信號輸出。另外,也有采用電磁感應原理的,如非接觸式扭矩傳感器中有兩對磁極環,輸入軸和輸出軸相對轉動時,磁極環間空氣間隙變化引起電磁感應系數變化,在線圈中產生感應電壓并轉化為扭矩信號。
性能參數:以日本 TML 的 LTW 系列車輪扭矩測量系統為例,有不同的型號如 LTW - 2.5KND 和 LTW - 5KND 等。其量程分別為 2.5kN?m 和 5kN?m,非線性和滯后均為 ±0.3% RO,允許溫度范圍為 - 30℃至 + 100℃,零點溫度影響和輸出溫度影響均為 0.01% RO/℃,允許過載 150%。
應用場景:在汽車研發和測試階段,能幫助工程師優化動力傳輸、懸掛和制動系統等,提升車輛性能與安全性。在智能駕駛系統中,為其提供關鍵扭矩數據,助力車輛準確感知路面狀況和行駛阻力,實現精準動力分配和駕駛控制。還可用于車輛健康監測,實時監測輪轂扭矩,及時發現傳動系統、輪轂軸承等部件的異常磨損或故障,為預防性維護提供依據。
發展趨勢:隨著汽車技術發展,車輪扭矩傳感器將朝著更高精度、更小型化、更智能化的方向發展,以滿足汽車電動化、智能化、網聯化的發展需求。例如,更好地與車輛的其他電子系統集成,實現更復雜的功能;具備更強的抗干擾能力和可靠性,以適應各種復雜的行駛環境。