张光慧 万茂林

Zhang Guanghui1, Wan Maolin2

（1. 合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230000；2. 武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉 430070）

目前，电动助力转向系统一般由转矩转角传感器、车速传感器、控制器、离合器、电动机和减速机构等组成。其中，转矩转角传感器是确保 EPS工作性能的关键部件[1]。集成转向传感器既能用于 EPS，也可以用于 ESP和安全巡航控制等智能驾驶控制，是新一代汽车智能控制的关键部件和研发热点[2]。当前国内的实际研究现状是，两种传感器集成所产生的信号干扰在技术上较难处理。此外，较大的结构尺寸和制造成本也制约了其研发和实际应用，一般都停留在理论基础上面，致使研发进展缓慢。

1 转矩转角传感器的结构设计

1.1 扭杆弹簧的设计

由于实心圆柱扭杆弹簧结构简单，占用空间小，加工方便等优点，所以采用圆断面扭杆弹簧[3]。保证扭杆输入端在外加力矩的作用下，两连接端面之间的偏转角不超过±5°，据此确定扭杆弹簧的相关参数，进行有限元分析。扭杆弹簧参数如表1所示。

表1 扭杆弹簧参数

采用等效长度方法确定长度初选材料：45钢。

1.2 转矩转角传感器的结构

图1所示为传感器的三维结构图。托盘a和输入轴部件1通过过盈配合连接在一起，托盘b和输出轴部件5通过过盈配合连接在一起。磁铁7安装在托盘a上，磁阻传感器组件6安装在托盘b上。当在输入轴1加载扭矩，磁铁7和磁阻传感器组件6之间有相对转动，可以测得相对转角，利用相对转角进而可以测出转矩。……