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多軸力傳感器在汽車車輪測試中的應用

時間:2023/2/6 21:27:29 作者:徽力智 點擊:

在汽車車輪測試中,往往選用多軸力傳感器進行測力。力傳感器有很多種,但要滿足汽車車輪測試,傳感器彈性體設計是關鍵之一。光電式、磁電式、相位式原理的傳感器由于結構要求導致軸向尺寸較大,而且均為單軸力測量,并不能很好的適用于車輪測試中,應變式測力傳感器可以同時測力多個方向受力,滿足車輪測試需求。

利用應變式原理組成的多維力測量傳感器,如用于飛機風洞試驗的多分力天平;用于機器人腕力測量的傳感器;用于機床刀具研究的二分力傳感器等,這些傳感器的結構設計是隨著應用對象的變化而改變的。輪力傳感器測量的對象為汽車車輪在運行時受的力,由于被測對象結構復雜,空間尺寸較小,且聯接方式不能有較大的改變,因此彈性體的設計比較困難。軸承結構由于軸向尺寸較大,無法滿足汽車車輪軸向結構尺寸的要求,故采用盤式結構。

LZ-SWY三維力壓扭傳感器

LZ-SWY三維力壓扭傳感器

多軸力測量技術

為了測量汽車在各種行駛工況條件下車輪所承受的各向動態載荷( 如垂直力、側向力、縱向力、制動扭矩等) , 傳感器應變片測量點的選取直接影響傳感器的輸出靈敏度、多維力對應變片的耦合影響以及應變片的組橋, 因此, 測量點的選取是傳感器設計的關鍵。由于彈性體結構對稱, 因此受力后對稱點的變形具有對稱性或反對稱的特點, 測量點的選擇可利用該特點進行不同力引起的變形測量。

信號傳輸技術

由于車輪力測量是旋轉件的物理量測量,其旋轉件與非旋轉件之間的能量和信號傳輸是較難解決的問題。對于接觸型傳輸方式,旋轉件與非旋轉件之間由于相對運動, 會引起接觸電阻的變化, 影響傳輸信號的穩定性, 而在非接觸傳輸中, 由于旋轉件與非旋轉件之間的相對運動,其間隙會發生波動變化,對信號產生干擾。因此,根椐汽車行駛工況及車輪的工作情況,研究設計多路非接觸信號傳輸耦合器,實現測量信號數字化傳輸, 是實現車輪力測量的關鍵技術之一。從旋轉的車輪上通過耦合器進行多路的能量和信號傳輸技術也關系到車輪多維力測量的精度和可靠性。

傳感器隨車輪一起旋轉,其力矢量相對于傳感器的定義隨轉角變化而變化。如傳感器表征車輪受垂直力的信號,隨傳感器的旋轉90度變化為表征縱向力的信號;傳感器表征車輪受側傾力矩的信號, 隨傳感器的旋轉90度變化為表征橫擺力矩的信號。因此,對測量信號的處理顯得非常重要,對傳感器標定和信號解耦算法要求很高。


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