内置轮胎受力传感器及轮毂组件亮相

2009-03-20 16:35:49来源: 中电网 关键字:轮胎  传感器  编码器  轮毂  霍尔

      在“第40届东京车展”上很多汽车部件厂商展出了内置轮胎受力传感器的轮毂组件。该组件能够迅速检测出路面对汽车的作用力,可用于控制汽车车体的晃动。过去使用陀螺传感器和加速度传感器等来间接检测该作用力,因此无法在该作用力造成车体摇晃之前将其检测出来。而使用该组件后,可通过轮胎受力时产生的轮毂组件内轴承内、外轮的位移变化,以及轴承的变形来检测轮胎受力,因此灵敏度高,可对轻微的车体摇晃也可进行控制。

  使用霍尔(HALL)元件和磁编码器来检测轴承内位移的是日本精工(NSK)(图1)。该编码器为环形,沿圆周将V字形的磁化部分像豁口一样形成数层(V字形的底部重叠配置)。相关元件配置在内轮上,外轮每隔120°配置3组(每组2个)霍尔元件(成组的霍尔元件配置在与连接V字底部的中心线对称的位置)。轮胎横向受力时,内轮沿车轴平行方向偏离外轮;轮胎上下前后受力时,内轮沿车轴垂直方向偏离外轮,因此可通过6个霍尔元件检测出位移的变化。

  

图1:NSK的内置轮胎受力检测传感器的轮毂组件

      也就是伴随轮胎的旋转,各霍尔元件发出的脉冲信号位相差会依据位移的变化而变化,因此可以检测出位移变化。然后将位移分解成横向力、上下力、前后力等各方向的分支,依据轴承的刚性特性将位移换算成力。灵敏度比过去使用陀螺传感器的方式提高了约10倍,可检测出10msec级别的轮胎受力。

  NSK则计划先推进可检测横向力的轮毂组件的实用化。计划在2010年投放市场。最初仅推进可检测横向力的轮毂组件的原因是:同样大小的前后力、上下力与横向力相比,内轮相对于外轮的位移变化量较小的缘故。这就需要提高SN比(信号噪音比)。该公司展示了该轮毂组件与线控转向等组合的系统。

  恩梯恩(NTN)则使用应变仪代替霍尔元件及磁编码器(图2)。在轴承外侧配置应变仪,由轴承的变形导出轮胎受力。使用霍尔元件的NSK的方式要以轮胎的转动为前提,而使用应变仪的优点是即使轮胎不转动也可进行检测。灵敏度也较高,可进行1msec以下级别的检测(不过会因信号处理用微处理器的性能不同会有所变化)。另外,NSK表示,“压力传感器和位移计是实验室用精密仪器,不打算用于必须承受20万~30万km行驶距离的汽车”,可靠性方面还存在问题。NTN制出了只能检测横向力的轮毂组件,对泥、水、石子等的可靠性还在评价中。NTN的目标实用化时间是2010年以后。

  

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关键字:轮胎  传感器  编码器  轮毂  霍尔

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2009/0320/article_818.html
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