摘要：汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器，作為汽車(chē)動(dòng)力穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的重要部分，關(guān)系著車(chē)輛行駛安全性和車(chē)輛的舒適感，當(dāng)前多數(shù)轉(zhuǎn)角傳感器安裝在轉(zhuǎn)向柱，一般沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設(shè)置防水防塵保護(hù)措施，很容易導(dǎo)致液體或者細(xì)小顆粒進(jìn)入傳感器導(dǎo)致故障率升高，準(zhǔn)確度降低，本設(shè)計(jì)通過(guò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件改良，最終達(dá)到防水防塵效果。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)方向盤(pán);轉(zhuǎn)角傳感器;設(shè)計(jì);防水防塵

中圖分類(lèi)號(hào)：V241.7+11 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）07-0020-02

0 ?引言

隨著現(xiàn)代汽車(chē)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)性能的要求越來(lái)越高。汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器是汽車(chē)穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESP和汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS的組成部分。轉(zhuǎn)角傳感器通過(guò)計(jì)算方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和角速度來(lái)預(yù)測(cè)駕駛員的操作意圖，從而為車(chē)輛的其他控制單元提供控制動(dòng)作的依據(jù)，提升汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的高速操縱穩(wěn)定性能和低速轉(zhuǎn)向回正性能。其精度和穩(wěn)定性直接關(guān)系著行車(chē)安全。在現(xiàn)有的技術(shù)中，轉(zhuǎn)角傳感器大多是套接在方向盤(pán)下端的轉(zhuǎn)動(dòng)桿的轉(zhuǎn)向柱上，缺少防塵、防水保護(hù)，由于方向盤(pán)的長(zhǎng)時(shí)間使用，連接處容易產(chǎn)生縫隙，很容易使一些細(xì)小顆?；蛘咭后w進(jìn)入傳感器內(nèi)部，導(dǎo)致傳感器損壞故障率較高，也一定程度上影響汽車(chē)的安全駕駛。本文設(shè)計(jì)一款防水防塵式的汽車(chē)轉(zhuǎn)向角度傳感器，以避免液體和細(xì)小顆粒進(jìn)入傳感器內(nèi)部降低傳感器的故障率，保障車(chē)輛的安全性。

1 ?防水防塵式轉(zhuǎn)角傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本防水防塵式汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器包括方向盤(pán)、轉(zhuǎn)動(dòng)桿和轉(zhuǎn)向角傳感器、防護(hù)外殼等主要結(jié)構(gòu)，如圖1所示。方向盤(pán)1和轉(zhuǎn)動(dòng)桿2固定連接，轉(zhuǎn)向角傳感器3套接在轉(zhuǎn)動(dòng)桿上。轉(zhuǎn)動(dòng)桿設(shè)有用于罩住轉(zhuǎn)向角傳感器的防護(hù)外殼，防護(hù)外殼包括右端防護(hù)外殼5和左端防護(hù)外殼6。

左、右端防護(hù)外殼均為圓弧形結(jié)構(gòu)，如圖2所示。防護(hù)外殼上分別開(kāi)設(shè)有凹槽10，兩個(gè)凹槽連接形成能套裝轉(zhuǎn)向角傳感器的空腔，轉(zhuǎn)向角傳感器卡合在空腔內(nèi)。右端防護(hù)外殼上設(shè)有固定孔9，固定孔位于右端防護(hù)外殼兩側(cè)，而左端防護(hù)外殼設(shè)有與固定孔相對(duì)應(yīng)的固定卡塊7，固定卡塊能與固定孔對(duì)應(yīng)卡合。右端防護(hù)外殼的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有螺紋孔4，螺紋孔與固定孔相貫通，固定卡塊上設(shè)有與螺紋孔相對(duì)應(yīng)的螺孔。通過(guò)螺栓安裝使得左右端防護(hù)外殼能相互固定連接。

在右端防護(hù)外殼上設(shè)有固定卡槽8，固定卡槽位于右端防護(hù)外殼的兩端。在左端防護(hù)外殼上設(shè)有按桿12，按桿通過(guò)頂緊彈簧14與左端防護(hù)外殼連接，按桿上固定設(shè)有能與固定卡槽活動(dòng)連接的卡合塊11。而左端防護(hù)外殼設(shè)有固定塊13，固定塊套接在按桿上，頂緊彈簧設(shè)置于固定塊中，按桿通過(guò)頂緊彈簧和固定塊設(shè)置于左端防護(hù)外殼上，卡合塊的頂端呈直角三角形結(jié)構(gòu)，卡合塊的尖角為圓弧形倒角，固定卡槽為能與卡合塊相互配合的L型結(jié)構(gòu)，且固定卡槽的一側(cè)為斜邊，固定卡槽上的斜邊與卡合塊的斜邊傾斜角度相同。通過(guò)斜邊方便將卡合塊卡在固定卡槽中，如圖3所示。

為了到達(dá)防水和防塵效果，轉(zhuǎn)向角傳感器3與轉(zhuǎn)動(dòng)桿2的連接處套接有阻隔墊片15，阻隔墊片為工型結(jié)構(gòu)橡膠材質(zhì)，密封效果良好，如圖4所示。

2 ?防水防塵式轉(zhuǎn)角傳感器的使用流程

該防水防塵傳感器的生產(chǎn)安裝過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，將阻隔墊片套接在轉(zhuǎn)動(dòng)桿上，將轉(zhuǎn)向角傳感器安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)桿上，將阻隔墊片安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)桿和轉(zhuǎn)向角傳感器的連接處，將左右端防護(hù)外殼的凹槽正對(duì)轉(zhuǎn)向角傳感器卡合，將其包裹在凹槽內(nèi)。當(dāng)右端防護(hù)外殼和左端防護(hù)外殼卡合時(shí)，卡合塊的斜面沿著固定卡槽的斜面滑動(dòng)，此時(shí)按桿向固定塊內(nèi)運(yùn)動(dòng)，頂緊彈簧收縮，當(dāng)卡合塊和固定卡槽卡合后在頂緊彈簧的作用下，使按桿復(fù)位，使卡合塊和固定卡槽的位置固定，同時(shí)，固定卡塊與固定孔卡合，將螺栓通過(guò)螺紋孔旋合緊固牢靠。

當(dāng)產(chǎn)品維修更換時(shí)拆裝更加便利，首先將螺栓取出，按動(dòng)按桿，使卡合塊從固定卡槽8中脫離，將右端防護(hù)外殼和左端防護(hù)外殼拆卸，零部件或者阻隔墊片進(jìn)行維修更換，更換完畢后按照順序進(jìn)行組裝，非常的簡(jiǎn)單快捷。

3 ?試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

試驗(yàn)臺(tái)架是自制的某款微型汽車(chē)轉(zhuǎn)向振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)材料是泥土粉塵混合料（砂質(zhì)土、黏質(zhì)土和壤土1：1：1混合），自然雨水。

3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及過(guò)程

本設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)角傳感器在試驗(yàn)的過(guò)程中安裝在汽車(chē)轉(zhuǎn)向振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)桿上，試驗(yàn)過(guò)程中方向盤(pán)左右轉(zhuǎn)動(dòng)幅度為左右幅度120°，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為6s，經(jīng)測(cè)試微型汽車(chē)車(chē)身振動(dòng)頻率為20-25Hz，本次試驗(yàn)選取的振動(dòng)頻率為24Hz。將自然雨水和泥土粉塵混合料按照不同的比例涂抹在轉(zhuǎn)交傳感器總成四周，在常溫條件下，連續(xù)測(cè)試24小時(shí)后，再靜置48小時(shí)。經(jīng)過(guò)若干次樣品測(cè)試，在不同條件是得到試驗(yàn)合格率，如表1所示。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

產(chǎn)品經(jīng)過(guò)不間斷的運(yùn)行24小時(shí)，再進(jìn)行48小時(shí)靜置后，粉塵和液體如果能夠滲透到部件內(nèi)部，肯定會(huì)產(chǎn)生銹蝕，磨損等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)表1的數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)品的阻隔墊片對(duì)粉塵的阻隔效果比較好，基本很少滲到零件內(nèi)部，具有很好的實(shí)踐應(yīng)用效果，尤其是在防粉塵方面具有顯著的效果，例如經(jīng)過(guò)試驗(yàn)干泥土混合料的產(chǎn)品試驗(yàn)合格率達(dá)到100%。但是其對(duì)于防止液體滲透的試驗(yàn)合格率還較低，表明其對(duì)液體的密封性還有待于提高，尤其是純液體的滲漏，當(dāng)車(chē)輛涉水或者在極端條件下工作時(shí)還會(huì)造成數(shù)據(jù)偏差。因此本設(shè)計(jì)還需要進(jìn)一步修改完善，需要側(cè)重關(guān)注液體的防滲漏問(wèn)題，綜合考慮各種因素，初步設(shè)想在傳動(dòng)桿與阻隔墊片結(jié)合部位增加密封圈保證液體不能滲漏到內(nèi)部。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)防水防塵式的汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器與目前市面上的常見(jiàn)的傳感器相比，防水防塵效果良好，轉(zhuǎn)角的準(zhǔn)確性較高，信號(hào)的故障率相對(duì)較低。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝和拆卸，造價(jià)便宜，適用性廣。目前部件的設(shè)計(jì)、制作和試運(yùn)行已經(jīng)完成。在項(xiàng)目組設(shè)計(jì)的汽車(chē)試驗(yàn)效果良好，經(jīng)過(guò)參數(shù)分析到達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查分析，該部件主要應(yīng)用于中低端車(chē)型上面，經(jīng)過(guò)推廣應(yīng)用具有可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]張永東.汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用[J].汽車(chē)電器，2019，7（07）：40-41.

[2]吳顯智.轉(zhuǎn)角傳感器零位標(biāo)定模塊優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].汽車(chē)零部件，2016，10（10）：37-40.

[3]李佳佳.汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2018，158（02）：41-42.

[4]李慧，程丹，黃宗斌.微型客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)模態(tài)分析研究[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2011，2（04）：41-42，29.

[5]基湯瑋.關(guān)于功能安全的智能汽車(chē)EPS系統(tǒng)容錯(cuò)控制研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2020.

[6]汝晨.汽車(chē)方向盤(pán)智能檢測(cè)儀的研究與設(shè)計(jì)[D].山東理工大學(xué)，2018.

基金項(xiàng)目：2020年廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2020KY44009）。

作者簡(jiǎn)介：王洪廣（1980-），男，河南平頂山人，碩士，副教授，研究方向?yàn)槠?chē)制造技術(shù)。