扭矩传感器定义及单位
转矩、转矩的概念、类型转矩的定义及单位 使机械元件转动的力矩或力偶称为转动力矩，简称转矩。机械元件在转矩作用下都会产生一定
程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。
力矩是由一个不通过旋转中心的力对物体形成的，而力偶是一对大小相等、方向相反的平行力
对物体的作用。所以转矩等于力与力臂或力偶臂
乘积，在国际单位制(SI)中，转矩的计量单位为牛顿·米(N·m) ，工程技术中也曾用过公斤力·米
等作为转矩的计量单位。
转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转
寿命及安全性能等因素紧密联系，转矩的测量对传
动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的
意义。
转矩的类型
转矩可分为静态转矩和动态转矩。
静态转矩是值不随时间变化或变化很小、很缓慢的转矩，包括静止转矩、恒定转矩、缓变转矩
和微脉动转矩。
静止转矩的值为常数，传动轴不旋转；
恒定转矩的值为常数，但传动轴以匀速旋转，如电机稳定工作时的转矩；
缓变转矩的值随时间缓慢变化，但在短时间内可认为转矩值是不变的；
微脉动转矩的瞬时值有幅度不大的脉动变化。
动态转矩是值随时间变化很大的转矩，包括振动转矩、过渡转矩和随机转矩三种。振动转矩的
值是周期性波动的；过渡转矩是机械从一种工况转
换到另一种工况时的转矩变化过程；随机转矩是一种不确定的、扭矩传感器变化无规律的转矩。
根据转矩的不同情况，可以采取不同的转矩测量方法。
近几年来，汽车新技术如雨后春笋般诞生着，每一项新技术都推动着来年汽车新结构的出现。不过，由于种种原因，这些新兴技术并没有得到
充分的应用，CVT便是其中一个没有得到很好利用的技术发明。CVT在40年前首先应用于德国制造的极小型的DAF轿车，该变速器的优点得到过许
多汽车技术人员的认可，但人们还只是在低速挡车中才将其看作为主流的变速器。
但是，这种局面目前已经得到了很大的改观。福特公司在2004年夏推出的Five Hundred、Mercury Montego和Freestyle这三款新轿车中，都
采用了CVT。而且，CVT还将应用于大批车辆上，这些车辆的发动机的输出扭矩高达346N·m。在其它汽车生产厂商已经开始生产CVT的同时，福
特公司的这一举措无疑将是发展潜力巨大的CVT技术的一个重大突破。
福特公司并不是唯一一家将CVT应用到大功率汽车上的生产厂家。在日产公司生产的V形六缸发动机驱动的Murano轿车上，CVT是厂商提供给
消费者的唯一变速器。本田公司则是继续生产Multitronic变速器，奥迪A4和Mini Cooper都可以选择安装CVT。另外，丰田公司的Prius和本田
公司的Insight也都装配了CVT。
当人们设想着将无级变速器与更大功率发动机相匹配并大规模地投入市场的时候，市场上就已经出现了一些其它的新型变速器，它们对推动
传动技术的进步起着同样重要的作用。扭矩传感器正在生产一种新型的7速自动变速器，而奥迪公司生产的则是电子离合器、手动切换变速器
。福特和通用公司正致力于开发一种能够互用的普通6速自动变速器，这种变速器将分别应用于这两个品牌的汽车上。
在过去10多年中，微电子和信息技术突飞猛进的发展及其在传统工程领域的广泛应用，特别是它们在汽车产品中的深度应用，使许多人们长期
以来所期望但一直没有实现的技术目标最终都变成了现实。车载电子控制部件、传感器技术和控制软件的应用，使得那些正在发展的技术得到
长足的进步，从而为满足主流市场的需求做好了充分的技术储备。
技术改进后的汽车变速器比传统的变速器在性能上有了很大的提高，其基本优势很长一段时间以来就得到了人们的认可。事实上，像汽车发
动机这类内燃机，在其正常工作时，只有它的转速在一个相当狭窄的变化范围内时才会具有最好的效率。汽车上综合运用了各种各样的先进技
术，也许你以为汽车之所以拥有如此优良的性能，完全是因为发动机能够满足从空转到满载时的所有要求，因此你也就从来不需要为你的发动
机操心。单纯从机械角度来看，发动机确实能够提供足够的动力，扭矩传感器但是从汽车燃油经济性、排放性能和可靠性等方面来看，发动机工作得就不
那么尽如人意了。例如，要想同时达到最好的排放和燃油经济性，发动机工作时其转速的动态变化范围就不能超过1000 r/min。
就结构复杂程度而言，新一代的CVT的零部件数量只有同类自动变速器的一半。对于机械产品，越简单的结构就意味着越低廉的成本和越优
良的可靠性，因此从这个意义上来说，使用新一代的CVT是很有好处的。在CVT内，扭矩转换系统不是必要的，这一部分的取消对精简机构起到
了主要作用。如果从大小尺寸上来衡量，一台CVT的大小和重量简直就跟一套标准的五速手动变速器差不多。很明显，变速器的重量减少一半将
直接影响车辆的燃油经济性。
在常规的变速器中一般有3或4个不同的齿轮传动比，这样就可以在发动机转速变化不大的情况下输出不同的转速给驱动轮，以保证满足不同
车速的需要。然而这3到4个传动比是离散的，这就意味着发动机转速的变动范围必须要覆盖相当大的宽度，这样才能使不同齿轮对之间进行切
换时车速能够连续平稳地变化。如果有更多的齿轮传动比可供我们使用，那么发动机的工作转速范围就可以缩小，我们就可以让发动机更长时
间地工作在它效率最好的转速范围内，这是CVT设计的出发点。虽然汽车生产商们的要求总是在改变，但普遍的一点是：使用了那些技术改进后
的变速器的车辆，其燃油经济性可以提高6%～10%——并且这不只限于CVT。还有更进一步的说法是：因为我们能够控制发动机的转速在一定范
围内，如果这个转速范围正好可以使得汽缸内的温度比较低，那么这样一来我们就可以抑制氮氧化物的生成，从而降低氮氧化物的排放水平。
6速和7速变速器的好处在于，它们可以传递像American V8轿车那样的大功率发动机所发出的巨大扭矩载荷。使用了新技术改进后的变速器
，其齿轮传动比范围比老技术变速器要宽得多。扭矩传感器一台典型的4速自动变速器的传动比跨度（即最大传动比与最小传动比的比值）在3.5:1～4.0:1
之间，而福特公司的新型CVT的传动比跨度达到了6.0:1。这样一来，发动机转速不用发生太大的变化就可以适应更多的车速要求。
传动比的跨度大又能带来什么好处呢？从新一代的梅赛德斯7速变速轿车这个例子上，我们可以很清楚地了解传动比跨度大所带来的好处。大多
数轿车的超速挡传动比在15%～20%这个范围内，而这种型号的梅赛德斯轿车的变速器超速传动比达到了50%，也就是说，发动机每旋转1周，这
种变速器将输出满满2周——这对于高速、轻载和平顺路面的行驶是很有好处的。欧洲汽油的价格超过了每加仑（1加仑＝4.55L）5美元，如此
昂贵，你就很容易理解人们为什么那么关注燃油经济性了。也因为燃油经济性如此重要，所以拓宽传动比跨度让发动机工作在一个高效低油耗
的转速范围也就显得意义重大了。
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