車輛研究測試中心 研發處  底盤與系統驗證工程專案 游超智

隨著科技的進步，車輛所搭載的智慧化輔助系統也愈來愈多，其中開車最常接觸的輔助系統就是動力輔助轉向，傳統的動力輔助轉向系統是利用引擎的動力帶動一油壓泵浦，油壓推動轉向機的方式提供輔助力，但隨著環保節能意識抬頭，油壓式的動力輔助轉向面臨拖累引擎效率與廢油汙染等問題，因此，由馬達取代油壓的電動輔助轉向(Electric Power Steering)系統因應而生。

在油壓系統中是利用油壓閥機構來控制油的流量與流向，但是在電動輔助轉向系統中，則需要扭力感測器擔負感知駕駛操舵力的大小與方向，並將之轉為電子訊號給控制單元(Electronic Control Unit )，供其判斷並控制馬達提供適當的輔助力，因此可說是電動輔助轉向系統的關鍵零組件。但目前國內業者開發系統時，仍需向國外進口感測器，不僅成本高且需製作與感測器配合之傳力機構，且配合件的加工精度、公差都會影響到感測器的量測精度，對系統開發者甚是不便，故車輛中心提出一整合式的設計概念，不同於現在市面上的扭力感測器，本設計將感測元件與傳動元件，以模組化設計成整合式扭力感測器(Integrated Beam-type Torque Sensor, IBTS)，組成包含：
1.上輸入圓盤 – 將使用者的操舵力傳遞至扭力樑
2.扭力樑 – 承受扭力並產生形變，並將扭力傳遞至下圓盤
3.與整合於上下圓盤的位置感測器–負責量測上下圓盤的相對角度位移，可依據需求搭配採接觸式或非接觸式量測。

其創新性如下：
1.整合式設計：將感測元件與傳力機構結合，適用於任何軸向傳動機構，無須額外設計傳動件，使扭力訊號零間隙傳遞。
2.扭力樑取代現有放大器設計：藉由樑的幾何結構放大扭力訊號，系統無需再設計放大機構與放大器，簡化電路設計。
3.縮小系統體積：整合式且無放大器的設計較原系統體積縮小1/3~1/2。
 

扭力感測器元件組成與功能示意

整合/傳統扭力感測器比較表

從比較表可看出，相較傳統感測器，整合式的設計由於元件間傳遞無間隙，量測的訊號品質更好，且沒有放大機構，零件數、機構大小也都降低，相對成本也下降，能夠降低業者在進入力感知/力輔助系統的門檻。除了電動輔助轉向系統，扭力感測器還可以運用在電動助力單車(E-Bike)、混合動力車與工具機等產品。

此整合式扭力感測器並榮獲2011台北國際發明展金牌、2012日內瓦發明展金牌及波蘭發明協會之特別獎，顯示此設計概念備受肯定，歡迎您連結至車輛中心網站參考有關整合式扭力感測器的介紹說明 http://www.artc.org.tw/chinese/02_research/02_01detail.aspx?pdid=51。