ABS輪速傳感器安裝支架改進(jìn)分析

陳雄　蘭楠　周海紅　徐浩馳

摘 要：分析了ABS輪速傳感器易損壞、采集數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的主要原因，提出了相應(yīng)的輪速傳感器安裝支架結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，通過試驗(yàn)對(duì)比改進(jìn)前后輪速傳感器性能差異，得出改進(jìn)方案切實(shí)有效的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：輪速傳感器；動(dòng)平衡；芯軸變形；防抱制動(dòng)性能

1 引言

GB7258-2017規(guī)定所有汽車及總質(zhì)量大于3500kg的掛車應(yīng)裝備符合規(guī)定的防抱制動(dòng)系統(tǒng)，其中三輪汽車、五軸及五軸以上專項(xiàng)作業(yè)車除外。因此每一款汽車產(chǎn)品在上市前，都需要開展ABS試驗(yàn)，試驗(yàn)所需儀器主要包括ABS輪速傳感器和VBOX，本文主要討論ABS輪速傳感器安裝支架改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2 輪速傳感器損壞原因

輪速傳感器在車上的安裝位置如圖1所示，圖2為輪速傳感器及其安裝支架總成，主要由四部分組成，分別為：國(guó)產(chǎn)某型ABS輪速傳感器、吊臂、芯軸附座和固定盤。固定盤一側(cè)用于芯軸附座的安裝，另一側(cè)通過螺栓與車輪固定連接，吊臂一側(cè)用于傳感器的安裝，另一側(cè)通過彈性帶固定在車身。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過固定盤、芯軸附座帶動(dòng)輪速傳感器芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)，吊臂由于與車身相連，使得傳感器外殼保持靜止不轉(zhuǎn)動(dòng)，最終通過測(cè)量輪速傳感器外殼與傳感器芯軸的轉(zhuǎn)速差得到車輪轉(zhuǎn)速，見圖1，圖2。

然而，由于固定盤和吊臂與汽車固連的部位不同，車輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，吊臂和傳感器外殼都受到固定皮帶向上的力，芯軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)受到芯軸附座對(duì)其向下的力作用，破壞了傳感器本身的動(dòng)平衡，導(dǎo)致輪速傳感器芯軸始終承受較大的力進(jìn)而產(chǎn)生變形，造成采集的輪速數(shù)據(jù)極不平穩(wěn)，嚴(yán)重縮短了傳感器使用壽命。除此之外，現(xiàn)在使用的芯軸附座材料是鋁合金，而緊固螺母材料為45鋼，使用過程中由于二者材料強(qiáng)度屬性的不同，螺紋經(jīng)常損壞，亦對(duì)整個(gè)試驗(yàn)產(chǎn)生了一定的影響。

3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

為了解決ABS輪速傳感器使用過程中所出現(xiàn)的芯軸變形、數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、使用壽命縮短等問題，擬改進(jìn)輪速傳感器安裝支架結(jié)構(gòu)，改進(jìn)思路為：①ABS輪速傳感器芯軸受力轉(zhuǎn)移。改進(jìn)后的安裝支架結(jié)構(gòu)如圖3所示，使得吊臂的力不直接作用于傳感器外殼，而是通過芯軸與軸一固連，軸一與軸二螺紋連接，同時(shí)通過軸承與吊臂連接，其中軸承與吊臂、軸一都屬于過盈配合，此時(shí)固定皮帶的力將直接作用于軸承，芯軸所受的力將大大減小。②傳感器外殼固定。由圖3可知，利用4顆螺絲穿過吊臂和連接附座后在ABS輪速傳感器外殼上擰緊，即可達(dá)到固定外殼的目的。③芯軸附座材料更換。為了提高材料硬度水平，將軸一和軸二的材料選作40Cr，由于吊臂和連接附座無硬度要求，所以材料選作鋁合金。

4 試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)

為了保證試驗(yàn)結(jié)果的可比性，改進(jìn)前和改進(jìn)后都采用同一輛試驗(yàn)車，駕駛員和試驗(yàn)員不變，且除了改變輪速傳感器安裝支架外，輪速傳感器安裝位置和型號(hào)都不變，試驗(yàn)車輛參數(shù)見表1。

4.1 試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)場(chǎng)地為國(guó)家機(jī)動(dòng)車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（重慶），試驗(yàn)條件符合標(biāo)準(zhǔn)要求，輪速傳感器安裝時(shí)，先對(duì)中安裝固定盤，不允許出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)要考慮在車輛跳動(dòng)和轉(zhuǎn)彎時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)線束崩死現(xiàn)象和萬向節(jié)滑出現(xiàn)象。傳感器以脈沖形式輸出，為1000p/circle。儀器連接如圖4所示，數(shù)據(jù)傳導(dǎo)方向?yàn)檩喫賯鞲衅鳌娫春小鶩IM03模塊→VBOX主機(jī)，電源盒通過輪速傳感器數(shù)據(jù)線既采集信號(hào)，也為輪速傳感器供電，采集的脈沖電壓信號(hào)經(jīng)BNC線傳輸至FIM03頻率模塊，再經(jīng)CAN線傳輸至VBOX主機(jī)，主機(jī)通過換算將脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為各車輪車速。VBOX汽車性能儀的最大允許誤差為±0.5%，輪速傳感器的最大允許誤差為±1轉(zhuǎn)。

試驗(yàn)按照GB/T13594-2003《機(jī)動(dòng)車和掛車防抱制動(dòng)性能和試驗(yàn)方法》要求開展，在空載狀態(tài)下進(jìn)行附加檢查試驗(yàn)。試驗(yàn)前，按照GB/T13594-2003分別檢查防抱系統(tǒng)報(bào)警裝置、ABS失效時(shí)的剩余制動(dòng)效能及ABS的控制模式是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)時(shí)，脫開發(fā)動(dòng)機(jī)，車輪允許短暫抱死；當(dāng)車速低于15km/h時(shí)，車輪允許任意抱死。車輛不應(yīng)駛出試驗(yàn)車道，在高附著系數(shù)路面（附著系數(shù)為0.92）上，以初速度40km/h和80km/h急促全力制動(dòng)，檢查防抱系統(tǒng)直接控制的車輪是否抱死，車輛在測(cè)試路段上每個(gè)試驗(yàn)車速至少做3次，以滿足數(shù)據(jù)重復(fù)性要求。

4.2 對(duì)比分析

為了對(duì)比改進(jìn)前后的ABS輪速傳感器性能優(yōu)劣，按照4.1的試驗(yàn)步驟開展試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖5～圖6。同時(shí)為了對(duì)比國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口某型輪速傳感器的差異性，分別在試驗(yàn)車輛的左前輪和右后輪安裝進(jìn)口輪速傳感器，右前輪和左后輪安裝國(guó)產(chǎn)某型輪速傳感器，并更換國(guó)產(chǎn)某型輪速傳感器安裝支架。

由圖5～圖6可以看出，試驗(yàn)車輛在未踩制動(dòng)時(shí)，國(guó)產(chǎn)某型輪速傳感器的抖動(dòng)比進(jìn)口某型輪速傳感器抖動(dòng)大，分析可能原因有兩方面：①輪速傳感器本身加工工藝和性能差異，②輪速傳感器夾具設(shè)計(jì)差異。國(guó)產(chǎn)某型輪速傳感器在空載高附路面40km/h和80km/h未踩制動(dòng)時(shí)，可見80km/h比40km/h運(yùn)行狀態(tài)下抖動(dòng)大，原因是80km/h時(shí)輪速傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)頻率大于40km/h輪速傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，輪速傳感器總成穩(wěn)定性變差。試驗(yàn)車輛制動(dòng)后，改進(jìn)后比改進(jìn)前輪速傳感器數(shù)據(jù)的抖動(dòng)小，在試驗(yàn)車輛、試驗(yàn)輪胎、試驗(yàn)路面、試驗(yàn)人員一致的情況下，只改變了輪速傳感器安裝支架，可認(rèn)為試驗(yàn)過程為單一變量法，在此條件下，改進(jìn)后的輪速傳感器支架性能表現(xiàn)更為穩(wěn)定，因此ABS曲線尖峰更少，可見結(jié)構(gòu)改進(jìn)初步達(dá)到了預(yù)期，見圖5，圖6。

5 結(jié)語

輪速傳感器是檢測(cè)汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)性能的必要設(shè)備，因此改進(jìn)其安裝支架結(jié)構(gòu)具有實(shí)際工程意義。試驗(yàn)結(jié)果表明支架改進(jìn)后ABS數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定，抖動(dòng)減小明顯，可見輪速傳感器安裝支架結(jié)構(gòu)改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期效果。

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