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)據不穩(wěn)定的主要原因，提出了相應的輪速傳感器安裝支架結構改進方案，通過試驗對比改進前后輪速傳感器性能差異，得出改進方案切實有效的結論。

關鍵詞：輪速傳感器；動平衡；芯軸變形；防抱制動性能

1 引言

GB7258-2017規(guī)定所有汽車及總質量大于3500kg的掛車應裝備符合規(guī)定的防抱制動系統(tǒng)，其中三輪汽車、五軸及五軸以上專項作業(yè)車除外。因此每一款汽車產品在上市前，都需要開展ABS試驗，試驗所需儀器主要包括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設計。

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：國產某型ABS輪速傳感器、吊臂、芯軸附座和固定盤。固定盤一側用于芯軸附座的安裝，另一側通過螺栓與車輪固定連接，吊臂一側用于傳感器的安裝，另一側通過彈性帶固定在車身。當車輪轉動時，通過固定盤、芯軸附座帶動輪速傳感器芯軸轉動，吊臂由于與車身相連，使得傳感器外殼保持靜止不轉動，最終通過測量輪速傳感器外殼與傳感器芯軸的轉速差得到車輪轉速，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，車輪高速轉動過程中，吊臂和傳感器外殼都受到固定皮帶向上的力，芯軸高速轉動的同時受到芯軸附座對其向下的力作用，破壞了傳感器本身的動平衡，導致輪速傳感器芯軸始終承受較大的力進而產生變形，造成采集的輪速數(shù)據極不平穩(wěn)，嚴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度屬性的不同，螺紋經常損壞，亦對整個試驗產生了一定的影響。

3 結構改進方案

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)據不穩(wěn)定、使用壽命縮短等問題，擬改進輪速傳感器安裝支架結構，改進思路為：①ABS輪速傳感器芯軸受力轉移。改進后的安裝支架結構如圖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 試驗結果比對

為了保證試驗結果的可比性，改進前和改進后都采用同一輛試驗車，駕駛員和試驗員不變，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都不變，試驗車輛參數(shù)見表1。

4.1 試驗步驟

試驗場地為國家機動車質量監(jiān)督檢驗中心（重慶），試驗條件符合標準要求，輪速傳感器安裝時，先對中安裝固定盤，不允許出現(xiàn)晃動現(xiàn)象，同時要考慮在車輛跳動和轉彎時，不會出現(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)據傳導方向為輪速傳感器→電源盒→FIM03模塊→VBOX主機，電源盒通過輪速傳感器數(shù)據線既采集信號，也為輪速傳感器供電，采集的脈沖電壓信號經BNC線傳輸至FIM03頻率模塊，再經CAN線傳輸至VBOX主機，主機通過換算將脈沖數(shù)轉化為各車輪車速。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。

試驗按照GB/T13594-2003《機動車和掛車防抱制動性能和試驗方法》要求開展，在空載狀態(tài)下進行附加檢查試驗。試驗前，按照GB/T13594-2003分別檢查防抱系統(tǒng)報警裝置、ABS失效時的剩余制動效能及ABS的控制模式是否滿足標準要求。試驗時，脫開發(fā)動機，車輪允許短暫抱死；當車速低于15km/h時，車輪允許任意抱死。車輛不應駛出試驗車道，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，檢查防抱系統(tǒng)直接控制的車輪是否抱死，車輛在測試路段上每個試驗車速至少做3次，以滿足數(shù)據重復性要求。

4.2 對比分析

為了對比改進前后的ABS輪速傳感器性能優(yōu)劣，按照4.1的試驗步驟開展試驗，試驗結果見圖5～圖6。同時為了對比國產與進口某型輪速傳感器的差異性，分別在試驗車輛的左前輪和右后輪安裝進口輪速傳感器，右前輪和左后輪安裝國產某型輪速傳感器，并更換國產某型輪速傳感器安裝支架。

由圖5～圖6可以看出，試驗車輛在未踩制動時，國產某型輪速傳感器的抖動比進口某型輪速傳感器抖動大，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輪速傳感器夾具設計差異。國產某型輪速傳感器在空載高附路面40km/h和80km/h未踩制動時，可見80km/h比40km/h運行狀態(tài)下抖動大，原因是80km/h時輪速傳感器轉動頻率大于40km/h輪速傳感器轉動頻率，輪速傳感器總成穩(wěn)定性變差。試驗車輛制動后，改進后比改進前輪速傳感器數(shù)據的抖動小，在試驗車輛、試驗輪胎、試驗路面、試驗人員一致的情況下，只改變了輪速傳感器安裝支架，可認為試驗過程為單一變量法，在此條件下，改進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，可見結構改進初步達到了預期，見圖5，圖6。

5 結語

輪速傳感器是檢測汽車防抱制動系統(tǒng)性能的必要設備，因此改進其安裝支架結構具有實際工程意義。試驗結果表明支架改進后ABS數(shù)據更加穩(wěn)定，抖動減小明顯，可見輪速傳感器安裝支架結構改進達到了預期效果。

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