ABS轮速传感器安装支架改进分析

陈雄　兰楠　周海红　徐浩驰

摘 要：分析了ABS轮速传感器易损坏、采集数据不稳定的主要原因，提出了相应的轮速传感器安装支架结构改进方案，通过试验对比改进前后轮速传感器性能差异，得出改进方案切实有效的结论。

关键词：轮速传感器；动平衡；芯轴变形；防抱制动性能

1 引言

GB7258-2017规定所有汽车及总质量大于3500kg的挂车应装备符合规定的防抱制动系统，其中三轮汽车、五轴及五轴以上专项作业车除外。因此每一款汽车产品在上市前，都需要开展ABS试验，试验所需仪器主要包括ABS轮速传感器和VBOX，本文主要讨论ABS轮速传感器安装支架改进设计。

2 轮速传感器损坏原因

轮速传感器在车上的安装位置如图1所示，图2为轮速传感器及其安装支架总成，主要由四部分组成，分别为：国产某型ABS轮速传感器、吊臂、芯轴附座和固定盘。固定盘一侧用于芯轴附座的安装，另一侧通过螺栓与车轮固定连接，吊臂一侧用于传感器的安装，另一侧通过弹性带固定在车身。当车轮转动时，通过固定盘、芯轴附座带动轮速传感器芯轴转动，吊臂由于与车身相连，使得传感器外壳保持静止不转动，最终通过测量轮速传感器外壳与传感器芯轴的转速差得到车轮转速，见图1，图2。

然而，由于固定盘和吊臂与汽车固连的部位不同，车轮高速转动过程中，吊臂和传感器外壳都受到固定皮带向上的力，芯轴高速转动的同时受到芯轴附座对其向下的力作用，破坏了传感器本身的动平衡，导致轮速传感器芯轴始终承受较大的力进而产生变形，造成采集的轮速数据极不平稳，严重缩短了传感器使用寿命。除此之外，现在使用的芯轴附座材料是铝合金，而紧固螺母材料为45钢，使用过程中由于二者材料强度属性的不同，螺纹经常损坏，亦对整个试验产生了一定的影响。

3 结构改进方案

为了解决ABS轮速传感器使用过程中所出现的芯轴变形、数据不稳定、使用寿命缩短等问题，拟改进轮速传感器安装支架结构，改进思路为：①ABS轮速传感器芯轴受力转移。改进后的安装支架结构如图3所示，使得吊臂的力不直接作用于传感器外壳，而是通过芯轴与轴一固连，轴一与轴二螺纹连接，同时通过轴承与吊臂连接，其中轴承与吊臂、轴一都属于过盈配合，此时固定皮带的力将直接作用于轴承，芯轴所受的力将大大减小。②传感器外壳固定。由图3可知，利用4颗螺丝穿过吊臂和连接附座后在ABS轮速传感器外壳上拧紧，即可达到固定外壳的目的。③芯轴附座材料更换。为了提高材料硬度水平，将轴一和轴二的材料选作40Cr，由于吊臂和连接附座无硬度要求，所以材料选作铝合金。

4 试验结果比对

为了保证试验结果的可比性，改进前和改进后都采用同一辆试验车，驾驶员和试验员不变，且除了改变轮速传感器安装支架外，轮速传感器安装位置和型号都不变，试验车辆参数见表1。

4.1 试验步骤

试验场地为国家机动车质量监督检验中心（重庆），试验条件符合标准要求，轮速传感器安装时，先对中安装固定盘，不允许出现晃动现象，同时要考虑在车辆跳动和转弯时，不会出现线束崩死现象和万向节滑出现象。传感器以脉冲形式输出，为1000p/circle。仪器连接如图4所示，数据传导方向为轮速传感器→电源盒→FIM03模块→VBOX主机，电源盒通过轮速传感器数据线既采集信号，也为轮速传感器供电，采集的脉冲电壓信号经BNC线传输至FIM03频率模块，再经CAN线传输至VBOX主机，主机通过换算将脉冲数转化为各车轮车速。VBOX汽车性能仪的最大允许误差为±0.5%，轮速传感器的最大允许误差为±1转。

试验按照GB/T13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》要求开展，在空载状态下进行附加检查试验。试验前，按照GB/T13594-2003分别检查防抱系统报警装置、ABS失效时的剩余制动效能及ABS的控制模式是否满足标准要求。试验时，脱开发动机，车轮允许短暂抱死；当车速低于15km/h时，车轮允许任意抱死。车辆不应驶出试验车道，在高附着系数路面（附着系数为0.92）上，以初速度40km/h和80km/h急促全力制动，检查防抱系统直接控制的车轮是否抱死，车辆在测试路段上每个试验车速至少做3次，以满足数据重复性要求。

4.2 对比分析

为了对比改进前后的ABS轮速传感器性能优劣，按照4.1的试验步骤开展试验，试验结果见图5～图6。同时为了对比国产与进口某型轮速传感器的差异性，分别在试验车辆的左前轮和右后轮安装进口轮速传感器，右前轮和左后轮安装国产某型轮速传感器，并更换国产某型轮速传感器安装支架。

由图5～图6可以看出，试验车辆在未踩制动时，国产某型轮速传感器的抖动比进口某型轮速传感器抖动大，分析可能原因有两方面：①轮速传感器本身加工工艺和性能差异，②轮速传感器夹具设计差异。国产某型轮速传感器在空载高附路面40km/h和80km/h未踩制动时，可见80km/h比40km/h运行状态下抖动大，原因是80km/h时轮速传感器转动频率大于40km/h轮速传感器转动频率，轮速传感器总成稳定性变差。试验车辆制动后，改进后比改进前轮速传感器数据的抖动小，在试验车辆、试验轮胎、试验路面、试验人员一致的情况下，只改变了轮速传感器安装支架，可认为试验过程为单一变量法，在此条件下，改进后的轮速传感器支架性能表现更为稳定，因此ABS曲线尖峰更少，可见结构改进初步达到了预期，见图5，图6。

5 结语

轮速传感器是检测汽车防抱制动系统性能的必要设备，因此改进其安装支架结构具有实际工程意义。试验结果表明支架改进后ABS数据更加稳定，抖动减小明显，可见轮速传感器安装支架结构改进达到了预期效果。

参考文献：

[1]中国国家标准化管理委员会.GB7258—2017，《机动车运行安全技术条件》[S]. 北京.中国标准出版社，2017.

[2]许向国，李恩科，N_2类轻型载货汽车ABS测试方法研究[J].自动化与仪器仪表，2016（10）：45-46+49.

[3]刘家员，刘光健，韩忠浩，沈文超，王可洲，周伟.ABS对制动系统性能提高分析及研究[J].时代农机，2016，43（03）：40-42.

[4]中国国家标准化管理委员会.GB 12676-2014，商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法[S].北京.中国标准出版社，2014.