非接觸式電子里程表傳感器的設(shè)計(jì)優(yōu)化

崔燕，李陽(yáng)

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

非接觸式電子里程表傳感器的設(shè)計(jì)優(yōu)化

崔燕，李陽(yáng)

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

針對(duì)目前在商用車市場(chǎng)使用的電子里程表傳感器做介紹，概述該種類傳感器目前存在較多的失效模式，并進(jìn)行分析，闡述應(yīng)用于主要失效模式的質(zhì)量改進(jìn)方法以及其他可進(jìn)行性。

電子里程表傳感器；失效模式；質(zhì)量改進(jìn)

CLC NO.:U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)15-13-03

前言

里程表傳感器是車輛在行駛過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)算行駛速度和里程的一種儀器，一般分為機(jī)械式、電子-機(jī)械式、電子式三種類型。目前市場(chǎng)上使用較多的為電子-機(jī)械式和電子式，本次僅針對(duì)電子式里程表傳感器展開以下討論。

1 車速里程表的類型

車速里程表是由指示汽車行駛速度的車速表和記錄汽車所行駛過(guò)距離的里程計(jì)組成的。目前有機(jī)械式和電子式兩種。電子式又分為兩種，一種是經(jīng)過(guò)電線束和裝在里程表被動(dòng)齒輪上的電子里程表傳感器連接在一起，稱為接觸式電子里程表傳感器；另一種是經(jīng)過(guò)電線束和裝在變速器后軸承蓋上的電子里程表傳感器連接在一起，稱為非接觸式電子里程表傳感器。

2 非接觸式電子里程表傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

非接觸式電子里程表傳感器，是經(jīng)過(guò)電線束和裝在變速箱后軸承蓋上的傳感器連接在一起的信號(hào)裝置，不與機(jī)械部件直接接觸，傳感器探頭與靶輪之間有一定的間隙，這個(gè)間隙一般控制在1.4+0.6mm，當(dāng)汽車行駛時(shí)，里程表轉(zhuǎn)子與變速器輸出主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)里程表轉(zhuǎn)子的某一個(gè)齒轉(zhuǎn)動(dòng)到傳感器探頭對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，探頭中的敏感器件受到里程表轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作用輸出一個(gè)低電平，當(dāng)里程表轉(zhuǎn)子的齒沒有與傳感器探頭對(duì)準(zhǔn)，探頭中的敏感器件沒有受到磁場(chǎng)作用而輸出高電，這樣變速器輸出軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，里程表傳感器就有8個(gè)方波脈沖信號(hào)輸出（見圖1），經(jīng)連接線束傳給車速里程表，由傳感器傳來(lái)的磁電脈沖信號(hào)，經(jīng)儀表內(nèi)部的微機(jī)處理后，可在顯示屏上顯示車速，里程表則根據(jù)車速以及累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，由微機(jī)處理計(jì)算并顯示里程。

非接觸式電子里程表傳感器沒有里程表主、被動(dòng)齒輪實(shí)際速比與理論速比之間的誤差而產(chǎn)生的整車車速與里程的誤差，因此車速里程表指示讀數(shù)較前兩種更準(zhǔn)確。而且互相接觸的傳動(dòng)部件減少，損壞率與成本均減少，所以在國(guó)內(nèi)客車行業(yè)被廣泛使用。

圖1

3 電子里程表傳感器的故障分析及改進(jìn)方向

非接觸式電子里程表傳感器沒有里程表主、被動(dòng)齒輪實(shí)際速比與理論速比之間的誤差而產(chǎn)生的整車車速與里程的誤差，因此車速里程表指示讀數(shù)較前兩種更準(zhǔn)確。而且互相接觸的傳動(dòng)部件減少，損壞率與成本均有所降低，所以在國(guó)內(nèi)客車及商用車行業(yè)被廣泛使用。

目前，國(guó)內(nèi)重卡變速箱上使用的多為非接觸式電子里程表傳感器，隨著制造業(yè)的發(fā)展，重卡商用車用途越來(lái)越多，行駛范圍越來(lái)越廣，各種故障模式也越來(lái)越凸顯。因此，在近幾年的售后市場(chǎng)中出現(xiàn)了諸多因傳感器問(wèn)題導(dǎo)致的車輛里程、車速不顯示或顯示不準(zhǔn)確等問(wèn)題，對(duì)傳感器的設(shè)計(jì)改進(jìn)迫在眉睫，這里簡(jiǎn)述一些比較典型的故障模式以及改進(jìn)措施：

（1）故障模式及改進(jìn)措施一

在拆檢早期故障件時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳感器感應(yīng)端有少量齒輪油漬。分析認(rèn)為傳感器感應(yīng)端的“平帽結(jié)構(gòu)”與傳感器外殼壓裝后，在圓柱的接觸面上有可能留有縫隙，造成齒輪油滲入傳感器內(nèi)部，影響傳感器的使用壽命。

改進(jìn)措施：將“平帽結(jié)構(gòu)”改成“凸帽結(jié)構(gòu)”并涂密封膠后翻邊壓裝收口，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證可提高感應(yīng)端的密封性能。

圖2

（2）故障模式及改進(jìn)措施二

對(duì)大量故障件進(jìn)行拆解的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象：拆解件中的灌封膠狀態(tài)發(fā)生變化，由原本的固化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎吵頎顟B(tài)；拆解件線圈上斷點(diǎn)處，在顯微鏡的觀測(cè)下有黑斑、燒蝕的痕跡。整個(gè)傳感器的感應(yīng)線圈處于短路狀態(tài)，但電路板正常。

圖3-1 拆解件：灌封膠為粘稠狀態(tài)

圖3-2 拆解件線圈斷點(diǎn)：有黑斑、燒蝕痕跡狀態(tài)

根據(jù)以上存在的情況及經(jīng)驗(yàn)可以判斷出，造成這種故障現(xiàn)象的原因可能同溫度過(guò)高有關(guān)系。此次故障件采用的感應(yīng)線圈由某種漆包線繞制而成，耐溫135℃，用其繞制的線圈可承受135℃的環(huán)境溫度（感應(yīng)線圈繞制要求漆包線有一定的拉力，繞制過(guò)程中在拉力作用下會(huì)輕微拉傷絕緣層）。

采用的灌封膠為聚氨酯電子專用灌封膠。其溫度范圍：-50℃～135℃；該灌封膠為熱塑性材料，固化后在環(huán)境溫度超過(guò)145℃，將由固體逐漸緩慢轉(zhuǎn)化成粘稠的膠狀體，轉(zhuǎn)化速度隨著環(huán)境溫度的增加而加快。灌封膠形態(tài)變化能夠佐證該位置的環(huán)境溫度至少在145℃左右。

結(jié)合這兩種故障狀態(tài)，以及感應(yīng)線圈的150℃的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)前的線圈阻值為759Ω，實(shí)驗(yàn)150℃，130個(gè)小時(shí)左右阻止17Ω，接近短路，實(shí)驗(yàn)177個(gè)小時(shí)左右阻值無(wú)窮大，接近斷路。

圖4-1 145℃高溫試驗(yàn)后的聚氨酯膠體

圖4-2 拆解舊件線圈位置的灌封膠與試驗(yàn)?zāi)z塊狀態(tài)相近

可以確定，溫度過(guò)高是產(chǎn)生感應(yīng)線圈短路而電路板正常的直接原因。

針對(duì)此種故障，對(duì)于感應(yīng)線圈的改進(jìn)，在無(wú)法改變行駛車輛的環(huán)境溫度的前提下，采用提高線圈自身的耐高溫性能，即采用耐高溫為180℃的漆包線，繞制成線圈后試驗(yàn)驗(yàn)證耐高溫150℃，能夠滿足惡略工況下車輛的使用要求。

由于此類故障涉及到灌封膠形態(tài)的變化，灌封膠能夠提高產(chǎn)品的抗振性能，而145℃的灌封膠形態(tài)已然變形，所以針對(duì)灌封膠的改進(jìn)，選取一種耐高溫達(dá)到200℃的灌封膠—硅膠，通過(guò)高溫試驗(yàn)驗(yàn)證，提高耐高溫等級(jí)后的產(chǎn)品在160℃的溫度下可連續(xù)放置144小時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)產(chǎn)品性能、內(nèi)部膠體、內(nèi)部電子元器件、感應(yīng)線圈等進(jìn)行檢測(cè)，全部正常。

圖5 150℃高溫試驗(yàn)后的硅膠膠體，與高溫前無(wú)差異

（3）故障模式及改進(jìn)措施三

漆包線繞制成感應(yīng)線圈后，與傳感器后端的印制板鏈接，改短漆包線在線圈出口位置，成為引線。在拆檢故障件時(shí)，發(fā)現(xiàn)引線斷裂問(wèn)題的數(shù)量較多，分析認(rèn)為是單股線圈較細(xì)導(dǎo)致。

改進(jìn)措施：在線圈出口位置采用增加線圈數(shù)量的方法，增強(qiáng)線圈強(qiáng)度，避免引線被拉斷裂。

實(shí)施以上三種措施后，售后故障率從2014年4.02%降低至2016年1.83%，故障率趨勢(shì)圖如下：

圖6

4 結(jié)束語(yǔ)

車速里程表傳感器是車輛上必不可少的重要零件，特別是電子式結(jié)構(gòu)已成為目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，其準(zhǔn)確性和車輛行駛安全、可靠性息息相關(guān)。本文介紹了非接觸式電子里程表在售后市場(chǎng)上出現(xiàn)的一些問(wèn)題以及解決措施，相信隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，車速里程表一定會(huì)朝著結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、材料更加先進(jìn)、誤差更小、更加適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境的方向發(fā)展。

[1] 尚峰斌.車速里程表的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn),2012.

Design optimization of non-contact electronic odometer sensor

Cui Yan, Li Yang
( Shaanxi Fast Gear CO., LTD, Shaanxi Xi'an 710119 )

This paper introduces for electronic odometer sensor currently used in the commercial vehicle market, overview of the types of sensors present many failure modes, and carries on the analysis, elaborated the quality used in the main failure modes and other improved methods of.

Electronic odometer sensor; failure mode; quality improvement

U463.6

A

1671-7988(2017)15-13-03

崔燕，就職于陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.005