崔燕，李陽

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710119）

非接觸式電子里程表傳感器的設(shè)計優(yōu)化

崔燕，李陽

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710119）

針對目前在商用車市場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，并進行分析，闡述應用于主要失效模式的質(zhì)量改進方法以及其他可進行性。

電子里程表傳感器；失效模式；質(zhì)量改進

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程中實時測算行駛速度和里程的一種儀器，一般分為機械式、電子-機械式、電子式三種類型。目前市場上使用較多的為電子-機械式和電子式，本次僅針對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距離的里程計組成的。目前有機械式和電子式兩種。電子式又分為兩種，一種是經(jīng)過電線束和裝在里程表被動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

非接觸式電子里程表傳感器，是經(jīng)過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裝置，不與機械部件直接接觸，傳感器探頭與靶輪之間有一定的間隙，這個間隙一般控制在1.4+0.6mm，當汽車行駛時，里程表轉(zhuǎn)子與變速器輸出主軸一起轉(zhuǎn)動，當里程表轉(zhuǎn)子的某一個齒轉(zhuǎn)動到傳感器探頭對應的位置時，探頭中的敏感器件受到里程表轉(zhuǎn)子磁場作用輸出一個低電平，當里程表轉(zhuǎn)子的齒沒有與傳感器探頭對準，探頭中的敏感器件沒有受到磁場作用而輸出高電，這樣變速器輸出軸每轉(zhuǎn)動一周，里程表傳感器就有8個方波脈沖信號輸出（見圖1），經(jīng)連接線束傳給車速里程表，由傳感器傳來的磁電脈沖信號，經(jīng)儀表內(nèi)部的微機處理后，可在顯示屏上顯示車速，里程表則根據(jù)車速以及累計運行時間，由微機處理計算并顯示里程。

非接觸式電子里程表傳感器沒有里程表主、被動齒輪實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)較前兩種更準確。而且互相接觸的傳動部件減少，損壞率與成本均減少，所以在國內(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方向

非接觸式電子里程表傳感器沒有里程表主、被動齒輪實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)較前兩種更準確。而且互相接觸的傳動部件減少，損壞率與成本均有所降低，所以在國內(nèi)客車及商用車行業(yè)被廣泛使用。

目前，國內(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越多，行駛范圍越來越廣，各種故障模式也越來越凸顯。因此，在近幾年的售后市場中出現(xiàn)了諸多因傳感器問題導致的車輛里程、車速不顯示或顯示不準確等問題，對傳感器的設(shè)計改進迫在眉睫，這里簡述一些比較典型的故障模式以及改進措施：

（1）故障模式及改進措施一

在拆檢早期故障件時，發(fā)現(xiàn)傳感器感應端有少量齒輪油漬。分析認為傳感器感應端的“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)試驗驗證可提高感應端的密封性能。

圖2

（2）故障模式及改進措施二

對大量故障件進行拆解的過程中，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)；拆解件線圈上斷點處，在顯微鏡的觀測下有黑斑、燒蝕的痕跡。整個傳感器的感應線圈處于短路狀態(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：有黑斑、燒蝕痕跡狀態(tài)

根據(jù)以上存在的情況及經(jīng)驗可以判斷出，造成這種故障現(xiàn)象的原因可能同溫度過高有關(guān)系。此次故障件采用的感應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（感應線圈繞制要求漆包線有一定的拉力，繞制過程中在拉力作用下會輕微拉傷絕緣層）。

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)，以及感應線圈的150℃的實驗驗證：實驗前的線圈阻值為759Ω，實驗150℃，130個小時左右阻止17Ω，接近短路，實驗177個小時左右阻值無窮大，接近斷路。

圖4-1 145℃高溫試驗后的聚氨酯膠體

圖4-2 拆解舊件線圈位置的灌封膠與試驗膠塊狀態(tài)相近

可以確定，溫度過高是產(chǎn)生感應線圈短路而電路板正常的直接原因。

針對此種故障，對于感應線圈的改進，在無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，繞制成線圈后試驗驗證耐高溫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，所以針對灌封膠的改進，選取一種耐高溫達到200℃的灌封膠—硅膠，通過高溫試驗驗證，提高耐高溫等級后的產(chǎn)品在160℃的溫度下可連續(xù)放置144小時，試驗結(jié)束后對產(chǎn)品性能、內(nèi)部膠體、內(nèi)部電子元器件、感應線圈等進行檢測，全部正常。

圖5 150℃高溫試驗后的硅膠膠體，與高溫前無差異

（3）故障模式及改進措施三

漆包線繞制成感應線圈后，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，發(fā)現(xiàn)引線斷裂問題的數(shù)量較多，分析認為是單股線圈較細導致。

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

實施以上三種措施后，售后故障率從2014年4.02%降低至2016年1.83%，故障率趨勢圖如下：

圖6

4 結(jié)束語

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)已成為目前市場上的主流產(chǎn)品，其準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上出現(xiàn)的一些問題以及解決措施，相信隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，車速里程表一定會朝著結(jié)構(gòu)更加簡單、材料更加先進、誤差更小、更加適應市場環(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,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任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.005