【摘 要】 乘用车轮速传感器头部安装在轮边，实际用车过程中，传感器所处环境多变，传感器头部既要保证安装定位可靠，避免气隙变化影响轮速信号准确输出，也要保证密封措施良好，避免因头部磁性零件吸附异物，影响轮速信号准确输出。本文通过研究与ABS齿圈配合的轮速传感器头部定位及密封方式的关系，阐述其对轮速传感器信号稳定的影响，提高轮速传感器信号稳定性。 【关键词】 轮速传感器 轮速信号 气隙 定位方式 密封方式 信号稳定性
前言
随着国内汽车行业发展，特别是智能驾驶等新功能普及应用，整车对轮速传感器信号的要求越来越高，既有提高信号精度方面的要求，也有提升信号稳定性方面的要求，还有保证信号可靠性的要求。轮速传感器作为识别车轮转动速度和方向的关键零件之一，其在乘用车轮边安装及密封环境，直接影响轮速信号准确性，为了满足整车相关系统对轮速信号的要求，有必要研究轮速传感器头部定位和密封方式的关系。本文将对乘用车使用较广的带磁性轮速传感器与ABS齿圈配合使用的传感器头部安装定位和密封方式进行探讨、分析。
1 基本定义
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轮速传感器
轮速传感器是识别车轮转动速度的传感器，属于转速传感器【1】的一种，带磁的轮速传感器头部，与含铁的ABS齿圈配合安装使用，当车轮转动带动ABS齿圈的齿顶和齿底交替经过传感器头部，切割传感器头部磁铁形成的磁通线，传感器芯片识别到磁通量交替变化，把正弦波转为方波进行轮速信号输出。
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轮速信号与齿圈
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轮速传感器信号原始电信号是正弦波信号，经过芯片处理后，转换成方波信号输出，某型号轮速方波信号示意图如图（1）。对于相同的轮速芯片及磁铁，通过注塑成型的轮速传感器头部，其磁通量强弱是确定的，当与之配合的ABS齿圈大小和齿形有差别，齿圈的齿顶和齿底经过轮速传感器头部影响磁通量的程度自然不同，齿槽越宽，齿越高，产生的轮速信号准确度自然更高，然而，乘用车实车在轮边的轮速传感器头部可用空间不是无限大的，ABS齿圈可用空间也是受限制的，且齿圈最少齿数也有要求，齿圈做得越大，重量和成本也会增加，所以，ABS齿圈应当有一个合适的大小，齿形特征如图（2），齿圈大小dk、齿距t、齿高h在一个平台车型，往往是相同的。
提升装置图（1）某型号轮速输出信号示意图 图（2）齿形特征示意图
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轮速传感器的气隙
某款轮速传感器头部芯片所在感应面与ABS齿圈齿顶的距离，变化范围满足轮速信号输出的要求，则该距离范围为该组产品的轮速传感器安装气隙。目前，乘用车轮速传感器和ABS齿圈的通用化做得较广，在通用化方面的考虑较全面，当一个平台车型轮速传感器头部及ABS齿圈选型一旦确定，想通过增加齿圈齿槽宽或齿高的方法提升轮速信号稳定性，往往受到布置空间和增加额外资源投入的约束。这个时候，通过合理的轮速传感器头部定位方式与密封方式选择及设计，可以有效提高该组轮速与齿圈配对的产品的最大允许气隙，提升产品信号稳定性和准确度。
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定位方式与密封方式
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定位方式分类
轮速传感器应用在轮边，一般在前轴和后轮毂上，因布置空间限制，传感器芯片一般在传感器头部顶部或侧边，故而定位方式主要分两大类，当轮速传感器芯片注塑在传感器头部顶部时，ABS齿圈在传感器头部顶部转动，轮速传感器产生轮速信号，这种是端读式结构，参见图（3）示意图。
图（3）端读式结构轮速示意图 图（4）侧读式结构轮速示意图
当轮速传感器芯片注塑在传感器头部侧边时，ABS齿圈在传感器侧边转动，轮速传感器产生轮速信号，这种是侧读式结构，参见图（4）示意图。
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密封方式分类
轮速传感器头部内有磁铁，当传感器长期在实车轮边使用过程中，需要一个密封的环境，不然磁铁容易吸附异物导致轮速信号不稳定。一般把轮速传感器头部和ABS齿圈密封在一个腔体内，密封方式简单分为轴向密封和径向密封两种，即密封圈被压装到位后，密封圈被压变形面法线与传感器头部同轴时，为轴线密封。法线与传感器头部轴线垂直时，为径向密封。
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不管是哪种方式密封，压装后密封圈都产生变形，自然就会存在回弹力，且变形越大，回弹力越大，需要考虑其对轮速传感器气隙的影响。
2 传感器头部的安装定位及密封的关系
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机械气隙
传感器头部芯片所在感应面与ABS齿圈的齿顶距离，即传感器气隙，气隙越小，轮速传感器信号越不容易失真，但是过小，就有碰上的可能，如传感器头部与ABS齿圈碰上，车轮转动过程中，ABS齿圈会把传感器头部损坏，使信号失效。当距离过大，距离达到一定值后，轮速信号就会在ABS齿圈转动过程中，无法准确识别出每一个齿顶和齿底影响磁通线的差异，导致轮速传感器信号不满足要求，当距离刚好达到轮速信号不满足要求时，对应的距离为最大允许气隙，本文简称机械气隙。
当一个轮速传感器头部、ABS齿圈是确定的，那么，机械气隙随即确定，针对具体的一组传感器头部和ABS齿圈，占用相同的布置空间时，机械气隙越大，对实际应用越有利。
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组合分析
肩垫乘用车的轮速传感器与ABS齿圈组合应用，机械气隙在0.9mm至1.5mm的较常见。当然，增强磁通强度或增大齿距，会获得更大的机械气隙，但需要更大的布置空间和更多资源投入。另外，单纯提高轮速传感器头部和ABS齿圈生产和装配的精度，虽能获得更稳定的信号品质，但也会涉及更多生产资源投入，并不划算。通过研究轮速传感器头部安装方式及密封方式的关系，获得更稳定的机械气隙，是一种有效方法。
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静电接地控制器端读式结构气隙尺寸链分析
端读式结构的轮速传感器头部，如图（5）所示，气隙的尺寸链在传感器头部的轴向方向上。以安装面A作为基准面，在ABS齿圈组件组装时，可以通过测量调整消除上一级零件累积误差，那么需要计算ABS齿圈齿顶到面A的距离偏差a1；在传感器头部生产制造时，是一次注塑成型，需要计算传感器头部顶部感应面到安装面A的距离偏差b1；传感器头部
和ABS齿圈均安装到基体零件后，气隙偏差为a1+b1。
图（5）端读式结构气隙尺寸链示意图 图（6）侧读式结构气隙尺寸链示意图
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侧读式结构气隙尺寸链分析
侧读式结构的轮速传感器头部，如图（6）所示，气隙的尺寸链在传感器头部径向方向上。以传感器头部安装孔轴线为基准B，在ABS齿圈与基体组装时，可以通过测量调整消除上
一级零件累积误差，那么，需要计算ABS齿圈齿顶到轴线基准B的距离的偏差a2；在传感器头部一次注塑成型过程中，通过模具及工艺保证轮速芯片所在感应面与基准轴线B的距离，许计算制造偏差b2；传感器头部与其安装孔安装时，一般通过三个及以上筋与孔壁过渡配合实现定位，筋条拟合成的圆柱的轴线，与安装孔轴线有同轴度偏差c2；当传感器头部安装到基件与ABS齿圈配合的偏差为a2+b2+c2。显然，侧读式结构轮速传感器头部定位方式，气隙的尺寸链比端读式的多一个影响因素。
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