非接触式电子里程表传感器的设计优化

崔燕，李阳

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710119）

非接触式电子里程表传感器的设计优化

崔燕，李阳

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710119）

针对目前在商用车市场使用的电子里程表传感器做介绍，概述该种类传感器目前存在较多的失效模式，并进行分析，阐述应用于主要失效模式的质量改进方法以及其他可进行性。

电子里程表传感器；失效模式；质量改进

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

前言

里程表传感器是车辆在行驶过程中实时测算行驶速度和里程的一种仪器，一般分为机械式、电子-机械式、电子式三种类型。目前市场上使用较多的为电子-机械式和电子式，本次仅针对电子式里程表传感器展开以下讨论。

1 车速里程表的类型

车速里程表是由指示汽车行驶速度的车速表和记录汽车所行驶过距离的里程计组成的。目前有机械式和电子式两种。电子式又分为两种，一种是经过电线束和装在里程表被动齿轮上的电子里程表传感器连接在一起，称为接触式电子里程表传感器；另一种是经过电线束和装在变速器后轴承盖上的电子里程表传感器连接在一起，称为非接触式电子里程表传感器。

2 非接触式电子里程表传感器结构特点

非接触式电子里程表传感器，是经过电线束和装在变速箱后轴承盖上的传感器连接在一起的信号装置，不与机械部件直接接触，传感器探头与靶轮之间有一定的间隙，这个间隙一般控制在1.4+0.6mm，当汽车行驶时，里程表转子与变速器输出主轴一起转动，当里程表转子的某一个齿转动到传感器探头对应的位置时，探头中的敏感器件受到里程表转子磁场作用输出一个低电平，当里程表转子的齿没有与传感器探头对准，探头中的敏感器件没有受到磁场作用而输出高电，这样变速器输出轴每转动一周，里程表传感器就有8个方波脉冲信号输出（见图1），经连接线束传给车速里程表，由传感器传来的磁电脉冲信号，经仪表内部的微机处理后，可在显示屏上显示车速，里程表则根据车速以及累计运行时间，由微机处理计算并显示里程。

非接触式电子里程表传感器没有里程表主、被动齿轮实际速比与理论速比之间的误差而产生的整车车速与里程的误差，因此车速里程表指示读数较前两种更准确。而且互相接触的传动部件减少，损坏率与成本均减少，所以在国内客车行业被广泛使用。

图1

3 电子里程表传感器的故障分析及改进方向

非接触式电子里程表传感器没有里程表主、被动齿轮实际速比与理论速比之间的误差而产生的整车车速与里程的误差，因此车速里程表指示读数较前两种更准确。而且互相接触的传动部件减少，损坏率与成本均有所降低，所以在国内客车及商用车行业被广泛使用。

目前，国内重卡变速箱上使用的多为非接触式电子里程表传感器，随着制造业的发展，重卡商用车用途越来越多，行驶范围越来越广，各种故障模式也越来越凸显。因此，在近几年的售后市场中出现了诸多因传感器问题导致的车辆里程、车速不显示或显示不准确等问题，对传感器的设计改进迫在眉睫，这里简述一些比较典型的故障模式以及改进措施：

（1）故障模式及改进措施一

在拆检早期故障件时，发现传感器感应端有少量齿轮油渍。分析认为传感器感应端的“平帽结构”与传感器外壳压装后，在圆柱的接触面上有可能留有缝隙，造成齿轮油渗入传感器内部，影响传感器的使用寿命。

改进措施：将“平帽结构”改成“凸帽结构”并涂密封胶后翻边压装收口，经试验验证可提高感应端的密封性能。

图2

（2）故障模式及改进措施二

对大量故障件进行拆解的过程中，发现一种现象：拆解件中的灌封胶状态发生变化，由原本的固化状态转变为粘稠状态；拆解件线圈上断点处，在显微镜的观测下有黑斑、烧蚀的痕迹。整个传感器的感应线圈处于短路状态，但电路板正常。

图3-1 拆解件：灌封胶为粘稠状态

图3-2 拆解件线圈断点：有黑斑、烧蚀痕迹状态

根据以上存在的情况及经验可以判断出，造成这种故障现象的原因可能同温度过高有关系。此次故障件采用的感应线圈由某种漆包线绕制而成，耐温135℃，用其绕制的线圈可承受135℃的环境温度（感应线圈绕制要求漆包线有一定的拉力，绕制过程中在拉力作用下会轻微拉伤绝缘层）。

采用的灌封胶为聚氨酯电子专用灌封胶。其温度范围：-50℃～135℃；该灌封胶为热塑性材料，固化后在环境温度超过145℃，将由固体逐渐缓慢转化成粘稠的胶状体，转化速度随着环境温度的增加而加快。灌封胶形态变化能够佐证该位置的环境温度至少在145℃左右。

结合这两种故障状态，以及感应线圈的150℃的实验验证：实验前的线圈阻值为759Ω，实验150℃，130个小时左右阻止17Ω，接近短路，实验177个小时左右阻值无穷大，接近断路。

图4-1 145℃高温试验后的聚氨酯胶体

图4-2 拆解旧件线圈位置的灌封胶与试验胶块状态相近

可以确定，温度过高是产生感应线圈短路而电路板正常的直接原因。

针对此种故障，对于感应线圈的改进，在无法改变行驶车辆的环境温度的前提下，采用提高线圈自身的耐高温性能，即采用耐高温为180℃的漆包线，绕制成线圈后试验验证耐高温150℃，能够满足恶略工况下车辆的使用要求。

由于此类故障涉及到灌封胶形态的变化，灌封胶能够提高产品的抗振性能，而145℃的灌封胶形态已然变形，所以针对灌封胶的改进，选取一种耐高温达到200℃的灌封胶—硅胶，通过高温试验验证，提高耐高温等级后的产品在160℃的温度下可连续放置144小时，试验结束后对产品性能、内部胶体、内部电子元器件、感应线圈等进行检测，全部正常。

图5 150℃高温试验后的硅胶胶体，与高温前无差异

（3）故障模式及改进措施三

漆包线绕制成感应线圈后，与传感器后端的印制板链接，改短漆包线在线圈出口位置，成为引线。在拆检故障件时，发现引线断裂问题的数量较多，分析认为是单股线圈较细导致。

改进措施：在线圈出口位置采用增加线圈数量的方法，增强线圈强度，避免引线被拉断裂。

实施以上三种措施后，售后故障率从2014年4.02%降低至2016年1.83%，故障率趋势图如下：

图6

4 结束语

车速里程表传感器是车辆上必不可少的重要零件，特别是电子式结构已成为目前市场上的主流产品，其准确性和车辆行驶安全、可靠性息息相关。本文介绍了非接触式电子里程表在售后市场上出现的一些问题以及解决措施，相信随着汽车工业的发展、电子产品的更新换代，车速里程表一定会朝着结构更加简单、材料更加先进、误差更小、更加适应市场环境的方向发展。

[1] 尚峰斌.车速里程表的工作原理及优缺点,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，就职于陕西法士特齿轮有限责任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.005