汽车设计-ABS齿圈设计规范

汽车设计-ABS齿圈设计规范
ABS齿圈设计规范
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本⽂为汽车制动器轮毂单元ABS传感器的齿圈设计规范. 适⽤范围
本规范适⽤于车⽤液压盘式制动器.
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⽬录
1.⽬的、范围 (2)
2.ABS系统的结构及⼯作原理 (2)
3.ABS的布局和种类 (3)
4.ABS齿圈的种类 (4)
1)独⽴齿圈结构 (4)
2)集成式齿齿圈轮毂单元： (5)
5.ABS齿圈的材料及尺⼨ (6)
1)齿圈的材料 (6)
2)齿圈的齿数 (7)
6.齿圈的布置与传感器的安装 (8)
1）齿圈和传感器的布置 (9)
2）齿圈的安装 (9)
3）传感器的安装 (10)
4）传感器与齿圈的间隙 (11)
5）齿圈的间隙计算 (12)
7.试验验证 (13)
8.注意事项 (14)
ABS齿圈的设计
1.⽬的、范围
本规范描述了汽车制动器ABS齿圈⼯作原理及开发规范，⽤于指导ABS 齿圈的开发设计以及与传感器的匹配设计。

本规范适
⽤于液压制动器的设计流程。

2.ABS系统的结构及⼯作原理
ABS系统主要由电⼦控制单元、传感器和液压调节器(电磁阀)三个主要部分组成。

ABS齿圈是装在驱动轴或轮毂等旋转体上，随着车轮的旋转⽽转动，与齿圈相连接的固定部位安装电磁头（传感器），当车轮旋转时，传感器切割磁⼒线，产⽣与轮速相同的脉冲信号，并将此电流传输到电控单元ECU，ECU根据交流变化的频率算出车轮的速度、滑移率，再根据预先设置好的控制系统计算，来控制通往每个车轮的制动液压，使车轮制动到不抱死的极限状态。

所以ABS齿圈在整个ABS系统中是传送切割磁⼒线产⽣的感应电流⼤⼩给ECU，控制各个轮速的作⽤。

3.ABS的布局和种类
1）双通道/X型布局，四传感器。

左前、右后轮为⼀个通道，右前左后轮为⼀个通道。

2）三通道四传感器。

后两轮为⼀个通道，左前为⼀个通道，右后为⼀个通道，右前为⼀个通道。

3）四通道四传感器，每个轮⼦各为⼀个通道。

所以适应ABS的布局，ABS齿圈与传感器相匹配，分别布置在每个有传感器的轮上。

4.ABS齿圈的种类
⼀般来说ABS齿圈有2种类型，具体如下：
1)独⽴齿圈结构：如下图所⽰，齿圈与轮毂轴为H8/s7的过盈配合。

齿圈需⽤
专⽤⼯装压⼊轮毂轴或后轴上，与轴同轴度⼩于0.1mm，此结构对齿圈的齿宽偏差不超过0.04mm，径向轴向跳动偏差不超过0.2mm。

2)集成式齿齿圈轮毂单元：⼀代轴承与⼆代轮毂单元，如下图所⽰。

此类结构
轮毂轴承装有密封圈和离⼼圈（脉冲发⽣器），它是由⼀个加固的薄⾦属衬⽚和包在外⾯的橡胶层组成，这样衬⽚就有“终⽣”防锈功能，如果在硫化胶合前，在衬⽚中冲出⼀定数量的窗孔，与其具有效率的传感器结合下就可以产⽣于速度成正⽐的信号，从⽽使轴承具有信号功能和ABS功能。

此集成式结构信号稳定，轴向径向跳动误差⼩，装配⽅便。

⼀代齿圈轴承⼆代轮毂带齿圈
5.ABS齿圈的材料及尺⼨
1)齿圈的材料
齿圈⼀般采⽤铁磁性材料如35#，45#钢，也可采⽤导磁性良好的粉末冶⾦制造；齿圈表⾯⼀般采⽤镀锌或镀铬；齿圈的尺⼨及公差见下表：
2)齿圈的齿数
ABS齿圈齿数⽬前主要有三种：60、80、100和120，根据汽车轮胎周长的不同应⽤于不同的车型。

80齿主要⽤于载荷较⼩的挂车和轻型载货汽车；100齿主要⽤于客车、挂车以及中、重型载货汽车；120齿主要⽤于特殊⽤途的⼤轮胎车辆，如露天挖掘车、起重机和⾃卸车等。

在选择ABS齿圈齿数时，轮胎动态周长/齿数的⽐值应为27.4～36.8mm/齿。

可按照参数或轮胎型号来确定轮胎的动态周长，然后根据下表适⽤范围选择合适的ABS齿圈齿数。

如对于100
齿的齿圈，其对应轮胎的动态周长范围应是2740～3680mm，同时根据后桥轮胎滚动周长和前桥轮胎滚动周长的适⽤范围来确定齿圈齿数是否符合系统要求。

由于车辆的参考速度是由对⾓线车轮速度决定的，因此，前桥与后桥齿圈与轮胎周长之间的关系应相同或在⼀定的公差范围内。

在前后轴以及第三轴之间的轮胎的允许的最⼤偏差为14％。

对100个齿数的齿圈，如果轴间偏差在14％的公差内，轮胎周长在2740～3680mm范围内是可以接受的。

如果⽤较⼩的轮胎，也可以⽤80个齿的齿圈，但此时允许的轮胎周长范围发⽣了变化。

如果前轴和后轴有不同的齿圈齿数或轮胎⼤⼩，任何⼀种结合不能超出公差范围。

齿圈的
齿数必须与控制程序相匹配，且应与ABS供应商协商确定。

6.齿圈的布置与传感器的安装
齿圈与传感器配合产⽣感应电压信号，传输给电⼦控制单元ECU。

ECU控制精度很⼤程度上取决于传感器信号的优劣，所以齿圈和传感器安装和配合是保证ABS正常⼯作的⼼脏部位。

1）齿圈和传感器的布置
ABS前齿圈⼀般安装在轮毂或轴座上，对于后轮驱动车辆齿圈也可安装在差速器或传动轴⼀起转动。

传感器通过固定在车⾝上的⽀架安装在齿圈附近，传感头与齿圈之间留有⼀定的间隙，并保持⽔平垂直。

⼀般安装位置如下图所⽰：
2）齿圈的安装
a)配合公差齿圈装在轮毂上，与轮毂为过盈配合，推荐配合公差为H8/s7，
齿圈的旋转中⼼必须与轮毂的旋转中⼼同⼼，其公差应⼩于0.1mm。

b)装配公差齿圈安装后齿顶轴向(径向)跳动偏差不超过0.2mm，相邻齿的⾼
度偏差不超过0.04mm。

c)安装⽅法可采⽤加热装配，将ABS齿圈充分加热到180℃～200℃，保温
5～10min，将齿圈与轮毂装配。

装配时不能⽤⾦属物体敲击齿圈。

也可
以采⽤压装⽅法，⽤专⽤⼯装在压床上沿整个环均匀施⼒，直到齿圈接
触到轮毂平台。

为便于压装可对ABS齿圈适当加热。

3）传感器的安装
传感器在固定⽀架中的固定⽅式有2种。

⼀种是传感器和弹性衬套通过⽀架固定在制动底板或转向节上。

⽀架必须有⾜够的刚度，保证车辆⾏驶时传感器相对于车轴不发⽣相对跳动。

其中传感器中⼼线和齿圈外径的距离＞3.5；齿圈与夹持体的距离＞1，其推荐值为3；传感器轴线垂直于齿⾯，最⼤偏差⾓度±2.5°。

在安装孔内传感器的径向运动并不关键，也就是说传感器可以在衬套内旋转，以便适应导线的布置⽅向，如下图所⽰。

通常情况下，传感器在后轴的安装需要⼀个特殊的焊在轴上的夹持体，这个夹持体应装在轴的静⽌部分，并应有⾜够的刚性以减少振动的影响。

这种振动以两种⽅式影响传感器的性能：轴向振动会影响传感器与齿圈之间的间隙；⽽径向振动会在齿圈相对传感器的旋转中产⽣⼀个扭转的信号。

另外⼀种是固定⽀架的内孔科微量收缩，内孔直径等于传感器外径，安装传感器时，传感器与齿圈的间隙（⽓隙）调整后，科⽤紧固螺栓，使⽀架内径收缩夹紧传感器。

两种固定传感器于⽀架的⽅法各具有优点，前者空⽓间隙可⾃调，安装⽅便，但易松动。

后者需要⼈⼯调整空⽓间隙，但安装后传感器不易松动。

4）传感器与齿圈的间隙
为了保证传感器与齿圈之间间隙符合要求，在设计布置成功或初次安装完毕后，传感器与齿圈齿⾯应垂直，且⽆间隙。

传感器必须推⼊衬套内直到接触齿圈为⽌，不能⽤硬物敲击。

如果装配困难可以把传感器，加紧衬套，夹持体，预先装配好后再⼀起装⼊。

如果轮毂装配时把传感器推回的太远，超过了应保证的间隙，需重新装配。

传感器与齿圈之间没有最⼩间隙的要求，把传感器推到与齿圈接触，齿圈的端⾯跳动与车轮轴承间隙会⾃动避开传感器，使齿圈与传感器之间形成⼀个＜0.7mm的间隙。

传感器和齿圈的允许最⼤间隙取决于使⽤的齿圈的尺⼨和种类。

间隙检查⼀般选择规定厚度的⽆磁性厚薄规，放⼊齿圈与传感头之间，来回拉动厚薄规，其阻⼒应合适。

若阻⼒较⼩，说明间隙过⼤；若阻⼒较⼤，说明间隙过⼩。

5）齿圈的间隙计算
如下图所⽰制动器结构，齿圈外圆半径为r，传感器安装⾯距车轮中⼼距离为d1，传感器长度为d2，如只考虑以上参数的公差，不考虑其他（如轴承内、外圈径向跳动，齿圈径向跳动，动态变形等）因素的影响，齿圈的间隙可以⼤致为D= d1- d2-r，通过上式计算可以算出间隙的最⼤与最⼩值。

实际应⽤中，影响齿圈间隙的因素很多，除基本参数的公差外还应考虑轴承内、外圈径向跳动，齿圈径向跳动，动态变形，轴向振动等。

7.试验验证
ABS装配好后，为了能正常、⾼效的实现防抱死和电⼦制动⼒分配的功能,整车和ABS必须进⾏⼤量的标定试验。

标定试验分为夏季和冬季标定试验，包括两驱和四驱状态时、空载和满载时，路⾯分为⾼附着路⾯、低附路⾯、对开路⾯、对接路⾯等情况下的标定。

标定按双⽅协议的ABS标定规范进⾏。

试验⽅法及标准：
1）整车道路试验
GB12676-1999 汽车制动系统结构、性能和试验⽅法
GB7258-2004 机动车运⾏安全技术条件
GB/T13594-2003 机动车和挂车防抱制动性能和实验⽅法
GB7258-2004 机动车运⾏安全技术条件
GB18655-2002 ⽤于保护车载接收机的⽆线电骚扰特性的限值和测量⽅法⼀般对于ABS齿圈⽽⾔，做以下验证：
1）ABS齿圈盐雾试验：⼀般镀锌涂层厚度：8-10um，盐雾试验要求：表⾯处理按QC/T 625，盐雾试验按GB/T10125中性盐雾试验执⾏。

2）轮速信号模拟实验：信号模拟实验台
8.注意事项
1）装有ABS系统的车辆必须使⽤同⼀牌的制动液，同⼀型号的轮胎及齿圈，严禁混合使⽤。

2）对车辆和车轮保养时，检查齿圈与传感器间隙是否为0.7mm，保持齿⾯清洁，不允许有油泥铁屑。

检查齿圈是否有碰伤，变形，断裂等，如有应进⾏更换。

3）左、右齿圈的齿数必须⼀致,且选⽤相同⼚家的相同材质产品。