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技术让应变迅於刹那--车轮速度感测器的重要性
 

【作者: 達梭系統】2020年07月13日 星期一

浏览人次:【1392】
  

车轮速度感测器监控每一个车轮的速度,以便让防锁死制动系统(ABS)可以连续不断地施加最隹的制动压力,能在停车时始终处於控制状态。


【路上的小松鼠】

某个与家人开车外出踏青的早晨,车内播放音乐,心情放松,美好一天就此开始!

正当不疾不徐在山路穿梭时,眼角突然看见有只幼猫从路边跃出准备奔过马路,紧急踩煞车的结果,却失去了对汽车的控制,悲剧因而产生。

汽车煞车功能完美,完全符合设计要求。那麽到底是哪里出错?突然踩下行驶中的汽车煞车时,压力会锁住车轮,并导致轮胎失去牵引力,这种牵引力的损失使汽车难以转向,进而使驾驶者无法控制车辆。

让STOP更果决

为解决这个问题,1950年代初设计一种防锁死制动系统(ABS),但最初仅在飞机上使用。後来则被引入汽车产业。如今,所有车辆都将其作为标准功能。ABS主要组成元件是车轮速度感测器,该感测器可即时向ABS提供数位车轮速度资料。因此,车轮速度感测器也被称为ABS感测器。



图一 : 防锁死制动系统(ABS)主要组成元件是车轮速度感测器
图一 : 防锁死制动系统(ABS)主要组成元件是车轮速度感测器

但是不要将这些感测器与传统的时速表混淆,传统的时速表使用模拟指示器在仪表板上显示整个车辆的速度。车轮速度感测器监控每一个车轮的速度,以便ABS可以连续不断地施加最隹的制动压力,使您在停车时,始终处於控制状态。


达梭系统SIMULIA能透过3DEXPERIENCE平台上的设计和模拟功能来开发这种救生技术。


技术 让救生不再容错


图二 : 车轮速度感测器的3D模型
图二 : 车轮速度感测器的3D模型

首先,让我们了解如何设置模型。一个磁性感测器固定在制动轮毂上,一个带齿金属转轮固定在车轮上。感测器与转轮的齿直接对齐,因此当车辆开始移动时,车轮和转轮开始旋转,这使得感测器看到轮齿和间隙的交替模式。然後,感测器产生与该交替模式的频率成比例的电压。该频率又与车轮速度成正比。


这个波动频率讯号具有与车轮速度成比例的振幅即电压。如果此电压太低,则ABS的控制系统就无法确定车轮速度。



图三 : 设置车轮感测器的模型
图三 : 设置车轮感测器的模型

除设计车轮感测器外,团队还对模型进行叁数化处理,以便研究改变转轮上的齿轮数、改变感测器与转轮间的间隙等因素的影响。我们的目标是设计一种对车轮足够敏感的感测器,以使ABS能够有效发挥作用。为此,我们进行了叁数化研究,以了解感测器电压与上述因素之间的关系。



图四 : 转轮上不同齿的感测器电压梯度
图四 : 转轮上不同齿的感测器电压梯度

由於这种ABS以高於20公里/小时(~200转/分钟)的速度启动,因此我们监控感测器电压的速度范围为200转/分钟至1000转/分钟。如图四所示,齿的数量是变化的,我们发现转轮最多可以有36个齿数,因此感测器可以在整个速度范围内产生大於最小??值电压2毫伏的电压。



图五 : 感测器和转轮之间变化间隙的感测器电压
图五 : 感测器和转轮之间变化间隙的感测器电压

同样,图五显示了感测器和转轮之间的间隙是如何变化的。我们推断出,间隙尺寸应不超过1毫米,才能使感测器有效运行。


综合所述,根据以上资讯能够选择所需的最隹叁数组,以建构在所有速度皆可平稳运行的ABS感测器。


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