一种故障在线监测的汽车轮毂轴承单元及监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107061483A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710455324.8(22)申请日2017.06.16(71)申请人江苏昊鹏机械有限公司地址225700江苏省泰州市兴化市周庄镇兴泰路1号申请人南京工程学院(72)发明人丁宏山臧利国刘建赵振东严冬霞尹荣栋(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人张丽董建林(51)Int.Cl.F16C19/02(2006.01)G01M13/04(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种故障在线监测的汽车轮毂轴承单元及监测方法(57)摘要本发明提供一种故障在线监测的汽车轮毂轴承单元，其特征在于：包括轮毂轴承单元、以及故障监测系统；所述故障监测系统置于轮毂轴承单元的壳体内；所述故障监测系统包括弹性膜片压力传感器、信号调节辅助电路、电子控制单元ECU、监测系统接插件、辅助电源及显示器。另外本发明还提供一种汽车轮毂轴承单元在线监测方法。CN107061483ACN107061483A权利要求书1/2页1.一种故障在线监测的汽车轮毂轴承单元，其特征在于：包括轮毂轴承单元以及故障监测系统；所述故障监测系统置于轮毂轴承单元前端的壳体内；所述故障监测系统包括弹性膜片压力传感器、信号调节辅助电路、电子控制单元ECU、监测系统接插件、辅助电源及显示器，所述弹性膜片压力传感器安装在轮毂轴承单元的内圈和法兰内圈前端之间，用于采集内圈和法兰内圈之间的变形量、并转换为轮毂轴承单元的轴向载荷信号，信号调节辅助电路用于接收弹性膜片压力传感器采集的轴向载荷信号、进行调理滤波转换、并发送给电子控制单元ECU，电子控制单元ECU根据信号调节辅助电路发送的电信号进行故障判断，并根据设定的轮毂轴承单元轴向游隙与轴向载荷关系计算出轮毂轴承单元的轴向游隙值，所述监测系统接插件用于连接电子控制单元ECU和显示器，所述辅助电源用于向故障监测系统供电。2.根据权利要求1所述的故障在线监测的汽车轮毂轴承单元，其特征在于：汽车轮毂轴承单元还包括ABS传感系统，所述ABS传感系统包括ABS传感器和磁极，所述ABS传感器安装在轮毂轴承单元的壳体内，若干个所述磁极均匀安装在铆合后的法兰内圈的前端外壁上，所述ABS传感器和所述磁极相互配合起到制动防抱死的作用。3.根据权利要求2所述的故障在线监测的汽车轮毂轴承单元，其特征在于：所述磁极共48个。4.根据权利要求1所述的故障在线监测的汽车轮毂轴承单元，其特征在于：所述轮毂轴承单元包括法兰内圈、法兰外圈、内圈、前保持架、后保持架、钢球、前密封圈、后密封圈、温度传感器及螺栓；所述法兰内圈和车轮轮毂由螺栓通过个螺栓孔连接，所述内圈套合在法兰内圈前端，与所述法兰外圈形成保持架通道A；所述前保持架安装在内圈与法兰外圈形成的环形凹槽中，所述后保持架安装在法兰外圈与法兰内圈形成的环形凹槽中；所述前保持架和后保持架都放置在保持架通道A中，且前保持架和后保持架中设有钢球。5.根据权利要求1所述的故障在线监测的汽车轮毂轴承单元，其特征在于：所述法兰外圈的内壁设有温度传感器，用以监测保持架通道A中的温度。6.一种汽车轮毂轴承单元的故障在线监测方法，其特征在于：安装在轮毂轴承单元的内圈和法兰内圈前端之间的弹性膜片压力传感器采集内圈和法兰内圈之间的变形量，并转换得到轮毂轴承的轴向载荷信号；信号调节辅助电路接收弹性膜片压力传感器采集的的轴向载荷信号进行调理滤波转换，然后发送给电子控制单元ECU；电子控制单元ECU根据信号调节辅助电路发送的电信号进行故障判断，并根据设定的轮毂轴承单元轴向游隙与轴向载荷关系计算出轮毂轴承单元的轴向游隙值；根据故障形式对应的轴向游隙值及变化规律判断轮毂轴承单元对应的故障失效形式，然后设定轮毂轴承单元轴向游隙阈值，若轮毂轴承单元的轴向游隙值大于设定游隙阈值，则在显示器上显示故障码。7.根据权利要求6所述的汽车轮毂轴承单元的故障在线监测方法，其特征在于，轮毂轴承的轴向游隙值计算过程如下：设施加在轮毂轴承单元的轴向载荷为Fa，内圈和法兰内圈之间产生的相对轴向位移为δa，接触角由α0变为α；轮毂轴承在自身的预紧力即轴向载荷Fa的作用下，满足如下方程：2CN107061483A权利要求书2/2页上式中：z—钢球颗数；Kn—载荷-位移常数；B—总曲率，B＝fi+fo-1；fi，fo—内、外圈沟曲率系数；D—钢球直径；在轴向载荷Fa的作用下，内列轴承产生的轴向位移为δai，外列轴承产生的轴向位移为δao，则：δai＝δao＝δa(3)由于外列轴承轴向被固定，所以外列轴承轴向位移与内列轴承叠加，即轮毂轴承单元的游隙值δ表示为：δ＝δai+δao＝2δa(4)Fa由弹性