CN115199662A - 一种带前期故障检测报警的驱动轴总成及检测报警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车零部件技术领域，尤其涉及一种带前期故障检测报警的驱动轴总成及检测报警方法，包括中间轴，中间轴的一端设有固定端万向节，另一端设有移动端万向节；固定端万向节包括外星轮，外星轮的内壁上设有保持架，保持架上设有滚球，中间轴靠近固定万向节的一端花键连接有内星轮，花键连接处设置有卡簧，滚球与外星轮的内壁和内星轮的外壁滚动连接，中间轴位于外星轮内的端部上安装有气压传感器和加速度传感器，气压传感器和加速度传感器电连接有电源，气压传感器和加速度传感器与车辆的控制器通讯连接。本发明解决现有技术在对驱动轴总成的前期故障检测时准确率低，且需要在驱动轴总成上开槽，导致驱动轴总成的强度降低，易断裂的问题。

Description

一种带前期故障检测报警的驱动轴总成及检测报警方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，尤其涉及一种带前期故障检测报警的驱动轴总成及检测报警方法。
背景技术
汽车等速驱动轴总成是汽车的重要零件，连接动力总成(发动机与变速器或驱动电机与减速器)与车轮，平稳传递扭矩和转速；其主要由两个等速万向节、中间轴及其它零件组成，固定端万向节与制动器相连，移动端万向节与差速器相连。由于驱动轴在跟随悬架跳动时，同时还在传递扭矩及转动，故对驱动轴的耐久及NVH(噪声、振动与声振粗糙度)要求较高。且电动车电机扭矩提升相较于燃油车更快，对驱动轴的性能要求更加严格。
目前市场上电动车驱动轴故障普遍较高，主要表现为异常磨损的抖动和异响，且该类故障易被车辆用户感知，产生危险的恐慌和焦虑等。售后市场一般解决该问题的途径为更换整根驱动轴总成，售后费用高昂。专利号为CN202120056852.8的专利公开了一种带维修报警的驱动轴总成，包括中间轴，中间轴一端设有固定端万向节，另一端设有滑移端万向节，固定端万向节包括第一钟形壳，中间轴一端伸入第一钟形壳内设有星形套，第一钟形壳内还设有保持架，保持架上设有滚球，滚球与第一钟形壳内壁滚动配合，滚球与星形套滚动配合，第一钟形壳外壁设有安装槽，安装槽连接有温度传感器，温度传感器用于与整车ECU信号连接。
上述专利方案通过在驱动轴万向节外星轮上增加温度传感器，来测试万向节内部温度变化，温度升高到达一定温度，即报警反馈驱动轴万向节内部存在异常磨损，提醒检查维修，从而避免长时间的异常磨损导致万向节内部组件磨损而无法修复，可以避免售后市场更换驱动轴总成造成的巨额费用。但万向节壳体上安装温度传感器存在以下问题：1、该维修报警装置驱动轴不能准确反馈万向节内部零部件的运行温度，导致报警准确性较差；2、该技术方案在万向节壳体开槽口，导致强度降低，易断裂；3、万向节壳体与传感器螺纹链接密封性不好，灰尘易进入；4、蓝牙通讯易外界干扰，影响报警的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种带前期故障检测报警的驱动轴总成及检测报警方法，解决现有技术在对驱动轴总成的前期故障检测时准确率低，且需要在驱动轴总成上开槽，导致驱动轴总成的强度降低，易断裂的问题。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种带前期故障检测报警的驱动轴总成，包括中间轴，所述中间轴的一端设置有固定端万向节，所述中间轴的另一端设置有移动端万向节；所述固定端万向节包括碗状的外星轮，所述外星轮的内壁上设置有保持架，所述保持架上设置有若干个滚球，所述中间轴靠近固定万向节的一端花键连接有内星轮，花键连接处设置有卡簧，所述滚球与外星轮的内壁和内星轮的外壁滚动连接，所述中间轴位于外星轮内的端部上固定安装有气压传感器和加速度传感器，所述气压传感器和加速度传感器电连接有电源，所述气压传感器和加速度传感器与车辆的控制器通讯连接。
进一步，所述气压传感器和加速度传感器外设置有同一个外壳，所述外壳上设置有安装孔，所述中间轴位于外星轮内的端部上开设有螺纹孔，所述外壳上的安装孔与螺纹孔之间螺纹连接有螺栓。将气压传感器和加速度传感器使用一个外壳进行包裹为一个整体，并在外壳上设置安装孔，利于将气压传感器和加速度传感器紧凑的安装到中间轴的端部；将气压传感器和加速度传感器安装到中间轴的端部，其安装位置不会破坏中间轴及固定端万向节的结构强度；且气压传感器和加速度传感器位于中间轴的端部，位于外星轮内的相对密闭空间，密封及防尘效果更好。
进一步，所述气压传感器和加速度传感器电连接有射频发送器，所述车辆的控制器上电连接有射频接收器，所述气压传感器和加速度传感器与车辆的控制器射频连接。气压传感器和加速度传感器检测的信号通过射频的方式传输到整车的控制器，再由控制器对信号进行处理，射频传输的方式不受外界干扰，信号传输的稳定性更高。
进一步，所述外星轮与中间轴之间设置有防尘罩，所述防尘罩的一端与外星轮的外壁之间固定连接有第一卡箍，所述防尘罩的另一端与中间轴的外壁之间固定连接有第二卡箍。防尘罩的设置可以对固定万向节内的零部件进行保护，防止灰尘等进入对固定万向节的传动造成干扰。
进一步，所述外壳为PP塑料外壳，所述防尘罩为TPE橡塑材料。塑料材质的外壳，以及橡塑材料的防尘罩质软，便于安装，且其质量轻，便于汽车的轻量化。
进一步，所述电源为电池，所述电池位于外壳的内部。电池为气压传感器、加速度传感器和射频发射器供电，不需要外部供电。
本发明还公开了一种驱动轴总成的前期故障检测报警方法，所述检测报警方法运用于上述的驱动轴总成，具体为：
上电初始化：当上电启动时，将上次发送压力值初始化为0KPa，欠压报警阈值和高压报警阈值初始化为0KPa，所述欠压报警阈值≤压强初始值PA0，高压报警阈值≥压强最大值PAmaxx；
驻车模式：气压传感器和加速度传感器每第一单位时间测量一次压力和加速度，并每间隔第二单位时间发送一包数据到控制器；若每次测量的压力值与上次发送的压力值的差值ΔP≥1KPa，则发送一包数据到控制器；若产生测量压力值≤欠压报警阈值PA0，或测量压力值≥高压值PAmax，则进入驻车报警模式；若加速度≥0.5g，则发送一包数据到控制器，则进入行驶模式；
驻车报警模式：每第三单位时间采集一次压力，并每间隔第三单位时间发送一包数据到控制器，发送至少3包数据到控制器；待数据全部发送完毕，进入驻车模式；
行驶模式：若每次测量的压力值与上次发送压力值的差值ΔP≥1KPa，发送一包数据到控制器；若产生测量压力值≤欠压报警阈值PA0，或测量压力值≥高压值PAmax，则进入行驶报警模式；若加速度＜0.5g，则进入预驻车模式。
进一步，所述第一单位时间为10-15s，所述第二单位时间为1.0-1.5h，所述第三单位时间为1-3s。
进一步，所述气压传感器和加速度传感器与车辆的控制器射频连接的数据编码方式为曼切斯特编码，占空比为50％。
进一步，所述射频连接的数据传输速率为9.6kbps，高频载波调制方式为FSK，高频载波频率为433.92MHz±40kHz。
本发明的一种带前期故障检测报警的驱动轴总成及检测报警方法，具有如下优点：
1、本发明将气压传感器和加速度传感器紧凑的安装到中间轴的端部，其安装位置不会破坏中间轴及固定端万向节的结构强度；且气压传感器和加速度传感器位于中间轴的端部，并利用防尘罩进行密封，使得气压传感器和加速度传感器位于外星轮内的密闭空间，密封及防尘效果更好。
2、本发明的气压传感器和加速度传感器检测的信号通过射频的方式传输到整车的控制器，再由控制器对信号进行处理，射频传输的方式不受外界干扰，信号传输的稳定性更高。
3、本发明通过检测固定端万向节中的气压和加速度，其采集的数据准确可靠，且通过气压和加速度的参数分析来判断驱动轴总成的前期故障判断，属于首创；经过大量验证，其驱动轴总成的前期故障检测报警可靠性高，准确性高。
附图说明
图1是现有技术的驱动轴总成的结构示意图；
图2是本发明一种带前期故障检测报警的驱动轴总成的固定端万向节与中间轴连接处的结构示意图；
图3是图2中报警装置中间轴端部的装配示意图；
图4是图3中报警装置的结构示意图；
图5是本发明的驱动轴总成的前期故障检测报警方法工作原理示意图。
其中，固定端万向节1、中间轴2、移动端万向节3、外星轮1-1、报警装置1-2、防尘罩1-3、滚球1-4、内星轮1-5、保持架1-6、中间轴2、卡簧2-1、螺纹孔2-2、气压传感器1-2-1、加速度传感器1-2-2、外壳1-2-3、安装孔1-2-4、螺栓1-2-5、第一卡箍1-3-1、第二卡箍1-3-2。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容了解本发明的优点和功效。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的实施例，图中某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件，在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语的具体含义。
一种带前期故障检测报警的驱动轴总成，如图1-图4所示，包括中间轴2，中间轴2的左端固定连接有固定端万向节1，中间轴2的右端固定连接有移动端万向节3；移动端万向节3与现有技术的移动端万向节3相同，本发明未做改进，此次不在赘述。
固定端万向节1包括碗状的外星轮1-1，外星轮1-1的内壁上安装有保持架1-6，保持架1-6上设置有六个滚球1-4，本实施例中滚球1-4为钢球，中间轴2的左端花键连接有内星轮1-5，为对内星轮1-5进行轴向限位，花键连接处设置有卡簧2-1，滚球1-4与外星轮1-1的内壁和内星轮1-5的外壁滚动连接，中间轴2位于外星轮1-1内的端部上固定安装有报警装置1-2和射频发送器，报警装置1-2包括气压传感器1-2-1和加速度传感器1-2-2，气压传感器1-2-1和加速度传感器1-2-2电连接有纽扣电池，纽扣电池、射频发送器、气压传感器1-2-1和加速度传感器1-2-2外套设有同一个PP塑料的外壳1-2-3，外壳1-2-3上一体成型有一个安装孔1-2-4，中间轴2位于外星轮1-1内的左端部上开设有螺纹孔2-2，外壳1-2-3上的安装孔1-2-4与螺纹孔2-2之间螺纹连接有螺栓1-2-5。车辆的控制器上电连接有射频接收器，气压传感器1-2-1和加速度传感器1-2-2与车辆的控制器射频连接。
外星轮1-1与中间轴2之间设置有TPE橡塑材料的防尘罩1-3，防尘罩1-3的左端与外星轮1-1的外壁之间固定连接有第一卡箍1-3-1，防尘罩1-3的右端与中间轴2的外壁之间固定连接有第二卡箍1-3-2。
上述的驱动轴总成的前期故障检测报警方法，如图5所示，具体为：
上电初始化：当上电启动时，将上次发送压力值初始化为0KPa，欠压报警阈值和高压报警阈值初始化为0KPa，所述欠压报警阈值≤压强初始值PA0，高压报警阈值≥压强最大值PAmaxx；
驻车模式：气压传感器和加速度传感器每15s测量一次压力和加速度，并每间隔1h发送一包数据到控制器；若每次测量的压力值与上次发送的压力值的差值ΔP≥1KPa，则发送一包数据到控制器；若产生测量压力值≤欠压报警阈值PA0，或测量压力值≥高压值PAmax，则进入驻车报警模式；若加速度≥0.5g，则发送一包数据到控制器，则进入行驶模式；
驻车报警模式：每2s采集一次压力，并每间隔2s发送一包数据到控制器，发送至少3包数据到控制器；待数据全部发送完毕，进入驻车模式；
行驶模式：若每次测量的压力值与上次发送压力值的差值ΔP≥1KPa，发送一包数据到控制器；若产生测量压力值≤欠压报警阈值PA0，或测量压力值≥高压值PAmax，则进入行驶报警模式；若加速度＜0.5g，则进入预驻车模式。
其中，本实施例中，所述气压传感器和加速度传感器与车辆的控制器射频连接的数据编码方式为曼切斯特编码，占空比为50％。所述射频发送器与射频接收器的数据速率为9.6kbps，高频载波调制方式为FSK，高频载波频率为433.92MHz±40kHz。
本发明的使用原理和方法如下：
本实施例的驱动轴总成运行时，报警装置1-2和驱动轴总成的中间轴2一起旋转，传递扭矩给内星轮1-5，再传递给保持架1-6中的滚球1-4，最后带动固定段万向节的外星轮1-1，带动轮毂轴承转动，实现将动力总成的输出扭矩传递给车轮，使汽车前进或后退。
在扭矩传递过程中，中间轴2与内星轮1-5，内星轮1-5与六个滚球1-4、滚球1-4与保持架1-6、滚球1-4与外星轮1-1之间等都存在相对运动，摩擦生热。防尘罩1-3通过第一卡箍1-3-1和第二卡箍1-3-2固定到外星轮1-1和中间轴2上，起到密封及防尘作用。因此固定端万向节1内部为相对密闭空间，汽车未开动时，驱动轴不转动，封闭区域内部压强为一定值，为气压传感器1-2-1发出压强初始值PA0，随着汽车运行，各个组合部件之间相对运动，产生摩擦热量，随着汽车行驶距离增大而增大，导致密闭空间的压强因温度升高而增大，气压传感器1-2-1在这个过程中时时记录该封闭区域内的气压，通过射频信号传递给汽车的控制器，经过控制器信号处理分析，把异常的气压信号给控制器。
当控制器接收信号(气压值超标)反馈驱动轴故障发生(例如：防尘罩破裂，灰尘等异物进入，固定端万向节内部异常磨损)，能及早发现该故障，避免球笼内部磨损而失效，造成不可逆损失；及早排查问题，可以节省很多不必要的售后更换驱动轴带来维修成本。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种带前期故障检测报警的驱动轴总成，包括中间轴，所述中间轴的一端设置有固定端万向节，所述中间轴的另一端设置有移动端万向节；所述固定端万向节包括碗状的外星轮，所述外星轮的内壁上设置有保持架，所述保持架上设置有若干个滚球，所述中间轴靠近固定万向节的一端花键连接有内星轮，花键连接处设置有卡簧，所述滚球与外星轮的内壁和内星轮的外壁滚动连接，其特征在于：所述中间轴位于外星轮内的端部上固定安装有气压传感器和加速度传感器，所述气压传感器和加速度传感器电连接有电源，所述气压传感器和加速度传感器与车辆的控制器通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种带前期故障检测报警的驱动轴总成，其特征在于：所述气压传感器和加速度传感器外设置有同一个外壳，所述外壳上设置有安装孔，所述中间轴位于外星轮内的端部上开设有螺纹孔，所述外壳上的安装孔与螺纹孔之间螺纹连接有螺栓。
3.根据权利要求2所述的一种带前期故障检测报警的驱动轴总成，其特征在于：所述气压传感器和加速度传感器电连接有射频发送器，所述车辆的控制器上电连接有射频接收器，所述气压传感器和加速度传感器与车辆的控制器射频连接。
4.根据权利要求2所述的一种带前期故障检测报警的驱动轴总成，其特征在于：所述外星轮与中间轴之间设置有防尘罩，所述防尘罩的一端与外星轮的外壁之间固定连接有第一卡箍，所述防尘罩的另一端与中间轴的外壁之间固定连接有第二卡箍。
5.根据权利要求4所述的一种带前期故障检测报警的驱动轴总成，其特征在于：所述外壳为PP塑料外壳，所述防尘罩为TPE橡塑材料。
6.根据权利要求5所述的一种带前期故障检测报警的驱动轴总成，其特征在于：所述电源为电池，所述电池位于外壳的内部。
7.一种驱动轴总成的前期故障检测报警方法，其特征在于：所述检测报警方法使用如权利要求3-5任意所述的驱动轴总成，具体为：
上电初始化：当上电启动时，将上次发送压力值初始化为0KPa，欠压报警阈值和高压报警阈值初始化为0KPa，所述欠压报警阈值≤压强初始值PA0，高压报警阈值≥压强最大值PAmaxx；
驻车模式：气压传感器和加速度传感器每第一单位时间测量一次压力和加速度，并每间隔第二单位时间发送一包数据到控制器；若每次测量的压力值与上次发送的压力值的差值ΔP≥1KPa，则发送一包数据到控制器；若产生测量压力值≤欠压报警阈值PA0，或测量压力值≥高压值PAmax，则进入驻车报警模式；若加速度≥0.5g，则发送一包数据到控制器，则进入行驶模式；
驻车报警模式：每第三单位时间采集一次压力，并每间隔第三单位时间发送一包数据到控制器，发送至少3包数据到控制器；待数据全部发送完毕，进入驻车模式；
行驶模式：若每次测量的压力值与上次发送压力值的差值ΔP≥1KPa，发送一包数据到控制器；若产生测量压力值≤欠压报警阈值PA0，或测量压力值≥高压值PAmax，则进入行驶报警模式；若加速度＜0.5g，则进入预驻车模式。
8.根据权利要求7所述的一种驱动轴总成的前期故障检测报警方法，其特征在于：所述第一单位时间为10-15s，所述第二单位时间为1.0-1.5h，所述第三单位时间为1-3s。
9.根据权利要求7所述的一种驱动轴总成的前期故障检测报警方法，其特征在于：所述气压传感器和加速度传感器与车辆的控制器射频连接的数据编码方式为曼切斯特编码，占空比为50％。
10.根据权利要求7所述的一种驱动轴总成的前期故障检测报警方法，其特征在于：所述射频连接的数据传输速率为9.6kbps，高频载波调制方式为FSK，高频载波频率为433.92MHz±40kHz。
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